用于电化学系统的分离器板技术方案

本发明专利技术涉及用于电化学系统(1)的分离器板(10)，包括：至少一个通路开口(10a‑h)，用于形成用于馈送或排放介质的介质通道；至少一个珠缘布置(14a‑h)，其为了密封所述通路开口(10a‑h)的目的而围绕该至少一个通路开口(10a‑h)布置，其中，珠缘布置(14a‑h)的侧面(21、22)中的至少一个包括用于引导介质通过珠缘侧面(21、22)的至少一个开口(25、26)；以及至少一个引导通道(27)，其在珠缘布置(14a‑h)的外部上连接到珠缘侧面(21、22)中的开口(25、26)，并且经由珠缘侧面(21、22)中的开口(25、26)流体连接到珠缘内部(24)。所建议的分离器板(10)特征在于，引导通道(27)设计为使得垂直于分离器板(10)的平坦表面平面的引导通道(27)高度(32'、32”)沿所述珠缘布置(14a‑h)的方向至少在某些部分中增大。

Separator plate for electrochemical systems

The present invention relates to a separator plate (10) for an electrochemical system (1), including at least one channel opening (10a h) for forming a medium channel for feeding or discharge medium; at least one 14a h is arranged around the at least one channel opening (10a h) in order to seal the opening of the channel opening (10a h). At least one of the sides (21, 22) of the bead arrangement (14a h) includes at least one opening (25, 26) for a guiding medium through the side of the bead (21, 22), and at least one guide channel (27), which is connected to the opening (25, 26) of the bead edge (21, 22) on the outer edge of the bead arrangement (14a h), and via the opening (25, 26), and via the opening (25, 26), and through the opening (25, 26) of the bead edge arrangement (21, 22), and via and through. The opening (25, 26) of the bead side (21, 22) is connected to the inner edge of the bead (24). The proposed separator plate (10) is characterized in that the guide channel (27) is designed to increase the direction of the guide channel (27) (32', 32 \) perpendicular to the flat surface plane (27) perpendicular to the separator plate (10) in the direction of the bead edge (14a h) at least in some parts.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电化学系统的分离器板
本专利技术涉及用于电化学系统的分离器板。例如，电化学系统可以是燃料电池系统、电化学压缩机、用于燃料电池系统的加湿器或电解槽。
技术介绍
已知的电化学系统通常包括以堆叠件布置的多个分离器板，使得每两个相邻的分离器板封围电化学电池或加湿器电池。分离器板通常各自包括两块单独的板，这两块单独的板沿着远离电化学电池或加湿器电池的后侧连接到彼此。例如，分离器板可用于使得与单独的电化学电池(例如燃料电池)的电极电气接触和/或电气连接相邻的电池(电池的串联连接)。分离器板也可用于扩散在分离器板之间的电池中产生的热量。这类废热会例如在燃料电池中转化电能或化学能时产生。在燃料电池的情况下，经常使用双极板作为分离器板。各分离器板或分离器板的各单独的板各自通常具有至少一个通路开口。堆叠的分离器板的开口在电化学系统的分离器板堆叠件中对准或至少部分地重叠，该堆叠的分离器板的通路开口然后形成用于馈送或排放介质的介质通道。为了密封通路开口或由分离器板的通路开口所形成的介质通道，已知的分离器板也具有珠缘布置(beadarrangement)，围绕分离器板的每个通路开口设置一个珠缘布置。分离器板的单独的板可附加地具有通道结构，该通道结构用于馈送一种或多种介质到分离器板的有效区域和/或用于将介质运送离开。该有效区域可例如封围或界定电化学电池或加湿器电池。例如，介质可由燃料(例如氢气或甲醇)、反应气体(例如空气或氧气)构成，或可呈现为呈馈送的介质的形式的冷却剂并且可由反应产物和加热的冷却剂构成为排放的介质。在燃料电池的情况下，反应介质、即燃料和反应气体通常在单独的板的背向彼此的表面上被引导，而冷却剂在单独的板之间被引导。围绕分离器板的通路开口布置的珠缘布置的侧面可具有一个或多个开口。这些开口用于在分离器板的通路开口与分离器板的有效区域之间产生流体连接或分离器板的通路开口与在分离器板的单独的板之间形成的腔体之间产生流体连接。该腔体用于例如在分离器板的单独的板之间引导冷却剂。从文献DE10248531A1已知，分离器板或单独的板中的至少一块可附加地具有一个或多个引导通道，该引导通道在珠缘布置的外侧上连接到珠缘侧面中的开口，并且经由珠缘侧面中的开口流体地连接到珠缘内部。借助这类引导通道，介质可更确切地经过珠缘布置。电化学系统的效率可由此提高。然而，珠缘侧面中的开口必然引起珠缘布置的机械稳定性和弹性的减小。珠缘布置设置得越低，则该减小的程度就越大。然而，同时，珠缘布置尽可能短的高度是有利的，从而减小分离器板堆叠件的尺寸并且从而在不增大分离器板堆叠件的高度的情况下容纳更多电池。
技术实现思路
本专利技术的目的因此是提出一种用于电化学系统的分离器板，该分离器板具有尽可能良好的机械稳定性和紧凑性，并且确保系统尽可能高效的介质供应。该目的由如权利要求1所述的用于电化学系统的分离器板来实现。在从属权利要求中描述了具体的实施例。由此，所提出的是一种用于电化学系统的分离器板。所提出的分离器板至少包括：用于形成介质通道用以馈送或排放介质的至少一个通路开口；至少一个珠缘布置，其为了密封所述通路开口的目的而围绕至少一个通路开口布置，其中，珠缘布置的侧面中的至少一个包括用于引导介质通过珠缘侧面的至少一个开口；以及至少一个引导通道，其在珠缘布置的外部上连接到珠缘侧面中的开口，并且经由珠缘侧面中的开口流体连接到珠缘内部。例如，分离器板可精确地具有每个开口一个引导通道，该引导通道连接到这个开口。在此，引导通道设计为使得垂直于分离器板的平坦表面平面限定的引导通道的高度沿珠缘布置的方向至少部分地增大。在此，引导通道的高度表示引导通道的顶部的横截面中的最高点到指向珠缘顶部的表面上的分离器板的单独的板的平坦表面平面的距离，在该表面中引导通道形成或该表面包括引导通道。相反地，这意味着引导通道的高度远离珠缘布置至少部分地减小。引导通道的远离珠缘的端部因此具有比现有技术中更小的高度。因此，在珠缘布置被压紧时，杠杆效应仅以减小的方式作用在引导通道上，并且因此引导通道的另一部分或端部相反于珠缘布置的压紧的方向变形仅较小的程度，并且因此在压紧的状态中，引导通道没有部分突出超过珠缘顶部。引导通道较佳地连接到珠缘侧面中的开口，以使得在引导通道到珠缘侧面中的过渡部处的引导通道的横截面面积与珠缘侧面中的开口的端面相同并且重合。形成引导通道的通道壁由此典型地直接在珠缘侧面中的开口的边缘处过渡到珠缘侧面中。在此，半径通常形成在从引导通道的侧侧面到相关的珠缘侧面、并且也从通道顶部到该珠缘侧面的通道顶部的过渡部处。在关于本专利技术的高度和宽度考虑的情况下，仅引导通道的中间一半、较佳地是仅中间三分之一因此被认为沿引导通道的延伸方向。然而，为了能够从珠缘中引导足够的介质和引导足够的介质到珠缘，如果引导通道也在高度方面以与它沿珠缘布置的方向变窄的程度相同的程度升高，则是较佳的。由此仍然确保高效的介质通过经过珠缘侧面。引导通道可因此设计为，使得平行于分离器板的平坦表面平面限定的引导通道的宽度沿珠缘布置的方向至少部分地减小。引导通道的宽度在此较佳地在各个情形下限定为引导通道的一半高度。引导通道的宽度较佳地在各个情形下沿着引导通道的横截面面积确定，宽度定向为垂直于引导通道的纵向方向或垂直于通过引导通道的介质流动的方向。引导通道的宽度可沿珠缘布置的方向、在不直接连接到珠缘布置的引导通道的至少60％的长度上单调减小。在该区域中，引导通道的宽度可沿珠缘布置的方向连续地或至少部分地严格单调减小。具体地，引导通道可设计为使得引导通道的横截面面积沿着引导通道的延伸范围的至少中间25％、较佳地是中间三分之一改变至多25％、较佳的是改变至多20％、较佳的是改变至多15％。引导通道通常从引导通道的背向珠缘布置并且由引导通道的入口和出口形成的端部延伸远至珠缘侧面中的开口。在此，例如，引导通道的入口或出口可由分离器板的层中的分离器板中的开口形成或在内边缘上、例如是通路开口的内边缘上形成。如果引导通道的入口或出口未形成为开口或在内边缘上形成，它们也可由到其它结构的过渡部形成，它们借助其它结构与其它引导通道连通。在背向通路开口的珠缘的侧上，引导通道一般具有与在面向通路开口的珠缘的侧上的引导通道类似的长度，一般是其长度的50％与200％之间。换言之，引导通道的长度一般是珠缘的高度的20倍。在珠缘的背向通路开口的侧上，引导通道也可在它们的端部处设有构成到另一结构中的过渡部的台阶。如已经提到的，引导通道的这些端部较佳地设有显著的半径，该半径用于到相邻结构的过渡。关于与本专利技术有关的高度和宽度考虑，因此较佳地考虑仅引导通道的中间一半、较佳的是中间三分之一。引导通道可设计为使得引导通道的高度沿着引导通道单调增大，较佳地是严格单调增大。这对于引导通道的长度的中间三分之一尤其如此。引导通道的高度可沿着引导通道的延伸范围线性增大。例如，引导通道可设计为使得引导通道的高度沿珠缘布置的方向增大至少10％、较佳地是至少20％。为了确保珠缘布置在珠缘侧面中的开口的区域中有足够的机械稳定性和最小改变的弹性，该开口可垂直于分离器板的平坦表面平面到达远至珠缘布置的高度的高达90％、较佳的是仅高达85％、特别较佳的是仅高达75％的高度。在此，高度较佳地在各个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电化学系统(1)的分离器板(10)，包括：用于形成介质通道用以馈送或排出介质的至少一个通路开口(10a‑h)；至少一个珠缘布置(14a‑h)，为了密封所述通路开口(10a‑h)的目的而围绕所述至少一个通路开口(10a‑h)布置，其中，所述珠缘布置(14a‑h)的侧面(21、22)中的至少一个包括用于引导介质通过珠缘侧面(21、22)的至少一个开口(25、26)；以及至少一个引导通道(27)，其在所述珠缘布置(14a‑h)的外部上连接到所述珠缘侧面(21、22)中的所述开口(25、26)，并且经由所述珠缘侧面(21、22)中的所述开口(25、26)流体连接到珠缘内部(24)；其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得垂直于所述分离器板(10)的平坦表面平面的引导通道(27)的高度(32'、32”)沿所述珠缘布置(14a‑h)的方向至少部分地增大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.18 DE 202015104973.01.一种用于电化学系统(1)的分离器板(10)，包括：用于形成介质通道用以馈送或排出介质的至少一个通路开口(10a-h)；至少一个珠缘布置(14a-h)，为了密封所述通路开口(10a-h)的目的而围绕所述至少一个通路开口(10a-h)布置，其中，所述珠缘布置(14a-h)的侧面(21、22)中的至少一个包括用于引导介质通过珠缘侧面(21、22)的至少一个开口(25、26)；以及至少一个引导通道(27)，其在所述珠缘布置(14a-h)的外部上连接到所述珠缘侧面(21、22)中的所述开口(25、26)，并且经由所述珠缘侧面(21、22)中的所述开口(25、26)流体连接到珠缘内部(24)；其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得垂直于所述分离器板(10)的平坦表面平面的引导通道(27)的高度(32'、32”)沿所述珠缘布置(14a-h)的方向至少部分地增大。2.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的横截面面积沿着所述引导通道(27)的延伸范围的中间25％、较佳地沿着所述引导通道(27)的延伸范围的中间三分之一改变至多25％、较佳的是改变至多20％、特别较佳的是改变至多15％，其中，所述引导通道(27)从所述引导通道(27)的背向所述珠缘布置(14a-h)的端部(33、37、38)延伸到所述珠缘侧面(21、22)中的所述开口(25、26)。3.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得平行于所述分离器板(10)的所述平坦表面平面限定的所述引导通道(27)的宽度(31'、31”)沿所述珠缘布置(14a-h)的方向至少部分地减小。4.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的所述高度(32'、32”)沿着所述引导通道(27)单调增大。5.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的所述高度(32'、32”)线性增大。6.如权利要求3至5中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的所述宽度(31'、31”)沿着所述引导通道(27)至少在布置为距所述珠缘侧面(21、22)一定距离处的所述引导通道的长度的60％上单调减小。7.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的所述高度(32'、32”)沿着所述引导通道(27)增大至少10％、较佳地是至少20％。8.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述珠缘布置(14a-h)的未压紧的状态中，所述珠缘侧面(21、22)中的所述开口(25、26)垂直于所述分离器板(10)的所述平坦表面平面达到远至所述珠缘布置(14a-h)的所述高度的至多90％、较佳的是至多85％的高度。9.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述珠缘布置(14a-h)的未压紧的状态中，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的入口或出口垂直于所述分离器板(10)的所述平坦表面平面达到远至所述珠缘布置(14a-h)的所述高度(32'、32”)的至多80％、较佳的是至多70％的高度，所述入口或出口形成所述引导通道(27)的背向所述珠缘布置(14a-h)的端部(33、37、38)。10.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)至少在某些部分中具有矩形的、梯形的或至少部分地圆形的横截面。11.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述引导通道(27)设计为使得所述引导通道(27)的顶部(30)沿所述珠缘布置(14a-h)的方向、至少部分地具有凸曲率。12.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述分离器板(10)的界定所述通路开口(10-h)的内边缘(38)至少部分地以波浪状方式延伸。13.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘布置(14a-h)至少部分地以波浪状...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·昆茨，S·文策尔，
申请(专利权)人：莱茵兹密封垫有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE