• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    DieErfindung bezieht sich auf eine Bipolarplatte (12, 14) sowie aufein Verfahren zum Herstellen einer solchen bestimmt für eine Brennstoffzelle, umfassendzumindest eine Kohlenstoffmaterial enthaltende erste Schicht (16,20, 22, 26). Um bei hoher mechanischer Stabilität eine gute Wärmeableitungbei gleichzeitigem geringen elektrischen Widerstand zu erzielen,wird vorgeschlagen, dass auf der zumindest einen ersten Schichtoder zwischen der ersten und einer Kohlenstoffmaterial enthaltendenzweiten Schicht (16, 20, 22, 26) eine aus einem Metall bestehendeoder dieses enthaltende Funktionsschicht oder -lage (18, 24) geringenspezifischen elektrischen Widerstands ρ mit ρ ≦ 0,02 · 10-6 Ωm angeordnetist.
    公开号:DE102004023712A1
    申请号:DE102004023712
    申请日:2004-05-11
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Volker Dr. Banhardt；Sven Bornbaum
    申请人:Schunk Kohlenstofftechnik GmbH；
    IPC主号:H01M8-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf eine Bipolarplatte sowie Verfahren zurHerstellung einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle umfassendzumindest eine Kohlenstoffmaterial enthaltende Schicht.
    [0002] InBrennstoffzellen kann chemische Energie mit hohem Wirkungsgrad direktin elektrischen Strom umgewandelt werden. Das Grundprinzip wirddurch eine räumlicheTrennung von Reaktionspartner wie Wasserstoff oder Methanol einerseitsund Sauerstoff bzw. Luft andererseits durch einen ionenleitfähigen Elektrolytenwie Polymerelektrolytmembran verwirklicht, die auf beiden Seitenvon porösenElektroden – derAnode und der Kathode – inKontakt steht. Auf diese Weise kann eine chemische Reaktion zwischenWasserstoff und Sauerstoff nicht explosionsartig als Knallgasreaktionablaufen, sondern so kontrolliert durchgeführt werden, dass ein Elektrodenaustauschzwischen den Reaktionspartnern übereinen äußeren Stromkreiserfolgt und somit die elektrische Energie liefert.
    [0003] DieElektroden bestehen häufigaus einer mit einem Katalysator versehenen Rußschicht, die auf die Membranaufgebracht ist, wobei als Katalysatoren vorzugsweise Platin aberauch andere geeignete Edelmetalle wie Palladium verwendet werden.
    [0004] Eineentsprechende Brennstoffzelle wird auch als PEMFC (Proton ExchangeMembrane Fuel Cell) bezeichnet.
    [0005] DieZufuhr der Reaktionspartner zu den Elektroden erfolgt über Bipolarplatten,die aus einem wärmeaushärtbarenKunststoff mit Kohlenstoff-Füllstoffmit einem Füllstoffanteilmit insbesondere 70 Gew.% bis 95 Gew.% bestehen können. Inden den Elektroden zugewandten Flächen der Bipolarplatten sindKanäleeingelassen, entlang derer die Reaktionspartner strömen. Wirdals Reaktionsgas Wasserstoff der Anode der Brennstoffzelle zugeführt, sowerden an der Katalysatorschicht der Anode Kationen gebildet undgleichzeitig Elektronen an die elektronenleitende Anode abgegeben.Als Oxidationsmittel wird Sauerstoff oder Luft der Kathodenseiteder Zelle zugeführt.Durch Aufnahme der durch die ionenleitfähige Membran diffundiertenWasserstoff-Ionen (Protonen) und der durch den Außenstromkreisvon der Anode zur Kathode fließendenElektronen wird das Reaktionsgas sauerstoffreduziert. Diese Reaktion läuft in derKatalysatorschicht der Kathode ab, die mit der Membran kontaktiertist. Als Reaktionsprodukt entsteht Wasser. Die Reaktionsenthalpiewird in Form von elektrischer Energie und Wärme frei, die über dieBipolarplatten abgeführtwerden.
    [0006] Inder Praxis werden eine Vielzahl von Brennstoffzellen zu einem Stapel(Stack) verbunden, um die gewünschteLeistung zu erzielen. Dabei könnendie Zellen innerhalb eines Stacks elektrisch in Serie, hinsichtlichder zuzuführendenMedien parallel geschaltet sein. Zwischen den einzelnen Zellen sind Bipolarplattenangeordnet, die den elektrischen Kontakt zwischen den Zellen herstellen.Dabei haben die Bipolarplatten mehrere Aufgaben zu erfüllen, d.h. gleichmäßige Zuführung derReaktanden zu den Elektroden, Abführung von Wärme und Strom, mechanischeStabilitätund Stapelbarkeit.
    [0007] Ausder DE 102 16 306A1 ist eine Kontakt- oder Bipolarplatte für eine elektrochemischeZelle bekannt, die aus zwei Teilplatten besteht, zwischen deneneine durch Nuten gebildete Kühlmittelverteilstrukturverläuft.Die Teilplatten sind überDichtungen gegeneinander abgedichtet. Die Teilplatten selbst sinddurch Spritzgießenhergestellt.
    [0008] EineBipolarplatte verringerter Dicke bei guter Festigkeit und geringeremelektrischen Widerstand zur Verfügungzu stellen, wird nach der DE102 19 384 A1 vorgeschlagen. Die Platte ist mit einer Faserverstärkungsstruktur,einer Kunststoffmatrix und einem Zusatz in der Kunststoffmatrixzur Schaffung elektrischer Leitfähigkeitversehen. Bei dem Zusatz kann es sich um gemahlene Kohlefasern handeln.
    [0009] Ausder DE 195 42 721A1 ist es bekannt, Kunststofffüllstoffmischungen durch Extrudierenzu Platten zu formen, die fürelektrische und elektrochemische Zwecke bestimmt sein können. Durchdas Extrudieren bedingt müssendie dem Extruder zugeführtenMischungen bestimmte Temperaturen einhalten, um eine Masseförderungsicherzustellen.
    [0010] Inder DE 26 35 636 C2 wirdeine Brennstoffzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen beschrieben.Dabei werden Bahnen von Elektrodenmaterial und Bahnen von Faserfliesmaterialverbunden, wobei zur Erzielung einer gewünschten Geometrie der Plattenaus diesen Öffnungenausgestanzt werden, um bei einer fertigen Brennstoffzelle gewünschte Kammer,Kanäleund Durchgängezur Verfügungzu stellen.
    [0011] Ausder WO 96/33520 ist ein graphitisierter Verbundwerkstoff bekannt,der zur Herstellung von Platten von Brennstoffzellen benutzt wird.
    [0012] Die DE 198 29 142 A1 beziehtsich auf einen gasdichten Verbund aus Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheitvon Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen.
    [0013] Auchsind Bipolarplatten mit Kühlkanälen bekannt,die aus zwei plattenförmigenaufeinander liegenden Abschnitten bestehen, wobei die aufeinander liegendenFlächenzueinanderfluchtende rinnenförmigeVertiefungen aufweisen, die die Kühlkanäle bilden. Die plattenförmigen Abschnitteselbst werden durch Kleber verbunden, wodurch Einbußen in Bezugauf die Leitfähigkeitder Bipolarplatte im Bereich der Verbindungsstellen in Kauf genommenwerden müssen.
    [0014] EinElektrodenmaterial fürBrennstoffzellen nach der DE35 12 326 A1 weist eine integrierte pressgeformte 5-Schicht-Strukturauf. Dabei werden die Ausgangsmaterialien für das Elektrodenmaterial ineine Pressform nacheinander eingegeben. um sodann zusammen mittelsDruckformen, Nachhärten undKalzinieren eine fertige Struktur zu erhalten. Dabei können gegebenenfallsentsprechende als Einheit hergestellte Strukturen erneut in eineDruckform eingegeben werden, um diese durch Zwischenlegen einesGraphitbogens miteinander zu verbinden.
    [0015] Ausder WO 03/050902 A2 ist eine Bipolarplatte bekannt, die aus Schichtenunterschiedlicher Ausgangsmischungen besteht, die nacheinander in eineForm eingebracht und unter Druck wärmegehärtet werden.
    [0016] Dervorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Bipolarplatteund ein Verfahren zur Herstellung einer solchen so weiterzubilden,dass bei hoher mechanischer Stabilität eine gute Wärmeableitungbei gleichzeitigem geringen elektrischen Widerstand gegeben ist.
    [0017] ZurLösungdes Problems sieht die Erfindung eine Bipolarplatte mit zumindesteiner Kohlenstoffmaterial enthaltenden ersten Schicht vor, die sichdadurch auszeichnet, dass auf der zumindest einen ersten Schichtoder zwischen der ersten und einer Kohlenstoffmaterial enthaltendenzweiten Schicht eine aus einem Metall bestehende oder dieses enthaltendeFunktionsschicht oder -lage geringen spezifischen elektrischen Widerstands ρ mit ρ ≤ 0,02·10–6 Ωm angeordnetist.
    [0018] Dabeikann die Funktionsschicht oder -lage aus z.B. Kupfer oder Silberbestehen oder dieses enthalten. Insbesondere handelt es sich beider Funktionsschicht oder -lage um eine Metallfolie, ein Metallblechwie -lochblech oder ein Netz oder Gitter. Auch kann die Materialschichtselbst zusätzlichbeschichtet sein.
    [0019] DieFunktionsschicht oder -lage sollte dabei insbesondere aus einemMaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ ≤ mit ρ ≤ 0,02·10–6 Ωm, vorzugsweise ρ ≤ 0,017·10–6 Ωm bestehen.Des Weiteren sollte die Funktionsschicht oder -lage eine Dicke dmit 0,1 mm ≤ d ≤ 3 mm aufweisen.
    [0020] DieFunktionsschicht oder -lage kann auch aus nichtmetallischem, hochleitendemMaterial bestehen, z.B. Fasermaterial mit Kohlenstoffgehalt oder Kunststoffmit Kohlenstoffgehalt.
    [0021] Verfahrensmäßig wirddas Problem dadurch gelöst.dass in eine Form eines Presswerkzeugs die das Kohlenstoffmaterialenthaltende erste Schicht und auf die erste Schicht eine aus elektrischleitendem Material bestehende oder dieses enthaltende Funktionsschichteingebracht, diese sodann gepresst und/oder wärmebehandelt werden. Dabei kanngegebenenfalls vor dem Pressen eine Kohlenstoffmaterial enthaltendezweite Schicht auf die Funktionsschicht aufgebracht werden.
    [0022] Insbesondereist vorgesehen, dass die erste und zweite Schicht mit der zwischendiesen angeordneten Zwischenschicht als Einheit in der Form gemeinsamgepresst und wärmebehandeltwerden.
    [0023] AufGrund der erfindungsgemäßen Lehre wirdeine Bipolarplatte vorzugsweise mit einem Schichtaufbau zur Verfügung gestellt,innerhalb der zwischen den aus Kohlenstoffmaterial bestehenden äußeren Schichteneine gesonderte Funktionsschicht angeordnet ist, die einen geringenspezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Gleichzeitig ermöglicht dieZwischenschicht eine gute Wärmeableitung.Zusätzlichkann die mechanische Stabilität erhöht werden,so dass die Bipolarplatte insgesamt dünner als üblich ausfallen kann. Dabeikann als die Zwischenschicht eine Folie, ein Blech wie Lochblech oderein Netz oder Gitter verwendet werden, das auf die erste Schichtvor oder nach dem Pressen gelegt wird. Als Material kann Kupferoder Silber und/oder Kombination dieser und diese enthaltend verwendet werden.
    [0024] Vorzugsweiseweist die Funktionsschicht aus elektrisch gut leitendem Materialeine Schichtdicke d mit 0,1 mm ≤ d ≤ 3 mm auf.
    [0025] Dererfindungsgemäßen Lehreentspricht jedoch auch eine Bipolarplatte, bei der auf einer Außenseiteeiner aus Kohlenstoffmaterial bestehenden ersten Schicht nur dieFunktionsschicht aufgebracht und mit ersterer verbunden ist, sodass sich ein Zwischenschichtaufbau ergibt.
    [0026] Insbesonderezeichnet sich die Erfindung zur Herstellung von Bipolarplatten bestimmtfür eine Brennstoffzelledurch die Verfahrensschritte aus: – Herstelleneiner Platte durch Einfülleneiner ersten Schicht aus Kohlenstoff enthaltendem Material in eineForm eines Presswerkzeuges, – Einbringenvon elektrisch leitendem Material als Funktonsschicht mit einemspezifischen elektrischen Widerstand ρ mit ρ ≤ 0,02·10–6 Ωm auf die ersteSchicht, – ggf.Einbringen einer zweiten Schicht aus Kohlenstoff enthaltendem Materialauf die Funktionsschicht, – Pressenund Wärmebehandelnder Schichten, – Herausnehmender so gebildeten Platte aus der Form und – Teilender Platte in den Bipolarplatten entsprechende oder endkonturnaheGrößen.
    [0027] Dabeiist insbesondere vorgesehen, dass die Wärmebehandlung der Einheit oderder jeweiligen Schichten fürsich unter Druck erfolgt.
    [0028] Dieaus dem elektrisch leitendem Material bestehende Funktionsschicht,kann erwähntermaßen aucheine Platte, Folie, Netz oder ähnlichessein.
    [0029] WeitereEinzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nichtnur aus den Ansprüchen,den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondernauch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenbevorzugten Ausführungsbeispielen.
    [0030] Eszeigen:
    [0031] 1 inauseinandergezogener Darstellung eine Brennstoffzelle,
    [0032] 2 einePrinzipdarstellung eines Werkzeugs zur Herstellung von Bipolarplattenund
    [0033] 3 einePrinzipdarstellung einer Form zur Herstellung einer Bipolarplattebzw. Platte zur Herstellung von Bipolarplatten.
    [0034] In 1 istrein prinzipiell und in auseinandergezogener Darstellung ein Ausschnitteiner Brennstoffzelle dargestellt, wobei eine Membran-Elektroden-Anordnung(MEA) 10 zwischen zwei Bipolarplatten 12, 14 angeordnetist.
    [0035] Nachstehendwird die erfindungsgemäße Lehrean Hand eines Ausführungsbeispielserläutert, beidem eine Bipolarplatte insgesamt drei Schichten umfasst, und zwarzwei aus Kohlenstoff oder graphithaltigem Material bestehende äußere Schichten undeine zwischen diesen als Funktions- oder Zwischensicht bezeichneteSchicht geringeren spezifischen elektrischen Widerstands, ohne dasshierdurch eine Einschränkungder erfindungsgemäßen Lehreerfolgt. Vielmehr ist diese auch dadurch realisiert, dass nur eineaus Kohlenstoffmaterial bestehende Schicht mit einer Funktionsschichtgeringen spezifischen elektrischen Widerstandes verbunden ist.
    [0036] Folglichumfassen im Ausführungsbeispiel dieBipolarplatten 12, 14 jeweils drei Schichten 16, 18, 20 bzw. 22, 24, 26,wobei die jeweils äußeren Schichten 16, 20 und 22, 26 vorzugsweiseeine gleiche Materialzusammensetzung aufweisen und aus einem wärmaushärtbarenund/oder thermoplastischen Kunststoff mit Kohlenstoffmaterialfüllstoffen bestehen.Insbesondere handelt es sich bei den Kohlenstofffüllmaterialienum Kohlenstoff bzw. Graphit, der jeweils Hauptbestandteil der Schichten 16, 20, 22, 26 ist.Der C-Anteil beläuftsich auf insbesondere bis 95 %. Zwischen den Schichten 16, 20 und 22, 26 verläuft eineFunktions- oder Zwischenschicht 18, 24 aus einemwärmeleitfähigen Materialmit geringem spezifischen elektrischen Widerstand hoher Leitfähigkeitwie z.B. aus Kupfer oder Silber oder Kombinationen dieser. Anderegeeignete Materialien kommen gleichfalls in Frage. Die Dicken derSchichten 16, 20 und 22, 26 solltengleich sein, wobei bevorzugterweise eine Dicke von 0,5 mm bis 4mm zu nennen ist. Demgegenübersollte die Zwischenschicht 18, 24 bevorzugterweiseeine Dicke d mit 0,1 mm ≤ d ≤ 3 mm aufweisen.
    [0037] Weistdie erfindungsgemäße Bipolarplatte nurzwei Schichten, also eine aus Kohlenstoffmaterial bestehende ersteSchicht und die Funktionsschicht auf, so sollte die aus Kohlen stoffmaterialbestehende Schicht eine Dicke zwischen 1 mm und 4 mm und/oder dieFunktionsschicht eine Dicke zwischen 0,1 mm und 3 mm aufweisen.
    [0038] DieZwischenschicht 18, 24 kann in nachstehender Weisendurch Pressen und Wärmeaushärtung beimHerstellen der jeweiligen Bipolarplatte 12, 14 ausgebildetwerden. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Zwischenschicht 18, 24 in Formeiner Folie, eines Bleches wie Lochbleches oder eines Netzes oderGitters zwischen den äußeren Schichten 16, 20 bzw. 22, 26 anzuordnen.
    [0039] Unabhängig hiervonweisen die Bipolarplatten 12, 14 zumindest aufder der Membran-Elektroden-Anordnung 10 zugewandtenFläche 28, 30 vorzugsweisemäanderförmig verlaufendeKanäle 32 auf,die gegebenenfalls in Sektionen unterteilt sind, durch die Reaktanden – anodenseitigz.B. Wasserstoff oder Methan, Methanol, Reformat, kathodenseitigz.B. Luft oder Sauerstoff – strömen kann.
    [0040] DieMembran-Elektroden-Anordnung 10 umfasst eine für Kationenpermeable Membran 34, entlang deren Flächen eine Rußschichtmit einem Edelmetallkatalysator wie Platin oder Palladium als Anode 36 bzw.Kathode 38 angeordnet ist.
    [0041] Anode 36 undKathode 38 sind ihrerseits von jeweils einer Gasdiffusionsschichtabgedeckt, die bei zusammengesetzter Einheit, bestehend aus denBipolarplatten 12, 14 und der Membran-Elektroden-Anordnung 10,die Kanäle 32 derBipolarplatte 12, 14 vollständig abdecken, gleichzeitigjedoch die Möglichkeitbieten, dass in den Kanälen 32 strömende Reaktandensich in die gesamte Elektrodenfläche verteilenkönnen,damit die gewünschtechemische Reaktion mit hohem Wirkungsgrad ablaufen kann.
    [0042] Umdie Bipolarplatten 12, 14 herzustellen, wird entsprechendder Darstellung gemäß 3 in einePressform oder ein Gesenk 40 eines Heißpresswerkzeuges 39 zunächst eineerste Schicht 42 aus dem die Schicht 16 oder 20 bzw. 22 oder 26 derBipolarplatte 12, 14 bildenden Material in Pulverform eingebracht.Sodann wird auf die erste Schicht 42 das elektrisch leitendeMaterial zur Ausbildung der Zwischenschicht 18 bzw. 24 eingebracht.Die entsprechende Schicht ist in 3 mit demBezugszeichen 44 gekennzeichnet. Erwähn termaßen kann es sich bei der Schicht 44 aberauch um eine Folie, Blech wie Lochblech oder ein Netz oder Gitterhandeln, das aus dem die erforderliche Leitfähigkeit aufweisendem Materialwie Kupfer und/oder Silber oder einem anderen geeigneten Materialbesteht.
    [0043] Schließlich wirdauf die Schicht 44 eine weitere zweite Schicht 46 ausPulvermaterial aufgebracht, die die Schicht 20 bzw. 16 oder 26 bzw. 22 der Bipolarplatte 12, 14 bildensoll.
    [0044] Anschließend wirdein Pressstempel 48 in das Gesenk 40 eingefahren,um bei Druckeinwirkung eine Wärmeaushärtung derSchichten 42, 46 bzw. auch der Schicht 44,sofern es sich um ein Pulvermaterial – wie bei den Schichten 42, 46 – handelt,zu erzielen.
    [0045] Dasaus dem Gesenk 40 und dem Stempel 48 bestehendePresswerkzeug ist erwähntermaßen vorzugsweiseein Heißpresswerkzeug.
    [0046] Selbstverständlich bestehtauch die Möglichkeit,die einzelnen Schichten 42, 44, 46 nacheinander beiDruck- und/oder Wärmeeinwirkungauszuhärten, ohnedass die Erfindung verlassen wird.
    [0047] Auchkann die unterste Schicht 42 zusammen mit der Schicht 44 ausgebildetwerden oder die äußere Schicht 46 mitder Zwischenschicht 44. Die erfindungsgemäße Lehrewird auch dann nicht verlassen, wenn weniger oder mehr als die dreiin der Zeichnung dargestellten Schichten zur Ausbildung einer Bipolarplattedurch Druck und Wärmebehandlungausgebildet werden.
    [0048] Mitanderen Worten kann das der 2 zu entnehmendePresswerkzeug auch benutzt werden, um eine Bipolarplatte mit nurzwei Schichten herzustellen. In diesem Fall weist die hergestellteBipolarplatte eine erste aus Kohlenstoffmaterial bestehende Schichtund eine zweite die Funktionsschicht bildende Schicht aus einemMaterial geringen spezifischen elektrischen Widerstands auf.
    [0049] Zuerwähnenist des Weiteren, dass das Gesenk 40 bzw. das Presswerkzeug 48 imerforderlichen Umfang strukturiert sein kann, um in den Schichten 42 bzw.46 bereits erforderliche Kanäle – die denKanälen 32 entsprechen – auszubilden, durchdie die Reaktanden bei der fertigen Brennstoffzelle strömen sollen.
    [0050] Erfindungsgemäß bestehtauch die Möglichkeit,das Presswerkzeug dimensionsmäßig so auszubilden,dass Platten produziert werden, deren Fläche einem Vielfachen einzelnerBipolarplatten entspricht. Somit können aus einer so hergestelltenPlatte eine gewünschteAnzahl von Bipolarplatten gewonnen werden, indem in ein Gesenk entsprechendder Erläuterungengemäß 3 nacheinanderSchichten aus Materialien eingebracht, die denen der herzustellendenBipolarplatten 12, 14 entsprechen. Dabei kannin dem Gesenk 40 ein verstellbarer Stempel vorgesehen sein,der auf den freien äußeren Rand desGesenkes derart ausrichtbar ist, dass in den freien Raum des Gesenks 40 diegewünschteMaterialmenge einfüllbarist. Überschüssiges Materialkann sodann abgestreift werden. Nachdem in das Gesenk 40 schichtweisedie gewünschtenvorzugsweise pulvrigen Materialien eingebracht worden sind, erfolgtdas Verpressen und Wärmebehandeln.Sodann wird die fertige Platte 50 aus dem Gesenk 40 entnommen,um die Platte 50 in Abschnitte 52, 54, 56 zu trennen,deren Dimensionierung der der Bipolarplatten 12, 14 oderim Wesentlichen entsprechen.
    [0051] DieErfindung wird auch nicht verlassen, wenn die Funktions- oder Zwischenschicht,die als einlegbares Metallteil ausgebildet sein kann, eine komplexeForm aufweist, insbesondere um einen Stromabgriff zu ermöglichenbzw. diesen den bestehenden geometrischen Randbedingungen der Brennstoffzelleanzupassen. So kann z.B. ein aus der Bipolarplatte abragender Abschnittder Funktionsschicht einen rechtwinklig abgebogenen außen vorstehendenAbschnitt aufweisen.
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] Bipolarplatte (12, 14) für eine Brennstoffzelle umfassendzumindest eine Kohlenstoffmaterial enthaltende erste Schicht (16, 20, 22, 26), dadurchgekennzeichnet, dass auf der zumindest einen ersten Schichtoder zwischen der ersten und einer Kohlenstoffmaterial enthaltendenzweiten Schicht (16, 20, 22, 26)eine aus einem Metall bestehende oder dieses enthaltende Funktionsschichtoder -lage (18, 24) geringen spezifischen elektrischenWiderstands ρ mit ρ ≤ 0,02·10–6 Ωm angeordnetist.
    [2] Bipolarplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Funktionsschicht (18, 24) aus Kupferoder Silber besteht oder dieses enhählt.
    [3] Bipolarplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Funktionsschicht oder -lage (18, 24)aus nichtmetallischem, hochleitendem Material besteht, z.B. Fasermaterialmit Kohlenstoffgehalt oder Kunststoff mit Kohlenstoffgehalt.
    [4] Bipolarplatte nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet. dass die Funktionsschicht oder -lage (18, 22)eine Metallfolie, ein Metallblech wie Lochblech oder ein Netz oderGitter ist.
    [5] Bipolarplatte nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht oder -lage (18, 22)einen spezifischen elektrischen Widerstand ρ mit ρ ≤ 0,016·10–6 Ωm aufweist.
    [6] Bipolarplatte nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche.dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht oder -lage 18, 22 eineDicke d mit 0,1 mm ≤ d ≤ 3 mm aufweist.
    [7] Bipolarplatte nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Schicht(18, 20, 22, 26) einen C-Anteilbis zu 95 aufweist.
    [8] Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte einerBrennstoffzelle mit zumindest einer Kohlenstoffmaterial enthaltendenersten Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Form einesPresswerkzeugs die das Kohlenstoffmaterial enthaltende erste Schichtund auf die erste Schicht eine aus elektrisch leitendem Materialbestehende oder dieses enthaltende Funktionsschicht eingebrachtwerden, diese sodann gepresst und/oder wärmebehandelt werden.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dassvor dem Pressen eine Kohlenstoffmaterial enthaltende zweite Schichtauf die Funktionsschicht aufgebracht wird.
    [10] Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Schicht und die Funktionsschicht bzw. die erste Schichtund die zweite Schicht mit der zwischen diesen verlaufenden Funktionsschichtals Einheit in der Form gepresst und wärmebehandelt werden.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass jeweilige in die Form eingebrachte Schicht vor Einbringen weiterer Schichtengepresst und wärmebehandeltwird.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest die erste oder die zweite Schicht zusammen mit derFunktionsschicht in der Form als Einheit gepresst und wärmebehandeltwird.
    [13] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass als die Funktionsschicht eine Folie,ein Blech wie Lochblech oder ein Netz oder Gitter verwendet wird,das auf die erste Schicht vor oder nach dem Pressen bzw. Wärmebehandelndieser gelegt wird.
    [14] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Funktionsschicht Kupferund/oder Silber oder dieses oder Kombinationen dieser verwendet werden.
    [15] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht in der Bipolarplatteeine Schichtdicke d mit vorzugsweise 0,1 mm ≤ d ≤ 3 mm aufweist.
    [16] Verfahren zur Herstellung von Bipolarplatten umfassendzumindest eine Kohlenstoffmaterial enthaltende erste Schicht, gekennzeichnetdurch die Verfahrensschritte, – Herstellen einer Platte durchEinfüllender ersten das Kohlenstoffmaterial enthaltenden Schicht in eine Form, – Aufbringeneiner aus Metall bestehenden oder dieses enthaltenden Funktionsschichtauf die erste Schicht, – Pressenund Wärmebehandeln, – Entfernenso hergestellter Platte und – Teilen der Platte in denBipolarplatten entsprechende oder endkonturnahe Größen.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,dass vor dem Pressen und Wärmebehandelnin die Form eine Kohlenstoffmaterial enthaltende zweite Schichteingebracht wird.
    [18] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einbringen des die jeweiligeSchicht bildenden Materials dieses gepresst und wärmebehandeltwird.
    [19] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis17, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Form eingebrachten Schichtenals Einheit gepresst und wärmebehandeltwerden.
    [20] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis19, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht in Pulverformin die Form eingebracht wird.
    [21] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht in Form einerFolie. eines Blechs wie Lochblechs oder eines Netzes in die Formeingebracht wird.
    [22] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis21, dadurch gekennzeichnet, dass die das Kohlenstoffmaterial enthaltendeerste und/oder zweite Schicht in Pulverform in die Form eingebrachtwird.
    [23] Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis22, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die erste und/oder zweiteSchicht ein wärmeaushärtbarerund/oder thermoplastischer Kunststoff mit Kohlenstoff-Füllstoffmit einem Füllstoffgehaltvon vorzugsweise 70 Gew.% bis 95 Gew.% verwendet wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004023712B4|2007-02-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-07-26| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-02-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20131203 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004023712A|DE102004023712B4|2004-05-11|2004-05-11|Bipolarplatte sowie Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle|DE102004023712A| DE102004023712B4|2004-05-11|2004-05-11|Bipolarplatte sowie Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte einer Brennstoffzelle|
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