[发明专利]具有焊接连接部的双极板

说明书

本发明涉及一种用于电化学系统的双极板(2)，包括：焊接在一起的、金属的、两个单独的板(2a、2b)、用于密封双极板(2)的区域的、自闭合的至少一个密封元件(30、32、32‘)、至少分区域地沿着密封元件(30、32、32‘)延伸并且自闭合的至少一个焊缝(34、36)、以及至少一个焊接连接部(38、40)，该焊接连接部与焊缝(34、36)布置在密封元件(30、32、32‘)的相同侧上，其中，焊接连接部(38、40)仅仅分部段地沿着焊缝(34、36)延伸。

技术领域

本发明涉及一种用于电化学系统的双极板以及具有多个堆叠的双极板的电化学系统。电化学系统可以是例如燃料电池系统、电化学压缩机、氧化还原液流电池或电解装置。

背景技术

已知的电化学系统通常包括成堆的电化学电池，它们相应通过双极板彼此隔开。这种双极板可以例如用于单个电化学电池(例如，燃料电池)的电极的间接电接触和/或相邻的电池的电连接(电池的串联)。双极板通常由连结在一起的两个单独的板形成。双极板的各单独的板可以材料配合(物质结合)地连结在一起，例如通过一个或多个焊接连接(部)，特别是通过一个或多个激光焊接连接(部)。

双极板或单独的板可相应具有结构或形成结构，所述结构例如设计构造为用于为由相邻的双极板界定的电化学电池供应一种或多种介质和/或运送反应产物。介质可以是燃料(例如，氢气或甲醇)或反应气体(例如，空气或氧气)。此外，双极板或单独的板结构可以用于引导冷却介质通过双极板，特别是通过由双极板的单独的板(各单块板)包围的空腔。此外，双极板可以设计构造为传递在电化学电池中电能或化学能转换过程中产生的废热，以及将各种介质或冷却通路相对于彼此密封和/或相对于外界密封。

此外，双极板通常相应具有多个通道开口。介质和/或反应产物可以穿过通道开口被引导到由堆叠的相邻的双极板界定的电化学电池或到由双极板的单独的板形成的空腔中，或者从电池中或从空腔中被引导离开。电化学电池通常还相应包括一个或多个膜电极组件(Membrane Electrode Assembly或MEA)。MEA可具有一个或多个气体扩散层，气体扩散层通常朝向双极板定向和例如由金属毡或碳毡形成。

双极板和膜电极组件之间的密封通常在电化学活性区域之外进行，并且通常包括围绕通道开口布置的至少一个端口密封件以及(一个)外部密封件，外密封件可以设计构造为凸边结构(滚边结构/卷边结构)。

通常，凸边结构的凸边刚度由于相邻浮凸元件沿着凸边结构的主延伸方向的形状和走向而不是恒定的。此外，凸边结构的不同走向形状，例如平直段或弯曲段，产生在不同走向形状的部段中不同的凸边刚度。上述影响因素可局部地增加凸边结构的弹性，这又可能对相应的凸边结构在其各个部段中对原本的压紧产生负面影响。

在此存在这样的风险：介质将会在较小的压缩(量)的区域中流经通过凸边结构，或者工作介质流入双极板的内部空间中，并且冷却剂流入双极板的外部空间中。在这种情况下，一方面，对于电化学系统的运行来说，所述介质丢失。另一方面存在这样的风险：冷却剂到达工作介质的区域中，并且在那里损坏MEA。

由于在堆叠中大量的双极板或单独的板板，单个的双极板或单个的金属的单独的板中的凸边结构沿着其走向的压缩和回弹的微小差异会导致串联连接的凸边结构的回弹中相对较大的差异，以使得单独的板中的小差异对整个堆叠的密封性产生显着影响。

发明内容

因此，本发明的任务是提出一种双极板，它允许对在堆叠中同样的双极板更均匀的压缩，而对于密封所需要的空间不会比现有技术的密封所需要的多出很多。此外，还应给出一种具有堆叠的多个双极板的电化学系统。

该任务通过根据独立权利要求的双极板和电化学系统来解决。改进方案是从属权利要求的对象，也是以下描述的一部分。

由此，提出一种用于电化学系统的双极板，包括：

-焊接在一起的两个金属的单独的板(两块金属单板)，