DE102014002440A1 - Bipolar plate for a fuel cell and method for its production - Google Patents

Bipolar plate for a fuel cell and method for its production Download PDF

Info

Publication number
DE102014002440A1
DE102014002440A1 DE102014002440.7A DE102014002440A DE102014002440A1 DE 102014002440 A1 DE102014002440 A1 DE 102014002440A1 DE 102014002440 A DE102014002440 A DE 102014002440A DE 102014002440 A1 DE102014002440 A1 DE 102014002440A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
channels
bipolar plate
channel
transverse
webs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014002440.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Martin Erdmann
Linda Kinlechner
Jonas Stoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cellcentric GmbH and Co KG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102014002440.7A priority Critical patent/DE102014002440A1/en
Publication of DE102014002440A1 publication Critical patent/DE102014002440A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte (1) für eine Brennstoffzelle, insbesondere zur Anordnung zwischen zwei benachbarten Membran-Elektroden-Anordnungen (2), wobei auf zumindest einer der Membran-Elektroden-Anordnung (2) zugewandten Außenseite eine Kanalstruktur mit einer Vielzahl von Kanälen (3.1 bis 3.n) zum Abtransport eines von der Brennstoffzelle erzeugten Produktwassers (W) angeordnet ist, wobei die Kanäle (3.1 bis 3.n) mittels zwischen diesen verlaufenden Stegen (4.1 bis 4.n) voneinander getrennt sind. Dabei ist vorgesehen, dass auf einer Oberseite der Stege (4.1 bis 4.n) jeweils ein parallel zu den jeweils benachbarten Kanälen (3.1 bis 3.n) verlaufender Abflusskanal (5.1 bis 5.n) und eine Anzahl von im Wesentlichen quer zu dem Abflusskanal (5.1 bis 5.n) verlaufende Querkanäle (6.1 bis 6.3) angeordnet sind, wobei die Querkanäle (6.1 bis 6.3) den Abflusskanal (5.1 bis 5.n) mit den jeweils benachbarten Kanälen verbinden (3.1 bis 3.n). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bipolarplatte (1) mittels einer Vorrichtung (7).The invention relates to a bipolar plate (1) for a fuel cell, in particular for arrangement between two adjacent membrane-electrode assemblies (2), with a channel structure with a plurality of channels (2) on at least one outside facing the membrane-electrode assembly (2). 3.1 to 3.n) is arranged for the removal of a product water (W) generated by the fuel cell, the channels (3.1 to 3.n) being separated from one another by means of webs (4.1 to 4.n) extending between them. It is provided that on an upper side of the webs (4.1 to 4.n) in each case a discharge channel (5.1 to 5.n) running parallel to the respective adjacent channels (3.1 to 3.n) and a number of essentially transverse to the Outflow channel (5.1 to 5.n) running transverse channels (6.1 to 6.3) are arranged, the transverse channels (6.1 to 6.3) connecting the outflow channel (5.1 to 5.n) with the respective adjacent channels (3.1 to 3.n). The invention also relates to a method for producing such a bipolar plate (1) by means of a device (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bipolarplatte.The invention relates to a bipolar plate for a fuel cell according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a bipolar plate.

Die US 6,490,778 B1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer mehrfach unebenen Platte mit einer Vielzahl von wechselseitig unabhängigen unebenen Abschnitten, die an ihrer Vorderfläche und ihrer Hinterfläche ausgebildet sind. Bei dem Verfahren wird eine Vielzahl von Nuten an zumindest einer Fläche eines Plattenbauteils ausgebildet, wobei eine Dicke des Plattenbauteils an jeder der Nuten relativ zu einer Dicke des Plattenbauteils außerhalb der Nuten verringert ist. Weiterhin wird das Plattenbauteil gebogen, um eine Vielzahl von Tallinien und Kopflinien auszubilden, wobei die Tallinien und Kopflinien orientiert sind, um die Nuten zu kreuzen. An einer Seite der Platte sind zudem im Bereich der Kopflinien quer zu dieser verlaufende Nuten eingebracht, die durch die Kopf- und Tallinien ausgebildete Kanäle miteinander verbinden.The US Pat. No. 6,490,778 B1 discloses a method for producing a multi-planar plate having a plurality of mutually independent uneven portions formed on its front surface and rear surface. In the method, a plurality of grooves are formed on at least one surface of a plate member, wherein a thickness of the plate member at each of the grooves is reduced relative to a thickness of the plate member outside the grooves. Further, the plate member is bent to form a plurality of valley lines and head lines, with the valley lines and head lines oriented to intersect the grooves. On one side of the plate are also introduced in the region of the head lines transverse to this extending grooves connecting the channels formed by the head and valley lines together.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Bipolarplatte anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved bipolar plate for a fuel cell and an improved method for producing such a bipolar plate.

Hinsichtlich der Bipolarplatte wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.With regard to the bipolar plate, the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and in terms of the method with the features of claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, insbesondere zur Anordnung zwischen zwei benachbarten Membran-Elektroden-Anordnungen, ist auf zumindest einer der Membran-Elektroden-Anordnung zugewandten Außenseite eine Kanalstruktur mit einer Vielzahl von Kanälen zum Abtransport eines von der Brennstoffzelle erzeugten Produktwassers angeordnet, die durch parallel zu den Kanälen verlaufende Stege voneinander getrennt sind. Erfindungsgemäß sind auf einer Oberseite der Stege jeweils einen parallel zu den jeweils benachbarten Kanälen verlaufender Abflusskanal und eine Anzahl von im Wesentlichen quer zu dem Abflusskanal verlaufende Querkanäle angeordnet, wobei die Querkanäle den Abflusskanal mit den jeweils benachbarten Kanälen verbinden.In a bipolar plate for a fuel cell, in particular for arrangement between two adjacent membrane-electrode assemblies, on at least one of the membrane-electrode assembly facing outside a channel structure having a plurality of channels for removing a product water generated by the fuel cell is arranged by parallel to the channels extending webs are separated. According to the invention, an outflow channel extending parallel to the respectively adjacent channels and a number of transverse channels extending essentially transversely to the outflow channel are arranged on an upper side of the webs, wherein the transverse channels connect the outflow channel to the respectively adjacent channels.

Die derart ausgebildete Bipolarplatte ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Entwässerung der Brennstoffzellen, in dem das Produktwasser, welches sich bei Betrieb der Brennstoffzellen auf den Stegen sammeln oder anstauen kann, in die Kanäle des Strömungsfeldes der Bipolarplatte abgeleitet wird. Die Querkanäle üben dabei eine sogenannte Kapillarwirkung auf das in den Abflusskanälen angeordnete Wasser aus, so dass dieses auf einfache Art und Weise in die Kanäle abfließen kann. D. h. das in den Abflusskanälen angeordnete Produktwasser wird mit einer Sogwirkung über die Querkanäle in die Kanäle transportiert. Damit wird ein Wärmehaushalt der Brennstoffzelle oder eines Brennstoffzellenstapels gegenüber dem Stand der Technik verbessert und resultierend daraus eine Leistungsfähigkeit sowie eine Lebensdauer der Brennstoffzelle gesteigert.The bipolar plate formed in this way allows for improved drainage of the fuel cells compared to the prior art, in which the product water, which can accumulate or accumulate on the webs during operation of the fuel cells, is discharged into the channels of the flow field of the bipolar plate. The transverse channels exert a so-called capillary effect on the arranged in the drainage channels water, so that it can flow easily into the channels. Ie. the product water arranged in the drainage channels is transported into the channels with a suction effect via the transverse channels. Thus, a heat balance of the fuel cell or a fuel cell stack over the prior art is improved and as a result thereof increased performance and a lifetime of the fuel cell.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Bipolarplatte mit einer Membran-Elektroden-Anordnung gemäß dem Stand der Technik, 1 FIG. 2 schematically a sectional view of a bipolar plate with a membrane-electrode arrangement according to the prior art, FIG.

2 schematisch einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Bipolarplatte mit einem auf der Außenseite der Bipolarplatte angeordneten Steg in perspektivischer Darstellung sowie einem Ausschnitt mit dem Steg in Draufsicht, 2 2 schematically shows a detail of the bipolar plate according to the invention with a web arranged on the outer side of the bipolar plate in a perspective representation and a cutout with the web in plan view,

3 schematisch eine Draufsicht auf drei benachbarte Stege mit Strömungslinien eines Produktwasserabtransports 3 schematically a plan view of three adjacent webs with flow lines of Produktwasserabtransports

4 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte mit einer Membran-Elektroden-Anordnung, und 4 schematically a sectional view of a bipolar plate according to the invention with a membrane-electrode assembly, and

5 schematisch eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bipolarplatte. 5 schematically a sectional view of an apparatus for producing the bipolar plate according to the invention.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist ein Ausschnitt mit einer Bipolarplatte 1 für eine Brennstoffzelle mit einer Membran-Elektroden-Anordnung 2 gemäß dem Stand der Technik in Schnittdarstellung, insbesondere in einem Querschnitt, dargestellt.In 1 is a cutout with a bipolar plate 1 for a fuel cell with a membrane-electrode assembly 2 according to the prior art in a sectional view, in particular in a cross section shown.

Die Bipolarplatte 1 weist an einer der Membran-Elektroden-Anordnung 2 zugewandten Seite eine Kanalstruktur mit einer Anzahl von Kanälen 3.1 bis 3.n auf, die sich jeweils in eine Längsrichtung x erstrecken. Die Kanäle 3.1 bis 3.n sind dabei durch eine Rippenstruktur gebildet und jeweils durch sich in Hochrichtung z gerichtete Erhebungen, im Folgenden als Stege 4.1 bis 4.n bezeichnet, voneinander getrennt. Die Stege 4.1 bis 4.n erstrecken sich dabei parallel zu den Kanälen 3.1 bis 3.n.The bipolar plate 1 indicates one of the membrane electrode assembly 2 side facing a channel structure with a number of channels 3.1 to 3.n on, each extending in a longitudinal direction x. The channels 3.1 to 3.n are formed by a rib structure and in each case by elevations z directed surveys, hereinafter referred to as webs 4.1 to 4-n designated, from each other separated. The bridges 4.1 to 4-n extend parallel to the channels 3.1 to 3.n ,

Die Kanäle 3.1 bis 3.n dienen dem Abtransport von Produktwasser W aus der Bipolarplatte 1 heraus, welches als Reaktionsprodukt beim Betrieb der Brennstoffzelle gebildet wird.The channels 3.1 to 3.n serve for the removal of product water W from the bipolar plate 1 out, which is formed as a reaction product in the operation of the fuel cell.

Im Bereich der Stege 4.1 bis 4.n kann dabei eine Ansammlung von aus der Membran-Elektroden-Einheit abfließenden Produktwassers W entstehen, welches nicht durch die Kanäle 3.1 bis 3.n abtransportiert werden kann. Diese Bereiche der Ansammlung des Produktwassers W sind in der vorliegenden Figur durch gestrichelt-gepunktete Ovale dargestellt.In the area of the bridges 4.1 to 4-n can cause an accumulation of effluent from the membrane-electrode unit product water W, which does not pass through the channels 3.1 to 3.n can be removed. These regions of the accumulation of product water W are represented by dashed-dotted ovals in the present figure.

Für eine verbesserte Entwässerung, d. h. einem Abtransport des sich auf den Stegen 4.1 bis 4.n angesammelten Produktwassers W wird erfindungsgemäß eine Bipolarplatte 1 vorgeschlagen, wie sie in den nachfolgenden Figuren dargestellt ist.For an improved drainage, ie a removal of itself on the webs 4.1 to 4-n accumulated product water W is inventively a bipolar plate 1 proposed, as shown in the following figures.

2 zeigt dazu einen Ausschnitt mit einem an einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte 1 gebildeten Steg 4.1, welcher auf einer Oberseite, d. h. einer der Membran-Elektroden-Anordnung 2 zugewandten Seite, einen parallel zu den jeweils benachbarten Kanälen 3.1, 3.2 verlaufenden Abflusskanal 5.1 aufweist. Der Abflusskanal 5.1 ist dabei durch eine mittig auf der Oberseite des Stegs 4.1 angeordneten Vertiefung gebildet, die sich in Längsausrichtung des Stegs 4.1 durchgehend erstreckt. Die Oberseite des Stegs 4.1 weist dabei randseitig, insbesondere beidseitig randseitig, weitere Vertiefungen auf, welche sich im Wesentlichen quer zu dem Abflusskanal 5.1 und damit in Querrichtung y erstrecken. Dabei bilden jeweils zwei in Querrichtung y gegenüberliegend angeordnete Vertiefungen einen Querkanal 6.1 bis 6.3, wobei jeweils ein Querkanal 6.1 bis 6.3 den Abflusskanal 5.2 kreuzt. Die Querkanäle 6.1 bis 6.3 weisen dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine geringere Tiefe auf als der Abflusskanal 5.1, so dass mittels der Querkanäle 6.1 bis 6.3 eine sogenannte Kapillar- oder Sogwirkung aufgrund von Druckunterschieden zwischen den Abflusskanälen 5.1 bis 5.n und den jeweils benachbarten Kanälen 3.1 bis 3.n entsteht. 2 shows a section with a on a bipolar plate according to the invention 1 formed footbridge 4.1 , which on an upper side, ie one of the membrane electrode assembly 2 facing side, one parallel to the respective adjacent channels 3.1 . 3.2 running outflow channel 5.1 having. The drainage channel 5.1 is by a center on the top of the bridge 4.1 arranged recess formed in the longitudinal direction of the web 4.1 extends continuously. The top of the dock 4.1 In this case has on the edge side, in particular on both sides of the edge, further recesses, which are substantially transverse to the outflow channel 5.1 and thus extend in the transverse direction y. In each case two recesses arranged opposite each other in the transverse direction y form a transverse channel 6.1 to 6.3 , whereby in each case a transverse channel 6.1 to 6.3 the drainage channel 5.2 crosses. The cross channels 6.1 to 6.3 in the present embodiment, each have a smaller depth than the drainage channel 5.1 , so that by means of the transverse channels 6.1 to 6.3 a so-called capillary or suction effect due to pressure differences between the drainage channels 5.1 to 5.n and the respective adjacent channels 3.1 to 3.n arises.

D. h., das sich auf den Stegen 4.1 bis 4.n sammelnde Produktwasser W ist in den Abflusskanälen 5.1 bis 5.n angeordnet und wird mittels der Kapillarwirkung der Querkanäle 6.1 bis 6.3 in die jeweils zu dem Steg 4.1 bis 4.n benachbart angeordneten Kanälen 3.1 bis 3.n abtransportiert, wie es in 3 gezeigt ist.That is, on the jetties 4.1 to 4-n collecting product water W is in the drainage channels 5.1 to 5.n arranged and is by means of the capillary action of the transverse channels 6.1 to 6.3 in each case to the jetty 4.1 to 4-n adjacent channels 3.1 to 3.n transported away, as it is in 3 is shown.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin eine Draufsicht des Stegs 4.1 gezeigt, welche durch einen gepunkt-gestrichelten Kreis eingegrenzt ist. Dabei ist zu erkennen, dass sich die Querkanäle 6.1 bis 6.3 jeweils in Richtung des Abflusskanals 5.1 konisch verjüngen. D. h. ein Querkanal 6.1 bis 6.3 ist jeweils aus zwei, in Draufsicht als kegelstumpfförmige Vertiefungen gebildet, wobei die Deckfläche d jeweils dem Abflusskanal 5.1 bis 5.n und die Grundfläche g jeweils dem benachbarten Kanal 3.1 bis 3.n zugewandt ist. Dabei sei angemerkt, dass die kegelstumpfförmige Ausformung nur auf die Draufsicht beschränkt ist.In the present embodiment, furthermore, a plan view of the web 4.1 shown, which is bounded by a dotted-dashed circle. It can be seen that the transverse channels 6.1 to 6.3 each in the direction of the drainage channel 5.1 tapered conically. Ie. a cross channel 6.1 to 6.3 is formed in each case from two, in plan view as frustoconical depressions, wherein the top surface d respectively the outflow channel 5.1 to 5.n and the base g each to the adjacent channel 3.1 to 3.n is facing. It should be noted that the frusto-conical shape is limited only to the top view.

Ein jeweiliger Durchmesser der Deckfläche d beträgt zwischen 0,01 Millimeter und 0,1 Millimeter, während ein jeweiliger Durchmesser der Grundfläche g zwischen 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter beträgt. Ein jeweiliger Winkel a zwischen einer Mantellinie und einer Kegelachse der kegelstumpfförmigen Vertiefungen beträgt beispielsweise zwischen 5° und 50°.A respective diameter of the top surface d is between 0.01 millimeters and 0.1 millimeters, while a respective diameter of the base area g is between 0.1 millimeters and 0.5 millimeters. A respective angle a between a generatrix and a cone axis of the frustoconical depressions is for example between 5 ° and 50 °.

Die 3 zeigt eine Draufsicht auf drei Stege 4.1 bis 4.3, wobei das Produktwasser W aus den Abflusskanälen 5.1 bis 5.3 heraus in die Kanäle 3.1 bis 3.4 durch die oben beschriebene Kapillarwirkung abtransportiert wird.The 3 shows a plan view of three webs 4.1 to 4.3 , wherein the product water W from the drainage channels 5.1 to 5.3 out into the channels 3.1 to 3.4 is removed by the capillary action described above.

Die 4 zeigt einen Ausschnitt mit der Bipolarplatte 1 und einer Membran-Elektroden-Anordnung 2 in Schnittdarstellung, insbesondere in einem Querschnitt. Die Querkanäle 6.1 bis 6.3 sind mittels gestrichelter Kreise angedeutet.The 4 shows a section with the bipolar plate 1 and a membrane-electrode assembly 2 in a sectional view, in particular in a cross section. The cross channels 6.1 to 6.3 are indicated by dashed circles.

Die 5 zeigt eine Vorrichtung 7 zur Herstellung einer zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Bipolarplatte 1.The 5 shows a device 7 for producing a bipolar plate according to the invention described above 1 ,

Die Vorrichtung 7 umfasst zwei stempelartige obere Halteelemente 7.1, 7.2 und ein unteres Halteelement 7.3. Die Halteelemente 7.1 bis 7.3 sind jeweils aus Metall gebildet und dienen der Fixierung eines Blechs 8 zur Herstellung der Bipolarplatte 1. wobei das Blech 8 zwischen den oberen Halteelementen 7.1, 7.2 und dem unteren Halteelement 7.3 fixiert ist. Weiterhin weist die Vorrichtung 7 einen Presskopf 7.4 auf, welcher zwischen den oberen Halteelementen 7.1, 7.2 angeordnet und führbar ist. Die oberen Halteelemente 7.1, 7.2 und der Presskopf 7.4 werden dabei jeweils von einer hydraulischen Presse 7.5 angetrieben, die wiederum jeweils mittels einer Steuereinheit 7.6 steuerbar sind. Die oberen Halteelemente 7.1, 7.2 und der Presskopf 7.4 können dabei jeweils in Richtung des Blechs 8 und von diesem weg linear bewegt werden.The device 7 includes two punch-like upper holding elements 7.1 . 7.2 and a lower retaining element 7.3 , The holding elements 7.1 to 7.3 are each formed of metal and serve to fix a sheet 8th for the production of the bipolar plate 1 , the sheet metal 8th between the upper holding elements 7.1 . 7.2 and the lower retaining element 7.3 is fixed. Furthermore, the device 7 a pressing head 7.4 on, which between the upper holding elements 7.1 . 7.2 arranged and manageable. The upper holding elements 7.1 . 7.2 and the pressing head 7.4 are each from a hydraulic press 7.5 driven, in turn, each by means of a control unit 7.6 are controllable. The upper holding elements 7.1 . 7.2 and the pressing head 7.4 can each case in the direction of the sheet 8th and be moved linearly away from it.

Zwischen dem Blech 8 und dem unteren Halteelement 7.3 ist eine Druckkammer 7.7 ausgebildet, die mit einem Speicherelement 7.8 gekoppelt ist. Das Speicherelement 7.8 dient der Aufnahme von sogenannter Hydroformflüssigkeit, welcher mittels einer Pumpe 7.9 in die Druckkammer 7.7 transportiert werden kann, um dort den Druck zu erhöhen.Between the sheet 8th and the lower retaining element 7.3 is a pressure chamber 7.7 formed with a memory element 7.8 is coupled. The storage element 7.8 serves to accommodate so-called hydroforming liquid, which by means of a pump 7.9 in the pressure chamber 7.7 can be transported to increase the pressure there.

Zur Herstellung der Bipolarplatte 1 wird in einem ersten Schritt Hydroformflüssigkeit von dem Speicherelement 7.8 in die Druckkammer 7.7 geleitet, wodurch der Druck in der Druckkammer 7.7 erhöht wird. Der Presskopf 7.4 weist an seinem dem Blech 8 zugewandten Ende dazu entsprechende Negativformungen auf, wodurch mittels der Druckerhöhung das Blech 8 in Richtung des Presskopfes 7.4 gedrückt wird und dadurch die Kanalstruktur mit den Kanälen 3.1 bis 3.n und den Stegen 4.1 bis 4.n in das Blech 8 geformt wird. For the production of the bipolar plate 1 In a first step, hydroforming liquid is discharged from the storage element 7.8 in the pressure chamber 7.7 passed, reducing the pressure in the pressure chamber 7.7 is increased. The pressing head 7.4 points to his the sheet metal 8th facing end to corresponding negative deformations, whereby by means of the pressure increase the sheet 8th in the direction of the pressing head 7.4 is pressed and thereby the channel structure with the channels 3.1 to 3.n and the jetties 4.1 to 4-n in the tin 8th is formed.

In einem zweiten Schritt werden mittels des Presskopfes 7.4 die Abflusskanäle 5.1 bis 5.n und die Querkanäle 6.1 bis 6.3 in die Stege 4.1 bis 4.n geformt. Dazu weist der Presskopf 7.4 eine zu der Anzahl der Abflusskanäle 5.1 bis 5.n und Querkanäle 6.1 bis 6.3 korrespondierende Anzahl von weiteren Negativformungen auf, so dass mittels der weiteren Negativformungen die Abflusskanäle 5.1 bis 5.n und Querkanäle 6.1 bis 6.3 in die Stege 4.1 bis 4.n geformt werden.In a second step, by means of the pressing head 7.4 the drainage channels 5.1 to 5.n and the cross channels 6.1 to 6.3 in the footbridges 4.1 to 4-n shaped. For this purpose, the pressing head 7.4 one to the number of drainage channels 5.1 to 5.n and cross channels 6.1 to 6.3 corresponding number of further negative moldings, so that by means of the further negative moldings the drainage channels 5.1 to 5.n and cross channels 6.1 to 6.3 in the footbridges 4.1 to 4-n be formed.

Die derart hergestellte Bipolarplatte 1 dient der Anordnung zwischen zwei benachbart angeordneten Membran-Elektroden-Anordnungen 2, wobei mittels der eingeformten Abflusskanäle 5.1 und 5.n und Querkanäle 6.1 bis 6.3 eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Entwässerung der Brennstoffzelle oder eines Brennstoffzellenstapels im Betrieb erreicht wird. Daraus resultiert eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Leistungsfähigkeit sowie eine gesteigerte Lebensdauer der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellenstapels.The bipolar plate thus produced 1 serves the arrangement between two adjacently arranged membrane-electrode assemblies 2 , wherein by means of the molded drainage channels 5.1 and 5.n and cross channels 6.1 to 6.3 achieved over the prior art improved drainage of the fuel cell or a fuel cell stack in operation. This results in a comparison with the prior art improved performance and an increased life of the fuel cell or the fuel cell stack.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bipolarplattebipolar
22
Membran-Elektroden-AnordnungMembrane electrode assembly
3.1 bis 3.n3.1 to 3.n
Kanalchannel
4.1 bis 4.n4.1 to 4.n
Stegweb
5.1 bis 5.n5.1 to 5.n
Abflusskanalspillway
6.1 bis 6.36.1 to 6.3
QuerkanalQuerkanal
77
Vorrichtungcontraption
7.1, 7.27.1, 7.2
oberes HalteelementUpper retaining element
7.37.3
unteres Halteelementlower retaining element
7.47.4
Presskopfbrawn
7.57.5
hydraulische Pressehydraulic press
7.67.6
Steuereinheitcontrol unit
7.77.7
Druckkammerpressure chamber
7.87.8
Speicherelementstorage element
7.97.9
Pumpepump
88th
Blechsheet
WW
Produktwasserproduct water
dd
Deckflächecover surface
gG
GrundflächeFloor space
αα
Winkelangle
xx
Längsrichtunglongitudinal direction
yy
Querrichtungtransversely
zz
Hochrichtungvertical direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6490778 B1 [0002] US 6490778 B1 [0002]

Claims (6)

Bipolarplatte (1) für eine Brennstoffzelle, insbesondere zur Anordnung zwischen zwei benachbarten Membran-Elektroden-Anordnungen (2), wobei auf zumindest einer der Membran-Elektroden-Anordnung (2) zugewandten Außenseite eine Kanalstruktur mit einer Vielzahl von Kanälen (3.1 bis 3.n) zum Abtransport eines von der Brennstoffzelle erzeugten Produktwassers (W) angeordnet ist, wobei die Kanäle (3.1 bis 3.n) mittels zwischen diesen verlaufenden Stegen (4.1 bis 4.n) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberseite der Stege (4.1 bis 4.n) jeweils ein parallel zu den jeweils benachbarten Kanälen (3.1 bis 3.n) verlaufender Abflusskanal (5.1 bis 5.n) und eine Anzahl von im Wesentlichen quer zu dem Abflusskanal (5.1 bis 5.n) verlaufende Querkanäle (6.1 bis 6.3) angeordnet sind, wobei die Querkanäle (6.1 bis 6.3) den Abflusskanal (5.1 bis 5.n) mit den jeweils benachbarten Kanälen verbinden (3.1 bis 3.n).Bipolar plate ( 1 ) for a fuel cell, in particular for the arrangement between two adjacent membrane electrode assemblies ( 2 ), wherein on at least one of the membrane electrode assembly ( 2 ) facing outside a channel structure having a plurality of channels ( 3.1 to 3.n ) is arranged for the removal of a product water generated by the fuel cell (W), wherein the channels ( 3.1 to 3.n ) by means of webs extending between them ( 4.1 to 4-n ) are separated from each other, characterized in that on an upper side of the webs ( 4.1 to 4-n ) in each case one parallel to the respectively adjacent channels ( 3.1 to 3.n ) running outflow channel ( 5.1 to 5.n ) and a number of substantially transversely to the drainage channel ( 5.1 to 5.n ) extending transverse channels ( 6.1 to 6.3 ) are arranged, wherein the transverse channels ( 6.1 to 6.3 ) the drainage channel ( 5.1 to 5.n ) with the adjacent channels ( 3.1 to 3.n ). Bipolarplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abflusskanal (5.1 bis 5.n) mittig auf der Oberseite des jeweiligen Stegs (4.1 bis 4.n) angeordnet ist und sich in Längsausrichtung des Steges (4.1 bis 4.n) durchgehend erstreckt.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the outflow channel ( 5.1 to 5.n ) centrally on the top of the respective web ( 4.1 to 4-n ) is arranged and in the longitudinal direction of the web ( 4.1 to 4-n ) extends continuously. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (6.1 bis 6.3) jeweils den Abflusskanal (5.1 bis 5.n) kreuzen und sich in Querausrichtung des Abflusskanals (5.1 bis 5.n) durchgehend erstrecken.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the transverse channels ( 6.1 to 6.3 ) each the drainage channel ( 5.1 to 5.n ) and in transverse orientation of the drainage channel ( 5.1 to 5.n ) extend continuously. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querkanal (6.1 bis 6.3) jeweils zum Abflusskanal (5.1 bis 5.n) hin konisch verjüngt verläuft.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a transverse channel ( 6.1 to 6.3 ) each to the drainage channel ( 5.1 to 5.n ) tapers conically towards. Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mittels einer Vorrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Blech (8) zwischen zwei oberen Halteelementen (7.1, 7.2) und einem unteren Halteelement (7.3) fixiert wird, – wobei in einem ersten Schritt die Kanalstruktur mit den Kanälen (3.1 bis 3.n) und den Stegen (4.1 bis 4.n) in das Blech (8) durch Erhöhung eines in einer zwischen dem unteren Halteelement (7.3) und dem Blech (8) angeordneten Druckkammer (7.7) herrschenden Drucks geformt wird und – wobei in einem zweiten Schritt mittels eines zwischen den oberen Halteelementen (7.1, 7.2) angeordneten Presskopfes (7.4) die Abflusskanäle (5.1 bis 5.n) und die Querkanäle (6.1 bis 6.3) in die Stege (4.1 bis 4.n) geformt werden.Method for producing a bipolar plate ( 1 ) according to one of claims 1 to 4 by means of a device ( 7 ), characterized in that a sheet ( 8th ) between two upper holding elements ( 7.1 . 7.2 ) and a lower retaining element ( 7.3 ), wherein in a first step the channel structure with the channels ( 3.1 to 3.n ) and the webs ( 4.1 to 4-n ) in the sheet ( 8th ) by increasing one in between the lower holding element ( 7.3 ) and the sheet metal ( 8th ) arranged pressure chamber ( 7.7 ) is formed in the prevailing pressure and - wherein in a second step by means of a between the upper holding elements ( 7.1 . 7.2 ) arranged pressing head ( 7.4 ) the drainage channels ( 5.1 to 5.n ) and the transverse channels ( 6.1 to 6.3 ) in the webs ( 4.1 to 4-n ) are formed. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Druckkammer (7.7) herrschende Druck mittels Einleitung einer in einem Speicherelement (7.8) aufgenommenen Hydroformflüssigkeit in die Druckkammer (7.7) erhöht wird.A method according to claim 5, characterized in that in the pressure chamber ( 7.7 ) prevailing pressure by introducing a in a memory element ( 7.8 ) received hydroforming liquid in the pressure chamber ( 7.7 ) is increased.
DE102014002440.7A 2014-02-20 2014-02-20 Bipolar plate for a fuel cell and method for its production Pending DE102014002440A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014002440.7A DE102014002440A1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Bipolar plate for a fuel cell and method for its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014002440.7A DE102014002440A1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Bipolar plate for a fuel cell and method for its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014002440A1 true DE102014002440A1 (en) 2014-09-18

Family

ID=51418906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014002440.7A Pending DE102014002440A1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Bipolar plate for a fuel cell and method for its production

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014002440A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6490778B1 (en) 1998-08-03 2002-12-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Multiple uneven plate, multiple uneven plate bending mold, multiple uneven plate manufacturing method and separator using multiple uneven plate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6490778B1 (en) 1998-08-03 2002-12-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Multiple uneven plate, multiple uneven plate bending mold, multiple uneven plate manufacturing method and separator using multiple uneven plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3189554B1 (en) Flow element, bipolar plate and method for producing a flow element
DE202016107302U1 (en) Separator plate for an electrochemical system
DE212015000116U1 (en) Frame body, cell frame for a redox flow battery and redox flow battery
DE112014004579B4 (en) separator and fuel cell
DE102012219022A1 (en) Clamping system for fuel cell stack, has spring element arranged between end plate and pressure plate, and self-adjusting attachment device fastening end plate to another end plate of system for clamping fuel cell stack
DE102018123394A1 (en) PLATE FOR FORMING A GAS FLOW CHANNEL FOR FUEL CELL AND FUEL CELL STACK
DE102014209049A1 (en) Bipolar plate and layer structure with a bipolar plate
DE102016225444A1 (en) Improved media distribution in fuel cell stacks
DE102009018826A1 (en) Plate component for a filter press system
DE102018123395A1 (en) PLATE FOR FORMING A GAS FLOW CHANNEL FOR FUEL CELL AND FUEL CELL STACK
EP1589602B1 (en) Contact spring sheet and electrical battery containing same
DE102011009808A1 (en) CLOSED EDGE ON FUEL CELL COMPONENTS GASKING WATER
EP3123545B1 (en) Sealing arrangement for an electrochemical device
DE102016006225A1 (en) Product of at least two components bonded together by means of an adhesive and process for its preparation
DE102014002440A1 (en) Bipolar plate for a fuel cell and method for its production
WO2012069108A1 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy store
EP3031093B1 (en) Method for producing a fuel cell and a fuel cell system
DE102018213155A1 (en) Fuel cell and fuel cell stack
DE102017111714A1 (en) END PLATE
DE102022123492A1 (en) Fluid cell of an energy storage device
DE102010052741B4 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device
DE102022201568A1 (en) Cell stack fixing device for fixing a cell stack of a fuel cell and/or an electrolyzer during a separation process
DE102024100179A1 (en) MODULAR BIPOLAR PLATE FOR A FUEL CELL
DE102007031880A1 (en) Spreading plate for a winter service spreader
WO2024052305A2 (en) Device and method for printing a substrate with a sealant and/or adhesive

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008020000

Ipc: H01M0008025800

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE