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DE102007048184B3 - Electrochemical system and biopolar plate - Google Patents

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DE102007048184B3
DE102007048184B3 DE102007048184A DE102007048184A DE102007048184B3 DE 102007048184 B3 DE102007048184 B3 DE 102007048184B3 DE 102007048184 A DE102007048184 A DE 102007048184A DE 102007048184 A DE102007048184 A DE 102007048184A DE 102007048184 B3 DE102007048184 B3 DE 102007048184B3
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Bernd Gaugler
Christian Schleier
Rainer Glück
Claudia Kunz
Joachim Scherer
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Reinz Dichtungs GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein elektrochemisches System sowie eine Bipolarplatte zur Verwendung in einem elektrochemischen System. Das elektrochemische System (1) besteht aus einer Schichtung mehrerer Zellen (2), die jeweils durch Bipolarplatten (3) voneinander abgetrennt sind, wobei die Bipolarplatten Öffnungen zur Kühlung (4) oder zur Zu- und Abfuhr (5) von Betriebsmedien zu den Zellen hin aufweisen und die Schichtung unter mechanische Druckspannung setzbar ist, wobei zumindest eine Zelle einen von einer Begrenzungswand (7) der Bipolarplatte umgebenen elektrochemisch aktiven Bereich (6) aufweist und innerhalb des elektrochemisch aktiven Bereichs eine Kanalstruktur (8) der Bipolarplatte zur gleichmäßigen Medienverteilung vorgesehen ist, wobei mindestens eine Gasdiffusionslage (9) zur Mikroverteilung von Medium vorgesehen ist. Im Grenzbereich zwischen der Kanalstruktur sowie der Begrenzungswand sind Begrenzungselemente (10) zur Vermeidung des Vorbeiströmens von Fluid zwischen Kanalstruktur und Begrenzungswand vorgesehen, wobei die Gasdiffusionslage die Kanalstruktur und/oder zumindest Teile der Begrenzungselemente überdeckt. Durch die Verhinderung des "Vorbeiströmens" im Grenzbereich des elektrochemisch aktiven Feldes wird die Zuverlässigkeit und der Wirkungsgrad von elektrochemischen Systemen entscheidend erhöht.The present invention describes an electrochemical system and a bipolar plate for use in an electrochemical system. The electrochemical system (1) consists of a layering of several cells (2) which are separated from each other by bipolar plates (3), wherein the bipolar plates openings for cooling (4) or for supply and removal (5) of operating media to the cells and at least one cell has an electrochemically active region (6) surrounded by a boundary wall (7) of the bipolar plate and within the electrochemically active region a channel structure (8) of the bipolar plate is provided for uniform media distribution , wherein at least one gas diffusion layer (9) is provided for micro distribution of medium. In the boundary region between the channel structure and the boundary wall delimiting elements (10) are provided to prevent the fluid from flowing past between channel structure and boundary wall, wherein the gas diffusion layer covers the channel structure and / or at least parts of the boundary elements. Preventing the "flown through" in the boundary region of the electrochemically active field, the reliability and efficiency of electrochemical systems is significantly increased.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrochemisches System sowie eine Bipolarplatte zur Verwendung in einem solchen System.The The present invention relates to an electrochemical system as well a bipolar plate for use in such a system.

Das elektrochemische System kann beispielsweise ein Brennstoffzellensystem oder ein elektrochemisches Verdichtersystem, insbesondere ein Elektrolyseur sein, bei dem durch Anlegen eines Potentials neben der Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser diese Gase gleichzeitig unter Druck komprimiert werden. Daneben sind auch elektrochemische Verdichtersysteme wie z. B. elektrochemische Wasserstoffkompressoren bekannt, welchen gasförmiger molekularer Wasserstoff zugeführt wird und in denen dieser durch das Anlegen eines Potentials elektrochemisch verdichtet wird. Diese elektrochemische Verdichtung bietet sich insbesondere für geringe Mengen zu verdichtenden Wasserstoffs an, da eine mechanische Kompression des Wasserstoffs hier deutlich aufwändiger wäre.The Electrochemical system, for example, a fuel cell system or an electrochemical compressor system, in particular an electrolyzer in which by applying a potential next to the generation of hydrogen and oxygen from water these gases simultaneously be compressed under pressure. In addition, there are also electrochemical Compressor systems such. B. electrochemical hydrogen compressors known which gaseous molecular hydrogen is supplied and in which this by the application of a potential electrochemical is compressed. This electrochemical compression offers itself especially for small amounts of hydrogen to be compressed, as a mechanical Compression of hydrogen would be significantly more complex here.

Es sind elektrochemische Systeme bekannt, bei denen ein elektrochemischer Zellstapel mit einer Schichtung von mehreren elektrochemischen Zellen, welche jeweils durch Bipolarplatten voneinander getrennt sind, aufgebaut sind. Die Bipolarplatten haben hierbei mehrere Aufgaben:

  • – Elektrische Kontaktierung der Elektroden der einzelnen elektrochemischen Zellen (z. B. Brennstoffzellen) und Weiterleitung des Stroms zur benachbarten Zelle (Serienschaltung der Zellen),
  • – Versorgung der Zellen mit Medien, z. B. Reaktionsgasen, und Abtransport von Reaktionsprodukten über eine Kanalstruktur, die in einem elektrochemischen aktiven Bereich angeordnet ist (Gasverteilerstruktur/Flowfield),
  • – Weiterleiten der bei der Erzeugung in der elektrochemischen Zelle entstehenden Abwärme, sowie
  • – Abdichten der verschiedenen Medien- bzw. Kühlkanäle gegeneinander und nach außen.
There are electrochemical systems are known in which an electrochemical cell stack with a layering of several electrochemical cells, which are each separated by bipolar plates, are constructed. The bipolar plates have several tasks here:
  • Electrical contacting of the electrodes of the individual electrochemical cells (eg fuel cells) and forwarding of the current to the neighboring cell (serial connection of the cells),
  • - Supplying the cells with media, eg. B. Reaction gases, and removal of reaction products via a channel structure, which is arranged in an electrochemical active region (gas distribution structure / flowfield),
  • - Forwarding of the resulting in the generation in the electrochemical cell waste heat, as well
  • - Sealing the different media or cooling channels against each other and to the outside.

Für die Medienzu- bzw. -abfuhr von den Bipolarplatten zu den eigentlichen elektrochemischen Zellen, diese sind z. B. MEA (Membrane Electrode Assembly, d. h. Membran-Elektrodeneinheit) mit einer jeweils zu den Bipolarplatten hin orientierten Gasdiffusionslage (z. B. aus einem Metall- oder Kohlenstoffvlies), können die Bipolarplatten Öffnungen zur Kühlung bzw. Medienzu- und -abfuhr aufweisen.For the media or removal from the bipolar plates to the actual electrochemical cells, these are z. B. MEA (Membrane Electrode Assembly, i.e. membrane electrode assembly) with a respective gas diffusion layer oriented towards the bipolar plates (For example, from a metal or carbon nonwoven), the Bipolar plate openings for cooling or media supply and removal.

Bei bekannten Bipolarplatten erfolgt die Gasverteilung entlang der MEA bzw. der Gasdiffusionslage mittels Kanal- und Mäanderstrukturen auf beiden Seiten der Bipolarplatte.at known bipolar plates, the gas distribution takes place along the MEA or the gas diffusion layer by means of channel and meander structures on both sides the bipolar plate.

Es ist bekannt, vor allem bei metallischen Bipolarplatten, Kanalstrukturen in diese einzuprägen und hierbei auch eine Begrenzungswand, die den elektrochemisch aktiven Bereich umgibt, gleich mit einzuprägen. Die Begrenzungswand hat hierbei oftmals sickenförmige Gestalt. Nun wurde in Testreihen ermittelt, dass solche Bipolarplatten starke Leistungsschwankungen zeigen können, die auf eine ungenügende flächige Verteilung von Medien zurückzuführen zu sein scheinen.It is known, especially in metallic bipolar plates, channel structures to memorize and Here also a boundary wall, the electrochemically active Area surrounds, equal to impress. The boundary wall has this often bead-shaped Shape. Now it has been determined in test series that such bipolar plates may show strong performance variations due to insufficient areal distribution attributed to media seem to be.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrochemisches System bzw. eine Bipolarplatte zu schaffen, die nicht aufgrund ungenügender Verteilungen von Medien im elektrochemisch aktiven Bereich Leistungsschwankungen zeigen.It is therefore the object of the present invention, an electrochemical System or to create a bipolar plate that is not due to insufficient distributions of media in the electrochemically active field power fluctuations demonstrate.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.These Task is governed by the objects of independent claims solved.

Dies ist zunächst einmal ein elektrochemisches System, bestehend aus einer Schichtung mehrerer Zellen, die jeweils durch Bipolarplatten voneinander abgetrennt sind, wobei die Bipolarplatten Öffnungen zur Kühlung oder zur Ab- und Zufuhr zu den Zellen hin aufweisen und die Schichtung unter mechanische Druckspannung setzbar ist, wobei zumindest eine Zelle ein von einer Begrenzungswand der Bipolarplatte umgebenen elektrochemisch aktiven Bereich aufweist und innerhalb des elektrochemisch aktiven Bereichs eine Kanalstruktur der Bipolarplatte zur gleichmäßigen Medienverteilung vorgesehen ist, wobei mindestens eine Gasdiffusionslage zur Mikroverteilung von Medium vorgesehen ist. Im Grenzbereich zwischen der Kanalstruktur sowie der Begrenzungswand sind Begrenzungselemente vorgesehen zur Vermeidung des Vorbeiströmens von Fluid zwischen Kanalstruktur und Begrenzungswand. Hierbei überdeckt die Gasdiffusionslage die Kanalstruktur und/oder zumindest Teile der Begrenzungselemente.This is first once an electrochemical system consisting of a stratification several cells, each separated by bipolar plates from each other are, with the bipolar plates openings for cooling or for delivery to and from the cells and stratification can be placed under mechanical compressive stress, wherein at least one Cell surrounded by a boundary wall of the bipolar plate having electrochemically active region and within the electrochemically active Area a channel structure of the bipolar plate for uniform media distribution is provided, wherein at least one gas diffusion layer for microdistribution is provided by medium. In the border area between the channel structure and the boundary wall limiting elements are provided for Avoiding the rush by of fluid between channel structure and boundary wall. This covers the gas diffusion layer the channel structure and / or at least parts the boundary elements.

Die Bipolarplatte zur Verwendung in einem erfindungsgemäß elektrochemischen System ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Bipolarplatte eine Grundebene aufweist und aus dieser Grundebene herausragend eine Kanalstruktur sowie Öffnungen zur Medienzu- und -abfuhr vorgesehen sind und die Kanalstruktur sowie die Öffnungen von einer (unter Umständen mit Öffnungen zur Mediendurchführung versehenen) Begrenzungswand umgeben sind und dass im Bereich zwischen Begrenzungswand und dem äußeren Rand der Kanalstruktur mindestens ein Begrenzungselement zur Verhinderung des Vorbeiströmens von Medium im Grenzbereich zwischen Begrenzungswand und Kanalstruktur vorgesehen ist.The Bipolar plate for use in an electrochemical according to the invention System is characterized in that this bipolar plate is a ground plane has and out of this basic level outstanding a channel structure as well as openings to Media supply and removal are provided and the channel structure as well the openings from one (maybe with openings provided for media execution) Boundary wall are surrounded and that in the area between boundary wall and the outer edge the channel structure at least one limiting element to prevent of passing by of medium in the boundary between the boundary wall and channel structure is provided.

Mit den erfindungsgemäßen "Begrenzungselementen" wird somit also ein Vorbeiströmen (Bypass) von Medium an der Kanalstruktur weitgehend verhindert. Hierdurch wird eine gleichmäßige Medienverteilung über die Kanalstruktur erreicht und auf diese Weise die unerwünschten Leistungsschwankungen ausgeschlossen.Thus, with the "limiting elements" according to the invention, bypassing of the medium at the channel structure is largely prevented. As a result, a uniform media distribution over the channel structure is achieved and in this way the unwanted Leistungsschwan excluded.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die Gasdiffusionslage nicht nur die Kanalstruktur, sondern auch noch zumindest Teile der Begrenzungselemente überdeckt. Hierdurch kommt es zu einer zusätzlichen Verpressung der Gasdiffusionslage in diesem Bereich, die stärker ist als die Verpressung im Bereich der "normalen" Kanalstruktur. Somit wird ein Vorbeifließen von Medium im fraglichen Bereich zwischen Kanalstruktur und Begrenzungswand also nochmals stärker verhin dert.Especially It is advantageous if the gas diffusion layer not only the Channel structure, but also at least parts of the boundary elements covered. This leads to an additional Compression of the gas diffusion layer in this area, which is stronger as the compression in the area of the "normal" channel structure. Thus, a past by Medium in the area in question between channel structure and boundary wall so again stronger prevented.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.advantageous Further developments of the present invention are described in the dependent claims.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Höhe der Begrenzungselemente derart gewählt ist, dass die Verpressung der Gasdiffusionslage im Berührbereich zu den Begrenzungselementen stärker ist als im Berührbereich zu der Kanalstruktur. Hierdurch wird eine besonders gute Abdichtung in diesem Grenzbereich erzielt. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Begrenzungselemente als Ausläufer der Kanalstruktur ausgeführt sind, die in die Begrenzungswände übergehen. Insbesondere bei metallischen Bipolarplatten ist dies sehr vorteilhaft, da somit eine gemeinsame Prägung mit den Begrenzungselementen bzw. Elementen der Kanalstruktur möglich ist. Prinzipiell ist es möglich, ein oder mehrere Begrenzungselemente vorzusehen. Bei mehreren Begrenzungselementen sind diese vorzugsweise voneinander beabstandet, und besonders vorzugsweise bilden hier zwei benachbarte Begrenzungswände zusammen mit den Begrenzungselementen jeweils Kammern zwischen Kanalstruktur und Begrenzungswand, so dass (wie bei einem Frachtschiff) Schotten gebildet werden, um den Bypass möglichst sicher zu verhindern.A advantageous development provides that the height of the boundary elements chosen like that is that the compression of the gas diffusion layer in the contact area stronger to the delimiting elements is as in the touch area to the channel structure. This will be a very good seal achieved in this border area. Another advantageous development provides that the boundary elements are designed as extensions of the channel structure, which pass into the boundary walls. Especially with metallic bipolar plates this is very advantageous because thus a common coinage with the delimiting elements or elements of the channel structure is possible. In principle it is possible to enter or provide more limiting elements. For multiple boundary elements these are preferably spaced apart, and more preferably form here two adjacent boundary walls together with the boundary elements each chambers between channel structure and boundary wall, so that (as with a cargo ship) bulkheads are formed to bypass preferably safe to prevent.

Der Wiederholabstand einzelner Begrenzungselemente ist hierbei vorzugsweise größer als 2 mm, besonders vorzugsweise größer als 5–10 mm (bei geringeren Abständen würde die Sicke mechanisch zu sehr geschwächt). Als alternatives Unterscheidungsmerkmal könnte auch gesagt werden, dass auf 100 mm Länge der Begrenzungswand hier mindestens ein Begrenzungselement vorzusehen ist, vorzugsweise aber fünf bis fünf undzwanzig Begrenzungselemente. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Begrenzungswand schlangenförmig verläuft. Bei schlangenförmigem Verlauf der Begrenzungswand kann jeweils der zur Kanalstruktur hin nahe liegende Abschnitt der Begrenzungswand mit der Kanalstruktur über ein Begrenzungselement verbunden sein.Of the Repeating distance of individual boundary elements is in this case preferably greater than 2 mm, more preferably greater than 5-10 mm (at shorter distances would the Bead mechanically too much weakened). As an alternative differentiator it could also be said that on 100 mm length provide the boundary wall here at least one limiting element is, but preferably five to twenty-five Limiting elements. A further advantageous development sees before that the boundary wall is serpentine. In snake-shaped course of Boundary wall can each be close to the channel structure Section of the boundary wall with the channel structure over a Be connected limiting element.

Für die Begrenzungselemente, die den "Bypass" zwischen Begrenzungswand und Kanalstruktur verhindern sollen, ist es vorteilhaft, dass diese sowohl im Wesentlichen quer zur Begrenzungswand als auch im Wesentlichen quer zu den äußersten Elementen der Kanalstruktur verlaufen.For the delimiters, the "Bypass" between the boundary wall and channel structure, it is advantageous that these both substantially transverse to the boundary wall and substantially across to the extreme Run elements of the channel structure.

Die Bauform der Begrenzungselemente ist außerdem auch abhängig von der jeweiligen Ausführung der Kanalstrukturen. Sind die Kanalstrukturen beispielsweise als Einzelelemente vorgesehen, so können die Begrenzungselemente auch linienförmig vorgesehen sein, um also hier einen "Bypass" zu verhindern. Anderenfalls sind diese Begrenzungselemente auch als Einzelelemente vorzusehen.The Design of the limiting elements is also dependent on the respective execution the channel structures. For example, if the channel structures are as Single elements provided, so can the limiting elements also be provided in a line, so to here to prevent a "bypass". Otherwise, These limiting elements should also be provided as individual elements.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Begrenzungswand gegenüber einer Grundebene der Bipolarplatte eine größere Höhe aufweist als die überwiegende Erhöhung der Kanalstruktur im Nahbereich der Begrenzungswand gegenüber dieser Grundebene. Mit "Nahbereich" ist hierbei eine Entfernung von der Begrenzungswand von maximal 1 cm zu verstehen.A Another advantageous embodiment provides that the boundary wall across from a ground plane of the bipolar plate has a greater height than the vast majority increase the channel structure in the vicinity of the boundary wall with respect to this Ground plane. With "Nahbereich" here is a Distance from the boundary wall of a maximum of 1 cm to understand.

Die Begrenzungselemente sollten von der Grundebene der Bipolarplatte mindestens die Höhe der überwiegenden Erhebung der Kanalstruktur aufweisen. Dies bedeutet, dass sie also vorzugsweise in der Höhe gleich bzw. zwischen der Höhe der Kanalstruktur und der Höhe der Begrenzungswand liegen sollten.The Limiting elements should be from the ground plane of the bipolar plate at least the height of the vast majority Have survey of the channel structure. This means that they are so preferably in height equal or between the height the canal structure and the height the boundary wall should be.

Die Begrenzungselemente sind vorzugsweise als Einprägungen in einer (vorzugsweise metallischen) Bipolarplatte vorgesehen.The Limiting elements are preferably embossed in a (preferably metallic) bipolar plate provided.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass eine Bipolarplatte aus zwei Platten aufgebaut ist, wobei das mindestens eine Begrenzungselement auf der der elektrochemisch aktiven Seite abgewandten Seite hohl ist und dieser Hohlraum als komplementärer Raum zum Einstecken der zweiten Platte der Bipolarplatte vorgesehen ist.A Another advantageous embodiment provides that a bipolar plate is constructed of two plates, wherein the at least one limiting element on the side facing away from the electrochemically active side hollow is and this cavity as a complementary space for plugging the second plate of the bipolar plate is provided.

Die Begrenzungswände haben vorzugsweise die Form einer Sicke, insbesondere einer Vollsicke oder einer Halbsicke und sind somit integraler Bestandteil der Bipolarplatte, allerdings sind auch hier Aufsatzteile möglich.The boundary walls preferably have the shape of a bead, in particular a full bead or a half bead and are thus an integral part of the bipolar plate, however, attachments are also possible here.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Öffnungen der Bipolarplatte zur Kühlung oder Ab- und Zufuhr von Medien mit elastischen Sickenanordnungen versehen sind, wobei diese Sickenanordnungen Durchbrüche zur Durchleitung flüssiger oder gasförmiger Medien in einen Hohlraum der Bipolarplatte oder dem elektrochemisch aktiven Bereich hin aufweisen.A Particularly advantageous embodiment provides that the openings the bipolar plate for cooling or removal and supply of media with elastic bead arrangements are provided, said bead assemblies breakthroughs for Passage of liquid or gaseous Media in a cavity of the bipolar plate or the electrochemical active area.

Vorzugsweise erfolgt die Leitung von Medien durch den elektrochemisch aktiven Bereich derart, dass die Stelle der Einleitung des Mediums und die Stelle der Ausleitung des Mediums an jeweils maximal entfernten Punkten des elektrochemisch aktiven Bereichs erfolgen. Hierdurch ist die Grundvoraussetzung geschaffen, um eine möglichst flächige Verteilung zu erreichen, hierbei ist auch eine mäanderförmige Führung sinnvoll, auch wenn Dead-End-Ausführungen auch möglich sind. Bei solchen ist jedoch immer ein Strömungswiderstand innerhalb des elektrochemisch aktiven Bereiches zu überwinden, so dass sich das Medium immer "Abkürzungen" bzw. "Bypässe" sucht. Daher ist die vorliegende Erfindung mit den Begrenzungselementen hier besonders sinnvoll.Preferably, the conduction of media through the electrochemically active region is such the point of introduction of the medium and the point of discharge of the medium take place at respectively maximally distant points of the electrochemically active region. As a result, the basic prerequisite is created to achieve the largest possible distribution, this is also a meandering guide makes sense, even if dead-end versions are also possible. In such cases, however, a flow resistance within the electrochemically active region must always be overcome so that the medium always seeks "short cuts" or "bypasses". Therefore, the present invention with the limiting elements is particularly useful here.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.Further Advantageous developments of the present invention are shown in FIG the rest dependent claims specified.

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:The Invention will now be explained with reference to several figures. Show it:

1a bis 1c den Aufbau eines Brennstoffzellenstapels, 1a to 1c the construction of a fuel cell stack,

2a und 2b Draufsichten auf unterschiedlich ausgestaltete Bipolarplatten, 2a and 2 B Top views of differently designed bipolar plates,

3a und 3b Querschnitte durch eine erfindungsgemäße Bipolarplattenanordnung (3a) bzw. eine Bipolarplattenanordnung nach dem Stand der Technik (3b), 3a and 3b Cross sections through a bipolar plate arrangement according to the invention ( 3a ) or a bipolar plate arrangement according to the prior art ( 3b )

4 den kathodenseitigen Verlauf von Volumenstrom über Staudruck mit bzw. ohne Begrenzungselementen, 4 the cathode-side profile of volume flow via dynamic pressure with or without delimiting elements,

5 eine Draufsicht bezüglich einer weiteren Ausführungsform einer Bipolarplatte mit Begrenzungselementen, 5 a plan view with respect to another embodiment of a bipolar plate with limiting elements,

6 eine Darstellung einer Zentrierung gemäß B-B aus 5, 6 a representation of a centering according to BB 5 .

7 Strömungswiderstandsverläufe erfindungsgemäßer elektrochemischer Systeme bei verschiedenen Pressungen. 7 Flow resistance curves of inventive electrochemical systems at different pressures.

1a bis 1c zeigen den grundsätzlichen Aufbau eines elektrochemischen Systems in Form eines Brennstoffzellenstapels (Brennstoffzellenstacks) 1. Dieser weist eine Schichtung mehrerer Brennstoffzellenanordnungen 12 auf (siehe 1b). Die Schichtung dieser Brennstoffzellenanordnungen 12 wird von Endplatten zusammengehalten, welche z. B. über Spannbolzen, wie in 1c gezeigt, eine Druckspannung auf die Schichtung der Brennstoffzellenanordnungen aufbringen. 1a to 1c show the basic structure of an electrochemical system in the form of a fuel cell stack (fuel cell stack) 1 , This has a layering of several fuel cell arrangements 12 on (see 1b ). The stratification of these fuel cell arrangements 12 is held together by end plates, which z. B. over clamping bolts, as in 1c shown to apply a compressive stress on the stratification of the fuel cell assemblies.

Im Folgenden wird auf den Aufbau einer Brennstoffzellenanordnung 12 näher eingegangen.The following is the construction of a fuel cell assembly 12 discussed in more detail.

1a zeigt den inneren Aufbau einer Brennstoffzellenanordnung 12 in Form einer Explosionszeichnung. Dies ist zunächst eine Zelle (beispielsweise Brennstoffzelle) 2, welche eine ionenleitfähige Polymermebran aufweist, die zumindest in einem elektrochemisch aktiven Bereich 6 mit einer Katalysatorschicht beidseitig versehen ist. In der Brennstoffzellenanordnung 12 sind außerdem zwei Bipolarplatten 3 vorgesehen, zwischen denen die Brennstoffzelle 2 angeordnet wird. Im Bereich zwischen jeder Bipolarplatte und der nächstliegenden Brennstoffzelle 2 ist außerdem eine Gasdiffusionslage 9 angeordnet. Eine nicht dargestellte, im Wesentlichen im Randbereich der Bipolarplatten umlaufende Sicke bildet eine Begrenzungswand und sorgt so für eine Abdichtung des elektroche misch aktiven Bereiches 6, so dass keine Kühlflüssigkeit bzw. Medien aus diesem Bereich nach außen treten können bzw. umgekehrt. 1a shows the internal structure of a fuel cell assembly 12 in the form of an exploded drawing. This is initially a cell (for example fuel cell) 2 comprising an ion-conductive polymer membrane, at least in an electrochemically active region 6 provided with a catalyst layer on both sides. In the fuel cell assembly 12 are also two bipolar plates 3 provided between which the fuel cell 2 is arranged. In the area between each bipolar plate and the nearest fuel cell 2 is also a gas diffusion layer 9 arranged. A surround, not shown, substantially in the edge region of the bipolar plates surrounding bead forms a boundary wall and thus ensures a seal of the electrochemically active region 6 , so that no coolant or media can escape from this area to the outside or vice versa.

Außerdem enthalten die Bipolarplatten 3 fluchtende Öffnungen ("Interface-Kanäle"). Dies ist zum einen eine Öffnung 4 zum Durchleiten von Kühlflüssigkeit, diese Öffnung 4 ist von einer weiteren Sickenanordnung umgeben. Außerdem ist eine Öffnung 5 zur Medienzu- bzw. -abfuhr in den elektrochemisch aktiven Bereich 6 vorgesehen, welcher von einer weiteren Sickenanordnung begrenzt wird. Außerdem sind Durchfuhröffnungen für in 1a nicht dargestellte Verspannbolzen vorgesehen.In addition, the bipolar plates contain 3 aligned openings ("interface channels"). This is on the one hand an opening 4 for passing coolant, this opening 4 is surrounded by another bead arrangement. There is also an opening 5 for media supply and removal in the electrochemically active area 6 provided, which is bounded by a further bead arrangement. There are also transit openings for in 1a Verspannbolzen not shown provided.

2a zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte. Zu sehen ist hier eine Öffnung für Medienzu- bzw. -abfuhr 5, die von einer kreisringförmigen Vollsicke umgeben ist. Diese Vollsicke bzw. Sickenanordnung weist Durchbrüche zur Durchleitung flüssiger oder gasförmiger Medien in einen Hohlraum der Bipolarplatte bzw. zum elektrochemisch aktiven Bereich hin auf. Die gezeigte Bipolarplatte 3 ist aus Metall, wobei die Kanalstruktur 8 bzw. die Begrenzungswand 7 als Einprägungen ausgeführt sind. 2a shows a plan view of a portion of a bipolar plate according to the invention. You can see here an opening for media supply and removal 5 which is surrounded by a circular full bead. This full bead or bead arrangement has openings for the passage of liquid or gaseous media into a cavity of the bipolar plate or to the electrochemically active region. The bipolar plate shown 3 is made of metal, with the channel structure 8th or the boundary wall 7 are executed as imprints.

In 2a ist hier lediglich zur Verdeutlichung die obere linke Ecke der Bipolarplatte gezeigt. Die Leitung von Medien durch den elektrochemisch aktiven Bereich 6 erfolgt jedoch derart, dass die Stelle der Einleitung des Mediums und die Stelle der Ausleitung der Mediums an jeweils maximal entfernten Punkten des elektrochemisch aktiven Bereichs erfolgen, vorzugsweise an den Flächendiagonalen der Flächenebene, wie sie in 2a gezeigt ist.In 2a is shown here for clarity only the upper left corner of the bipolar plate. The conduction of media through the electrochemically active area 6 However, this is done in such a way that the point of introduction of the medium and the point of discharge of the medium at each of the most distant points of the electrochemically active region, preferably at the surface diagonals of the surface plane, as in 2a is shown.

Der Verlauf der Begrenzungswand 7 ist in 2a schlangenförmig gezeigt, zumindest in dem in 2a oben rechts gezeigten Abschnitt.The course of the boundary wall 7 is in 2a shown serpentine, at least in the 2a top right section shown.

Außerdem ist gezeigt, dass bei schlangenförmigem Verlauf der Begrenzungswand 7 ein zur Kanalstruktur 8 hin nahe liegender Abschnitt der Begrenzungswand mit der Kanalstruktur über ein Begrenzungselement 10 verbunden ist.It is also shown that in snakes shaped course of the boundary wall 7 one to the channel structure 8th Hin close lying section of the boundary wall with the channel structure via a limiting element 10 connected is.

Hier ist auch entnehmbar, dass das Begrenzungselement 10 im Wesentlichen zur Begrenzungswand 7 quer verläuft bzw. auch im Wesentlichen quer zu den der Begrenzungswand 7 nächsten (äußersten) Elementen der Kanalstruktur 8.Here is also removable, that the limiting element 10 essentially to the boundary wall 7 transversely or substantially transversely to the boundary wall 7 next (outermost) elements of the channel structure 8th ,

Außerdem ist aus 2a entnehmbar, dass das Begrenzungselement 10 als Ausläufer der Kanalstruktur 8 ausgeführt ist, welches in die Begrenzungswand 7 übergeht.Besides, it is off 2a removable, that the limiting element 10 as an extension of the channel structure 8th is executed, which in the boundary wall 7 passes.

2b zeigt eine alternative Ausführungsform der in 2a gezeigten Bipolarplatte. 2 B shows an alternative embodiment of the in 2a shown bipolar plate.

Im Unterschied zu der in 2a gezeigten Bipolarplatte sind hier jedoch mehrere Begrenzungselemente 10 vorgesehen. Diese sind voneinander beabstandet, so dass zwei benachbarte Begrenzungselemente 10 jeweils Kammern zwischen der Kanalstruktur 8 (also dem äußersten Element der Kanalstruktur) und der Begrenzungswand 7 bilden.Unlike the in 2a shown bipolar plate here are several limiting elements 10 intended. These are spaced apart, so that two adjacent boundary elements 10 each chambers between the channel structure 8th (ie the outermost element of the channel structure) and the boundary wall 7 form.

Der Wiederholabstand einzelner Begrenzungselemente ist hierbei vorzugsweise größer als 2 mm, besonders vorzugsweise größer als 5–10 mm.Of the Repeating distance of individual boundary elements is in this case preferably greater than 2 mm, more preferably greater than 5-10 mm.

Es ist also ersichtlich, dass in den in 2a bzw. 2b gezeigten Ausführungsformen Begrenzungselemente 10 vorgesehen sind, welche einen "Bypass" (also ein "Vorbeifließen") von Medium zwischen der Begrenzungswand 7 sowie den äußersten Elementen der Kanalstruktur 8 verhindern. Dies ist in 2a als einzelner Quersteg ausgeführt, in 2b als eine Vielzahl von Querstegen, die dann entsprechende Kammern bilden. Wichtig ist, dass diese Begrenzungselemente 10 diese Funktion wahrnehmen, also nicht als Zuleitungssicken bzw. Zuführungen zu Kühl- bzw. Medienkanälen ausgeführt sind.So it is obvious that in the 2a respectively. 2 B shown embodiments limiting elements 10 are provided which a "bypass" (ie, a "pass by") of medium between the boundary wall 7 and the outermost elements of the channel structure 8th prevent. This is in 2a executed as a single crosspiece, in 2 B as a plurality of transverse webs, which then form corresponding chambers. It is important that these delimiters 10 perform this function, so they are not designed as lead-in beads or feeds to cooling or media channels.

Auf diese Weise wird der Fluss von Medium, der beispielsweise von der Medienzuführöffnung 5 ausgeht, durch die mäanderförmig ausgeführte Kanalstruktur 8 erzwungen, dies macht sich in einem erhöhten Staudruck bemerkbar, der somit auch einen Indikator für höhere Reaktionsraten von Medien in den Brennstoffzellen darstellt.In this way, the flow of medium, for example, from the media supply port 5 emanating, through the meandering running channel structure 8th forced, this is reflected in an increased dynamic pressure, which thus also provides an indicator of higher reaction rates of media in the fuel cell.

3a zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Aufbaus, der zwei Bipolarplatten 3 (beispielsweise gemäß 2a bzw. 2b) zeigt. Hierbei ist eine Brennstoffzelle bzw. eine Pol merelektrolytmembran (PEM) 2 zwischen zwei Bipolarplatten 3 angeordnet. Im elektrochemisch aktiven Bereich ist außerdem auf jeder Seite der PEM 2 eine Gasdiffusionslage 9 angeordnet. Diese Gasdiffusionslage kann vorgefertigt und als unmittelbarer Bestandteil einer Membran-Elektroden-Einheit gestaltet sein, auch können die Gasdiffusionslagen als separate Lagen vorgesehen werden. 3a shows a cross-sectional view of a structure, the two bipolar plates 3 (for example according to 2a respectively. 2 B ) shows. Here is a fuel cell or a polymer electrolyte membrane (PEM) 2 between two bipolar plates 3 arranged. In the electrochemically active area is also on each side of the PEM 2 a gas diffusion layer 9 arranged. This gas diffusion layer can be prefabricated and designed as an immediate part of a membrane-electrode assembly, and the gas diffusion layers can be provided as separate layers.

Wesentlich ist, dass die Höhe der Begrenzungselemente 10 derart gewählt ist, dass die Verpressung der Gas diffusionslage 9 im Berührbereich zu den Begrenzungselementen 10 stärker ist als im Berührbereich zu der Kanalstruktur 8. Dies wird in 3a durch die engere Schraffur auch zeichnerisch angedeutet.It is essential that the height of the delimiting elements 10 is chosen such that the compression of the gas diffusion layer 9 in the area of contact with the boundary elements 10 is stronger than in the contact area to the channel structure 8th , This will be in 3a indicated by the closer hatching and drawing.

Auch ist zu sehen, dass die Begrenzungswand 7 gegenüber einer Grundebene 11 der Bipolarplatte 3 eine größere Höhe aufweist als die überwiegende Erhöhung der Kanalstruktur gegenüber dieser Grundebene (dies wird durch die Doppelpfeile in 3a angezeigt). Ebenfalls ersichtlich ist, dass die Begrenzungselemente 10 ausgehend von dieser Grundebene 11 der Bipolarplatte 3 mindestens die Höhe der höchsten Erhebung der Kanalstruktur 8 aufweisen, allerdings höchstens die Höhe der Begrenzungswand 7 gegenüber der Grundebene (auch dies ist an den Doppelpfeilen in 3a ersichtlich).Also it can be seen that the boundary wall 7 opposite a ground plane 11 the bipolar plate 3 has a greater height than the predominant increase in the channel structure relative to this ground plane (this is indicated by the double arrows in FIG 3a displayed). It can also be seen that the boundary elements 10 starting from this ground plane 11 the bipolar plate 3 at least the height of the highest elevation of the canal structure 8th but not more than the height of the boundary wall 7 opposite the ground plane (this too is on the double arrows in 3a visible).

3b zeigt im Gegensatz hierzu eine Anordnung, die keine Begrenzungselemente aufweist und bei der auch eine zusätzliche Verpressung der Gasdiffusionslage im äußeren Randbereich nicht gegeben ist. 3b in contrast shows an arrangement which has no boundary elements and in which an additional compression of the gas diffusion layer in the outer edge region is not given.

Die bisher in Bezug genommenen Figuren, insbesondere die 1a bis 1c, 2a, 2b sowie 3a, zeigen also eine Bipolarplatte 3, wobei diese eine Grundebene 11 aufweist und aus dieser Grundebene herausragend eine Kanalstruktur 8 sowie Öffnungen 5 zur Medienzu- und -abfuhr vorgesehen sind und die Kanalstruktur sowie die Öffnungen von einer Begrenzungswand 7 umgeben sind und im Bereich zwischen Begrenzungswand und dem äußeren Rand der Kanalstruktur mindestens ein Begrenzungselement 10 zur Verhinderung des Vorbeiströmens von Medium im Grenzbereich zwischen Begrenzungswand 7 und Kanalstruktur 8 vorsehen ist.The previously referenced figures, in particular the 1a to 1c . 2a . 2 B such as 3a , so show a bipolar plate 3 , where this is a ground plane 11 has and out of this basic level outstanding a channel structure 8th as well as openings 5 are provided for media supply and removal and the channel structure and the openings of a boundary wall 7 are surrounded and at least one boundary element in the region between the boundary wall and the outer edge of the channel structure 10 to prevent the medium from flowing past in the boundary area between the boundary wall 7 and channel structure 8th is to provide.

Gezeigt ist also in den vorgenannten Figuren auch ein elektrochemisches System 1, bestehend aus einer Schichtung mehrere Zellen 2, die jeweils durch Bipolarplatten 3 voneinander abgetrennt sind, wobei die Bipolarplatten Öffnungen zur Kühlung 4 oder zur Ab- und Zufuhr 5 von Betriebsmedien zu den Zellen hin aufweisen und die Schichtung unter mechanische Druckspannung setzbar ist, wobei zumindest eine Zelle einen von einer Begrenzungswand 7 der Bipolarplatte umgebenen elektrochemisch aktiven Bereich 6 aufweist und innerhalb des elektrochemisch aktiven Bereichs eine Kanalstruktur 8 der Bipolarplatte zur gleichmäßigen Medienverteilung vorgesehen ist, wobei mindestens eine Gasdiffusionslage 9 vorgesehen ist zur Mikroverteilung von Medium und im Grenzbereich zwischen der Kanalstruktur sowie der Begrenzungswand Begrenzungselemente 10 vorgesehen sind zur Vermeidung des Vorbeiströmens von Fluid zwischen Kanalstruktur und Begrenzungswand im elektrochemisch aktiven Bereich (also nicht im Kühlbereich) und die Gasdiffusionslage die Kanalstruktur und/oder zumindest Teile der Begrenzungselemente überdeckt. Aufgrund dieses Überdeckens wird also ein "Verklemmen" bzw. verstärktes Verpressen der Gasdiffusionslage im Randbereich erzielt, und es kommt hierdurch zu einer noch besseren Abdichtung, da nicht nur die Höhe der Begrenzungswand, sondern auch die Verdichtung der Gasdiffusionslage in diesem Bereich für ein Verhindern des Bypasses (Vorbeiströmens) sorgt.Shown is thus in the aforementioned figures, an electrochemical system 1 consisting of a layering several cells 2 , each by bipolar plates 3 are separated from each other, wherein the bipolar plates openings for cooling 4 or for delivery and delivery 5 from operating media to the cells and the stratification is settable under mechanical compressive stress, wherein at least one cell is one of a boundary wall 7 The bipolar plate surrounded electrochemically active area 6 and within the electrochemically active region a channel structure 8th the bipolar plate is provided for uniform media distribution, wherein at least one gas diffusion layer 9 is provided for micro-distribution of medium and in the boundary region between the channel structure and the boundary wall boundary elements 10 are provided to avoid the Vorbeiströmens of fluid between the channel structure and the boundary wall in the electrochemically active area (ie not in the cooling area) and the gas diffusion layer, the channel structure and / or covers at least parts of the boundary elements. Because of this covering so "jamming" or increased compression of the gas diffusion layer is achieved in the edge region, and this results in an even better seal, since not only the height of the boundary wall, but also the compression of the gas diffusion layer in this area for preventing the Bypasses (passing) provides.

4 zeigt den Verlauf eines Volumenstroms in Litern pro Minute über dem Staudruck in Millibar, wie er sich für ein elektrochemisches System darstellt. 4 shows the course of a volume flow in liters per minute over the back pressure in millibars, as it represents for an electrochemical system.

Die linke Kurve zeigt hierbei kathodenseitig eine herkömmliche Ausführung (beispielsweise mit einem Querschnitt gemäß 3b), bei dem ein Vorbeiströmen von Medium an der Gasdiffusionslage möglich ist. Die rechte Kurve zeigt hierbei eine Verpressung mit Begrenzungselementen, so dass ein Bypass hierdurch verhindert bzw. begrenzt wird. Es zeigt sich hier, dass bei demselben Volumenstrom ein sehr viel höherer Staudruck vorliegt, dies ist ein Indiz dafür, dass das Medium nicht, ohne durch das elektrochemisch aktive Feld geführt zu werden, einfach nur "vorbeifließt". Hierdurch wird also eine gleichbleibende Reaktion erzwungen, da das Reaktionsmedium nicht mehr ungenutzt "vorbeiströmt".The left-hand curve shows a conventional design on the cathode side (for example, with a cross-section according to FIG 3b ), in which a flow-through of medium at the gas diffusion layer is possible. The right-hand curve shows a compression with limiting elements, so that a bypass is thereby prevented or limited. It can be seen here that at the same volume flow a much higher dynamic pressure is present, this is an indication that the medium is not simply "flowing past" without being led through the electrochemically active field. As a result, a constant reaction is forced, since the reaction medium no longer "spills past" unused.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte. Hier sind im von einer Begrenzungswand 7 umgebenen elektrochemisch aktiven Bereich 6 Kanalstrukturen 8 vorgesehen, die jedoch hauptsächlich als disjunkte, also einzelne Erhebungen ausgestaltet sind. Hier handelt es sich auch wieder um eine Bipolarplatte mit einem Flowfield (elektrochemisch aktiven Bereich), bei dem von links oben flächendiagonal das Reaktionsmedium nach unten rechts (dortiger Ausgang 5) geleitet wird. An zwei Stellen (unten links und oben rechts) sind Begrenzungselemente 10 vorgesehen, welche einen ungewünschten "Bypass" verhindern. 5 shows a further embodiment of a bipolar plate according to the invention. Here are from a boundary wall 7 surrounded electrochemically active area 6 channel structures 8th provided, but are designed mainly as disjoint, so individual surveys. This is again a bipolar plate with a flowfield (electrochemically active region) in which the reaction medium from the top left is diagonally downwards to the right (exit there 5 ). In two places (bottom left and top right) are boundary elements 10 provided, which prevent an unwanted "bypass".

6 zeigt einen Querschnitt gemäß B-B der Plattenanordnung aus 5 im vergrößerten Maßstab. Hierbei ist zu sehen, dass dort eine Bipolarplatte aus zwei Platten aufgebaut ist, wobei das mindestens eine Begrenzungselement 10 auf der der elektrochemisch aktiven Seite abgewandten Seite hohl ist und dieser Hohlraum als komplementärer Raum zum Einstecken der zweiten Platte der Bipolarplatte vorgesehen ist. Auf diese Weise wird außerdem eine Zentrierung beider Plat ten vorgenommen, so dass die Maßgenauigkeit der Gesamtplatte hierdurch erhöht wird. 6 shows a cross section according to BB of the plate assembly 5 on an enlarged scale. Here it can be seen that there is a bipolar plate is composed of two plates, wherein the at least one limiting element 10 on the side facing away from the electrochemically active side is hollow and this cavity is provided as a complementary space for inserting the second plate of the bipolar plate. In this way, a centering of both Plat is also made th, so that the dimensional accuracy of the overall plate is thereby increased.

7 zeigt (ähnlich wie dies oben bereits in 4 gezeigt wurde) den Volumenstrom von (trockener) Luft in Litern pro Minute über dem Staudruck (in Millibar). Hierbei ist auch zu sehen, dass bei größer werdenden Pressungswerten in dem Gesamtverbund (siehe 1c) bei einem jeweils gleichen Volumenstrom von Luft ein deutlich höherer Staudruck entsteht und dass auf diese Weise gleichmäßig reproduzierbare Werte eingestellt werden können. 7 shows (similar to the above in 4 shown) the volume flow of (dry) air in liters per minute above the back pressure (in millibars). It can also be seen that with increasing pressure values in the overall composite (see 1c ) At a respective same volume flow of air, a significantly higher back pressure arises and that uniformly reproducible values can be set in this way.

Claims (20)

Elektrochemisches System (1), bestehend aus einer Schichtung mehrerer Zellen (2), die jeweils durch Bipolarplatten (3) voneinander abgetrennt sind, wobei die Bipolarplatten Öffnungen zur Kühlung (4) oder zur Ab- und Zufuhr von Betriebsmedien (5) zu den Zellen hin aufweisen und die Schichtung unter mechanische Druckspannung setzbar ist, wobei zumindest eine Zelle einen von einer Begrenzungswand (7) der Bipolarplatte umgebenen elektrochemisch aktiven Bereich (6) aufweist und innerhalb des elektrochemisch aktiven Bereichs eine Kanalstruktur (8) der Bipolarplatte zur gleichmäßigen Medienverteilung vorgesehen ist, wobei mindestens eine Gasdiffusionslage (9) zur Mikroverteilung von Medium vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Grenzbereich zwischen der Kanalstruktur sowie der Begrenzungswand Begrenzungselemente (10) vorgesehen sind zur Vermeidung des Vorbeiströmens von Fluid zwischen Kanalstruktur und Begrenzungswand und die Gasdiffusionslage die Kanalstruktur und/oder zumindest Teile der Begrenzungselemente überdeckt.Electrochemical system ( 1 ), consisting of a layering of several cells ( 2 ), each by bipolar plates ( 3 ) are separated from each other, wherein the bipolar plates openings for cooling ( 4 ) or for the removal and supply of operating media ( 5 ) to the cells and the layering is settable under mechanical compressive stress, wherein at least one cell from a boundary wall ( 7 ) of the bipolar plate surrounded electrochemically active region ( 6 ) and within the electrochemically active region a channel structure ( 8th ) of the bipolar plate is provided for uniform media distribution, wherein at least one gas diffusion layer ( 9 ) is provided for micro-distribution of medium, characterized in that in the boundary region between the channel structure and the boundary wall boundary elements ( 10 ) are provided to avoid the flow past fluid between the channel structure and the boundary wall and the gas diffusion layer, the channel structure and / or at least parts of the boundary elements covered. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Begrenzungselemente (10) derart gewählt ist, dass die Verpressung der Gasdiffusionslage (9) im Berührbereich zu den Begrenzungselementen (10) stärker ist als im Berührbereich zu der Kanalstruktur (8).System according to claim 1, characterized in that the height of the boundary elements ( 10 ) is selected such that the compression of the gas diffusion layer ( 9 ) in the area of contact with the limiting elements ( 10 ) is stronger than in the area of contact with the channel structure ( 8th ). System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (10) als Ausläufer der Kanalstruktur ausgeführt sind, die in die Begrenzungswände übergehen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the limiting elements ( 10 ) are designed as extensions of the channel structure, which pass into the boundary walls. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Begrenzungselemente (10) vorgesehen sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that one or more limiting elements ( 10 ) are provided. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Begrenzungselemente (10) voneinander beabstandet sind, so dass zwei benachbarte Begrenzungselemente (10) jeweils Kammern bilden zwischen der Kanalstruktur und der Begrenzungswand (7).System according to claim 4, characterized in that individual limiting elements ( 10 ) are spaced apart, so that two neigh limited boundary elements ( 10 ) each chambers between the channel structure and the boundary wall ( 7 ). System nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wiederholabstand einzelner Begrenzungselemente (10) größer als 2 mm, vorzugsweise größer als 5 bis 10 mm beträgt.System according to one of claims 4 or 5, characterized in that the repetition distance of individual boundary elements ( 10 ) is greater than 2 mm, preferably greater than 5 to 10 mm. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (7) schlangenförmig verläuft.System according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary wall ( 7 ) runs serpentine. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei schlangenförmigem Verlauf der Begrenzungswand (7) jeweils der zur Kanalstruktur (8) hin nahe liegende Abschnitt der Begrenzungswand mit der Kanalstruktur über ein Begrenzungselement (10) verbunden ist.System according to claim 7, characterized in that with serpentine course of the boundary wall ( 7 ) each to the channel structure ( 8th ) adjacent portion of the boundary wall with the channel structure via a limiting element ( 10 ) connected is. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (10) im Wesentlichen quer zur Begrenzungswand verlaufen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the limiting elements ( 10 ) extend substantially transversely to the boundary wall. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (10) im Wesentlichen quer zu den äußersten Elementen der Kanalstruktur (8) verlaufen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the limiting elements ( 10 ) substantially transversely to the outermost elements of the channel structure ( 8th ). System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung der Kanalstrukturen (8) als Einzelelemente die Begrenzungselemente (10) linienförmig oder ebenfalls in Form von Einzelelementen vorliegen.System according to one of the preceding claims, characterized in that when the channel structures ( 8th ) as individual elements the boundary elements ( 10 ) or in the form of individual elements. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (7) gegenüber einer Grundebene (11) der Bipolarplatte (3) eine größere Höhe aufweist als die höchste Erhöhung der Kanalstruktur im angrenzenden Nahbereich der Begrenzungswand gegenüber dieser Grundebene.System according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary wall ( 7 ) in relation to a ground plane ( 11 ) of the bipolar plate ( 3 ) has a greater height than the highest increase of the channel structure in the adjacent vicinity of the boundary wall with respect to this ground plane. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (10) ausgehend von einer Grundebene (11) der Bipolarplatte mindestens die Höhe der überwiegenden Erhebung der Kanalstruktur (8) aufweisen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the limiting elements ( 10 ) starting from a ground plane ( 11 ) of the bipolar plate at least the height of the predominant elevation of the channel structure ( 8th ) exhibit. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (10) als Einprägungen in einer Bipolarplatte (3) ausgeführt sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that the limiting elements ( 10 ) as impressions in a bipolar plate ( 3 ) are executed. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bipolarplatte (3) aus zwei Platten aufgebaut ist, wobei das mindestens eine Begrenzungselement (10) auf der der elektrochemisch aktiven Seite abgewandten Seite hohl ist und dieser Hohlraum als komple mentärer Raum zum Einstecken der zweiten Platte der Bipolarplatte vorgesehen ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that a bipolar plate ( 3 ) is composed of two plates, wherein the at least one limiting element ( 10 ) Is hollow on the side facing away from the electrochemically active side and this cavity is provided as a complementary mental space for inserting the second plate of the bipolar plate. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (7) die Form einer Sicke, insbesondere einer Vollsicke oder einer Halbsicke aufweist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary wall ( 7 ) has the shape of a bead, in particular a full bead or a half bead. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (3) aus Metall besteht.System according to one of the preceding claims, characterized in that the bipolar plate ( 3 ) consists of metal. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Bipolarplatte zur Kühlung (4) oder Ab- und Zufuhr (5) von Medien mit elastischen Sickenanordnungen versehen sind, wobei diese Sickenanordnungen Durchbrüche zur Durchleitung flüssiger oder gasförmiger Medien in einen Hohlraum der Bipolarplatte oder dem elektrochemisch aktiven Bereich hin aufweisen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the openings of the bipolar plate for cooling ( 4 ) or supply and delivery ( 5 ) are provided by media with elastic bead assemblies, said bead assemblies have openings for the passage of liquid or gaseous media in a cavity of the bipolar plate or the electrochemically active region out. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung von Medien durch den elektrochemisch aktiven Bereich (6) derart erfolgt, dass die Stelle der Einleitung des Mediums und die Stelle der Ausleitung des Mediums an jeweils maximal entfernten Punkten des elektrochemisch aktiven Bereichs erfolgen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the conduction of media through the electrochemically active region ( 6 ) takes place in such a way that the point of introduction of the medium and the point of discharge of the medium take place at respectively maximally distant points of the electrochemically active region. Bipolarplatte zur Verwendung in einem elektrochemischen System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Grundebene (11) aufweist und aus dieser Grundebene herausragend eine Kanalstruktur (8) vorgesehen ist sowie Öffnungen (5) zur Medienzu- und -abfuhr und die Kanalstruktur sowie die Öff nungen von einer Begrenzungswand (7) umgeben sind und dass im Bereich zwischen Begrenzungswand und dem äußeren Rand der Kanalstruktur mindestens ein Begrenzungselement (10) vorgesehen ist zur Verhinderung des Vorbeiströmens von Medium im Grenzbereich zwischen Begrenzungswand (7) und Kanalstruktur.Bipolar plate for use in an electrochemical system according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a ground plane ( 11 ) and from this ground plane outstanding a channel structure ( 8th ) and openings ( 5 ) to the media supply and removal and the channel structure and the Publ openings of a boundary wall ( 7 ) are surrounded and that in the region between the boundary wall and the outer edge of the channel structure at least one boundary element ( 10 ) is provided to prevent the flow past medium in the boundary region between the boundary wall ( 7 ) and channel structure.
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