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Patent Searching and Data


Title:
BIPOLAR PLATE FOR AN ELECTROCHEMICAL DEVICE, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/198184
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to create a bipolar plate for an electrochemical device, comprising a flow field bipolar plate layer, on which a flow field for a fluid medium is formed, wherein the flow field comprises a flow field channel, through which the fluid medium can flow along a direction of flow and which comprises a flow field channel portion open towards an electrochemically active unit of the electrochemical device, which bipolar plate allows homogenization of the concentration of the electrochemically active species in the fluid medium along its direction of flow through the flow field and thereby increases the efficiency of the electrochemical device, it is proposed that the bipolar plate comprises a bypass channel for the fluid medium, wherein the bypass channel comprises a bypass inlet which is disposed upstream of the flow field channel portion and through which the fluid medium can enter the bypass channel, and a bypass outlet which is disposed downstream of the flow field channel portion and through which the fluid medium can flow out of the bypass channel into the flow field channel, and wherein the bypass channel is designed to be closed against an electrochemically active unit.

Inventors:
KIUPEL THOMAS (DE)
STAHL PETER (DE)
KRAFT JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/058171
Publication Date:
October 07, 2021
Filing Date:
March 29, 2021
Export Citation:
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Assignee:
EKPO FUEL CELL TECH GMBH (DE)
International Classes:
H01M8/0258; H01M8/0254; H01M8/1018
Foreign References:
US20100136452A12010-06-03
US20180048012A12018-02-15
US20150132677A12015-05-14
Attorney, Agent or Firm:
HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung (100), umfassend eine Strömungsfeld-Bipolarplattenlage (108), an welcher ein Strömungs feld (110) für ein fluides Medium ausgebildet ist, wobei das Strömungsfeld (110) einen Strömungsfeldkanal (138a) um fasst, welcher von dem fluiden Medium längs einer Strömungsrichtung (140) durchströmbar ist und welcher einen Strömungsfeldkanalabschnitt (158) für das fluide Medium umfasst, der im montierten Zustand der Bi polarplatte (106) zu einer elektrochemisch aktiven Einheit (120) der elektrochemischen Vorrichtung (100) hin offen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bipolarplatte (106) einen Bypasskanal (146) für das fluide Me dium umfasst, wobei der Bypasskanal (146) einen stromaufwärts von dem Strömungs feldkanalabschnitt (158) angeordneten Bypass- Eintritt (154), durch welchen das fluide Medium in den Bypasskanal (146) eintreten kann, und einen stromabwärts von dem Strömungsfeldkanalabschnitt (158) ange ordneten Bypass-Austritt (156), durch welchen das fluide Medium aus dem Bypasskanal (146) in den Strömungsfeldkanal (138a) austreten kann, umfasst, und wobei der Bypasskanal (146) gegenüber der elektrochemisch aktiven Einheit (120) geschlossen ausgebildet ist.

2. Bipolarplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der By passkanal (146) durch die Strömungsfeld-Bipolarplattenlage (108), an welcher das Strömungsfeld (110) für das fluide Medium ausgebildet ist, und durch eine weitere Bipolarplattenlage (112) der Bipolarplatte (106) begrenzt ist. 3. Bipolarplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strö- mungsfeld-Bipolarplattenlage (108) und die weitere Bipolarplattenlage (112) längs einer den Bypasskanal (146) berandenden Fügelinie (148) im Wesentlichen fluiddicht miteinander verbunden sind.

4. Bipolarplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füge linie (148) eine Lötlinie oder eine Schweißlinie (115) ist.

5. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass zwischen der Strömungsfeld-Bipolarplattenlage (108) und der weiteren Bipolarplattenlage (112) ein Fluidkanal (152) für ein weiteres fluides Medium ausgebildet ist.

6. Bipolarplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der By passkanal (146) von dem Fluidkanal (152) durch eine im Wesentlichen fluiddichte Fügelinie (148) getrennt ist.

7. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, dass der Fluidkanal (152) gegenüber der elektrochemisch aktiven Einheit (120) geschlossen ausgebildet ist.

8. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass das weitere fluide Medium ein Kühlmedium ist.

9. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass das fluide Medium ein Anodengas oder ein Kathodengas für die elektrochemische Vorrichtung (100) ist. 10. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass der Bypasskanal (146) durch einen Steg (114a) des Strö mungsfeldes (110), weicher einen Strömungsfeldkanal (138a) des Strömungsfeldes (110) seitlich begrenzt, begrenzt ist.

11. Bipolarplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der By pass-Austritt (156) an einer Flanke (128a) des Steges (114a) angeord net ist.

12. Bipolarplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der By pass-Austritt (156) an einer Kuppe (118) des Steges (114a) angeordnet ist.

13. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass der Bypass-Eintritt (154) an einer Stirnwand (136) des Steges (114a) angeordnet ist.

14. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass das Strömungsfeld (110) mehrere parallel zueinander von dem fluiden Medium durchströmbare Strömungsfeldkanäle (138, 138a) umfasst.

15. Elektrochemische Vorrichtung, umfassend mindestens eine elektroche misch aktive Einheit (120) und mindestens eine Bipolarplatte (106) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, deren Strömungsfeldkanalabschnitt (158) zu der elektrochemisch aktiven Einheit (120) hin offen ist.

Description:
Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung und elektrochemische Vorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung, wobei die Bipolarplatte eine Strömungsfeld-Bipolarplattenlage, an welcher ein Strömungsfeld für ein fluides Medium ausgebildet ist, umfasst, wobei das Strömungsfeld einen Strömungsfeldkanal umfasst, welcher von dem fluiden Medium längs einer Strömungsrichtung durchströmbar ist und welcher einen Strömungsfeldkanalabschnitt für das fluide Medium umfasst, der im montierten Zustand der Bipolarplatte zu einer elektrochemisch aktiven Einheit der elektrochemischen Vorrichtung hin offen ist.

Die Effizienz und Leistungsabgabe einer solchen elektrochemischen Vorrich tung ist von einer ausreichenden Versorgung der elektrochemisch aktiven Ein heit der elektrochemischen Vorrichtung mit den fluiden Reaktionsmedien, von der Temperatur der elektrochemisch aktiven Einheit, vom Wasseranteil der elektrochemisch aktiven Einheit und von weiteren Faktoren abhängig.

Dabei müssen die elektrochemisch aktiven Spezies (insbesondere Wasserstoff oder Sauerstoff) der der elektrochemischen Vorrichtung zugeführten fluiden Medien, welche aus einem Gemisch verschiedener Fluide bestehen können (beispielsweise in Form von Luft), an die reaktiven Stellen der elektrochemisch aktiven Einheit, insbesondere an die Anode und an die Kathode, geführt werden.

Ein Maß für die Versorgung der Elektroden (Anode und Kathode) der elektro chemisch aktiven Einheit mit den reaktiven fluiden Medien ist die Konzentra tion der jeweiligen elektrochemisch aktiven Spezies. Die unverbrauchten Spezies, die nicht elektrochemisch aktiven Spezies und die Produkte aus der in der elektrochemisch aktiven Einheit ablaufenden elektrochemischen Reaktion (beispielsweise Wasser) werden durch das Strömungsfeld wieder ausgetragen. Geschieht der Austrag von nicht elektrochemisch aktiven Spezies und von Pro dukten der elektrochemischen Reaktion nicht in ausreichendem Maße, so werden reaktive Stellen der elektrochemisch aktiven Einheit durch dort ver bleibende Produkte oder durch für die elektrochemische Reaktion inerte Stoffe blockiert, wodurch die Leistung und die Effizienz der elektrochemischen Vor richtung sinkt.

Bei bekannten Bipolarplatten für eine elektrochemische Vorrichtung wird jedes reaktive fluide Medium dem Strömungsfeld in einem Randbereich der Bipolar platte zugeführt und an einem gegenüberliegenden Randbereich der Bipolar platte wieder aus dem Strömungsfeld abgeführt. Zwischen den beiden Rand bereichen der Bipolarplatte nimmt die Konzentration der elektrochemisch akti ven Spezies kontinuierlich ab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine Homogenisierung der Kon zentration der elektrochemisch aktiven Spezies in einem fluiden Medium, welchem das Strömungsfeld zugeordnet ist, längs der Strömungsrichtung des fluiden Mediums durch das Strömungsfeld ermöglicht und so die Effizienz der elektrochemischen Vorrichtung erhöht.

Diese Aufgabe wird bei einer Bipolarplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bipolarplatte einen Bypasskanal für das fluide Medium umfasst, wobei der Bypasskanal einen stromaufwärts von dem Strömungsfeldkanalab schnitt angeordneten Bypass-Eintritt, durch welchen das fluide Medium in den Bypasskanal eintreten kann, und einen stromabwärts von dem Strömungsfeld kanalabschnitt angeordneten Bypass-Austritt, durch welchen das fluide Medium aus dem Bypasskanal in den Strömungsfeldkanal austreten kann, um fasst, und wobei der Bypasskanal gegenüber der elektrochemisch aktiven Einheit ge schlossen ausgebildet ist. Der Bypasskanal ermöglicht es, dass das fluide Medium an den reaktiven Stellen der elektrochemisch aktiven Einheit der elektrochemischen Vorrich tung, welche an den Strömungsfeldkanalabschnitt angrenzen, vorbeigeführt wird, so dass dieser durch den Bypasskanal strömende Anteil des fluiden Me diums nicht an der in der elektrochemisch aktiven Einheit stattfindenden elektrochemischen Reaktion beteiligt ist. Die Konzentration der elektroche misch aktiven Spezies verringert sich daher in dem durch den Bypasskanal strömenden Anteil des fluiden Mediums nicht. Durch die spätere Vermischung des durch den Bypasskanal strömenden Anteils des fluiden Mediums mit dem durch den Strömungsfeldkanalabschnitt strömenden Anteil des fluiden Me diums, welches an der in der elektrochemisch aktiven Einheit der elektroche mischen Vorrichtung stattfindenden elektrochemischen Reaktion teilnimmt, kann die Konzentration der elektrochemisch aktiven Spezies im Bereich des Bypass-Austritts und stromabwärts von dem Bypass-Austritt gezielt erhöht werden, wodurch die Leistungserzeugung und die Effizienz der elektrochemi schen Vorrichtung gesteigert wird.

Die elektrochemische Vorrichtung kann insbesondere als eine Brennstoff zellenvorrichtung, vorzugsweise eine PEM(Polymer-Elektrolyt-Membran)- Brennstoffzellenvorrichtung, als eine Elektrolysezelle oder als eine Redox- Flow-Batterie, ausgebildet sein.

Das fluide Medium, welches durch den Bypasskanal geführt wird und eine elektrochemisch aktive Spezies enthält, kann insbesondere ein Anodengas oder ein Kathodengas der elektrochemischen Vorrichtung sein.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bypasskanal durch die Strömungsfeld-Bipolarplattenlage, an welcher das Strömungsfeld für das fluide Medium ausgebildet ist, und durch eine weitere Bipolarplattenlage der Bipolarplatte begrenzt ist. Die Bipolarplatte weist in diesem Fall also zwei oder mehr Bipolarplattenlagen auf.

Die Strömungsfeld-Bipolarplattenlage und die weitere Bipolarplattenlage sind vorzugsweise längs einer den Bypasskanal berandenden Fügelinie im Wesent lichen fluiddicht miteinander verbunden.

Ein solche Fügelinie kann insbesondere eine Lötlinie oder eine Schweißlinie sein.

Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen der Strömungsfeld- Bipolarplattenlage und der weiteren Bipolarplattenlage ein Fluidkanal für ein weiteres fluides Medium ausgebildet ist.

Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Bypasskanal von dem Fluidkanal durch eine im Wesentlichen fluiddichte Fügelinie getrennt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Fluidkanal gegenüber der elektroche misch aktiven Einheit geschlossen ausgebildet ist.

Das weitere fluide Medium, welches durch den Fluidkanal strömt, ist daher vorzugsweise ein fluides Medium, das keine elektrochemisch aktive Spezies enthält, welche an der in der elektrochemisch aktiven Einheit der elektroche mischen Vorrichtung ablaufenden elektrochemischen Reaktion beteiligt ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das weitere fluide Medium ein Kühlmedium ist.

Das durch den Bypasskanal strömende fluide Medium ist vorzugsweise ein Anodengas oder ein Kathodengas für die elektrochemische Vorrichtung. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bypasskanal durch einen Steg des Strömungsfeldes, welcher einen Strö mungsfeldkanal des Strömungsfeldes seitlich begrenzt, begrenzt ist.

Dabei kann der Bypass-Austritt insbesondere an einer Flanke des Steges an geordnet sein.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Bypass- Austritt an einer Kuppe des Steges angeordnet ist.

Mit einer solchen Kuppe liegt der Steg vorzugsweise an der elektrochemisch aktiven Einheit der elektrochemischen Vorrichtung an.

Der Bypass- Eintritt kann insbesondere an einer Stirnwand des Steges ange ordnet sein.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Bypass-Eintritt ebenfalls an einer Flanke des Steges angeordnet ist, vorzugsweise an einer stromaufwärts von dem Bypass-Austritt angeordneten Stelle des Steges.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungsfeld mehrere parallel zueinander von dem fluiden Medium durch- strömbare Strömungsfeldkanäle umfasst.

Die erfindungsgemäße Bipolarplatte eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mindestens eine elektroche misch aktive Einheit und mindestens eine erfindungsgemäße Bipolarplatte, deren Strömungsfeldkanalabschnitt zu der elektrochemisch aktiven Einheit hin offen ist, umfasst. Der Bypasskanal der erfindungsgemäßen Bipolarplatte kann ein Kanal sein, welcher herkömmlicherweise für die Durchströmung mit einem Kühlmittel der elektrochemischen Vorrichtung vorgesehen ist, jedoch durch einen Fügepro zess mittels im Wesentlichen fluiddichter Fügelinien hydraulisch von dem Kühlmittel-Strömungsfeld der Bipolarplatte isoliert ist.

Der Bypasskanal mit dem Bypass-Eintritt und dem Bypass-Austritt dient als ein ein fluides Medium führender Kanal, in welchem ein fluides Medium ohne Kontakt zu reaktiven Stellen der elektrochemisch aktiven Einheit der elektro chemischen Vorrichtung stromabwärts transportiert werden kann.

Dabei stellt das in den Bypasskanal eintretende Fluid einen Bruchteil des Fluids dar, welches durch die Strömungsfeldkanäle des Strömungsfelds, welches dem betreffenden fluiden Medium zugeordnet ist, strömt.

Die Strömung des fluiden Mediums durch den Bypasskanal verläuft vorzugs weise parallel zu der Strömung des fluiden Mediums durch den Strömungs feldkanalabschnitt, welcher mit den reaktiven Stellen der elektrochemisch aktiven Einheit in Fluidverbindung steht.

Der Bypass- Eintritt und/oder der Bypass-Austritt werden vorzugsweise durch einen Schneidvorgang, insbesondere einen Laser-Schneidvorgang, an der Bi polarplatte, insbesondere an der Strömungsfeld-Bipolarplattenlage, an welcher das Strömungsfeld für das fluide Medium ausgebildet ist, erzeugt.

Die elektrochemisch aktive Einheit der elektrochemischen Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM).

Die Strömungsfeld-Bipolarplattenlage und/oder die weitere Bipolarplattenlage der Bipolarplatte sind vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfol genden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbei spielen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise schematische Draufsicht auf eine Bipolar platte für eine elektrochemische Vorrichtung, an welcher ein Strömungsfeld für ein fluides Medium ausgebildet ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Bipolarplatte aus Fig. 1 und eine elektrochemisch aktive Einheit der elektrochemischen Vorrich tung, längs der Linie 2 - 2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine ausschnittsweise schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung; und

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Bipolarplatte aus Fig. 3 und eine elektrochemisch aktive Einheit der elektrochemischen Vorrich tung, längs der Linie 4 - 4 in Fig. 3.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Eine in den Fig. 1 und 2 ausschnittsweise dargestellte, als Ganzes mit 100 be- zeichnete elektrochemische Vorrichtung, beispielsweise ein Brennstoffzellen stapel oder ein Elektrolyseur, umfasst einen Stapel, der mehrere in einer Stapelrichtung 102 aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten 104, beispielsweise Brennstoffzelleneinheiten oder Elektrolyseeinheiten, und eine (nicht dargestellte) Spannvorrichtung zum Beaufschlagen der elektrochemi schen Einheiten 104 mit einer parallel zu der Stapelrichtung 102 gerichteten Spannkraft umfasst.

Jede der elektrochemischen Einheiten 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 umfasst jeweils eine Bipolarplatte 106.

Jede Bipolarplatte 106 umfasst bei dieser Ausführungsform eine Strömungs- feld-Bipolarplattenlage 108, an welcher ein Strömungsfeld 110 für ein fluides Medium ausgebildet ist, und eine weitere Bipolarplattenlage 112, die fluiddicht, beispielsweise durch eine Schweißnahtanordnung, an der Strömungsfeld- Bipolarplattenlage 108 festgelegt ist.

Die Strömungsfeld-Bipolarplattenlage 108 weist Stege 114 und zwischen je weils zwei Stegen 114 liegende Kanalgrundabschnitte 116 auf.

Jeder der Stege 114 weist jeweils eine Kuppe 118 auf, mit welcher der Steg 114 an einer der Bipolarplatte 106 benachbarten elektrochemisch aktiven Ein heit 120 der elektrochemischen Vorrichtung 100 anliegt.

Eine solche elektrochemisch aktive Einheit 120 kann insbesondere als eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) 122 ausgebildet sein.

Jede Kuppe 118 liegt mit einer Anlagefläche 124, welche im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung 102 ausgerichtet ist, im Wesentlichen flächig an einer der Bipolarplatte 106 zugewandten Begrenzungsfläche 126 der elektro chemisch aktiven Einheit 120, welche ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung 102 ausgerichtet ist, an.

Ferner umfasst jeder Steg 114 zwei Flanken 128, welche gegenüber der Stapelrichtung 102 um einen spitzen Winkel geneigt sind. Zwischen den der jeweiligen Kuppe 118 abgewandten äußeren Rändern 130 von zwei einander benachbarten Stegen 114 erstreckt sich jeweils ein Kanal grundabschnitt 116 der Strömungsfeld-Bipolarplattenlage 108, welcher die beiden einander benachbarten Stege 114 miteinander verbindet.

Jeder der Stege 114 erstreckt sich längs einer Steglängsrichtung 132, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Stapelrichtung 102 ausgerichtet ist.

Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, endet jeder Steg 114 an seinen beiden Endbereichen 134 an jeweils einer Stirnwand 136, welche - ebenso wie die seitlichen Flanken 128 des jeweiligen Steges 114 - sowohl gegenüber der Kuppe 118 als auch gegenüber der Stapelrichtung 102 um einen spitzen Winkel geneigt sind.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, begrenzen zwei einander benachbar te Stege 114 und der die beiden Stege 114 miteinander verbindende Kanal grundabschnitt 116 zusammen mit der elektrochemisch aktiven Einheit 120 jeweils einen Strömungsfeldkanal 138 des Strömungsfeldes 110.

Jeder Strömungsfeldkanal 138 des Strömungsfeldes 110 ist von dem fluiden Medium, welchem das Strömungsfeld 110 zugeordnet ist, längs einer Strö mungsrichtung 140 durchströmbar, welche innerhalb eines Strömungsfeld kanals 138 im Wesentlichen parallel zu den Steg-Längsrichtungen 132 der den betreffenden Strömungsfeldkanal 138 begrenzenden Stege 114 des Strö mungsfeldes 110 ausgerichtet ist.

Die Strömungsfeldkanäle 138 des Strömungsfeldes 110 münden an ihrem stromaufwärts liegenden Ende in einen Medium-Zuführbereich 142 des Strö mungsfeldes 110 und an ihrem stromabwärts liegenden Ende in einen Medium-Abführbereich 144 des Strömungsfeldes 110. Im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 tritt das fluide Medium, welchem das Strömungsfeld 110 zugeordnet ist, durch einen (vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Stapelrichtung 102 verlaufenden, nicht dargestell ten) Medium-Zuführkanal in den Medium-Zuführbereich 142 des Strömungs feldes 110 ein, von wo es auf die verschiedenen Strömungsfeldkanäle 138 ver teilt wird und dieselben längs der Strömungsrichtung 140 durchströmt.

Das fluide Medium kann insbesondere ein Anodengas oder ein Kathodengas für die elektrochemische Vorrichtung 100 sein.

Das fluide Medium gelangt aus den Strömungsfeldkanälen 138 zu der elektro chemisch aktiven Einheit 120, wo die jeweils elektrochemisch aktive Spezies aus dem fluiden Medium im Zuge der in der elektrochemisch aktiven Einheit 120 ablaufenden elektrochemischen Reaktionen verbraucht wird, so dass die Konzentration der elektrochemisch aktiven Spezies in dem die Strömungsfeld kanäle 138 durchströmenden fluiden Medium längs der Strömungsrichtung 140 abnimmt.

Um diese Abnahme zumindest in einem Teil des Strömungsfeldes 110 zumin dest teilweise auszugleichen, umfasst die Bipolarplatte 106 mindestens einen Bypasskanal 146 für das fluide Medium, welchem des Strömungsfeld 110 zu geordnet ist.

Der Bypasskanal 146 ist durch einen Steg 114a und einen dem Steg 114a ge genüberliegenden Steg 114a', welcher in der weiteren Bipolarplattenlage 112 ausgebildet ist, begrenzt (siehe Fig. 2). Der Steg 114a' weist ebenfalls eine Kuppe 118' mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung 102 aus gerichteten Anlagefläche 124' und zwei gegenüber der Stapelrichtung 102 um einen spitzen Winkel geneigte Flanken 128' auf. Die Strömungsfeld-Bipolarplattenlage 108 und die weitere Bipolarplattenlage 112 sind längs einer oder mehreren den Bypasskanal 146 berandenden Füge linien 148 fluiddicht miteinander verbunden.

Grundsätzlich kommt jedes stoffschlüssige Fügeverfahren für die Herstellung der mindestens einen Fügelinie 148 in Betracht.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Fügelinie 148 eine Lötlinie oder eine Schweißlinie 150 ist.

Eine Schweißlinie 150 kann insbesondere durch einen Laserschweißvorgang an der Bipolarplatte 106 erzeugt sein.

Zwischen der Strömungsfeld-Bipolarplattenlage 108 und der weiteren Bipolar plattenlage 112 ist neben dem Bypasskanal 146 ein Fluidkanal 152 für ein weiteres fluides Medium ausgebildet.

Dieses weitere fluide Medium ist von dem fluiden Medium, welchem das Strö mungsfeld 110 zugeordnet ist, verschieden.

Das weitere fluide Medium kann insbesondere ein Kühlmedium zum Kühlen der elektrochemischen Vorrichtung 100 sein.

Der Fluidkanal 152, der von dem weiteren fluiden Medium durchströmbar ist, ist von dem Bypasskanal 146 durch eine der im Wesentlichen fluiddichten Fügelinien 148 getrennt.

Ferner ist der von dem weiteren fluiden Medium durchströmbare Fluidkanal 152 gegenüber der elektrochemisch aktiven Einheit 120 geschlossen ausge bildet, so dass das weitere fluide Medium, insbesondere das Kühlmedium, nicht aus dem Fluidkanal 152 in die elektrochemisch aktive Einheit 120 gelangen kann. Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, umfasst der Bypasskanal 146 einen Bypass- Eintritt 154, durch welchen das fluide Medium, welchem das Strö mungsfeld 110 zugeordnet ist, in den Bypasskanal 146 eintreten kann, und einen stromabwärts von dem Bypass-Eintritt 154 angeordneten Bypass-Aus tritt 156, durch welchen das fluide Medium aus dem Bypasskanal 146 in den angrenzenden Strömungsfeldkanal 138a austreten kann.

Der Bypass-Eintritt 154 ist beispielsweise als eine Durchtrittsöffnung in der Stirnwand 136a des Steges 114a, welche im stromaufwärts liegenden Endbe reich 134 des Steges 114a angeordnet ist, ausgebildet.

Der Bypass-Austritt 156 ist beispielsweise als eine Durchtrittsöffnung in der dem Strömungsfeldkanal 138a zugewandten Flanke 128a des Steges 114a ausgebildet.

Zwischen dem stromaufwärts liegenden Bypass- Eintritt 154 und dem strom abwärts liegenden Bypass-Austritt 156 liegt ein Strömungsfeldkanalabschnitt 158 des Strömungsfeldkanals 138a, welcher mittels des Bypasskanals 146 umgangen wird, so dass der Anteil des fluiden Mediums, welcher durch den Bypass-Eintritt 154 in den Bypasskanal 146 eintritt und aus dem Bypass- Austritt 156 wieder aus dem Bypasskanal 146 in den Strömungsfeldkanal 138a austritt, nicht den Strömungsfeldkanalabschnitt 158 durchströmt und somit nicht aus dem Strömungsfeldkanalabschnitt 158 zu der elektrochemisch aktiven Einheit 120 gelingen kann.

Der durch den Bypasskanal 146 strömende Anteil des fluiden Mediums kann auch nicht aus dem Bypasskanal 146 in die elektrochemisch aktive Einheit 120 gelangen, weil der Bypasskanal 146 gegenüber der elektrochemisch aktiven Einheit 120 geschlossen ausgebildet ist. Die Konzentration der elektrochemisch aktiven Spezies in dem fluiden Medium bleibt daher in dem den Bypasskanal 146 durchströmenden Anteil des fluiden Mediums erhalten, so dass durch die Zufuhr dieses Anteils des fluiden Me diums aus dem Bypasskanal 146 durch den Bypass-Austritt 156 in den strom abwärts von dem Strömungsfeldkanalabschnitt 158 liegenden Teil des Strö mungsfeldkanals 138a die Verringerung der Konzentration der elektroche misch aktiven Spezies in dem den Strömungsfeldkanal 138a durchströmenden fluiden Medium zumindest teilweise ausgeglichen wird.

Eine in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektro chemischen Vorrichtung 108, die eine Bipolarplatte 106 umfasst, welche ihrerseits einen Bypasskanal 146 für ein fluides Medium umfasst, unterschei det sich von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Bypass-Austritt 156 des Bypasskanals 146 nicht in einer dem Strömungsfeldkanal 138a zugewandten Flanke 128a des Steges 114a ausgebildet ist, sondern in der Kuppe 118 des Steges 114a, so dass der durch den Bypasskanal 146 strömende Anteil des fluiden Mediums, welchem das Strömungsfeld 110 zugeordnet ist, bei dieser Ausführungsform direkt der elektrochemisch aktiven Einheit 120 zugeführt wird.

Im Übrigen stimmt die in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungs form einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Herstellung und Funktionsweise mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausfüh rungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug ge nommen wird.