DE102008006036B4

DE102008006036B4 - Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit und Bipolarplatte

Info

Publication number: DE102008006036B4
Application number: DE102008006036A
Authority: DE
Inventors: Dr. Maier Uwe; Thomas Kiefer
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: SUNFIRE SE, DE
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2028-01-26
Also published as: DE102008006036A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte (100) für eine Brennstoffzelleneinheit, wobei die Bipolarplatte (100) in einem Kontaktfeld (108) der Bipolarplatte (100) angeordnete Kontaktelemente (106) zum elektrisch leitfähigen Verbinden mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) aufweist und wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Beschichten eines metallischen Grundmaterials (102) der Bipolarplatte (100), das kein Chromoxid bildet, mit einem elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterial (104), das bei Oxidation vor dem Betrieb oder im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit ein bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähiges Oxid bildet, im Bereich von Kontaktzonen (110) der Kontaktelemente (106); – Eindiffundierenlassen von Beschichtungsmaterial (104) in das Grundmaterial (102).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit.
Da eine Brennstoffzelleneinheit nur eine geringe Einzelzellspannung von ungefähr 0,4 Volt bis ungefähr 1,2 Volt (je nach Last) aufweist, ist eine Reihenschaltung von mehreren elektrochemischen Zellen in einem Brennstoffzellenstack erforderlich, wodurch die Ausgangsspannung in einen aus anwendungstechnischer Sicht interessanten Bereich skaliert wird. Hierfür werden die einzelnen elektrochemischen Zellen mittels sogenannter Bipolarplatten (auch als Interkonnektoren bezeichnet) verbunden.
Eine solche Bipolarplatte muss die folgenden Anforderungen erfüllen:

– Verteilung der Medien (Brenngas und/oder Oxidationsmittel).
– Ausreichende elektrische Leitfähigkeit, da innerhalb des Brennstoffzellenstacks die an der Wasserstoffseite (Anode) erzeugten Elektronen durch die Bipolarplatten geleitet werden, um der Luftseite (Kathode) der nächsten elektrochemischen Zelle zur Verfügung zu stehen. Um die elektrischen Verluste hierbei gering zu halten, muss der Werkstoff für die Bipolarplatten eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
– Ausreichende Korrosionsbeständigkeit, da die typischen Betriebsbedingungen einer Brennstoffzelleneinheit (Betriebstemperatur ungefähr 800°C, oxidierende/reduzierende Atmosphäre, feuchte Luft) korrosionsfördernd wirken. Aus diesem Grund werden an die Korrosionsbeständigkeit des Materials der Bipolarplatte hohe Anforderungen gestellt.

Üblicherweise werden ferritische, chromoxidbildende Edelstähle als Material für die Bipolarplatten von Hochtemperaturbrennstoffzellen eingesetzt. Ein Grund hierfür ist die relativ gute elektrische Leitfähigkeit der selbstbildenden Chromoxidschicht im Vergleich zu den isolierenden Oxidschichten, die von anderen Hochtemperaturstählen bzw. -legierungen ausgebildet werden (z. B. von Aluminiumoxid- oder Siliziumoxidbildnern).
Bei Temperaturerhöhung bildet sich auf der Oberfläche eines Chromoxid bildenden Edelstahls Chromoxid. Unter den Betriebsbedingungen einer Brennstoffzelle entstehen aus diesem Chromoxid flüchtige Chromverbindungen. Durch diese ”Chromverdampfung” kommt es, insbesondere im Langzeitbetrieb der Brennstoffzelleneinheit, zu einer Vergiftung der Kathode, wodurch sich die Stromausbeute drastisch reduziert.
Zur Verhinderung der Chromabdampfung wurde bereits vorgeschlagen, bestimmte Elemente (beispielsweise Mn, Ni, Co) in den Stahl der Bipolarplatte zu dotieren, welche das Oxidschichtwachstum beeinflussen und das ursprünglich gebildete Chromoxid in eine chemisch stabilere Form überführen. Durch solche Legierungszusätze kann zwar eine Minimierung der Chromabdampfung erreicht werden, jedoch ist ein nachhaltiger Schutz der Kathode nicht gegeben.
Ferner wurde bereits vorgeschlagen, die Bipolarplatten mit Oxiden oder Oxidmischungen (beispielsweise Oxiden von Mn, Co, Cu) zu beschichten. Durch eine anschließende Temperaturbehandlung werden diese Schichten aufgrund von Festkörperdiffusion verdichtet. Versuche haben gezeigt, dass Mn, Fe und Cr aus dem Stahl der Bipolarplatte in eine solche Schutzschicht diffundieren und dabei für eine Verdichtung sorgen. Die verdichtete Schutzschicht enthält jedoch, bedingt durch Diffusionsprozesse, ebenfalls Chrom. Damit besteht weiterhin die Möglichkeit einer Chromabdampfung, verbunden mit einer erhöhten Degradation der Kathode.
Außerdem wurde bereits vorgeschlagen, die Bipolarplatten mit LaCrO₃ und La₂O₃ mittels Plasmaspritzen zu beschichten. Bezüglich dieser verwendeten Materialien gibt es in der Literatur jedoch Hinweise auf die Entstehung von Mikrorissen, weshalb ein nachhaltiger Schutz vor einer Chromabdampfung hierdurch nicht gegeben ist.
Die DE 10 2005 005 117 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Interkonnektors (Bipolarplatte) für eine Hochtemperaturbrennstoffzelle, bei dem für den Interkonnektor ein Grundmaterial aus einem Chromoxidbildner verwendet und dieses Grundmaterial mit einer korrosionshemmenden, flexiblen Schicht aus ferritischem Aluchrom (Aluminiumoxidbildner) beschichtet wird. Die korrosionshemmende, flexible Schicht aus dem Aluminiumoxidbildner wird durch Schweißen oder Hochtemperaturlöten gasdicht mit dem Grundmaterial des Interkonnektors verbunden.
Die DE 10 2005 005 116 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstacks, bei dem Interkonnektoren (Bipolarplatten) verwendet werden, welche aus jeweils zwei Bauteilen bestehen, wobei das Kontaktfeld der Interkonnektoren aus einem Chromoxidbildner und der das Kontaktfeld umgebende Verbindungsbereich der Interkonnektoren aus einem Aluminiumoxidbildner besteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit zu schaffen, welche eine verminderte Chromabdampfung oder eine fehlende Chromabdampfung auch im Langzeitbetrieb der Brennstoffzelle aufweist und auch die übringen Anforderungen an eine Bipolarplatte erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit nach Anspruch 1 gelöst.
Der Erfindung liegt das Konzept zugrunde, statt eines (insbesondere im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit bei Kontakt mit einem Oxidationsmittel) elektrisch leitfähiges Chromoxid bildenden Grundmaterials für die Bipolarplatte ein Grundmaterial zu verwenden, welches kein elektrisch leitfähiges Oxid, insbesondere kein Chromoxid, bildet, also beispielsweise ein Aluminiumoxid oder Siliziumoxid bildendes Stahlmaterial, und die zur elektrisch leitenden Verbindung der Bipolarplatte mit anderen Bauelementen des Brennstoffzellensystems erforderliche partielle elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche der Bipolarplatte dadurch herzustellen, dass das Grundmaterial mit einem elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterial beschichtet wird und man dieses Beschichtungsmaterial zumindest teilweise in das Grundmaterial der Bipolarplatte eindiffundieren lässt.
Durch den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess, welcher einen Beschichtungsschritt und einen Diffusionsschritt umfasst, wächst die auf das Grundmaterial aufgebrachte Schicht aus dem Beschichtungsmaterial in das Grundmaterial hinein, so dass das Beschichtungsmaterial und die daraus erzeugte elektrisch leitfähige Schicht fest im Grundmaterial verankert ist.
Durch diese Verankerung wird die Anhaftung der elektrisch leitfähigen Schicht verbessert, und es wird verhindert, dass unterhalb dieser elektrisch leitfähigen Schicht eine elektrisch isolierende Oxidschicht im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit entsteht.
Außerdem kann der Verbund aus der elektrisch leitfähigen Schicht und dem Grundmaterial aufgrund der Eindiffusion höheren mechanischen Belastungen, insbesondere beim Thermozyklieren des Brennstoffzellensystems, ausgesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial bei Oxidation vor dem Betrieb oder im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit ein bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähiges Oxid bildet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Beschichtungsmaterial ein Chromoxid bildendes Material umfasst. Chromoxid weist bei der Betriebstemperatur einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle (von beispielsweise 800°C) eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit für die Kontaktierung der Bipolarplatte mit anderen Bauelementen des Brennstoffzellensystems auf.
Durch die Beschichtung mit dem Chromoxid bildenden Material und das Eindiffundierenlassen des Chromoxid bildenden Materials in das Grundmaterial der Bipolarplatte, welches kein Chromoxidbildner ist, wird lokal ein Chromoxid bildendes Material erzeugt.
Das gebildete Chromoxid wird vorzugsweise mittels einer Kontaktschicht überdeckt, so dass die Kontaktschicht als Schutzschicht wirkt, welche eine Chromabdampfung aus dem Chromoxid vermindert oder ganz verhindert.
Vorzugsweise umfasst das Grundmaterial ein Aluminiumoxid oder Siliziumoxid bildendes Stahlmaterial.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Beschichtungsmaterial Kobalt umfasst. Aus dem Kobalt wird vor dem Betrieb oder im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit ein bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähiges Kobaltoxid gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial zur Erzeugung einer Oxidschicht oxidiert wird.
Für die Durchführung der Oxidation des Beschichtungsmaterials kommt grundsätzlich jedes geeignete Oxidationsverfahren in Betracht.
Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial durch Erhitzung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oxidiert werden. Diese Erhitzung kann auch erst im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit erfolgen, wenn Oxidationsmittel an der beschichteten Seite der Bipolarplatte bei der Betriebstemperatur der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (von beispielsweise ungefähr 700°C) vorbeigeführt wird.
Ferner kann das Beschichtungsmaterial auch durch eine Temperaturbehandlung an Luft oxidiert werden.
Eine besonders gute Verankerung der erzeugten Oxidschicht in dem Grundmaterial wird erreicht, wenn das Beschichtungsmaterial durch Anodisieren oxidiert wird.
Besonders günstig ist es, dass die durch Oxidation des Beschichtungsmaterials erzeugte Oxidschicht bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähig ist. In diesem Fall können auch elektrische Kontaktzonen der Bipolarplatte mit der aus dem Beschichtungsmaterial erzeugten Oxidschicht versehen werden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Grundmaterial der Bipolarplatte selektiv im Bereich von Kontaktzonen der Bipolarplatte mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet wird. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, das Beschichtungsmaterial von den zwischen den Kontaktzonen liegenden Bereichen, in denen keine elektrische Leitfähigkeit benötigt wird, wieder zu entfernen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass ein Teil des Beschichtungsmaterials nach dem Beschichten des Grundmaterials selektiv wieder von dem Grundmaterial entfernt wird. Hierbei kann zunächst eine vollflächige Beschichtung des Grundmaterials der Bipolarplatte mit dem Beschichtungsmaterial erfolgen, welche besonders einfach durchführbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Beschichtungsmaterial außerhalb von Kontaktzonen der Bipolarplatte selektiv wieder entfernt wird. Im Falle von chromhaltigem Beschichtungsmaterial kann hierdurch insbesondere verhindert werden, dass aus den außerhalb der Kontaktzonen der Bipolarplatte liegenden Bereichen der Bipolarplatte, an denen gar keine elektrische Leitfähigkeit erzeugt werden muss, Chrom verdampft.
Das selektive Entfernen eines Teils des Beschichtungsmaterials kann beispielsweise durch Abschleifen des Beschichtungsmaterials von den von dem Beschichtungsmaterial zu befreienden Bereichen der Bipolarplatte erfolgen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundmaterial der Bipolarplatte umgeformt wird, um Kontaktelemente in dem Kontaktfeld der Bipolarplatte auszubilden.
Solche Kontaktelemente können beispielsweise in Form von Noppen oder in Form von Wellenbergen eines gewellten Kontaktfeldes ausgebildet sein, so dass die Kuppen der Kontaktelemente über eine Hauptebene der Bipolarplatte vorstehen.
Dabei kann das Grundmaterial nach der Beschichtung mit dem Beschichtungsmaterial oder, alternativ hierzu, vor der Beschichtung mit dem Beschichtungsmaterial umgeformt werden, um die Kontaktelemente auszubilden.
Die Umformung des Grundmaterials der Bipolarplatte zur Ausbildung der Kontaktelemente kann durch einen Warmumformungsprozess oder beispielsweise durch Prägen oder Tiefziehen erfolgen.
Um einen besonders niedrigen Kontaktwiderstand an den Kontaktzonen der Bipolarplatte, zur elektrisch leitfähigen Verbindung mit anderen Bauelementen der Brennstoffzelleneinheit, zu gewährleisten, ist es günstig, wenn an Kontaktzonen der Bipolarplatte mindestens eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht erzeugt wird.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Kontaktmaterial zur Bildung der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht nasschemisch auf die Kontaktzonen aufgebracht wird.
Das Kontaktmaterial kann in besonders einfacher Weise selektiv auf die Kontaktzonen der Bipolarplatte aufgebracht werden, wenn das Kontaktmaterial aufgesprüht oder in einem Musterdruckverfahren, beispielsweise in einem Tampondruckverfahren oder einem Siebdruckverfahren, aufgebracht wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Kontaktschicht direkt oder indirekt mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit elektrisch leitend verbunden wird.
Unter einer indirekten Verbindung mit der Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit ist dabei eine Verbindung über ein zwischengeschaltetes Element der Brennstoffzelleneinheit, beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Substrat der Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (beispielsweise in Form eines Drahtgewirrs oder -gestricks), zu verstehen.
Für das Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf das Grundmaterial der Bipolarplatte kommen verschiedene Verfahren in Betracht.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Grundmaterial durch Plattieren mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Grundmaterial durch ein Musterdruckverfahren, beispielsweise durch ein Tampondruckverfahren oder ein Siebdruckverfahren, auf das Grundmaterial aufgebracht werden.
Ferner kann das Grundmaterial galvanisch, mittels eines PVD(Physical Vapor Deposition)-Verfahrens oder eines CVD(Chemical Vapor Deposition)-Verfahrens mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit zu schaffen, die eine verringerte oder fehlende Chromabdampfung auch im Langzeitbetrieb der Brennstoffzelleneinheit aufweist und auch die übrigen Anforderungen an eine Bipolarplatte erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit nach Anspruch 23 gelöst.
Durch die zwischen dem Grundmaterial und der Beschichtung angeordnete Diffusionsschicht ist die Beschichtung so im Grundmaterial verankert, dass eine gute Haftung der Beschichtung, welche die erforderliche lokale elektrische Leitfähigkeit der Bipolarplatte sicherstellt, auch im Langzeitbetrieb des Brennstoffzellensystems gewährleistet ist.
Die Beschichtung kann insbesondere eine Oxidschicht umfassen, die durch Oxidation des Beschichtungsmaterials gebildet ist.
Auch die Diffusionsschicht umfasst vorzugsweise oxidiertes Beschichtungsmaterial.
Besonders günstig ist es, wenn die Beschichtung und/oder die Diffusionsschicht ein bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähiges Oxid, beispielsweise Chromoxid oder Kobaltoxid, enthält.
Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bipolarplatte sind Gegenstand der Ansprüche 24 bis 33, deren Merkmale und Vorteile bereits vorstehend im Zusammenhang mit den besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert worden sind.
Die erfindungsgemäße Bipolarplatte eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle, insbesondere einer SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), mit einer Betriebstemperatur von beispielsweise mindestens 600°C.
Durch die Beschichtung des Grundmaterials der Bipolarplatte, welches selbst kein elektrisch leitfähiges Oxid bildet, mit dem Beschichtungsmaterial kann erreicht werden, dass das Material der Bipolarplatte im Bereich der Kontaktzonen, wo eine ausreichend elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist, eine elektrisch leitfähige Oxidschicht, insbesondere eine Chromoxidschicht und/oder eine Kobaltoxidschicht, bildet, welche die erforderliche elektrische Leitfähigkeit bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit aufweist.
Durch das Eindiffundierenlassen des Beschichtungsmaterials in das Grundmaterial wird dabei verhindert, dass unterhalb der Beschichtung eine isolierend wirkende Oxidschicht im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit entsteht.
Wird als Beschichtungsmaterial ein chromhaltiges Material verwendet, so wird durch eine räumliche Beschränkung der beschichteten Zonen der Bipolarplatte auf die benötigten elektrischen Kontaktzonen und durch eine Beschichtung dieser Kontaktzonen mit einer Kontaktschicht eine Chromverdampfung aus dem Beschichtungsmaterial im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit weitgehend verhindert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung aufeinanderfolgender Verfahrensschritte a) bis g) zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Ein Verfahren zur Herstellung einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit ist in 1 schematisch dargestellt und umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

a) Bereitstellung eines Blechs aus einem metallischen Grundmaterial 102;
b) Umformung des Grundmaterials 102, um Kontaktelemente 106 in einem Kontaktfeld 108 der Bipolarplatte 100 auszubilden;
c) selektive Beschichtung des Grundmaterials im Bereich von Kontaktzonen 110 der Kontaktelemente 106 mit einem elektrisch leitfähigen, metallischen, oxidierbaren Beschichtungsmaterial 104, das beispielsweise ein Chromoxid bildendes Stahlmaterial umfasst;
d) zumindest teilweises Eindiffundierenlassen des Beschichtungsmaterials 104 in das Grundmaterial 102 zur Bildung einer Diffusionsschicht 112 zwischen dem Grundmaterial 102 und der Beschichtungsschicht 104;
e) Oxidieren des Beschichtungsmaterials zur Bildung einer elektrisch leitfähigen Oxidschicht 114 und einer elektrisch leitfähigen oxidierten Zwischenschicht 116 im Bereich der Kontaktzonen 110 und einer elektrisch nicht leitfähigen Oxidschicht 122 im Bereich zwischen den Kontaktzonen 110;
f) Auftragen eines elektrisch leitenden Kontaktmaterials zur Bildung einer Kontaktschicht 118 an den Kontaktzonen 110 der Kontaktelemente 106 der Bipolarplatte 100;
g) Fügen der Bipolarplatte 100 mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (KEA-Einheit) 120 durch einen Fügevorgang bei erhöhter Temperatur, bei welchem die KEA-Einheit 120 und die Bipolarplatte 100 gegeneinander gepresst und durch Versintern des Kontaktmaterials der dazwischenliegenden Kontaktschicht 118 miteinander versintert werden.

Als Grundmaterial 102 für die Bipolarplatte 100 ist insbesondere der folgende Aluminiumoxid bildende Stahl geeignet:
der Stahl mit der Bezeichnung Aluchrom YHf des Herstellers ThyssenKrupp AG, Deutschland, mit der folgenden Zusammensetzung: 19 Gewichtsprozent Cr; 5,5 Gewichtsprozent Al; weniger als 0,5 Gewichtsprozent Si; weniger als 0,5 Gewichtsprozent Mn; weniger als 0,1 Gewichtsprozent Y; weniger als 0,05 Gewichtsprozent C; weniger als 0,01 Gewichtsprozent N; weniger als 0,3 Gewichtsprozent Ni; weniger als 0,07 Gewichtsprozent Zr; weniger als 0,1 Gewichtsprozent Hf; Rest Eisen.
An einem Blech aus dem Grundmaterial 102 der Bipolarplatte 100 aus dem Aluminiumoxid bildenden Stahl wird ein Warmumformungsprozess durchgeführt, um in einem Kontaktfeld 108 über eine Hauptebene der Bipolarplatte 100 vorstehende Kontaktelemente 106 auszubilden, an denen die fertige Bipolarplatte 100 elektrisch leitend mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (KEA-Einheit) verbunden sein wird.
Die Kontaktelemente 106 können beispielsweise in Form von Noppen oder in Form von Wellenbergen eines gewellten Kontaktfelds 108 ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in der DE 100 44 703 A1 offenbart ist, auf welche diesbezüglich Bezug genommen wird und welche durch Inbezugnahme zum Bestandteil dieser Anmeldung gemacht wird.
Nach der Umformung wird das umgeformte Grundmaterial 102 im Bereich von Kontaktzonen 110 an den Kuppen der Kontaktelemente 106 selektiv mit einem elektrisch leitfähigen, metallischen, oxidierbaren Beschichtungsmaterial 104 beschichtet.
Als Beschichtungsmaterial kann beispielsweise eine Paste mit pulverförmigen Stahlpartikeln aus einem Chromoxid bildenden Stahlmaterial verwendet werden.
Als Stahlmaterial für die Beschichtung des Grundmaterials 102 ist insbesondere der folgende Chromoxid bildende Stahl geeignet:
der Stahl mit der Bezeichnung Crofer22APU des Herstellers ThyssenKrupp AG, Deutschland, mit der folgenden Zusammensetzung: 22,2 Gewichtsprozent Cr; 0,02 Gewichtsprozent Al; 0,03 Gewichtsprozent Si; 0,46 Gewichtsprozent Mn; 0,06 Gewichtsprozent Ti; 0,002 Gewichtsprozent C; 0,004 Gewichtsprozent N; 0,07 Gewichtsprozent La; 0,02 Gewichtsprozent Ni; Rest Eisen.
Der Stahl mit der Bezeichnung Crofer22APU hat die Werkstoffbezeichnungen 1.4760 nach EN und S44535 nach UNS.
Das Chromoxid bildende Stahlmaterial wird vorzugsweise in Form eines Pulvers mit einer mittleren Partikelgröße d₅₀ von höchstens ungefähr 30 μm verwendet.
Eine das pulverförmige Stahlmaterial enthaltende Paste wird beispielsweise nasschemisch, durch Aufwalzen oder mittels eines Musterdruckverfahrens, insbesondere eines Tampondruckverfahrens oder eines Siebdruckverfahrens, selektiv auf die Kontaktzonen 110 der über die Hauptebene der Bipolarplatte 100 vorstehenden Kontaktelemente 106 in dem Kontaktfeld 108 aufgetragen.
Nach diesem selektiven Auftragen von Beschichtungsmaterial 104 wird an dem Grundmaterial 102 mit dem daran angeordneten Beschichtungsmaterial 104 ein Diffusionsprozess durchgeführt.
Hierzu wird das Grundmaterial mit dem daran angeordneten Beschichtungsmaterial 104 in einem Diffusionsofen auf eine Diffusionstemperatur im Bereich von beispielsweise ungefähr 500°C bis ungefähr 1.000°C erwärmt. Diese Diffusionstemperatur wird während einer Diffusionszeit von beispielsweise ungefähr einer Stunde bis ungefähr sechs Stunden gehalten.
Der Diffusionsprozess kann unter einer Normalatmosphäre oder unter einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise in einer Argon-Atmosphäre mit Zusatz von fünf Mol-% H₂, durchgeführt werden.
Während dieses Diffusionsprozesses diffundiert das Beschichtungsmaterial 104 teilweise in das Grundmaterial 102 ein, so dass eine Diffusionsschicht 112 zwischen dem Grundmaterial 102 und dem Beschichtungsmaterial 104 entsteht, in welchem die Konzentration des Beschichtungsmaterials, von der beschichteten Seite ausgehend, allmählich abnimmt.
Durch diese Diffusionsschicht 112 ist die Beschichtung fest im Grundmaterial 102 der Bipolarplatte 100 verankert.
Nach dem Diffusionsprozess wird eine Oxidation des oxidierbaren Beschichtungsmaterials im Bereich der Kontaktzonen 110 und eine Oxidation der freien Oberfläche des Grundmaterials 102 im Bereich zwischen den Kontaktzonen 110 durchgeführt.
Diese Oxidation kann beispielsweise durch Anodisierung erfolgen.
Die Anodisierung kann beispielsweise nach dem Schwefelsäureverfahren, nach dem Oxalsäureverfahren oder nach dem Chromsäureverfahren durchgeführt werden.
Besonders geeignet zur Oxidation des Beschichtungsmaterials und des Grundmaterials durch Anodisierung ist das im folgenden näher beschriebene Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren (GS-Verfahren).
Hierbei wird das zu anodisierende Bauteil (beschichtete Bipolarplatte 100) in einem ersten Schritt durch Sand- oder Glasperlstrahlen bei einem Druck von weniger als 2 bar vorbehandelt.
Anschließend wird das zu anodisierende Bauteil in Salpetersäure entoxidiert. Hierfür wird ein Gemisch von Salpetersäure und Wasser im Verhältnis 1:1 verwendet (beispielsweise aus 50 l Salpetersäure und 50 l Wasser).
Nach dem Entoxidieren wird das zu anodisierende Bauteil anodisiert (im Falle eines aluminiumhaltigen Materials eloxiert).
Hierzu wird das zu anodisierende Bauteil in einen Elektrolyten eingetaucht, mit einer Anode verbunden und unter Stromfluss oxidiert.
Das verwendete Elektrolytmedium enthält 220 g/l bis 240 g/l Schwefelsäure und ungefähr 10 g/l bis ungefähr 15 g/l Al.
Die Anode besteht aus Blei.
Das zu anodisierende Bauteil wird von einem Gleichstrom mit einer Stromdichte von ungefähr 1,2 A/dm² bis ungefähr 1,5 A/dm² bei einer Gleichspannung von ungefähr 11 V bis ungefähr 15 V durchflossen.
Die Elektrolyttemperatur beträgt beispielsweise ungefähr 18°C bis ungefähr 22°C.
Während der Anodisierung wird das Elektrolytbad durch Lufteinblasung bewegt.
Das Elektrolytbad wird durch ein Filter mit einer Porengröße von ungefähr 10 μm umgewälzt.
Dabei wird das gesamte Elektrolytbad-Volumen innerhalb von zwei Stunden durch das Filter umgewälzt.
Die Anodisierzeit beträgt, je nach Dicke des Beschichtungsmaterials, bis zu ungefähr 40 min., so dass im wesentlichen das gesamte oxidierbare Beschichtungsmaterial oxidiert wird.
Die Mindestdicke des Beschichtungsmaterials sollte ungefähr 30 μm betragen.
Nach dem Anodisierschritt wird das anodisierte Bauteil einer Nachbehandlung unterzogen, bei welcher das anodisierte Bauteil in destilliertem Wasser bei einer Temperatur von ungefähr 98°C bis ungefähr 100°C während einer Zeit von 30 min. verdichtet wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Gleichstrom-Schwefelsäure-Anodisierverfahren ist ferner ein Färben der erhaltenen Oxidschicht möglich.
Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Gleichstrom-Schwefelsäure-Anodisierverfahren kann zur Oxidation des Beschichtungsmaterials und des Grundmaterials durch Anodisierung auch das im folgenden näher beschriebene Gleichstrom-Oxalsäure-Verfahren (GX-Verfahren) verwendet werden.
Hierbei wird das zu anodisierende Bauteil (beschichtete Bipolarplatte 100) ebenfalls durch Sand- oder Glasperlstrahlen bei einem Druck von weniger als 2 bar vorbehandelt.
Anschließend wird das zu anodisierende Bauteil in einer Salpetersäure-Lösung entoxidiert.
Das Mischungsverhältnis von Salpetersäure und Wasser beträgt dabei vorzugsweise ungefähr 1:1 (also beispielsweise 50 l Salpetersäure und 50 l Wasser).
Anschließend wird das zu anodisierende Bauteil anodisiert (im Falle eines aluminiumhaltigen Materials eloxiert), d. h. in einen Elektrolyten eingetaucht, mit einer Anode verbunden und unter Stromfluss oxidiert.
Als Elektrolytmedium wird dabei beim Gleichstrom-Oxalsäure-Verfahren eine Lösung von ungefähr 3 Vol.-% bis ungefähr 5 Vol.-% Oxalsäure in Wasser verwendet.
Die Anode kann aus Blei bestehen.
Das zu anodisierende Bauteil wird von einem Gleichstrom mit einer Stromdichte von ungefähr 3 A/dm² bis ungefähr 5 A/dm² bei einer Gleichspannung von ungefähr 40 V bis ungefähr 60 V durchflossen.
Die Elektrolyttemperatur beträgt beispielsweise bis zu 35°C.
Während der Anodisierung wird das Elektrolytbad durch Lufteinblasung bewegt.
Eine Filtration des Elektrolytbades ist beim Gleichstrom-Oxalsäure-Verfahren nicht erforderlich.
Die Anodisierzeit beträgt, je nach Dicke des Beschichtungsmaterials, bis zu 40 min., so dass im wesentlichen das gesamte oxidierbare Beschichtungsmaterial oxidiert wird.
Die Mindestschichtdicke des Beschichtungsmaterials beträgt ungefähr 20 μm.
Nach dem Anodisierschritt wird das anodisierte Bauteil nachbehandelt, indem es während einer Zeit von beispielsweise ungefähr 30 min. in destilliertem Wasser bei einer Temperatur von beispielsweise ungefähr 98°C bis ungefähr 100°C verdichtet wird.
Beim Gleichstrom-Oxalsäure-Verfahren (GX-Verfahren) ist keine Färbung der erhaltenen Oxidschicht möglich.
Nach der Oxidation des Beschichtungsmaterials ist die Bipolarplatte 100 im Bereich der Kontaktzonen 110 der Kontaktelemente 106 mit einer elektrisch leitfähigen Oxidschicht 114 und einer zwischen der Oxidschicht 114 und dem Grundmaterial 102 angeordneten, ebenfalls elektrisch leitfähigen oxidierten Diffusionsschicht 116 versehen.
Die Oxidschicht 114 und die oxidierte Diffusionsschicht 116 enthalten insbesondere elektrisch leitfähiges Chromoxid.
Ferner ist die Bipolarplatte 100 aufgrund der gleichzeitigen Oxidation des Grundmaterials im Bereich zwischen den Kontaktzonen 110 mit einer elektrisch isolierenden Oxidschicht 122 versehen.
Die Oxidschicht 122 enthält insbesondere Aluminiumoxid.
Nach der Oxidation wird auf die oxidierten Kontaktzonen 110 der Kontaktelemente 106 der Bipolarplatte 100 ein Kontaktmaterial aufgetragen, um an jedem Kontaktelement 106 eine Kontaktschicht 118 auszubilden.
Das Kontaktmaterial kann insbesondere in Form einer Kontaktpaste aufgetragen werden.
Eine solche Kontaktpaste enthält beispielsweise 50 Gewichtsprozent eines keramischen Pulvers, 47 Gewichtsprozent Terpineol und 3 Gewichtsprozent Ethylcellulose.
Als keramisches Pulver kann beispielsweise Mn₂O₃ verwendet werden.
Außer Manganoxid kann das keramische Pulver auch Zusätze von Kupferoxid (CuO) und/oder Kobaltoxid (Co₃O₄) enthalten.
Bei Zusatz von Kupferoxid zum Manganoxid beträgt das Mol-Verhältnis von Mangan und Kupfer vorzugsweise Mn/Cu = 1/2. Bei Zusatz von Kobaltoxid zum Manganoxid beträgt das Mol-Verhältnis von Mangan und Kobalt vorzugsweise Mn/Co = 2/1.
Das Kontaktmaterial kann in einem Musterdruckverfahren, beispielsweise in einem Siebdruckverfahren, selektiv auf die Kontaktzonen 110 aufgebracht werden.
Dabei erfolgt der Auftrag der Kontaktpaste mittels einer dem Fachmann bekannten Siebdruckanlage, wobei die Maschendichte des Siebes beispielsweise 18 Maschen/cm² und die Maschendicke ungefähr 0,18 mm betragen kann.
Die Kontaktschicht 118 wird vorzugsweise mit einer Nassschichtdicke von ungefähr 100 μm hergestellt.
Nach dem Herstellen der Kontaktschichten 118 an den Kontaktzonen 110 der Bipolarplatte 100 wird die Bipolarplatte 100 durch einen Fügeprozess mit der Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (KEA-Einheit) 120 elektrisch leitend verbunden.
Hierzu wird eine Kontaktfläche 130 der KEA-Einheit 120 in Kontakt mit den freien Oberflächen der Kontaktschichten 118 der Bipolarplatte 100 gebracht, und die Bipolarplatte 100 und die KEA-Einheit 120 werden mit einer Flächenlast von beispielsweise ungefähr 0,5 N/cm² gegeneinander gepresst.
Anschließend werden die Bipolarplatte 100 und die KEA-Einheit 120 im miteinander verpressten Zustand auf eine Fügetemperatur von beispielsweise ungefähr 900°C erwärmt.
Die Erwärmung auf die Fügetemperatur kann mit einer Erwärmungsrate von ungefähr 100 K/h erfolgen.
Die Fügetemperatur wird während einer Haltezeit von beispielsweise ungefähr 10 Stunden gehalten.
Anschließend wird der Verbund aus Bipolarplatte 100 und KEA-Einheit 120, welche durch die nunmehr versinterten Kontaktschichten 118 miteinander verbunden sind, wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Diese Abkühlung kann unkontrolliert, mit einer Abkühlrate von beispielsweise ungefähr 40 K/h, erfolgen.
Der flächenspezifische elektrische Widerstand im Bereich der Kontaktzonen 110 liegt bei weniger als 100 mΩcm².
Bei einer (nicht dargestellten) Variante des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens der Bipolarplatte 100 erfolgt die Umformung des Grundmaterials 102 zur Ausbildung der Kontaktelemente 110 erst nach der Beschichtung des Grundmaterials 102 mit dem Beschichtungsmaterial 104.
Dabei wird das Grundmaterial 102 zunächst beispielsweise mit einer Folie aus dem elektrisch leitfähigen, metallischen, oxidierbaren Beschichtungsmaterial, beispielsweise aus einem Chromoxid bildenden Stahlmaterial, beschichtet.
Eine flächige Beschichtung des Grundmaterials 102 mit dem Beschichtungsmaterial 104 kann insbesondere durch Plattieren, insbesondere durch Aufwalzen erfolgen.
Dabei wird eine Folie aus dem Beschichtungsmaterial gemeinsam mit einem Blech aus dem Grundmaterial der Bipolarplatte durch einen Walzenspalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen geführt und auf diese Weise durch Aufwalzen mit dem Grundmaterial verbunden.
Nach der Beschichtung wird an dem Grundmaterial 102 mit dem daran angeordneten Beschichtungsmaterial 104 ein Umformungsprozess durchgeführt, um in dem Kontaktfeld 108 über eine Hauptebene der Bipolarplatte 100 vorstehende Kontaktelemente 106 auszubilden, an denen die fertige Bipolarplatte 100 elektrisch leitend mit einer KEA-Einheit verbunden sein wird.
Nach der Umformung wird das Beschichtungsmaterial 104 von dem Grundmaterial 102 im Bereich zwischen den Kontaktzonen 110 der Kontaktelemente 106 (also insbesondere im Bereich von Gaskanälen der Bipolarplatte 100) selektiv entfernt, um eine spätere Chromabdampfung aus dem chromhaltigen Beschichtungsmaterial 104 im Bereich zwischen den Kontaktzonen 110 im Betrieb der Bipolarplatte 100 bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit zu verhindern.
Nach diesem selektiven Entfernen von Beschichtungsmaterial 104 wird an dem Grundmaterial 102 mit dem daran verbliebenen Beschichtungsmaterial 104 das Herstellungsverfahren mit dem Verfahrensschritt d) des Eindiffundierenlassens von Beschichtungsmaterial 104 in das Grundmaterial fortgesetzt.
Die Verfahrensschritte d) bis g) unterscheiden sich bei dieser Variante des Herstellungsverfahrens der Bipolarplatte 100 nicht von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform dieses Herstellungsverfahrens, auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte (100) für eine Brennstoffzelleneinheit, wobei die Bipolarplatte (100) in einem Kontaktfeld (108) der Bipolarplatte (100) angeordnete Kontaktelemente (106) zum elektrisch leitfähigen Verbinden mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) aufweist und wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Beschichten eines metallischen Grundmaterials (102) der Bipolarplatte (100), das kein Chromoxid bildet, mit einem elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterial (104), das bei Oxidation vor dem Betrieb oder im Betrieb der Brennstoffzelleneinheit ein bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähiges Oxid bildet, im Bereich von Kontaktzonen (110) der Kontaktelemente (106); – Eindiffundierenlassen von Beschichtungsmaterial (104) in das Grundmaterial (102).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) ein Chromoxid bildendes Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) ein Chromoxid bildendes Stahlmaterial umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (102) ein Aluminiumoxid oder Siliziumoxid bildendes Stahlmaterial umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) Kobalt umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) zur Erzeugung einer Oxidschicht (114) oxidiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) durch eine Temperaturbehandlung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre oxidiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) durch Anodisieren oxidiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Oxidation des Beschichtungsmaterials erzeugte Oxidschicht (114) bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (102) der Bipolarplatte (100) selektiv im Bereich von Kontaktzonen (110) der Bipolarplatte (100) mit dem Beschichtungsmaterial (104) beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Beschichtungsmaterials (104) nach dem Beschichten des Grundmaterials (102) selektiv wieder entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) außerhalb von Kontaktzonen (110) der Bipolarplatte (100) selektiv wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Beschichtungsmaterials (104) durch Abschleifen selektiv entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Grundmaterial (102) der Bipolarplatte (100) umgeformt wird, um die Kontaktelemente (106) in dem Kontaktfeld (108) der Bipolarplatte (100) auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (102) der Bipolarplatte (100) vor der Beschichtung mit dem Beschichtungsmaterial (104) umgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an Kontaktzonen (110) der Bipolarplatte (100) mindestens eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht (118) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktmaterial zur Bildung der elektrisch leitfähigen Kontaktschicht (118) nasschemisch auf die Kontaktzonen (110) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmaterial aufgesprüht oder in einem Musterdruckverfahren aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (118) direkt oder indirekt mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) elektrisch leitend verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (118) direkt oder indirekt mit der Kathodenseite der Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) elektrisch leitend verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) nasschemisch auf das Grundmaterial (102) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) durch Aufwalzen oder durch ein Musterdruckverfahren auf das Grundmaterial (102) aufgebracht wird.
Bipolarplatte für eine Brennstoffzelleneinheit, wobei die Bipolarplatte (100) in einem Kontaktfeld (108) der Bipolarplatte (100) angeordnete Kontaktelemente (106) zum elektrisch leitfähigen Verbinden mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) aufweist und Folgendes umfasst: – ein metallisches Grundmaterial (102), das kein Chromoxid bildet; – eine Beschichtung (104) im Bereich von Kontaktzonen (110) der Kontaktelemente (106), welche ein elektrisch leitfähiges Beschichtungsmaterial enthält; und – eine zwischen der Beschichtung (104) und dem Grundmaterial (102) angeordnete Diffusionsschicht (116), welche einen Gradienten der Konzentration des Beschichtungsmaterials aufweist; wobei die Beschichtung eine bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähige Oxidschicht (114) umfasst, die durch Oxidation des Beschichtungsmaterials (104) gebildet ist.
Bipolarplatte nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht (116) oxidiertes Beschichtungsmaterial enthält.
Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder die Diffusionsschicht (116) ein bei der Betriebstemperatur der Brennstoffzelleneinheit elektrisch leitfähiges Oxid enthält.
Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Chromoxid bildendes Material umfasst.
Bipolarplatte nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Chromoxid bildendes Stahlmaterial umfasst.
Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (102) ein Aluminiumoxid oder Siliziumoxid bildendes Stahlmaterial umfasst.
Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (104) Kobalt umfasst.
Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (102) selektiv im Bereich von Kontaktzonen (110) der Bipolarplatte (100) mit der Beschichtung versehen ist.
Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (100) an Kontaktzonen (110) der Bipolarplatte (100) mit mindestens einer elektrisch leitfähigen Kontaktschicht (118) versehen ist.
Bipolarplatte nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (118) der Bipolarplatte (100) direkt oder indirekt elektrisch leitend mit einer Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) verbunden ist.
Bipolarplatte nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (118) der Bipolarplatte (100) mit der Kathodenseite der Kathoden-Elektrolyt-Anoden-Einheit (120) elektrisch leitend verbunden ist.