【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于电化学系统的隔板和包括这种隔板的电化学系统。
技术介绍
1、已知的电化学系统，例如燃料电池单体系统或电化学压缩机系统、氧化还原液流电池和电解槽，通常包括呈堆叠布置的多个隔板，使得在每种情况下，两个相邻的隔板围成电化学电池单体。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彼此连接。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)。在燃料电池单体的情况下，双极板通常被用作隔板。
2、隔板的单独的板可包括通道结构，用于对电池单体提供一种或多种介质，和/或用于输送走介质。介质例如可以是作为供给介质的燃料(例如氢气或甲醇)、反应气体(例如空气或氧气)或冷却剂，以及作为排放介质的反应产物和加热的冷却剂。此外，隔板还可用于传递电化学电池单体中产生的废热，例如在燃料电池中转换电能或化学能期间产生的废热，并且可构造成关于彼此和/或朝向外部来密封各种介质通道或冷却通道。在燃料电池单体的情况下，反应介质即燃料和反应气体，反应介质通常在单独的板的相互对置的表面上传导，而冷却剂则在单独的板之间传导。电化学电池单体并且特别是燃料电池单体的电化学电池单体例如可以各自包括带有相应的聚合物电解质膜(pem)和电极的膜电极组件(或mea)。mea还可包括一个或多个气体扩散层(gdl)，这些气体扩散层通常定向成朝向隔板并且特别是朝向燃料电池单体系统的双极板，并且例如呈碳纤维无纺布的形式。
3、单独的板的结构和功能往往要求同一隔板的单独的板的通道至
技术实现思路
1、本专利技术的因此基于为电化学系统提供隔板的目的，隔板即使在其中隔板的单独的板的通道以相对于彼此交叉的方式延伸的区域中也尽可能稳定，并且能够以尽可能少的剔除数量来生产。
2、这一目标借助于根据独立权利要求的用于电化学系统的隔板和电化学系统来实现。特殊构造在从属权利要求和以下说明中描述。
3、对应地，提出了一种用于电化学系统的隔板。该隔板包括第一单独的板和连接到第一单独的板的第二单独的板，其中，两个单独的板在接触区中彼此接触。
4、第一单独的板包括用于传导介质的两个第一通道，两个第一通道形成到第一单独的板中，两个第一通道靠近彼此延伸，并且两个第一通道至少在一些部段中被形成在两个第一通道之间的腹板彼此分隔开。
5、第二单独的板包括用于传导介质的第二通道，该第二通道形成到第二单独的板中，其中，形成在第一通道之间的腹板和形成到第二单独的板中的第二通道构造和布置成使得第二通道在第一单独的板上的投影垂直于第一单独的板的平坦面平面，沿着腹板的交叉区域交叉腹板。
6、腹板在腹板的交叉区域中降低，使得在腹板两侧上延伸的第一通道和借助于腹板的降低部分流体地连接。进一步提供的是降低部分的区域中或者邻接降低部分的区域中的第一单独的板的后侧，后侧面对第二单独的板，借助于焊接连接部连接到单独的板的接触区中的第二通道的基部的后侧，后侧面对第一单独的板。例如，借助于焊接连接部，在单独的板的接触区中，降低部分的基部的面对第二单独的板的后侧可以连接到第二通道的基部的面对第一单独的板的后侧。
7、焊接连接部包括第一端部区域和第一弯曲部分，其中，第一弯曲部分延伸和弯曲成使得垂直穿过第一端部区域的虚拟直线与焊接连接部相交至少两次。作为替代或附加，焊接连接部包括第二端部区域和第二弯曲部分，其中第二弯曲部分延伸和弯曲成使得即垂直穿过第二端部区域的第二虚拟直线与焊接连接部相交至少两次。
8、不使用第二单独的板的通道和/或腹板在第一单独的板上的投影与第一单独的板的腹板和/或通道相交或者反之亦然的表述，而是为了简单起见，下文中的某些情况下将使用第二单独的板的通道和/或腹板与第一单独的板的腹板和/或通道相交或者反之亦然的较短表述。然而，这应当始终理解为，两个单独的板的相互交叉的腹板和通道在每种情况下至少在一些部段处在不同的平面中延伸，这些平面定向成主要是彼此平行的。
9、由于分隔第一通道的腹板在其与第二通道交叉处降低，并且降低部分的基部的后侧(后侧面对第二单独的板)以材料粘接的方式连接到第二通道的基部的后侧(后侧面对第一单独的板)，因此其中两个单独的板连接或可连接的区域在尺寸方面增大。以这种方式，上述焊接连接部有更大的空间，结果是后者比在常规隔板中的更大，以稳定隔板。
10、在压力脉动测试中，其中迫使介质在高并且交替的压力下在隔板的单独的层之间，从而检验隔板的耐久性，已经示出的是(测试结果表明)，焊接连接部能会发生裂缝，或者甚至会在其端部区域中完全撕裂打开，也就是说，在焊接连接部的起始点和/或终末点处，这些位置是焊接工具启动或关闭的地方。这种撕裂打开有时也被称为焊接连接部的剥离，并且通常对隔板的使用寿命有负面影响。端部区域因此通常是焊接连接部的弱点。
11、在本文中，端部区域可通过焊接连接部的在该处焊接工具或焊接激光束停止或启动的区域来限定。对应地，端部区域可称为焊接工具或焊接激光束的关断区域或起动区域。焊接工具的起动或关段的结果是，与焊接连接部的其他部分相比，例如可能两个单独的板在端部区域中局部地没有完全焊接到彼此。作为替代，由于焊接期间局部较高的能量密度，隔板或两个单独的板中的一个单独的板可能会在焊接连接部的端部区域中被削弱。尽管原则上可以基于焊缝的缩放来区分起动区域和关断区域，但在这里这两个区域都被归入端部区域。
12、在此提出的隔板的焊接几何形状形成为使得焊接连接部的另一部分靠近有关的端部区域延伸，具体地通常是使焊接连接部的端部区域稳定或加固的弯曲部分。
13、焊接连接部通常形成为连续的焊接连接部，即没有中断。在某些实施例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于电化学系统(1)的隔板(2)，包括第一单独的板(2a)和连接到所述第一单独的板(2a)的第二单独的板(2b)，其中，两个单独的板(2a、2b)在接触区(25)中彼此接触，
2.根据权利要求1所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一端部区域(52)邻接所述第一弯曲部分(54)或者是所述第一弯曲部分(54)的一部分，和/或其中所述第二端部区域(62)邻接所述第二弯曲部分(64)或者是所述第二弯曲部分(64)的一部分。
3.根据前述任一权利要求所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一弯曲部分(54)至少部分地环绕所述第一端部区域(52)和/或其中所述第二弯曲部分(64)至少部分地环绕所述第二端部区域(62)。
4.根据权利要求3所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一端部区域(52)置于由所述第一弯曲部分(54)围成的区域内和/或其中所述第二端部区域(62)置于由所述第二弯曲部分(64)围成的区域内。
5.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一端部区域(52)和/或所述第二端部区域(54)包括直线部分或具有直线轮廓。
6.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一弯曲部分(54)和/或所述第二弯曲部分(64)至少在一些部段中呈圆形、卵圆形、椭圆形、发夹形或螺旋形。
7.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)包括直线的中间部分(60)，所述中间部分(60)邻接所述第一弯曲部分(54)或所述第一端部分(52)和/或所述中间部分(60)邻接所述第二端部分(62)或所述第二弯曲部分(64)。
8.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述端部区域(52、62)中的至少一个端部区域和相关联的弯曲部分(52、62)借助于连续焊接部分过渡到彼此中。
9.根据权利要求1-7之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)被中断成使得所述端部区域(52、62)中的至少一个端部区域和相关联的弯曲部分(62、64)彼此分离并且不彼此连接。
10.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第二通道(40)在邻接所述交叉区域(33)的第二区域中包括至少一个第二通道加宽部(46)，其中所述第二单独的板(2b)在所述第二通道加宽部(46)的区域中借助于所述焊接连接部(50)连接到所述第一单独的板(2a)。
11.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一通道(30、31)中的至少一个第一通道在邻接所述交叉区域(33)的第一区域中包括第一通道加宽部(36)，其中所述第一单独的板(2a)在所述第一通道加宽部(36)区域中借助于焊接连接部(50)连接到第二单独的板(2b)。
12.根据权利要求11所述的隔板(2)，其特征在于，每个所述第一通道(30、31)包括所述第一通道加宽部(36)，其中两个所述第一通道加宽段(36)在所述第一通道(30、31)的范围方向上布置成相对于彼此偏移。
13.根据权利要求11或12之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一通道(30、31)中的至少一个第一通道由所述腹板(32)和另外的腹板(35)界定，其中，所述另外的腹板(35)包括用于形成所述第一通道加宽部(36)的凹形部分(37)。
14.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，当从属于权利要求10和11时，其特征在于，所述第一通道加宽部(36)和所述第二通道加宽部(46)在所述接触区(25)中至少部分地重叠，并且所述焊接连接部(50)设置在所述通道加宽部(36、46)的重叠的区域中。
15.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，每个所述单独的板(2a、2b)包括用于流体穿过的至少一个通路开口(11a-11c)、电化学活性区域(18)以及分配或收集区域(20)，所述分配或收集区域将所述通路开口(11a-11c)流体地连接到所述电化学活性区域(18)，其中所述第一通道(30、31)布置在所述第一单独的板(2a)的所述分配或收集区域(20)中，并且所述第二通道(40)布置在所述第二单独的板(2b)的所述分配或收集区域(20)中。
16.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)是激光焊接连接部。
17.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)形成为连续的焊接连接部。
18.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)的形状被形成为使得所述形状能在焊接工具和/或焊接激...
【技术特征摘要】
1.用于电化学系统(1)的隔板(2)，包括第一单独的板(2a)和连接到所述第一单独的板(2a)的第二单独的板(2b)，其中，两个单独的板(2a、2b)在接触区(25)中彼此接触，
2.根据权利要求1所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一端部区域(52)邻接所述第一弯曲部分(54)或者是所述第一弯曲部分(54)的一部分，和/或其中所述第二端部区域(62)邻接所述第二弯曲部分(64)或者是所述第二弯曲部分(64)的一部分。
3.根据前述任一权利要求所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一弯曲部分(54)至少部分地环绕所述第一端部区域(52)和/或其中所述第二弯曲部分(64)至少部分地环绕所述第二端部区域(62)。
4.根据权利要求3所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一端部区域(52)置于由所述第一弯曲部分(54)围成的区域内和/或其中所述第二端部区域(62)置于由所述第二弯曲部分(64)围成的区域内。
5.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一端部区域(52)和/或所述第二端部区域(54)包括直线部分或具有直线轮廓。
6.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第一弯曲部分(54)和/或所述第二弯曲部分(64)至少在一些部段中呈圆形、卵圆形、椭圆形、发夹形或螺旋形。
7.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)包括直线的中间部分(60)，所述中间部分(60)邻接所述第一弯曲部分(54)或所述第一端部分(52)和/或所述中间部分(60)邻接所述第二端部分(62)或所述第二弯曲部分(64)。
8.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述端部区域(52、62)中的至少一个端部区域和相关联的弯曲部分(52、62)借助于连续焊接部分过渡到彼此中。
9.根据权利要求1-7之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述焊接连接部(50)被中断成使得所述端部区域(52、62)中的至少一个端部区域和相关联的弯曲部分(62、64)彼此分离并且不彼此连接。
10.根据前述权利要求之一所述的隔板(2)，其特征在于，所述第二通道(40)在邻接所述交叉区域(33)的第二区域中包括至少一个第二通道加宽部(46)，其中所述第二单独的板(2b)在所述第二通道加宽部(46)的区域中借助于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·森夫，C·卢克谢，A·斯派德尔，
申请(专利权)人：莱茵兹密封垫有限公司，
类型：发明
国别省市：
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