[發明專利]隔板和電化學系統

在審

• 申請號: 201980064093.5
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN112789753A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: A·奧魯克;T·斯托爾
• 申請（專利權）人: 萊茵茲密封墊有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/04;H01M8/026;H01M8/0297;H01M8/04537
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

本發明涉及一種用于電化學系統(1)的隔板(10)，其包括第一板(11)和第二板(12)，第一板和第二板基本上一致地布置在彼此頂部。第一和/或第二板(11、12)還包括至少一個細長的突出部(11a、12a)，該突出部(12)從隔板(10)的板平面(10a)的相對側突起并沿板平面(10a)從外部邊緣(10b)延伸到隔板(10)內，使得第一板(11)的突出部(11a)和/或第二板(11)的突出部(12a)必要時一起形成用于連接器銷(14)的承座(13)。第一板(11)的突出部(11a)或第二板(12)的突出部(12a)包括凹陷(11b、11c)，該凹陷(11b、11c)朝向相應的相對板(12、11)定向，用于將連接器銷(14)以力配合和/或形狀鎖定的方式固定在承座(13)中。

技術領域

本發明涉及一種用于電化學系統的隔板，并且涉及一種包括多個平行布置的隔板的電化學系統。

背景技術

該隔板能用于燃料電池系統，例如其中由氫和氧產生電力的燃料電池系統。隔板也可用于電解器，其中通過施加電勢從水中產生氫和氧。隔板同樣能用于電化學壓縮機，其中分子氫通過施加電勢借助氧化/還原通過膜傳輸，同時被壓縮。因此，根據本發明的電化學系統能包括上述電化學系統之一。

用于電化學系統的隔板通常包括一對板，該對板包括兩個單獨的金屬板，其中兩個隔板各自界定電化學電池單體，即例如燃料電池單體。從狹義上講，單個板屬于一個電池單體，而隔板的另一單個板已屬于下一單元。在電化學系統中，通常將例如多達400個的多個電化學電池單體串聯堆疊以形成序列或堆疊。電池單體本身通常不僅包括兩個半隔板，而且還包括布置在隔板之間的膜電極組件(也稱為MEA)，以及例如在MEA的兩側由非織造的導電碳制成的氣體擴散層(GDL)。整個堆疊通過夾緊系統在兩個端板之間保持在一起，并受到預定的擠壓。

除了界定電化學電池單體之外，隔板在電化學系統中還執行一些附加功能，在一方面，它們與不同電化學電池單體的電極電接觸并將電流傳遞到各自相鄰的電池單體上，另一方面向電池單體提供反應介質并配置反應產物、進一步冷卻電化學電池單體并傳導廢熱、以及相對于彼此和相對于外部來密封兩種不同的反應介質的和冷卻劑的隔室。

因此，用于反應介質以及用于冷卻劑的通孔由此形成在隔板的兩個單個金屬板中，用于提供電化學電池，該反應介質通常一方面特別是氫氣或甲醇，另一方面特別是空氣或氧氣，該冷卻劑典型地是軟化水和防凍劑的混合物。此外，在兩個單獨的金屬板的每個中一體地形成分配結構，由此在兩個單個板的兩個表面上形成通道。反應介質在隔板的每個定向朝外的表面上被引導，并且在兩個單個的金屬板之間的空間中引導冷卻劑。在與MEA的共享平面中的正交突出部，與實際膜重合而不與其邊緣區域或其密封結構重合的區域也被稱為隔板的電化學活性區域。在隔板的面向MEA的表面上，反應介質在隔板的該電化學活性區域中以通道結構傳導。同樣包括通道狀分配結構的分配區域通常在電化學活性區域的兩側鄰接。每個分配結構與至少兩個通孔連通，即用于特定流體的至少一個入口和至少一個出口。為了相對于外部密封，在每個單個金屬板中布置了相應的密封結構，該密封結構圍繞隔板的電化學活性區域至少連續地沿周向延伸，并且如果需要，至少圍繞至少一部分通孔延伸，該密封結構布置成與電化學活性區域或通孔的特定邊緣相距一定距離。此外，單個通孔也能通過一種密封結構密封，該密封結構圍繞特定的通孔連續地沿周向延伸，從而相對于彼此密封。

為了檢查電化學電池是否提供足夠的電池單體電壓(電池單體電壓測量，CVM)，單個電池單體在隔板的邊緣處電接觸。這種接觸必須是機械穩定的并且抗振動的，以便在正在進行的操作期間，例如在車輛中使用期間，也能夠檢查電池單體電壓。過去，為此目的例如以圓柱形銷的形式的連接器被夾緊在隔板的單個板之間，或者借助附加的鉤元件接合在隔板或殼體上。鉤元件在隔板上或在殼體處具有增加的空間要求，但是對于防止連接器由于振動或動態負載而脫離是必要的。夾緊在陽極和陰極之間的銷僅在測試臺上很常見，而在車輛中長期使用期間是不可靠的。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種隔板和相應的電化學系統，其能夠牢固且節省空間地接觸隔板。