BESCHREIBUNG:

Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden- Anordnung (MEA für membrane electrode assembly), die ein Gefüge aus einer ionenleitenden (meist protonenleitenden) Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten katalytischen Elektrode (Anode und Kathode) ist. Letztere umfassen zumeist geträgerte Edelmetalle, insbe sondere Platin. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Anordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter MEA gebildet, deren elektrische Spannungen sich addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden- Anordnungen sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeld- oder Separa torplatten genannt) angeordnet, welche eine Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, also den Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch der Kühlung dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrisch leitfähigen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Anordnungen.

Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff (Anodenbetriebsmedium), insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu Protonen H ⁺ unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 -> 2 H ⁺ + 2 e ^~ ). Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Trans port der Protonen aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird über ein kathodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasge misch (zum Beispiel Luft) als Kathodenbetriebsmedium zugeführt, sodass eine Reduktion von O2 zu 0 unter Aufnahme der Elektronen stattfindet ( O2 + 2 e- -> O ² ). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoff anionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (O ^2- + 2 H ⁺ -> H2O).

Die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit seinen Betriebsmedien, also dem Anodenbetriebsgas (zum Beispiel Wasserstoff), dem Kathodenbetriebs gas (zum Beispiel Luft) und dem Kühlmittel, erfolgt über Hauptversorgungs kanäle, die den Stapel in seiner gesamten Stapelrichtung durchsetzen und von denen die Betriebsmedien über die Bipolarplatten den Einzelzellen zuge führt werden. Für jedes Betriebsmedium sind mindestens zwei solcher Hauptversorgungskanäle vorhanden, nämlich einer zur Zuführung und einer zur Abführung des jeweiligen Betriebsmediums.

Typischerweise bestehen Bipolarplatten aus zwei miteinander verbundenen Halbplatten, die jeweils beidseitig strukturiert sind. Auf den voneinander ab gewandten Seiten werden Strukturierungen zum Transport der Betriebsme dien und auf den zueinander zugewandten Seiten werden Strukturierungen zum Transport von Kühlmittel benötigt. Dabei müssen die Halbplatten jeweils aufeinander abgestimmt werden, da drei separate Transportwege mittels zweier Halbplatten zur Verfügung gestellt werden müssen. Das führt zu wei teren Randbedingungen, die die Flexibilität der Ausgestaltungen der Bipolar platten reduziert. In typischen Ausführungen sind die Halbplatten bekannter Bipolarplatten profiliert ausgebildet, wobei die Profile ineinander eingreifen beziehungsweise verschachtelt sind.

Durch die kathodenseitige Reaktion entsteht Wasser als Reaktionsprodukt, welches aus den Brennstoffzellen entfernt werden muss. Ferner muss die Reaktionswärme wirksam abgeführt werden, um eine Überhitzung der Brennstoffzellen zu vermeiden. Es wurde festgellt, dass bei Brennstoffzellen- Stapel Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Wärmentwicklung als auch des Wasserabflusses bestehen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war somit, die Probleme der aus dem Stand der Technik beschriebenen Brennstoffzellen zu beheben, insbe sondere die Kontrolle des Wärmeableitung als auch des Wasserabflusses zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Bipolarplatte, einen Brennstoffzellenstapel sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellenstapel mit den Merk malen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellenstapel be schrieben, umfassend einen Stapel zwischen zwei Endplatten abwechselnd angeordnete Membran-Elektroden-Anordnungen und Bipolarplatten wobei die Bipolarplatten umfassen: eine Anodenplatte mit einer Anodenseite und einer Kühlmittelseite sowie eine Kathodenplatte mit einer Kathodenseite und einer Kühlmittelseite sowie eine Mehrzahl elektrodenseitiger Strömungspfade und eine Mehrzahl kühlmittelseitiger Strömungspfade dadurch gekennzeich net, dass eine erste Bipolarplatte wenigstens einen anodenseitigen Strö mungspfad aufweist mit einer Pfadtiefe, die sich von der Pfadtiefe wenigs tens eines anodenseitigen Strömungspfads einer zweiten Biopolarplatte un terscheidet; und/oder die erste Bipolarplatte wenigstens einen kathodenseiti gen Strömungspfad aufweist mit einer Pfadtiefe, die sich von der Pfadtiefe wenigstens eines kathodenseitigen Strömungspfads der zweiten Biopolar platte unterscheidet; und/oder die erste Bipolarplatte wenigstens einen kühl mittelseitigen Strömungspfad aufweist mit einer Pfadtiefe, die sich von der Pfadtiefe wenigstens eines kühlmittelseitigen Strömungspfads einer zweiten Biopolarplatte unterscheidet.

Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel löst die Probleme von Brenn stoffzellenstapeln aus dem Stand der Technik also durch die gezielte Variati on der Pfadtiefen in Stapelrichtung. Hierdurch wird eine verbesserte Kontrol le des Wasserabflusses als auch eine verbesserte Kontrolle der Wärmeab- führung ermöglicht. Ferner kann der zellübergreifende Fluss optimiert wer den. Durch den erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel wird der Gestal tungsspielraum für Brennstoffzellen vergrößert, da die Brennstoffzellenstapel je nach Anwendungsbereich individuell ausgestaltet werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei die erste Biopolarplatte in einer ersten Stapelrichtung näher an einer ersten Endplatte des Brennstoffzellenstapels angeordnet ist, als an der zweiten Bipolarplatte und wenigstens einer der kühlmittelseitigen Strömungspfade der ersten Bipolarplatte eine geringere Tiefe aufweist, als die Tiefe wenigstens eines der kühlmittelseitigen Strömungspfade der zwei ten Biopolarplatte.

Hierdurch wird eine verbesserte Kontrolle der Wärmeabführung ermöglicht. Es wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die Wärmeentwicklung in der Nähe der Endplatten von der Wärmeentwicklung im Zentrum des Sta pels unterscheidet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei die erste Biopolarplatte in einer ersten Stapelrichtung näher an einer ersten Endplatte des Brennstoffzellenstapels angeordnet ist, als an der zweiten Bipolarplatte und wenigstens einer der kathodenseitigen Strömungspfade der ersten Bipolarplatte eine größere Tiefe aufweist, als die Tiefe wenigstens eines der kathodenseitigen Strömungspfade der zweiten Biopolarplatte.

Hierdurch wird eine verbesserte Kontrolle der Wasserentwicklung ermöglicht. Es wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die Wasserentwicklung in der Nähe der Endplatten von der Wasserentwicklung restlichen Stapel un terscheidet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei die Biopolarplatten auf der Anodenseite anodenseitige Strukturelemente zur Ausbildung der anodenseitiger Strömungspfade auf- weisen, und auf der Kathodenseite kathodenseitige Strukturelemente zur Ausbildung kathodenseitiger Strömungspfade aufweisen, wobei die erste Bipolarplatte wenigstens ein anodenseitiges Strukturelement aufweist mit einer Höhe, die sich von der Höhe wenigstens eines anodenseitigen Struktu relements einer zweiten Biopolarplatte unterscheidet; und/oder die erste Bi polarplatte wenigstens ein kathodenseitiges Strukturelement aufweist mit einer Höhe, die sich von der Höhe wenigstens eines kathodenseitigen Struk turelements einer zweiten Biopolarplatte unterscheidet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei die Biopolarplatten kühlmittelseitige Strukturelemente zur Ausbildung der kühlmittelseitigen Strömungspfade aufweisen, wobei die ers te Bipolarplatte wenigstens ein kühlmittelseitiges Strukturelement aufweist mit einer Höhe, die sich von der Höhe wenigstens eines kühlmittelseitigen Strukturelements einer zweiten Biopolarplatte unterscheidet.

Die Strukturelemente sind bevorzugt voneinander beabstandet angeordnet, so dass das Oxidationsmittel bzw. das Reduktionsmittel/der Treibstoff bzw. das Kühlmittel mit möglichst geringen Druckverlusten das entsprechende Flussfeld der Bipolarplatte durchströmen kann.

Ferner können die Flussfelder der Anodenplatte und der Kathodenplatte so wie das Kühlmittelflussfeld unabhängig voneinander individuell ausgestaltet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei die Anodenplatte und die Kathodenplatte ein Metall oder ein leitfähiges kohlenstoffbasiertes Material, vorzugsweise Graphit oder ein Kompositmaterial aus Graphit und Kohlenstoff, umfasst. Insbesondere wird eine Bipolarplatte beschrieben, wobei die Anodenplatte und die Kathoden platte im Wesentlichen aus einem Metall oder einem leitfähigen kohlenstoff basierten Material, vorzugsweise Graphit oder einem Kompositmaterial aus Graphit und Kohlenstoff, besteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei wenigstens eines der elektrodenseitigen Strukturelemen te ein elastisches leitfähiges Polymer umfasst, und bevorzugt hieraus beste hen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei wenigstens eines der kühlmittelseitigen Strukturelemente elastisch ausgebildet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, wobei die kühlmittelseitigen Strukturelemente ein elastisches leitfähiges Polymer umfassen, und bevorzugt hieraus bestehen.

Die erfindungsgemäß Strukturelemente vorgesehenen können aus einem elastischen leitfähigen Polymer bestehen, dass in dem Temperaturbereich des Brennstoffzellenbetriebs stabil ist. Vorzugsweise werden Silicone bzw. Siloxane verwendet, wobei Polydimethylsiloxan besonders bevorzugt ist.

Das Polymer weist vorzugsweise eine elektrische Leitfähigkeit von >100 S/cm auf. Ein elektrischer Widerstand liegt vorzugsweise bei 0,0008 W cm und das Kompressionsmodul vorzugsweise bei weniger als 150 MPa, weiter bevorzugt bei weniger als 30 MPa.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Biopolarplatte beschrie ben, wobei eines oder mehrere der Strukturelemente säulenförmig ausgebil det sind und vorzugsweise einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt auf weisen. Dementsprechend können sowohl die anodenseitigen Strukturele mente und/oder die kathodenseitigen Strukturelemente und/oder die kühlmit telseitigen Strukturelemente säulenförmig ausgebildet sein und jeweils vor zugsweise einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen, so dass eine sehr einfache Fertigung möglich ist. Bevorzugt sind auch runde oder ovale Querschnitte mit einer oder zwei Symmetrieachsen. Die Strukturelemente können unterschiedlich große Querschnittsflächen ver teilt über die Fläche der Bipolarplatte aufweisen, um unterschiedlichen An forderungen an die Federkraft in unterschiedlichen Bereichen der Bipolarplat te gerecht zu werden.

Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bipolarplatte sind die Strukturierungen, also die Anordnung der Strukturele mente der Anodenplatte und der Kathodenplatte derart ausgestaltet, dass zumindest die Kontaktfläche der Strukturelemente auf den jeweils anderen Seiten von Anodenplatte und Kathodenplatte von den Strukturierungen über deckt wird, um den Druck über die gesamte Stapelhöhe zu verteilen.

Somit werden die Strukturelemente der Anodenseite und die Strukturelemen te der Kathodenplatte und die kühlmittelseitigen Strukturelemente in Stapel richtung der Bipolarplatten direkt übereinander angeordnet. Vorteilhafter weise können so Beschädigungen der Bipolarplatte vermieden werden.

Darüberhinausgehende räumliche Ausgestaltungen der Strukturierungen von Anodenplatte und Kathodenplatte sind zur Optimierung der Strömungsver hältnisse problemlos möglich. Bevorzugt ist eine äquivalente Ausgestaltun gen wie die der kühlmittelseitigen Strukturelemente.

Auch das Mischen von Strukturelementen mit unterschiedlichen Querschnit ten ist erfindungsgemäß möglich.

Die die Strukturelemente können unter Ausbildung von Strömungsbereichen regelmäßig oder unregelmäßig im Kühlmittelflussfeld angeordnet sein, um Druckverluste zu vermeiden und die notwendige Federkraft bedarfsorientiert einzusetzen. Bevorzugt bilden die Strukturelemente bei regelmäßiger Anord nung ein Gittermuster aus.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Biopolarplatte beschrie ben, wobei die anodenseitigen Strukturelemente mit der Anodenplatte ver bunden und/oder die kathodenseitigen Strukturelemente mit der Kathoden- platte verbunden sind. In dieser Ausführungsform sind die anodenseitigen Strukturelemente nicht mittels einer anodenseitigen Trägerplatte mit der Anodenplatte verbunden und/oder die kathodenseitigen Strukturelemente sind nicht mittels einer kathodenseitigen Trägerplatte mit der Kathodenplatte verbunden.

Gemäß einer alternativen weiteren Ausführungsform wird eine Biopolarplatte beschrieben, wobei die anodenseitigen Strukturelemente mittels einer ano denseitigen Trägerplatte mit der Anodenplatte verbunden sind und/oder die kathodenseitigen Strukturelemente mittels einer kathodenseitigen Trägerplat te mit der Kathodenplatte verbunden sind. Die anodenseitigen Strukturele mente sind dabei bevorzugt einstückig Bestandteil der anodenseitigen Trä gerplatte. Die kathodenseitigen Strukturelemente sind bevorzugt einstückig Bestandteil der kathodenseitigen Trägerplatte.

Mischformen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen können gebildet werden. So können die kathodenseitigen Strukturelemente mittels einer ka thodenseitigen Trägerplatte mit der Kathodenplatte verbunden sein, während die anodenseitigen Strukturelemente ohne eine Trägerplatte mit der Ano denplatte verbunden sind. In einer weiteren Mischform sind die kathodensei tigen Strukturelemente ohne eine kathodenseitige Trägerplatte mit der Ka thodenplatte verbunden, während die anodenseitigen Strukturelemente mit tels einer Trägerplatte mit der Anodenplatte verbunden sind. Diese Träger platten weisen eine strukturierte Seite mit den Strukturelementen auf und eine im Wesentlichen ebene gegenüberliegende Seite ohne die Strukturele mente auf. Mit der ebenen Seite ohne die Strukturelemente wird die Träger platte mit der Anodenplatte bzw. mit der Kathodenplatte verbunden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Biopolarplatte beschrie ben, wobei die kühlmittelseitigen Strukturelemente sowohl mit der Anoden platte als auch mit der der Kathodenplatte verbunden sind. Gemäß dieser Ausführungsform sind die kühlmittelseitigen Strukturelemente nicht Bestand teil einer Trägerplatte. Die Strukturelemente sind vorzugsweise mit zumin dest der Anodenplatte oder der Kathodenplatte beispielsweise verklebt, wo- bei eine einseitige Verklebung die Montage der Bipolarplatten erleichtern kann und im allgemeinen ausreicht. Bevorzugt ist hierbei das Verkleben mit der das Oxidationsmittel führenden Kathodenplatte.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird eine Biopolarplatte be schrieben, wobei die kühlmittelseitigen Strukturelemente Bestandteil einer kühlmittelseitigen Trägerplatte sind. Die kühlmittelseitigen Strukturelemente sind bevorzugt einstückig Bestandteil der kühlmittelseitigen Trägerplatte. Diese Trägerplatte weist eine strukturierte Seite mit den Strukturelementen auf und eine im Wesentlichen ebene gegenüberliegende Seite ohne die Strukturelemente auf. Mit der ebenen Seite ohne die Strukturelemente wird die Trägerplatte entweder mit der Anodenplatte oder mit der Kathodenplatte verbunden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Biopolarplatte beschrie ben, wobei die anodenseitigen Strukturelemente und/oder die kathodenseiti gen Strukturelemente säulenförmig ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Fahrzeug beschrieben, wo bei das Fahrzeug einen Brennstoffzellenstapel mit einer der erfindungsge mäß beschriebenen Biopolarplatten aufweist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil mitei nander kombinierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zuge hörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenstapels; Figur 2 in perspektivischer Ansicht von oben eine Bipolarplatte eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels gemäß einer ers ten Ausführungsform; Figur 3 in einer Schnittansicht die Bipolarplatte nach Figur 2

Figur 4 in einer schematischen Seitenansicht ein Brennstoffzellenstapel aufzeigend die Lage einer ersten Bipolarplatte und einer zwei ten Bipolarplatte

Figur 5 in einer Schnittansicht eine Bipolarplatte eines erfindungsge mäßen Brennstoffzellenstapels gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform; Figur 6 in einer Aufsicht Strukturelemente mit im Wesentlichen ovalem

Querschnitt auf einer Trägerplatte für eine Bipolarplatte eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen insgesamt mit 100 bezeichneten Brennstoffzellenstapel gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Brennstoffzellenstapel 100 ist Teil eines nicht weiter dargestellten Fahr zeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, das einen Elektrotraktionsmo tor aufweist, der durch den Brennstoffzellenstapel 100 mit elektrischer Ener- gie versorgt wird.

Der Brennstoffzellenstapel 100 umfasst eine Vielzahl von abwechselnd, an deren Flachseiten aneinandergereihten (gestapelten) Membran-Elektroden- Anordnungen 10 und Bipolarplatten 12. Insgesamt bilden also mehrere ge- stapelte Einzelzellen 11 den Brennstoffzellenstapel 100, wobei sowohl eine der Einzelzellen 11 , als auch der Brennstoffzellenstapel 100 allgemein als Brennstoffzelle bezeichnet werden können. Der Brennstoffzellenstapel 100 weist beidseitig Endplatten 18 auf. Zwischen den Bipolarplatten 12 und den jeweiligen Membran-Elektroden-Anordnungen 10 sind nicht dargestellte Anoden- und Kathodenräume angeordnet, welche von umlaufenden Dich tungen 20 begrenzt werden. Unter anderem, um die Dichtfunktion der Dich tungen 20 herzustellen, wird der Brennstoffzellenstapel 100 in der Stapelrich tung S mittels eines Spannsystems zusammengepresst (verpresst).

Das Spannsystem umfasst eine äußere Spannvorrichtung 22, sowie hier nicht sichtbare elastische Strukturelemente der Bipolarplatten 12. Diese wer den nachstehend noch näher beschrieben.

Zum Aufbau einer äußeren Spannung, welche auf die Strukturelemente im Brennstoffzellenstapel 100 übertragen wird, leiten längliche Zugkörper 24 der äußeren Spannvorrichtungen 22 Zugkräfte zwischen den beiden Endplatten 18 weiter, sodass die Endplatten 18 mittels der Zugkörper 24 zueinander gezogen werden. Dazu erstrecken sich die Zugkörper 24 in einer Stapelrich tung S des Brennstoffzellenstapels 100. Hierdurch entstehen beträchtliche Drücke innerhalb des Stapels.

Figuren 2 und 3 zeigen eine erfindungsgemäße Bipolarplatte 12 nach einer ersten Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten. Dargestellt ist je weils ein Detail der Bipolarplatte 12.

Die Bipolarplatte 12 umfasst hierbei zwei Einzelplatten eine Anodenplatte 30 sowie eine Kathodenplatte 40. Die Anodenplatte 30 weist eine Anodenseite 31 und eine Kühlmittelseite 32 auf, die zur Kathodenplatte 40 weist. Die Ka thodenplatte 40 weist eine Kathodenseite 41 und eine zur Anodenplatte 30 weisende Kühlmittelseite 42 auf. Zur Ausbildung eines Kühlmittelflussfeldes 50 sind zwischen der Anodenplatte 30 und der Kathodenplatte 40, jeweils auf der Kühlmittelseite 32, 42 kühlmittelseitige Strukturelemente 51 angeordnet, die die Anodenplatte 30 und der Kathodenplatte 40 kontaktieren. Die Struktu relemente 51 sind säulenförmig und weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Diese sind gleichmäßig verteilt und bilden somit Strömungspfade 52 in Form eines Gitternetzes aus, die von einem Kühlmittel in Längs- und Quer richtung bezogen auf eine Hauptachse der Bipolarplatte 12 durchströmt wer den können. Auf der vom Kühlmittelflussfeld 50 abgewandten Anodenseite 31 und Katho denseite 41 sind anodenseitige Strukturelemente 33 bzw. kathodenseitige Strukturelemente 43 vorgesehen, die beide analog zu den kühlmittelseitigen Strukturelementen 51 des Kühlmittelflussfeldes 50 ausgestaltet sind und ein Anodenflussfeld 34 bzw. ein Kathodenflussfeld 44 ausbilden. D.h. diese sind säulenförmig mit einem quadratischen Querschnitt. Dies schließt nicht aus, dass die Strukturelemente einen andersartig geformten Querschnitt aufwei sen. Bipolarplatte 12 weist wenigstens einen anodenseitigen Strömungspfad 35 auf mit einer Pfadtiefe TA. Zudem weist die Bipolarplatte 12 kathodensei tige Strömungspfade 45 mit einer Pfadtiefe TK auf. Zudem weist die Bipolar platte 12 kühlmittelseitige Strömungspfade 52 mit einer Pfadtiefe TC auf. In Figur 4 ist nun die relative Anordnung einer ersten Bipolarplatte 12.1 und einer zweiten Bipolarplatte 12.2 dargestellt. Die erste Bipolarplatte 12.1 weist wenigstens einen anodenseitigen Strömungspfad TA auf mit einer Pfadtiefe TA, die sich von der Pfadtiefe TA wenigstens eines anodenseitigen Strö mungspfads 35 der zweiten Biopolarplatte 12.2 unterscheidet. Zudem kann die erste Bipolarplatte 12.1 wenigstens einen kathodenseitigen Strömungs pfad 45 aufweisen mit einer Pfadtiefe TK, die sich von der Pfadtiefe TK we nigstens eines kathodenseitigen Strömungspfads TK der zweiten Biopolar platte 12.2 unterscheidet. Ferner kann die erste Bipolarplatte 12.1 wenigs tens einen kühlmittelseitigen Strömungspfad 52 aufweisen mit einer Pfadtiefe TC, die sich von der Pfadtiefe TC wenigstens eines kühlmittelseitigen Strö mungspfads TC einer zweiten Biopolarplatte 12.2 unterscheidet.

Dabei ist die erste Biopolarplatte 12.1 in einer ersten Stapelrichtung S1 nä her an einer ersten Endplatte 12.1 des Brennstoffzellenstapels 100 angeord net, als an der zweiten Bipolarplatte 12.2, wie ebenfalls aus Figur 4 ersicht lich ist. Bevorzugt weist nun wenigstens einer der kühlmittelseitigen Strö mungspfade 52 der ersten Bipolarplatte 12.1 eine geringere Tiefe TC auf, als die Tiefe TC wenigstens eines der kühlmittelseitigen Strömungspfade 52 der zweiten Biopolarplatte 12.2. Hierdurch wird eine bessere Kontrolle der Wär- meabfuhr ermöglicht. Die erste Stapelrichtung S1 bezeichnet hier die Rich tung von der Mittelebene M des Stapels zu der ersten Endplatte 18.1. Eine zweite Stapelrichtung S2 bezeichnet die Richtung von der Mittelebene M des Stapels zu der zweiten Endplatte 18.2.

Die anodenseitige Strukturelemente 33 weisen eine Höhe HA auf. Die katho denseitige Strukturelemente 43 weisen eine Höhe HK auf. Die kühlmittelsei tigen Strukturelementen 51 weisen eine Höhe HC auf. Die Höhen HA, HK, HC korrespondieren mit den Tiefen TA, TK, TC respektive.

Figur 4 zeigt wiederum ein Detail einer Bipolarplatte 12 nach einer zweiten Ausführungsform im Schnitt. Bei dieser Ausführungsform sind die Struktu relemente 51 einstückig mit einer Trägerplatte 56 ausgebildet, die mit der flachen Seite auf der Kühlmittelseite 42 der Kathodenplatte 40 aufliegt. Der Einsatz dieser Trägerplatte 56 erleichtert die Montage der Bipolarplatte 12 deutlich. Auch bei dieser Variante kann ein Verkleben der Trägerplatte 56 bzw. der Strukturelemente 51 erfolgen. Ferner sind in dieser Ausführungs form die anodenseitigen Strukturelemente 33 einstückig mit einer anodensei tigen Trägerplatte 36 ausgebildet, die mit der flachen Seite auf der Anoden seite 31 der Anodenplatte 30 aufliegt. Der Einsatz dieser Trägerplatte 36 er leichtert die Montage der Bipolarplatte 12 noch weitergehend. Ferner sind in dieser Ausführungsform auch die kathodenseitigen Strukturelemente 43 ein stückig mit einer kathodenseitigen Trägerplatte 46 ausgebildet, die mit der flachen Seite auf der Kathodenseite 41 der Kathodenplatte 40 aufliegt. Der Einsatz dieser Trägerplatte 46 erleichtert die Montage der Bipolarplatte 12 wiederum nochmals. In der Gesamtschau unterscheidet sich die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform also von der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform dahingehend, dass die Strukturelemente 33, 43, 51 nicht direkt sondern mittels Trägerplatten 36, 46, 56 auf die Anodenplatte 30 bzw. auf die Kathodenplatte 40 aufgebracht sind.

Sofern nicht explizit angegeben, betreffen die Ausführungen alle Ausfüh rungsformen gleichermaßen. Bezugszeichenliste

100 Brennstoffzellenstapel

10 Membran-Elektroden-Anordnung

1 1 Einzelzelle

12 Bipolarplatte

12.1 Erste Bipolarplatte

12.2 Zweite Bipolarplatte

18 Endplatte

18.1 Erste Endplatte

18.2 Zweite Endplatte

20 Dichtung

22 Spannvorrichtung

24 länglicher Zugkörper

30 Anodenplatte

31 Anodenseite

32 Kühlmittelseite

33 Anodenseitiges Strukturelement

34 Anodenflussfeld

35 Anodenseitiger Strömungspfad

36 Anodenseitige Trägerplatte

40 Kathodenplatte

41 Kathodenseite

42 Kühlmittelseite

43 Kathodenseitiges Strukturelement

44 Kathodenflussfeld

45 Kathodenseitiger Strömungspfad

46 Kathodenseitige Trägerplatte

50 Kühlmittelflussfeld

51 Kühlmittelseitiges Strukturierungselement 52 Kühlmittelseitiger Strömungspfad

56 Kühlmittelseitige Trägerplatte

TA Tiefe eines anodenseitigen Strömungspfads TK Tiefe eines kathodenseitigen Strömungspfads

TC Tiefe eines kühlmittelseitigen Strömungspfads

HA Höhe eines anodenseitigen Strukturelements HK Höhe eines kathodenseitigen Strukturelements

HC Höhe eines kühlmittelseitigen Strukturelements

S Stapelrichtungen

51 Erste Stapelrichtung

52 Zweite Stapelrichtung

M Mittelebene des Brennstoffzellenstapels