View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3 Messaufbauten und Messmethoden
Das folgende Kapitel erläutert die zur Charakterisierung von Einzelzellen und Zellstapeln verwendeten
Messaufbauten und Messmethoden. Die Beschreibung der Messaufbauten erfolgt in
den Kapiteln 3.1 - 3.2. Sie umfasst neben dem Aufbau der Brennstoffzellen die verschiedenen
Messstände und -apparaturen, die in den Versuchen zum Einsatz kommen. Die Kapitel 3.3 - 3.7
erläutern die Messmethoden, die der Charakterisierung der Brennstoffzellen dienen.
3.1 Aufbau der Einzelzellen und Zellstapel
Eine einzelne Brennstoffzelle setzt sich aus zwei Bipolarplattenelementen, einer Membran-
Elektroden-Einheit und Dichtungen zusammen. Die serielle Verschaltung mehrerer einzelner
Zellen ist als Zellstapel bezeichnet. Die äußeren Bipolarplattenelemente eines Zellstapels beziehungsweise
einer Einzelzelle sind von Endplatten umfasst. Die Explosionszeichnung in Bild
3.1 zeigt die prinzipielle Anordnung der einzelnen Bauteile anhand einer Einzelzelle.
Endplatte Bipolarplattenelement GDL Membran + Katalysator
Bipolarplattenelement
Endplatte
Runddichtring
Reaktanden-Flow-Field
Dichtung
Kühl-Flow-Field
Bild 3.1: Explosionszeichnung einer Einzelzelle
Bei den Untersuchungen kommen Bipolarplattenelemente (BPE) aus Composit-Graphit und
Titan zum Einsatz. Länge und Breite der BPE betragen 240 mm x 160 mm. Die Dicke variiert in
Abhängigkeit des verwendeten Kühlzellendesigns zwischen 1,8 und 3,5 mm. Die Strömungsstruktur,
das sogenannte Flowfield, ist in die BPE gefräst. Es werden zwei unterschiedliche
Flowfields untersucht. Das erste Flowfield besteht aus 14 mäanderförmig verlaufenden, gleich
langen Kanälen (siehe Bild 3.2a). Die Kanäle sind 1,5 mm breit und 1 mm tief, die zwischen den
Kanälen befindlichen Stege sind 1 mm breit. Das zweite Flowfield besteht aus einer Kom-