EP4562695A2 - Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle - Google Patents

Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle

Info

Publication number
EP4562695A2
EP4562695A2 EP23741652.4A EP23741652A EP4562695A2 EP 4562695 A2 EP4562695 A2 EP 4562695A2 EP 23741652 A EP23741652 A EP 23741652A EP 4562695 A2 EP4562695 A2 EP 4562695A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bipolar plate
opening
flow
sealing element
openings
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.)
Withdrawn
Application number
EP23741652.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis DUTENHÖFNER
Stefan Wallmeier
Claudia PÖGGELER RIBAS
Alexander HOCHGESAND
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.)
Kamax Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Kamax Holding GmbH and Co KG
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
Priority claimed from DE102022119087.0A external-priority patent/DE102022119087A1/de
Priority claimed from DE102022131561.4A external-priority patent/DE102022131561A1/de
Priority claimed from DE102022131562.2A external-priority patent/DE102022131562A1/de
Application filed by Kamax Holding GmbH and Co KG filed Critical Kamax Holding GmbH and Co KG
Publication of EP4562695A2 publication Critical patent/EP4562695A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041—Specially-shaped shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041—Specially-shaped shafts
    • F16B35/044—Specially-shaped ends
    • 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
    • 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
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
    • 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
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286—Processes for forming seals
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • 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

Definitions

  • Bipolar plate Bipolar plate, bipolar plate system, end plate and fuel cell
  • the invention relates to a bipolar plate, a bipolar plate system, an end plate and/or a fuel cell.
  • Fuel cells are already known from the prior art. These serve to release electrons, in particular through the use of a reaction, in order to generate a current flow or to be able to provide energy.
  • Different fluids can be used as fuel, e.g. hydrogen.
  • the problem with the known systems is that the fuel cells consist of several cells, each of which is separated from one another by bipolar plates. These cells are usually arranged in stacks and covered at the ends by an end plate in order to achieve a compact design. The cells are usually fixed to each other and the end plate using an external fastener. However, this means that the bipolar plates and the end plate are exposed to large bending stresses and/or a large amount of space is required.
  • bipolar plate according to claim 1
  • bipolar plate system according to claim 4
  • end plate according to claim 8
  • fuel cell according to claim 10.
  • Further advantages, features and embodiments result from the subclaims, the description and the figures.
  • the bipolar plate serves to form or be able to form part of a fuel cell.
  • the bipolar plate extends in a longitudinal direction and in a width direction, the longitudinal direction and the width direction being in particular perpendicular to one another, the bipolar plate having a plurality of openings, the openings having an outer contour, the outer contour of the openings each passing through a mounting opening and at least one flow breakthrough are formed, wherein the mounting breakthrough forms a circular segment-shaped part of the outer contour of the breakthrough, and wherein the mounting breakthrough is designed to accommodate a fastening means or connecting means.
  • the bipolar plate is a part and/or can be arranged or used in a fuel cell.
  • an MEA is arranged between two bipolar plates.
  • An MEA is to be understood as meaning a membrane-electrode unit in the sense of the invention.
  • the bipolar plates therefore serve to transport fuel, in particular hydrogen, and/or oxygen and/or combustion products, in particular fluids, e.g. B. water or water vapor, from and / or to the MEA and at the same time to at least partially limit the intake volume for the MEA.
  • the bipolar plates can be used in particular to conduct electrons.
  • the bipolar plates are in particular, at least partially, made of a conductive material and/or made of plastic and/or at least partially made of an insulating material.
  • the bipolar plates can therefore in particular form part of a stack or a “sack” of a fuel cell.
  • the bipolar plates extend in particular in a longitudinal direction and in a width direction. The longitudinal direction is in particular the direction in which the bipolar plate has its largest main dimension.
  • the width direction can in particular be the direction in which the width of the bipolar plate is measured.
  • Standing perpendicular to the longitudinal direction and/or the width direction can be a height direction.
  • the height direction can in particular be the direction in which the material thickness of the bipolar plate is measured. It is particularly useful for the longitudinal direction and the width direction to be perpendicular to one another.
  • the longitudinal direction can be particularly preferred.
  • the width direction and the height direction are each perpendicular to one another. In other words, the longitudinal direction, the width direction and the height direction can form a rectangular coordinate system with each other.
  • the bipolar plate includes a variety of openings. These openings penetrate the bipolar plate in particular completely, with the main direction of extension of the openings being in particular the height direction.
  • the openings can penetrate the bipolar plate in the height direction. This makes it possible to guide means, in particular fasteners and/or connecting means, and/or fluids through the bipolar plate. In other words, the openings can therefore serve to allow fluid to flow from one side of the bipolar plate to the other side of the bipolar plate and at the same time also provide a receiving space for a fastening or tensioning means.
  • the flow openings of the openings are particularly intended for the fluid line.
  • the openings themselves are formed by a component, which is the flow opening, and at least also by another component, which is referred to as the assembly opening.
  • the assembly opening serves to accommodate a fastening means or connecting means, which can also be a clamping means or connecting means, in order to enable tensioning of the bipolar plate and/or the “stacks” or the stacks of the fuel cell.
  • the breakthrough can therefore be formed by a combination of a mounting breakthrough and at least one flow breakthrough.
  • the bipolar plate expediently has a large number of openings, each of which has at least one flow opening and one mounting opening.
  • the openings are arranged or designed in such a way that they form an outer contour on the bipolar plate.
  • the outer contour is in particular the outer edge of the opening on a surface bordering the bipolar plate, in particular in the height direction.
  • This outer contour of the opening or openings is formed at least in sections by the flow opening and at least in sections by the mounting opening.
  • the edge of the breakthrough is at least partially formed by the assembly breakthrough and at least partially also by the flow breakthrough.
  • the assembly breakthrough forms in particular a circular segment-shaped part of the outer contour of the opening.
  • at least part of the outer opening is formed by a circular section, which at the same time also delimits the mounting opening.
  • the breakthrough can thus have a part-circle segment-shaped section, which is just formed by the mounting breakthrough.
  • a screw in the sense of the invention can in particular be a fastening means and/or connecting means which has an actuating head and/or an actuating section and also has an external thread and/or an internal thread, which is introduced in particular into a shaft section.
  • the bipolar plate has a flow region, wherein the flow region, in particular later, serves to delimit a fluid volume, wherein the fluid volume is or can be in fluid communication with at least two openings.
  • the flow area is in particular that area of the bipolar plate, or the external surface or surfaces of the bipolar plate bordering in the height direction, which is or can later be brought into fluid contact with the MEA.
  • the flow area can therefore form or be or include a surface on the bipolar plate.
  • the bipolar plate expediently has both a flow region, which is formed by a surface bordering in the positive height direction, and a flow region, which is formed by a surface bordering in the negative height direction.
  • the flow area serves in particular later to limit the fluid volume that is in communication with the MEA and/or to at least partially provide the volume in which the MEA is arranged.
  • the flow region therefore in particular borders a fluid volume which is or can be in fluid communication with at least two openings in the bipolar plate. This can be particularly crucial if a sealing element is later arranged and/or on the bipolar plate is arranged, which just allows a fluid flow to take place from the breakthrough to the flow area and from the flow area to another breakthrough.
  • the openings, in particular the flow intrusions of the openings, which are in fluid communication with the flow area or the fluid volume can be used to achieve an inflow and outflow of fluids into the fluid volume.
  • the assembly breakthrough and the flow breakthrough of a breakthrough or breakthroughs expediently penetrate the bipolar plate. This makes it possible to achieve a particularly simple implementation of a fastening and/or connecting means and a flow fluid through the bipolar plate.
  • the flow opening is advantageously designed in such a way that it extends from the mounting opening to the flow region in the plane which is spanned by the longitudinal and width directions. In this way, a particularly favorable design of the flow breakthrough can be achieved in terms of flow technology.
  • the circular segment-shaped part of the mounting opening expediently forms at least 51%, preferably at least 65%, and particularly preferably at least 75%, of a circle.
  • the part in the shape of a segment of a circle can form at least 51% of a complete circle, preferably at least 65% of a complete circle, and particularly preferably at least 75% of a complete circle.
  • such a configuration can in particular ensure a positive position securing of a fastening/connecting means within the mounting opening or at least be provided in an emergency, so that in particular the bipolar plate can slip in relation to the fastening/connecting means in a longitudinal direction and width direction plane is positively prevented or can be prevented.
  • the circular segment-shaped part should form at least 65%, preferably at least 75%, of a complete circle.
  • the positive locking between the bipolar plate and a fastening/connecting means can be further improved in order to achieve better accuracy in securing the position.
  • This type of positive securing of the bipolar plate relative to the fastening/connecting means allows particularly simple assembly to be achieved. This makes it possible later, in particular, to thread the individual bipolar plates via the fastening/connecting means, so that assembly can be simplified.
  • the circular segment-shaped part of the mounting opening preferably forms a maximum of 98%, preferably a maximum of 90%, and particularly preferably a maximum of 80%, of a circle.
  • the parts that are missing to form the complete circle belong in particular to the flow breakthrough. In other words, such a design can ensure that there is sufficient space for the flow breakthrough in the breakthrough, so that a sufficient flow area or flow possibility is provided.
  • the bipolar plate preferably has flow grooves, in particular in one or the flow region of the bipolar plate, with the flow grooves ending and/or starting in particular in a breakthrough.
  • the bipolar plate can have grooves, in particular in a surface that delimits the bipolar plate in the height direction, which can promote and/or achieve a fluid flow. These grooves are particularly called flow grooves.
  • These flow grooves expediently run on the bipolar plate or are arranged on the bipolar plate in such a way that they end and/or start in a breakthrough, in particular in a flow breakthrough. In other words, the grooves extend into the flow breakthrough or breakthrough. In this way, a connection of the flow grooves that is particularly favorable in terms of flow technology can be achieved.
  • the flow grooves are formed by straight and/or rectangular sections and/or the flow grooves run in a meandering shape.
  • the flow groove has a particularly large extent. This allows a particularly effective and homogeneous supply of fluids and/or a removal of fluids into and/or from the MEA into the flow grooves. Due to the meandering design of the flow groove, a particularly long flow length of the grooves can also be achieved and thus a particularly homogeneous supply or removal of fluids from and/or into the MEA.
  • the part of the outer contour of the opening, which is formed by the flow opening is further away from the center of gravity of the opening or from the center of the circular segment-shaped part than the part of the outer contour of the opening, which is formed by the mounting opening.
  • the flow opening can extend away from the otherwise circular mounting opening like an extension.
  • the assembly opening forms all parts of the opening in the shape of a segment of a circle and/or is formed exclusively by parts in the shape of a segment of a circle, which in particular all have the same center.
  • the center of the circular segment-shaped part is in particular the point around which the radius of the circular segment-shaped part is determined or the point which is the same distance from all points of the circular segment-shaped part.
  • the bipolar plate preferably has a width to length ratio of in particular less than or equal to 1 to 3, with the bipolar plate having an opening, in particular a plurality of openings, in its central region in the longitudinal direction.
  • the dimension of the bipolar plate can be in Width direction to the dimension of the bipolar plate in the longitudinal direction is in a ratio of less or equal to 1 to 3. If such a relationship exists, an opening, in particular a large number of openings, can be provided in the longitudinal direction, in particular in a central region.
  • the central region in the longitudinal direction is in particular that region of the bipolar plate in the longitudinal direction which extends in the longitudinal direction from the ideal center point +/-25%, preferably +/-15%, and particularly preferably +/- 10%, and particularly preferably +/- 5% of the maximum length of the bipolar plate extends in the longitudinal direction.
  • the center of the bipolar plate is in particular the center of gravity or the center of gravity of the bipolar plate.
  • a further aspect of the invention may relate to a use of a bipolar plate in/for a fuel cell.
  • the bipolar plate system comprises a bipolar plate as described above and/or below, and a sealing element, in particular a sealing ring.
  • the sealing element expediently rests on the bipolar plate, with the sealing element following or being able to follow the circular segment-shaped part of the outer contour of an opening at least in sections.
  • the bipolar plate system therefore includes in particular at least one sealing element, which can be designed as a seal.
  • a seal is a sealing element that is closed in itself. In other words it is poetry therefore a sealing element without end.
  • the sealing element rests in particular on the bipolar plate; this can happen in particular through direct contact of the sealing element with the bipolar plate.
  • This contact or this contact area of the sealing element expediently forms a self-contained contour with the bipolar plate.
  • the sealing element can therefore always be in contact with the bipolar plate along its extension.
  • the sealing element expediently follows at least in sections the or a segment-shaped part of the outer contour of an opening.
  • the following is to be understood in particular as meaning that the projection of the sealing element and the projection of the outer contour onto a plane that is spanned by the longitudinal direction and the width direction overlap and/or that the course of the sealing element and the outer contour at least is the same in the following area and / or the sealing element rests at least in sections on the circular segment-shaped part of the outer contour.
  • the sealing element follows at least 40%, preferably at least 60%, and particularly preferably at least 80%, and particularly preferably at least 90%, and most particularly preferably at least 97%, of the circular segment-shaped part of the outer contour of an opening.
  • the sealing element follows at least 40%, preferably at least 60%, and particularly preferably at least 80%, and particularly preferably at least 90%, and most particularly preferably at least 97%, of the outer contour of a breakthrough.
  • the sealing element projects into one or more openings and/or projects into at least two openings.
  • the openings which have a mounting opening and a flow opening and/or through which a fastening Z-connecting means is guided and/or which serve or are designed to accommodate a fastening means are relevant.
  • the seal can be arranged between the fastening Z-connecting means and the edge of a breakthrough, so that contact between the fastening Z-connecting means and the breakthrough is prevented.
  • the sealing element can therefore be used to bring about electronic insulation between the fastening Z-connection means and the bipolar plate.
  • the sealing element is expediently formed in particular from an insulating material.
  • the bipolar plate system has a plurality of sealing elements, with the sealing elements at least partially following the course of the outer contour of at least one opening, and/or with each opening being surrounded by an outer contour of a sealing element. Decisive for this are in particular those openings which have a mounting opening and a flow opening and/or which are designed to accommodate a fastening Z-connecting means. By designing such that the openings and/or at least one of the openings is surrounded by an outer contour of a sealing element, it can be achieved that the opening can be used to guide fluid into and/or out of a fluid volume.
  • an outer contour of a sealing element Surrounding the opening by an outer contour of a sealing element is to be understood in particular as meaning that when projected onto the plane formed by the longitudinal direction and the width direction of the surrounding sealing element and the opening, the outer contour of the projection of the sealing element or the outer edge of this contour encloses and/or contains the outer contour of the opening.
  • the sealing element is fixed, in particular cohesively and/or irreversibly, to the bipolar plate, and/or the sealing element is produced by a screen printing process.
  • the advantage of using a screen printing process lies in particular in the cost-effective production of a bipolar plate system with a sealing element.
  • a simple assembly of the bipolar plate system can be achieved in particular. In order to achieve this determination, this is in particular carried out in a materially bonded manner, for example by gluing and/or by a screen printing process.
  • the sealing element is expediently fixed irreversibly to the bipolar plate, so that the connection between the sealing element and the bipolar plate can only be achieved by destroying the connection. This allows a particularly high sealing effect to be achieved.
  • the sealing element is arranged on the bipolar plate in such a way that the sealing element forms a self-contained contour on the bipolar plate, advantageously at least within the closed contour two flow openings, in particular of different openings, and / or the flow area of the bipolar plate is or are arranged.
  • a particularly high sealing effect can be achieved.
  • the flow area of the bipolar plate and/or at least the outlet or the contour of flow openings, in particular of different openings are also arranged within this sealed area or within the closed contour. In this way, a particularly homogeneous or targeted supply and removal of fluids into the flow area of the bipolar plate can be achieved.
  • the bipolar plate system comprises a fastening/connecting means, wherein the fastening/connecting means is guided through the opening, in particular through the assembly opening of the opening, with the fastening/connecting means in particular contacting the sealing element.
  • insulation can be achieved between the fastening/connecting means and the bipolar plate.
  • the fastening/connecting means expediently has an actuation area, in particular a head, and a mounting area, the mounting area forming a thread.
  • the mounting area is expediently formed in and/or around a shaft area of the fastening/connecting means.
  • the fastening/connecting means extends in particular in the height direction.
  • the main extension direction of the fastening/connecting means is advantageously designed parallel to the height direction.
  • Particularly preferred is through each breakthrough of the bipolar plate, which has a mounting breakthrough and a flow breakthrough Fastening Z-connecting means guided. This makes it possible to achieve a particularly homogeneous tensioning option for the bipolar plate.
  • the fastening/connecting means has a flow passage extending along a height direction or the height direction, the flow passage being in fluid communication with the flow breakthrough, which also forms the breakthrough through which the fastening/connecting means is guided .
  • the fastening/connecting means can be a banjo, wherein a flow passage can be formed within the banjo.
  • the flow passage can also be introduced externally into the fastening/connecting means, for example through an external groove.
  • the flow passage extends in particular in the height direction. In other words, the flow passage can therefore provide fluid conveying capability in the height direction.
  • This flow passage of the fastening/connecting means is in particular in fluid communication with the flow opening, so that a fluid can flow from the flow passage into the flow opening. This makes it possible to provide a particularly effective flow option.
  • the bipolar plate system comprises a plurality of fastening/connecting means, wherein the plurality of fastening/connecting means are each guided through a breakthrough, this breakthrough in particular having a mounting breakthrough and/or a flow breakthrough.
  • a further aspect of the invention may relate to the use of a bipolar plate system and/or a fastening means or/connecting means in/for a fuel cell.
  • a further aspect of the invention may relate to an end plate for a fuel cell, wherein the end plate extends in a longitudinal direction and a width direction, wherein the end plate has two mounting areas, in particular spaced apart from one another in the longitudinal direction, the bending rigidity of the end plate, in particular between the mounting areas, is variable, advantageously decreasing towards the assembly areas.
  • the end plate extends in particular in a longitudinal direction and a width direction, wherein the longitudinal direction of the end plate can correspond to the longitudinal direction as described above and below and / or the width direction can correspond to the width direction as described above and below.
  • the longitudinal direction of the end plate is in particular the direction in which the end plate has its largest main dimension and/or in which the length of the end plate is determined.
  • the width direction is in particular the direction in which the width of the end plate is determined and/or in which the end plate has its second largest main dimension.
  • the longitudinal direction and the width direction can in particular be perpendicular to a height direction, in particular this height direction is aligned parallel and/or congruent with the height direction already set out previously and/or below.
  • the end plate serves in particular to be arranged in a fuel cell and to form a distal end of the fuel cell, in particular in the height direction. In order to achieve assembly of the end plate, it has in particular two assembly areas that are spaced apart from one another.
  • the assembly areas are in particular areas which serve to provide force transmission to the end plate.
  • An area in which the end plate has a variable flexural rigidity is expediently provided between these two assembly areas.
  • this area with variable bending stiffness is spread out in such a way that it encompasses and/or forms a central area in the longitudinal direction of the end plate.
  • the middle area of the end plate is determined in the same way as the middle area of the bipolar plate.
  • the flexural rigidity of the area lying between the assembly areas is expediently designed such that its flexural rigidity decreases in the direction of the assembly areas. Therefore, the bending stiffness in the widest area in the longitudinal direction is particularly important assembly areas largest.
  • the end plate can also be referred to as a head plate in the sense of the invention.
  • the end plate has arcuate stiffening ribs, the arcuate stiffening ribs extending in particular parallel to the longitudinal direction.
  • These arcuate stiffening ribs expediently have a variable height in the longitudinal direction.
  • the arcuate stiffening ribs are in particular designed in such a way that they have a largest main dimension parallel to the longitudinal direction in order to provide particularly good bending stress absorption.
  • the end plate in particular the assembly areas of the end plate, expediently has fixing openings.
  • the fastening/connecting means extend through these fixing openings, whereby the fastening/connecting means can in particular also extend through the or some of the openings of the bipolar plates.
  • a further aspect of the invention may relate to the use of an end plate in/for a fuel cell.
  • the fuel cell expediently comprises at least one bipolar plate, preferably a plurality of bipolar plates, in particular as described above and/or below.
  • the fuel cell can also relate to a bipolar plate system, preferably a plurality of polar plate systems and/or a bipolar plate system with a plurality of bipolar plates and/or fastening/connecting means and/or sealing elements, in particular as described above and/or below.
  • the fuel cell can also have at least one end plate or two end plates, in particular as described above and/or below.
  • a cavity is formed between and/or in two bipolar plates, which is partially delimited by the flow area of one or both bipolar plates, with a fluid entering the cavity through one of the openings, in particular through a flow opening, of the bipolar plate or can reach and/or wherein a fluid passes or can pass from the cavity through one of the openings, in particular through a flow opening, of the bipolar plate.
  • the flow region of the bipolar plate can therefore be in fluid communication with a flow breakthrough of one breakthrough and a flow breakthrough of another breakthrough. This creates a particularly effective and simple way of bringing fluids into contact with the flow area via the flow openings.
  • an MEA is arranged in the cavity.
  • An MEA is understood to mean a membrane-electrode unit. In this way, a particularly compact design of the fuel cell can be achieved.
  • Figure 1 shows a bipolar plate
  • Figure 2 shows a bipolar plate system and/or a bipolar plate
  • Figure 3 is a view of an alternative embodiment of a bipolar plate
  • Figure 4 shows a bipolar plate system with a bipolar plate and a fastening means
  • Figure 5 shows a fuel cell with an end plate and a plurality of bipolar plates and bipolar plate systems
  • FIG. 6 is an isometric view of an end plate.
  • An isometric view of a bipolar plate 210 is shown in FIG.
  • the bipolar plate 210 has a large number of openings 240, which extend in the height direction H.
  • the openings 240 each include a mounting opening 242 and a flow opening 244.
  • the mounting opening 242 each has a part in the shape of a segment of a circle and/or forms a part in the shape of a segment of a circle of the outer contour of the opening 240.
  • the mounting opening 242 is designed to accommodate a fastening means or a connecting means.
  • the bipolar plate has a width to length ratio of less than or equal to 1 to 3, with a plurality of openings 240 being arranged in the bipolar plate 210 in the central region in the longitudinal direction L. This allows a particularly homogeneous bracing force distribution to be formed on the bipolar plate 210.
  • FIG. 2 shows an isometric view of bipolar plates 210, which are arranged one above the other in the height direction H.
  • a sealing element 310 is arranged between the bipolar plates 210.
  • a bipolar plate system 300 can also be seen in FIG.
  • a large number of sealing elements 310 are fixed on it.
  • These sealing elements 310 each surround a breakthrough 240.
  • Each of the breakthroughs 240 includes at least one mounting breakthrough 242 and a flow breakthrough 244.
  • the sealing element 310 follows at least 60% of the circular segment-shaped part of the outer contour of each breakthrough 240.
  • the circular segment-shaped part of the mounting breakthrough 242 forms at least 65% a circle of the respective breakthroughs 240.
  • the flow openings 244 are designed in such a way that they face the flow area 252.
  • the flow area 252 is also surrounded by a sealing element 310.
  • Each sealing element 310 protrudes at least partially into one opening 240 or two openings 240, namely at least partially into the mounting opening 242.
  • the width direction B and the longitudinal direction L are perpendicular to the height direction H.
  • the flow grooves 250 which lead through the flow area 252, extend from the opening 240 arranged at the bottom left to the opening 240 arranged at the top right.
  • the flow grooves 250 are arranged in a meandering shape.
  • the flow area 252 is surrounded by the sealing element 310, which also surrounds two openings 240.
  • a bipolar plate system 300 is shown in FIG.
  • the bipolar plate system 300 comprises a plurality of sealing elements 310 and a plurality of bipolar plates 210 as well as a fastening means 9.
  • the fastening means 9 is designed such that it has a flow passage extending in the height direction H, the flow passage being in fluid communication with the flow opening 244 of the respective openings 240. As a result, a particularly good and advantageous fluid supply and/or removal can take place through the fastening means 9.
  • FIG. 5 shows a fuel cell 1, the fuel cell 1 having a plurality of fastening means 9, which can also be referred to as connecting means, and a plurality of bipolar plates 210 and/or bipolar plate systems 300.
  • the fuel cell 1 is limited in the height direction H at least in sections by an end plate 500.
  • An end plate 500 is shown in FIG.
  • the end plate 500 extends in the longitudinal direction L and in the width direction B, the end plate 500 having mounting regions 502 spaced apart from one another in the longitudinal direction L, with the mounting areas 502 being spaced apart from one another in the longitudinal direction L. day areas 502 fixing breakthroughs 510 are arranged.
  • the mounting areas 502 are arranged in such a way that they each have at least three fastening openings 510.
  • the bending stiffness of the end plate 500 is variable, with this decreasing in the direction of the mounting areas 502. This variable bending stiffness can be achieved by the stiffening ribs 520, which extend parallel to the longitudinal direction L.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Dowels (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Bipolarplatte (210) für eine Brennstoffzelle (1), wobei die Bipolarplatte (210) sich in eine Längsrichtung (L) und in eine Breitenrichtung (B) erstreckt, wobei die Längsrichtung (L) und die Breitenrichtung (B) insbesondere senkrecht aufeinander stehen, wobei die Bipolarplatte (210) eine Vielzahl von Durchbrüchen (240) aufweist, wobei die Durchbrüche (240) eine äußere Kontur aufweisen, wobei die äußere Kontur der Durchbrüche (240) jeweils durch einen Montagedurchbruch (242) und zumindest einen Strömungsdurchbruch (244) ausgebildet sind, wobei der Montagedurchbruch (242) einen kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs (240) ausbildet, und wobei der Montagedurchbruch (242) dazu ausgebildet ist, ein Befestigungsmittel (9) aufzunehmen.

Description

Bipolarplatte, Bipolarplattensystem, Endplatte und Brennstoffzelle
Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte, ein Bipolarplattensystem, eine Endplatte und/oder eine Brennstoffzelle.
Brennstoffzellen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Diese dienen dazu, insbesondere durch Verwendung einer Reaktion Elektronen freizusetzen, um so einen Stromfluss zu erzeugen bzw. Energie bereitstellen zu können. Als Brennstoff können unterschiedliche Fluide zum Einsatz kommen, z.B. Wasserstoff. Problematisch bei den bekannten Systemen ist jedoch, dass die Brennstoffzellen ausmehren Zellen bestehen, die jeweils durch Bipolarplatten voneinander getrennt sind. Diese Zellen werden meist Stapelhaft angeordnet und durch eine Endplatte endseitig bedeckt, um so eine kompakte Bauform zu erreichen. Die Fixierung der Zellen zueinander und der Endplatte erfolgt meist durch ein externes Befestigungsmittel. Hierdurch sind die Bipolarplatten und die Endplatte jedoch großen Biegespannungen ausgesetzt und/oder es resultiert ein hoher Bauraumbedarf.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine bauraumsparende Anordnung bereitzustellen, die dennoch eine sichere Fixierung der Bestandteile der Brennstoffzelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Bipolarplatte gemäß Anspruch 1 , mit einem Bipolarplattensystem gemäß Anspruch 4, mit einer Endplatte gemäß Anspruch 8 und mit einer Brennstoffzelle gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren. Erfindungsgemäß ist eine Bipolarplatte. Die Bipolarplatte dient dazu, einen Teil einer Brennstoffzelle auszubilden oder ausbilden zu können. Die Bipolarplatte erstreckt sich in einer Längsrichtung und in einer Breitenrichtung, wobei die Längsrichtung und die Breitenrichtung insbesondere senkrecht aufeinander stehen, wobei die Bipolarplatte eine Vielzahl von Durchbrüchen aufweist, wobei die Durchbrüche eine äußere Kontur aufweisen, wobei die äußere Kontur der Durchbrüche jeweils durch einen Montagedurchbruch und zumindest einen Strömungsdurchbruch ausgebildet sind, wobei der Montagedurchbruch einen kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs ausbildet, und wobei der Montagedurchbruch dazu ausgelegt ist, ein Befestigungsmittel bzw. Verbindungsmittel aufzunehmen. Die Bipolarplatte ist ein Teil und/oder kann in einer Brennstoffzelle angeordnet bzw. Verwendung finden. Insbesondere ist jeweils zwischen zwei Bipolarplatten jeweils ein MEA angeordnet. Unter einem MEA ist eine Membran-Elekt- roden-Einheit im Sinne der Erfindung zu verstehen. Die Bipolarplatten dienen daher dazu, Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und/oder Sauerstoff und/oder Verbrennungsprodukte, insbesondere Fluide, z. B. Wasser oder Wasserdampf, von und/oder zu der MEA führen zu können und gleichzeitig das Aufnahmevolumen für die MEA zumindest teilweise zu begrenzen. Des Weiteren können die Bipolarplatten insbesondere dazu dienen, Elektronen zu leiten. Die Bipolarplatten sind insbesondere, zumindest teilweise, aus einem leitfähigen Material ausgebildet und/oder aus Kunststoff und/oder zumindest teilweise, aus einem isolierenden Material. Die Bipolarplatten können daher insbesondere einen Teil eines Stapels bzw. eines "Sacks" einer Brennstoffzelle ausbilden. Die Bipolarplatten erstrecken sich insbesondere in einer Längsrichtung und in einer Breitenrichtung. Die Längsrichtung ist insbesondere diejenige Richtung, in welcher die Bipolarplatte ihre größte Hauptabmessung aufweist. Die Breitenrichtung hingegen kann insbesondere diejenige Richtung sein, in welcher sich die Breite der Bipolarplatte bemisst. Senkrecht zu der Längsrichtung und/oder der Breitenrichtung stehend kann dabei eine Höhenrichtung sein. Die Höhenrichtung kann insbesondere diejenige Richtung sein, in welcher sich die Materialstärke der Bipolarplatte bemisst. Besonders zweckmäßig stehen dabei die Längsrichtung und die Breitenrichtung senkrecht aufeinander. Des Weiteren bevorzugt können insbesondere die Längsrichtung, die Breitenrichtung und die Höhenrichtung jeweils senkrecht zueinanderstehen. In anderen Worten können die Längsrichtung, die Breitenrichtung und die Höhenrichtung ein rechtwinkliges Koordinatensystem miteinander ausbilden. Die Bipolarplatte umfasst eine Vielzahl von Durchbrüchen. Diese Durchbrüche durchdringen dabei die Bipolarplatte insbesondere vollständig, wobei die Haupterstreckungsrich- tung der Durchbrüche insbesondere die Höhenrichtung ist. In anderen Worten können die Durchbrüche in Höhenrichtung die Bipolarplatte durchdringen. Hierdurch ist es möglich Mittel, insbesondere Befestigungsmittel und/oder Verbindungsmittel, und/oder Fluide durch die Bipolarplatte zu führen. In anderen Worten können daher die Durchbrüche dazu dienen, ein Fluid von der einen Seite der Bipolarplatte auf die andere Seite der Bipolarplatte strömen lassen zu können und auch gleichzeitig einen Aufnahmeraum für ein Befestigungs- oder Verspannmittel bereitstellen. Für die Fluidleitung sind insbesondere die Strömungsdurchbrüche der Durchbrüche gedacht. Die Durchbrüche selber werden dabei durch einen Bestandteil ausgebildet, welcher der Strömungsdurchbruch ist und zumindest auch durch einen weiteren Bestandteil, welcher als Montagedurchbruch bezeichnet wird. Der Montagedurchbruch dient dabei dazu, ein Befestigungsmittel bzw. Verbindungsmittel, welches auch ein Verspannmittel oder Verbindungsmittel sei kann, aufzunehmen, um so eine Verspannung der Bipolarplatte und/oder der "Stacks" bzw. der Stapel der Brennstoffzelle zu ermöglichen. In anderen Worten kann daher der Durchbruch durch eine Vereinigung von einem Montagedurchbruch und mindestens einen Strömungsdurchbruch ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise verfügt dabei die Bipolarplatte grundlegend über eine Vielzahl von Durchbrüchen, welche jeweils zumindest einen Strömungsdurchbruch und einen Montagedurchbruch aufweisen. Die Durchbrüche sind dabei derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass diese auf der Bipolarplatte eine äußere Kontur ausbilden. Die äußere Kontur ist dabei insbesondere der äußere Rand des Durchbruchs auf einer die Bipolarplatte, insbesondere in Höhenrichtung, berandenden Fläche. Diese äußere Kontur des Durchbruchs oder der Durchbrüche ist zumindest abschnittsweise durch den Strömungsdurchbruch und zumindest abschnittsweise durch den Montagedurchbruch ausgebildet. In anderen Worten wird der Rand des Durchbruchs zumindest teilweise durch den Montagedurchbruch und zumindest teilweise auch durch den Strömungsdurchbruch ausgebildet. Der Montagedurchbruch bildet insbesondere einen kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs aus. In anderen Worten ist daher zumindest ein Teil des äußeren Durchbruchs durch einen kreisförmigen Abschnitt ausgebildet, welcher gleichzeitig auch den Montagedurchbruch begrenzt. Alternativ ausgedrückt kann der Durchbruch somit einen teilkreissegmentförmigen Abschnitt aufweisen, welcher gerade eben durch die Montagedurchbruch ausgebildet ist. Hierdurch kann eine besonders kerbwirkungsfaktorarme und fertigungsgünstige sowie kompakte Ausgestaltung des Montagedurchbruchs, insbesondere angepasst an ein Befestigungsmittel bzw. Verbindungsmittel, insbesondere ein Befestigungsmittel und/oder Verbindungsmittel in Form einer Schraube, erreicht werden. Eine Schraube im Sinne der Erfindung kann insbesondere ein Befestigungsmittel und/oder Verbindungsmittel sein, welches einen Betätigungskopf und/oder einen Betätigungsabschnitt aufweist und darüber hinaus ein außenliegendes Gewinde und/oder ein innenliegendes Gewinde aufweist, welches insbesondere in einen Schaftabschnitt eingebracht ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bipolarplatte ein Strömungsbereich auf, wobei der Strömungsbereich, insbesondere später, zur Abgrenzung eines Fluidvolumens dient, wobei das Fluidvolumen insbesondere in Fluidverbindung mit zumindest zwei Durchbrüchen steht oder stehen kann. Der Strömungsbereich ist insbesondere derjenige Bereich der Bipolarplatte, bzw. die außenliegende in Höhenrichtung gerandende Fläche oder Flächen der Bipolarplatte, welcher bzw. welche später in Fluidkontakt mit dem MEA steht oder bringbar ist. Der Strömungsbereich kann daher eine Fläche auf der Bipolarplatte ausbilden oder sein bzw. umfassen. Zweckmäßigerweise weist die Bipolarplatte sowohl einen Strömungsbereich auf, der durch eine in positive Höhenrichtung berandenden Fläche ausgebildet ist, und einen Strömungsbereich, der durch eine in negative Höhenrichtung berandenden Fläche ausgebildet ist. Der Strömungsbereich dient insbesondere später dazu, das Fluidvolumen zu begrenzt, welches in Kommunikation mit dem MEA steht und/oder das Volumen zumindest teilweise bereitzustellen, in welchem der MEA angeordnet ist. Der Strömungsbereich berandet daher insbesondere ein Fluidvolumen, welches in Fluidverbindung mit zumindest zwei Durchbrüchen der Bipolarplatte steht oder stehen kann. Dies kann insbesondere dann entscheidend sein, wenn später ein Dichtelement angeordnet wird und/oder auf der Bipolarplatte angeordnet ist, welches es gerade erlaubt, dass ein Fluidstrom von dem Durchbruch zum Strömungsbereich und von dem Strömungsbereich zu einem anderen Durchbruch erfolgen kann. Hierdurch können die Durchbrüche, insbesondere die Strömungseinbrüche der Durchbrüche, welche in Fluidverbindung mit dem Strömungsbereich bzw. dem Fluidvolumen stehen, genutzt werden, um einen Zu- und Abfluss von Fluiden in das Fluidvolumen zu erreichen.
Zweckmäßigerweise durchdringen der Montagedurchbruch und der Strömungsdurchbruch eines Durchbruchs oder der Durchbrüche die Bipolarplatte. Hierdurch kann eine besonders einfache Durchführung eines Befestigungs- und/oder Verbindungsmittels und eines Strömungsfluids durch die Bipolarplatte erreicht werden.
Vorteilhafterweise ist der Strömungsdurchbruch derart ausgebildet, dass dieser sich in der Ebene, welche durch die Längs- und die Breitenrichtung aufgespannt ist, von dem Montagedurchbruch zum Strömungsbereich erstreckt. Hierdurch kann eine besonders strömungstechnisch günstige Ausgestaltung des Strömungsdurchbruchs erreicht werden.
Zweckmäßigerweise bildet der kreissegmentförmige Teil des Montagedurchbruchs zumindest 51 %, bevorzugt zumindest 65 %, und besonders bevorzugt zumindest 75 %, eines Kreises aus. In anderen Worten kann der kreissegmentförmige Teil zumindest 51 % eines vollständigen Kreises, bevorzugt zumindest 65 % eines vollständigen Kreises, und besonders stark bevorzugt zumindest 75 % eines vollständigen Kreises ausbilden. Durch die Ausgestaltung dahingehend, dass zumindest 51 % durch den kreissegmentförmigen Teil des Montagedurchbruchs ausgebildet sind, kann eine Lagesicherung des im kreissegmentförmigen Teils bzw. im Montagedurchbruch aufgenommenen Befestigungs- / Verbindungsmittels erreicht werden. In anderen Worten kann durch eine derartige Ausgestaltung insbesondere eine formschlüssige Lagesicherung eines Befestigungs-A/erbindungsmittels innerhalb des Montagedurchbruchs sichergestellt oder zumindest notfallhaft bereitgestellt werden, sodass insbesondere ein Verrutschen der Bipolarplatte in Relation zum Befestigungs-A/erbindungsmittel in einer Längsrichtungs- und Breitenrichtungs-Ebene formschlüssig verhindert ist oder verhinderbar ist. Um diese Formschlusssicherung weiter zu verbessern, sollte der kreissegmentförmige Teil zumindest 65 %, bevorzugt zumindest 75 % eines vollständigen Kreises ausbilden. Hierdurch kann die Formschlusssicherung zwischen der Bipolarplatte und einem Befestigungs-A/erbindungsmittel weiter verbessert werden, um eine bessere Genauigkeit der Lagesicherung zu erreichen. Durch diese Art der formschlüssigen Sicherung der Bipolarplatte relativ zum Befestigungs-A/erbindungsmittel kann dabei eine besonders einfache Montage erreicht werden. Hierdurch ist es später insbesondere möglich, die einzelnen Bipolarplatten über die Befestigungs-A/erbin- dungsmittel aufzufädeln, sodass eine Vereinfachung der Montage erfolgen kann.
Bevorzugt bildet der kreissegmentförmige Teil des Montagedurchbruchs jedoch maximal 98 %, bevorzugt maximal 90 %, und besonders bevorzugt maximal 80 %, eines Kreises aus. Die Teile welche dabei fehlen, um den vollständigen Kreis auszubilden, gehören insbesondere zu dem Strömungsdurchbruch. In anderen Worten kann daher durch eine derartige Ausgestaltung sichergestellt werden, dass ausreichend Platz für den Strömungsdurchbruch in dem Durchbruch vorhanden ist, sodass eine ausreichende Strömungsfläche bzw. Strömungsmöglichkeit bereitgestellt wird.
Bevorzugt weist die Bipolarplatte Strömungsnuten, insbesondere in einem bzw. dem Strömungsbereich der Bipolarplatte, auf, wobei die Strömungsnuten insbesondere in einem Durchbruch enden und/oder starten. In anderen Worten kann die Bipolarplatte, insbesondere in einer Fläche, welche die Bipolarplatte in Höhenrichtung begrenzt, Nuten aufweisen, welche einen Fluidfluss begünstigen und/oder erreichen können. Diese Nuten werden dabei insbesondere Strömungsnuten genannt. Zweckmäßigerweise verlaufen diese Strömungsnuten derart auf der Bipolarplatte bzw. sind derart auf der Bipolarplatte angeordnet, sodass diese in einem Durchbruch, insbesondere in einem Strömungsdurchbruch enden und/oder starten. In anderen Worten reichen die Nuten bis in den Strömungsdurchbruch oder den Durchbruch hinein. Hierdurch kann eine besonders strömungstechnisch günstige Anbindung der Strömungsnuten erreicht werden. Durch das Vorsehen der Strömungsnuten kann insbesondere auch ein Verstopfen und auch ein gleichmäßiges Zuführen von Fluiden in die MEA erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strömungsnuten durch gerade und/oder rechteckige Abschnitte ausgebildet und/oder wobei die Strömungsnuten mäanderförmig verlaufen. Durch die Verwendung von lediglich geraden und/oder rechteckigen bzw. rechtwinkligen Abschnitten und/oder bei einer mäanderförmigen Ausgestaltung weist die Strömungsnut eine besonders große Erstreckung auf. Hierdurch kann eine besonders effektive und homogene Zuführung von Fluiden und/oder eine Abführung von Fluiden in und/oder aus der MEA in die Strömungsnuten erfolgen. Durch die mäanderförmige Ausgestaltung der Strömungsnut kann insbesondere ebenfalls eine besonders lange Strömungslänge der Nuten erreicht werden und somit eine besonders homogene Zuführung bzw. Abführung von Fluiden aus und/oder in die MEA.
Vorteilhafterweise ist der Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs, der durch den Strömungsdurchbruch ausgebildet ist, weiter vom Schwerpunkt des Durchbruchs oder vom Mittelpunkt des kreissegmentförmigen Teils beabstandet als der Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs, der durch den Montagedurchbruch ausgebildet ist. In anderen Worten kann der Strömungsdurchbruch wie ein Fortsatz sich von dem ansonsten kreisförmigen Montagedurchbruch weg erstrecken. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt bildet der Montagedurchbruch alle kreissegmentförmigen Teile des Durchbruchs aus und/oder ist ausschließlich durch kreissegmentförmige Teile ausgebildet, die insbesondere alle den gleichen Mittelpunkt aufweisen.
Durch diese Arten der Ausgestaltung des Durchbruchs, einiger Durchbrüche, des überwiegenden Teils der Durchbrüche und/oder aller Durchbrüche kann eine besonders gute Fluidführungsmöglichkeit geschaffen werden. Der Mittelpunkt des kreissegmentförmigen Teils ist insbesondere der Punkt, um welchen sich der Radius des kreissegmentförmigen Teils bestimmt bzw. der Punkt, welcher den gleichen Abstand zu allen Punkten des kreissegmentförmigen Teils aufweist.
Bevorzugt weist die Bipolarplatte ein Breiten zu Längenverhältnis von insbesondere weniger als oder gleich 1 zu 3 auf, wobei die Bipolarplatte in ihrem Mittelbereich in Längsrichtung einen Durchbruch, insbesondere eine Vielzahl von Durchbrüchen, aufweist. In anderen Worten kann die Abmessung der Bipolarplatte in Breitenrichtung zu der Abmessung der Bipolarplatte in Längsrichtung in einem Verhältnis von weniger oder gleich 1 zu 3 stehen. Sollte ein derartiges Verhältnis vorliegen, so kann insbesondere in einem Mittelbereich in Längsrichtung ein Durchbruch, insbesondere eine Vielzahl von Durchbrüchen, vorgesehen sein. Der Mittelbereich in Längsrichtung ist insbesondere derjenige Bereich der Bipolarplatte in Längsrichtung, welcher sich in Längsrichtung vom idealen Mittelpunkt aus +/-25 %, bevorzugt +/-15 %, und besonders bevorzugt +/- 10 %, und besonders stark bevorzugt +/- 5 %, der maximalen Länge der Bipolarplatte in Längsrichtung erstreckt. Der Mittelpunkt der Bipolarplatte ist insbesondere der Volumenschwerpunkt oder der Schwerpunkt der Bipolarplatte. Durch die Anordnung eines Durchbruchs, insbesondere einer Vielzahl von Durchbrüchen, wie sie auch vorhergehend und nachfolgend beschrieben sind, im Mittelbereich kann insbesondere eine besonders gute Verspannenmöglichkeit der Bipolarplatte erreicht werden. Insbesondere können Biegemomente aufgrund der Verspannung durch die Anordnung eines Durchbruchs im Mittelbereich vermieden bzw. reduziert werden. Vorteilhafterweise sind dabei alle diese Durchbrüche wie vorhergehend oder nachfolgend beschrieben ausgebildet, insbesondere weisen die Durchbrüche daher Montagedurchbrüche und Strömungsdurchbrüche auf, wobei durch den Strömungsdurchbruch insbesondere ein Befestigungs-A/erbindungsmittel geführt ist oder führbar ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann eine Verwendung einer Bipolarplatte in/für einer/eine Brennstoffzelle betreffen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann ein Bipolarplattensystem betreffen. Insbesondere umfasst das Bipolarplattensystem eine Bipolarplatte wie vorhergehend und/oder nachfolgend beschrieben, und ein Dichtelement, insbesondere einen Dichtring. Zweckmäßigerweise liegt das Dichtelement an der Bipolarplatte an, wobei das Dichtelement zumindest abschnittsweise dem kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur eines Durchbruchs folgt oder folgen kann. Das Bipolarplattensystem umfasst daher insbesondere zumindest ein Dichtelement, welches als Dichtung ausgebildet sein kann. Unter einem Dichtung ist ein Dichtelement zu verstehen, welches in sich selbst geschlossen ist. In anderen Worten ist der Dichtung daher ein Dichtelement ohne Ende. Das Dichtelement liegt insbesondere an der Bipolarplatte an, dies kann insbesondere durch einen unmittelbaren Kontakt des Dichtelements mit der Bipolarplatte geschehen. Zweckmäßigerweise bildet dieser Kontakt bzw. dieser Kontaktbereich des Dichtelements mit der Bipolarplatte eine in sich geschlossene Kontur aus. In anderen Worten kann daher das Dichtelement entlang seiner Erstreckung immer in Kontakt mit der Bipolarplatte stehen. Zweckmäßigerweise folgt das Dichtelement zumindest abschnittsweise dem oder einem kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur eines Durchbruchs. Unter Folgendes ist insbesondere zu verstehen, dass die Projektion des Dichtelements und die Projektion der äußeren Kontur auf eine Ebene, die durch die Längsrichtung und die Breitenrichtung aufgespannt ist, sich überdeckt bzw. überdecken und/oder dass der Verlauf des Dichtelements und der äußeren Kontur zumindest in dem folgenden Bereich der gleiche ist und/oder das Dichtelement zumindest abschnittsweise an dem kreissegmentförmigen Teil der Außenkontur anliegt. Durch dieses Folgen des Dichtelements im kreissegmentförmigen Kreis der äußeren Kontur des Durchbruchs kann insbesondere erreicht werden, dass eine besonders kurze Länge des Dichtelements und auch eine hohe Abdichtwirkung erreicht werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform folgt das Dichtelement zumindest 40 %, bevorzugt zumindest 60 %, und besonders bevorzugt zumindest 80 %, und besonders stark bevorzugt zumindest 90 %, und ganz besonders stark bevorzugt zumindest 97%, des kreissegmentförmigen Teils der äußeren Kontur eines Durchbruchs. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt folgt das Dichtelement zumindest 40 %, bevorzugt zumindest 60 %, und besonders bevorzugt zumindest 80 %, und besonders stark bevorzugt zumindest 90 %, und ganz besonders stark bevorzugt zumindest 97%, der äußeren Kontur eines Durchbruchs. Durch das Folgen von zumindest 40 % des kreissegmentförmigen Teils und/oder der gesamten äußeren Kontur des Durchbruchs kann gerade eine besonders einfache Montage erreicht werden. Sollte hingegen zumindest 60 % oder zumindest 80 % des kreissegmentförmigen Teils der äußeren Kontur und/oder der gesamten äußeren Kontur des Durchbruchs durch das Dichtelement gefolgt werden, so kann eine besonders gute Abdichtwirkung erreicht werden. Sollten hingegen 90 % der äußeren Kontur oder des kreisförmigen Teils durch das Dichtelement gefolgt sein, so kann hierdurch eine besonders gute mechanische Abstützfähigkeit um den Durchbruch herum erreicht werden. Diese Fähigkeit ist insbesondere deshalb bemerkenswert, da bei einer Verspannung der Bipolarplatte mittels eines Befestigungs-ZVerbin- dungsmittels, welches durch den Durchbruch geführt ist, erreicht wird, dass direkt Kontaktkräfte bzw. Verspannkräfte über das Dichtelement sicher abgeführt werden können. Unter zumindest X Prozent Folgen des kreissegmentförmigen Teils der äußeren Kontur des Durchbruchs oder der äußeren Kontur des Durchbruchs ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest X Prozent der Projektion der äußeren Kontur des kreissegmentförmigen Teils bzw. der gesamten äußeren Kontur auf eine Ebene, die durch die Längs- und die Breitenrichtung aufgespannt ist, sich mit der Projektion des Dichtelements in dieser Ebene überdeckt und/oder dass das Dichtelement zumindest an X Prozent des kreissegmentförmigen Teils der äußeren Kontur oder der äußeren Kontur anliegt.
Vorteilhafterweise ragt das Dichtelement in den oder einen Durchbruch und/oder ragt zumindest in zwei Durchbrüche hinein. Maßgeblich sind dabei insbesondere lediglich die Durchbrüche, welche einen Montagedurchbruch und einen Strömungsdurchbruch aufweisen und/oder durch welche ein Befestigungs-ZVerbin- dungsmittel geführt ist und/oder welche dazu dienen bzw. ausgebildet sind, ein Befestigungsmittel aufzunehmen. Durch das Hineinragen kann insbesondere erreicht werden, dass die Dichtung zwischen den Befestigungs-ZVerbindungsmittel und der Berandung eines Durchbruchs angeordnet werden kann, sodass ein Kontakt zwischen den Befestigungs-ZVerbindungsmittel und dem Durchbruch verhindert wird. In anderen Worten kann daher das Dichtelement dazu genutzt werden, eine elektronische Isolierung zwischen dem Befestigungs-ZVerbindungsmittel und der Bipolarplatte herbeizuführen.
Zweckmäßigerweise ist das Dichtelement insbesondere aus einem isolatorischen Material ausgebildet. Vorteilhafterweise weist das Bipolarplattensystem eine Vielzahl von Dichtelementen auf, wobei die Dichtelemente zumindest abschnittsweise dem Verlauf der äußeren Kontur zumindest eines Durchbruchs folgen, und/oder wobei jeder Durchbruch umgeben von einer äußeren Kontur eines Dichtelements ist. Maßgeblich hierfür sind insbesondere diejenigen Durchbrüche, welche einen Montagedurchbruch und einen Strömungsdurchbruch aufweisen und/oder welche dazu ausgebildet sind, ein Befestigungs-ZVerbindungsmittel aufzunehmen. Durch das Ausbilden dahingehend, dass die Durchbrüche und/oder zumindest einer der Durchbrüche von einer äußeren Kontur eines Dichtelements umgeben ist, kann erreicht werden, dass der Durchbruch zur Fluidführung in und/oder aus einem Fluidvolumen verwendet werden kann. Unter einem umgeben des Durchbruchs von einer äußeren Kontur eines Dichtelements ist insbesondere zu verstehen, dass bei einer Projektion auf die Ebene, welche durch die Längsrichtung und die Breitenrichtung gebildet ist, des umgebenden Dichtelements und des Durchbruchs die äußere Kontur der Projektion des Dichtelements bzw. der äußere Rand dieser Kontur die äußeren Kontur des Durchbruchs umschließt und/oder beinhaltet.
Bevorzugt ist das Dichtelement, insbesondere stoffschlüssig und/oder irreversibel, an der Bipolarplatte festgelegt, und/oder wobei das Dichtelement durch ein Siebdruckverfahren hergestellt ist. Der Vorteil einer Nutzung eines Siebdruckverfahrens liegt insbesondere in der kostengünstigen Herstellung eines Bipolarplattensystems mit einem Dichtelement. Durch die Festlegung des Dichtelements an der Bipolarplatte kann insbesondere eine einfache Montage des Bipolarplattensystems erreicht werden. Um diese Festlegung zu erreichen ist diese insbesondere stoffschlüssig ausgeführt, beispielsweise durch ein Kleben und/oder durch ein Siebdruckverfahren. Zweckmäßigerweise ist das Dichtelement irreversibel an der Bipolarplatte festgelegt, sodass die Verbindung zwischen dem Dichtelement und der Bipolarplatte lediglich durch eine Zerstörung der Verbindung erreicht werden kann. Hierdurch kann eine besonders hohe Dichtwirkung erreicht werden.
Vorteilhafterweise ist das Dichtelement derart auf der Bipolarplatte angeordnet, sodass das Dichtelement ein in sich geschlossene Kontur auf der Bipolarplatte ausbildet, wobei innerhalb der geschlossenen Kontur vorteilhafterweise zumindest zwei Strömungsdurchbrüche, insbesondere von unterschiedlichen Durchbrüchen, und/oder der Strömungsbereich der Bipolarplatte angeordnet ist bzw. sind. Durch das Vorsehen einer geschlossenen Kontur des Dichtelements auf der Bipolarplatte kann eine besonders hohe Dichtwirkung erreicht werden. Durch die Anordnung innerhalb der geschlossenen Kontur von zumindest zwei Strömungsdurchbrüchen kann eine besonders gute Zu- und Abführung von Fluiden in den abgedichteten Bereich erreicht werden. Insbesondere ist dabei innerhalb dieses abgedichteten Bereichs bzw. innerhalb der geschlossenen Kontur dabei auch der Strömungsbereich der Bipolarplatte und/oder zumindest der Ausgang bzw. die Kontur von Strömungsdurchbrüchen, insbesondere von unterschiedlichen Durchbrüchen, angeordnet. Hierdurch kann eine besonders homogene bzw. zielgerichtete Zu- und Abfuhr von Fluiden in den Strömungsbereich der Bipolarplatte erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bipolarplattensystem ein Be- festigungs- /erbindungsmittel, wobei das Befestigungs-A/erbindungsmittel durch den Durchbruch, insbesondere durch den Montagedurchbruch des Durchbruchs, geführt ist, wobei das Befestigungs-A/erbindungsmittel insbesondere das Dichtelement kontaktiert. Durch den Kontakt des Dichtelements mit dem Befestigungs- /Verbindungsmittel kann eine Isolation zwischen dem Befestigungs-A/erbindungs- mittel und der Bipolarplatte erreicht werden. Durch die Durchführung des Befesti- gungs-/Verbindungsmittels durch einen Durchbruch, insbesondere durch den Montagedurchbruch des Durchbruchs, kann eine besonders einfache und bauraumsparende Verspann- und Montagemöglichkeit der Bipolarplatte erreicht werden. Zweckmäßigerweise weist das Befestigungs-A/erbindungsmittel einen Betätigungsbereich, insbesondere einen Kopf, und einen Montagebereich auf, wobei der Montagebereich ein Gewinde ausbildet. Zweckmäßigerweise ist der Montagebereich in und/oder um einen Schaftbereich des Befestigungs-A/erbindungsmittels ausgebildet. Das Befestigungs-A/erbindungsmittel erstreckt sich insbesondere in Höhenrichtung. In anderen Worten ist daher die Haupterstreckungsrichtung des Befestigungs-A/erbindungsmittels vorteilhafterweise parallel zur Höhenrichtung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist durch jeden Durchbruch der Bipolarplatte, welcher einen Montagedurchbruch und einen Strömungsdurchbruch aufweist, ein Befestigungs-ZVerbindungsmittel geführt. Hierdurch kann eine besonders homogene Verspannungsmöglichkeit der Bipolarplatte erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Befestigungs-A/erbindungsmittel ein sich entlang einer Höhenrichtung bzw. der Höhenrichtung erstreckenden Strömungsdurchlass auf, wobei der Strömungsdurchlass in Fluidverbindung mit dem Strömungsdurchbruch steht, welcher den Durchbruch mit ausbildet, durch welchen das Befestigungs-A/erbindungsmittel geführt ist. Beispielsweise kann das Befesti- gungs-A/erbindungsmittel ein Banjo sein, wobei innerhalb des Banjos ein Strömungsdurchlass ausgebildet sein kann. Alternativ bevorzugt kann der Strömungsdurchlass auch extern in das Befestigungs-A/erbindungsmittel beispielsweise durch eine externe Nut, eingebracht sein. Der Strömungsdurchlass erstreckt sich insbesondere in Höhenrichtung. In anderen Worten kann daher der Strömungsdurchlass eine Fluidförderfähigkeit in Höhenrichtung bereitstellen. Dieser Strömungsdurchlass des Befestigungs-A/erbindungsmittels steht insbesondere in Fluidverbindung mit dem Strömungsdurchbruch, sodass ein Fluid von dem Strömungsdurchlass in den Strömungsdurchbruch strömen kann. Hierdurch kann eine besonders effektive Strömungsmöglichkeit bereitgestellt werden.
Bei einer alternativen oder zusätzlich bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bipolarplattensystem eine Vielzahl von Befestigungs-A/erbindungsmitteln, wobei die Vielzahl von Befestigungs-A/erbindungsmitteln durch jeweils einen Durchbruch geführt sind, wobei dieser Durchbruch insbesondere einen Montagedurchbruch und/oder einen Strömungsdurchbruch aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders homogene Spannungskraftverteilung erreicht werden, sodass letztendlich eine besonders hohe Dichtewirkung erzielt werden kann, wobei jedoch gleichzeitig wertvoller Bauraum gespart werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann eine Verwendung eines Bipolarplattensystems und/oder eines Befestigungsmittels bzw. -/Verbindungsmittels in/für ei- ner/eine Brennstoffzelle betreffen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann eine Endplatte für eine Brennstoffzelle betreffen, wobei die Endplatte sich in eine Längsrichtung und eine Breitenrichtung erstreckt, wobei die Endplatte zwei, insbesondere in Längsrichtung voneinander distanzierte, Montagebereiche aufweist, wobei die Biegesteifigkeit der Endplatte, insbesondere zwischen den Montagebereichen, variabel ist, vorteilhafterweise in Richtung zu den Montagebereichen abnehmend. Die Endplatte erstreckt sich insbesondere in eine Längsrichtung und eine Breitenrichtung, wobei die Längsrichtung der Endplatte mit der Längsrichtung wie vorhergehend und nachfolgend beschrieben korrespondieren kann und/oder die Breitenrichtung mit der Breitenrichtung wie vorhergehend und nachfolgend beschrieben korrespondieren kann. Die Längsrichtung der Endplatte ist insbesondere diejenige Richtung, in welche die Endplatte ihre größte Hauptabmessung aufweist und/oder in welche sich die Länge der Endplatte bestimmt. Die Breitenrichtung hingegen ist insbesondere diejenige Richtung, in welche sich die Breite der Endplatte bestimmt und/oder in welcher die Endplatte ihre zweitgrößte Hauptabmessung aufweist. Die Längsrichtung und die Breitenrichtung können insbesondere senkrecht auf einer Höhenrichtung stehen, insbesondere ist diese Höhenrichtung dabei parallel und/oder deckungsgleich mit der bereits vorhergehend und/oder nachfolgend dargelegten Höhenrichtung ausgerichtet. Die Endplatte dient insbesondere dazu, in einer Brennstoffzelle angeordnet zu sein und ein distales Ende der Brennstoffzelle, insbesondere in Höhenrichtung, auszubilden. Um eine Montage der Endplatte zu erreichen, weist diese insbesondere zwei voneinander distanzierte Montagebereiche auf. Die Montagebereiche sind dabei insbesondere Bereiche, welche dazu dienen, eine Kraftübertragung auf die Endplatte bereitzustellen. Zweckmäßigerweise ist zwischen diesen beiden Montagebereichen ein Bereich vorgesehen, in welchem die Endplatte eine variable Biegesteifigkeit aufweist. Insbesondere ist dieser Bereich mit variabler Biegesteifigkeit dabei derart ausgebreitet, dass dieser einen Mittelbereich in Längsrichtung der Endplatte umfasst und/oder ausbildet. Der Mittelbereich der Endplatte bestimmt sich dabei in gleicher Weise wie der Mittelbereich der Bipolarplatte. Zweckmäßigerweise ist die Biegesteifigkeit des zwischen dem Montagebereichen liegenden Bereichs derart ausgebildet, dass dessen Biegesteifigkeit in Richtung zu den Montagebereichen abnehmend ist. Daher ist insbesondere die Biegesteifigkeit in dem weitesten in Längsrichtung beanstandeten Bereich zu den Montagebereichen am größten. Grundlegend kann die Endplatte im Sinne der Erfindung auch als Kopfplatte bezeichnet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Endplatte bogenförmige Versteifungsrippen auf, wobei die bogenförmigen Versteifungsrippen sich insbesondere parallel zur Längsrichtung erstrecken. Zweckmäßigerweise weisen diese bogenförmigen Versteifungsrippen eine variable Höhe in Längsrichtung auf. Die bogenförmigen Versteifungsrippen sind dabei insbesondere derart ausgebildet, dass diese eine größte Hauptabmessung parallel zur Längsrichtung aufweisen, um so eine besonders gute Biegespannungsaufnahme bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise weist die Endplatte, insbesondere die Montagebereiche der Endplatte, Festlegungsdurchbrüche auf. Besonders bevorzugt erstrecken sich durch diese Festlegungsdurchbrüche dabei die Befestigungs-A/erbindungsmittel, wobei die Befestigungs-A/erbindungsmittel sich insbesondere auch durch die oder einige der Durchbrüche der Bipolarplatten erstrecken können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann eine Verwendung einer Endplatte in/für ei- ner/eine Brennstoffzelle betreffen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann eine Brennstoffzelle betreffen. Zweckmäßigerweise umfasst die Brennstoffzelle zumindest eine Bipolarplatte, bevorzugt eine Vielzahl von Bipolarplatten, insbesondere wie vorgehend und/oder nachfolgend beschrieben. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt kann die Brennstoffzelle auch ein Bipolarplattensystem, bevorzugt eine Vielzahl von Polarplattensystem und/oder ein Bipolarplattensystem mit einer Vielzahl von Bipolarplatten und/oder Befestigungs-A/erbindungsmitteln und/oder Dichtelementen, insbesondere wie vorhergehend und/oder nachfolgend beschrieben, betreffen. Des Weiteren alternativ oder zusätzlich bevorzugt kann die Brennstoffzelle auch zumindest eine Endplatte oder zwei Endplatten aufweisen, insbesondere wie vorhergehend und/oder nachfolgend beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform einer Brennstoffzelle ist zwischen und/oder in zwei Bipolarplatten ein Hohlraum ausgebildet, welcher teilweise durch den Strömungsbereich einer oder beider Bipolarplatten begrenzt ist, wobei in den Hohlraum ein Fluid durch einen der Durchbrüche, insbesondere durch einen Strömungsdurchbruch, der Bipolarplatte gelangt oder gelangen kann und/oder wobei aus dem Hohlraum ein Fluid durch einen der Durchbrüche, insbesondere durch ein Strömungsdurchbruch, der Bipolarplatte gelangt oder gelangen kann. In anderen Worten kann daher der Strömungsbereich der Bipolarplatte in Fluidverbindung mit einem Strömungsdurchbruch eines Durchbruchs und einem Strömungsdurchbruch eines anderen Durchbruchs stehen. Hierdurch kann eine besonders effektive und einfache Möglichkeit geschaffen werden, Fluide über die Strömungsdurchbrüche in Anlage mit dem Strömungsbereich zu bringen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist in den Hohlraum eine MEA angeordnet. Unter einer MEA ist dabei eine Membran-Elektroden-Einheit zu verstehen. Hierdurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung der Brennstoffzelle erreicht werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren. Einzelne Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können dabei auch in anderen Ausführungsformen eingesetzt werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde.
Es zeigen:
Figur 1 eine Bipolarplatte;
Figur 2 ein Bipolarplattensystem und/oder eine Bipolarplatte;
Figur 3 eine Ansicht einer alternativen Ausgestaltung einer Bipolarplatte;
Figur 4 ein Bipolarplattensystem mit einer Bipolarplatte und einem Befestigungsmittel;
Figur 5 eine Brennstoffzelle mit einer Endplatte und einer Vielzahl von Bipolarplatten und Bipolarplattensystemen; und
Figur 6 eine isometrische Ansicht einer Endplatte. In der Figur 1 ist eine isometrische Ansicht einer Bipolarplatte 210 gezeigt. Die Bipolarplatte 210 weist eine Vielzahl von Durchbrüchen 240 auf, welche sich in Höhenrichtung H erstrecken. Die Durchbrüche 240 umfassen jeweils einen Montagedurchbruch 242 und ein Strömungsdurchbruch 244. Der Montagedurchbruch 242 weist jeweils einen kreissegmentförmigen Teil auf und/oder bildet einen kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs 240 aus. Der Montagedurchbruch 242 ist dazu ausgebildet, ein Befestigungsmittel oder ein Verbindungsmittel aufzunehmen die Bipolarplatte weist ein Breiten zu Längen-Verhältnis von weniger oder gleich 1 zu 3 auf, wobei in dem Mittelbereich in Längsrichtung L eine Vielzahl von Durchbrüchen 240 in der Bipolarplatte 210 angeordnet sind. Hierdurch kann eine besonders homogene Verspannkraftverteilung auf die Bipolarplatte 210 ausgebildet werden.
In der Figur 2 ist eine isometrische Ansicht von Bipolarplatten 210 zu erkennen, welche in Höhenrichtung H übereinander angeordnet sind. Zwischen den Bipolarplatten 210 ist jeweils ein Dichtelement 310 angeordnet. In anderen Worten ist in der Figur 2 auch ein Bipolarplattensystem 300 zu erkennen. Wie der in Höhenrichtung H höchsten Bipolarplatte 210 angesehen werden kann, ist auf dieser eine Vielzahl von Dichtelementen 310 festgelegt. Diese Dichtelemente 310 umgeben jeweils einen Durchbruch 240. Jeder der Durchbrüche 240 umfasst zumindest einen Montagedurchbruch 242 und einen Strömungsdurchbruch 244. Das Dichtelement 310 folgt zumindest 60 % des kreissegmentförmigen Teils der äußeren Kontur jedes Durchbruchs 240. Der kreissegmentförmige Teil des Montagedurchbruchs 242 bildet zumindest 65 % eines Kreises der jeweiligen Durchbrüche 240 aus. Die Strömungsdurchbrüche 244 sind dabei derart ausgebildet, dass dies zum Strömungsbereich 252 weisend ausgebildet sind. Der Strömungsbereich 252 ist ebenfalls von einem Dichtelement 310 umgeben. Jedes Dichtelement 310 ragt dabei zumindest teilweise in einen Durchbruch 240 oder zwei Durchbrüche 240, nämlich zumindest teilweise in den Montagedurchbruch 242, hinein. Hierdurch kann eine besonders gute Isolationsmöglichkeit eines Befestigungsmittels 9 geschaffen werden, welches in den Montagedurchbruch 244 aufgenommen werden kann, wie es beispielsweise in der Figur 4 gezeigt ist. In der Figur 3 ist eine Ansicht einer Bipolarplatte 210 gezeigt, wobei die Bipolarplatte 210 sechs Durchbrüche 240 aufweist, welche sich in Höhenrichtung H erstrecken. Senkrecht zu der Höhenrichtung H steht die Breitenrichtung B und die Längsrichtung L. Von dem links unten angeordneten Durchbruch 240 zu dem rechts obig angeordneten Durchbruch 240 erstrecken sich die Strömungsnuten 250, welche durch den Strömungsbereich 252 führen. Die Strömungsnuten 250 sind dabei mäanderförmig angeordnet.
Der Strömungsbereich 252 ist vom Dichtelement 310 umgeben, welches auch zwei Durchbrüche 240 umgibt.
In der Figur 4 ist ein Bipolarplattensystem 300 gezeigt. Das Bipolarplattensystem 300 umfasst eine Vielzahl von Dichtelementen 310 und eine Vielzahl von Bipolarplatten 210 sowie ein Befestigungsmittel 9. Das Befestigungsmittel 9, welches auch als Verbindungsmittel bezeichnet werden kann, erstreckt sich in Höhenrichtung H. Wie der Figur 4 entnommen werden kann, kontaktiert eine Vielzahl von Dichtelementen 310 die Bipolarplatte 210 und das Befestigungsmittel 9. Das Befestigungsmittel 9 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses einen sich in Höhenrichtung H erstreckenden Strömungsdurchlass aufweist, wobei das Strömungsdurchlass in Fluidverbindung mit dem Strömungsdurchbruch 244 der jeweiligen Durchbrüche 240 steht. Hierdurch kann eine besonders gute und vorteilhafte Fluidversorgung und/oder Abfuhr durch das Befestigungsmittel 9 erfolgen.
In der Figur 5 ist eine Brennstoffzelle 1 gezeigt, wobei die Brennstoffzelle 1 eine Vielzahl von Befestigungsmitteln 9, welches auch als Verbindungsmittel bezeichnet werden kann, und eine Vielzahl von Bipolarplatten 210 und/oder Bipolarplattensystemen 300 aufweist. Die Brennstoffzelle 1 ist in Höhenrichtung H zumindest abschnittsweise durch eine Endplatte 500 begrenzt.
In der Figur 6 ist eine Endplatte 500 gezeigt. Die Endplatte 500 erstreckt sich in Längsrichtung L und in Breitenrichtung B, wobei die Endplatte 500 in Längsrichtung L voneinander distanzierte Montagebereiche 502 aufweist, wobei in den Mon- tagebereichen 502 Festlegungsdurchbrüche 510 angeordnet sind. Die Montagebereiche 502 sind derart angeordnet, dass diese jeweils zumindest drei Befestigungsdurchbrüche 510 aufweisen. Zwischen den Montagebereichen 502, insbesondere in Längsrichtung L gesehen, ist die Biegesteifigkeit der Endplatte 500 variabel, wobei diese in Richtung zu den Montagebereichen 502 hin abnehmend ist. Diese variable Biegesteifigkeit kann dabei durch die Versteifungsrippen 520 erreicht werden, welche sich parallel zur Längsrichtung L erstrecken.
Bezugszeichenliste:
1 - Brennstoffzelle
9 - Befestigungsmittel bzw. Verbindungsmittel
210 - Bipolarplatte
240 - Durchbruch
242 - Montagedurchbruch
244 - Strömungsdurchbruch
250 - Strömungsnut
252 - Strömungsbereich
300 - Bipolarplattensystem
310 - Dichtelement
500 - Endplatte
502 - Montagebereichen
510 - Festlegungsdurchbrüche
520 - Versteifungsrippen
B - Breitenrichtung
L - Längsrichtung
H - Höhenrichtung

Claims

Ansprüche Bipolarplatte (210) für eine Brennstoffzelle (1 ), wobei die Bipolarplatte (210) sich in eine Längsrichtung (L) und in eine Breitenrichtung (B) erstreckt, wobei die Längsrichtung (L) und die Breitenrichtung (B) insbesondere senkrecht aufeinander stehen, wobei die Bipolarplatte (210) eine Vielzahl von Durchbrüchen (240) aufweist, wobei die Durchbrüche (240) eine äußere Kontur aufweisen, wobei die äußere Kontur der Durchbrüche (240) jeweils durch einen Montagedurchbruch (242) und zumindest einen Strömungsdurchbruch (244) ausgebildet sind, wobei der Montagedurchbruch (242) einen kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur des Durchbruchs (240) ausbildet, und wobei der Montagedurchbruch (242) dazu ausgebildet ist, ein Befestigungsmittel (9) aufzunehmen. Bipolarplatte (210) gemäß Anspruch 1 , wobei der kreissegmentförmige Teil des Montagedurchbruchs (242) zumindest 51 %, bevorzugt zumindest 65% und besonders stark bevorzugt zumindest 75% eines Kreises ausbilden. Bipolarplatte (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der kreissegmentförmige Teil des Montagedurchbruchs (242) maximal 98 %, bevorzugt maximal 90 %, und besonders bevorzugt maximal 80 %, eines Kreises ausbildet. Bipolarplatte (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bipolarplatte (210) Strömungsnuten (250), insbesondere in einem Strömungsbereich (252) der Bipolarplatte (210), aufweist, wobei die Strömungsnuten (250) insbesondere in einem Durchbruch (240) enden und/oder starten.
5. Bipolarplatte (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, wobei die Strömungsnuten (250) durch gerade und rechteckige Abschnitte ausgebildet sind, und/oder wobei die Strömungsnuten (250) mäanderförmig verlaufen.
6. Bipolarplattensystem (300) umfassend eine Bipolarplatte (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Dichtelement (310), insbesondere einen Dichtung, wobei das Dichtelement (310) an der Bipolarplatte (210) anliegt, wobei das Dichtelement (310) zumindest abschnittsweise dem kreissegmentförmigen Teil der äußeren Kontur eines Durchbruchs (240) folgt.
7. Bipolarplattensystem (300) gemäß Anspruch 6, wobei das Dichtelement (310) in den Durchbruch (240) oder in zumindest zwei Durchbrüche (240) hineinragt.
8. Bipolarplattensystem (300) gemäß einem der Ansprüche Anspruch 6 bis 7, wobei das Bipolarplattensystem (300) eine Vielzahl von Dichtelementen (310) aufweist, wobei die Dichtelemente (310) zumindest Abschnittsweise dem Verlauf der äußeren Kontur eines Durchbruchs (240) folgen, und/oder wobei jeder Durchbruch (240) umgeben von einer äußeren Kontur eines Dichtelements (310) ist.
9. Bipolarplattensystem (300) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Dichtelement (310), insbesondere stoffschlüssig und/oder irreversibel, an der Bipolarplatte (210) festgelegt ist, und/oder wobei das Dichtelement (310) durch ein Siebdruckverfahren oder durch ein Mold-in-place hergestellt ist.
10. Bipolarplattensystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei das Dichtelement (310) derart auf der Bipolarplatte (210) angeordnet ist, sodass das Dichtelement (310) eine in sich geschlossene Kontur auf der Bipolarplatte (210) ausbildet, wobei bevorzugt innerhalb der geschlossenen Kontur zumindest zwei Strömungsdurchbrüche (244), insbesondere von unterschiedlichen Durchbrüchen (240), und/oder der Strömungsbereich (252) der Bipolarplatte (210) angeordnet ist/sind.
11 . Verwendung einer Bipolarplatte (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder eines Bipolarplattensystems (300) nach einem der Ansprüche 6 bis 10 in/für einer Brennstoffzelle (1 ).
12. Endplatte (500) für eine Brennstoffzelle (1 ), wobei die Endplatte (500) sich in eine Längsrichtung (L) und eine Breitenrichtung (B) erstreckt, wobei die Endplatte (500) zwei, insbesondere in Längsrichtung (L) von einander distanzierte, Montagebereiche (502) aufweist, wobei die Biegesteifigkeit der Endplatte (500) insbesondere zwischen den Montagebereichen (502) variabel ist, vorteilhafterweise in Richtung zu den Montagebereichen (502) abnehmend.
13. Endplatte (500) gemäß Anspruch 12, wobei die Endplatte (500) bogenförmige Versteifungsrippen (520) aufweist, wobei die bogenförmigen Versteifungsrippen (520) sich insbesondere parallel zur Längsrichtung (L) erstrecken.
14. Verwendung einer Endplatte (500) nach einem der Ansprüche 12 bis 13 in/für einer Brennstoffzelle (1 ). Brennstoffzelle (1 ) umfassend eine Bipolarplatte (210) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder ein Bipolarplattensystem (300) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 und/oder eine Endplatte (500) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13.
EP23741652.4A 2022-07-29 2023-07-11 Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle Withdrawn EP4562695A2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022119087.0A DE102022119087A1 (de) 2022-07-29 2022-07-29 Verbindungsmittel, Batterieanordnung, Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen eines Verbindungsmittels
DE102022131561.4A DE102022131561A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Bipolarplatte, Bipolarplattensystem, Endplatte und Brennstoffzelle
DE102022131562.2A DE102022131562A1 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Brennstoffzelle
PCT/EP2023/069180 WO2024022805A2 (de) 2022-07-29 2023-07-11 Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4562695A2 true EP4562695A2 (de) 2025-06-04

Family

ID=87312078

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23741653.2A Pending EP4562696A2 (de) 2022-07-29 2023-07-11 Brennstoffzelle
EP23741650.8A Pending EP4562313A1 (de) 2022-07-29 2023-07-11 Verbindungsmittel und verfahren zum herstellen eines verbindungsmittels
EP23741652.4A Withdrawn EP4562695A2 (de) 2022-07-29 2023-07-11 Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23741653.2A Pending EP4562696A2 (de) 2022-07-29 2023-07-11 Brennstoffzelle
EP23741650.8A Pending EP4562313A1 (de) 2022-07-29 2023-07-11 Verbindungsmittel und verfahren zum herstellen eines verbindungsmittels

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20260038851A1 (de)
EP (3) EP4562696A2 (de)
JP (3) JP2025525670A (de)
KR (3) KR20250041007A (de)
CN (3) CN119604996A (de)
CA (1) CA3262595A1 (de)
DE (2) DE202023104081U1 (de)
MX (3) MX2025001147A (de)
WO (3) WO2024022806A2 (de)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3673155B2 (ja) * 2000-08-11 2005-07-20 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
DE10204721A1 (de) * 2002-02-05 2003-08-21 Fischer Georg Rohrleitung Federschraube
KR100673754B1 (ko) * 2005-03-10 2007-01-24 삼성에스디아이 주식회사 스택 및 이를 채용한 연료 전지 시스템
WO2010099239A2 (en) * 2009-02-24 2010-09-02 Flex Technology, Inc. Flexible screw
US9482260B1 (en) * 2009-02-24 2016-11-01 William R Krause Flexible fastening device for industrial use
JP4800443B2 (ja) * 2009-03-04 2011-10-26 パナソニック株式会社 高分子電解質型燃料電池用ガスケット
JP5979562B2 (ja) * 2012-05-17 2016-08-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池及びその製造方法
DE102012010994A1 (de) * 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Endplatte für eine Brennstoffzelle sowie Brennstoffzelle mit einer solchen
CA2907951C (en) * 2013-03-29 2017-10-24 Morimura Sofc Technology Co., Ltd. Fuel gas flow path in a solid oxide fuel cell
JP6059615B2 (ja) * 2013-08-01 2017-01-11 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2015170398A (ja) * 2014-03-05 2015-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体高分子電解質型燃料電池
CN207149634U (zh) * 2017-08-04 2018-03-27 湖南省银峰新能源有限公司 液流电池用电堆端板
JP7187463B2 (ja) * 2017-08-21 2022-12-12 三洋電機株式会社 電池モジュール及びこれを装備する車両

Also Published As

Publication number Publication date
EP4562696A2 (de) 2025-06-04
DE202023104082U1 (de) 2023-08-28
WO2024022804A1 (de) 2024-02-01
CN119604996A (zh) 2025-03-11
MX2025001147A (es) 2025-03-07
JP2025525669A (ja) 2025-08-05
KR20250041010A (ko) 2025-03-25
EP4562313A1 (de) 2025-06-04
CN119630893A (zh) 2025-03-14
JP2025526441A (ja) 2025-08-13
JP2025525670A (ja) 2025-08-05
WO2024022805A3 (de) 2024-05-23
MX2025001148A (es) 2025-03-07
WO2024022806A2 (de) 2024-02-01
KR20250041012A (ko) 2025-03-25
KR20250041007A (ko) 2025-03-25
DE202023104081U1 (de) 2023-08-25
US20260038851A1 (en) 2026-02-05
WO2024022805A2 (de) 2024-02-01
WO2024022806A3 (de) 2024-05-23
CA3262595A1 (en) 2025-06-12
MX2025001149A (es) 2025-03-07
CN119631200A (zh) 2025-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3350863B1 (de) Separatorplatte für ein elektrochemisches system
DE102018201497C5 (de) Brennstoffzelle und metallischer Separator für eine Brennstoffzelle
EP3350864B1 (de) Separatorplatte für ein elektrochemisches system
DE112007001371B4 (de) Brennstoffzelle
DE112008000472B4 (de) Brennstoffzelle und Befestigungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle
WO2020030644A1 (de) Elektrochemisches system
DE102013214755A1 (de) Elektrisches Speicherelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102018213184A1 (de) Energie-Speicher-Gerät
DE202015106197U1 (de) Separatorplatte für ein elektrochemisches System und elektrochemisches System
DE202021104475U1 (de) Separatorplatte
DE102009039901A1 (de) Brennstoffzelleneinheit, Brennstoffzellenstapel mit Brennstoffzelleneinheiten
EP3782218B1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung
EP1589602B1 (de) Kontaktfederblech und elektrochemische Batterie mit einem derartigen Kontaktfederblech
DE102015211930A1 (de) Separatorplatte für eine Brennstoffzelle
DE102022203540A1 (de) Separatorplatte mit homogenisierter sickenkraft im portbereich
DE102019103024A1 (de) Brennstoffzellenstapel
EP4562695A2 (de) Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle
DE102017220354A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung
DE102022131561A1 (de) Bipolarplatte, Bipolarplattensystem, Endplatte und Brennstoffzelle
DE102021132922A1 (de) Brennstoffzellenstapel und Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels
DE102022131562A1 (de) Brennstoffzelle
DE102020101055A1 (de) Reihenklemme zum Festlegen einer Reihenklemmanordnung auf einer Tragschiene
DE102018103971A1 (de) Brennstoffzellenstapel und Herstellungsverfahren hierfür
DE102018114006A1 (de) Bipolarplatte und Brennstoffzelle aufweisend eine Bipolarplatte
DE202024100156U1 (de) Elektrochemisches System mit Druckvergleichmäßigungsplatte

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250227

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20250909