DE-102012221730-B4 - Verfahren zum Abdichten eines Kühlmittelraums einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle sowie Brennstoffzelle

Abstract

Brennstoffzelle (20) mit zumindest einer Bipolarplatte (1) und zumindest einer Membran-Elektrode-Einheit (21), wobei die Bipolarplatte (1) eine erste (2) und eine zweite Bipolarplattenhälfte (3) aufweist, zumindest eine der Bipolarplattenhälften (2, 3) eine Kühlmittelverteilerstruktur (4) aufweist und zwischen den Bipolarplattenhälften (2, 3) ein zumindest durch die Kühlmittelverteilerstruktur (4) geformter Kühlmittelraum (5) gebildet ist, und wobei die zumindest eine Bipolarplatte (1) flächig an der Membran-Elektrode-Einheit (21) angeordnet ist zur Bildung eines Gasraums (24) einer Anode (22) oder einer Kathode (23) der Brennstoffzelle (20) zwischen der Bipolarplatte (1) und der Membran-Elektrode-Einheit (21), wobei die Brennstoffzelle (20) eine Dichtung (10) zur Abdichtung des Gasraums (24) aufweist und durch Kontaktieren beider Bipolarplattenhälften (2, 3) durch die Dichtung (10) auch der Kühlmittelraum (5) abdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Bipolarplattenhälften (2, 3) im Bereich der Kontaktierung durch die Dichtung (10) eine Aufbiegung (7) aufweist, wobei die Bipolarplatte (1) gegenüberliegend zu der Aufbiegung (7) zumindest eine Durchtrittsöffnung (8) aufweist, wobei beim Anordnen, insbesondere Anspritzen, der Dichtung (10) die Dichtung (10) durch die zumindest eine Durchtrittsöffnung (8) durchtritt und auf beiden Seiten der Bipolarplatte (1) anordenbar ist.

Inventors

• Sebastian Maass
• Markus Ketterer

Assignees

• ROBERT BOSCH GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20121128

Claims (3)

1. Brennstoffzelle (20) mit zumindest einer Bipolarplatte (1) und zumindest einer Membran-Elektrode-Einheit (21), wobei die Bipolarplatte (1) eine erste (2) und eine zweite Bipolarplattenhälfte (3) aufweist, zumindest eine der Bipolarplattenhälften (2, 3) eine Kühlmittelverteilerstruktur (4) aufweist und zwischen den Bipolarplattenhälften (2, 3) ein zumindest durch die Kühlmittelverteilerstruktur (4) geformter Kühlmittelraum (5) gebildet ist, und wobei die zumindest eine Bipolarplatte (1) flächig an der Membran-Elektrode-Einheit (21) angeordnet ist zur Bildung eines Gasraums (24) einer Anode (22) oder einer Kathode (23) der Brennstoffzelle (20) zwischen der Bipolarplatte (1) und der Membran-Elektrode-Einheit (21), wobei die Brennstoffzelle (20) eine Dichtung (10) zur Abdichtung des Gasraums (24) aufweist und durch Kontaktieren beider Bipolarplattenhälften (2, 3) durch die Dichtung (10) auch der Kühlmittelraum (5) abdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine der Bipolarplattenhälften (2, 3) im Bereich der Kontaktierung durch die Dichtung (10) eine Aufbiegung (7) aufweist, wobei die Bipolarplatte (1) gegenüberliegend zu der Aufbiegung (7) zumindest eine Durchtrittsöffnung (8) aufweist, wobei beim Anordnen, insbesondere Anspritzen, der Dichtung (10) die Dichtung (10) durch die zumindest eine Durchtrittsöffnung (8) durchtritt und auf beiden Seiten der Bipolarplatte (1) anordenbar ist.
2. Brennstoffzelle (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Dichtung (10) zum Kontaktieren der Bipolarplattenhälften (2, 3) in einem Randbereich (6) der Bipolarplatte (1) ausgebildet ist.
3. Brennstoffzelle (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Dichtung (10) in Bezug auf die Membran-Elektrode-Einheit (21) und/oder auf die Bipolarplatte (1) eine im Wesentlichen umlaufende Dichtung (10) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten eines Kühlmittelraums einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle, wobei die Brennstoffzelle zumindest eine Membran-Elektrode-Einheit und die Bipolarplatte eine erste und eine zweite Bipolarplattenhälfte aufweist, zumindest eine der Bipolarplattenhälften eine Kühlmittelverteilerstruktur aufweist und zwischen den Bipolarplattenhälften der zumindest durch die Kühlmittelverteilerstruktur geformte Kühlmittelraum gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle mit zumindest einer Bipolarplatte und zumindest einer Membran-Elektrode-Einheit, wobei die Bipolarplatte eine erste und eine zweite Bipolarplattenhälfte aufweist, zumindest eine der Bipolarplattenhälften eine Kühlmittelverteilerstruktur aufweist und zwischen den Bipolarplattenhälften ein zumindest durch die Kühlmittelverteilerstruktur geformter Kühlmittelraum gebildet ist, und wobei die zumindest eine Bipolarplatte flächig an der Membran-Elektrode-Einheit angeordnet ist zur Bildung eines Gasraums einer Anode oder einer Kathode der Brennstoffzelle zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektrode-Einheit. STAND DER TECHNIK Brennstoffzellen können mehrere Bipolarplatten und Membran-Elektrode-Einheiten aufweisen. Bei der Herstellung von Bipolarplatten ist es ferner bekannt, dass diese Bipolarplatten jeweils zwei Bipolarplattenhälften aufweisen können. Dabei ist es insbesondere auch möglich, dass eine Bipolarplattenhälfte auf einer Seite der Platte eine Gasverteilungsstruktur, beispielsweise für Wasserstoff bei einer Anode der Brennstoffzelle bzw. für Luft bei einer Kathode der Brennstoffzelle, und die andere Seite der Platte eine Kühlmittelverteilungsstruktur für die Verteilung eines Kühlmittels aufweisen kann. Es ist bekannt, die beiden Bipolarplattenhälften dauerhaft durch eine Kleben, Schweißen, Löten oder ähnliche Verbindungsverfahren punktförmig, linienförmig und/oder teilflächig zu verbinden. Auch ist bekannt, am Außenbereich einer derartigen Bipolarplatte eine Dichtung anzuordnen. Beide Möglichkeiten haben ihre Ursache darin, einen Austritt von Kühlmittel aus dem Kühlmittelraum, der zwischen den beiden Bipolarplattenhälften gebildet wird, zu verhindern. Darüber hinaus ist es bekannt, zwischen einer Bipolarplatten und einer Membran-Elektrode-Einheiten einer Brennstoffzelle ebenfalls Dichtungen anzuordnen. Derartige Dichtungen bzw. Dichtungsanordnungen sind beispielsweise aus der DE 10 2006 056 468 A1 oder der DE 199 08 555 A1 bekannt. Diese Dichtungen werden dafür verwendet, dass die in der Brennstoffzelle verwendeten Gase, insbesondere Wasserstoff und Luft, aus der Brennstoffzelle ebenfalls nicht ungewollt austreten können. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass zusätzlich zur Abdichtung der Gasräume entweder eine separate Abdichtung des Kühlmittelraums oder eine kühlmitteldichte, dauerhafte Verbindung der Bipolarplattenhälften nötig sind. Beide Varianten sind kostenintensiv und bedingen einen erhöhten materiellen wie auch zeitlichen Aufwand bei der Fertigung und/oder Montage einer derartigen Brennstoffzelle. Weiterhin sind aus der DE 103 01 052 A1, der US 2012/0251918 A1, der US 2012/0107718 A1 und der US 2009/0004539 A1 Brennstoffzellen mit einer Bipolarplatte und unterschiedlichen Dichtungen bekannt, welche den jeweiligen Kühlmittelraum sowie die Gasräume der Anode und Kathode abdichten. Diese Dichtungen haben allerdings ein aufwändiges Design bzw. erfordern eine aufwändige Fertigung. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren zum Abdichten eines Kühlmittelraums einer Bipolarplatte sowie bekannter Brennstoffzellen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzelle bereitzustellen, welche in einfacher und kostengünstiger Weise die Herstellung einer Brennstoffzelle bzw. eines abgedichteten Kühlmittelraums ermöglicht, wobei insbesondere der Zeit- und Materialaufwand bei der Fertigung verringert werden. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch durch eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. In einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Abdichten eines Kühlmittelraums einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle, wobei die Brennstoffzelle zumindest eine Membran-Elektrode-Einheit und die Bipolarplatte eine erste und eine zweite Bipolarplattenhälfte aufweist, zumindest eine der Bipolarplattenhälften eine Kühlmittelverteil