Titel:

Bipolarplatte, elektrochemische Zelle und Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine elektrochemische Zelle, eine elektrochemische Zelle - insbesondere eine Brennstoffzelle - und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle

Stand der Technik

Elektrochemische Zellen, insbesondere Brennstoffzellen, mit Membran- Elektroden-Anordnungen und Bipolarplatten sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweis aus der Offenlegungsschrift DE102015218117 (Al). Die Membran-Elektroden-Anordnungen weisen dabei üblicherweise eine Membran und auf beiden Seiten der Membran je eine Elektrodenschicht auf, optional auch noch Diffusionslagen. Die Membran und die Elektrodenschichten sind an ihrem Umfang von einer Rahmenstruktur eingefasst, oft wird hier auch von einem Subgasket gesprochen. Beim Stapeln eines Zellenstapels aus einer Vielzahl von elektrochemischen Zellen werden abwechselnd Bipolarplatten und Membran- Elektroden-Anordnungen übereinander gestapelt.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun eine elektrochemische Zelle mit einer Membran-Elektroden-Anordnung und einer Bipolarplatte zur Verfügung zu stellen, welche für den Stapelprozess gegenüber Verrutschen gesichert sind und so ein positionsgenaues Stapeln der einzelnen Komponenten bzw. Zellen zu einem Zellenstapel aus mehreren elektrochemischen Zellen ermöglichen. Weiterhin soll eine Bipolarplatte zur Verfügung gestellt werden, die den Aufbau einer derartigen gegen Verrutschen gesicherten elektrochemischen Zelle ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Bipolarplatte umfasst dazu zumindest ein polymeres Verbindungselement für eine Verbindung zu einer Membran- Elektroden- Anordnung. Das Verbindungselement kann anschließend mit der Membran- Elektroden-Anordnung, insbesondere mit einer Folie einer Rahmenstruktur der Membran- Elektroden-Anordnung, verschmolzen bzw. stoffschlüssig verbunden werden. Dazu ist das Verbindungselement bevorzugt aus einem thermoplastischem Polymer, beispielsweise PEN (Polyethylennaphthalat) gebildet. Vorteilhafterweise ist die Folie der Membran-Elektroden-Anordnung, mit welcher das Verbindungselement verschmolzen wird, dabei aus dem gleichen Material wie das Verbindungselement selbst gebildet.

In bevorzugten Weiterbildungen ist das Verbindungselement in einer in der Bipolarplatte ausgebildeten Ausnehmung verankert. Dadurch weist das Verbindungselement eine formschlüssige Verbindung zu der Bipolarplatte auf und kann dementsprechend vergleichsweise hohe Querkräfte zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung übertragen.

In vorteilhaften Ausführungen ist das Verbindungselement ein Fortsatz einer auf die Bipolarplatte aufgetragenen Dichtkontur. Das Verbindungselement und die Dichtkontur sind damit aus dem gleichen Material beschaffen. Die Dichtkontur ist üblicherweise eine aktive Fläche und/oder Verteileröffnungen der Bipolarplatte umgebend angeordnet. Bevorzugt punktuell stellt diese Dichtkontur nun auch die Verbindungselemente dar, indem sie später an diesen Stellen mit der Folie der Rahmenstruktur der Membran-Elektroden-Anordnung verschmolzen wird. Besonders bevorzugt ist die Dichtkontur an eben diesen Stellen in Ausnehmungen der Bipolarplatte verankert.

Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement ein Fortsatz zweier auf die Bipolarplatte aufgetragenen Dichtkonturen, wobei die beiden Dichtkonturen an gegenüberliegenden Seiten der Bipolarplatte aufgetragen sind. Dabei dient eine Dichtkontur der Abdichtung des Kathodenraums der elektrochemischen Zelle und die andere Dichtkontur der Abdichtung des Anodenraums der dazu benachbarten elektrochemischen Zelle. In vorteilhaften Weiterbildungen bestehen die beiden Dichtkonturen aus unterschiedlichen Materialien, besonders bevorzugt PEN und PUR (Polyurethan). Das Verbindungselement stellt dabei in vorteilhaften Ausführungen eine punktuelle Verschmelzung dieser beiden Materialien dar; die punktuellen Verschmelzungen sind dabei bevorzugt im Inneren der Bipolarplatte lokalisiert, idealerweise zwischen zwei Verteilerplatten der Bipolarplatte.

Die Erfindung umfasst auch eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, mit einer Bipolarplatte und einer Membran- Elektroden- Einheit. Die Bipolarplatte weist eine Ausführung wie oben beschrieben auf. Die Membran- Elektroden-Anordnung umfasst eine Rahmenstruktur, wobei die Rahmenstruktur eine Folie aufweist. Die Folie ist mit dem Verbindungselement der Bipolarplatte verschmolzen, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Dadurch wird eine für den Stapelvorgang ausreichende Festigkeit der Verbindung zwischen Bipolarplatte und Membran- Elektroden-Anordnung erzielt, wobei dieser Verbund fürs Stapeln durch die erfindungsgemäßen Ausführungen so in engen Grenzen toleriert ist, dass Funktionsflächen von Bipolarplatten und Membran- Elektroden-Anordnungen sehr genau zueinander positioniert werden können.

Bevorzugt bestehen dazu das Verbindungselement und die Folie aus dem gleichen Material, besonders bevorzugt aus einem thermoplastischem Polymer wie PEN.

In vorteilhaften Ausführungen stellt das Verbindungselement einen Fortsatz einer Dichtkontur dar, welche zwischen der Bipolarplatte und der Membran- Elektroden- Anordnung angeordnet ist. Üblicherweise dichtet die Dichtkontur dabei eine aktive Fläche und/oder Verteileröffnungen zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Einheit ab, so dass es zu keiner Durchmischung der Betriebsmedien kommt. Dadurch ist die Funktion des Verbindungselements in die Dichtkontur integriert.

Ist das Verbindungselement als 2-Komponenten-Verbindungselement ausgeführt, also als ein Fortsatz zweier auf die Bipolarplatte aufgetragener Dichtkonturen, besteht es bevorzugt aus PEN und PUR, analog der beiden mit ihm verschmolzenen Dichtkonturen. ln vorteilhaften Herstellungsverfahren wird die Verbindung der Folie zu dem Verbindungselement thermisch - bevorzugt mittels eines Heißstempels - erzeugt. Dadurch kann während der Fertigung die Membran- Elektroden-Anordnung zur Bipolarplatte zunächst positioniert werden ohne dass störende Klebekräfte wirken. Die Klebekräfte werden dann erst anschließend mittels des Heißstempels aktiviert bzw. erzeugt.

Vorliegende Erfindung umfasst demzufolge auch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Zelle nach einer der obigen Ausführungen, wobei die Bipolarplatte mit der Membran-Elektroden-Anordnung verbunden wird. Die Bipolarplatte weist zumindest ein polymeres Verbindungselement für die Verbindung zu der Membran-Elektroden-Anordnung auf. Die Membran- Elektroden-Anordnung weist eine Rahmenstruktur mit zumindest einer Folie auf. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:

• Positionieren der Membran-Elektroden-Anordnung zu der Bipolarplatte.

• Verschmelzen der Folie mit dem Verbindungselement, bevorzugt mittels eines Heißstempels.

Indem die Membran-Elektroden-Anordnung zu der Bipolarplatte positioniert wird, wird eine elektrochemische Zelle im Sinne der Erfindung gebildet. Erst anschließend werden die Folie und das Verbindungselement miteinander verschmolzen, so dass die Positionierung ohne störende Adhäsionskräfte durchgeführt werden kann.

Die Erfindung betrifft auch weitere elektrochemische Zellen, wie Batteriezellen und Elektrolysezellen.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.

Es zeigen schematisch:

Fig. 1 den Schnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffzelle, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 2 in einer perspektivischen Explosionsansicht eine elektrochemische Zelle mit einer Membran- Elektroden-Anordnung zwischen zwei Bipolarplatten, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 3 eine Membran- Elektroden-Anordnung in perspektivischer Ansicht, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Membran-Elektroden-Anordnung mit einer Rahmenstruktur, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle mit einer Bipolarplatte und einer Membran- Elektroden-Anordnung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 6 eine Draufsicht von oben und unten auf eine Bipolarplatte, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.

Figur 1 zeigt schematisch eine aus dem Stand der Technik bekannte elektrochemische Zelle 100 in Form einer Brennstoffzelle, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Die Brennstoffzelle 100 weist eine Membran 2 auf, insbesondere eine Polymerelektrolyt- Membran. Zu einer Seite der Membran 2 ist ein Kathodenraum 100a, zu der anderen Seite ein Anodenraum 100b ausgebildet. Im Kathodenraum 100a sind von der Membran 2 nach außen weisend - also in Normalenrichtung bzw. Stapelrichtung z - eine Elektrodenschicht 3, eine Diffusionslage 5 und eine Verteilerplatte 7 angeordnet. Analog sind im Anodenraum 100b von der Membran 2 nach außen weisend eine Elektrodenschicht 4, eine Diffusionslage 6 und eine Verteilerplatte 8 angeordnet. Die Membran 2 und die beiden Elektrodenschichten 3, 4 bilden eine Membran- Elektroden-Anordnung 1. Optional können auch die beiden Diffusionslagen 5, 6 noch Bestandteil der Membran- Elektroden-Anordnung 1 sein. Optional können eine oder beide Diffusionslagen 5, 6 auch wegfallen, sofern die Verteilerplatten 7, 8 für ausreichend homogene Gaszuführungen sorgen können.

Die Verteilerplatten 7, 8 weisen Kanäle 11 für die Gaszufuhr - beispielsweise Luft im Kathodenraum 100a und Wasserstoff im Anodenraum 100b -zu den Diffusionslagen 5, 6 auf. Die Diffusionslagen 5, 6 bestehen typischerweise kanalseitig - also zu den Verteilerplatten 7, 8 hin - aus einem Kohlefaserflies und elektrodenseitig - also zu den Elektrodenschichten 3, 4 hin - aus einer mikroporösen Partikelschicht.

Die Verteilerplatten 7, 8 weisen die Kanäle 11 und somit implizit auch an die Kanäle 11 angrenzende Stege 12 auf. Die Unterseiten dieser Stege 12 bilden demzufolge eine Kontaktfläche 13 der jeweiligen Verteilerplatte 7, 8 zu der darunterliegenden Diffusionslage 5, 6.

Üblicherweise sind die kathodenseitige Verteilerplatte 7 einer elektrochemischen Zelle 100 und die anodenseitige Verteilerplatte 8 der dazu benachbarten elektrochemischen Zelle fest verbunden, beispielsweise durch Schweißverbindungen, und damit zu einer Bipolarplatte 20 zusammengefasst.

Figur 2 zeigt dazu schematisch die Anordnung einer Membran- Elektroden- Anordnung 1 zwischen zwei Bipolarplatten 20 in perspektivischer Explosionsdarstellung. In Figur 2 sind auch Verteileröffnungen 30 zu sehen, welche sowohl in der Membran-Elektroden-Anordnung 1 als auch in den Bipolarplatten 20 in Form von Ausnehmungen gebildet sind. Beim Übereinanderstapeln der Elektrochemischen Zellen 100 bilden die Verteileröffnungen 30 dann Verteilerkanäle in Stapelrichtung z, von denen aus die einzelnen Kanäle 11 der gestapelten elektrochemischen Zellen 100 mit Medien versorgt werden. Vorteilhafterweise haben jede Membran- Elektroden- Anordnung 1 und jede Bipolarplatte 20 insgesamt sechs Verteileröffnungen 30, nämlich je einen Ein- und Auslass für die drei Medien Anodengas, Kathodengas und Kühlmedium.

Für einen Zellenstapel, welcher aus mehreren - beispielsweise bis zu 500 - elektrochemischen Zellen 100 besteht, müssen also dementsprechend viele Membran- Elektroden-Anordnungen 1 und Bipolarplatten 20 alternierend gestapelt werden. Hierbei müssen die Bipolarplatten 20 und Membran- Elektroden-Anordnungen 1 positionsgenau aufeinander platziert werden, um die bestmögliche Überlappung der funktionellen Bereiche und damit die Funktion des gesamten Zellenstapels zu gewährleisten. Funktionelle Bereiche sind dabei beispielsweise die Kanäle 11 und Stege 12, oder aber auch die Verteileröffnungen 30 oder nicht dargestellte Dichtungen.

Um beim Stapeln der Membran-Elektroden-Anordnungen 1 und Bipolarplatten 20 zu einem Zellenstapel ein positionsgenaues Stapeln ohne Verrutschen zu gewährleisten, wird nun jeweils eine Membran- Elektroden-Anordnung 1 an eine Bipolarplatte 20 angeheftet. Dies kann direkt beim Stapeln der einzelnen Zellen 100 zu einem Zellenstapel erfolgen. Alternativ kann auch jeweils eine Membran- Elektroden-Anordnung 1 mit einer Bipolarplatte 20 verbunden werden und anschließend die so entstandenen Zellen 100 zu einem Zellenstapel gestapelt, ausgerichtet und verpresst werden. Die Schreibweise „Zelle“ betrifft dann genau genommen nicht eine einzelne funktionsfähige elektrochemische Zelle 100, welche aus der Membran- Elektroden-Anordnung 1 und je einer Hälfte von zwei Bipolarplatten 20 besteht, sondern eben die Verbindung einer ganzen Bipolarplatte 20 mit einer Membran-Elektroden-Anordnung 1. Für eine erfindungsgemäße Zelle 100 in der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Zelle“ demzufolge für den Verbund aus einer Membran-Elektroden-Anordnung 1 und einer Bipolarplatte 20 gebraucht.

Figur 3 zeigt eine Membran-Elektroden-Anordnung 1 in perspektivischer Ansicht, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt. Die Membran-Elektroden- Anordnung 1 weist in ihrer Mitte eine aktive Fläche 15 auf. Hier sind zumindest die Membran 2 und die beiden Elektrodenschichten 3, 4- optional auch noch die beiden Diffusionslagen 5, 6 - angeordnet. Die aktive Fläche 15 wirkt in den elektrochemischen Zellen 100 dann mit den Kanälen 11 und Stegen 12 der Verteilerplatten 7, 8 bzw. der Bipolarplatten 20 zusammen, im Betrieb des Zellenstapels weist die aktive Fläche 15 eine Stromdichte auf, hier wird also elektrischer Strom erzeugt bzw. umgesetzt.

Die aktive Fläche 15 ist von einer Rahmenstruktur 16 eingefasst, in vorliegender Ausführung ist die Rahmenstruktur 16 die aktive Fläche 15 über den gesamten Umfang umgebend ausgeführt. In der Rahmenstruktur 16 sind die Verteileröffnungen 30 für die Medien Anodengas, Kathodengas und Kühlmedium ausgebildet.

Figur 4 zeigt in einem Vertikalschnitt die Membran-Elektroden-Anordnung 1 einer elektrochemischen Zelle 100, insbesondere einer Brennstoffzelle, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Die Membran-Elektroden- Anordnung 1 weist die Membran 2, beispielhaft eine Polymerelektrolytmembran (PEM), und die zwei porösen Elektrodenschichten 3 bzw. 4 mit jeweils einer Katalysatorschicht auf, wobei die Elektrodenschichten 3 bzw. 4 jeweils an einer Seite der Membran 2 angeordnet sind. Weiter weist die elektrochemische Zelle 100 die beiden Diffusionslagen 5 bzw. 6 auf, welche je nach Ausführung auch zur Membran-Elektroden-Anordnung 1 gehören können.

Die Membran-Elektroden-Anordnung 1 ist an ihrem Umfang, außerhalb der aktiven Fläche 15, von der Rahmenstruktur 16 umgeben, hier spricht man auch von einem Subgasket. Die Rahmenstruktur 16 dient der Steifigkeit und der Dichtheit der Membran-Elektroden-Anordnung 1 und ist ein nicht-aktiver Bereich der elektrochemischen Zelle 100.

Die Rahmenstruktur 16 ist im Schnitt insbesondere U-förmig bzw. Y-förmig ausgebildet, wobei ein erster Schenkel des U-förmigen Rahmenabschnitts durch eine erste Folie 161 aus einem ersten Werkstoff W1 gebildet ist und ein zweiter Schenkel des U-förmigen Rahmenabschnitts durch eine zweite Folie 162 aus einem zweiten Werkstoff W2 gebildet ist. Zusätzlich sind die erste Folie 161 und die zweite Folie 162 mittels eines Klebemittels 163 aus einem dritten Werkstoff W3 an dem Mittelschenkel der Rahmenstruktur 16 zusammengeklebt. Häufig sind der erste Werkstoff W1 und der zweite Werkstoff W2 identisch und aus thermoplastischem Polymer, beispielsweise aus PEN (Polyethylennaphthalat) ausgeführt.

Die beiden Diffusionslagen 5 bzw. 6 sind quasi in die Rahmenstruktur 16 eingelegt, üblicherweise so, dass sie über der aktiven Fläche 15 der elektrochemischen Zelle 100 mit je einer Elektrodenschicht 3, 4 in Kontakt sind.

Die erste Folie 161 weist eine erste Verbindungsfläche 161a für die spätere Verbindung zu einer Bipolarplatte 20 auf. Und die zweite Folie 162 weist eine zweite Verbindungsfläche 162a für die spätere Verbindung zu einer weiteren Bipolarplatte 20 auf. Für den Stapelprozess wird bevorzugt jeweils eine Bipolarplatte 20 mit einer der beiden Folien 161, 162 der Membran- Elektroden- Anordnung 1 verbunden.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle 100 im Querschnitt. Die elektrochemische Zelle 100 weist im Sinne der Erfindung - wie oben bereits angesprochen - einen Verbund aus einer Membran-Elektroden-Anordnung 1 und einer Bipolarplatte 20 auf und dient der Vorbereitung des Stapelprozesses von mehreren elektrochemischen Zellen 100 zu einem Zellenstapel.

Die Bipolarplatte 20 weist zwei Dichtkonturen 27, 28 zu ihren beiden benachbarten Membran-Elektroden-Anordnungen 1 auf. Dabei ist eine Dichtkontur 27 auf die kathodenseitige Verteilerplatte 7 der Bipolarplatte 20 aufgebracht und wirkt zur Begrenzung des Kathodenraums 100a der dargestellten elektrochemischen Zelle 100 mit der ersten Folie 161 der Rahmenstruktur 16 zusammen. Die zweite Dichtkontur 28 ist auf die anodenseitige Verteilerplatte 8 der Bipolarplatte 20 aufgebracht und wirkt - nach dem Stapelprozess - zur Begrenzung des Anodenraums 100b der nicht dargestellten benachbarten elektrochemischen Zelle 100 mit der zweiten Folie 162 derer Rahmenstruktur 16 zusammen. Die Dichtkontur 27 weist bevorzugt das gleiche Material wie die Folie 161, 162 auf, zu welcher es angeordnet wird, im Falle der Figur 5 ist dies die erste Folie 161. Die Dichtkontur 27 wird bevorzugt punktuell an zwei oder drei Stellen mit der ersten Folie 161 an der ersten Verbindungsfläche 161a verschmolzen, bildet mit dieser also zwei oder drei Verbindungselemente 21 aus, so dass ein Verrutschen der Membran- Elektroden-Anordnung 1 zu der Bipolarplatte 20 unterbunden ist. Die Dichtkontur 27 hat somit, zumindest an diesen Verschweißungspunkten auch die Funktion von Verbindungselementen 21. Vorteilhafterweise ist die Dichtkontur 27 zumindest an den Stellen der Verbindungselemente 27 in der Verteilerplatte 7 bzw. in der Bipolarplatte 20 verkrallt bzw. verankert. Dazu sind in der Verteilerplatte 7 bzw. in der Bipolarplatte 20 entsprechende Ausnehmungen 7a ausgebildet, in welche je ein Verbindungselement 21 hineinragt, so dass senkrecht zur Stapelrichtung z ein Formschluss zwischen dem Verbindungselement 21 und der Bipolarplatte 20 und damit auch ein Formschluss zwischen der Rahmenstruktur 16 und er Bipolarplatte 20 und damit auch ein Formschluss zwischen der Membran- Elektroden-Anordnung 1 und der Bipolarplatte 20 ausgebildet ist, so dass Querkräfte gegen Verrutschen übertragen werden können.

In bevorzugten Ausführungen sind die erste Folie 161 und die mit ihr verschmolzenen Verbindungselemente 21 aus dem Material PEN (Polyethylennaphthalat) gestaltet. Dieses Material eignet sich sowohl als Werkstoff für die Dichtkontur 27 als auch zum Verschmelzen mit einem gleichartigen Werkstoff.

In bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung ragt das Verbindungselement 21 sowohl durch die kathodenseitige Verteilerplatte 7 als auch durch die anodenseitige Verteilerplatte 8 der Bipolarplatte 20 - wie in Figur 5 dargestellt -, so dass die mechanische Verkrallung des Verbindungselements 21 in der Bipolarplatte 20 besonders stark ausgeprägt ist. Besonders bevorzugt ist in diesen Fällen das Verbindungselement 21 als 2-Komponenten- Verbindungselement gestaltet, es weist also zwei Materialien auf, da auch die zugehörigen beiden Dichtkonturen 27, 28 aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehen. In vorteilhaften Ausführungen besteht dabei die mit der Folie 161, 162 an den Verbindungselementen 21 zu verschweißende Dichtkontur 27 aus PEN und die Dichtkontur 28 auf der gegenüberliegenden Seite der Bipolarplatte 20 aus PUR. Die Dichtkontur 28 aus PUR ist vergleichsweise weich und ermöglicht es etwaige Höhentoleranzen besser ausgleichen zu können.

Dazu zeigt Figur 6 die Draufsicht auf eine Bipolarplatte 20, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Dabei zeigen die Figur 6a die Draufsicht auf die kathodenseitige Verteilerplatte 7 und die Figur 6b die Draufsicht auf die anodenseitige Verteilerplatte 8. Die kathodenseitige Verteilerplatte 7 wird mit der Dichtkontur 27 abgedichtet. In der Ausführung der Figur 6a umschließt die Dichtkontur 27 dazu die aktive Fläche 15 und die Verteileröffnungen 30. Die anodenseitige Verteilerplatte 8 wird mit der Dichtkontur 28 abgedichtet. In der Ausführung der Figur 6b umschließt die Dichtkontur 28 dazu die aktive Fläche 15 und die Verteileröffnungen 30.

Bevorzugt wird die anodenseitige Verteilerplatte 8 mit der Dichtkontur 28 aus PUR abgedichtet und die kathodenseitige Verteilerplatte 7 mit der Dichtkontur 27 aus PEN.

Für die Verbindung einer Bipolarplatte 20 mit einer Membran- Elektroden- Anordnung 1 werden also die Bipolarplatte 20 und die Membran- Elektroden- Anordnung 1 passgenau übereinandergelegt, dann die die Bipolarplatte 20 kontaktierende erste Folie 161 bzw. zweite Folie 162 lokal im Bereich der Verbindungselemente 21 aufgeschmolzen, bevorzugt mittels eines Heißstempels, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Folie 161, 162 und dem Verbindungselement 21 bzw. der zugehörigen Dichtkontur 27, 28 entsteht. Die mechanische Verkrallung zwischen der Bipolarplatte 20 und dem Verbindungselement 21 sorgt dafür, dass sich die Rahmenstruktur 16 nicht von der Bipolarplatte 20 ablösen kann. Das Verbindungselement 21 ist bevorzugt quasi ein Fortsatz der zugehörigen Dichtkontur 27, 28, indem diese in die zugehörige Ausnehmung 7a, 8a appliziert wird.

In der Ausführung der Figur 5 wird dabei immer nur die erste Folie 161 mit der Dichtkontur 27 der kathodenseitigen Verteilerplatte 7 im Bereich der Verbindungselemente 21 verschmolzen, also in dem Bereich, in dem die kathodenseitige Verteilerplatte 7 Ausnehmungen 7a zur Verkrallung der Verbindungselemente 21 in der Verteilerplatte 7 aufweist. Die zweite Dichtkontur 28 bekommt ihre Dichtfunktion nach dem Stapeln mehrerer elektrochemischer Zellen 100 zu einem Zellenstapel, da sie mit der benachbarten elektrochemischen Zelle 100 zusammenwikrt.