Abstract:
Um ein Verfahren zum Herstellen einer mehrlagigen Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend Folgendes: - Erzeugen mindestens eines Dichtelements aus einem elastischen Material an einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte; und - Verbinden der ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte mit dem daran erzeugten Dichtelement und einer zweiten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte durch Verschweißung mittels einer Schweißenergiequelle längs mindestens einer Verbindungs-Schweißnaht, zu schaffen, bei welchem eine Beeinträchtigung eines an der ersten Bipolarplattenlage erzeugten Dichtelements durch einen anschließenden Schweißvorgang zuverlässig vermieden wird und vorzugsweise die Gestaltungsfreiheit beim Aufbau der elektrochemischen Einheit vergrößert wird, wird vorgeschlagen, dass während des Schweißvorgangs die zweite Bipolarplattenlage der Schweißenergiequelle zugewandt ist und dass während des Schweißvorgangs ein mittels der Schweißenergiequelle erzeugtes Schmelzbad die erste Bipolarplattenlage nicht vollständig durchdringt.
Abstract:
Um eine elektrochemisch aktive Einheit für eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend eine Membran-Elektroden-Anordnung, mindestens eine Gasdiffusionslage und eine Dichtung, die an mindestens eine der mindestens einen Gasdiffusionslage angebunden ist, zu schaffen, bei deren Herstellung eine möglichst gleichmäßige Ausbildung des Durchdringungsbereichs, in welchem die Gasdiffusionslage der elektrochemisch aktiven Einheit von dem Dichtungsmaterial der Dichtung durchdrungen ist, längs des Umfangs der Gasdiffusionslage erreichbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Dichtung einen Anbindungsbereich, einen Verteilerbereich und einen den Anbindungsbereich und den Verteilerbereich miteinander verbindenden Verbindungsbereich umfasst, wobei der Verbindungsbereich eine kleinste Höhe (h C ) aufweist, welche geringer ist als ein Viertel der größten Höhe (H V ) des Verteilerbereichsund geringer ist als ein Viertel der größten Höhe (H A ) des Anbindungsbereichs.
Abstract:
Um eine Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen einem mediumführenden Bereich einer elektrochemischen Vorrichtung und einem Außenbereich des mediumführenden Bereichs, umfassend ein Dichtelement mit einer Dichtungslängsrichtung, mindestens einen Zuführkanal, durch welchen Medium aus dem mediumführenden Bereich einem Innenraum des Dichtelements zuführbar ist, und mindestens einen Abführkanal, durch welchen Medium aus dem Innenraum des Dichtelements abführbar ist, zu schaffen, welche eine möglichst homogene Steifigkeitsverteilung längs des Dichtelements aufweist, wird vorgeschlagen, dass der Abführkanal oder mindestens einer der Abführkanäle relativ zu dem Zuführkanal oder relativ zu allen Zuführkanälen in der Dichtungslängsrichtung versetzt angeordnet ist.
Abstract:
Um eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend einen Stapel aus mehreren, längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgenden elektrochemischen Einheiten, die jeweils eine elektrochemisch aktive Membran-Elektroden-Anordnung, eine Bipolarplatte und mindestens ein Dichtelement umfassen, mindestens einen Mediumkanal, der sich längs der Stapelrichtung durch mehrere der elektrochemischen Einheiten hindurch erstreckt, mindestens ein Strömungsfeld, durch welches ein Medium aus dem Mediumkanal quer zu der Stapelrichtung von dem Mediumkanal zu einem anderen Mediumkanal strömen kann, und mindestens einen Verbindungskanal, durch welchen das Strömungsfeld und der Mediumkanal in Fluidverbindung miteinander stehen, zu schaffen, welche ein Überlappen von in der Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Dichtelementen auch im Bereich eines Verbindungskanals ermöglicht und keine aufwändige konstruktive Lösung zur Abstützung oder Verstärkung des Dichtelements erfordert, wird vorgeschlagen, dass die Dichtungsanordnung einen Verbindungskanal-Bereich, in welchem die Dichtungsanordnung den mindestens einen Verbindungskanal quert, und mindestens einen in der Längsrichtung der Dichtungsanordnung vor oder hinter dem Verbindungskanal-Bereich liegenden Nachbarbereich umfasst, wobei die Dichtungsanordnung in dem Verbindungskanal-Bereich eine geringere mittlere Höhe aufweist als in dem Nachbarbereich.
Abstract:
Um eine Baugruppe für eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend min- destens eine Gasdiffusionslage und mindestens ein an der Gasdiffusionslage erzeugtes Dichtelement, wobei das Dichtelement einen an der Gasdiffusions- lage festgelegten inneren Dichtbereich und einen über den inneren Dichtbe- reich mit der Gasdiffusionslage verbundenen äußeren Dichtbereich umfasst, zu schaffen, welche einen geringen Verzug aufweist, ohne dass hierfür die Temperatur im Spritzgießwerkzeug abgesenkt werden muss und/oder eine geometrische Vorhaltung des Verzuges des Dichtelements im inneren Dicht- bereich vorgesehen sein muss, wird vorgeschlagen, dass das Dichtelement mindestens einen Entlastungsbereich umfasst, welcher zwischen dem inneren Dichtbereich und dem äußeren Dichtbereich angeordnet ist und a) eine sich durch das Dichtelement hindurch erstreckende Entlastungsöff- nung umfasst und/oder b) eine kleinste Höhe (h e ) aufweist, welche geringer ist als ein Viertel der größten Höhe (H I) des inneren Dichtbereichs und geringer ist als ein Viertel der größten Höhe (H A ) des äußeren Dichtbereichs.
Abstract:
Um ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtung für eine elektrochemische Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung, umfassend Folgendes: Erzeugen der Dichtung in einem Formgebungswerkzeug; und Entnehmen der Dichtung aus dem Formgebungswerkzeug, zu schaffen, welches ermöglicht, die Dichtung in einfacher Weise unbeschädigt von dem Formgebungswerkzeug zu trennen und vorzugsweise eine präzise Positionierung der Dichtung relativ zu anderen Bestandteilen der elektrochemischen Einheit zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass die noch am Formgebungswerkzeug angeordnete Dichtung mit mindestens einer Bipolarplattenlage einer Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit verbunden wird und dass die mindestens eine Bipolarplattenlage zusammen mit der damit verbundenen Dichtung von dem Formgebungswerkzeug entfernt wird.
Abstract:
Um ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemisch aktiven Einheit, die eine Membran und mindestens eine Baugruppe, welche eine Gasdiffusionslage und ein an der Gasdiffusionslage erzeugtes Dichtelement umfasst, umfasst, zu schaffen, welches mit geringem Aufwand an Prozessvorrichtungen und Prozesszeit prozesssicher durchführbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen des Dichtelements an der Gasdiffusionslage; Verbinden des Dichtelements und/oder der Gasdiffusionslage mit einem Trägerelement; Assemblieren der Membran und der mindestens einen Baugruppe, welche die Gasdiffusionslage und das Dichtelement umfasst, zu der elektrochemisch aktiven Einheit.
Abstract:
Um eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend einen Stapel aus mehreren, längs einer Stapelrichtung aufeinander folgenden elektrochemischen Einheiten, die jeweils eine elektrochemisch aktive Membran-Elektroden-Anordnung, mindestens eine Gasdiffusionslage und eine Bipolarplatte mit mindestens einem Strömungsfeld für mindestens ein fluides Medium umfassen, zu schaffen, bei welcher mindestens ein Strömungsfeld in einfacher und zuverlässiger Weise abgedichtet wird und das Entstehen parasitärer Strömungen vermieden wird, wird vorgeschlagen, dass mindestens eine Bipolarplatte mindestens einen Randsteg aufweist, der ein Strömungsfeld der Bipolarplatte zumindest abschnittsweise berandet und in Kontakt mit einer der Bipolarplatte benachbarten Gasdiffusionslage steht, wobei die elektrochemische Vorrichtung ferner mindestens ein Strömungsfeld-Dichtelement umfasst, welches das von dem Randsteg berandete Strömungsfeld abdichtet und in Kontakt mit dem Randsteg und in Kontakt mit der Gasdiffusionslage steht.
Abstract:
Um eine elektrochemische Einheit für einen Brennstoffzellenstapel, in dem mehrere Brennstoffzelleneinheiten mit jeweils einer elektrochemischen Einheit längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen, umfassend eine Membran- Elektroden-Einheit, die eine anodenseitige elektrochemisch aktive Fläche aufweist, durch welche einer Anode der Membran-Elektroden-Einheit ein Brenngas zuführbar ist und welche einen äußeren Rand aufweist, der durch ein anodenseitiges Berandungselement definiert ist, und eine kathodenseitige elektrochemisch aktive Fläche aufweist, durch welche einer Kathode der Membran-Elektroden-Einheit ein Oxidationsmittel zuführbar ist und welche einen äußeren Rand aufweist, der durch ein kathodenseitiges Berandungselement definiert ist, zu schaffen, bei welcher eine verstärkte Alterung der Membran-Elektroden-Einheit durch eine Versorgung von Bereichen der Membran-Elektroden-Einheit nur mit Oxidationsmittel vermieden wird, wird vorgeschlagen, dass der äußere Rand der anodenseitigen elektrochemisch aktiven Fläche zumindest abschnittsweise gegenüber dem äußeren Rand der kathodenseitigen elektrochemisch aktiven Fläche in einer senkrecht zur Stapelrichtung verlaufenden Richtung nach außen versetzt ist.
Abstract:
Um eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend einen Stapel aus mehreren längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgenden elektrochemischen Einheiten, die jeweils eine elektrochemisch aktive Membran-Elektroden-Anordnung, eine Bipolarplatte und ein Dichtungssystem umfassen, mindestens einen Mediumkanal, der sich längs der Stapelrichtung durch mehrere der elektrochemischen Einheiten hindurch erstreckt, und mindestens ein Strömungsfeld, durch welches ein Medium aus dem Mediumkanal quer zu der Stapelrichtung von dem Mediumkanal zu einem anderen Mediumkanal strömen kann, wobei das Dichtungssystem eine Strömungsfeld-Dichtungsanordnung, welche sich um mindestens ein Strömungsfeld herum erstreckt, und mindestens eine Mediumkanal-Dichtungsanordnung, welche sich um einen Mediumkanal herum erstreckt, umfasst, zu schaffen, bei welcher das Dichtungssystem einehohe mechanische Stabilität aufweist und bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung präzise positionierbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Strömungsfeld-Dichtungsanordnung an der Membran-Elektroden-Anordnung festgelegt ist und die mindestens eine Mediumkanal-Dichtungsanordnung an der Bipolarplatte festgelegt ist.