隔板和用于生产隔板的方法与流程

1.本发明涉及一种用于电化学系统的隔板，并涉及一种用于生产隔板的方法。该电化学系统例如可以是燃料电池单体系统、电化学压缩机或者电解器。


背景技术：

2.已知的电化学系统通常包括多个隔板，它们布置成堆叠，因此每两个相邻的隔板封围电化学电池。电化学电池通常包括膜，该膜设有电极和催化剂层，并且可选地面向隔板的气体扩散层。优选地，实际的膜不是形成在隔板的整个表面上方，而是基本上在形成系统的电化学活性区域的区域中延伸。这通常基本上居中布置并被框架所环绕。该框架通常由电绝缘体形成，例如由聚合物基的薄膜形成。该框架还具有的任务是将相邻的隔板彼此电绝缘，并且因此避免短路。除了膜、电极和一个或多个催化剂层之外，以下简称mea的膜电极组件还包括框架，框架有时也被称为加强框架，但不包括一个或多个气体扩散层。
3.隔板通常包括两个单独的板，它们沿着远离电化学电池单体的后侧相互连接。隔板可以用于例如电接触单独的电化学电池单体(例如燃料电池单体)的电极和/或电连接相邻的电池单体(电池单体串联连接)。隔板还可用于发散由隔板之间的电池单体中产生的热量。例如，在燃料电池中将电能或化学能转化期间可以产生这样的废热。在燃料电池单体的情况下，双极板通常被用作隔板。
4.隔板或隔板的单独的板通常各自具有至少一个贯通开口。在电化学系统的隔板堆叠中，堆叠的隔板的贯通开口然后形成用于供应或排放介质的介质通道，这些贯通开口以对齐或至少部分重叠的方式布置。贯通开口也相应地在膜电极组件的框架中形成。特别地，框架中的贯通开口形成为具有的直径比隔板中的小，因此所得的框架的悬垂部使相邻的隔板彼此绝缘。为了密封贯通开口或由隔板的贯通开口形成的介质通道，已知的隔板也具有凸边布置(bead arrangement)，这些凸边布置在每种情况下都布置成围绕隔板的贯通开口。
5.隔板的单独的板还可以具有通道结构，用于将一种或多种介质供应到隔板的活性区域和/或将介质从那里输送离开。隔板的活性区域通常以这样的方式限定，即它可以例如封围或界定电化学电池单体的活性区域。举例来说，介质可以是燃料(例如氢气或甲醇)、反应气体(例如空气或氧气)或作为供应介质的冷却剂，以及反应产物和作为排放介质的加热的冷却剂。在燃料电池单体的情况下，反应介质，即燃料和反应气体，通常引导到彼此背离的单独的板的表面上，而冷却剂引导在单独的板之间。
6.例如如de 102 48 531a1所示，围绕隔板的贯穿开口布置的凸边侧翼可以有一个或多个孔口。这些孔口用作在隔板的贯穿开口和隔板的活性区域之间建立流体连接。在单独的板凸压后，通常通过冲孔或切割板材料来创建孔口。然而，由于孔口位于凸边布置的侧翼中，因此需要相对复杂的3d切割。附加地，孔口可能形成尖锐的边缘，这可能损坏mea，例如加强框架的膜，或者甚至可能使其穿孔或在其中造成相对较大的裂缝。在凸边侧翼中形成的孔口也会导致凸边侧翼的局部削弱，其结果是后者的硬度在某些区域中会降低。
7.从文件de 102 48 531a1中还可以知道，隔板可以具有一个或多个输送通道而不是在凸边侧翼中形成的孔口，这些输送通道在凸边布置的外侧与凸边侧翼邻接，并与凸边布置的凸边内部流体连接。这种与凸边侧翼邻接的输送通道可以与例如凸边状的通道部段结合，如wo 2020/174038 a1中所示。在这种输送通道的辅助下，能够以更有针对性的方式将介质从贯通开口通过凸边布置供应到隔板的电化学活性区域。这样的输送通道也可以改善介质从电化学活性区域通过凸边布置到贯通开口的排放。因此，总体而言，可以提高电化学系统的效率。
8.因此，上述的输送和分配通道是贯通开口去至电化学活性区域的流体连接的一部分，并且因此仅设置在通常在贯通开口与电化学活性区域之间延伸的凸边布置的区段中。然而，凸边布置的这种不对称设计可能导致堆叠中的凸边压缩不均匀，这反过来可能导致堆叠或系统中的泄漏。
9.本发明的目的是提供一种用于电化学系统的隔板，该隔板至少部分地解决了上述问题。本发明的目的还在于提供一种用于生产这种隔板的方法。


技术实现要素：

10.该目的通过根据独立权利要求所述的用于电化学系统的隔板，以及通过根据进一步的独立权利要求所述的用于生产这种隔板的方法来实现。具体实施例在从属权利要求和下文说明中描述。
11.因此，提出了一种用于电化学系统的隔板，包括彼此连接的第一单独的板和第二单独的板。在第一变型中，隔板包括以下项：
[0012]-电化学活性区域；
[0013]-用于流体穿过的至少一个贯通开口，
[0014]-凸边布置，凸边布置布置成围绕贯通开口用于密封贯通开口，其中，
[0015]
凸边内部流体连接到贯通开口，
[0016]-在第一单独的板中形成至少一个第一孔口，第一孔口基本平行于由隔板限定的板平面延伸，以及
[0017]-在第二单独的板中形成的至少一个输送通道，输送通道布置在凸边布置的一侧上。
[0018]
在第二单独的板中形成的输送通道引导通向第一单独的板包含第一孔口的区域。“第一单独的板包含第一孔口的区域”可以指直接开通到第一孔口中，或者指间接开通到第一孔口中，而流量仍然穿过由第一单独的板跨接的流体空间。此外，在第二单独的板中形成的输送通道将凸边布置的凸边内部流体连接到在第一单独的板中形成的第一孔口。
[0019]
由于第一孔口基本平行于板平面延伸，所以第一孔口可以平行于板平面冲孔或切割。因此，在产生第一孔口时，不需要复杂的3d切割。这也降低了mea，特别是mea加强框架被第一孔口的成角度、尖锐的边缘损坏的风险。
[0020]
因此，第一孔口没有在凸边布置的与板平面呈一定角度延伸的凸边侧翼中形成。第一孔口通常也与凸边布置间隔开。第一孔口可以位于例如凸边布置的面朝贯通开口的一侧或凸边布置的面朝活性区域的一侧。输送通道可以相应地布置在凸边布置的背离孔口的一侧或者凸边布置的面朝孔口的一侧。
[0021]
输送通道优选地由第二单独的板的板材料形成。因此，本发明还包括一种用于生产隔板的方法。在所述方法中，通过液压成型、深拉和/或凸压，特别是竖直凸压和/或滚筒凸压，凸边布置和/或至少一个输送通道整体地形成在单独的板中，特别是第二单独的板的输送通道整体地形成在第二单独的板中。在下文的描述中，术语“凸压”或“凸压的”可以理解为是指液压成型、滚筒凸压、竖直凸压和/或深拉。这个方法步骤通常与其他流动引导结构的整体形成同时进行，其他流动引导结构诸如电化学活性区域的流动引导通道。特别地，在大的隔板的情况下，优先地是滚筒凸压，因为其比上述其他方法低要求更低的对每一成型单位面积的压下力。
[0022]
此外，优选地是在凸边布置已经整体形成之前或之后，在第一单独的板中产生至少一个第一孔口，特别是从后者冲孔。为此，可以采用竖直和/或滚动冲孔工艺。有可能使用这些简单的方法，特别是在上述结构整体形成之后，因为第一孔口基本平行于板平面延伸。在倾斜的
–
即与板平面成一定角度的
–
表面中切割或冲孔在工艺和工具方面更难实施，并且可能造成尖锐的边缘。
[0023]
本说明书的上下文中的流体连接或流体性连接可以是没有中间元件的直接连接，也可以是通过附加的中间元件的间接连接。
[0024]
借助于在第二单独的板中形成的输送通道，凸边内部去至在第一单独的板上形成的第一孔口的流体连接可以在没有中间通道或输送部段的情况下建立
–
即借助于直接流体连接
–
，或者替代地经由进一步的通道或输送部段
–
即经由间接流体连接。这些用于在第二单独的板中形成的输送通道和凸边内部之间建立流体连接的进一步通道或输送部段可以存在于，例如第一单独的板和/或第二单独的板中。
[0025]
关于两个部件的“基本平行”和“基本正交”的表述旨在包括制造公差，并且在本说明书的上下文中旨在意味着允许对于平行或正交的轻微偏差，因此，相应部件之间的对应角度可以偏差至多-30
°
和/或+30
°
之间，优选地-20
°
和/或+20
°
之间，特别地-10
°
和/或+10
°
之间，甚至-5
°
和/或+5
°
之间。这也旨在适用于孔口的尺寸。
[0026]
可以规定，第一孔口垂直于板平面的在第二单独的板上的正交投影会限定投影区域，其中第二单独的板在投影区域的区域中具有输送通道的至少一部分。
[0027]
通常，至少在某些区域中，输送通道从凸边布置在电化学活性区域的方向上延伸。可以规定，至少在某些区域中，输送通道基本平行、成一定角度和/或垂直于凸边布置的主要延伸方向延伸。因此，输送通道可以包括各种部段，部段彼此流体连接并且在不同的方向上延伸。输送通道可以与凸边布置，特别是凸边布置的凸边侧翼邻接。
[0028]
凸边布置的主要延伸方向通常基本平行于界定贯通开口的边缘。如果凸边布置包括具有凸起部段和凹陷部段的波浪形走向，波浪形走向的凸起部段和凹陷部段在每种情况下在转向点处彼此汇合。随后，上述的主要延伸方向叠加在凸边布置的波浪形上。随后，主要延伸方向从连接凸边布置并且特别是凸边布置的凸边顶部的中性轴线的转向点的线产生。
[0029]
可选地，在第一单独的板中设置至少一个输送通道，该输送通道可以设计成凸边内部和第二单独的板中的输送通道之间的流体连接件。例如，第一单独的板可以具有输送通道，该输送通道流体连接到凸边内部，在某些区域中与第二单独的板的输送通道重叠，并且与第一孔口间隔开。
[0030]
然而，也可能的是，没有输送通道在第一单独的板中形成，或者只有一个输送通道，该输送通道仅经由第二单独的板中的输送通道来流体地连接到凸边内部。因此可以规定，在第一单独的板中，没有输送通道在凸边布置和第一孔口之间延伸。
[0031]
一方面，表述“两个元件之间”可能仅指两个元件之间的最短直线连接线上的点。作为替代或附加，其也可以指位于连接元件的其他非最短直线上的点，这些点封围与最短直线连接线至多45
°
角。
[0032]
至少一个输送通道优选地具有凸边状结构，在其每一侧上都具有顶部和相应侧翼，这些侧翼在凸边脚部处切向地穿入到平行于板平面延伸的平面中。顶部的截面可以是弯曲的或平坦的。在输送通道的延伸方向上，顶部可以是平面的或者布置成一定角度。
[0033]
如果在第二单独的板和第一单独的板两者中都形成了输送通道，那么所述输送通道可以以完全或部分重叠的方式使正交投影延伸到板平面上的，或者也可以彼此完全偏离。特别地，直接与凸边布置的侧翼邻接的，即特别是基本垂直于凸边布置的延伸的输送通道之各部段可以以完全或部分重叠的方式延伸，或者可以彼此完全偏离。
[0034]
在一个实施例中，第一孔口形成于板的位于第一单独的板的板平面中的区域中。替代地，第一孔口可以形成在板的凸压区域中。例如，第一孔口可以被凸压结构环绕，该凸压结构例如在与凸边布置相同的方向上突出于板平面之外。凸压区域或凸压结构的、垂直于板平面测量的高度优选地小于凸边布置的高度，特别是在板堆叠和/或凸边布置的非压缩状态中。凸压区域可以形成平台，在这个平台中形成第一孔口；然而，凸压区域也可以形成凸边，这个凸边以环的方式封闭在自己身上，其中第一孔口形成在被凸边环绕的区域，并且因此位于与凸边的突出区域不同的平面中。举例来说，凸边可以在凸边顶部的平面和第一单独的板的板平面之间的平面中延伸，而孔口在第一单独的板的板平面中延伸或者在第一单独的板的板平面和凸边的突出区域的平面之间的平面中延伸。包含孔口的凸压区域或者凸压结构可以具有例如卵圆形、圆钝矩形或椭圆形的基本形状，或者可以以通道的方式延伸，例如至少部分地沿着形成于第二单独的板中的输送通道延伸。
[0035]
也有可能的是，在第一单独的板中形成多个第一孔口。在这种情况下，优选的是，这些孔口布置在凸边布置的背离贯通开口的一侧和/或在凸边布置的面朝贯通开口的一侧，使得在第一单独的板中，至少在某些部段中，在两个第一孔口的至少两个之间形成凸压结构。凸压结构特别可以设计成使得其在与凸边布置相同的方向上远离板平面延伸。凸压结构可以具有卵圆形、圆钝矩形或椭圆形的基本形状，并且优选地是居中地布置在两个第一孔口之间。作为替代或附加，至少一个输送通道也可以作为凸压结构，至少在某些部段中，在两个第一孔口之间延伸。
[0036]
用于mea加强框架的接触区域可以借助于凸边状凸压结构和分离的凸压结构两者提供，凸边状凸压结构环绕着至少一个孔口，接触区域与孔口的平面间隔开，因此为流过至少一个第一孔口或至少两个第一孔口的介质跨接足够的流动空间。凸压结构和凸边状凸压结构都不需要在与板平面平行的平面中延伸；它们也可以与板平面成一定角度延伸。
[0037]
第一孔口替代地可以被环绕，特别是被部分环绕，例如，被在与凸边布置相反的方向上突出板平面的凸压结构环绕。因此，这样的第一孔口可以延伸于在第二单独的板的输送通道内延伸的平面中。
[0038]
可选地，第一单独的板可以具有布置成围绕贯通通口用于密封贯通开口的第一密
封凸边。第二单独的板可以相应地具有布置成围绕贯通开口用于密封贯通开口的第二密封凸边。第一密封凸边和第二密封凸边可以以重叠方式布置，并且可以形成上述的凸边布置，该凸边布置具有流体连接到隔板的贯通开口的共同的密封凸边内部。第一密封凸边和第二密封凸边通常在隔板的相对两侧上形成，并且通常以它们的凸边顶部指向彼此。第一密封凸边和第二密封凸边通常设计为完整的凸边，并且相应地，通常各自包括两个凸边侧翼。相应的密封凸边的凸边侧翼通常通过直线的或弯曲的凸边顶部彼此连接。替代地，可能的是，在第一单独的板和第二单独的板之一中，即只在第一单独的板中或只在第二单独的板中，密封凸边内部被仅一个密封凸边跨接，并且互补的单独的板在有关区域中以平坦方式延伸。
[0039]
可以规定，至少在某些区域中，输送通道从第二密封凸边在电化学活性区域的方向上或贯通开口的方向在延伸。输送通道优选地与第二密封凸边并且特别是第二密封凸边的凸边侧翼邻接。
[0040]
本发明允许在输送通道和第一孔口的数量方面有大量的组合。在第一种变型中，第一单独的板中的一个第一孔口连接到第二单独的板中的一个输送通道，特别是连接到垂直于凸边布置来延伸输送通道。然而，也有可能的是，第一单独的板中的多个第一孔口与第二单独的板中的一个输送通道重叠，至少在某些部段中重叠，因此一个输送通道与多个孔口流体连接。也可以的是，从第二单独的板中的单个输送通道供给至少两个第一孔口，该输送通道垂直于凸边布置延伸，或者经由该输送通道从这些第一孔口排放流体。也可以的是，在某些部段中将第一单独的板中的一个第一孔口与第二单独的板中的多个输送通道重叠，并且由此将第一孔口流体连接到多个输送通道。
[0041]
在本发明的第二变型中，隔板包括以下项：
[0042]-电化学活性区域；
[0043]-用于流体穿过的至少一个贯通开口，
[0044]-凸边布置，至少在一个单独的板中，凸边布置布置成围绕贯通开口用于密封贯通开口，其中，凸边内部流体连接到贯通开口，
[0045]-在第一单独的板中形成至少一个第一孔口，第一孔口基本平行于由隔板限定的板平面延伸，以及
[0046]-在单独的板之一中形成的至少一个输送通道，输送通道布置在凸边布置的一侧上。
[0047]
在这个变型中，又是如此，输送通道开通到第一单独的板的包含第一孔口的区域中，特别是由第一单独的板跨接并包含第一孔口的区域，并且将凸边布置的凸边内部流体连接到在第一单独的板中形成的第一孔口。再一次，孔口不必借助于复杂的3d冲孔工艺来形成；相反，它可以借助于简单的二维冲孔工艺来传输。
[0048]
在这第二变型中，输送通道可以整体形成在第一单独的板中。输送通道可由第一单独的板的板材料形成。在这第二变型中，凸边布置可以围绕第二层中的贯通开口延伸，但也有可能的是，在第二层中没有形成对应的凸边布置。
[0049]
第一变型的上述实施例中的一些实施例，包括方法，也可以采用本发明的第二变型来实现，只要它们不与之冲突。
[0050]
在这两种变型中，第一单独的板可以具有用于流体通过的至少一个第一贯通开
口，其中第二单独的板具有用于流体通过的第二贯通开口。第一贯通开口和第二贯通开口通常布置成至少在某些部段中对齐或呈重叠方式，并且形成上述的隔板的贯通开口，凸边布置布置成围绕该贯通开口。
[0051]
如上所述，贯通开口可以设计成用于反应介质的通过，特别是用于反应气体，或用于冷却剂的通过，特别是冷却液。贯通开口可以形成用于流体的入口开口或供给开口，或者出口开口或排放开口。在本说明书中，从贯通开口的边缘引导到第一孔口的输送序列也称为凸边通路，因为它用作使流体能够穿过由凸边布置交错的区域。
附图说明
[0052]
附图中示出了隔板和电化学系统的示例性实施例，并且将根据以下描述进行更详细的解释。在附图中：
[0053]
图1以立体图示意性地示出了一种电化学系统，该电化学系统包括布置成堆叠的多个隔板或双极板；
[0054]
图2以立体图示意性地示出了根据图1的系统的两个双极板，其中膜电极组件(mea)布置在双极板之间；
[0055]
图3a-3c以平面图、示意性详图和剖视图显示了根据现有技术的、带有在两个方向邻接凸边布置的输送通道的隔板的另一个示例；
[0056]
图4a显示了根据现有技术，穿过隔板的凸边布置的通路的立体图，其中输送通道在一个方向与凸边布置邻接；
[0057]
图4b显示了图4a的凸边通路的剖视图；
[0058]
图5a显示了根据本发明的第一变型的隔板的成组的凸边通路的立体图；
[0059]
图5b以平面图显示了图5a的布置；
[0060]
图5c-5f显示了经过图5b的隔板的各种剖视图；
[0061]
图5g显示了图5a和5b的隔板的仰视图；
[0062]
图6a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0063]
图6b-6c显示了经过图6a的隔板的各种剖视图；
[0064]
图6d以仰视图显示了图6a的隔板；
[0065]
图7a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0066]
图7b-7c显示了图7a的隔板的各种剖视图；
[0067]
图7d以仰视图显示了图7a的隔板；
[0068]
图8a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0069]
图8b-8c显示了图8a的隔板的各种剖视图；
[0070]
图8d以仰视图显示了图8a的隔板；
[0071]
图9a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0072]
图9b-9c显示了图9a的隔板的各种剖视图；
[0073]
图9d以仰视图显示了图9a的隔板；
[0074]
图10a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0075]
图10b-10c显示了图10a的隔板的各种剖视图；
[0076]
图10d以仰视图显示了图10a的隔板；
[0077]
图11a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0078]
图11b-11c显示了图11a的隔板的各种剖视图；
[0079]
图11d以仰视图显示了图11a的隔板；
[0080]
图12a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0081]
图12b-12c显示了图12a的隔板的各种剖视图；
[0082]
图12d以仰视图显示了图12a的隔板；
[0083]
图12e显示了图12a的隔板的立体图；
[0084]
图13a以平面图显示了隔板的成组的凸边通路；
[0085]
图13b-13c显示了图13a的隔板的各种剖视图；
[0086]
图13d以仰视图显示了图13a的隔板；
[0087]
图14a以平面图示出了根据本发明第二变型的隔板的成组凸边通路；图14b-14c显示了图14a的隔板的各种剖视图；
[0088]
图14d以仰视图显示了图14a的隔板；
[0089]
图15a以平面图示出了根据本发明第一变型的又一个隔板的成组凸边通路；
[0090]
图15b-15c显示了图15a的隔板的各种剖视图；
[0091]
图15d以仰视图显示了图15a的隔板；
[0092]
图16a以平面图示出了根据本发明第一变型的又一个隔板的成组凸边通路；
[0093]
图16b-16e显示了图16a的隔板的各种剖视图；
[0094]
图16f以仰视图显示了图16a的隔板；
[0095]
图17a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0096]
图17b-17e显示了图17a的隔板的各种剖视图；
[0097]
图17f以仰视图显示了图17a的隔板；
[0098]
图18a以平面图显示了又一个隔板的成组的凸边通路；
[0099]
图18b-18c显示了图18a的隔板的各种剖视图；
[0100]
图18d以仰视图显示了图18a的隔板；
[0101]
图19显示了用于生产隔板的方法的流程图。
[0102]
在此以及在下文中，在不同附图中重复出现的特征由相同或相似的附图标记表示。
具体实施方式
[0103]
图1示出了包括多个结构相同的金属隔板2的电化学系统1，这些金属隔板2布置在堆叠6中并且沿着z方向7堆叠。该堆叠6的隔板2通常被夹在两个端板3、4之间。z方向7也称为堆叠方向。在本示例中，系统1是燃料电池单体堆叠。该堆叠的每两个相邻的隔板2因此界定电化学电池单体，该电化学电池单体例如用于将化学能转化为电能。为了形成系统1的电化学电池单体，将膜电极组件(mea)10在每种情况下布置在堆叠的各相邻的隔板2之间(例如参见图2)。每个mea 10通常包含至少一个膜，例如电解质膜。此外，气体扩散层(gdl)可以布置在mea的一个或两个表面上。mea 10通常还包括框架状的加强层，加强层将电解质膜框起来并加强它。加强层通常是电绝缘的，并且防止在电化学系统1的运行期间发生短路。
[0104]
在替代实施例中，系统1还可设计为电解器、电化学压缩机或氧化还原液流电池。
隔板也可以用在这些电化学系统中。于是，这些隔板的结构可以对应于本文详细说明的隔板2的结构，但在电解器、电化学压缩机或氧化还原液流电池的情况下，被在隔板上引导和/或被引导穿过隔板的介质可以在每种情况下不同于用于燃料电池单体系统的介质。
[0105]
z轴7以及x轴8和y轴9一起构成右手笛卡尔坐标系。隔板2各自限定板平面，隔板的板平面中的每一个被定向为平行于x-y平面并因此垂直于堆叠方向7或称z轴7。端板4通常具有多个介质端口5，经由介质端口可以将介质供应到系统1，并且经由介质端口可以将介质从系统1排放。可以供应到系统1和从系统1排放的所述介质可以包括例如诸如分子氢或甲醇的燃料、诸如空气或氧气的反应气体、诸如水蒸气或贫化的燃料的反应产物、或诸如水和/或乙二醇的冷却剂。
[0106]
如图2至4所示的已知的隔板和如从图5开始所示的根据本发明的隔板都可以用于图1所示类型的电化学系统中。
[0107]
图2以立体图示出了与图1中的系统1相同类型的电化学系统的现有技术中已知的两个相邻的隔板2，以及布置在这些相邻的隔板2之间并且同样从现有技术已知的膜电极组件(mea)10，图2中的mea 10在很大程度上被面向观察者的隔板2遮挡。隔板2由以材料连结的方式结合在一起的两个单独的板2a、2b形成(例如也可参见图4a、4b)，在图2中只有其中面向观察者的第一单独的板2a可见，所述第一单独的板遮挡第二单独的板2b。单独的板2a、2b可以各自是由金属片材制造的，例如由不锈钢片材制造。例如，单独的板2a、2b可以例如通过激光焊接接头而沿着它们的外边缘焊接到彼此。
[0108]
单独的板2a、2b通常具有贯通开口，这些贯通开口彼此对齐并且形成隔板2的贯通开口11a-11c。当多个如隔板2同样类型的隔板堆叠时，贯通开口11a-11c形成沿着堆叠方向7延伸经过堆叠6的流体引导管线(参见图1)。通常，由贯通开口11a-11c形成的管线中每一条管线都流体连接到系统1的端板4中的端口5中的一个端口。例如，冷却剂可以经由由贯通开口11a形成的管线引入到堆叠6中，而冷却剂可以经由其它贯通开口11a从该堆叠排放。相反，由贯通开口11b、11c形成的流体引导管线可以设计成对系统1的燃料电池堆叠6的电化学电池单体供应燃料和反应气体，并且从该堆叠中排出反应产物。介质引导用的贯通开口11a-11c基本上平行于板平面。
[0109]
为了相对于堆叠6的内部和相对于周围环境来密封贯通开口11a-11c，第一单独的板2a可以各自具有呈密封凸边12a-12c形式的密封布置，这些密封凸边在每种情况下都布置成围绕贯通开口11a-11c并且在每种情况下都完全环绕贯通开口11a-11c。在隔板2背离图2的观察者的后侧上，第二单独的板2b具有用于密封贯通开口11a-11c的相应的密封凸边(未示出)。隔板2的凸边布置12可以理解为单独的板2a、2b的两个密封凸边12a、单独的板2a、2b的密封凸边12b或单独的板2a、2b的密封凸边12c的组合，这些密封凸边协配，彼此指向远离方向并且位于隔板2的相对两侧上。然而，如下文所示，隔板2的凸边布置12也可以只包括一个凸边，意味着单独的板2a、2b中的仅一个单独的板包括密封凸边12a、12b、12c。
[0110]
在电化学活性区域18中，第一单独的板2a在其面向图2的观察者的前侧上具有流场17，该流场17具有用于沿着单独的板2a的外侧(或者也称前侧)引导反应介质的第一结构14。在图2中，这些第一结构14由多个腹板(web)和在这些腹板之间延伸并且由腹板界定的通道来限定。在隔板2的面向图2的观察者的前侧上，第一单独的板2a另外各自具有至少一个分配和/或收集区域20。该分配和/或收集区域20包括设计成在活性区域18上分配介质和
经由收集区域20来收集或汇集介质的结构，被分配的介质是从两个贯通开口11b中的第一个贯通开口引入到邻接的分配区域20中的介质，被收集或汇集的介质为从活性区域18流向贯通开口11b中的第二个贯通开口的介质。在图2中，分配和/或收集区域20的分配结构同样由腹板以及由在腹板之间延伸并且由腹板界定的通道来限定。
[0111]
密封凸边12a-12c与通路13a-13c交叉，这些通路13a-13c在每种情况下都整体地形成在所有的单独的板2a、2b中，并且其中通路13a形成在上部单独的板2a的下侧和下部单独的板2b的上侧两者上，并且在贯通开口11a和分配区域20之间形成连接，而上部单独的板2a中的通路13b和下部单独的板2b中的通路13c在贯通开口11b或11c与分别邻接的分配区域20之间建立了对应的连接。举例来说，通路13a使冷却剂能够在贯通开口12a和分配和/或收集区域20之间通过，因此冷却剂进入单独的板2a、2b之间的分配和/或收集区域20，并从那里被引导出来。
[0112]
此外，通路13b能够使得氢气在贯通开口12b和上部单独的板2a的上侧的分配或收集区域之间通过；这些通路13b与面向分配或收集区域并且与板平面成一定角度延伸的孔口15邻接。因此，氢气例如从贯通开口12b流动经过通路13b和孔口15而流到上部单独的板2a的上侧上的分配或收集区域，或者以相反方向流动。通路13c使空气能够例如在贯通开口12c和分配或收集区域之间穿过，因此空气进入下部单独的板2b的下侧上的分配或收集区域并且可从中引导出来。在此看不到在凸边侧翼延伸的相关孔口。
[0113]
第一单独的板2a各自还具有呈外周凸边12d形式的附加的密封布置，该外周凸边12d围绕活性区域18的流场17延伸，并且还围绕分配或收集区域20和贯通开口11b、11c延伸，并且相对于贯通开口11a将这些密封，即相对于冷却剂回路以及相对于系统1的周围环境将这些密封。第二单独的板2b各自包括对应的外周凸边12d。活性区域18的结构、分配和/或收集区域20的分配或收集结构、以及密封凸边12a-12d各自被形成为与单独的板2a成一件，并且例如以凸压工艺、液压成形工艺或深拉(deep drawing)工艺而整体地形成在单独的板2a中。这同样适用于第二单独的板2b的对应的流场、分配结构和密封凸边。每个密封凸边12a-12d在截面上可以具有至少一个凸边顶部和两个凸边侧翼，但这些元件之间基本上是成角度布置的；也可以提供弯曲的过渡部，即截面呈弧形的凸边也是可以的。
[0114]
虽然密封凸边12a-12c具有基本圆形的走向，然而这主要取决于相关的贯通开口11a-11c的形状，外周凸边12d具有形状不同的不同部段。例如，外周凸边12d的走向可以包括至少两个波浪形的部段。
[0115]
两个贯通开口11b或者由贯通开口11b形成的穿过系统1的板堆叠的流体引导管线在每种情况下经由密封凸边12b中的通路13b、经由分配或收集区域20的分配结构、以及经由朝向图2的观察者的第一单独的板2a的活性区域18中的流场17而彼此流体连接。类似地，两个贯通开口11c或由贯通开口11c形成的穿过系统1的板堆叠的流体引导管线在每种情况下经由对应的输送通道、经由对应的分配/收集结构、以及经由在背离图2的观察者的第二单独的板2b的外侧上的对应流场而彼此流体连接。为此，在活性区域18中提供了用于引导相关介质的相应通道结构14。
[0116]
相反，贯通开口11a或者由贯通开口11a形成的穿过系统1的板堆叠的流体引导管线在每种情况下经由被单独的板2a、2b环绕或封围的腔体19而彼此流体连接。该腔体19在每种情况下用于将冷却剂引导经过双极板2，特别是用于冷却隔板2的电化学活性区域18。
因此，冷却剂主要用以冷却隔板2的电化学活性区域18。冷却剂从入口开口11a朝向出口开口11a流过腔体19。水和防冻剂的混合物经常被用作冷却剂。然而，可设想其他冷却剂。为了更好地引导冷却剂或冷却介质，在隔板2的内侧上存在通道结构。这些结构在图2中不可见，因为它们例如在单独的板2a的背离观察者的表面上延伸；因此它们定位成与单独的板2a的另一个表面上的上述通道结构14相对。在活性区域18中，通道结构沿隔板的内侧朝向出口开口11a引导冷却介质。
[0117]
虽然图2示出了其中外周凸边没有围绕贯通开口11a的隔板，即外周凸边与通路13a交叉，但也可能的隔板的设计使其中贯通开口11a以与其他贯通开口11b、11c同样方式被外周凸边围绕，因此不必是这样的交叉。混合设计也是可能的，其中，除了图2中所示的周边凸边外，还存在又一个周边凸边，其环绕所有的贯通开口11a、11b、11c以及可能存在的任何其他介质贯通开口。
[0118]
图3a以略微放大的比例显示了图2的隔板2包括连结在一起的金属单独的板2a、2b的部分。面朝观察者的是第一单独的板2a的前侧。可以看到隔板2中的贯通开口11a-11c和布置成围绕贯通开口11a-11c用于密封贯通开口11a-11c的密封凸边12a-12c，所述密封凸边凸压到第一单独的板2a中。用于密封特别是第一单独的板2a的活性区域18的密封凸边12d部分地显示。密封凸边12a-12c再次具有通路13a-13c，使介质能够穿过密封凸边12a-12c或隔板2的凸边布置12，明显的是，贯通开口11a的介质
–
特别是冷却剂
–
必须穿过凸边12a和凸边12d两者；所述介质在单独的板2a朝向远离观察者的一侧上持续引导。在单独的板2a、2b之间，介质从贯通开口11b引导出，并且经过横向于凸边布置12b的通路13b，经过在侧翼中延伸的孔口15(例如参照公开de 20 2015 104 973 u1的图6至8中的开口33)，并且进入面向观察者的分配和/或收集区域20。从隔板2的相反表面上的分配和/或收集区域排放的介质，在图中不可见，经过在第二单独的板2b中形成的开口并且进入单独的板2a和2b之间的输送通道，经由通路13c穿过凸边12c，并且继续流到贯通开口11c中。
[0119]
图3b以立体图显示了示意性说明的隔板2的部分，该部分除了贯通开口的形状外与图3a相当。作为代表性但非限制性的，在此提到了贯通开口11，其可以对应于贯通开口11a-11c，特别是图3a中的贯通开口11c的贯通开口。
[0120]
第一单独的板2a可以具有布置成围绕贯通开口11用于密封贯通开口11的第一密封凸边。第二单独的板2b可以相应地具有布置成围绕贯通开口11用于密封贯通开口11的第二密封凸边。第一密封凸边和第二密封凸边可以形成上述的凸边布置12，凸边布置12具有流体连接到隔板2的贯通开口11的共同的密封凸边内部24。
[0121]
在下文的描述中，特别是与图5-19有关的描述中，为了简单起见，通常会涉及凸边布置12而不是单独的板2a、2b的单独的密封凸边。
[0122]
第一密封凸边和第二密封凸边通常在隔板2的相对两侧上形成，并且通常以它们的凸边顶部23指向彼此。第一密封凸边和第二密封凸边通常设计为完整的凸边，并且相应地，通常各自包括两个凸边侧翼21、22。相应的密封凸边的凸边侧翼21、22通常通过凸边顶部23连接。
[0123]
面朝贯通开口11的凸边侧翼21具有多个升起部25，以使介质能够穿过凸边侧翼21，以及与所述凸边侧翼邻接的输送通道27以用于将介质输送到凸边侧翼21。贯通开口11经由输送通道27和切口25与凸边内部24流体连接。背离贯通开口11的凸边侧翼22同样具有
升起部25’，以使介质能够穿过凸边侧翼22。
[0124]
凸边布置12的背离贯通开口11的外部侧与输送通道26邻接，该输送通道26经由升起部25’与凸边内部24流体连接。在此，输送通道26设计成使得多个输送通道部段开通到基本平行于凸边布置12延伸的共同的分配通道29中，该分配通道同样构造成凸边的形式并且具有在其侧翼上布置成背离凸边布置12和贯通开口11的孔口15。在介质通道11中引导的介质因此可以经由通道27、升起部25、凸边内部24、升起部25’、通道26、分配通道29和孔口15而引导经过凸边布置12，并且可以例如以有针对性的方式输送到单独的板2a或隔板2的活性区域18中，如图3c中的箭头所示。在凸边布置12和活性区域18(在此未显示)之间，两个单独的板2a、2b借助于连续或连续作用的焊缝70彼此连接。输送通道26、27通常具有恒定的高度，单独的板2a的输送通道26、27的高度在每种情况下都是由隧道顶部28与单独的板2a的平坦表面e的在z方向7上的距离决定的。图3c显示了根据图3b的凸边布置12的剖视图，其中剖切平面沿x-z平面定向，并且在纵向方向上延伸经过输送通道26或27之一。
[0125]
相对于贯通开口11的流动方向的反向是例如由隔板2的另一侧实现的，其中流体从活性区域18经过凸边布置12输送到贯通开口11。
[0126]
图4a和4b显示了现有技术的凸边布置12的变型，但与图3相比，其中在朝向分配区域20或活性区域18的一侧没有输送通道26或分配通道29，而是已经在背离贯通开口11的凸边侧翼上，介质经过上部单独的板2a面朝观察者的表面上的孔口15流动。元件27、25、24、15也有可能被反向。在这种情况下，未显示，孔口15位于凸边布置12面朝贯通开口11a的一侧，而通道26和27布置在凸边布置12面朝活性区域18的一侧。在这种情况下，液体因此从贯通开口11，按序地经过孔口15、凸边内部24、升起部25以及通道27，朝向活性区域18流动。
[0127]
由输送通道27、升起部25、凸边内部24、升起部25’、可选的输送通道26、可选的分配通道29和孔口15组成的整个输送序列，对应于上述的凸边通路13。
[0128]
为了使系统1的隔板2的堆叠尽可能地紧凑，期望以尽可能浅的方式形成隔板2的凸边布置12和其他密封凸边12a-12d。然而，凸边侧翼21中的孔口15和升起部25可能损害凸边布置12的稳定性和弹性，并且因此影响密封效果。这可以通过减小孔口15和升起部25的尺寸来补救。然而，这种尺寸减小同样会导致经过凸边布置12的介质的流量的不期望减少。
[0129]
此外，隔板2的单独的板2a、2b在孔口15被打孔或切割到单独的板中之前，通常首先进行凸压、液压成型或深拉。结果，需要相对复杂的3d切割以形成孔口15。由于孔口15的边缘在堆叠方向上有时布置得相对较高，因此也存在这样的风险，即，搁置在凸边顶部23上的mea10，特别是mea的框架状加强层或加强框架，将会被孔口15的尖锐边缘损坏。
[0130]
已经设想了本发明来至少部分地解决上述的问题。
[0131]
本发明的各种实施例在成组的图5-18中显示，每组包括了显示不同视图和剖视图的子图。为了清楚起见，有时会参考一整组图(例如图5而不是图5a-5g中的一幅图)。
[0132]
图5-18的实施例包括用于电化学系统1的隔板2，包括第一单独的板2a和第二单独的板2b，它们例如通过焊接接头并且特别是激光焊接接头来彼此连接。隔板2优选地具有上述的电化学活性区域18。图5-18显示了围绕隔板2的贯通开口11的区域，其中有经过凸边布置12的凸边通路30。
[0133]
隔板2进一步包括用于流体穿过的至少一个贯通开口11，以及布置成围绕贯通开口11用于密封贯通开口11的凸边布置12，其中凸边布置12的凸边内部24流体连接到隔板2
的贯通开口11。在此及下文中，贯通开口11可以表示上述贯通开口11a-11c之一。此外，凸边布置12可以代表密封凸边12a-12c之一。借助于凸边通路30，流体可以从贯通开口经过凸边布置12输送到活性区域18，或者从活性区域18经过凸边布置12输送到贯通开口11。
[0134]
隔板2附加地具有在第一单独的板2a中形成的至少一个第一孔口35，该孔口基本平行于由隔板限定的板平面延伸。换言之，由孔口35限定，或者更精确地说，由孔口35的周向边缘36限定的平面，基本上平行于隔板2的板平面。
[0135]
因此，第一孔口没有形成在凸边布置12的与板平面成一定角度延伸的凸边侧翼22中，并且没有形成在隔板的诸如输送通道的端部部段的弧形部段中。由于由孔口35限定的平面平行于板平面，当产生一个或复数个孔口35时，可以进行简单的2d切割。孔口35的平行定向也会减少对mea10的加强框架损害的风险。
[0136]
为了使第一单独的板2a的孔口35仍然流体连接到凸边布置12，隔板2附加地包括在第二单独的板2b中形成的至少一个输送通道40，至少一个输送通道40布置在凸边布置12的背离贯通开口11的一侧。在第二单独的板2b中形成的输送通道40开通到第一单独的板2a包含第一孔口35的区域中。在第二单独的板2a中形成的输送通道40也将凸边布置12的凸边内部24流体连接到在第一单独的板2a中形成的第一孔口35。
[0137]
输送通道40优选地由第二单独的板2b的板材料形成或界定。输送通道40通常通过液压成型、滚筒凸压、竖直凸压和/或深拉在第二单独的板2b中整体地形成，并且因此可以是槽形的。可以规定，至少在某些区域中，输送通道40从第二密封凸边在电化学活性区域18的方向上延伸。例如，如图5中所示，在这种情况下，输送通道在焊缝70之前结束，焊缝70可以以与现有技术相同的方式存在于根据本发明的隔板2中。在大多数示范性的实施例中，为了清楚起见，焊缝被省略。输送通道40优选地与第二密封凸边并且特别是第二密封凸边的凸边侧翼邻接。
[0138]
在此应当指出的是，借助于输送通道40的凸边内部24与第一孔口35的流体连接可以直接或至少间接地建立。因此，在输送通道40和凸边内部24之间，还可以有将输送通道流体连接到凸边内部24的进一步的通道部段或连接件。
[0139]
输送通道40也可以包括具有不同的定向或延伸方向的各种部段42、44，参照图5-11、13和15-18的实施例。例如，输送通道40可以包括至少一个或实际上一个主通道42，作为例子但不是必需的，主通道42基本上平行于凸边布置12的主要延伸方向(见下文)和/或平行于贯通开口11的边缘16来延伸。主通道42通常与凸边布置12间隔开，并且位于凸边布置12朝向活性区域的一侧。主通道42通常具有直线的走向，但在某些地区中也可能是波浪形或弧形的。主通道42横向于主通道42的走向且经过第二单独的板2b的截面通常为梯形。
[0140]
输送通道40可进一步包括至少一个次通道44，优选地多个次通道44。在此及下文中，提到的是单个次通道44；当然，这也可以是指多个次通道44。次通道44优选地将主通道42流体连接到凸边内部24，并且通常与凸边布置12的凸边侧翼22，或者更精确地说，与在第二单独的板2b中形成的第二密封凸边侧翼邻接。如果相关的贯通开口11设计成入口开口，那么主通道42由次通道44供给。相反，如果相关的贯通开口11设计成出口开口，那么主通道42是用于次通道44的供给线。取决于流体的流动方向和贯通开口11的功能，主通道42可以称为分配通道或收集通道。优选地，部段42和/或44或输送通道40比凸边布置12低，即，比起凸边布置12，它们突出板平面更小的距离。
[0141]
次通道44可以布置成与主通道42和/或与凸边布置12的主要延伸方向成一定角度，例如角度α为至少45
°
、例如至少60
°
、特别是至少75
°
，和/或至多135
°
、例如至多120
°
、特别是至多105
°
。在一个示例中，次通道44基本正交于主通道42和/或基本正交于凸边布置12的主要延伸方向来延伸。次通道44通常从凸边布置12在活性区域18的方向上延伸。图17显示了一个示例性的实施例，其中次通道44在其直线部段中以相对于主通道42的短直线部段为大约55
°
的角度来延伸。图12显示了一个示例性的实施例，其中存在主通道42，但没有次通道44。
[0142]
第一孔口35通常与凸边布置12间隔开。例如，孔口35可以在第一单独的板2a的这样的区域中形成，即，该区域位于第一单独的板2a的板平面中，参照图5d、8c、9c、10c、11b、12c、13c、15d 16d、17d和18b的剖视图。单独的板2a的板平面在此可以限定为单独的板2a的未凸压的平坦区域。
[0143]
替代地，第一孔口35可以形成在单独的板2a的凸压区域37中。这样的设计在图5e、5f、6c、7c、14c、16c、16d、16e的剖视图中显示。在任何情况下，在第一孔口35的附近，即在与第一孔口35邻接的区域中，凸压区域37是浅的并且平行于第一单独的板2a的板平面，在凸边状凸压部的情况下(图16e)可选地与第一单独的板2a的板平面相同，并且平行于隔板2的板平面e。凸压区域37优选地具有从板平面垂直地测量的高度，该高度小于凸边布置12的高度，因此凸压区域37在堆叠1的组装状态下不是压缩的。从图5b结合图5e和5f可以看出，凸压区域37可以具有不同的高度。此外，图16d和16e显示也有可能的是，在某些部段中，凸压部距孔口35一定距离环绕孔口35，而至少在某些部段中，孔口35的边缘36在板平面中延伸。这可以更好地支持mea的加强框架，而不影响介质的流动。
[0144]
在图5的实施例中，凸压区域37围绕孔口35形成，并且例如可以具有圆钝-矩形或卵圆形的基本形状。每个凸压区域都具有单个孔口35。凸压区域37也可以理解为凸压的结构。虽然在图5a的中间和右边的凸压区域37在与凸边布置12相同的方向上突出板平面，但图16a的左边的凸压区域37*相对于板平面在与凸边布置的方向相反的方向上凸压；因此突出到输送通道42中，从图16c可以看出。
[0145]
在图6a、7a、14a的实施例中，每个凸压区域37设有多个孔口35。例如，当从单独的板的接触平面e观察时，凸压区域37可以设计成通道形的凸起区域，并且可以具有平行于隔板2的板平面延伸的平坦的顶部38。附加地，在这些实施例中，第一单独的板2a的凸压区域37可以例如以通道状方式沿着第二单独的板2b的输送通道40延伸。在此，凸压区域37设计成例如第一单独的板2a的主通道52(见下文)。
[0146]
第一孔口35垂直于板平面的在第二单独的板2b上的正交投影可以限定投影区域，其中第二单独的板2b在投影区域的区域中具有输送通道40的至少一部分。这在第一单独的板2a及其第一孔口35的平面图中特别明显，参照图5b、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、12e、13a 15a、17a和18a，其中输送通道40，特别是主通道42可以清楚地看到是在孔口35的下方。
[0147]
尽管图5-13和15-17中所示的隔板2具有主通道42，并且在图18中是多个主通道42，但是替代地可以省略主通道42。在这种情况下，每个孔口35都可以分配到自己的次通道44，次通道44将相应的孔口35流体连接凸边内部24。通过适当地设计第一单独的板2a中的输送通道50，其也下文中待说明，也可以省略第二单独的板2b中的主通道42，如图14所示。
[0148]
在一些实施例中，隔板2包括在第一单独的板2a中形成的至少一个输送通道50，输
送通道50布置在凸边布置12的背离贯通开口11的一侧或者在凸边布置12的面朝活性区域18的一侧。在第一板2a中形成的输送通道50可以与凸边布置12的凸边内部24直接或间接流体连接。
[0149]
输送通道50优选地由第一单独的板2a的板材料形成。输送通道40通常通过液压成型、滚筒凸压、竖直凸压和/或深拉在第二单独的板2a中整体地形成，并且因此可以构造成凸边，特别是全凸边。可以规定，至少在某些区域中，输送通道50从第一密封凸边在电化学活性区域18的方向上延伸。输送通道50优选地与第一密封凸边，特别是与第一密封凸边的凸边侧翼邻接。
[0150]
输送通道50因此可以包括具有不同的定向或延伸方向的各种部段52和/或54，参照图5-8、11、12、14、15、16、17和18的实施例。特别地，输送通道50可以具有呈类似于输送通道40的主通道和次通道42、44的方式的主通道52和/或至少次通道54。部段52和/或54或输送通道50优选地比凸边布置12低，即，比起凸边布置12，它们突出板平面更小的距离。
[0151]
例如，输送通道50可以包括单个主通道52，参照图6a、7a、14a，作为示例但并非必需，主通道52基本上平行于凸边布置12的主要延伸方向(见下文)和/或平行于贯通开口11的边缘16来延伸。主通道52通常与凸边布置12间隔开，并且位于凸边布置12朝向活性区域的一侧。主航道52经常具有支线走向。
[0152]
至少一个孔口35可以在第一单独的板2a中形成的输送通道50的平坦部断中形成，例如在输送通道的平坦顶部中形成。特别地，孔口35可以形成在主通道52的平坦部段中，例如在主通道52的顶部38中。
[0153]
在一些实施例中(参照图5b、6a、8a、11a、12a、14a、16a、17a18a)，输送通道50还可以具有至少一个次通道54，优选地是多个次通道54。在此及下文中，将提到的是单个次通道54；当然，很明显，这也可以是指多个次通道54。
[0154]
在一些实施例中(参照图6a、14a)，次通道54将主通道52流体连接到凸边内部24，并且通常与凸边布置12的凸边侧翼22邻接，或者更精确地说，与形成在第一单独的板2a中的第一密封凸边的凸边侧翼邻接。如果相关的贯通开口11设计成入口开口，那么主通道52由次通道54供给。相反，如果相关的贯通开口11设计成出口开口，那么主通道52是用于次通道54的供给线。
[0155]
次通道54可以布置成与主通道52和/或与凸边布置12的主要延伸方向和/或与贯通开口的边缘16成一定角度，例如角度β为成至少45
°
、例如至少60
°
、特别是至少75
°
，和/或至多135
°
、例如至多120
°
、特别是至多105
°
。在一个示例中，次通道54基本正交于主通道52和/或基本正交于凸边布置12的主要延伸方向和/或贯通开口11的边缘16来延伸。次通道54通常从凸边布置12在活性区域18的方向上延伸。
[0156]
次通道54可以在第一孔口35的方向上延伸得很远，即，至少在某些部段，特别是在次通道具有次通道的最大高度的那些区域中，次通道在第一孔口之间突出或者甚至离凸边布置较远地突出，并且因此可以支持mea加强框架，因此就可以确保有足够的流动空间去至孔口35或者从孔口35到活性区域18，参照图5、6、8、11、12、13、14、16、17和18。
[0157]
在此应当指出，输送通道50和通道52、54是可选的。通道50、52、54因此在一些实施例中是不存在的，参照图9、10、15。输送通道50可以包括仅有主通道52(参照图7)，或者至少一个次通道54(参照图5、8、11、12、18)。替代地，可以提供主通道52和次通道54两者，参照图
6、14。主通道52可以相对于输送部段42使正交投影在板平面中彼此偏离地延伸，参照图8和11，或者可以基本上彼此重叠，参照图5、6和13。
[0158]
如上所述，输送通道27可以可选地存在于凸边布置12面朝贯通开口11的一侧上(参照图5-14和16-18)，这些输送通道通常都是恒定高度和恒定宽度的，并且都开通到贯通开口11中。在这种情况下，输送通道27可以只在第一单独的板2a中形成(图14)，只在第二单独的板2b中形成(图10、13)，或者在单独的板2a、2b两者中形成(图5、6、7、8、9、11、12、16、17、18)。举例来说，图9和图10彼此不同之处在于，在图9中隔板的两侧上形成输送通道27a、27b，而在图10中只有第二单独的板2b具有输送通道27b。在图8、9中，单独的板2a、2b的输送通道27a、27b布置成在平行于边缘16的方向上彼此偏离，因此它们不会彼此重叠，并且在垂直于边缘16的方向上彼此平行地延伸。在其他实施例中，输送通道27a、27b设置在两块板2a、2b中，并且布置成重叠，参照图5c、6b、7b、11b、12c、16b、17b、18c，因此它们一起形成隔板的输送通道27。
[0159]
输送通道27、27a、27b与凸边布置12的凸边侧翼21
–
或第一密封凸边和/或第二密封凸边的凸边侧翼邻接，并且在贯通开口11和凸边内部24之间形成流体连接。因此，借助于这种输送通道27、27a、27b，可以将介质从贯通开口11供给到凸边布置12。这样的输送通道27、27a、27b也可以改善介质从凸边布置12到贯通开口11的排放。
[0160]
替代地，如图15中所示，可能的是，在贯通开口11和输送通道40’之间的介质穿过，导致凸边内部24的不在单独的板2a、2b之间发生，而是经由单独的板2a、2b之一中，并且在此是单独的板2a中的一个或多个的进一步的孔口35’进行。特别有利的是，焊缝70’也设在密封凸边12和贯通开口11之间，例如为了防止或限制当密封凸边12压缩时围绕贯通开口11。
[0161]
也可以在密封凸边12面朝贯通开口11的一侧上提供孔口35’，如图16的情况。在此，焊缝70’也布置在密封凸边12和贯通开口11之间，该焊缝围绕贯通开口11延伸，因此凸边内部24和贯通开口11之间的流体只能经过孔口35’流动。孔口35’它们本身布置在平行于板平面的平面中，所述平面由通道50'或主通道52'形成。主通道52'连接孔口35’和次通道54'，次通道54'在第一单独的板2a内又建立了与凸边内部24的连接。还在第二单独的板2b中，在凸边面朝贯通开口11的一侧上，形成了带有主通道42’和次通道44’的通道40’，所述通道布置成相对于上述通道50'基本上呈镜像，但没有孔口35’。
[0162]
也可以省略密封凸边12背离贯通开口11的一侧上的孔口35；这在这样的情况下特别有利，即，如果介质，例如在冷却剂的情况下，通常不在活性区域18中的隔板2的面向外的表面上流动，而是替代地在单独的板2a、2b之间的内部流动并且因此不是必须在密封凸边12面朝活性区域18的一侧上穿过单独的板2a、2b中任何一个板。示出的与图5-14和16-18中所示的孔口35有联系的特征也可以与孔口35’结合起来并要求保护。例如，与图5b类似，通道50或通道部段52和/或54可以在凸边布置12和贯通开口11的边缘16之间设置在第一隔板2a中。
[0163]
如果输送通道27b也布置在凸边布置12面朝贯通开口11的一侧，那么提供次通道44可以特别有利。因此，如果输送通道27a也布置在凸边布置12面朝贯通开口11的一侧，那么提供次通道54也可以是有利的。举例来说，在图5、6、8、11、16和17的示例性实施例中通道27a、54和27b、44两者设置在在凸边布置12的两侧上，作为其结果，凸边布置12上的压缩力
可以更加均匀或可以均匀化。这反过来对系统的密闭性具有有利的影响。
[0164]
主通道52的提供可能是有利的，例如，如果在凸边布置12朝向贯通开口11的一侧存在贯通开口11的凸压内边缘16，如图5-12和17-18中的对称的情况和图13和14中的不对称的情况。凸边布置12上的压缩力因此可以更加均匀或者可以均匀化。这反过来对系统的密闭性具有有利的影响。
[0165]
单独的板2a、2b的输送通道40、50至少在某些区域中可以重叠，并且在这些点位上，它们可以一起形成隔板2的输送通道60。单独的板2a、2b的重叠的主通道42、52因此可以是隔板2的主通道62的一些部分。在一些实施例中，提供了隔板2的次通道64，次通道通过单独的板2a、2b的次部段44、54重叠来形成，参照图5c、6b、16b。
[0166]
单独的板的次通道44、54有时彼此偏离，因此它们不形成共同的次通道64，而是替代地形成空间上独立的通道部段，参照例如图8和11。这可能对凸边布置的刚度曲线具有均衡作用。
[0167]
单独的板2a,2b的贯通开口11各自可选地具有向周围延伸的凸压内边缘16，这些边缘彼此远离地指向和/或彼此间隔开，参照图5-12和17-18。至少一个输送通道27的入口
–
当贯通开口11设计为入口开口时
–
或出口
–
当贯通开口11设计为出口开口时，该入口或出口指向贯通开口11，该入口或出口通常形成在贯通开口的凸压内边缘16处，其中输送通道27或输送通道27a、27b和凸压内边缘16通常具有相等的、垂直于隔板2的平面(板平面)测量的高度。这些凸压内边缘16，或者更精确地说，直接与内边缘16邻接的凸压区域，在形成输送通道27、27a、27b的方面上和在一个平面中冲孔或切割贯通开口11的方面上可能是有利的。在图14中，内边缘16的凸压部仅在第一单独的板2a中形成，但就其高度而言，大约对应于图5-12和17-18的示例性实施例中的两个单独的板2a、2b的凸压的高度之和。
[0168]
在图13的示例性实施例中，与其他示例性实施例相比，在第一单独的板2a中，与内边缘16或贯通开口11邻接的更宽的区域被变形出板平面，并且形成凸起的区域56，该区域以手指状的方式在活性区域18的方向上突出。指状突起57与第二单独的板2b中的输送通道40和孔口35重叠，并且因此与输送通道40一起在孔口35和凸边内部24之间并且也与贯通开口11建立起流体连接。指状突起57和凸起区域56因此可以提供以代替主通道54和输送通道27a。指状突起57在此也作为凸压部，指状突起在孔口35之间延伸，并且以这种方式支承mea的加强框架。
[0169]
图5a、5b显示了各种孔口35，它们具有不同的形状：带圆钝角的长方形、圆形和卵圆形。本发明不限于这些形状的孔口35；替代地，其他形状也可以用于孔口35，例如槽形(参照图9、10)或圆钝-多边形。
[0170]
第一单独的板2a有时也可以具有凸压结构39，凸压结构与凸边布置12和孔口35间隔开。凸压结构39例如在图9和10中显示，并且与图5的凸压区域37类似，可以设为带有平坦顶部31的曲线，但它们没有任何孔口35。凸压结构39可以代替主通道54提供，并且起到第一单独的板2a的局部加硬作用。这些凸压结构，当布置在孔口35之间时，也起到间隔件的作用，因此mea加强框架不会直接抵靠孔口35，并且流体可以从孔口35或去至孔口不受阻碍地流动。凸压结构39可以布置在输送通道40上方，特别是主通道42上方。凸压结构39垂直于板平面的在第二单独的板2b上的正交投影可以限定投影区域，其中第二单独的板2b在投影区域的区域内具有输送通道40的至少一部分，特别是主通道42的一部分。优选地，凸压结构39
至少在x方向上桥接在输送通道40或主通道42上方，并且因此给予整个系统更大的结构刚性。
[0171]
图6a和6b显示的是，主通道52和次通道54各自具有不同的、垂直于隔板2或第一单独的板2a的平坦表面平面(板平面)测量的高度。替代地，它们也可以以类似于第二单独的板2b的主通道和次通道42、44的方式具有相等的高度。
[0172]
形成在第二单独的板2b中的输送通道27b和次通道44通常具有相等的、垂直于隔板2b或第二单独的板2b的平坦表面平面(板平面)测量的高度，参照图5c、6b、7b、8c、9c、10c、11b、13b和16b。通道27b、44的相等高度使凸边布置12周围有均匀的区域，这对凸边布置的密封行为有积极影响。替代地，通道27b、44也可以具有不同的高度。主通道42和次通道44通常具有相等的、垂直于隔板2或第二单独的板2b的平坦表面平面(板平面)测量的高度，参照图5c、6b、7b、8c、9c、10c、11b、13b和16b。替代地，通道42、44也可以具有不同的高度。通道也可以具有沿它们的走向变化的高度，如图18b所示，其中从与孔口35重叠的区域开始，高度朝向边缘降低。
[0173]
在图6的实施例中，主通道52和次通道54具有不同的、垂直于隔板2或第一单独的板2a的平坦表面平面(板平面)测量的高度。例如，次通道54的高度大于主通道52的高度。替代地，主通道52的高度可以大于次通道的高度。根据另一个实施例，通道52、54可以具有相等的高度。
[0174]
形成在第一单独的板2a中的输送通道27a和次通道54通常具有相等的、垂直于隔板2或第二单独的板2b的平坦表面平面(板平面)测量的高度，参照图5c、6b、8b、14b和16b。通道27ba、54的相等高度使凸边布置12周围有均匀的区域，这对凸边布置的密封行为有积极影响。替代地，通道27a、54也可以具有不同的高度。
[0175]
在位于贯通开口11和活性区域18之间的部段中，凸边布置12可以具有周期性的走向，特别是有凹陷部段和凸起部段的波浪形走向，参照图5-18。在每种情况下，波浪形走向的凹陷部段和凸起部段在转向点处彼此汇合。主要延伸方向叠加在凸边顶部23的波浪形上。然后，凸边布置12的主要延伸方向由连接凸边顶部23的中性轴线的转向点的线产生。在替代实施例中，凸边布置12的走向在位于贯通开口11和活性区域18之间的部段中具有直线走向，如图4a所示的现有技术，但这也可以为本发明所实施。在这种情况下，主要延伸方向对应于凸边顶部23的直线走向。
[0176]
孔口35可以面朝凸边布置12的凸起部段和/或凹陷部段。每个孔口35可以布置在两个相邻的次部段54或凸压结构39之间。孔口35可以以规律的间隔彼此隔开，参照图6a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a、15a和18。在提到的倒数第二张图中，这也适用于面朝贯通开口11的孔口35’。在图7a的实施例中，孔口35之间的间隔是变化的。
[0177]
图13和14的示例性实施例与其他示例性实施例的不同之处在于，在这些图中的每一幅图中，密封凸边12仅仅形成于单独的板2a、2b中的一个中。在此的凸边高度比其他示例性实施例中的高。在图13中，凸边相对于隔板2的平面e是不对称的，使得其凸边顶部向下突出超越平面e，而凸边脚部向上突出超越平面e。这个向上突起高度由第二单独的板2b中的附加台阶部48来均衡，所述附加台阶部布置在密封凸边12和孔口35之间。对应的附加台阶部58也在第一单独的板2a中整体形成。相反，在图14中，凸边设计成使得其基本上完全向上突出超越平面e；当考虑到单独的板2b的金属片材层的下表面，而不是其中性轴线时，只有
凸边脚部位于平面e中。图14的示例性实施例因此示出，根据本发明的隔板2在密封区域中也可以以这样的方式设计，即只有单独的板2a是凸压的，而单独的板2b在对应的区域可以实施为平滑片材，没有凸压部、凹陷或凸起区域。
[0178]
一个孔口35可以流体连接到在其附近终止的两个输送通道40，如图17所示。
[0179]
一组两个孔口35可以经由短输送通道40或42流体连接到终端输送通道54，如图18a所示。图18c进一步显示，输送通道并且在此是输送通道54的顶部，不必平行于板平面延伸，而是也可以以一定角度在凸边侧翼和其他侧翼的另一侧上延伸，其中出于制造的考虑优先给定角度《30
°
。
[0180]
对本领域的技术人员来说清楚的是，图1-4的与图5-18的实施例兼容和/或与图5-18的这些实施例不冲突的、单独的特征，可以与图5-18的实施例的单独的特征一起要求保护。
[0181]
图19示意性地显示了用于生产隔板的方法。当生产两个单独的板时，可以选择这样的工艺，在这个工艺中，首先结构在单独的板中凸压，并且随后孔口和贯通开口从单独的板切割并且特别是冲孔，即，在阳极板的情况下，首先进行步骤f
a1
并且随后进行步骤s
a1
，或者这样的工艺，在这个工艺中，首先从单独的板切割并且特别是冲孔，随后结构在单独的板中凸压，即，在阴极板的情况下，首先进行步骤s
k2
并且随后进行步骤f
k2
。随后通常发生对两个单独的板的外边缘的最后精整用于，用于阳极板的步骤是aa，或者用于阴极板的步骤是ak，然后两单独的板在步骤v中连结，例如焊接在一起，并且在步骤b中选择性地涂覆。
[0182]
附图标记列表：
[0183]
1电化学系统
[0184]
2隔板
[0185]
2a单独的板
[0186]
2b单独的板
[0187]
3端板
[0188]
4端板
[0189]
5介质端口
[0190]
6堆叠
[0191]
7z方向
[0192]
8x方向
[0193]
9y方向
[0194]
10膜电极组件
[0195]
11贯通开口
[0196]
11a-11c贯通开口
[0197]
12凸边布置
[0198]
12a-12c密封凸边
[0199]
12d外周密封凸边
[0200]
13a-13c通路
[0201]
14通道结构
[0202]
15成角度的孔口
[0203]
16内边缘
[0204]
17流场
[0205]
18电化学活性区域
[0206]
19腔体
[0207]
20分配和/或收集区域
[0208]
21凸边侧翼
[0209]
22凸边侧翼
[0210]
23凸边顶部
[0211]
24凸边内部
[0212]
25,25’呈升起部形式的孔口
[0213]
26输送通道
[0214]
27输送通道
[0215]
27a输送通道
[0216]
27b输送通道
[0217]
28隧道顶部
[0218]
29输送通道
[0219]
30凸边通路
[0220]
31,31’凸压结构39、39’的平坦顶部
[0221]
35,35’第一单独的板2a中的孔口
[0222]
36孔口35的边缘
[0223]
37凸压区域
[0224]
38凸边顶部
[0225]
39,39’凸压结构
[0226]
40,40’第二单独的板2b的输送通道
[0227]
42,42’第二单独的板2b的主通道
[0228]
44,44’第二单独的板2b的次通道
[0229]
48第二单独的板2b的附加台阶部
[0230]
50第一单独的板2a的输送通道
[0231]
52第一单独的板2a的主通道
[0232]
54第一单独的板2a的次通道
[0233]
56第一单独的板2a的凹入/凸起区域
[0234]
57凸起区域的指状突起
[0235]
58第一单独的板2a的附加台阶部
[0236]
60隔板2的输送通道
[0237]
62隔板2的主通道
[0238]
64隔板2的次通道
[0239]
70,70’焊缝
[0240]
e板平面

技术特征：
1.一种用于电化学系统的隔板(2)，包括彼此连接的第一单独的板(2a)和第二单独的板(2b)，其中所述隔板(2)包括：-电化学活性区域(18)，-至少一个贯通开口(11)，所述至少一个贯通开口用于流体穿过，-凸边布置(12)，所述凸边布置(12)布置成围绕所述贯通开口(11)用于密封所述贯通开口(11)，其中，凸边内部(24)流体连接到所述贯通开口(11)，-至少一个第一孔口(35、35’)，所述第一孔口(35、35’)在所述第一单独的板(2a)中形成，所述第一孔口(35、35’)基本平行于由所述隔板(2)限定的板平面延伸，以及-至少一个输送通道(40、40’)，所述输送通道(40、40’)在所述第二单独的板(2b)中形成，所述输送通道(40、40’)布置在所述凸边布置(12)的一侧上，其中，在所述第二单独的板(2b)中形成的所述输送通道(40、40’)开通到所述第一单独的板(2a)包含所述第一孔口(35、35’)的区域中，并且将所述凸边布置(12)的凸边内部(24)流体地连接到所述第一单独的板(2a)中形成的第一孔口(35、35’)。2.根据前述权利要求所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一孔口(35、35’)垂直于所述板平面的在所述第二单独的板(2b)上的正交投影限定投影区域，其中，所述第二单独的板(2b)在所述投影区域的区域内具有所述输送通道(40、40’)的至少一部分。3.根据前述权利要求中任一项所述的隔板(2)，其特征在于，至少在某些区域中，所述输送通道(40、40’)从所述凸边布置(12)在所述电化学活性区域的方向上或者在所述贯通开口(11)的方向上延伸。4.根据前述权利要求中任一项所述的隔板(2)，其特征在于，至少在某些区域中，所述输送通道(40、40’)平行和/或垂直于所述凸边布置(12)的主要延伸方向延伸。5.根据前一权利要求所述的隔板(2)，其特征在于，所述输送通道(40、40’)邻接所述凸边布置。6.根据前述权利要求中任一项所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一单独的板具有输送通道(50)，所述第一单独的板的输送通道(50)流体连接到所述凸边内部(24)，在某些区域中与所述第二单独的板的输送通道(40)重叠，并且与所述第一孔口(35)间隔开。7.根据前述权利要求中任一项所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一孔口(35、35’)在所述第一单独的板的位于所述第一单独的板(2a)的板平面(e)中的区域中形成。8.根据权利要求1至7中任一项所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一孔口(35)由凸压结构(39)环绕。9.根据权利要求8所述的隔板(2)，其特征在于，所述凸压区域的垂直于所述板平面(e)测量的高度小于所述凸边布置(12)的高度。10.根据前述权利要求中任一项所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一孔口(35、35’)与所述凸边布置(12)间隔开。11.一种用于电化学系统的隔板(2)，包括彼此连接的第一单独的板(2a)和第二单独的板(2b)，其中所述隔板(2)包括：-电化学活性区域(18)，-至少一个贯通开口(11)，所述至少一个贯通开口(11)用于流体穿过，-凸边布置(12)，所述凸边布置(12)布置成至少在所述第一单独的板(2a)和所述第二
单独的板(2b)之一中围绕所述贯通开口(11)用于密封所述贯通开口(11)，其中，凸边内部(24)流体连接到所述贯通开口(11)，-至少一个第一孔口(35、35’)，所述第一孔口(35、35’)在所述第一单独的板(2a)中形成，所述第一孔口(35、35’)基本平行于由所述隔板(2)限定的板平面(e)延伸，以及-至少一个输送通道(40、40’、50)，所述输送通道(40、40’、50)在所述第一单独的板(2a)和所述第二单独的板(2b)之一中形成，所述输送通道(40、40’、50)布置在所述凸边布置(12)的一侧上，其中，所述输送通道(40、40’、50)开通到所述第一单独的板(2a、2b)包含所述第一孔口(35、35’)的区域中，并且将所述凸边布置(12)的凸边内部(24)流体地连接到所述第一单独的板(2a)中形成的第一孔口(35、35’)。12.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述输送通道(40、50)布置在所述凸边布置(12)背离所述贯通开口(11)的一侧上。13.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述输送通道(40’)布置在在凸边布置(12)面朝所述贯通开口(11)的一侧上。14.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，在所述第一单独的板中，没有输送通道在所述凸边布置(12)和所述第一孔口(35、35’)之间延伸。15.根据权利要求1至13中任一项所述的隔板，其特征在于，所述第一单独的板(2a)至少在所述凸边布置(12)背离所述贯通开口(11)和/或面朝所述贯通开口(11)的一侧上具有至少两个第一孔口(35、35’)，其中，在所述第一单独的板(2a)中，凸压结构(39、39’)至少在某些部段中在两个所述第一孔口(35、35)之间延伸。16.根据前述权利要求所述的隔板(2)，其特征在于，在所述第一单独的板(2a)中，至少一个输送通道(50、50')作为凸压结构(39、39’)至少在某些部段中在两个所述第一孔口(35、35’)之间延伸。17.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述输送通道(40、40’、50)通过液压成型、深拉和/或凸压，特别是竖直凸压和/或滚筒凸压，整体地形成在所述第一单独的板(2a)和所述第二单独的板(2b)中，特别是在所述第二单独的板(2b)中。18.根据前述权利要求所述的隔板，其特征在于，至少一个所述第一孔口(35、35’)是在所述凸边布置被整体地形成之后在所述第一单独的板(2a)中产生的。19.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的隔板的方法，其特征在于，所述凸边布置(12)和/或所述输送通道(40、40’、50)通过液压成型、深拉和/或凸压，特别是竖直凸压和/或滚筒凸压，整体地形成在所述第一单独的板(2a)和所述第二单独的板(2b)中，特别是在所述第二单独的板(2b)中。20.一种用于生产根据前述权利要求所述的隔板的方法，其特征在于，至少一个所述第一孔口(35、35’)是在所述凸边布置被整体地形成之前或之后在所述第一单独的板(2a)中产生的。

技术总结
本发明涉及隔板和用于生产隔板的方法。用于电化学系统的隔板包括彼此连接的第一单独的板和第二单独的板，其中所述隔板包括：电化学活性区域；用于流体穿过的至少一个贯通开口；布置成围绕贯通开口用于密封贯通开口的凸边布置，其中，凸边内部流体连接到贯通开口；在所述第一单独的板(2a)中形成的至少一个第一孔口，第一孔口基本平行于由隔板限定的板平面延伸；以及在第二单独的板中形成的至少一个输送通道，输送通道布置在凸边布置的一侧上，其中，在第二单独的板中形成的输送通道开通到第一单独的板包含第一孔口的区域中，并且将凸边布置的凸边内部流体地连接到第一单独的板中形成的第一孔口。形成的第一孔口。形成的第一孔口。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：莱茵兹密封垫有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/10/19