DE102021119655A1 - Membrane electrode assembly, fuel cell stack, fuel cell device and motor vehicle with such - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Membranelektrodenanordnung (20), die eine Membran umfasst, welche auf ihren beiden gegenüberliegenden Oberflächen einen elektrochemisch aktiven Bereich (A) aufweist, in welchem die Membran beidseits zur Bildung einer Elektrode mit Katalysatorpartikeln beschichtet und eingerichtet ist, um von einem an der Brennstoffzellenreaktion beteiligten Reaktanten bestrichen zu werden, wobei die Membran an ihren beiden Oberflächen abseits des aktiven Bereichs (A) in Strömungsrichtung vor dem aktiven Bereich (A) und/oder abseits des aktiven Bereichs (A) in Strömungsrichtung nach dem aktiven Bereich (A) katalysatorfrei gebildet und eingerichtet ist, um von Feuchtigkeit oder Flüssigkeit bestrichen zu werden. Die Erfindung betrifft außerdem einen Brennstoffzellenstapel (1), eine Brennstoffzellenvorrichtung (1) und ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a membrane electrode assembly (20), which comprises a membrane which has an electrochemically active area (A) on its two opposite surfaces, in which the membrane is coated on both sides with catalyst particles to form an electrode and is set up to Reactants involved in the fuel cell reaction are to be coated, the membrane being catalyst-free on both of its surfaces away from the active region (A) in the flow direction before the active region (A) and/or away from the active region (A) in the flow direction after the active region (A). formed and arranged to be swept by moisture or liquid. The invention also relates to a fuel cell stack (1), a fuel cell device (1) and a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft eine Membranelektrodenanordnung, durch welche ein verbessertes Feuchte- oder Wassermanagement gewährleistet werden kann. Die Erfindung betrifft außerdem einen Brennstoffzellenstapel mit einer solchen Membranelektrodenanordnung, eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem solchen Brennstoffzellenstapel sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung.The invention relates to a membrane electrode arrangement, through which improved moisture or water management can be ensured. The invention also relates to a fuel cell stack with such a membrane electrode arrangement, a fuel cell device with such a fuel cell stack and a motor vehicle with such a fuel cell device.
Brennstoffzellen umfassen eine Membranelektrodenanordnung, die aus einer protonenleitenden Membran gebildet sind, auf deren einer Seite die Anode und auf derer anderen Seite die Kathode ausgebildet ist. Den Elektroden werden mittels Polarplatten Reaktantengase zugeführt, nämlich anodenseitig insbesondere Wasserstoff und kathodenseitig Sauerstoff bzw. ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft. Bei der Versorgung der Brennstoffzelle mit den Reaktanten werden diese über einen Kanal in die Polarplatte geleitet, die unter Nutzung einer Mehrzahl von Kanälen eine Verteilung der Reaktanten bewirken soll, um die gesamte Fläche der Elektrode möglichst gleichmäßig mit den Reaktanten zu bestreichen. Unverbrauchte Reaktanten werden über einen Gasauslasskanal wieder abgeleitet. Bei der elektrochemischen Reaktion entsteht aus den Edukten auch Produktwasser, insbesondere auf der Kathodenseite, wobei aber durch Diffusion bzw. Osmose Produktwasser auch auf die Anodenseite gelangt. Ein Flüssigwasseraustrag ist daher auch erforderlich, damit die Brennstoffzelle verlässlich und dauerhaft betrieben werden kann. Es ist allerdings für einen zuverlässigen Protonentransport notwendig, dass die Membran feuchtegesättigt ist, wozu es bekannt ist, insbesondere auf der Kathodenseite Befeuchter einzusetzen, um das der Brennstoffzelle zugeführte Kathodengas vorzukonditionieren. Ein solcher zusätzlicher Befeuchter benötigt zusätzlichen Bauraum, der typischerweise beim Einsatz der Brennstoffzellenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug nur bedingt vorhanden ist. Außerdem sind verschiedenste Verschlauchungen vorhanden, die ebenfalls sehr bauraumintensiv sind. Aufgrund der sich durch die Verschlauchungen ergebenden Laufzeiten für die einzelnen Medien bis zum Brennstoffzellenstapel ist außerdem stets ein Zeitverzug vorhanden, der eine schnelle Reaktion auf sich verändernde Umstände im Brennstoffzellenstapel erschweren.Fuel cells include a membrane electrode assembly formed from a proton conducting membrane having the anode on one side and the cathode on the other side. Reactant gases are supplied to the electrodes by means of polar plates, namely hydrogen in particular on the anode side and oxygen or an oxygen-containing gas, in particular air, on the cathode side. When supplying the fuel cell with the reactants, these are conducted via a channel into the polar plate, which is intended to distribute the reactants using a plurality of channels in order to cover the entire surface of the electrode with the reactants as evenly as possible. Unused reactants are discharged again via a gas outlet channel. During the electrochemical reaction, product water is also formed from the educts, in particular on the cathode side, but product water also reaches the anode side as a result of diffusion or osmosis. A liquid water discharge is therefore also necessary so that the fuel cell can be operated reliably and permanently. However, for reliable proton transport it is necessary for the membrane to be moisture-saturated, for which purpose it is known to use humidifiers, in particular on the cathode side, in order to precondition the cathode gas supplied to the fuel cell. Such an additional humidifier requires additional installation space, which is typically only available to a limited extent when the fuel cell device is used in a motor vehicle. In addition, a wide variety of hoses are available, which also take up a lot of space. Due to the running times for the individual media resulting from the tubing to the fuel cell stack, there is also always a time delay, which makes it difficult to react quickly to changing circumstances in the fuel cell stack.
Aus diesem Grunde ist es beispielsweise aus der
Es ist gegenüber diesen bekannten Gestaltungen die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eigentliche Befeuchtungsfunktion noch näher an die einzelne Einheitszelle des Brennstoffzellenstapels heranzuführen.Compared to these known configurations, the object of the present invention is to bring the actual humidification function even closer to the individual unit cell of the fuel cell stack.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Membranelektrodenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 3, durch eine Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a membrane electrode assembly having the features of
Die erfindungsgemäße Membranelektrodenanordnung umfasst eine Membran, welche auf ihren beiden gegenüberliegenden Oberflächen einen elektrochemisch aktiven Bereich aufweist, in welchem die Membran beidseits zur Bildung einer Elektrode mit Katalysatorpartikeln beschichtet und eingerichtet ist, um von einem an der Brennstoffzellenreaktion beteiligten Reaktanten bestrichen zu werden. Die Membran ist erfindungsgemäß an ihren beiden Oberflächen abseits dieses aktiven Bereichs in Strömungsrichtung vor dem aktiven Bereich und/oder abseits des aktiven Bereichs in Strömungsrichtung nach dem aktiven Bereich katalysatorfrei gebildet und eingerichtet, um von Feuchtigkeit oder Flüssigkeit bestrichen zu werden.The membrane electrode assembly according to the invention comprises a membrane which has an electrochemically active region on its two opposite surfaces, in which the membrane is coated on both sides with catalyst particles to form an electrode and is set up to be coated by a reactant involved in the fuel cell reaction. According to the invention, the membrane is formed catalyst-free on both of its surfaces away from this active area in flow direction before the active area and/or away from the active area in flow direction after the active area and is set up to be coated by moisture or liquid.
Auf diese Weise ist der Vorteil gegeben, dass durch die Membran selbst ein verbesserter Wasserübertrag innerhalb der Membran aufgrund des katalysatorfreien Bereichs vorliegt, welcher mit Flüssigkeit oder Feuchtigkeit bestrichen werden kann.In this way there is the advantage that the membrane itself provides improved water transfer within the membrane due to the catalyst-free area, which can be coated with liquid or moisture.
Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, gerade in den Verteilerbereichen, wo eine sehr große Strömungsgeschwindigkeit der Reaktanten vorherrscht, Austrocknungen der Membran zu vermeiden, da diese selbst dochtartig wirkt und eine Befeuchtung der gesamten Membran in ihrem aktiven Bereich hervorruft.This configuration makes it possible to prevent the membrane from drying out, particularly in the distribution areas where the reactants flow at a very high rate, since the membrane itself acts like a wick and causes the entire membrane to be moistened in its active area.
In diesem Zusammenhang ist die Möglichkeit gegeben, dass in Strömungsrichtung vor dem aktiven Bereich und in Strömungsrichtung nach dem aktiven Bereich ein katalysatorfreier Bereich vorliegt, und dass die katalysatorfreien Bereiche eine unterschiedliche Fläche bereitstellen. Diese Fläche der beiden katalysatorfreien Bereiche kann an die entsprechenden Gegebenheiten innerhalb des Brennstoffzellenstapels angepasst sein, sodass dort, wo typischerweise ein verstärktes Austrocknen vorherrscht, der katalysatorfreie Bereich tendenziell größer gewählt ist, welcher dann zur Befeuchtung der Membran genutzt wird.In this context, there is the possibility that a catalyst-free area is present upstream of the active region and downstream of the active region in the flow direction, and that the catalyst-free regions provide a different area. This area of the two catalyst-free areas can be adapted to the corresponding conditions within the fuel cell stack, so that where there is typically increased drying out, the catalyst-free area tends to be larger, which is then used to moisten the membrane.
Die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Membranelektrodenanordnung genannten Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Wirkungen gelten in gleicher Weise für einen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel, der mit einer solchen Membranelektrodenanordnung ausgestattet ist. Neben dieser Membranelektrodenanordnung umfasst er auch eine in einer Stapelrichtung aufgebrachte Polarplatte für die Versorgung einer der Elektroden der Membranelektrodenanordnung mit dem Reaktanten, wobei die Polarplatte einen Medienport als Einlass für den Reaktanten und einen Medienport als Auslass für den Reaktanten sowie ein die beiden Medienports strömungsmechanisch verbindendes Strömungsfeld umfasst. Es ist bevorzugt, dass die Polarplatte Medienports für drei Medien bereitstellt, nämlich für die beiden Reaktanten und für ein Kühlmittel. Darüber hinaus ist die Polarplatte vorzugsweise frei von weiteren Medienports gebildet.The advantages, advantageous configurations and effects mentioned in connection with the membrane electrode arrangement according to the invention apply in the same way to a fuel cell stack according to the invention which is equipped with such a membrane electrode arrangement. In addition to this membrane electrode arrangement, it also includes a polar plate applied in a stacking direction for supplying one of the electrodes of the membrane electrode arrangement with the reactant, the polar plate having a media port as an inlet for the reactant and a media port as an outlet for the reactant, as well as a flow field that fluidically connects the two media ports includes. It is preferred that the polar plate provides media ports for three media, namely the two reactants and a coolant. In addition, the polar plate is preferably formed free of further media ports.
Auch dieser Brennstoffzellenstapel bietet eine verbesserte Befeuchtung und damit eine effizientere Betriebsweise. Etwaige externe Befeuchter können durch eine solche Ausgestaltung kleiner ausgelegt werden, wobei die Möglichkeit vorhanden ist, auch vollständig auf einen solchen externen Befeuchter zu verzichten. Dies bietet deutliche Bauraumeinsparungen.This fuel cell stack also offers improved humidification and thus more efficient operation. Any external humidifier can be made smaller by such a configuration, with the possibility also being present of completely dispensing with such an external humidifier. This offers significant space savings.
Vorzugsweise sind im Brennstoffzellenstapel eine Mehrzahl an Membranelektrodenanordnungen und eine Mehrzahl an Polarplatten vorhanden, wobei die Membranelektrodenanordnungen und die Polarplatten zwischen zwei Endplatten alternierend gestapelt sind. Auf diese Weise kann jede Einheitszelle im Brennstoffzellenstapel mit einer Membranelektrodenanordnung gebildet sein, die eine Membran mit einem katalysatorfreien Bereich aufweist. Diese katalysatorfreien Regionen der Membranen können in Abhängigkeit der Anzahl an gestapelten Einheitszelle variieren, sodass die den Anschlüssen ferner gelegenen Einheitszellen eine andere Fläche für die katalysatorfreien Regionen bereitstellen, als die anschlussnahen Membranen.A plurality of membrane electrode assemblies and a plurality of polar plates are preferably present in the fuel cell stack, the membrane electrode assemblies and the polar plates being stacked alternately between two end plates. In this way, each unit cell in the fuel cell stack can be formed with a membrane electrode assembly having a membrane with a catalyst-free region. These catalyst-free regions of the membranes can vary depending on the number of unit cells stacked, so that the unit cells further from the ports provide a different area for the catalyst-free regions than the membranes close to the ports.
Vorzugsweise ist der Brennstoffzellenstapel also mit einem strömungsmechanisch mit den einlassseitigen Medienports verbundenen Anschluss für den ersten Reaktanten gebildet, wobei ein strömungsmechanisch mit den auslassseitigen Medienports verbundener Anschluss für den ersten Reaktanten vorliegt. Ferner ist der Brennstoffzellenstapel mit einem strömungsmechanisch mit den einlassseitigen Medienports verbundenen Anschluss für den zweiten Reaktanten gebildet, wobei ein strömungsmechanisch mit den auslassseitigen Medienports verbundener Anschluss für den zweiten Reaktanten vorliegt. Die Anordnung der Anschlüsse für den ersten Reaktanten und den zweiten Reaktanten sind dabei so gewählt, dass ein Gegenstromprinzip für die beiden Reaktanten vorherrscht. Auf diese Weise ist es möglich, dass ein zuverlässiger Übertrag von Wasser und eine hohe Feuchtigkeit vorliegt, die zu einer Sättigung der Membranen für einen effizienten Ionentransport innerhalb des Brennstoffzellenstapels führen.The fuel cell stack is therefore preferably formed with a connection for the first reactant that is fluidically connected to the media ports on the inlet side, with a connection for the first reactant that is fluidly mechanically connected to the media ports on the outlet side. Furthermore, the fuel cell stack is formed with a connection for the second reactant that is fluidically connected to the media ports on the inlet side, with a connection for the second reactant that is fluidly mechanically connected to the media ports on the outlet side. The arrangement of the connections for the first reactant and the second reactant are selected in such a way that a countercurrent principle prevails for the two reactants. In this way, it is possible for there to be reliable transfer of water and high humidity, leading to saturation of the membranes for efficient ion transport within the fuel cell stack.
Vorzugsweise ist die Lage der Anschlüsse derart gewählt, dass eine ringförmige Führung der Flüssigkeit oder der Feuchtigkeit vorliegt. Insbesondere erfolgt dabei eine Strömung von einem Kathodenauslass hin zu einem Anodeneinlass, wobei die Strömung über ein Anodenströmungsfeld bis zu einem Anodenauslass entlang verläuft und zu einem Kathodeneinlass hinströmt, wo sie einem Kathodenströmungsfeld entlang verläuft und zurück beim Kathodenauslass angelangt. Es liegt in Bezug auf die Membran keine unmittelbare Strömung von Flüssigkeit vor. Vielmehr wird sie von Feuchtigkeit auf ihrer einen Seite bestrichen, wenn der Gasstrom durch das Anodenströmungsfeld geführt ist. Sie wird auf ihrer anderen Seite von Feuchtigkeit bestrichen, wenn der Gasstrom durch das Kathodenströmungsfeld geführt ist.The position of the connections is preferably selected in such a way that the liquid or moisture is guided in a ring shape. In particular, there is a flow from a cathode outlet to an anode inlet, with the flow running along an anode flow field to an anode outlet and flowing towards a cathode inlet, where it runs along a cathode flow field and arriving back at the cathode outlet. There is no direct flow of liquid relative to the membrane. Rather, it is brushed by moisture on one side when the gas flow is guided through the anode flow field. It is swept by moisture on its other side when the gas flow is passed through the cathode flow field.
Auf diese Weise ist es möglich, dass eine ringförmige Verteilung der Feuchtigkeit über die Anodenräume und Kathodenräume des Brennstoffzellenstapels realisiert ist. Lokal sehr trockene Bereiche werden dadurch vermieden. Zugleich kann auf einen externen Befeuchter verzichtet werden, oder ein solcher sehr viel kleiner ausgelegt werden. Durch die gewählte Ringströmung lässt sich die relative Feuchte über den Stapel insgesamt einstellen, die kreisförmig verläuft. Auf diese Weise liegt eine verbesserte Homogenität und eine höhere Dynamik vor, da kürzere Wege der Befeuchtung vorliegen, was die Stapelleistung und die Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels erhöhen. Weil die Befeuchtung stapelintern geregelt werden kann, liegt eine Vereinfachung für den Froststart vor.In this way, it is possible for the moisture to be distributed in an annular manner over the anode spaces and cathode spaces of the fuel cell stack. Locally very dry areas are thereby avoided. At the same time, an external humidifier can be dispensed with, or one can be designed to be much smaller. The selected annular flow allows the relative humidity to be adjusted over the stack as a whole, which runs in a circle. In this way, there is improved homogeneity and greater dynamics, since the humidification paths are shorter, which increases the stack performance and the service life of the fuel cell stack. Because the humidification can be regulated internally in the stack, there is a simplification for the frost start.
Zudem ist eine Kostenreduktion durch den Entfall des externen Befeuchters und den Wegfall der medienanbindenden Bauteile vom externen Befeuchter zum Stapeleinlass gegeben. Um jedoch den Bauraumbedarf zusätzlich zu reduzieren, oder um diesen besser ausnutzen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anschlüsse alle an derselben Endplatte vorliegen.In addition, there is a cost reduction due to the omission of the external humidifier and the omission of the media-connecting components from the external humidifier to the stack inlet. However, in order to additionally reduce the space requirement, or to be able to make better use of it, it has proven to be advantageous if the connections are all present on the same end plate.
Die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Membranelektrodenanordnung und dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel genannten Vorteile, vorteilhaften Ausgestaltungen und Wirkungen gelten in gleicher Weise für eine erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung, die mit einem solchen Brennstoffzellenstapel ausgerüstet ist.The advantages, advantageous configurations and effects mentioned in connection with the membrane electrode arrangement according to the invention and the fuel cell stack according to the invention apply in the same way to a fuel cell device according to the invention which is equipped with such a fuel cell stack.
Auch diese zeichnet sich durch den Entfall eines externen Befeuchters aus, wobei dieser aber auch lediglich kleiner ausgelegt werden kann. Eine solche Brennstoffzellenvorrichtung nutzt den verfügbaren Bauraum zuverlässig aus.This is also characterized by the omission of an external humidifier, although this can also be made smaller. Such a fuel cell device makes reliable use of the available installation space.
Es ist in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung stapelextern befeuchterfrei gebildet ist, da dann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt wird.In this context, it is advantageous if the fuel cell device is formed without a humidifier on the outside of the stack, since the available installation space is then optimally utilized.
Die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Membranelektrodenanordnung, dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel und der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung genannten Vorteile, vorteilhaften Ausgestaltungen und Wirkungen gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, welches mit einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestattet ist.The advantages, advantageous configurations and effects mentioned in connection with the membrane electrode arrangement according to the invention, the fuel cell stack according to the invention and the fuel cell device according to the invention apply in the same way to the motor vehicle according to the invention which is equipped with such a fuel cell device.
Auch bei diesem Kraftfahrzeug ist ein verringerter Kraftstoffverbrauch zu verzeichnen, da aufgrund der komprimierteren Ausgestaltung des Brennstoffzellenstapels ein geringeres Gewicht vorliegt. Der Brennstoffzellenstapel lässt sich aufgrund der idealen, gleichmäßigen Befeuchtung zusätzlich zum verringerten Gewicht noch effizienter betreiben, was den Kraftstoffbedarf ebenfalls senkt. Auf diese Weise ist die Reichweite des Kraftfahrzeugs erhöht.In this motor vehicle, too, reduced fuel consumption is to be noted, since the fuel cell stack is lighter due to the more compressed design. Due to the ideal, even humidification, the fuel cell stack can be operated even more efficiently in addition to the reduced weight, which also reduces fuel consumption. In this way, the range of the motor vehicle is increased.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. Embodiments are therefore also to be regarded as included and disclosed by the invention which are not explicitly shown or explained in the figures, but which result from the explained embodiments and can be generated by means of separate combinations of features.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung, -
2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Oberfläche einer Membranelektrodenanordnung, wobei die Strömung eines Reaktanten illustriert ist, -
3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Oberfläche einer (Bi-)Polarplatte, wobei die Strömung eines Reaktanten illustriert ist, und -
4 eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht auf einen Brennstoffzellenstapel, wobei für die einzelnen Bereiche (A, B, C) die relative Feuchte im Betrieb in den nachstehenden Diagrammen zur jeweiligen Position illustriert ist; einerseits für die relative Feuchte der kathodenseitigen Luft (mittleres Diagramm) und andererseits für die relative Feuchte des anodenseitigen Wasserstoffs H2 (unteres Diagramm).
-
1 a schematic representation of a fuel cell device, -
2 a schematic representation of a plan view of the surface of a membrane electrode assembly, wherein the flow of a reactant is illustrated, -
3 a schematic representation of a plan view of the surface of a (bi)polar plate, wherein the flow of a reactant is illustrated, and -
4 a schematic sectional or side view of a fuel cell stack, wherein for the individual areas (A, B, C) the relative humidity during operation is illustrated in the diagrams below for the respective position; on the one hand for the relative humidity of the cathode-side air (middle diagram) and on the other hand for the relative humidity of the anode-side hydrogen H 2 (bottom diagram).
In der
Jede der Brennstoffzellen umfasst eine Membranelektrodenanordnung 20, die aus einer Anode und einer Kathode sowie einer die Anode von der Kathode trennenden protonenleitfähigen Membran aufgebaut ist. Die Membran ist aus einem lonomer, vorzugsweise einem sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran als eine sulfonierte Hydrocarbon-Membran gebildet sein.Each of the fuel cells includes a
Den Anoden und/oder den Kathoden ist zusätzlich ein Katalysator beigemischt, wobei die Membranen vorzugsweise auf ihrer ersten Seite und/oder auf ihrer zweiten Seite mit einer Katalysatorschicht aus einem Edelmetall oder aus Gemischen umfassend Edelmetalle wie Platin, Palladium, Ruthenium oder dergleichen beschichtet sind, die als Reaktionsbeschleuniger bei der Reaktion der jeweiligen Brennstoffzelle dienen.A catalyst is additionally admixed to the anodes and/or the cathodes, the membranes preferably being coated on their first side and/or on their second side with a catalyst layer made of a noble metal or mixtures comprising noble metals such as platinum, palladium, ruthenium or the like. which serve as a reaction accelerator in the reaction of the respective fuel cell.
Über Anodenräume innerhalb des Brennstoffzellenstapels 2 wird den Anoden Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff) zugeführt. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die Membran lässt die Protonen (zum Beispiel H+) hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen (e-). An der Anode erfolgt dabei die folgende Reaktion: 2H2 → 4H+ + 4e- (Oxidation/Elektronenabgabe). Während die Protonen durch die Membran zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet. Über gleichfalls von der Bipolarplatte 10 bereitgestellten Kathodenräume innerhalb des Brennstoffzellenstapels 2 kann den Kathoden Kathodengas (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (Reduktion/Elektronenaufnahme).Fuel (for example hydrogen) is supplied to the anodes via anode chambers within the
Dem Brennstoffzellenstapel 2 wird über eine Kathodenfrischgasleitung 3 durch einen Verdichter 4 komprimierte Luft zugeführt wird. Zusätzlich ist die Brennstoffzelle mit einer Kathodenabgasleitung 6 verbunden. Anodenseitig wird dem Brennstoffzellenstapel 2 durch eine Anodenfrischgasleitung 8 aus einem Wasserstofftank 5 Wasserstoff zugeführt zur Bereitstellung der für die elektrochemische Reaktion in einer Brennstoffzelle erforderlichen Reaktanten. Diese Gase werden mittels eines Medienports 15 in Polarplatten bzw. Bipolarplatten 10 an deren aktive Fläche A geleitet bzw. von dieser ausgeleitet, wobei in der Polarplatte bzw. Bipolarplatte 10 von Stegen 13 getrennt verlaufende Strömungskanäle 11 ausgebildet sind für die weitere Verteilung der Gase an die Membranelektrodenanordnung 20 sowie für deren Ausleitung aus dem Brennstoffzellenstapel 2 und die Durchleitung eines Kühlmediums.Compressed air is supplied to the
Ein Ventil oder auch eine in der Figur illustrierte Saugstrahlpumpe können dabei geeignet sein, um den gewünschten Partialdruck an frischem Brennstoff innerhalb eines Anodenkreislaufes zu realisieren, der durch die Anodenrezirkulationsleitung 7 zustande kommt. Mit einer solchen Anodenrezirkulationsleitung 7 kann der in dem Brennstoffzellenstapel 2 nicht verbrauchter Brennstoff den Anodenräumen stromauf der Brennstoffzelle erneut zugeführt werden, so dass dabei die Anodenrezirkulationsleitung 7 wieder in die Anodenfrischgasleitung 8 mündet. Verbrauchter Brennstoff wird über die Anodenabgasleitung 9 aus der Brennstoffzelle entfernt. Um die Rezirkulation zu bewirken kann alternativ oder ergänzend auch ein in der Figur ebenfalls gezeigte Rezirkulationsgebläse genutzt werden.A valve or a suction jet pump illustrated in the figure can be suitable in this case in order to realize the desired partial pressure of fresh fuel within an anode circuit, which comes about through the anode recirculation line 7 . With such an anode recirculation line 7 , the fuel not consumed in the
In
Es ist die Möglichkeit vorhanden, dass die beiden katalysatorfreien Bereiche B und C eine unterschiedliche Fläche bereitstellen, und zwar insbesondere in Abhängigkeit ihrer Lage innerhalb eines Brennstoffzellenstapels 2 und auch insbesondere in Abhängigkeit des Grades der Austrocknung durch den jeweiligen Reaktantenstrom.There is the possibility that the two catalyst-free areas B and C provide a different area, in particular depending on their position within a
Zur Verteilung des Reaktantenstroms wird über den katalysatorfreien Bereich B, C sowie über die aktive Fläche A eine Bipolarplatte 10 genutzt. In
In
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Reaktanten im Gegenstromprinzip den Brennstoffzellenstapel 2 durchströmen, da auf diese Weise eine verbesserte Feuchteverteilung vorliegt. In einem solchen Brennstoffzellenstapel 2 sind eine Mehrzahl an Membranelektrodenanordnungen 20 und eine Mehrzahl an Polarplatten 10 vorhanden, wobei die Membranelektrodenanordnungen 20 und die Polarplatten 10 zwischen zwei Endplatten 16 alternierend gestapelt sind. Der Brennstoffzellenstapel weist an ein- und derselben Endplatte 16 einen strömungsmechanisch mit den einlassseitigen Medienports 15 verbundenen Anschluss 17 für den ersten Reaktanten auf. Ferner weist er ein strömungsmechanisch mit den auslassseitigen Medienports 15 verbundenen Anschluss 17 für den ersten Reaktanten auf, wobei er außerdem einen strömungsmechanisch mit den einlassseitigen Medienports 15 verbundenen Anschluss 17 für den zweiten Reaktanten umfasst. Ferner ist ein strömungsmechanisch mit den auslassseitigen Medienports 15 verbundener Anschluss 17 für den zweiten Reaktanten vorhanden, wobei die Anordnung der Anschlüsse 17 für den ersten Reaktanten und den zweiten Reaktanten so gewählt ist, dass ein Gegenstromprinzip für die beiden Reaktanten vorherrscht.It has turned out to be advantageous if the reactants flow through the
Vorliegend ist die Lage der Anschlüsse 17 derart gewählt, dass eine ringförmige Führung der Flüssigkeit oder Feuchtigkeit vorliegt, wobei die Strömung von einem Kathodenauslass 18 hin zu einem Anodeneinlass 19 geführt ist. Ausgehend vom Anodeneinlass 19 durchströmt sie ein Anodenströmungsfeld bis zu einem Anodenauslass 21. Ausgehend von dem Anodenauslass 21 wird die Strömung der dampfförmigen Flüssigkeit zu einem Kathodeneinlass 22 geführt, wo sie einem Kathodenströmungsfeld entlang verläuft und zurück beim Kathodenauslass 18 angelangt.In the present case, the position of the
Die relative Feuchte der beiden Reaktanten sind in den unten stehenden Diagrammen zu erkennen, wobei im mittleren Diagramm die relative Feuchte des Kathodengases aufgetragen ist bei einer Durchströmung des oben eingezeichneten Brennstoffzellenstapels 2 „von links nach rechts“. Darunter ist die relative Feuchte des Brennstoffs eingezeichnet, bei einer Durchströmung des Brennstoffzellenstapels 2 „von rechts nach links“.The relative humidity of the two reactants can be seen in the diagrams below, with the middle diagram showing the relative humidity of the cathode gas as it flows through the
Auf diese Weise lassen sich lokal sehr trockene Bereiche vermeiden, wobei auf externe Befeuchter vollständig verzichtet werden kann oder diese auch lediglich verkleinert einzusetzen sind. Die relative Feuchte des Stapels wird dabei „im Kreis“ geführt, was zu einer verstärkten Homogenisierung der Feuchtigkeit über den gesamten Stapel hinweg führt.In this way, locally very dry areas can be avoided, whereby external humidifiers can be completely dispensed with or they can only be used on a smaller scale. The relative humidity of the stack is guided "in a circle", which leads to an increased homogenization of the humidity over the entire stack.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich also durch eine verbesserte Homogenisierung der Feuchteverteilung aus, wobei kürzere Wege für die Verteilung der Feuchtigkeit vorherrschen und damit eine höhere Dynamik für den Brennstoffzellenstapel 2 bereitgestellt ist. Da die Befeuchtung nun stapelintern geregelt werden kann, liegen unter anderem auch Vereinfachungen für den Froststart vor. Ein externer Befeuchter kann dabei entfallen, wobei auch die medienanbindenden Bauteile vom externen Befeuchter zum Stapeleinlass nicht mehr benötigt werden. Dies führt dazu, dass die Brennstoffzellenvorrichtung 1 insgesamt kompakter ausgestaltet ist; sie nutzt den verfügbaren Bauraum noch besser aus. Auch das Gesamtgewicht der Brennstoffzellenvorrichtung und damit des Kraftfahrzeugs reduziert sich durch die gewählte Ausgestaltung.The present invention is therefore distinguished by an improved homogenization of the moisture distribution, with shorter paths prevailing for the distribution of the moisture and thus greater dynamics being provided for the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Brennstoffzellenvorrichtungfuel cell device
- 22
- Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
- 33
- KathodenfrischgasleitungCathode fresh gas line
- 44
- Verdichtercompressor
- 55
- Wasserstofftankhydrogen tank
- 66
- Kathodenabgasleitungcathode exhaust line
- 77
- Anodenrezirkulationsleitunganode recirculation line
- 88th
- Anodenfrischgasleitunganode fresh gas line
- 99
- Anodenabgasleitunganode exhaust line
- 1010
- Polarplatte / BipolarplattePolar Plate / Bipolar Plate
- 1111
- Strömungskanalflow channel
- 1212
- Strömungsfeldflow field
- 1313
- Stegewebs
- 1414
- Verteilerbereichdistribution area
- 1515
- Medienportmedia port
- 1616
- Endplatteendplate
- 1717
- AnschlussConnection
- 1818
- Kathodenauslasscathode outlet
- 1919
- Anodeneinlassanode inlet
- 2020
- Membranelektrodenanordnungmembrane electrode assembly
- 2121
- Anodenauslassanode outlet
- 2222
- Kathodeneinlasscathode inlet
- AA
- aktiver Bereichactive area
- BB
- erste Region abseits des aktiven Bereichsfirst region away from the active area
- CC
- zweite Region abseits des aktiven Bereichssecond region away from the active area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- CN 103915638 A [0003]CN 103915638A [0003]
- KR 20110014455 A [0003]KR 20110014455 A [0003]
- US 5176966 A [0003]US5176966A [0003]
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5176966A (en) | 1990-11-19 | 1993-01-05 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell membrane electrode and seal assembly |
US6207312B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-03-27 | Energy Partners, L.C. | Self-humidifying fuel cell |
US20070196720A1 (en) | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Skala Glenn W | Fuel cell integrated humidification |
DE102008016093A1 (en) | 2007-04-02 | 2008-11-13 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Water removal system for non-reactive areas in PEFMC stacks |
KR20110014455A (en) | 2009-08-05 | 2011-02-11 | 주식회사 엑스에프씨 | Fuel cell stack with internal membrane humidifier |
DE102011014154A1 (en) | 2010-03-19 | 2011-12-01 | GM Global Technology Operations LLC | Selectively coated bipolar plates for water management and freeze start in pem fuel cells |
CN103915638A (en) | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 上海恒劲动力科技有限公司 | Humidifier for fuel cells and fuel cell stack with humidifier |
DE102015214520A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Membrane for a membrane-electrode assembly of a fuel cell and manufacturing process |
DE102019203474A1 (en) | 2019-03-14 | 2020-09-17 | Audi Ag | Bipolar plate, fuel cell stack and fuel cell system |
-
2021
- 2021-07-28 DE DE102021119655.8A patent/DE102021119655A1/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5176966A (en) | 1990-11-19 | 1993-01-05 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell membrane electrode and seal assembly |
US6207312B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-03-27 | Energy Partners, L.C. | Self-humidifying fuel cell |
US20070196720A1 (en) | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Skala Glenn W | Fuel cell integrated humidification |
DE102008016093A1 (en) | 2007-04-02 | 2008-11-13 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Water removal system for non-reactive areas in PEFMC stacks |
KR20110014455A (en) | 2009-08-05 | 2011-02-11 | 주식회사 엑스에프씨 | Fuel cell stack with internal membrane humidifier |
DE102011014154A1 (en) | 2010-03-19 | 2011-12-01 | GM Global Technology Operations LLC | Selectively coated bipolar plates for water management and freeze start in pem fuel cells |
CN103915638A (en) | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 上海恒劲动力科技有限公司 | Humidifier for fuel cells and fuel cell stack with humidifier |
DE102015214520A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Membrane for a membrane-electrode assembly of a fuel cell and manufacturing process |
DE102019203474A1 (en) | 2019-03-14 | 2020-09-17 | Audi Ag | Bipolar plate, fuel cell stack and fuel cell system |
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