带有至少一个测量结构的金属板以及生产带有至少一个测量结构的金属板的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电化学系统(1)的金属板(9a)，其中，该板(9a)包括至少一个测量结构(17)，其与板(9a)形成为单件，其中，测量结构(17)包括至少两个通过板(9a)的切口(28)，板(9a)的第一变形布置在切口(28)之间并被切口(28)部分地界定，切割边缘(18a、18b)通过第一变形(28)部分地彼此间距开，使得切口(28)的切割边缘(18a、18b)在板(9a)内形成至少两个窗口(18)，且其中，测量结构(17)包括板(9a)的至少一个第二变形(21)，其中，通过板(9a)邻近于窗口(18)的区域内的第二变形(21)使得板(9a)变形，这样，窗口(18)允许正交于板(9a)的主平面落在板(9a)上的光线通过。本发明专利技术还涉及一种生产包括至少一个测量结构(17)的金属板(9a)的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电化学系统的金属板，在该系统中金属板包括至少一个测量结构。本专利技术还涉及生产包括至少一个测量结构的金属板的方法。
技术介绍
已知的电化学系统，例如，燃料电池系统或诸如电解器的电化学压缩器系统，这样的电化学系统通常包括堆叠的电化学电池，它们通过金属双极板彼此分开。所述双极板通常包括两个个别的金属板，它们典型地互相焊接在一起并通常由金属薄片制成。双极板或构成双极板的个别板可用于例如电气地接触个别电化学电池(例如，燃料电池)的电极，和/或电气地连接邻近的电池(电池的串联连接)。双极板或构成双极板的个别板可包括通道结构，该通道结构适于向电池供应一种或多种介质和/或适于移去反应产物。例如，介质可以是燃料(例如，氢或甲醇)、反应气体(例如，空气或氧气)或冷却剂。如此的通道结构通常布置在电化学活性区(气体分布结构/流场)内。此外，双极板或构成双极板的个别板可适于传递在电化学电池内转换电能或化学能的过程中产生的余热，并适于个别介质或冷却剂通道互相密封，和/或与外界相密封。上述的通道结构和/或密封结构(尤其是密封焊珠(bead))，通常借助于冲压工具冲压到个别板内。类似结构也存在于电化学系统的加湿器中使用的分离器板中。因此，以下关于双极板和其个别板所要说的内容也适用于加湿器中的分离器板。已经知道对每块个别板或每块双极板提供一个或多个测量结构。这些结构是形成在板处或板上的结构，它们可被光学传感器探测，并利用图形或图像识别软件来建立起坐标系，该坐标系以限定的方式相对于该板定向。所述坐标系例如帮助测量该板，帮助自动地在工具内定位该板，或帮助测量冲压到板内r>
或施加到板内的结构。在工具内，板借助于测量结构以限定的方式进行定位，该工具例如可以是连接工具、涂敷装置或切割装置，尤其是模切割或激光切割装置。借助于相对于如此的测量结构进行的测量，可在限定的位置实施多个过程步骤，例如，定位激光焊接焊缝、对部分涂层定位丝网印刷等。例如，从文献DE 102012002053A1中可以了解到根据该类型的测量结构，在该文献中，测量结构被称作测量特征(测量标志)。在特别的实施例中，根据DE 102012002053A1的测量特征基本上是圆形凹腔，其布置在板上的升高部分内。利用已知的光学测量系统，如此的圆形凹腔便可容易地局部化，并被确定它们的中心点。使所述测量结构局部化的光学测量系统包括例如用来照明该测量结构的光源，以及用来捕捉带有布置在板上的测量结构的板的图像的图像探测器，其中，光源和照相机布置在板的同一侧上(反射光法)。然而，当使用反射光法来捕捉图像时，由于照明的条件、板表面材料的光学特性，或板表面上涂层的光学特性和/或板表面的几何特性，使测量结构局部化的精度可以降低。透射光法是使测量结构局部化的更加强健的方法。利用透射光法，测量结构包括至少一个通孔，光源和图像探测器布置在板的不同侧上，这样，光源发射的光通常通过正交于板的主平面的通孔，并被板相对侧上的图像探测器探测到。在透射光法中，与反射光法相比，用改进的对比，因此通常可捕捉到测量结构的图像。然而，为了形成具有通孔的测量结构，迄今为止，必须在附加的制造步骤中冲切出通孔。另一方面，如果在冲切过程中冲切出通孔，则在冲切工具内形成附加的冲切废料。该过程中产生的冲切小块会永久地损坏该冲切工具。如果在形成其余冲切结构的过程步骤之外的过程步骤中形成测量结构，则在这些两种类型结构之间会发生偏置，偏置会阻碍可靠的定位，或甚至使得定位不可能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是形成具有至少一个测量结构的金属板，该板适于用在电化学系统内，该板以尽可能简单和成本有效的方式进行制造，并允许以
尽可能简单的方式使测量结构局部化，特别相对于板的其它结构，具有尽可能高的精度。用适用于电化学系统的金属板和根据独立权利要求所述的方法来达到所述目的。具体的实施例表征在从属的权利要求中。因此，本专利技术提出的是一种用于电化学系统的金属板。该板包括至少一个测量结构，其与板形成为单件。测量结构包括至少两个通过板的切口，板的第一变形布置在切口之间并被切口部分地界定，使得切口的切割边缘通过第一变形部分地彼此间距开，切割边缘在板内形成至少两个窗口。测量结构进一步包括板的至少一个第二变形，其中，通过板邻近于窗口的区域内的第二变形使得板变形，这样，窗口允许正交于板的主平面落在板上的光线通过。由于窗口借助于通过板的切口和板的第一和第二变形而形成，在窗口形成时没有产生冲切废料。这意味着切割板来特别地形成切口并不涉及切屑，因此与材料的移除无关。当板在冲切工具内进行冲切时，因此可形成测量结构。这减少制造板和测量结构所需的步骤数量。通过形成窗口以允许正交于板的主平面落在板上的光线通过，测量结构通过透射光法可进行局部化。这允许以非常高精度执行局部化，且很大程度上独立于照明条件和金属板的表面条件。尤其是，窗口以这样的方式形成，即：对于每个窗口来说，形成窗口边缘并在截面中达到窗口的板的切割边缘平行于板的主平面而彼此间距开。沿着切割的路线，切割边缘通常彼此移离开，然后又彼此靠拢。因此，窗口在板内形成通孔，通孔投射在平行于板的主平面的平面上的投影具有不同于零的面积，垂直地落在板上的光线通过这些通孔可通过该窗口。当借助透射光法捕捉测量结构的图像时，形成窗口边缘的板的边缘产生特别明显的对比，这允许测量结构有特别良好的局部化。在冲切板时，可以特别地形成测量结构的切口和其它元件，从而使它们相对于冲切结构的定位始终保持相同。许多冲切或切割结构经常在以后的制造步骤中形成在相对于所述测量结构的规定位置处。金属板可以特别地用于电化学系统的个别板或双极板，如上所述，电化学系统包括两个连接的个别板。例如，金属板可包括不锈钢或由不锈钢形成。金属板可至少在某些区域内被附加地涂覆。对于正交于板的主平面确定的厚度
D来说，可保持以下的关系：50μm≤D≤150μm，最好是65μm≤D≤100μm。第一变形可形成相对于板的主平面突起的区域。该突起区域可全部相对于板的主平面突起，即，可以完全与板的主平面间距开。正交于板的主平面确定的突起区域的高度H可以沿着突起区域或在突起区域内变化。尤其是，通过正交于板的主平面作用在板上的变形力，可以形成突起区域或可以已经形成突起区域，例如，形成在冲切工具内。对于突起区域的最大高度H来说，该最大高度H沿着正交于板的主平面的第一方向确定，并从板的主平面的高度进行确定，可保持如下的关系：100μm≤H≤700μm，最好是200μm≤H≤400μm，特别优选的是250μm≤H≤350μm。相对于板的厚度D，对于突起区域最大高度H可保持以下关系：D≤H≤10D，最好是2D≤H≤6D，特别优选的是2.5D≤H≤5D。对于突起区域的面积F，可保持如下的关系：0.5mm2≤F≤50mm2，最好是2mm2≤F≤20mm2。第二变形造成横向于光透射方向(因此例如平行于板的主平面)的窗口区域实际上打开，以使第二变形能使光线通过测量结构的窗口。第二变形或第二变形中的至少一个变形可与窗口间距开，即，最好沿着平行于板的主平面的方向，且正交于或基本上正交于形成所讨论的窗口的切口的纵向方向或正交于界限所讨论的窗口的板边缘。这意味着这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电化学系统(1)的金属板(9a)，其中，该板(9a)包括至少一个测量结构(17)，其与板(9a)形成为单件，其中，测量结构(17)包括至少两个通过板(9a)的切口(28)，板(9a)的第一变形布置在切口(28)之间并被切口(28)部分地界定，切割边缘(18a、18b)通过第一变形(28)部分地彼此间距开，使得切口(28)的切割边缘(18a、18b)在板(9a)内形成至少两个窗口(18)，且其中，测量结构(17)包括板(9a)的至少一个第二变形(21)，其中，通过板(9a)邻近于窗口(18)的区域内的第二变形(21)使得板(9a)变形，这样，窗口(18)允许正交于板(9a)的主平面落在板(9a)上的光线通过。

【技术特征摘要】
2015.05.28 DE 202015102771.01.一种用于电化学系统(1)的金属板(9a)，其中，该板(9a)包括至少一个测量结构(17)，其与板(9a)形成为单件，其中，测量结构(17)包括至少两个通过板(9a)的切口(28)，板(9a)的第一变形布置在切口(28)之间并被切口(28)部分地界定，切割边缘(18a、18b)通过第一变形(28)部分地彼此间距开，使得切口(28)的切割边缘(18a、18b)在板(9a)内形成至少两个窗口(18)，且其中，测量结构(17)包括板(9a)的至少一个第二变形(21)，其中，通过板(9a)邻近于窗口(18)的区域内的第二变形(21)使得板(9a)变形，这样，窗口(18)允许正交于板(9a)的主平面落在板(9a)上的光线通过。2.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述第一变形形成相对于板(9a)的主平面突起的区域(20)。3.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述第二变形(21)或第二变形中的至少一个变形与窗口(18)间距开。4.如权利要求2所述的金属板(9a)，其特征在于，所述第二变形(21)或第二变形(21)中的至少一个变形形成在由所述第一变形形成的突起区域(20)内。5.如权利要求2所述的金属板(9a)，其特征在于，所述第二变形(21)或第二变形(21)中的至少一个变形形成在由所述第一变形形成的突起区域(20)外面。6.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述板(9a)的第二变形(21)或所述板(9a)的第二变形(21)中的至少一个变形形成包围所述第一变形的曲线，尤其是，呈形成闭环的沟的形状。7.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述第一变形沿正交于板(9a)的主平面的第一方向使板(9a)变形，所述第二变形或第二变形中的至少一个变形沿正交于板(9a)的主平面并与第一方向相对的方向使板(9a)变形。8.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，由第一变形界限窗
\t口(18)的板(9a)的内切割边缘(18a)，或由板(9a)的主平面界限窗口(18)的板(9a)的外切割边缘(18b)布置成在板(9a)的主平面内形成闭弧的诸段，其中，闭弧较佳地是圆、椭圆或正多边形。9.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述板(9a)具有正交于板(9a)的主平面确定的厚度D，其中，保持如下的关系：50μm≤D≤150μm，最好是65μm≤D≤100μm。10.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述切割边缘(18a、18b)具有长度L，其中，保持如下的关系：0.2mm≤L≤10mm，最好是0.5mm≤L≤3mm。11.如权利要求2所述的金属板(9a)，其特征在于，对于突起区域的面积F保持如下的关系：0.5mm2≤F≤50mm2，最好是2mm2≤F≤20mm2。12.如权利要求2所述的金属板(9a)，其特征在于，对于突起区域(20)的最大高度H，该最大高度H沿着正交于板(9a)主平面的第一方向确定，并从板(9a)主平面的高度进行确定，保持如下的关系：100μm≤H≤700μm，最好是200μm≤H≤400μm，特别优选的是250μm≤H≤350μm。13.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，各个窗口(18)投射在板(9a)的主平面上的投影具有面积A，其中，保持如下关系：0.01mm2≤A≤5mm2，最好是0.03mm2≤A≤2mm2。14.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述板(9a)由不锈钢制成。15.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，所述板(9a)包括形成闭弧的密封焊缝(14)，其中，所述测量结构(17)布置在由密封焊缝形成的闭弧外面。16.如权利要求1所述的金属板(9a)，其特征在于，具有四个测量结构(17)，四个测量结构(17)以这样的方式布置在所述板(9a)处或所述板(9a)上，即，它们形成矩形的四个角。17.一种用于电化学系统的金属双极板(9)，其中，双极板(9)包括如权利要求1所述的第一金属板(9a)和连接到第一金属板(9a)的第二金属板(9b)，其中，所述第二金属板(9b)包括至少一个通孔(22)，尤其是冲切
\t孔，或第二金属板(9b)的外边缘的凹陷，且其中，通孔(22)或凹陷的边缘相对于第一金属板...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·孔茨，B·高格勒，
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