[發明專利]用于電化學裝置的電化學活性單元

在審

• 申請號: 201880046263.2
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN111052471A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 彼得·施塔爾;于爾根·克拉夫特;卡斯藤·達爾;奧利弗·芬克;亞歷山大·格羅
• 申請（專利權）人: 愛爾鈴克鈴爾股份公司
• 主分類號: H01M8/0276
• 分類號: H01M8/0276;H01M8/0273
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 潘小軍;李驥

為了提供如下的用于電化學裝置的電化學活性單元，該電化學活性單元包括膜?電極設施、至少一個氣體擴散層和接駁到至少一個氣體擴散層中的至少一個氣體擴散層上的密封件，在制造這種電化學活性單元時能夠沿著氣體擴散層的周邊盡可能均勻地構造成滲透區域，在滲透區域內，電化學活性單元的氣體擴散層被密封件的密封材料滲透，提出的是，密封件包括接駁區域、分配區域和將接駁區域和分配區域相互連接的連接區域，其中，連接區域具有比分配區域的最大高度(H_V)的四分之一更小并比接駁區域的最大高度(H_A)的四分之一更小的最小高度(hc)。

技術領域

本發明涉及一種用于電化學裝置的電化學活性單元，其中，電化學活性單元包括膜-電極設施、至少一個氣體擴散層和密封件，這個密封件接駁在至少一個氣體擴散層中的至少一個氣體擴散層上。

背景技術

這種電化學活性單元可以與各一個雙極板一起形成電化學裝置的電化學電池，該電化學電池例如被構造為燃料電池堆或電解器。

電化學裝置優選地包括多個在堆疊方向上上下布置的電化學電池以及優選地兩個端板。在兩個端板之間布置有電化學電池的堆疊，并且它們可以借助卡夾裝置相對彼此夾緊，從而向布置在它們之間的電化學電池和尤其是它們的電化學活性單元施加沿著堆疊方向的卡夾力。

在燃料電池堆和電解器中，在電化學電池的不同平面中并且根據設計而定地也在相同平面的不同區域中引導不同的介質。這些介質尤其可以是陽極流體(燃料氣體)、陰極流體(氧化劑)和可能還有流體的冷卻劑。

通過具有在電化學裝置的堆疊方向上延伸的介質輸送通道和介質排放通道的介質分配結構(也稱為“歧管”)將輸送給電化學裝置的介質(陰極流體、陽極流體、冷卻劑)輸送給電化學裝置的不同平面，或者從電化學裝置的不同平面排放，并且必須分別從介質輸送通道輸送給電化學電池中的相關介質的流動場(Flow Field)，并且從流動場重新排放給介質排放通道。在這里，不僅介質輸送通道和介質排放通道而且流動場都被密封，從而防止向電化學裝置的外部空間中的泄漏，而且防止在被不同介質穿流的空間之間發生泄漏。

穿過電化學裝置的介質既不能相互混合也不能從電化學電池中流出，因此在多個平面內需要進行密封。

這些密封例如可以在彈性體材料和/或粘合的基礎上實現。

在具有金屬雙極板的電化學電池中，可以完全地或者部分地通過雙極板中的卷邊或基于彈性體材料的密封來完全或部分地實現密封。

雙極板(也稱為隔離器或互連器)可以一件式地構成，或者包括至少兩個單層(雙極板層)。

多層雙極板的雙極板層可以通過拼接法、如焊接或粘合相互連接。

密封件可以作為單獨的部件插入電化學電池組成的堆疊中，或者固定在雙極板上或電化學電池的另一個部件上，例如固定在氣體擴散層或膜-電極設施上。

由于在搬運和制造方面的優點以及由于簡單的密封實施方案，通常優選將密封件固定在雙極板上。這例如可以通過將尤其是彈性體材料制成的密封件噴注到雙極板的層上來完成。

在這種密封件配置中，將固定在雙極板上的密封件與固定在膜-電極設施上(尤其是覆有催化劑覆層的膜，CCM)的膜-電極設施邊緣區域中的邊緣強化設施組合起來被證明是有利的，其中，邊緣強化設施用作密封件的配對部件，幫助防止膜-電極設施的不利的機械負載，并且同時確保膜-電極設施的電化學活性區域與膜-電極設施的邊緣區域有利地接駁。

這樣的邊緣強化設施例如在專利EP 1 403 949B1中公知。

這樣的邊緣強化設施也被稱為子墊片。

這樣的邊緣強化設施可以包括一個或者多個層，其中，常規結構包括兩層，它們以環繞框的形式布置在膜-電極設施的兩個相對置的側上。