[go: up one dir, main page]

DE102023211053A1 - Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit - Google Patents

Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit Download PDF

Info

Publication number
DE102023211053A1
DE102023211053A1 DE102023211053.9A DE102023211053A DE102023211053A1 DE 102023211053 A1 DE102023211053 A1 DE 102023211053A1 DE 102023211053 A DE102023211053 A DE 102023211053A DE 102023211053 A1 DE102023211053 A1 DE 102023211053A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
frame
connecting element
electrochemical cell
electrode assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023211053.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Ringk
Tobias Nuesslein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102023211053.9A priority Critical patent/DE102023211053A1/en
Publication of DE102023211053A1 publication Critical patent/DE102023211053A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284Organic resins; Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Zelle (10) mit einer Membran-Elektroden-Einheit (4) und zwei Bipolarplatten (7). Die Membran-Elektroden-Einheit (4) ist zwischen den beiden Bipolarplatten (7) angeordnet. An der Bipolarplatte (7) ist eine Dichtsicke (71) ausgebildet.
Die Membran-Elektroden-Einheit (4) umfasst eine Membran (2), zwei Elektroden (1, 3), einen Rahmen (15) und ein Verbindungselement (17). Der Rahmen (15) weist einen Ausschnitt (18) für eine aktive Fläche (18) der Membran-Elektroden-Einheit (4) auf. Der Rahmen (15) ist mittels des Verbindungselements (17) mit der Membran (2) und/oder mit der ersten Elektrode (1) und/oder mit der zweiten Elektrode (3) verklebt. Der Rahmen (15) umfasst nur eine Folie (151). Die Folie ist (151) mittels des Verbindungselements (17) mit der Dichtsicke (71) verklebt.

Figure DE102023211053A1_0000
The invention relates to an electrochemical cell (10) comprising a membrane electrode assembly (4) and two bipolar plates (7). The membrane electrode assembly (4) is arranged between the two bipolar plates (7). A sealing bead (71) is formed on the bipolar plate (7).
The membrane electrode assembly (4) comprises a membrane (2), two electrodes (1, 3), a frame (15), and a connecting element (17). The frame (15) has a cutout (18) for an active surface (18) of the membrane electrode assembly (4). The frame (15) is adhesively bonded to the membrane (2) and/or to the first electrode (1) and/or to the second electrode (3) by means of the connecting element (17). The frame (15) comprises only one film (151). The film is adhesively bonded (151) to the sealing bead (71) by means of the connecting element (17).
Figure DE102023211053A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, eine Stapeleinheit für eine elektrochemische Zelle und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Stapeleinheit.The invention relates to an electrochemical cell, a stacking unit for an electrochemical cell and a method for producing such a stacking unit.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Zellen sind elektrochemische Energiewandler und in Form von Brennstoffzellen oder Elektrolyseuren bekannt. Eine Brennstoffzelle wandelt chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie. Bei bekannten Brennstoffzellen werden insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) in Wasser (H2O), elektrische Energie und Wärme umgewandelt.Electrochemical cells are electrochemical energy converters and are known in the form of fuel cells or electrolyzers. A fuel cell converts chemical reaction energy into electrical energy. In conventional fuel cells, hydrogen ( H2 ) and oxygen ( O2 ) are converted into water ( H2O ), electrical energy, and heat.

Unter anderem sind Protonenaustauschmembran (Protone Exchange Membrane, PEM)-Brennstoffzellen bekannt. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen weisen eine zentral angeordnete Membran auf, die für Protonen, d. h. Wasserstoffionen, durchlässig ist. Das Oxidationsmittel, insbesondere Luftsauerstoff, ist dadurch räumlich von dem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, getrennt.Proton exchange membrane (PEM) fuel cells are among the most common. Proton exchange membrane fuel cells have a centrally located membrane that is permeable to protons, i.e., hydrogen ions. The oxidant, particularly atmospheric oxygen, is thus spatially separated from the fuel, particularly hydrogen.

Brennstoffzellen weisen eine Anode und eine Kathode auf. Der Brennstoff wird an der Anode der Brennstoffzelle kontinuierlich zugeführt und katalytisch unter Abgabe von Elektronen zu Protonen oxidiert, die zur Kathode gelangen. Die abgegebenen Elektronen werden aus der Brennstoffzelle abgeleitet und fließen über einen externen Stromkreis zur Kathode. Das Oxidationsmittel wird an der Kathode der Brennstoffzelle zugeführt und reagiert durch Aufnahme der Elektronen aus dem externen Stromkreis und Protonen zu Wasser. Das so entstandene Wasser wird aus der Brennstoffzelle abgeleitet. Die Bruttoreaktion lautet: O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O Fuel cells have an anode and a cathode. The fuel is continuously fed to the anode of the fuel cell and catalytically oxidized, releasing electrons to protons, which are then transferred to the cathode. The released electrons are removed from the fuel cell and flow to the cathode via an external circuit. The oxidant is fed to the cathode of the fuel cell and reacts by absorbing electrons from the external circuit and protons to form water. The resulting water is removed from the fuel cell. The overall reaction is: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O

Zwischen der Anode und der Kathode der Brennstoffzelle liegt dabei eine Spannung an. Zur Erhöhung der Spannung können mehrere Brennstoffzellen mechanisch hintereinander zu einem Brennstoffzellenstapel, der auch als Stack, Anordnung elektrochemischer Zellen oder Brennstoffzellenaufbau bezeichnet wird, angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden.A voltage is applied between the anode and cathode of the fuel cell. To increase the voltage, several fuel cells can be mechanically arranged one behind the other to form a fuel cell stack, also known as a stack, an array of electrochemical cells, or a fuel cell assembly, and electrically connected in series.

Die Elektroden, also die Anode und die Kathode, und die Membran können konstruktiv zu einer Membran-Elektroden-Einheit zusammengefasst sein, die auch als Membrane Electrode Assembly (MEA) bezeichnet wird. Weiterhin kann die Membran-Elektroden-Einheit einen Rahmen zur Stabilisierung umfassen.The electrodes, i.e., the anode and cathode, and the membrane can be structurally combined to form a membrane electrode assembly (MEA). Furthermore, the membrane electrode assembly can include a frame for stabilization.

Stapel von elektrochemischen Zellen weisen ferner Bipolarplatten auf, die auch als Gasverteilerplatten oder Verteilerplatten bezeichnet werden. Bipolarplatten dienen zur gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffs an die Anode sowie zur gleichmäßigen Verteilung des Oxidationsmittels an die Kathode. Neben der Medienführung bezüglich Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und gegebenenfalls eines Kühlmittels gewährleisten die Bipolarplatten einen flächigen elektrischen Kontakt zur Membran.Stacks of electrochemical cells also feature bipolar plates, also known as gas distribution plates or distributor plates. Bipolar plates serve to evenly distribute the fuel to the anode and the oxidant to the cathode. In addition to conducting oxygen, hydrogen, water, and possibly a coolant, the bipolar plates ensure a flat electrical contact with the membrane.

Ein Stapel umfasst typischerweise bis zu einige Hundert einzelne elektrochemische Zellen, die lagenweise aufeinandergestapelt werden. Die einzelnen funktionalen elektrochemischen Zellen weisen eine Membran-Elektroden-Einheit sowie jeweils eine Bipolarplattenhälfte auf der Anodenseite und auf der Kathodenseite auf. Zur Bildung eines Stapels können sowohl funktionale einzelne elektrochemische Zellen gestapelt werden als auch Stapeleinheiten aus einer Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Einheit; die Funktion der elektrochemischen Zellen ergibt sich somit erst nach dem Stapeln, wenn jede Membran-Elektroden-Einheit zu beiden Seiten eine Bipolarplattenhälfte aufweist.A stack typically comprises up to several hundred individual electrochemical cells, which are stacked in layers. The individual functional electrochemical cells comprise a membrane electrode assembly and a bipolar plate half on the anode and cathode sides. To form a stack, both functional individual electrochemical cells and stacked units consisting of a bipolar plate and a membrane electrode assembly can be stacked. The function of the electrochemical cells thus only becomes apparent after stacking, when each membrane electrode assembly has a bipolar plate half on both sides.

Ein Stapel von elektrochemischen Zellen weist üblicherweise Endplatten auf, die die einzelnen Zellen miteinander verpressen und dem Stapel Stabilität verleihen. A stack of electrochemical cells typically has end plates that press the individual cells together and give the stack stability.

Weiterhin umfassen elektrochemische Zellen in der Regel Diffusionslagen, die zwischen einer Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Einheit angeordnet sind.Furthermore, electrochemical cells usually comprise diffusion layers arranged between a bipolar plate and a membrane electrode assembly.

Gegenüber einer Brennstoffzelle ist ein Elektrolyseur ein Energiewandler, welcher unter Anlegen von elektrischer Spannung bevorzugt Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff spaltet. Auch Elektrolyseure weisen eine Membran-Elektroden-Einheit, Bipolarplatten und Diffusionslagen auf.Unlike a fuel cell, an electrolyzer is an energy converter that preferentially splits water into hydrogen and oxygen when an electrical voltage is applied. Electrolyzers also feature a membrane electrode assembly, bipolar plates, and diffusion layers.

Elektrochemische Zellen in einem Stapel werden häufig über senkrecht zur Membran der elektrochemischen Zellen angeordnete Medienanschlüsse mit den Medien, insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff, versorgt, beziehungsweise diese werden abgeführt. Die Medienanschlüsse sind durch Ports, die auch als Fluidanschlüsse bezeichnet werden, mit den elektrochemischen Zellen, insbesondere mit den Bipolarplatten, fluidisch verbunden. Die Medienanschlüsse liegen üblicherweise am Rand des Stapels und werden häufig durch deckungsgleich übereinander angeordnete Aussparungen, die die Ports bilden, erzeugt. Insbesondere an den Ports müssen die verschiedenen Medien gegeneinander und gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.Electrochemical cells in a stack are often supplied with media, particularly hydrogen and oxygen, or removed from them via media connections arranged perpendicular to the membrane of the electrochemical cells. The media connections are fluidically connected to the electrochemical cells, particularly to the bipolar plates, via ports, also referred to as fluid connections. The media connections are usually located at the edge of the stack and are often created by recesses arranged congruently one above the other, which form the ports. In particular, At the ports, the different media must be sealed against each other and against the environment.

Üblicherweise wird die Membran zwischen zwei mit Schmelzklebstoff beschichtete Rahmenfolien laminiert. Der Schmelzklebstoff benetzt ca. 6 % der aktiven Fläche der Membran und deaktiviert dadurch den Katalysator in diesem Bereich. Auch im Bereich der Ports liegt Schmelzklebstoff auf den Rahmen vor. In der Regel wird auf beiden Seiten der Membran jeweils eine vollständig mit Schmelzklebstoff beschichtete Rahmenfolie laminiert.Typically, the membrane is laminated between two frame foils coated with hot melt adhesive. The hot melt adhesive wets approximately 6% of the membrane's active surface, thereby deactivating the catalyst in this area. Hot melt adhesive is also applied to the frames in the port area. Typically, a frame foil fully coated with hot melt adhesive is laminated on both sides of the membrane.

DE 102 015 100 740 A1 hat eine elektrochemische Einheit für einen Brennstoffzellenstapel zum Gegenstand, die beispielsweise eine geklebte Randverstärkungslage aufweist. DE 102 015 100 740 A1 The invention relates to an electrochemical unit for a fuel cell stack, which, for example, has a bonded edge reinforcement layer.

DE 103 61 669 B4 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Brennstoffzellen unter Verwendung eines Klebemittels. DE 103 61 669 B4 describes a method for producing a seal for fuel cells using an adhesive.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Zelle mit einer Membran-Elektroden-Einheit und zwei Bipolarplatten bzw. Verteilerplatten. Die Membran-Elektroden-Einheit ist zwischen den beiden Bipolarplatten angeordnet. An der Bipolarplatte ist eine Dichtsicke ausgebildet. Die Membran-Elektroden-Einheit umfasst eine Membran, zwei Elektroden, einen Rahmen und ein Verbindungselement. Der Rahmen weist einen Ausschnitt für eine aktive Fläche der Membran-Elektroden-Einheit auf. Der Rahmen ist mittels des Verbindungselements mit der Membran und/oder mit der ersten Elektrode und/oder mit der zweiten Elektrode verklebt. Der Rahmen umfasst nur eine Folie. Die Folie ist mittels des Verbindungselements mit der Dichtsicke verklebt.The invention relates to an electrochemical cell with a membrane electrode assembly and two bipolar plates or distributor plates. The membrane electrode assembly is arranged between the two bipolar plates. A sealing bead is formed on the bipolar plate. The membrane electrode assembly comprises a membrane, two electrodes, a frame, and a connecting element. The frame has a cutout for an active area of the membrane electrode assembly. The frame is glued to the membrane and/or to the first electrode and/or to the second electrode by means of the connecting element. The frame comprises only one film. The film is glued to the sealing bead by means of the connecting element.

Das Zusammenwirken der Dichtsicke mit dem Rahmen dient dem Abdichten der elektrochemischen Zelle nach außen bzw. der einzelnen Medien untereinander. Üblicherweise weist eine elektrochemische Zelle mehrerer derartiger Dichtsicken auf, zur Abdichtung des aktiven Bereichs und zur Abdichtung der Medienanschlüsse. Vorteilhafterweise sind die Folie und das Verbindungselement im Zusammenbau mehrerer elektrochemischer Zellen zu einem Zellenstapel zwischen zwei Dichtsicken derart angeordnet und verpresst, dass so eine Abdichtung der elektrochemischen Zelle entsteht.The interaction of the sealing bead with the frame serves to seal the electrochemical cell to the outside and the individual media from each other. Typically, an electrochemical cell has several such sealing beads to seal the active area and the media connections. Advantageously, when assembling several electrochemical cells into a cell stack, the foil and the connecting element are arranged and pressed between two sealing beads in such a way that the electrochemical cell is sealed.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich Brennstoffzellen oder Elektrolyseure herstellen, wobei ein Rahmen mit nur einer Folie verwendet wird, so dass sich die Materialkosten verringern lassen. Des Weiteren kann ein separater Klebeprozess eingespart werden, um eine Diffusionslage aufzubringen. Dazu ist vorteilhafterweise eine Diffusionslage mittels des Verbindungselements an der Membran-Elektroden-Einheit befestigt.The solution proposed by the invention allows fuel cells or electrolyzers to be manufactured using a frame with only one foil, thus reducing material costs. Furthermore, a separate bonding process for applying a diffusion layer can be eliminated. For this purpose, a diffusion layer is advantageously attached to the membrane electrode assembly by means of the connecting element.

Weiterhin wird eine Stapeleinheit für eine elektrochemische Zelle beansprucht. Die Stapeleinheit umfasst eine Membran-Elektroden-Einheit und eine Bipolarplatte. An der Bipolarplatte ist eine Dichtsicke ausgebildet. Die Membran-Elektroden-Einheit weist eine Membran, zwei Elektroden, einen Rahmen und ein Verbindungselement auf. Der Rahmen weist einen Ausschnitt für eine aktive Fläche der elektrochemischen Zelle auf. Der Rahmen ist mittels des Verbindungselements mit der Membran und/oder mit der ersten Elektrode und/oder mit der zweiten Elektrode verklebt. Der Rahmen umfasst nur eine Folie. Die Folie ist mittels des Verbindungselements mit der Dichtsicke verklebt.Furthermore, a stacking unit for an electrochemical cell is claimed. The stacking unit comprises a membrane-electrode assembly and a bipolar plate. A sealing bead is formed on the bipolar plate. The membrane-electrode assembly has a membrane, two electrodes, a frame, and a connecting element. The frame has a cutout for an active area of the electrochemical cell. The frame is glued to the membrane and/or to the first electrode and/or to the second electrode by means of the connecting element. The frame comprises only one film. The film is glued to the sealing bead by means of the connecting element.

Durch die Verklebung kann also die Stapeleinheit aus Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheit hergestellt werden. Üblicherweise wird eine Vielzahl solcher Stapeleinheiten übereinandergestapelt, so dass ein Zellenstapel von elektrochemischen Zellen entsteht. Derartige Stapeleinheiten haben Vorteile im Fertigungsprozess, insbesondere bei der Handhabung während des Stapelns von vielen Stapeleinheiten zu einem Zellenstapel.The bonding allows the stacked unit consisting of the bipolar plate and the membrane electrode assembly to be manufactured. Typically, a large number of such stacked units are stacked on top of each other to create a cell stack of electrochemical cells. Such stacked units offer advantages in the manufacturing process, particularly with regard to handling during the stacking of many stacked units into a cell stack.

Das Verbindungselement hat damit mehrere Funktionen: Verkleben von Teilen der Membran-Elektroden-Einheit und Verkleben der Membran-Elektroden-Einheit mit der Bipolarplatte, so dass eine Stapeleinheit entsteht.The connecting element therefore has several functions: bonding parts of the membrane electrode assembly and bonding the membrane electrode assembly to the bipolar plate to form a stacked unit.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante der elektrochemischen Zelle bzw. der Stapeleinheit umfasst das Verbindungselement einen Klebstoff, der ausgewählt ist aus insbesondere Schmelzklebstoffen (Hotmelts), Epoxiden und/oder acrylbasierten Klebebändern, die insbesondere einen druckempfindlichen Klebstoff (Pressure Sensitive Adhesive, PSA) umfassen. Der Klebstoff im Verbindungselement erlaubt eine variable geometrische Formgebung, bildet eine medienresistente stoffschlüssige Verbindung aus und ist leicht handhabbar.In an advantageous embodiment of the electrochemical cell or stacking unit, the connecting element comprises an adhesive selected from, in particular, hot melt adhesives, epoxies, and/or acrylic-based adhesive tapes, which in particular comprise a pressure-sensitive adhesive (PSA). The adhesive in the connecting element allows for variable geometric shaping, forms a media-resistant, cohesive bond, and is easy to handle.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrochemischen Zelle bzw. Stapeleinheit bildet das Verbindungselement vorzugsweise eine dichtende Verbindung zu einer Bipolarplatte. Durch diese Ausführungsvariante lassen sich Klebeprozesse an einer Bipolarplatte einsparen.In the electrochemical cell or stacking unit proposed according to the invention, the connecting element preferably forms a sealed connection to a bipolar plate. This design variant eliminates the need for bonding processes on a bipolar plate.

Bevorzugt umfasst die Membran-Elektroden-Einheit genau eine Folie. Die Membran-Elektroden-Einheit kann mittels Gleichteileverwendung sehr einfach auf automatisiertem Weg in Stapelform konfiguriert werden.Preferably, the membrane electrode assembly comprises exactly one foil. The membrane electrode assembly can be easily configured in a stacked form using identical parts in an automated manner.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Membran-Elektroden-Einheit weist darüber hinaus auf einer Seite des Rahmens eine Diffusionslage auf, welche ihrerseits durch das Verbindungselement fixiert ist.The membrane electrode assembly proposed according to the invention further comprises a diffusion layer on one side of the frame, which in turn is fixed by the connecting element.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Stapeleinheit, wobei

  1. a) eine Membran, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, ein Rahmen mit nur einer Folie und ein Verbindungselement bereitgestellt werden,
  2. b) mittels des Verbindungselements eine Verbindung zwischen dem Rahmen und der Membran und/oder einer der Elektroden hergestellt wird,
  3. c) der Rahmen mittels des Verbindungselements mit einer Bipolarplatte verbunden wird.
Furthermore, the invention relates to a method for producing a stacking unit, wherein
  1. a) a membrane, a first electrode and a second electrode, a frame with only one foil and a connecting element are provided,
  2. b) a connection is established between the frame and the membrane and/or one of the electrodes by means of the connecting element,
  3. c) the frame is connected to a bipolar plate by means of the connecting element.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird eine rahmenförmige Struktur des Verbindungselements durch Ausstanzen, Schneiden oder Lasern eines vollflächigen Klebstoffsubstrats hergestellt.In an advantageous embodiment of the method proposed according to the invention, a frame-shaped structure of the connecting element is produced by punching, cutting or lasering a full-surface adhesive substrate.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird das Verbindungselement durch Beschichten des Rahmens hergestellt, insbesondere mittels Siebdrucks, Sprühens, Dispensens, Rakelns oder Jettens.In the method proposed according to the invention, the connecting element is produced by coating the frame, in particular by means of screen printing, spraying, dispensing, doctoring or jetting.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stapeleinheit kann aufgrund der Einsparung von Klebeprozessen eine schlankere Prozesskette realisiert werden.The stacking unit proposed according to the invention enables a leaner process chain to be realized due to the elimination of gluing processes.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle aus dem Stand der Technik, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
  • 2 eine schematische Darstellung der Herstellung einer Membran-Elektroden-Einheit gemäß dem Stand der Technik.
  • 3 eine Querschnittsansicht einer Membran-Elektrodeneinheit gemäß dem Stand der Technik, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
  • 4 eine Querschnittsansicht einer Membran-Elektrodeneinheit gemäß einem nicht vorveröffentlichten Stand der Technik, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
  • 5 eine prinzipielle Draufsicht auf einen Bipolarplatte nach dem Stand der Technik, wobei nur die wesentlichen Bereiche gezeigt sind.
  • 6 eine Querschnittsansicht einer Membran-Elektrodeneinheit, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
  • 7 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
They show:
  • 1 a schematic representation of a prior art electrochemical cell, showing only the essential areas.
  • 2 a schematic representation of the production of a membrane electrode assembly according to the prior art.
  • 3 a cross-sectional view of a membrane electrode assembly according to the prior art, with only the essential areas being shown.
  • 4 a cross-sectional view of a membrane electrode assembly according to a non-prepublished prior art, wherein only the essential areas are shown.
  • 5 a basic plan view of a bipolar plate according to the state of the art, with only the essential areas shown.
  • 6 a cross-sectional view of a membrane electrode assembly, showing only the essential areas.
  • 7 a schematic section through an electrochemical cell according to the invention, with only the essential areas being shown.

1 zeigt eine elektrochemische Zelle 10 in Form einer Brennstoffzelle. Die elektrochemische Zelle 10 weist eine Membran 2 als Elektrolyten auf. Die Membran 2 trennt einen Kathodenraum 6 von einem Anodenraum 8. Im Kathodenraum 6 und im Anodenraum 8 sind auf der Membran 2 jeweils eine Elektrode 1, 3, eine Diffusionslage 5 und eine Bipolarplatte 7 angeordnet. Der Verbund von Membran 2 und den Elektroden 1, 3 ist Teil einer Membran-Elektroden-Einheit 4. 1 shows an electrochemical cell 10 in the form of a fuel cell. The electrochemical cell 10 has a membrane 2 as the electrolyte. The membrane 2 separates a cathode compartment 6 from an anode compartment 8. In the cathode compartment 6 and the anode compartment 8, an electrode 1, 3, a diffusion layer 5, and a bipolar plate 7 are arranged on the membrane 2. The composite of membrane 2 and the electrodes 1, 3 is part of a membrane-electrode assembly 4.

Oft besteht eine Bipolarplatte 7 aus einer Bipolarplattenhälfte einer elektrochemischen Zelle und einer Bipolarplattenhälfte der dazu benachbarten elektrochemischen Zelle. Die beiden Plattenhälften sind verbunden, beispielsweise verschweißt, und können in dem so entstandenen Zwischenraum Kühlkanäle ausbilden.A bipolar plate 7 often consists of a bipolar plate half of an electrochemical cell and a bipolar plate half of the adjacent electrochemical cell. The two plate halves are connected, for example, by welding, and can form cooling channels in the resulting space.

Den Bipolarplatten 7 werden Medien 29 zugeführt. Durch die Bipolarplatte 7 im Kathodenraum 6 gelangt Sauerstoff zur kathodenseitigen Diffusionslage 5 und durch die Bipolarplatte 7 des Anodenraums 8 gelangt Wasserstoff zur entsprechenden anodenseitigen Diffusionslage 5. Media 29 are supplied to the bipolar plates 7. Oxygen passes through the bipolar plate 7 in the cathode chamber 6 to the cathode-side diffusion layer 5, and hydrogen passes through the bipolar plate 7 of the anode chamber 8 to the corresponding anode-side diffusion layer 5.

2 zeigt die Herstellung einer Membran-Elektroden-Einheit 4 gemäß dem Stand der Technik, wobei eine mit Elektroden 1, 3 beschichtete Membran 2 zwischen zwei Rahmen 15 bzw. zwei Folien, die jeweils zwei Portbereiche 19 aufweisen, angeordnet wird. Die beiden Folien des Rahmens 15 weisen ferner je einen Ausschnitt 18 auf, der nach dem Zusammenbau der elektrochemischen Zelle 10 eine aktive Fläche der Membran-Elektroden-Einheit 4 bzw. der elektrochemischen Zelle 10 begrenzt. In der aktiven Fläche gelangen die Reaktionsedukte durch die Diffusionslagen 5 zu den Elektroden 1, 3 bzw. die Reaktionsprodukte werden von den Elektroden 1, 3 abgeführt. 2 shows the production of a membrane electrode assembly 4 according to the prior art, wherein a membrane 2 coated with electrodes 1, 3 is arranged between two frames 15 or two foils, each having two port areas 19. The two foils of the frame 15 further each have a cutout 18, which, after assembly of the electrochemical cell 10, delimits an active area of the membrane electrode assembly 4 or the electrochemical cell 10. In the active area, the reaction educts pass through the diffusion layers 5 to the electrodes 1, 3, and the reaction products are removed from the electrodes 1, 3.

3 zeigt eine 2 entsprechende Querschnittsansicht einer Membran-Elektroden-Einheit 4 gemäß dem Stand der Technik. Der Rahmen 15 weist zwei Folien 151, 152 auf. An beiden Folien 151, 152 ist jeweils ein Verbindungselement 17 in Form eines Klebstoffs angebracht, das den Rahmen 15 zu den Elektroden 1, 3 verklebt und das sich in den Portbereich 19 des Rahmens 15 erstreckt. Weiterhin ist ein inaktivierter Bereich 26 der zweiten Elektrode 3 gekennzeichnet, der durch das Verbindungselement 17 bedeckt ist. Der Ausschnitt 18 dagegen ist weder vom Verbindungselement 17 noch vom Rahmen 15 bedeckt und kennzeichnet daher die aktive Fläche der Membran-Elektroden-Einheit 4. 3 shows a 2 corresponding cross-sectional view of a membrane electrode assembly 4 according to the prior art. The frame 15 has two foils 151, 152. Attached to each of the two foils 151, 152 is a connecting element 17 in the form of an adhesive, which bonds the frame 15 to the electrodes 1, 3 and extends into the port area 19 of the frame 15. Furthermore, an inactivated area 26 of the second electrode 3 is marked, which is covered by the connecting element 17. The cutout 18, on the other hand, is covered neither by the connecting element 17 nor by the frame 15 and therefore marks the active area of the membrane electrode assembly 4.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE102023200374A1 ist weiterhin eine Membran-Elektroden-Einheit 4 mit einem Rahmen 15 bekannt, welcher lediglich eine einzige Folie 151 aufweist. Dies ist in 4 in einer entsprechenden Querschnittsansicht einer Membran-Elektroden-Einheit 4 gezeigt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.From the unpublished DE102023200374A1 Furthermore, a membrane electrode assembly 4 with a frame 15 is known, which has only a single foil 151. This is in 4 in a corresponding cross-sectional view of a membrane electrode assembly 4, wherein only the essential areas are shown.

Das Verbindungselement 17 ist beidseitig der einen Folie 151 aufgetragen, so dass der Rahmen 15 zum einen mit der ersten Elektrode 1 verklebt werden kann, und zum anderen mit den beiden Diffusionslagen 5. Die aktive Fläche der Membran-Elektroden-Einheit 4 ist dadurch etwas größer als durch den Ausschnitt 18 der Folie 151 an der ersten Elektrode 1 definiert, da die zweite Elektrode 3 nicht durch das Verbindungselement 17 bzw. durch den Rahmen 15 überdeckt ist. Die aktive Fläche wird sich aufgrund Querdiffusionen der Fluide somit etwas weiter in x-Richtung zum Rand der Membran-Elektroden-Einheit 4 erstrecken als durch den Ausschnitt 18 angegeben ist.The connecting element 17 is applied to both sides of one film 151, so that the frame 15 can be bonded to the first electrode 1 on the one hand, and to the two diffusion layers 5 on the other. The active area of the membrane electrode assembly 4 is thus somewhat larger than defined by the cutout 18 of the film 151 at the first electrode 1, since the second electrode 3 is not covered by the connecting element 17 or by the frame 15. Due to transverse diffusion of the fluids, the active area will thus extend somewhat further in the x-direction to the edge of the membrane electrode assembly 4 than indicated by the cutout 18.

Im Falle einer als Brennstoffzelle ausgeführten elektrochemischen Zelle 10 ist die als kathodische Elektrode ausgeführte erste Elektrode 1 von dem Rahmen 15 überdeckt und die als anodische Elektrode ausgeführte zweite Elektrode 3 nicht von dem Rahmen 15 überdeckt. Dadurch ist sichergestellt, dass es an keinem Ort der aktiven Fläche zu einer lokalen Wasserstoffunterversorgung kommen kann.In the case of an electrochemical cell 10 designed as a fuel cell, the first electrode 1, designed as a cathodic electrode, is covered by the frame 15, and the second electrode 3, designed as an anodic electrode, is not covered by the frame 15. This ensures that a local hydrogen deficiency cannot occur at any location on the active surface.

5 zeigt die Draufsicht auf eine Bipolarplatte 7 einer elektrochemischen Zelle 10. Die Bipolarplatte 7 weist den Ausschnitt 18 auf, welcher später den aktiven Bereich der elektrochemischen Zelle 10 begrenzt. In der Bipolarplatte 7 sind weiterhin zwei Portbereiche 19 ausgebildet, die jeweils drei Medienanschlüsse 190 aufweisen. Zwischen dem Portbereich 19 und dem aktiven Bereich 18 ist der sogenannte Verteilbereich 20 ausgebildet. Dort werden die Medien von den einzelnen Medienanschlüssen 190 zur gesamten Breite des aktiven Bereichs 18 verteilt. Der Verteilbereich 20 wird dabei üblicherweise von einer Kanalstruktur der Bipolarplatte 7 definiert. 5 shows a top view of a bipolar plate 7 of an electrochemical cell 10. The bipolar plate 7 has a cutout 18, which later defines the active region of the electrochemical cell 10. Furthermore, two port regions 19 are formed in the bipolar plate 7, each having three media connections 190. The so-called distribution region 20 is formed between the port region 19 and the active region 18. There, the media are distributed from the individual media connections 190 across the entire width of the active region 18. The distribution region 20 is typically defined by a channel structure of the bipolar plate 7.

Weiterhin ist in 5 eine Dichtkontur 70 dargestellt, welche die elektrochemische Zelle 10 nach außen abdichtet. In der Ausführung der 5 umschließt die Dichtkontur 70 neben dem aktiven Bereich 18 auch alle Medienanschlüsse 190. In alternativen Ausführungen kann die Dichtkontur 70 auch nur wenige oder gar keine Medienanschlüsse 190 umschließen und es können auch weitere Dichtkonturen 70, beispielsweise um einzelne Medienanschlüsse 190 herum angeordnet sein.Furthermore, in 5 a sealing contour 70 is shown, which seals the electrochemical cell 10 to the outside. In the embodiment of the 5 In addition to the active area 18, the sealing contour 70 also encloses all media connections 190. In alternative embodiments, the sealing contour 70 can also enclose only a few or no media connections 190 and further sealing contours 70 can also be arranged, for example, around individual media connections 190.

6 zeigt eine Membran-Elektroden-Einheit 4, die auf einen einseitig mit dem Verbindungselement 17 versehenen Rahmen 15 aufgebracht und anschließend durch eine Diffusionslage 5 überdeckt ist. Der Rahmen 15 weist dabei lediglich eine einzige Folie 151 auf. In der Darstellung bezeichnet Position 42 einen zusätzlichen Klebstoff, der die untere der beiden Diffusionslagen 5 mit der Folie 151 verbindet. 6 shows a membrane electrode assembly 4, which is applied to a frame 15 provided with the connecting element 17 on one side and subsequently covered by a diffusion layer 5. The frame 15 has only a single film 151. In the illustration, position 42 designates an additional adhesive that connects the lower of the two diffusion layers 5 to the film 151.

7 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle 10 im Randbereich, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. In den Rahmen 15 ist die Membran-Elektroden-Einheit 4 auf das Verbindungselement 17, Klebstoff enthaltend, eingebettet. Der Verbund aus dem Rahmen 15, dem Verbindungselement 17 und der Membran-Elektroden-Einheit 4 ist beidseitig mit der Diffusionslage 5 versehen; dazu ist die die Diffusionslage 5 mit dem zusätzlichen Klebstoff 42 an die Folie 151 angebunden. 7 shows a schematic section through an electrochemical cell 10 according to the invention in the edge region, with only the essential areas being shown. The membrane electrode assembly 4 is embedded in the frame 15 on the connecting element 17 containing adhesive. The composite comprising the frame 15, the connecting element 17, and the membrane electrode assembly 4 is provided on both sides with the diffusion layer 5; for this purpose, the diffusion layer 5 is bonded to the film 151 with the additional adhesive 42.

Die Bipolarplatte 7 weist im nicht-aktiven Bereich der elektrochemischen Zelle 10 eine Dichtsicke 71 auf. Der Rahmen 15 der Membran-Elektroden-Einheit 4 ist zwischen zwei Dichtsicken 71 von zwei Bipolarplatten 7 verpresst; dies stellt die Abdichtung der elektrochemischen Zelle 10 nach außen dar. Analoge Dichtsicken 71 können auch zur Abdichtung von Medienanschlüssen190 verwendet werden.The bipolar plate 7 has a sealing bead 71 in the non-active area of the electrochemical cell 10. The frame 15 of the membrane electrode assembly 4 is pressed between two sealing beads 71 of two bipolar plates 7; this seals the electrochemical cell 10 to the outside. Analogous sealing beads 71 can also be used to seal media connections190.

Erfindungsgemäß ist der Rahmen 15 mittels des Verbindungselements 17 mit der Dichtsicke 71 der Bipolarplatte verklebt. Der Rahmen 15 ist also mit einer Dichtsicke 71 einer Bipolarplatte 7 (in der Darstellung der 7 der oberen Bipolarplatte) verklebt und wirkt mit der anderen Dichtsicke 71 der anderen Bipolarplatte 7 unter Verpressung zusammen. Demzufolge bilden die obere Bipolarplatte 7 und die Membran-Elektroden-Einheit 4 eine Stapeleinheit 11; funktional entstehen in diesen Ausführungen die elektrochemischen Zellen 10 erst bei der Stapelung von zwei oder mehreren Stapeleinheiten 11.According to the invention, the frame 15 is glued to the sealing bead 71 of the bipolar plate by means of the connecting element 17. The frame 15 is thus connected to a sealing bead 71 of a bipolar plate 7 (in the illustration of the 7 The upper bipolar plate is bonded to the other sealing bead 71 of the other bipolar plate 7 and presses together. Consequently, the upper bipolar plate 7 and the membrane electrode assembly 4 form a stacking unit 11; functionally, in these embodiments, the electrochemical cells 10 are only created when two or more stacking units 11 are stacked.

Das Verbindungselement 17 dient also

  • - dem Zusammenbau der Membran-Elektroden-Einheit 4, indem der Rahmen 15 an der Membran 2 und/oder an der ersten Elektrode 1 und/oder an der zweiten Elektrode 3 befestigt ist,
  • - dem Befestigen einer Diffusionslage 5 an der Membran-Elektroden-Einheit 4 und
  • - dem Befestigen der Membran-Elektroden-Einheit 4 an einer Bipolarplatte 7 zur Bildung einer Stapeleinheit 11.
The connecting element 17 therefore serves
  • - the assembly of the membrane electrode unit 4 by attaching the frame 15 to the membrane ran 2 and/or to the first electrode 1 and/or to the second electrode 3,
  • - attaching a diffusion layer 5 to the membrane electrode assembly 4 and
  • - attaching the membrane electrode assembly 4 to a bipolar plate 7 to form a stacking assembly 11.

In der Ausführung der 7 weist die Dichtsicke 71 ein Dichtmittel 72 auf. Dies kann zum Beispiel eine Elastomerdichtung oder ein synthetischer Kautschuk sein. Das Dichtmittel 72 kann jedoch auch entfallen, da die Verbindungen zwischen Dichtsicke 71 und Folie 151 und vor allem zwischen Dichtsicke 71 und Verbindungselement 17 mediendicht gestaltet werden können.In the execution of the 7 The sealing bead 71 has a sealant 72. This can be, for example, an elastomer seal or a synthetic rubber. However, the sealant 72 can also be omitted, since the connections between the sealing bead 71 and the film 151, and especially between the sealing bead 71 and the connecting element 17, can be designed to be media-tight.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, numerous modifications are possible within the scope of the claims, which are within the scope of expert practice.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents submitted by the applicant was generated automatically and is included solely for the convenience of the reader. This list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102 015 100 740 A1 [0014]DE 102 015 100 740 A1 [0014]
  • DE 103 61 669 B4 [0015]DE 103 61 669 B4 [0015]
  • DE 102023200374A1 [0037]DE 102023200374A1 [0037]

Claims (7)

Elektrochemische Zelle (10) mit einer Membran-Elektroden-Einheit (4) und zwei Bipolarplatten (7), wobei die Membran-Elektroden-Einheit (4) zwischen den beiden Bipolarplatten (7) angeordnet ist, wobei an der Bipolarplatte (7) eine Dichtsicke (71) ausgebildet ist, wobei die Membran-Elektroden-Einheit (4) eine Membran (2), zwei Elektroden (1, 3), einen Rahmen (15) und ein Verbindungselement (17) umfasst, wobei der Rahmen (15) einen Ausschnitt (18) für eine aktive Fläche der elektrochemischen Zelle (10) aufweist, wobei der Rahmen (15) mittels des Verbindungselements (17) mit der Membran (2) und/oder mit der ersten Elektrode (1) und/oder mit der zweiten Elektrode (3) verklebt ist, wobei der Rahmen (15) nur eine Folie (151) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (151) mittels des Verbindungselements (17) mit der Dichtsicke (71) verklebt ist.Electrochemical cell (10) with a membrane electrode assembly (4) and two bipolar plates (7), wherein the membrane electrode assembly (4) is arranged between the two bipolar plates (7), wherein a sealing bead (71) is formed on the bipolar plate (7), wherein the membrane electrode assembly (4) comprises a membrane (2), two electrodes (1, 3), a frame (15) and a connecting element (17), wherein the frame (15) has a cutout (18) for an active surface of the electrochemical cell (10), wherein the frame (15) is adhesively bonded to the membrane (2) and/or to the first electrode (1) and/or to the second electrode (3) by means of the connecting element (17), wherein the frame (15) comprises only one film (151), characterized in that the film (151) is adhesively bonded to the sealing bead (71) by means of the connecting element (17). Elektrochemische Zelle (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17) einen Klebstoff umfasst, der ausgewählt ist aus insbesondere Schmelzklebstoffen (Hotmelts), Epoxiden und/oder acrylbasierten Klebebändern, die insbesondere einen druckempfindlichen PSA-Klebstoff (Pressure Sensitive Adhesive) enthalten.Electrochemical cell (10) according to Claim 1 characterized in that the connecting element (17) comprises an adhesive which is selected from in particular hot melt adhesives, epoxies and/or acrylic-based adhesive tapes which in particular contain a pressure-sensitive PSA adhesive (Pressure Sensitive Adhesive). Elektrochemische Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusionslage (5) mittels des Verbindungselements (17) an der Membran-Elektroden-Einheit (4) befestigt ist.Electrochemical cell (10) according to one of the Claims 1 or 2 characterized in that a diffusion layer (5) is attached to the membrane electrode unit (4) by means of the connecting element (17). Stapeleinheit (11) für eine elektrochemische Zelle (10), wobei die Stapeleinheit (11) eine Membran-Elektroden-Einheit (4) und eine Bipolarplatte (7) umfasst, wobei an der Bipolarplatte (7) eine Dichtsicke (71) ausgebildet ist, wobei die Membran-Elektroden-Einheit (4) eine Membran (2), zwei Elektroden (1, 3), einen Rahmen (15) und ein Verbindungselement (17) umfasst, wobei der Rahmen (15) einen Ausschnitt (18) für eine aktive Fläche der elektrochemischen Zelle (10) aufweist, wobei der Rahmen (15) mittels des Verbindungselements (17) mit der Membran (2) und/oder mit der ersten Elektrode (1) und/oder mit der zweiten Elektrode (3) verklebt ist, wobei der Rahmen (15) nur eine Folie (151) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (151) mittels des Verbindungselements (17) mit der Dichtsicke (71) verklebt ist.Stacking unit (11) for an electrochemical cell (10), wherein the stacking unit (11) comprises a membrane-electrode unit (4) and a bipolar plate (7), wherein a sealing bead (71) is formed on the bipolar plate (7), wherein the membrane-electrode unit (4) comprises a membrane (2), two electrodes (1, 3), a frame (15) and a connecting element (17), wherein the frame (15) has a cutout (18) for an active area of the electrochemical cell (10), wherein the frame (15) is adhesively bonded to the membrane (2) and/or to the first electrode (1) and/or to the second electrode (3) by means of the connecting element (17), wherein the frame (15) comprises only one film (151), characterized in that the film (151) is adhesively bonded to the sealing bead (71) by means of the connecting element (17). Stapeleinheit (11) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17) einen Klebstoff umfasst, der ausgewählt ist aus insbesondere Schmelzklebstoffen (Hotmelts), Epoxiden und/oder acrylbasierten Klebebändern, die insbesondere einen druckempfindlichen PSA-Klebstoff (Pressure Sensitive Adhesive) enthalten.Stacking unit (11) after Claim 4 characterized in that the connecting element (17) comprises an adhesive which is selected from in particular hot melt adhesives, epoxies and/or acrylic-based adhesive tapes which in particular contain a pressure-sensitive PSA adhesive (Pressure Sensitive Adhesive). Stapeleinheit (11) nach einem der Ansprüche 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusionslage (5) mittels des Verbindungselements (17) an der Membran-Elektroden-Einheit (4) befestigt ist.Stacking unit (11) according to one of the Claims 4 or 5 characterized in that a diffusion layer (5) is attached to the membrane electrode unit (4) by means of the connecting element (17). Verfahren zur Herstellung einer Stapeleinheit (11) nach einem Ansprüche 4 bis 6, wobei a) eine Membran (2), eine erste Elektrode (1) und eine zweite Elektrode (3), ein Rahmen (15) mit nur einer Folie (151) und ein Verbindungselement (17) bereitgestellt werden, b) mittels des Verbindungselements (17) eine Verbindung zwischen dem Rahmen (15) und der Membran (2) und/oder einer der Elektroden (1, 3) hergestellt wird, c) der Rahmen (15) mittels des Verbindungselements (17) mit einer Bipolarplatte (7) verbunden wird.Method for producing a stacking unit (11) according to a Claims 4 until 6 , wherein a) a membrane (2), a first electrode (1) and a second electrode (3), a frame (15) with only one film (151) and a connecting element (17) are provided, b) by means of the connecting element (17) a connection is made between the frame (15) and the membrane (2) and/or one of the electrodes (1, 3), c) the frame (15) is connected to a bipolar plate (7) by means of the connecting element (17).
DE102023211053.9A 2023-11-08 2023-11-08 Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit Pending DE102023211053A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023211053.9A DE102023211053A1 (en) 2023-11-08 2023-11-08 Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023211053.9A DE102023211053A1 (en) 2023-11-08 2023-11-08 Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023211053A1 true DE102023211053A1 (en) 2025-05-08

Family

ID=95400037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023211053.9A Pending DE102023211053A1 (en) 2023-11-08 2023-11-08 Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023211053A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019106344A (en) 2017-12-14 2019-06-27 トヨタ自動車株式会社 Method for manufacturing fuel cell
US20220302474A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 Honda Motor Co., Ltd. Method of selecting adhesive and power generation cell
DE102023200374A1 (en) 2023-01-18 2024-07-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Membrane electrode assembly, arrangement of electrochemical cells and method for producing a membrane electrode assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019106344A (en) 2017-12-14 2019-06-27 トヨタ自動車株式会社 Method for manufacturing fuel cell
US20220302474A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 Honda Motor Co., Ltd. Method of selecting adhesive and power generation cell
DE102023200374A1 (en) 2023-01-18 2024-07-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Membrane electrode assembly, arrangement of electrochemical cells and method for producing a membrane electrode assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1095415B1 (en) Gas-proof assembly composed of a bipolar plate and a membrane-electrode unit of polymer electrolyte membrane fuel cells
DE19983846B3 (en) Proton exchange membrane fuel cell assembly with thermoplastic films to form seals and interconnect cell components
DE69710218T2 (en) ELECTRODE PLATE STRUCTURES, ELECTROCHEMICAL HIGH PRESSURE CELLS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
DE102011105072B3 (en) Retention device for fuel cell for converting chemical energy into electrical power, has membrane arranged between frame elements in form-fit manner, and sealing element arranged on outer portion of one frame element with larger frame width
DE102018114003A1 (en) FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
DE102010024316A1 (en) Seal for a bipolar plate of a fuel cell
DE102019202682A1 (en) A framed membrane electrode assembly, method of making the framed membrane electrode assembly, and fuel cell
EP4166691A1 (en) Frame for pem electrolytic cells and pem electrolytic cell stack for producing high pressure hydrogen by means of differential pressure electrolysis
DE102020215014A1 (en) Bipolar plate for an electrochemical cell and electrochemical cell
DE102019218380A1 (en) Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly
DE102020216093A1 (en) Membrane electrode assembly for an electrochemical cell and method of making a membrane electrode assembly
DE102019108375A1 (en) FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE FUEL CELL
WO2022084028A1 (en) Membrane-electrode unit for an electrochemical cell, and process for manufacturing a membrane-electrode unit
DE102023200374A1 (en) Membrane electrode assembly, arrangement of electrochemical cells and method for producing a membrane electrode assembly
WO2022129533A1 (en) Assembly of electrochemical cells, vehicle comprising said assembly, and process for manufacturing the assembly
DE102023211053A1 (en) Electrochemical cell, stacking unit for an electrochemical cell and method for producing such a stacking unit
WO2022111922A1 (en) Bipolar plate for an electrochemical cell, arrangement of electrochemical cells, and method for operating said arrangement of electrochemical cells
DE102020216363A1 (en) Process for producing a membrane-electrode assembly, membrane-electrode assembly and fuel cell with a membrane-electrode assembly
DE102020215024A1 (en) Bipolar plate for an electrochemical cell, arrangement of electrochemical cells and method of manufacturing the bipolar plate
DE102022200797A1 (en) Membrane-electrode assembly, arrangement of electrochemical cells and method for producing a membrane-electrode assembly
DE102023111278A1 (en) Electrochemical cell stack and method for operating an electrochemical cell stack
DE102023211042A1 (en) Membrane electrode assembly, electrochemical cell with a membrane electrode assembly and method for producing a membrane electrode assembly
DE102023201535A1 (en) Frame structure, membrane electrode assembly for an electrolysis cell and stack of electrolysis cells
DE102022213475A1 (en) Membrane electrode assembly and method for producing a membrane electrode assembly
DE102020216098A1 (en) Electrochemical cell and method of making an electrochemical cell

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified