[發明專利]用于電化學系統的分離器板

有效

• 申請號: 201680047310.6
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN107925096B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: J·謝雷爾;C·昆茲;B·格林瓦爾德
• 申請（專利權）人: 萊茵茲密封墊有限公司
• 主分類號: H01M8/0206
• 分類號: H01M8/0206;H01M8/0247;H01M8/0254;H01M8/026;H01M8/0267;H01M8/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 茅翊忞

本發明涉及用于電化學系統(1)的分離器板(100)，該分離器板(100)具有第一單獨的板(100a)和連接到第一單獨的板(100a)的第二單獨的板(100b)；其中，第一單獨的板(100a)具有用于引導介質的兩個第一通道(160a)，所述第一通道形成到第一單獨的板(100a)中、緊鄰彼此延伸并且借助構造在第一通道(160a)之間的腹板(170a)至少分部段地彼此隔開；其中，第二單獨的板(100b)具有用于引導介質的第二通道(160b)，該第二通道形成在第二單獨的板(100b)中；并且其中構造在第一通道(160a)之間的腹板(170a)和形成在第二單獨的板(100b)中的第二通道(160b)構造并且設置為使得第二通道(160b)的到第一單獨的板(100a)上、相對于第一單獨的板(100a)的平坦的表面平面垂直的突出部沿著腹板(170a)的交叉區域(60a)與腹板(170a)交叉。所提出的分離器板的特征在于腹板(170a)在腹板(170a)的交叉區域(60a)中降低，具有在腹板(170a)的兩側上延伸的第一通道(160a)經由腹板的凹陷部流體連接的結果，以及特征在于面向第二單獨的板(100b)的凹陷部的底部的后側以成一體地結合的方式連接到面向第一單獨的板(100a)的第二通道(160b)的底部的后側。

技術領域

本發明涉及用于電化學系統的分離器板。

背景技術

已知的電化學系統、例如燃料電池系統或電化學壓縮機系統以及電解槽，正像用于電化學系統的加濕器，通常包括布置成堆的多個分離器板，使得相鄰兩塊分離器板包封電化學電池或加濕器電池。分離器板通常各自包括兩塊單獨的板，它們沿著遠離電化學電池或加濕器電池的后側連接到彼此。各分離器板可例如用于單獨的電化學電池(例如燃料電池)的電極的電氣接觸和/或用于相鄰電池(電池的串聯連接)的電氣連接。在燃料電池的情況下，雙極板常常應用為分離器板。在本發明的上下文中的術語“電化學系統”也包括用于其它電化學系統的加濕器系統。

各分離器板的單獨的板可包括用于用一種或多種介質供應電池和/或用于介質的運出的通道結構。介質可例如是燃料(例如氫氣或乙醇)、反應氣體(例如空氣或氧氣)或作為饋送介質的冷卻劑和作為被引出的介質的反應產品和加熱了的冷卻劑。此外，分離器板可用于引出在電化學電池中出現的廢熱，如例如在轉化電能或化學能時在燃料電池中出現的，以及用于對不同的介質通道或冷卻通道彼此密封和/或對外界密封。關于燃料電池，反應介質即燃料和反應氣體被引導在遠離彼此的各單獨的板的表面上，而冷卻劑被引導在各單獨的板之間。特別是燃料電池的電化學電池可各自包括例如膜電極組件或MEA，各自具有聚合物電解質膜(PEM)。MEA也可包括一個或多個氣體擴散層(GDL)，其通常朝向分離器板定向，具體是朝向燃料電池系統的雙極板，并且例如設計為碳無紡布。關于用于電化學系統的加濕器，電池由基本可透氣體但不可透水的膜形成，該膜可由支承介質支承，以及由紡織品或碳無紡布制成的至少一種、較佳地在兩側上各一種擴散介質形成。

各單獨的板的構造和功能經常使得同一分離器板的各單獨的板的通道必須以至少分區域地彼此交叉的方式延伸，使得通道基部的后側在交叉區域中僅能接觸或能連接。由于各單獨的板在交叉通道的區域中連接，因此這樣的結構對各單獨的板相對于彼此定位以及設置為用于形成連接部的器械相對于單獨的板的定位的精確性提出了高要求。用于將單獨的板連接到彼此的常規辦法是例如焊接，具體是激光焊接、釬焊或結合。如果在連接時未保持定位必需的精度，則連接部會過于弱或由于偏移而至少部分完全缺失。具體地，被引導在各單獨的板之間的冷卻劑的壓力可導致連接部的撕裂，其中，連接部例如在板之間撕開或例如焊接點被從一塊或兩塊單獨的板撕下，使得至少在一塊板中出現孔。偏移會附加或替代地導致過多的能量被帶入單獨的板的一點中并且燒穿該點，使得同樣出現孔。因此單獨的板會沿著連接位置損壞到它們變得不能使用的程度。這會導致包封在相鄰的隔離器板之間的電化學電池或加濕器電池被冷卻流體淹沒，該冷卻流體被引導在單獨的板之間并且通過單獨的板進入通過在單獨的板中的裂縫。如果兩塊單獨的板均包含孔，則這也會導致在反應介質之間直接、不受控的反應。兩者均會導致整個堆疊失效。已應用至今的所述用于在區域中連接單獨的板的方法，其中各單獨的板的通道以交叉的方式延伸，因此會導致在生產期間的高廢品率或導致在運行時系統縮短的使用壽命。