Bipolarplatte für Brennstoffzellenstapel und Verfahren zu ihrer Herstellung Bipolar plate for fuel cell stacks and process for their manufacture
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bipolarplatte für Brennstoffzellenstapel.The invention relates to a bipolar plate for fuel cell stacks.
Brennstoffzellenstapel enthalten, wie bekannt, eine gestapelte Folge von Brennstoffzellen (wobei die Achse des Stapels insbesondere vertikal oder horizontal sein kann), wobei jeweils zwei benachbarte Brennstoffzellen durch eine Bipolarplatte voneinander getrennt sind. An einer Seite gehört jede Bipolarplatte einer Anodenseite einer anschließenden Brennstoffzelle an, während die Bipolarplatte an ihrer anderen Seite der Kathodenseite der anderen anschließenden Brennstoffzelle angehört. Da alle Brennstoffzellen oder zumindest eine Teilanzahl der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels elektrisch in Reihe geschaltet sind, fließt beim Betrieb des Brennstoffzellenstapels über die Dicke jeder Bipolarplatte ein elektrischer Strom. Geringer elektrischer Widerstand des Materials der Bipolarplatte ist eine erwünschte Eigenschaft, weil größerer elektrischer Widerstand gleichbedeutend mit Erwärmung der Bipolarplatte und somit der Erzeugung von Verlusten ist. - Da in den meisten Fällen auf der Anodenseite einer ersten anschließenden Brennstoffzelle und an der Kathodenseite einer zweiten anschließenden Brennstoffzelle im Wesentlichen der gleiche Druck oder ein nicht sehr stark unterschiedlicher Druck herrscht, sind die aus Druckunterschied auf die Bipolarplatte kommenden Kräfte in den meisten Fällen nicht groß. Andererseits werden jedoch Brennstoffzellenstapel in den meisten Fällen durch Zuganker zusammengespannt; da die Bauteile der einzelnen Brennstoffzellen normalerweise nicht perfekt gleich dick über die Fläche der Brennstoffzelle sind, sind die über das Zusammenspannen des Brennstoffzellenstapels auf die Bipolarplatten kommenden Kräfte in der Regel nicht gleichmäßig über die Fläche einer betrachteten Bipolarplatte verteilt. Infolgedessen sind Bipolarplatten von Brennstoffzellenstapeln nicht unerheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt. - An jedem Ende des Brenn-
stoffzellenstapels sitzt eine Endplatte, die man bei Berücksichtigung des Wortsinns nicht Bipolarplatte nennen sollte. Die Endplatten bestehen häufig aus dem gleichen Material wie die Bipolarplatten im Inneren des Brennstoffzellenstapels; zuweilen sind die Endplatten allerdings in größerer Materialdicke ausgeführt.As is known, fuel cell stacks contain a stacked sequence of fuel cells (the axis of the stack being in particular vertical or horizontal), two adjacent fuel cells being separated from one another by a bipolar plate. On one side, each bipolar plate belongs to an anode side of a subsequent fuel cell, while the other side of the bipolar plate belongs to the cathode side of the other subsequent fuel cell. Since all fuel cells or at least some of the fuel cells of the fuel cell stack are electrically connected in series, an electric current flows across the thickness of each bipolar plate during operation of the fuel cell stack. Low electrical resistance of the material of the bipolar plate is a desirable property because greater electrical resistance is synonymous with heating the bipolar plate and thus generating losses. - Since in most cases there is essentially the same pressure on the anode side of a first subsequent fuel cell and on the cathode side of a second subsequent fuel cell, or a not very different pressure, the forces coming from the pressure difference on the bipolar plate are in most cases not great , On the other hand, in most cases, fuel cell stacks are clamped together by tie rods; Since the components of the individual fuel cells are normally not perfectly equally thick over the surface of the fuel cell, the forces coming from the clamping of the fuel cell stack on the bipolar plates are generally not evenly distributed over the surface of a bipolar plate under consideration. As a result, bipolar plates of fuel cell stacks are exposed to not insignificant mechanical loads. - At each end of the burning There is an end plate in the cell stack, which should not be called a bipolar plate when considering the meaning of the word. The end plates are often made of the same material as the bipolar plates inside the fuel cell stack; however, the end plates are sometimes made with a greater material thickness.
Man kennt Bipolarplatten für Brennstoffzellenstapel, die aus Kunststoff mit einem Zusatz zur Schaffung elektrischer Leitfähigkeit bestehen. Konkret kennt man den Einsatz von thermoplastischem Kunststoff und einen in dem Kunststoff verteilten Zusatz von Kohlenstoff (in Form pulverförmiger Teilchen und/oder in Form kurzer Kohlefasern). Da für geringen elektrischen Widerstand der Anteil des Zusatzes hoch sein muss, sind heutige Bipolarplatten normalerweise deutlich über einen Millimeter dick, damit eine ausreichende mechanische Festigkeit sichergestellt ist; eine Dicke von mehreren Millimetern ist nicht selten. Der elektrische Widerstand einer Bipolarplatte nimmt proportional zu ihrer Dicke zu.Bipolar plates for fuel cell stacks are known, which consist of plastic with an additive for creating electrical conductivity. In concrete terms, the use of thermoplastic and an addition of carbon distributed in the plastic (in the form of powdery particles and / or in the form of short carbon fibers) are known. Since the proportion of the additive has to be high for low electrical resistance, today's bipolar plates are normally well over a millimeter thick so that sufficient mechanical strength is ensured; a thickness of several millimeters is not uncommon. The electrical resistance of a bipolar plate increases in proportion to its thickness.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Bipolarplatte in einer Bauweise verfügbar zu machen, die bei gleicher Festigkeit zu einer verringerten Dicke der Bipolarplatte führt. Bei gleichem spezifischen elektrischen Widerstand ergibt sich eine Verringerung des elektrischen Widerstands durch die Verringerung der Dicke der Bipolarplatte. Außerdem verringert sich die Abmessung des Brennstoffzellenstapels gemessen in Richtung der Achse des Stapels. Dementsprechend verringert sich auch das Gewicht des Brennstoffzellenstapels.The invention is based on the technical problem of making a bipolar plate available in a construction which, with the same strength, leads to a reduced thickness of the bipolar plate. With the same specific electrical resistance, the electrical resistance is reduced by reducing the thickness of the bipolar plate. In addition, the dimension of the fuel cell stack decreases measured in the direction of the axis of the stack. The weight of the fuel cell stack is correspondingly reduced.
Das genannte technische Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die BipolarplatteAccording to the invention, the stated technical problem is solved in that the bipolar plate
- eine Faserverstarkungsstruktur;- a fiber reinforcement structure;
- eine Kunststoff- Matrix;- a plastic matrix;
- und einen Zusatz in der Kunststoff— Matrix zur Schaffung elektrischer Leitfähigkeit aufweist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Faserverstarkungsstruktur erhöht - wenn man zum Zwecke des Vergleichs den Kunststoff und den Leit-Zusatz gegen— über dem Stand der Technik ungeändert lässt - die mechanische Festigkeit der Bipolarplatte so erheblich, dass sie - zur Erreichung der gleichen Belastungsfähigkeit wie beim Stand der Technik - erheblich dünner als bisher ausgebildet werden kann.- and has an additive in the plastic matrix to create electrical conductivity. The fiber reinforcement structure provided according to the invention increases the mechanical strength of the bipolar plate so considerably - if the plastic and the guide additive are left unchanged compared with the prior art - that they achieve the same load-bearing capacity as in the prior art - Can be made significantly thinner than before.
Die erfindungsgemäße Bipolarplatte kann, wie im zweiten Absatz der Beschreibung genauer ausgeführt, eine Bipolarplatte sein, die mit ihren Großsei— ten unmittelbar an benachbarte Brennstoffzellen angrenzt. Es wird ausdrücklich betont, dass alternativ die erfindungsgemäße Bipolarplatte auch dafür geeignet und bestimmt sein kann, dass sie mit einer ersten Großseite an eine Anoden- seite oder eine Kathodenseite einer Brennstoffzelle unmittelbar angrenzt, aber mit ihrer zweiten Großseite an eine weitere Bipolarplatte angrenzt, die dann ihrerseits an eine Kathodenseite oder eine Anodenseite einer weiteren Brennstoffzelle angrenzt. In diesem Fall ist also ein Paar von Bipolarplatten an die Stelle einer einzigen Bipolarplatte zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen getreten. Ein weiter hinten zu beschreibendes Ausführungsbeispiel wird dies noch näher erläutern. Derartige Paare von Bipolarplatten sind ganz besonders günstig einsetzbar, wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Bipolarplatten zum Hindurchströmenlassen von gasförmigem oder flüssigem Kühlfluid genutzt wird.As explained in more detail in the second paragraph of the description, the bipolar plate according to the invention can be a bipolar plate which, with its large sides, directly adjoins adjacent fuel cells. It is expressly emphasized that, alternatively, the bipolar plate according to the invention can also be suitable and intended such that it directly adjoins an anode side or a cathode side of a fuel cell with a first large side, but adjoins another bipolar plate with its second large side, which then in turn adjacent to a cathode side or an anode side of another fuel cell. In this case, a pair of bipolar plates has replaced a single bipolar plate between two adjacent fuel cells. An exemplary embodiment to be described further below will explain this in more detail. Such pairs of bipolar plates can be used particularly advantageously if the space between the two bipolar plates is used to allow gaseous or liquid cooling fluid to flow through them.
Die Faserverstarkungsstruktur ist vorzugsweise eine flächige Faserverstarkungsstruktur. "Flächig" bedeutet nicht, dass die Faserverstarkungsstruktur exakt in einer Ebene liegt. Es soll vielmehr zum Ausdruck gebracht werden, dass die Dicke der Faserverstarkungsstruktur relativ klein im Vergleich zu der Flächenausdehnung bei Draufsicht auf die Faserverstarkungsstruktur ist.The fiber reinforcement structure is preferably a flat fiber reinforcement structure. "Flat" does not mean that the fiber reinforcement structure lies exactly in one plane. Rather, it should be expressed that the thickness of the fiber reinforcement structure is relatively small compared to the surface area when the fiber reinforcement structure is viewed from above.
Vorzugsweise weist die Faserverstarkungsstruktur Kohlefasern auf, besonders bevorzugt besteht sie aus Kohlefasern. Kohlefasern haben neben ihrer hohen Festigkeit den für die Bipolarplatte wichtigen Vorteil der elektrischen Leitfä— higkeit. Andere Fasern sind jedoch ebenfalls einsetzbar, insbesondere Glasfasern und Polyamidfasern. Wenn man sich vor Augen hält, dass die Faserver—
Stärkungsstruktur in einer elektrisch leitend gemachten Kunststoff— Matrix eingebettet ist und normalerweise einen nicht sehr großen Volumenanteil der Bipolarplatte einnimmt, wird deutlich, dass auch elektrisch nicht leitende Fasern 105 brauchbar sind.The fiber reinforcement structure preferably has carbon fibers, particularly preferably it consists of carbon fibers. In addition to their high strength, carbon fibers have the important advantage of electrical conductivity for the bipolar plate. However, other fibers can also be used, in particular glass fibers and polyamide fibers. If you keep in mind that the fiber Reinforcement structure embedded in an electrically conductive plastic matrix and normally occupies a not very large volume portion of the bipolar plate, it is clear that electrically non-conductive fibers 105 are also useful.
Bevorzugte Ausbildungsformen der Faserverstarkungsstruktur sind gerichtete Faserlagen (bei der z.B. Fasern einigermaßen parallel zueinander ausgerichtet liegen; man kann gut mit zwei aufeinander gelegten, sich kreuzenden Faser- 110 lagen arbeiten), Vlies, auch als Nadelvlies, Gewebe, Gestrick. Praktisch alle auf dem Gebiet der Faserverstärkung von Kunststoffen üblichen Arten von Faserve rstärkungsstrukturen sind bei der Erfindung brauchbar.Preferred forms of formation of the fiber reinforcement structure are oriented fiber layers (in which, for example, fibers lie somewhat parallel to one another; one can work well with two layers of fiber layers that cross one another), non-woven, also as needle-punched nonwoven, fabric, knitted fabric. Practically all types of fiber reinforcement structures customary in the field of fiber reinforcement of plastics can be used in the invention.
Vorzugsweise weist die Kunststoff- Matrix einen Duroplast auf, besonders 115 bevorzugt ein Epoxidharz oder ein Phenolharz. Insbesondere relativ langsam härtende Duroplaste lassen sich besonders gut mit einer Faserverstarkungsstruktur verarbeiten. Es wird jedoch betont, dass auch andere Kunststoffe, insbesondere Thermoplaste, verwendbar sind.The plastic matrix preferably has a thermoset, particularly preferably an epoxy resin or a phenolic resin. In particular, relatively slow-curing thermosets can be processed particularly well with a fiber reinforcement structure. However, it is emphasized that other plastics, in particular thermoplastics, can also be used.
120 Vorzugsweise weist der leitfähig machende Zusatz Graphit-Teilchen, vorzugsweise Flockengraphit- Pulver, auf. Derartige Teilchen bringen eine hohe elektrische Leitfähigkeit in die Kunststoff- Matrix ein.120 The conductive additive preferably has graphite particles, preferably flake graphite powder. Such particles introduce a high electrical conductivity into the plastic matrix.
Vorzugsweise weist der leitfähig machende Zusatz gemahlene Kohlefasern auf.The conductive additive preferably has ground carbon fibers.
125 Besonders geeignete, gemahlene Kohlefasern sind in einem Längenbereich von 100 bis 900 Mikrometern, besonders bevorzugt 200 bis 500 μm. Ganz besonders bevorzugt ist es, als Zusatz sowohl Flockengraphit- Pulver als auch zusätzlich gemahlene Kohlefasern einzusetzen. Die relativ kurzen Kohlefasern bringen zwar in die Kunststoff- Matrix einen gewissen festigkeitssteigernden125 Particularly suitable, ground carbon fibers are in a length range from 100 to 900 micrometers, particularly preferably 200 to 500 μm. It is very particularly preferred to use both flake graphite powder and additionally ground carbon fibers as additives. The relatively short carbon fibers bring a certain strength-increasing in the plastic matrix
130 Effekt ein. Sie werden aber im Kontext der Erfindung nicht unter den Begriff der Faserverstarkungsstruktur subsumiert. Unter Faserverstarkungsstruktur wird vorzugsweise eine Struktur verstanden, bei welcher die Fasern mindestens einen gewissen gegenseitigen Zusammenhalt haben.
135 Vorzugsweise beträgt die Menge des leitfähig machenden Zusatzes 70 bis 90 Masse- Prozent der Gesamtmenge von Kunststoff und Zusatz. Die Einbringung einer derart großen Menge von Zusatz ist zur Sicherstellung einer hohen elektrischen Leitfähigkeit der Bipolarplatte empfehlenswert.130 effect on. However, they are not subsumed under the term fiber reinforcement structure in the context of the invention. A fiber reinforcement structure is preferably understood to mean a structure in which the fibers have at least a certain mutual cohesion. 135 The amount of the conductive additive is preferably 70 to 90 percent by mass of the total amount of plastic and additive. The introduction of such a large amount of additive is recommended to ensure a high electrical conductivity of the bipolar plate.
140 Es sind Duroplaste verfügbar, die vor dem Härten eine fließfähige Konsistenz haben. In derartige Duroplaste lässt sich der Zusatz einmischen. Bei Thermoplasten kommt ein Vermischen von gemahlenen Kunststoffteilchen im festen Aggregatzustand mit dem pulverförmigen Zusatz in Betracht. Um das Einbringen einer großen Menge des Zusatzes in flüssigen Kunststoff zu erleichtern140 Thermosets are available that have a flowable consistency before hardening. The additive can be mixed into such thermosets. In the case of thermoplastics, it is possible to mix ground plastic particles in the solid state with the powdery additive. To facilitate the introduction of a large amount of the additive into liquid plastic
145 und um das weitere Verarbeiten des daraus gebildeten Mischmaterials beim Zusammenbringen mit der Faserverstarkungsstruktur zu erleichtern, ist es bevorzugt, ein, vorzugsweise leicht flüchtiges, Lösungsmittel zuzugeben. Typische geeignete Lösungsmittel sind Isopropanol und Aceton.145 and in order to facilitate the further processing of the mixed material formed therefrom when brought together with the fiber reinforcement structure, it is preferred to add a, preferably volatile, solvent. Typical suitable solvents are isopropanol and acetone.
150 Vorzugsweise weist die Bipolarplatte einseitig oder beidseitig eine vertiefte Strömungskanalanordnung und Stege dazwischen ("flowfield") auf. Die Strömungskanalanordnung kann insbesondere der Zuführung von Reaktanden, vorzugsweise Wasserstoff an der Anodenseite der jeweiligen Brennstoffzelle und Luft an der Kathodenseite der jeweiligen Brennstoffzelle, dienen. Die er-150 The bipolar plate preferably has a recessed flow channel arrangement on one side or on both sides and webs in between (“flowfield”). The flow channel arrangement can serve in particular to supply reactants, preferably hydrogen on the anode side of the respective fuel cell and air on the cathode side of the respective fuel cell. Which he-
155 findungsgemäße Bipolarplatte wird besonders bevorzugt bei Brennstoffzel- lenstapeln eingesetzt, deren Brennstoffzellen eine Polymerelektrolytmembran ("PEM") haben und mit Wasserstoff und Luft als Reaktanden betrieben werden.155 bipolar plate according to the invention is particularly preferably used in fuel cell stacks whose fuel cells have a polymer electrolyte membrane ("PEM") and are operated with hydrogen and air as reactants.
160 Die Bipolarplatte ist vorzugsweise im Bereich der Stege des Flowfield frei von Faserverstarkungsstruktur, d.h. die Faserverstarkungsstruktur befindet sich im massiven "Rücken" der Bipolarplatte, der sich einseitig von der Strömungskanalanordnung oder mittig zwischen zwei Strömungskanalanordnungen befindet.160 The bipolar plate is preferably free of fiber reinforcement structure in the area of the webs of the flowfield, i.e. the fiber reinforcement structure is located in the massive "back" of the bipolar plate, which is located on one side of the flow channel arrangement or in the middle between two flow channel arrangements.
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Erfindungsgemäße Bipolarplatten haben vorzugsweise eine Dicke des Rückens von 0,4 bis 0,6 mm (wohingegen bekannte Bipolarplatten eine Dicke des Rückens von meist über 1 mm haben); wenn die Bipolarplatte keine Strömungs-
kanalanordnung besitzt, entspricht die Dicke des Rückens der Dicke der Bipo— 170 larplatte. Im Fall des Vorhandenseins einer Strömungskanalanordnung und Stegen dazwischen beträgt die Dicke bzw. Höhe der Stege 0,5 bis 0,7 mm. Hier wird gegenüber den bekannten Bipolarplatten keine Änderung erreicht, weil man ja die Strömungsquerschnitte der Strömungskanäle nicht verkleinern will. Bei Bipolarplatten mit einseitigem Flowfield hat man somit vorzugsweise eine 175 Gesamtdicke von 0,9 bis 1,3 mm.Bipolar plates according to the invention preferably have a back thickness of 0.4 to 0.6 mm (whereas known bipolar plates generally have a back thickness of more than 1 mm); if the bipolar plate has no flow has channel arrangement, the thickness of the back corresponds to the thickness of the bipolar plate. If there is a flow channel arrangement and webs in between, the thickness or height of the webs is 0.5 to 0.7 mm. No change is achieved here compared to the known bipolar plates, because one does not want to reduce the flow cross sections of the flow channels. In the case of bipolar plates with a flow field on one side, the total thickness is therefore preferably from 0.9 to 1.3 mm.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung von zwei Bipolarplatten, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste Bipolarplatte mit einseitiger Strömungskanalanordnung und eine zweite Bipolarplatte mit beidseitiger 180 Strömungskanalanordnung aufweist. Vorzugsweise sind die zwei Bipolarplatten des Paars so ausgebildet, wie weiter vorn für eine einzelne Bipolarplatte offenbart.Another object of the invention is an arrangement of two bipolar plates, characterized in that it has a first bipolar plate with a flow channel arrangement on one side and a second bipolar plate with a 180 flow channel arrangement on both sides. The two bipolar plates of the pair are preferably designed as disclosed above for a single bipolar plate.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Bi- 185 polarplatte für Brennstoffzellenstapel, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoff und ein Zusatz, der zur Schaffung elektrischer Leitfähigkeit dient, zu einem Mischmaterial gemischt werden; dass eine Faserverstarkungsstruktur einseitig oder beidseitig mit dem Misch- 190 material, das sich in einem fließfähigen Zustand befindet, versehen wird; und dass das Mischmaterial und die Faserverstarkungsstruktur in einer Press— form zu einem Formteil für die Bipolarplatte geformt werden.Another object of the invention is a method for producing a bi-polar plate for fuel cell stacks, characterized in that plastic and an additive which serves to create electrical conductivity are mixed to form a mixed material; that a fiber reinforcement structure is provided on one or both sides with the mixed material that is in a flowable state; and that the mixed material and the fiber reinforcement structure are formed in a press mold into a molded part for the bipolar plate.
Das aus der Pressform entnommene Formteil kann schon die fertige Bipolar- 195 platte sein. Alternativ können nach der Entnahme aus der Pressform noch weitere Bearbeitungen durchgeführt werden, z.B. mechanische Bearbeitung in den Bereichen, wo Zuganker zum Zusammenspannen des Zellenstapels hin— durchführen werden. Abgesehen von diesem oder anderen Nachbearbeitungen führt das erfindungsgemäße Verfahren zu der erfindungsgemäßen Bipolar— 200 platte. Vorzugsweise wird das Verfahren konkreter so geführt, dass ein Formteil für eine Bipolarplatte, wie sie bisher beschrieben worden ist, hergestellt wird.
Die vorstehend als bevorzugte Merkmale der Bipolarplatte offenbarten Merkmale sind auch Vorzugsmerkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens.The molded part removed from the press mold can already be the finished bipolar plate. Alternatively, further processing can be carried out after removal from the press mold, for example mechanical processing in the areas where tie rods are used to clamp the cell stack together. Apart from this or other post-processing, the method according to the invention leads to the bipolar 200 plate according to the invention. The method is preferably carried out more specifically in such a way that a molded part for a bipolar plate, as has been described so far, is produced. The features disclosed above as preferred features of the bipolar plate are also preferred features of the method according to the invention.
205 Vorzugsweise wird die Faserverstarkungsstruktur, ehe sie mit dem genannten Mischmaterial versehen wird, mit einem weiteren Mischmaterial imprägniert, das sich in einem fließfähigen Zustand befindet und Kunststoff sowie einen elektrische Leitfähigkeit schaffenden Zusatz aufweist. Auf diese Weise stellt man eine vorimprägnierte Faserverstarkungsstruktur her, die leichter mit dem205 The fiber reinforcement structure is preferably impregnated with a further mixing material which is in a flowable state and has plastic and an additive which creates electrical conductivity, before it is provided with the aforementioned mixing material. In this way, a pre-impregnated fiber reinforcement structure is produced that is easier with the
210 erstgenannten Mischmaterial, welches gehärtet die Kunststoff- Matrix bildet, versehen werden kann. Es ist gut, das weitere Mischmaterial zur Imprägnierung in einem relativ dünnflüssigen Zustand aufzubringen, um die Faserverstarkungsstruktur optimal zu benetzen.210 first-mentioned mixed material, which forms the hardened plastic matrix, can be provided. It is good to apply the additional mixing material for impregnation in a relatively thin state in order to optimally wet the fiber reinforcement structure.
215 Der Kunststoff des weiteren Mischmaterials weist vorzugsweise einen Duroplast auf, besteht besonders bevorzugt aus einem Duroplast, wobei Epoxidharz oder Phenolharz besonders bevorzugt sind. Es kommen aber auch andere Kunststoffe als Duroplaste in Betracht, z.B. Thermoplaste. Es ist besonders günstig, wenn der Kunststoff des weiteren Mischmaterials gleich dem Kunst-215 The plastic of the further mixed material preferably has a thermoset, particularly preferably consists of a thermoset, epoxy resin or phenolic resin being particularly preferred. However, other plastics than thermosets are also possible, e.g. Thermoplastics. It is particularly favorable if the plastic of the other mixed material is the same as the plastic.
220 stoff des erstgenannten Mischmaterials ist.220 material of the first-mentioned mixed material.
Vorzugsweise weist der Zusatz des weiteren Mischmaterials Graphit-Teilchen, besonders bevorzugt Flockengraphit- Pulver, auf. Der für das erstgenannte Mischmaterial weiter vorn genannte Zusatz von gemahlenen Graphitfasern ist 225 auch bei dem weiteren Mischmaterial möglich, aber nicht besonders bevorzugt. Ohne einen Zusatz an gemahlenen Graphitfasern bettet das weitere Mischmaterial die Faserverstarkungsstruktur optimaler ein.The addition of the further mixing material preferably has graphite particles, particularly preferably flake graphite powder. The addition of ground graphite fibers mentioned above for the first-mentioned mixed material is also possible with the other mixed material, but is not particularly preferred. Without the addition of ground graphite fibers, the additional mixed material embeds the fiber reinforcement structure more optimally.
Vorzugsweise enthält das weitere Mischmaterial, wenn die Imprägnierung 230 vorgenommen wird, Lösungsmittel, wobei als besonders geeignet Isopropanol und Aceton genannt werden. Analoges gilt für das erstgenannte Mischmaterial, wenn die Faserverstarkungsstruktur mit ihm versehen wird. Bei dem weiteren Mischmaterial wird man eher noch stärkere Dünnflüssigkeit bei der Imprägnierung anstreben als bei dem erstgenannten Mischmaterial.When the impregnation 230 is carried out, the further mixed material preferably contains solvents, isopropanol and acetone being mentioned as particularly suitable. The same applies to the first-mentioned mixed material if the fiber reinforcement structure is provided with it. In the case of the further mixed material, it is more likely that even stronger thin liquid will be sought in the impregnation than in the first-mentioned mixed material.
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Vorzugsweise wird die Faserverstarkungsstruktur mit dem erstgenannten Mischmaterial versehen, nachdem das Lösungsmittel aus dem weiteren Mischmaterial mindestens größtenteils verdampft ist. Auf diese Weise bleibt das weitere Mischmaterial besser an Ort und Stelle, wenn die Faserverstär- 240 kungsstruktur mit dem ersten Mischmaterial versehen wird.235 The fiber reinforcement structure is preferably provided with the first-mentioned mixing material after the solvent has at least largely evaporated from the further mixing material. In this way, the further mixing material remains better in place if the fiber reinforcement structure is provided with the first mixing material.
Vorzugsweise werden die Faserverstarkungsstruktur und das erstgenannte Mischmaterial in der Pressform zusammengebracht. Wenn die Faserverstarkungsstruktur einseitig mit dem erstgenannten Mischmaterial versehen werdenThe fiber reinforcement structure and the first-mentioned mixed material are preferably brought together in the press mold. If the fiber reinforcement structure is provided on one side with the first-mentioned mixed material
245 soll, kann man insbesondere die - gegebenenfalls mit dem weiteren Mischmaterial imprägnierte - Faserverstarkungsstruktur als Erstes in die offene Pressform einlegen und dann mit einer Schicht des erstgenannten Mischmaterials bedecken. Wenn die Faserverstarkungsstruktur beidseitig mit dem erstgenannten Mischmaterial versehen werden soll, kann man insbesondere245, the fiber reinforcement structure - if necessary impregnated with the other mixed material - can be placed first in the open mold and then covered with a layer of the first-mentioned mixed material. If the fiber reinforcement structure is to be provided on both sides with the first-mentioned mixing material, one can in particular
250 zuerst eine Schicht des erstgenannten Mischmaterials in die offene Pressform einbringen, dann die - gegebenenfalls imprägnierte — Faserverstarkungsstruktur auflegen und schließlich darauf eine weitere Schicht von erstgenanntem Mischmaterial aufbringen. Alternativ ist es bevorzugt, die - gegebenenfalls imprägnierte - Faserverstarkungsstruktur außerhalb der Pressform einseitig250 first insert a layer of the first-mentioned mixed material into the open mold, then place the - optionally impregnated - fiber reinforcement structure and finally apply another layer of the first-mentioned mixed material. Alternatively, it is preferred that the fiber reinforcement structure, optionally impregnated, be unilateral outside the press mold
255 oder beidseitig mit einer Schicht von erstgenanntem Mischmaterial zu versehen und erst danach das Ganze in die Pressform einzubringen. Vorzugsweise geschieht Letzteres erst, wenn das vorzugsweise in dem erstgenannten Mischmaterial enthaltene Lösungsmittel mindestens zu einem erheblichen Teil verdampft ist. Wenn man das erstgenannte Mischmaterial in der Pressform ein-255 or on both sides with a layer of the first-mentioned mixed material and only then insert the whole into the mold. The latter preferably only occurs when the solvent preferably contained in the first-mentioned mixed material has evaporated at least to a considerable extent. If you put the first-mentioned mixed material in the mold
260 bringt, lässt man am besten die Pressform noch einige Zeit offen, um ein Verdampfen mindestens eines erheblichen Teils des vorzugsweise vorgesehenen Lösungsmittels zu erleichtern, ehe die Pressform geschlossen wird. Das Verdampfen des Lösungsmittels aus dem erstgenannten Mischmaterial erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck (Vakuumkam-260, it is best to leave the mold open for a while to facilitate the evaporation of at least a substantial part of the preferred solvent before the mold is closed. The solvent is evaporated from the first-mentioned mixed material preferably at room temperature under reduced pressure (vacuum chamber).
265 mer); man kann aber auch bei erhöhter Temperatur arbeiten; man kann auch ohne Unterdruck arbeiten. Für das Verdampfen des vorzugsweise vorgesehenen Lösungsmittels des weiteren Mischmaterials gelten analoge, bevorzugte Verfahrensmerkmale. Generell ist jedoch das Verdampfen des Lösungsmittels aus dem weiteren Mischmaterial wesentlich einfacher, weil das weitere
270 Mischmaterial in kleiner Menge bzw. dünner Schicht zur Imprägnierung der Faserverstarkungsstruktur aufgebracht wird.265 mer); but you can also work at elevated temperatures; you can also work without negative pressure. Analogous, preferred process features apply to the evaporation of the preferably provided solvent of the further mixed material. In general, however, the evaporation of the solvent from the other mixed material is much easier because the other 270 mixed material is applied in a small amount or thin layer to impregnate the fiber reinforcement structure.
Vorzugsweise wird die Faserverstarkungsstruktur mit dem weiteren Mischmaterial in einem Herstellungsschritt imprägniert, der vor dem Einlegen der Fa- 275 serverstärkungsstruktur in die Pressform liegt. Es ist aber auch möglich, die Faserverstarkungsstruktur in dem bereits in die Pressform eingelegten Zustand zu imprägnieren.The fiber reinforcement structure is preferably impregnated with the further mixing material in a production step which lies before the fiber reinforcement structure is inserted into the press mold. However, it is also possible to impregnate the fiber reinforcement structure in the state already inserted into the press mold.
Vorzugsweise wird der Druck auf die gefüllte Pressform aufgebracht, nachdem 280 das Lösungsmittel aus dem erstgenannten Mischmaterial größtenteils verdampft ist. Das Schließen etwaiger restlicher Poren in dem Kunststoff kann mit Hilfe des Drucks auf die gefüllte Pressform erfolgen.The pressure is preferably applied to the filled mold after the solvent from the first-mentioned mixed material has largely evaporated. Any remaining pores in the plastic can be closed by means of the pressure on the filled mold.
Vorzugsweise wird die Pressform zum Härten des Kunststoffs des erstgenann- 285 ten Mischmaterials, gegebenenfalls auch zum Härten des Kunststoffs des weiteren Mischmaterials, erwärmt. Erwärmung auf geeignete Härtungstemperatur für den Kunststoff beschleunigt das Härten und führt zu bester Endfestigkeit der Bipolarplatte.The mold is preferably heated to harden the plastic of the first-mentioned mixed material, if appropriate also to harden the plastic of the further mixed material. Heating to a suitable curing temperature for the plastic accelerates curing and leads to the best final strength of the bipolar plate.
290 Wenn vorstehend von einseitig mit Strömungskanalanordnung versehener Bipolarplatte bzw. von einseitig mit erstem Mischmaterial versehener Faserverstarkungsstruktur gesprochen worden ist, kann es um die Herstellung von Endplatten für den Brennstoffzellenstapel gehen; es kann aber auch um Bipolarplatten gehen, die wegen des konkreten Aufbaus des Brennstoffzellenstapel290 If one speaks above of a bipolar plate provided with a flow channel arrangement or of a fiber reinforcement structure provided on one side with a first mixed material, it can be a matter of producing end plates for the fuel cell stack; But it can also be about bipolar plates, which are due to the specific structure of the fuel cell stack
295 nur auf einer Seite ein Flowfield haben; es kann schließlich um Bipolarplatten gehen, die im Paar mit einer beidseitig mit Flowfield versehenen Bipolarplatte eingesetzt werden.
300 Die Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:295 have a flowfield on only one side; Finally, it can be a question of bipolar plates which are used in pairs with a bipolar plate provided with flow field on both sides. 300 The invention and preferred embodiments of the invention are explained in more detail below using an exemplary embodiment. It shows:
Fig. 1 einen Ausschnitt einen Brennstoffzellenstapels, und zwar in einem Schnitt parallel zur Achse des Stapels;1 shows a detail of a fuel cell stack, in a section parallel to the axis of the stack;
305305
Fig. 2 eine Bipolarplatte aus dem Brennstoffzellenstapel von Fig. 1, und zwar in vergrößertem Maßstab und einem Schnitt gemäß ll-ll in Fig. 1, d.h. parallel zur Achse des Stapels, aber mit einer Lage der Schnittebene rechtwinklig zur Schnittebene der Fig. 1;Fig. 2 shows a bipolar plate from the fuel cell stack of Fig. 1, on an enlarged scale and a section according to II-II in Fig. 1, i.e. parallel to the axis of the stack, but with a position of the cutting plane perpendicular to the cutting plane of FIG. 1;
310310
Fig. 3 eine leere Pressform in geschnittener Darstellung;Figure 3 shows an empty mold in a sectional view.
Fig. 4 ein Bipolarplatten-Paar in Darstellung analog Fig. 2.4 shows a pair of bipolar plates in a representation analogous to FIG. 2.
315 In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Brennstoffzellenstapels 2 dargestellt. Konkret sieht man eine vollständige Brennstoffzelle 4, gebildet aus einer zentralen Polymerelektrolytmembran 6, darüber einer anodenseitigen Gasdiffusionselek— trode 8, darunter einer kathodenseitigen Gasdiffusionselektrode 10, über der Gasdiffusionselektrode 8 einer Bipolarplatte 12 (die gleichsam zur Hälfte der315 A section of a fuel cell stack 2 is shown in FIG. 1. Specifically, one can see a complete fuel cell 4, formed from a central polymer electrolyte membrane 6, above an anode-side gas diffusion electrode 8, including a cathode-side gas diffusion electrode 10, above the gas diffusion electrode 8 of a bipolar plate 12 (which is, as it were, half of the
320 betrachteten Brennstoffzelle 4 zuzuordnen ist), und unterhalb der Gasdiffusionselektrode 10 einer identischen Bipolarplatte 12 (die gleichsam mit ihrer oberen Hälfte der betrachteten Brennstoffzelle 4 zuzuordnen ist). Die Achse des Brennstoffzellenstapels 2 ist mit 14 bezeichnet und als unterbrochene Linie eingezeichnet. In Draufsicht auf die Flachseite der nicht eingezeichneten, obe-320 considered fuel cell 4), and below the gas diffusion electrode 10 of an identical bipolar plate 12 (which can be assigned with its upper half of the fuel cell 4 under consideration). The axis of the fuel cell stack 2 is designated 14 and shown as a broken line. In plan view of the flat side of the not shown, above
325 ren Endplatte des Stapels 2 hat der Stapel quadratische oder rechteckige Form. Mit den strichpunktierten Linien 16 sind schematisiert Zuganker angedeutet, die in den vier Eckbereichen des Stapels 2 vorgesehen sind und den gesamten Stapel zusammenspannen. Konkret muss man sich etwa zehn bis fünfzig Brennstoffzellen 4 in dem Stapel 2 vorstellen. Die Stapelachse 14 kann insbe-325 ren end plate of the stack 2, the stack has a square or rectangular shape. Tension anchors are indicated schematically by the dash-dotted lines 16, which are provided in the four corner regions of the stack 2 and clamp the entire stack together. Specifically, one has to imagine about ten to fifty fuel cells 4 in the stack 2. The stacking axis 14 can in particular
330 sondere vertikal verlaufen (dann ist Fig. 1 ein Vertikalschnitt mit horizontaler Blickrichtung) oder kann horizontal verlaufen (dann ist Fig. 1 ein Horizontal— schnitt mit Blickrichtung von oben nach unten).
Die Strömungskanalanordnungen 18a und 18k kann man sich konkret insge- 335 samt jeweils als mäanderförmig verlaufende Rinne vorstellen. Eine mögliche Alternative ist eine Anzahl parallel verlaufender Rinnen, die durch einen quer dazu verlaufenden Verteilungskanal gespeist wird und am Ende in einem quer verlaufenden Sammelkanal mündet.330 in particular run vertically (then FIG. 1 is a vertical section with a horizontal viewing direction) or can run horizontally (then FIG. 1 is a horizontal section with a viewing direction from top to bottom). The flow channel arrangements 18a and 18k can be concretely conceived together as a 335 channel. A possible alternative is a number of channels running in parallel, which is fed through a distribution channel running transversely thereto and ends at the end in a transverse collection channel.
340 Die Polymerelektrolytmembran 6 ist an jeder Flachseite mit einem Edelmetallkatalysator versehen, der nicht eingezeichnet ist. Die Gasdiffusionselektroden 8 und 10 können aus einem elektrisch leitenden, gasdurchlässigen Vlies bestehen. Die Bipolarplatten weisen jeweils sowohl in ihrer oberen Flachseite als auch in ihrer unteren Flachseite eine Strömungskanalanordnung 18 auf, die340 The polymer electrolyte membrane 6 is provided on each flat side with a noble metal catalyst, which is not shown. The gas diffusion electrodes 8 and 10 can consist of an electrically conductive, gas-permeable fleece. The bipolar plates each have a flow channel arrangement 18 in their upper flat side as well as in their lower flat side
345 schematisiert als Anordnung rinnenartiger Vertiefungen 20 mit Stegen 22 dazwischen angedeutet ist. Durch die Strömungskanalanordnung 18a benachbart der anodenseitigen Gasdiffusionselektrode 8 wird der Brennstoffzelle Wasserstoff zugeführt (Pfeil H2). Durch die Strömungskanalanordnung 18k benachbart der kathodenseitigen Gasdiffusionselektrode 10 wird der Brennstoffzelle 4 Luft345 is indicated schematically as an arrangement of channel-like depressions 20 with webs 22 in between. Hydrogen is supplied to the fuel cell through the flow channel arrangement 18a adjacent to the anode-side gas diffusion electrode 8 (arrow H 2 ). The fuel cell 4 becomes air through the flow channel arrangement 18k adjacent to the cathode-side gas diffusion electrode 10
350 zugeführt (Pfeil "Luft"). Bei der Reaktion in der Brennstoffzelle 4 nicht verbrauchte Luft, enthaltend auch durch die chemische Reaktion in der Brennstoffzelle 4 gebildetes Wasser, verlässt die betrachtete Brennstoffzelle 4 gemäß Pfeil "Luft 4- H2O". Die vorstehende Beschreibung gilt naturgemäß für alle Brennstoffzellen 4 des Stapels 2.350 fed (arrow "air"). Air which is not consumed in the reaction in the fuel cell 4, and also contains water formed by the chemical reaction in the fuel cell 4, leaves the fuel cell 4 under consideration according to the arrow "Air 4- H 2 O". The above description naturally applies to all fuel cells 4 of the stack 2.
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Fig. 2 veranschaulicht, wie eine bevorzugte erfindungsgemäße Bipolarplatte 12 aufgebaut ist.2 illustrates how a preferred bipolar plate 12 according to the invention is constructed.
Die gezeichnete Bipolarplatte 12 hat eine Gesamtdicke 24. Etwa im mittleren 360 Bereich der Gesamtdicke 24 befindet sich eine Faserverstarkungsstruktur 26, hier dargestellt als Gewebe aus Fäden, die ihrerseits aus Kohlefasern bestehen.The bipolar plate 12 shown has a total thickness 24. Approximately in the central 360 region of the total thickness 24 there is a fiber reinforcement structure 26, shown here as a fabric made of threads which in turn consist of carbon fibers.
Unten in Fig. 2 erkennt man einen Abschnitt der Strömungskanalanordnung 18a. Oben in Fig. 2 ist ein hinter der Zeichnungsebene liegender Abschnitt der 365 Strömungskanalanordnung 18k in unterbrochener Linie angedeutet. Abgesehen von der Faserverstarkungsstruktur 26 ist das Material der Bipolarplatte 12 ein gehärtetes Epoxidharz, welches 80 Masse- % (der Gesamtmasse von Ep-
oxidharz und Zusatz, ohne das Lösungsmittel) eines elektrische Leitfähigkeit verleihenden Zusatzes aufweist, der seinerseits überwiegend aus Flockengra- 370 phit- Pulver und zum Rest aus gemahlenen Kohlefasern mit einer einer Faserlänge von etwa 350 μm besteht.A section of the flow channel arrangement 18a can be seen at the bottom in FIG. 2. A section of the 365 flow channel arrangement 18k lying behind the plane of the drawing is indicated in a broken line at the top in FIG. 2. Apart from the fiber reinforcement structure 26, the material of the bipolar plate 12 is a hardened epoxy resin, which 80% by mass (the total mass of Ep- oxide resin and additive, without the solvent) of an electrical conductivity-imparting additive, which in turn consists predominantly of flake graphite powder and the rest of ground carbon fibers with a fiber length of about 350 microns.
In Fig. 3 ist eine Pressform 30 in einem Maßstab wie Fig. 2 dargestellt. Die Pressform 30 hat einen unteren, höheren Formteil 32 und einen oberen Formteil 375 34, der abgenommen werden kann.FIG. 3 shows a mold 30 on a scale like FIG. 2. The mold 30 has a lower, higher mold part 32 and an upper mold part 375 34, which can be removed.
Die Herstellung der Bipolarplatte 12 von Fig. 2 läuft vorzugsweise folgendermaßen ab:The production of the bipolar plate 12 from FIG. 2 preferably proceeds as follows:
380 Außerhalb der Pressform 30 wird die Faserverstarkungsstruktur 26 zunächst mit einer Imprägnierung versehen. Die zum Imprägnieren verwendete "weitere Materialmischung" besteht aus noch nicht gehärtetem Epoxidharz, Lösungsmittel und etwa 80 Masse- % (bezogen auf die Gesamtmasse von Epoxidharz und Zusatz, ohne das Lösungsmittel) Flockengraphit- Pulver. Mittels des Lö-380 Outside the mold 30, the fiber reinforcement structure 26 is first provided with an impregnation. The "further material mixture" used for impregnation consists of not yet hardened epoxy resin, solvent and about 80% by mass (based on the total mass of epoxy resin and additive, without the solvent) flake graphite powder. By means of the
385 sungsmittels wird die "weitere Materialmischung" so dünnflüssig eingestellt, dass sie z.B. durch Pinseln oder Sprühen zum bequemen Imprägnieren der Faserverstarkungsstruktur 26 eingesetzt werden kann.385 the "further material mixture" is adjusted so thin that it e.g. can be used by brushing or spraying to conveniently impregnate the fiber reinforcement structure 26.
Alternativ kann man ohne die Imprägnierung arbeiten.Alternatively, you can work without the impregnation.
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Nachdem das Lösungsmittel der Imprägnierung mindestens größtenteils verdampft ist, wird die Faserverstarkungsstruktur 26 auf eine Unterlage, z.B. eine Folie, gelegt, und auf die freie Oberseite wird eine Schicht aus einer "erstgenannten Materialmischung" aufgebracht. Man lässt einen Teil des Lösungsmit-After the solvent of the impregnation has at least largely evaporated, the fiber reinforcement structure 26 is placed on a support, e.g. a film, placed, and a layer of a "first-mentioned material mixture" is applied to the free top. You let some of the solution
395 tels ausgasen und wendet dann um 180° die einseitig beschichtete Faserverstarkungsstruktur 26 auf eine andere Unterlage, z.B. Folie. Jetzt wird die andere Großseite der Faserverstarkungsstruktur 26 mit einer Schicht aus der "erstgenannten Materialmischung" versehen. Anschließend lässt man die so entstandene Struktur gründlich ausgasen, vorzugsweise mit Hilfe von Wärme395 degassing and then turns the fiber reinforcement structure 26 coated on one side to another base, e.g. Foil. Now the other large side of the fiber reinforcement structure 26 is provided with a layer of the "first-mentioned material mixture". The resulting structure is then allowed to gas out thoroughly, preferably with the help of heat
400 und/oder Unterdruck. Danach wird diese Struktur in den in Fig. 3 gezeichneten, unteren Formteil 32 eingesetzt. Der obere Formteil 34 wird aufgesetzt. Es wird
Druck zum Zusammenpressen der Formteile 32 und 34 ausgeübt und die geschlossene Pressform 30 in einem Ofen platziert. Bei der erhöhten Temperatur in dem Ofen härtet der Duroplast sowohl der "erstgenannten Materialmischung" 405 als auch der "weiteren Materialmischung". Danach wird die Pressform 30 aus dem Ofen genommen und geöffnet. Der darin befindliche Formung wird entnommen, mechanisch bearbeitet und stellt dann die Bipolarplatte 12 dar.400 and / or negative pressure. This structure is then used in the lower molded part 32 shown in FIG. 3. The upper molding 34 is placed. It will Pressure is applied to compress the mold parts 32 and 34 and the closed mold 30 is placed in an oven. At the elevated temperature in the furnace, the thermoset hardens both the "first-mentioned material mixture" 405 and the "further material mixture". The mold 30 is then removed from the oven and opened. The shaping therein is removed, mechanically processed and then represents the bipolar plate 12.
Alternativ kann man zunächst eine untere Schicht der "erstgenannten Materi- 410 almischung" in den unteren Formteil 32 einbringen, dann die Faserverstarkungsstruktur 26 auflegen, und danach eine obere Schicht der "erstgenannten Materialmischung" aufbringen.Alternatively, one can first introduce a lower layer of the "first-mentioned material mixture" into the lower molded part 32, then put on the fiber reinforcement structure 26, and then apply an upper layer of the "first-mentioned material mixture".
In Fig. 2 ist eine Bipolarplatte 12 mit beidseitiger Strömungskanalanordnung 18 415 gezeichnet. Die Gesamtdicke 24 beträgt beispielsweise 1,7 mm, wobei auf jeder Seite die Dicke bzw. Höhe der Strömungskanalanordnung 18 bzw. der Stege 20 beispielsweise 0,6 mm beträgt, so dass für die Dicke 52 des "Rückens" zwischen den Strömungskanalanordnungen 18 0,5 mm verbleiben. Dies ist erheblich dünner als bei konventionellen Bipolarplatten.2 shows a bipolar plate 12 with a flow channel arrangement 18 415 on both sides. The total thickness 24 is, for example, 1.7 mm, the thickness or height of the flow channel arrangement 18 or the webs 20 being, for example, 0.6 mm on each side, so that for the thickness 52 of the “back” between the flow channel arrangements 18 0, 5 mm remain. This is considerably thinner than with conventional bipolar plates.
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Es wird darauf hingewiesen, dass bei einer einseitig mit Strömungskanalan— Ordnung 18 versehener Bipolarplatte 12 die Schichtdicke der "erstgenannten Materialmischung" auf der der Strömungskanalanordnung 18 abgewandten Seite der Faserverstarkungsstruktur 26 möglichst gering ist, also erheblich 425 kleiner als bei beidseitig mit Strömungskanalanordnung 18 versehener Bipolarplatte 12.It is pointed out that in the case of a bipolar plate 12 provided with a flow channel arrangement 18 on one side, the layer thickness of the “first-mentioned material mixture” on the side of the fiber reinforcement structure 26 facing away from the flow channel arrangement 18 is as small as possible, that is to say considerably 425 smaller than in the case of a bipolar plate 18 provided on both sides with a flow channel arrangement 18 12th
Ein geeignetes Epoxidharz ist ein Epoxidharz der Firma Rhenatech, Kempen, angeboten unter den Bezeichnungen 5100 und 5600 (Harz und Härter). EinA suitable epoxy resin is an epoxy resin from Rhenatech, Kempen, offered under the designations 5100 and 5600 (resin and hardener). On
430 geeignetes Produkt für die gemahlenen Kohlefasern ist Sigrafil C10 M 350EPY der Firma SGL Carbon, Meitingen. Bei diesem Produkt haben die Kohlefasern einen Durchmesser von etwa 8 μm und eine Länge in der Gegend von 350 μm. Die Kohlefasern sind im Kaufzustand mit sehr wenig Epoxidharz geschlichtet und wirken so besonders gut mit organischen Lösungsmitteln zusammen. Ein430 suitable product for the ground carbon fibers is Sigrafil C10 M 350EPY from SGL Carbon, Meitingen. In this product, the carbon fibers have a diameter of approximately 8 μm and a length in the region of 350 μm. When purchased, the carbon fibers are sized with very little epoxy resin and therefore work particularly well with organic solvents. On
435 geeignetes Produkt für das Flockengraphit- Pulver ist MA 399 SC der Firma
NGS Naturgraphit, Leinburg. Bei diesem Produkt haben mindestens 80% der Graphit— Teilchen eine Größe, die kleiner ist als eine Kugel von 45 μm Durchmesser.A suitable product for the flake graphite powder is MA 399 SC from the company NGS natural graphite, Leinburg. In this product, at least 80% of the graphite particles have a size that is smaller than a sphere 45 µm in diameter.
440 In Fig. 4 ist dargestellt, wie ein Paar von Bipolarplatten 12a und 12b aussieht. Die eine Bipolarplatte 12a ist beidseitig mit einer Strömungskanalanordnung 18 versehen, wie die in Fig. 2 gezeigte Bipolarplatte 12. Die andere Bipolarplatte 12b ist nur einseitig mit einer Strömungskanalanordnung 18 versehen. Die Bipolarplatte 12b ist mit ihrer glatten (d.h. nicht mit Strömungskanalanordnung 18440 Figure 4 shows what a pair of bipolar plates 12a and 12b look like. One bipolar plate 12a is provided on both sides with a flow channel arrangement 18, like the bipolar plate 12 shown in FIG. 2. The other bipolar plate 12b is only provided with a flow channel arrangement 18 on one side. Bipolar plate 12b is smooth (i.e., not flow channel assembly 18)
445 versehenen) Seite gegen die erste Bipolarplatte 12a gelegt. Der Zwischenraum zwischen den Bipolarplatten 12a und 12b kann als kanalisierter Durchströmungsraum 54 zum Hindurchleiten von gasförmigem oder flüssigem Kühlfluid, insbesondere Mischung aus Wasser und üblichem Frostschutzmittel, dienen.445 provided) side against the first bipolar plate 12a. The space between the bipolar plates 12a and 12b can serve as a channeled flow space 54 for the passage of gaseous or liquid cooling fluid, in particular a mixture of water and conventional antifreeze.
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