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(100)，该分离器板(100)具有第一单独的板(100a)和连接到第一单独的板(100a)的第二单独的板(100b)；其中，第一单独的板(100a)具有用于引导介质的两个第一通道(160a)，所述第一通道形成到第一单独的板(100a)中、紧邻彼此延伸并且借助构造在第一通道(160a)之间的腹板(170a)至少分部段地彼此隔开；其中，第二单独的板(100b)具有用于引导介质的第二通道(160b)，该第二通道形成在第二单独的板(100b)中；并且其中构造在第一通道(160a)之间的腹板(170a)和形成在第二单独的板(100b)中的第二通道(160b)构造并且设置为使得第二通道(160b)的到第一单独的板(100a)上、相对于第一单独的板(100a)的平坦的表面平面垂直的突出部沿着腹板(170a)的交叉区域(60a)与腹板(170a)交叉。所提出的分离器板的特征在于腹板(170a)在腹板(170a)的交叉区域(60a)中降低，具有在腹板(170a)的两侧上延伸的第一通道(160a)经由腹板的凹陷部流体连接的结果，以及特征在于面向第二单独的板(100b)的凹陷部的底部的后侧以成一体地结合的方式连接到面向第一单独的板(100a)的第二通道(160b)的底部的后侧。

【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。
技术介绍
已知的电化学系统、例如燃料电池系统或电化学压缩机系统以及电解槽，正像用于电化学系统的加湿器，通常包括布置成堆的多个分离器板，使得相邻两块分离器板包封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，它们沿着远离电化学电池或加湿器电池的后侧连接到彼此。各分离器板可例如用于单独的电化学电池(例如燃料电池)的电极的电气接触和/或用于相邻电池(电池的串联连接)的电气连接。在燃料电池的情况下，双极板常常应用为分离器板。在本专利技术的上下文中的术语“电化学系统”也包括用于其它电化学系统的加湿器系统。各分离器板的单独的板可包括用于用一种或多种介质供应电池和/或用于介质的运出的通道结构。介质可例如是燃料(例如氢气或乙醇)、反应气体(例如空气或氧气)或作为馈送介质的冷却剂和作为被引出的介质的反应产品和加热了的冷却剂。此外，分离器板可用于引出在电化学电池中出现的废热，如例如在转化电能或化学能时在燃料电池中出现的，以及用于对不同的介质通道或冷却通道彼此密封和/或对外界密封。关于燃料电池，反应介质即燃料和反应气体被引导在远离彼此的各单独的板的表面上，而冷却剂被引导在各单独的板之间。特别是燃料电池的电化学电池可各自包括例如膜电极组件或MEA，各自具有聚合物电解质膜(PEM)。MEA也可包括一个或多个气体扩散层(GDL)，其通常朝向分离器板定向，具体是朝向燃料电池系统的双极板，并且例如设计为碳无纺布。关于用于电化学系统的加湿器，电池由基本可透气体但不可透水的膜形成，该膜可由支承介质支承，以及由纺织品或碳无纺布制成的至少一种、较佳地在两侧上各一种扩散介质形成。各单独的板的构造和功能经常使得同一分离器板的各单独的板的通道必须以至少分区域地彼此交叉的方式延伸，使得通道基部的后侧在交叉区域中仅能接触或能连接。由于各单独的板在交叉通道的区域中连接，因此这样的结构对各单独的板相对于彼此定位以及设置为用于形成连接部的器械相对于单独的板的定位的精确性提出了高要求。用于将单独的板连接到彼此的常规办法是例如焊接，具体是激光焊接、钎焊或结合。如果在连接时未保持定位必需的精度，则连接部会过于弱或由于偏移而至少部分完全缺失。具体地，被引导在各单独的板之间的冷却剂的压力可导致连接部的撕裂，其中，连接部例如在板之间撕开或例如焊接点被从一块或两块单独的板撕下，使得至少在一块板中出现孔。偏移会附加或替代地导致过多的能量被带入单独的板的一点中并且烧穿该点，使得同样出现孔。因此单独的板会沿着连接位置损坏到它们变得不能使用的程度。这会导致包封在相邻的隔离器板之间的电化学电池或加湿器电池被冷却流体淹没，该冷却流体被引导在单独的板之间并且通过单独的板进入通过在单独的板中的裂缝。如果两块单独的板均包含孔，则这也会导致在反应介质之间直接、不受控的反应。两者均会导致整个堆叠失效。已应用至今的所述用于在区域中连接单独的板的方法，其中各单独的板的通道以交叉的方式延伸，因此会导致在生产期间的高废品率或导致在运行时系统缩短的使用寿命。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提出用于电化学系统的分离器板，该分离器板在分离器板的各单独的板的通道以彼此交叉的方式延伸的区域中也尽可能地稳定并且该分离器板能以尽可能低的废品率制造。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所提出的分离器板的特别设计。在此所提出的是用于电化学系统的分离器板，所述分离器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。第一单独的板包括用于引导介质的至少两个第一通道，所述第一通道紧邻彼此延伸，成形在第一单独的板中并且由在第一通道之间形成的腹板至少分部段地彼此隔开。第二单独的板包括用于引导介质的第二通道，所述第二通道成形在第二单独的板中。在第一通道之间形成的腹板和成形在第二单独的板中的第二通道设计和布置为使得第二通道到第一单独的板上的、垂直于第一单独的板的平坦的表面平面的突出部在腹板的交叉区域中和/或沿着交叉区域与腹板交叉。所提出的分离器板特别地特征在于，腹板在腹板的交叉区域中是下沉的，使得在腹板的两侧上延伸的第一通道经由腹板的凹陷部流体连接，并且使得腹板的凹陷部的基部的面向第二单独的板的后侧材料地(materially)连接到第二通道的基部的面向第一单独的板的后侧。为了简化起见，在下文中也使用第二单独的板的腹板和/或通道与第一单独的板的通道和/或腹板交叉或反之亦然的更短的表述，而不是使用第二单独的板的腹板和/或通道到第一单独的板上的突出部与第一单独的板的通道和/或腹板交叉或反之亦然的表述。然而，这总是应理解为两块单独的板的彼此交叉的腹板和通道各自至少分部段地在不同的平面中延伸，其中，这些平面主要平行于彼此而对准。在其中两块单独的板连接或可连接的区域被扩大，因为将第一通道隔开的腹板在它与第二通道交叉处是下沉的，并且因为凹陷部的基部的面向第二单独的板的后侧材料地连接到第二通道的基板的面向第一单独的板的后侧。两块单独的板不仅在第一单独的板的各通道和第二单独的板的各通道彼此交叉并且它们的后侧因此彼此接触的地方连接或可连接到彼此，而且附加地在第一单独的板的各通道之间的腹板的交叉区域中连接或可连接到彼此，其中由于腹板的凹陷部给出了单独的板的后侧的更大的接触表面。这增加了在单独的板之间的连接部的稳定性，并且对所选取的连接技术的空间精确性要求更低。因此可改进在制造分离器板时的废品率和在运行时的分离器板的使用寿命。由于在腹板的两侧上延伸的第一通道经由腹板的凹陷部流体连接，凹陷部沿着第一通道的定位可此外以瞄准的方式利用，从而影响介质在第一通道中和在各单独的板之间的中间空间中的介质的流动性能。腹板凹陷部关于它与另一单独的板的至少一个通道的接触表面可设计为使得它在凹陷部区域中沿着腹板的延伸方向延伸，因此在一定长度上平行于在腹板的两侧上延伸的通道的延伸方向，该长度至多是由其交叉的至少一个通道的最大宽度的五倍或至多三倍，或是可能由其交叉的腹板的最大宽度的五倍或至多三倍，分别处于通道和腹板的高度的一半处。因此可确保在通道中的介质的流动性能不比所需的受更多影响也不被腹板凹陷部危害。然而，为了实现腹板凹陷部所具有的优点，期望腹板凹陷部沿着腹板的延伸方向的长度或沿着在腹板的两侧上延伸的通道的延伸方向的长度是在该通道的基部区域中的交叉通道的宽度的至少0.5倍。然而，为了稳定的连接部，有利的是，凹陷部的长度是独立于通道宽度的至少0.15mm。彼此紧邻延伸的和用于引导介质的多个第一通道可成形在第一单独的板中，其中，多个第一通道的相邻通道由腹板至少分部段地隔开。彼此紧邻延伸的和用于引导介质的多个第二通道可同样成形在第二单独的板中，其中，第一单独的板的腹板、第一通道和第二通道可设计和布置为使得第二通道到第一单独的板上的、垂直于第一单独的板的平坦的表面平面的突出部沿着腹板的一个或多个交叉区域与第一单独的板的腹板交叉。第一单独的板的腹板可在这些交叉区域中或至少在某些交叉区域中是下沉的，使得在第一单独的板的对应的腹板的两侧上延伸的第一通道经由该腹板的凹陷部流体连接。在第一单独的板的对应的腹板中的凹陷部的基部的面向第二单独的板的后侧可接着材料地连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电化学系统(1)的分离器板(100)，所述分离器板包括第一单独的板(100a)和连接到第一单独的板(100a)的第二单独的板(100b)；其中，所述第一单独的板(100a)包括用于引导介质的两个第一通道(160a)，所述第一通道紧邻彼此延伸，成形在所述第一单独的板(100a)中并且由在所述第一通道(160a)之间形成的腹板(170a)至少分部段地彼此隔开；其中，所述第二单独的板(100b)包括用于引导介质的第二通道(160b)，所述第二通道成形在所述第二单独的板(100b)中；以及其中，在所述第一通道(160a)之间形成的所述腹板(170a)和成形在所述第二单独的板(100b)中的所述第二通道(160b)设计和布置为使得所述第二通道(160b)到所述第一单独的板(100a)上的、垂直于所述第一单独的板(100a)的平坦的表面平面的突出部沿着所述腹板(170a)的交叉区域(60a)与所述腹板(170a)交叉；其特征在于，所述腹板(170a)在所述腹板(170a)的所述交叉区域(60a)中是下沉的，使得在所述腹板(170a)的两侧上延伸的所述第一通道(160a)经由所述腹板的凹陷部流体连接，并且所述凹陷部的基部的面向所述第二单独的板(100b)的后侧材料地连接到所述第二通道(160b)的基部的面向所述第一单独的板(100a)的后侧。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 DE 202015104300.71.一种用于电化学系统(1)的分离器板(100)，所述分离器板包括第一单独的板(100a)和连接到第一单独的板(100a)的第二单独的板(100b)；其中，所述第一单独的板(100a)包括用于引导介质的两个第一通道(160a)，所述第一通道紧邻彼此延伸，成形在所述第一单独的板(100a)中并且由在所述第一通道(160a)之间形成的腹板(170a)至少分部段地彼此隔开；其中，所述第二单独的板(100b)包括用于引导介质的第二通道(160b)，所述第二通道成形在所述第二单独的板(100b)中；以及其中，在所述第一通道(160a)之间形成的所述腹板(170a)和成形在所述第二单独的板(100b)中的所述第二通道(160b)设计和布置为使得所述第二通道(160b)到所述第一单独的板(100a)上的、垂直于所述第一单独的板(100a)的平坦的表面平面的突出部沿着所述腹板(170a)的交叉区域(60a)与所述腹板(170a)交叉；其特征在于，所述腹板(170a)在所述腹板(170a)的所述交叉区域(60a)中是下沉的，使得在所述腹板(170a)的两侧上延伸的所述第一通道(160a)经由所述腹板的凹陷部流体连接，并且所述凹陷部的基部的面向所述第二单独的板(100b)的后侧材料地连接到所述第二通道(160b)的基部的面向所述第一单独的板(100a)的后侧。2.如前述权利要求中的一项所述的分离器板(100)，其特征在于，彼此紧邻延伸的和用于引导介质的多个所述第一通道(160a)成形在所述第一单独的板(100a)中，其中，所述多个第一通道(160a)的相邻的通道由所述腹板(170a)至少分部段地隔开，并且彼此紧邻延伸的和用于引导介质的多个所述第二通道(160b)成形在所述第二单独的板(100b)中，其中，所述第一单独的板(100a)的所述腹板(170a)、所述第一通道(160a)和所述第二通道(160b)设计和布置为使得所述第二通道(160b)到所述第一单独的板(100a)上的、垂直于所述第一单独的板(100a)的平坦的表面平面的突出部沿着所述腹板(170a)的一个或多个所述交叉区域(60a)与所述第一单独的板(100a)的所述腹板(170a)交叉，其中，所述第一单独的板(100a)的所述腹板(170a)在各所述交叉区域(60a)中或至少在某些所述交叉区域(60a)中是下沉的，使得在所述第一单独的板(100a)的对应的所述腹板(170a)的两侧上延伸的所述第一通道(160a)经由所述腹板的所述凹陷部流体连接，并且对应的所述凹陷部的所述基部的面向所述第二单独的板(100b)的后侧材料地连接到所述第二通道(160b)的基部的面向所述第一单独的板(100a)的后侧，并且所述第二通道与所述第一单独的板(100a)的所述腹板(170a)交叉。3.如权利要求2所述的分离器板(100)，其特征在于，所述多个第二通道(160b)的相邻通道同样由所述腹板(170b)隔开，并且所述第二单独的板(100b)的所述腹板(170b)和所述第一通道(160a)设计和布置为使得所述第一通道(160a)到所述第二单独的板(100b)上的、垂直于所述第二单独的板(100b)的平坦的表面平面的突出部沿着所述腹板(170b)的一个或多个所述交叉区域(60b)与所述第二单独的板(100b)的所述腹板(170b)交叉，其中，所述第二单独的板(100b)的所述腹板(170b)在各所述交叉区域(60b)或至少在某些所述交叉区域(60b)中是下沉的，使得在对应的所述腹板(170b)的两侧上延伸的所述第二通道(160b)经由所述腹板(170b)的所述凹陷部流体连接，并且对应的所述凹陷部的基部的面向所述第一单独的板(100a)的后侧材料地连接到所述第一通道(160a)的基部的面向所述第二单独的板(100b)的后侧，并且所述第一通道与所述第二单独的板(100b)的所述腹板(170b)交叉。4.如权利要求2或3中的一项所述的分离器板(100)，其特征在于，在同一所述腹板(170a、170b)中形成具有所描述类型的材料配合连接部(50)的多个所述凹陷部。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·谢雷尔，C·昆兹，B·格林瓦尔德，
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