【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于电化学装置的隔板和电池单体框架。这种电化学装置是例如电解槽和燃料电池单体
技术介绍
1、下文使用电解器的示例对现有技术描述。例如，电解槽通过施加电势从水产生氢气和氧气，并且如有必要，可以同时地压缩所产生的气体中的至少一种，例如氢气。常规的电解槽由成堆叠的电化学电池单体构成，电化学电池单体中的每一者具有成顺序的层，带有隔板、特别是多孔传输层(ptl)的介质扩散结构、膜电极组件(mea)以及另外的介质扩散结构。隔板可以相邻于电池单体框架。
2、成堆叠的这种电化学电池单体必须与外部环境密封隔开，因为电池单体内部的介质加压成高于环境压力。为此，电解槽通常具有对于堆叠在彼此顶上以形成电解槽的各个电化学电池单体中的每一者，围绕电化学电池单体的外边缘和隔板的外边缘的行进的电池单体框架。堆叠中的各个电池单体例如借助于在堆叠的两个端板之间延伸的螺钉来压缩在一起。成堆叠的电化学电池单体可以具有在电池单体框架和隔板之间或者在电池单体框架和膜电极布置之间、在从外部周缘向内一定距离处、沿周向行进的密封元件。
3、隔板将供应的介质与排放的介质分隔。此外，电势经由隔板施加到电化学电池单体，从而进行供应的例如水的介质的电解。
4、为了引导介质，隔板通常具有贯通开口，以将介质供给到隔板与相邻mea之间的空间中，以及通道，将以这种方式在板表面上供给的介质引导到隔板中的另外的贯通开口，随后通过该贯通开口将介质从电化学电池单体排出。这些通道通常凸压成呈隔板的表面上的流场或活性区域的形式的平行通道。然而，隔板也可以是
5、在电解槽中，电解槽的外部环境与电化学电池单体的内部之间可能发生超过20巴的压力差。还可能存在跨域mea的大的压力差，例如，水可以在2巴的压力下作为反应物供给，而mea的另一侧上产生的氢气在40巴的压力下从单元电池单体排出。
6、因此，重要的是将流场或活性区域与外部环境以及也与电化学系统内的其他隔室密封隔开。为此目的，密封元件通常设成围绕隔板中的用于介质的各个贯通开口，以及围绕整个流场或者围绕隔板的外部边缘。
7、作为对隔板的替代，电池单体框架也可用于将各个电池单体与外部环境密封隔开。为此目的，适当的密封元件模制和/或注塑模制到电池单体框架中。电池单体框架也可以使用上述的凸压、液压成型或深拉工艺形成。
8、在有些设计中电池单体框架区域(电池单体框架、隔板外部，并且主要是密封件......)在主要力线上。结果，电池单体框架区域的上述元件遭受一定的沉降现象。这种沉降现象是不期望的。
技术实现思路
1、本专利技术因此设置其本身的目标是提供用于电化学装置的隔板和电池单体框架，在这种隔板和电池单体框架中，可以实现在电化学电池单体的各个层之间的安全密封，同时减少电池单体框架区域中的沉降现象，特别是在主要力线的方向上操作的密封件的沉降现象。
2、这一目标通过根据权利要求1的隔板或电池单体框架解决。根据本专利技术的电池单体框架或隔板的有利的进一步发展在从属权利要求中给出。
3、根据本专利技术的隔板或电池单体框架旨在用于电化学装置，诸如电解槽或燃料电池单体。根据本专利技术的隔板或电池单体框架具有第一金属层，第一金属层具有两个平坦的侧，第一平坦侧和与第一平坦侧相对的第二平坦侧。
4、以常规方式，隔板或电池单体框架具有在第一金属层中的第一贯通开口和第二贯通开口。第一贯通开口用于供给反应介质，并且第二贯通开口用于排出反应介质。可提供另外的贯通开口，因此电化学反应的反应物和产物可以分别供给入和排出。
5、根据本专利技术，金属层在其第一侧上具有至少一个第一凹槽，第一凹槽完全地周向地封围第一凹槽的内空间。根据本专利技术，第一凹槽的内空间完全利用第一不可压缩材料填充。
6、不可压缩材料限定为当施加力或压力时其体积不发生或几乎不发生变化的物质或材料。弹性体通常被认为是不可压缩的。与不可压缩材料相反，可压缩材料是例如可相对容易地压缩的气体。
7、作为本专利技术的典型不可压缩材料，弹性体，特别是氟橡胶，即fkm和/或乙丙橡胶，即epdm可以例如受到使用。
8、根据本专利技术，内空间基本上完全利用第一可压缩材料填充。这意味着第一凹槽的内空间不仅仅是部分填充。另一方面，这也意味着不可压缩材料不是显著地突出超越内空间。
9、这种填充有不可压缩材料的凹槽本身是不可压缩的，并且具有很高的刚度，高于未填充的凹槽的刚度并且高于不在凹槽内的弹性体的刚度。因此，当压制成堆叠的各个电池单体时，这种元件可用作间隔部和/或变形限制部(止动部)以将该元件的区域引导在主要力线上。如果这种带有高刚性的根据本专利技术的凹槽布置在活性区域附近，则当成堆叠的电化学电池单体压在一起时，活性区域本身在次要力线上并且不显著变形。
10、本专利技术的主要特征在于，凹槽基本上完全地利用不可压缩材料填充，并且这种材料垂直于第一金属层的平面或者侧向地都找不到其可以被压入到其中的逃逸空间。因此，上述弹性体特别适合于不可压缩材料。
11、通过使用弹性体作为用于根据本专利技术的第一凹槽的填充物，可以使用与用于相邻的密封唇的相同材料用以填充第一凹槽，这些密封唇模制到隔板或电池单体框架上。因此，第一凹槽的填充可以与弹性体密封元件的注塑模制在同一步骤中进行。此外，由于第一凹槽的例如通过凸压的建立可以与活性区域中的通道结构的凸压在同一步骤中发生，因此根据本专利技术生产的间隔元件可以利用仅几个步骤生产，或者甚至无需任何附加的生产步骤。这意味着，现有技术中为变形限制部的功能使用了单独的附加的元件，与现有技术相比，可以节省生产步骤并且不会产生附加的显著成本。
12、利用不可压缩材料的基本上完全或完全的填充特别是指未组装状态，以及特别是组装状态。在组装状态下，必须特别注意确保不在第一凹槽内产生空气空间，例如由于不可压缩材料的收缩而产生空气空间，以及不可压缩材料也完全在第一凹槽内。此外，不可压缩材料不应显著突出超越第一凹槽，特别是当隔板或电池单体框架组装或压制时。
13、第一凹槽特别可以布置在隔板或电池单体框架的边缘区域中。这样使得可以，即使在受限的安装空间的情况下，也更好地使用隔板或电池单体框架。特别地，特别是在隔板或电池单体框架的角部之一上或它们的长侧之一上，可以使用凸压凹槽作为第一凹槽。如果如下则也有利的是，特别是在贯通开口的区域中，第一凹槽始终布置在活性区域的外部。然而，也可以将第一凹槽放置在活性区域中，使得环绕该第一凹槽的活性区域的部段在成堆叠的电化学电池单体的压制在一起的次要力线上.
14、如上述的凹槽不仅可以设置在隔板或电池单体框架的各侧之一上，也可以设置在两侧上。第一金属层的不同侧上的凹槽可以布置成在第一金属层的平面中彼此相距一定距离或者彼此相邻。也可以在不同层上设置布置成彼此相邻的凹槽，带有在这些凹槽之间的开口。这样可以一起从本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电化学装置，特别是用于电解槽或燃料电池单体的隔板或电池单体框架，所述隔板或所述电池单体框架具有第一金属层，所述第一金属层具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，
2.根据前述权利要求所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一金属层具有在所述第二侧上的第二凹槽，所述第二凹槽完全地周向地封围所述第二凹槽的内空间，所述内空间用不可压缩材料完全填充，较佳地用所述第一不可压缩材料完全填充。
3.根据前述权利要求所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽布置成在所述第一金属层的平面中彼此相邻。
4.根据前述的两项权利要求中的一项所述的隔板，其特征在于，所述第一凹槽中和/或所述第二凹槽中和/或所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的第一金属层具有在所述第一侧和所述第二侧之间的贯通开口。
5.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述不可压缩材料包含弹性体或由所述弹性体构成，所述弹性体特别是氟橡胶，即FLM，和/或乙丙橡胶，即EPDM。
6.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或
7.根据前述权利要求所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽中的不可压缩材料在未压缩状态和/或压缩状态下不突出超越所述凹槽的所述内空间的所述内空间之最大深度的超过5％，较佳地不突出超越超过3％，较佳地完全不突出超越。
8.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽中的不可压缩材料在未压缩状态和/或压缩状态下不低于所述凹槽的所述内空间之最大深度的超过5％，较佳地不低于超过3％，连接线在所述凹槽的所述内空间内的所述凹槽的两边缘之间延伸。
9.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，在所述第一侧和/或所述第二侧上，一个或多个所述第一凹槽和/或所述第二凹槽布置在所述隔板或所述电池单体框架的一个或多个角部处，和/或布置成至少部分地周向地围绕所述贯通开口中的一者或多者，和/或布置成至少部分地周向地围绕活性区域，和/或布置成至少部分地周向地围绕所述第一金属层的所有凸压结构，或者以这些的组合来布置。
10.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，当从所述第一金属层的平面上方观察时，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽中的一个、多个或全部具有细长形状，特别是如凸缘，和/或圆形形状，特别是如杯子，和/或自由形式。
11.根据前述的权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述隔板具有活性区域，其中所述第一贯通开口构造成将反应介质供到所述活性区域，并且所述第二贯通开口构造成将反应产物从所述活性区域排出。
12.根据前述权利要求所述的隔板，其特征在于，所述活性区域具有凸压在所述第一金属层中的至少一组流动通道。
...【技术特征摘要】
1.一种用于电化学装置，特别是用于电解槽或燃料电池单体的隔板或电池单体框架，所述隔板或所述电池单体框架具有第一金属层，所述第一金属层具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，
2.根据前述权利要求所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一金属层具有在所述第二侧上的第二凹槽，所述第二凹槽完全地周向地封围所述第二凹槽的内空间，所述内空间用不可压缩材料完全填充，较佳地用所述第一不可压缩材料完全填充。
3.根据前述权利要求所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽布置成在所述第一金属层的平面中彼此相邻。
4.根据前述的两项权利要求中的一项所述的隔板，其特征在于，所述第一凹槽中和/或所述第二凹槽中和/或所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的第一金属层具有在所述第一侧和所述第二侧之间的贯通开口。
5.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述不可压缩材料包含弹性体或由所述弹性体构成，所述弹性体特别是氟橡胶，即flm，和/或乙丙橡胶，即epdm。
6.根据前述的权利要求中的任一项所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽中的所述不可压缩材料在未压缩状态和/或压缩状态下基本上不突出超越所述凹槽的内空间。
7.根据前述权利要求所述的隔板或电池单体框架，其特征在于，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽中的不可压缩材料在未压缩状态和/或压缩状态下不突出超越所述凹槽的所述内空间的所述内空间...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·米哈尔克，A·特里佩尔，M·沃夫丘克，A·若普，T·沃尔夫，H·瓦尔德福格尔，F·斯克维加特，
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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