CN106104891A - 电化学设备 - Google Patents

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Abstract

一种电化学设备，其包括：由多个沿堆叠方向相继跟随的电化学单元构成的堆叠件，电化学单元分别包括电化学活性的膜电极装置、双极板和至少一个密封元件；至少一个介质通道，其沿堆叠方向延伸穿过其中多个电化学单元；至少一个流动场，通过该流动场，来自介质通道的介质可以横向于堆叠方向地从一个介质通道流动到另一介质通道中；以及至少一个连接通道，流动场和介质通道通过该连接通道相互流体连接。为了提供这种电化学设备，其在连接通道的区域内也能够实现沿堆叠方向相继跟随的密封元件的重叠，并且不需要耗费的用于支撑或加强密封元件的结构上的解决方案，提出的是，密封装置包括连接通道区域和至少一个沿密封装置的纵向方向位于连接通道区域之前或之后的相邻区域，在连接通道区域内，密封装置横跨至少一个连接通道，其中，密封装置在连接通道区域内比在相邻区域内具有更小的平均高度。

Description

电化学设备
技术领域
本发明涉及一种电化学设备，其包括：
由多个沿堆叠方向相继跟随的电化学单元构成的堆叠件，电化学单元分别包括电化学活性的膜电极装置、双极板和至少一个密封元件；
至少一个介质通道，其沿堆叠方向延伸穿过其中多个电化学单元；
至少一个流动场，通过该流动场，来自介质通道的介质可以横向于堆叠方向地从一个介质通道流动到另外的介质通道中；以及
至少一个连接通道，流动场和介质通道通过该连接通道相互流体连接(Fliudverbindung)。
背景技术
在该类型的公知的电化学设备中，电化学设备的被介质，例如燃气、氧化剂或冷却剂穿流的空间相对于在电化学设备运行时填充以另外的流体介质的空间，或者相对于电化学设备的外部空间通过密封元件密封，密封元件在其整个密封长度上实施有基本上不变的横截面。
在电化学设备的介质通道与流动场之间的连接通道的区域内，在使用金属双极板的情况下，通常密封元件在垂直于堆叠方向延伸的方向上彼此错开地布置，即，密封元件并非在整个密封长度上(沿堆叠方向看)是全等的。密封元件的错开使密封负荷的均匀分布变得困难。此外，基于密封元件之间的局部错开，在电化学活性的膜电极装置的边缘上需要使用边缘膜层或加强膜层，这是因为相互错开的密封元件不适用于限定电化学活性的区域的边缘。这种边缘膜层或加强膜层必须在附加的处理步骤中来施装。
在另一公知的实施方式中，密封元件布置在双极板的如下侧上，在该侧上，连接通道布置在介质通道与流动场之间，以便绕过介质通道引导，并且将介质通道与流动场分开的密封元件仅布置在双极板的另一侧。但在该情况下，支撑或加强密封元件是必需的，在双极板的另一侧，针对该密封元件不存在配对件，这需要更耗费的结构上的解决方案。此外，即使在公知的实施方式中，沿堆叠方向相继跟随的密封元件的密封线彼此间不再完全重叠。
发明内容
本发明的任务是提供一种之前提到类型的电化学设备，其在连接通道的区域内也能够实现沿堆叠方向相继跟随的密封元件的重叠，并且不需要耗费的用于支撑或加强密封元件的结构上的解决方案。
该任务根据本发明通过根据权利要求1的电化学设备来解决，其中，密封装置包括连接通道区域和至少一个沿密封装置的纵向方向位于连接通道区域之前或之后的相邻区域，在连接通道区域内，密封装置横跨至少一个连接通道，其中，密封装置，尤其是密封装置的至少一个密封元件在连接通道区域内比在相邻区域内具有更小的平均高度。
因此，本发明所基于的理念是，在介质输送部和/或介质导出部的区域内，在介质通道与配属于介质通道的流动场之间设置有高度匹配的或高度构型化的密封装置，其尤其是带有至少一个高度匹配的或高度构型化的密封元件。
连接通道尤其是可以通过双极板的两个部件或层限界出，它们在包围流动场和介质通道的边缘区域内相互碰触。
在此，双极板的部件或层例如可以相互焊接或粘贴，或者以其他方式密封地相互拼接。
在连接通道的区域内，双极板的两个部件或层彼此间隔开，以便提供在介质通道与配属的流动场之间的流体连接。
双极板的一个部件或一个层的如下区域随后被称为升高部，该区域为了形成连接通道沿堆叠方向与双极板的另一部件或另一层错开。
在双极板的部件或层的升高部与邻接的区域之间的高度差在连接通道的区域内是很小的，从而使得密封元件一方面即使在错开的情况下(像其在电化学设备的组装过程中所预料到的那样)仍被压缩到实现可靠密封所需的程度，但另一方面也没有被强烈地压缩到使双极板或密封元件遭受损坏。
从如下出发，即，具有在数百微米直至大约一毫米的范围内的额定密封空隙高度的密封元件即使在空隙尺寸的最大的偏差为大约0.05mm直至大约0.2mm的情况下仍可靠地运转，其中，允许的偏差的精确的值依赖于空隙尺寸和密封物料。
当升高部的侧边中的倾斜度为最大45°时，在堆叠电化学设备的部件时的组装精确度方面，空隙尺寸的允许的偏差不超过数百微米。
升高部的侧边中的倾斜度优选在小于30°的范围内，尤其是小于20°的范围内。
在根据本发明的电化学设备中，包围流动场的闭合的密封线可以在连接通道上引导，并且沿堆叠方向相继跟随的密封元件可以在其整个密封长度上基本上重叠地布置。
双极板在连接通道的区域内的升高部可以通过双极板的结构上的设计得以稳定。
尤其可以设置的是，双极板在升高部的所使用的材料和外形方面以如下方式来构造，即，双极板在升高部的区域内具有足够的固有稳定性，从而使得连接通道即使在沿堆叠方向相继跟随的电化学单元拉紧的情况下也保持相互敞开。
为此替选或补充地可以设置的是，双极板在连接通道的区域内具有使升高部机械稳定的支撑区域和/或支撑元件。
为此替选或补充地可以设置的是，稳定元件在连接通道的区域内布置双极板之间，以便支撑至少一个双极板的升高部。
这种稳定元件可以制造为与双极板分开的元件，并且安置到双极板之间。
为此替选地也可以设置的是，稳定元件与其中一个双极板一体式地构造，并且通过折叠过程引入双极板之间的间隙中。
密封元件用来在连接通道的区域内贴靠在双极板上的密封面可以是基本上平的。
但也可能的是，密封面具有结构部。例如可以设置的是，密封面是波浪形的。
当密封装置的高度h(即，沿堆叠方向的延伸尺寸)在电化学设备的安装好的状态下在连接通道区域内或在相邻区域内分别全部一样大时，密封装置在相关的区域内的平均高度相当于该恒定的高度。相反地，当密封装置的高度h在电化学设备的安装好的状态下在连接通道区域内和/或在相邻区域内发生改变时，密封装置在相关的区域内的平均高度相当于通过在相关的区域的长度上进行求平均来获知的平均值。
在本发明的一个优选设计方案中设置的是，在连接通道区域与相邻区域之间布置有过渡区域，在过渡区域内，密封装置的高度从相邻区域起向连接通道区域减小。
流体介质尤其可以是电化学设备的氧化剂、燃气或冷却剂。
介质优选可以通过流动场基本上垂直于电化学设备的堆叠方向地从一个介质通道流到另一介质通道。
密封装置的至少一个密封元件在连接通道区域和相邻区域内优选与双极板处于接触中，其中，双极板的面对该密封元件的外侧与双极板的垂直于堆叠方向取向的参考平面的平均间距H在连接通道区域内比在相邻区域内更大。
参考平面在此尤其可以是两层的双极板的中心平面，沿该中心平面，双极板的两个层在双极板的边缘区域内和/或在密封装置的相邻区域内彼此贴靠。
双极板的面对密封元件的外侧优选在布置于连接通道区域与相邻区域之间的过渡区域内相对于双极板的参考平面倾斜。
在此，双极板的面对密封元件的外侧相对于参考平面在过渡区域内的平均倾斜角为最高大约45°，尤其是最高大约30°，特别优选是最高大约20°。
此外优选设置的是，由密封装置的平均高度h和双极板的背对双极板的参考平面的外侧与参考平面的平均间距H1、H2构成的和在连接通道区域内(hV+HV1+HV2)与在相邻区域内(hN+HN1+HN2)，特别优选的还有在过渡区域内(hU+HU1+HU2)基本上一样大。
在本发明的一个优选设计方案中设置的是，其中至少一个电化学单元包括带有两个密封元件的密封装置，它们一起跨过相关的电化学单元的双极板与相邻的电化学单元的双极板之间沿堆叠方向的间距。
在此可以设置的是，密封元件以如下方式来构造和布置，即，其沿堆叠方向看优选在密封元件的整个长度上至少部分相互重叠。
特别有利的是，密封元件以如下方式来构造和布置，即，其中一个密封元件沿堆叠方向看优选在密封元件的整个长度上与另一密封元件完全重叠。
在本发明的一个优选设计方案中，双极板包括两个在连接通道区域内至少区段式地彼此间隔开的部件或层。
在此可以设置的是，在双极板的两个部件或层中，双极板的背对双极板的参考平面的外侧与双极板的参考平面的平均间距H1、H2在连接通道区域内比在相邻区域内更大。
在该情况下，双极板的两个部件或层在连接通道区域内分别设有升高部。在此，升高部可以沿堆叠方向具有相同的高度或不同的高度。
此外可以设置的是，在双极板的其中一个部件或层中，双极板的背对双极板的参考平面的外侧与双极板的参考平面的平均间距H1、H2在连接通道区域内和在相邻区域内基本上一样大。
在该情况下，双极板的其中仅一个部件或其中仅一个层在连接通道区域内设有升高部。
为了确保连接通道在电化学设备的电化学单元拉紧之后也保持相互敞开而可以设置的是，双极板的其中至少一个部件或层设有一个或多个支撑区域，利用支撑区域，双极板的该部件或层在连接通道区域内分别支撑在另一部件或另一层上。
支撑区域例如可以按圆的或长形的盆或隔片的形式构造。
支撑区域优选基本上完全由密封元件覆盖。
支撑区域优选分别与待支撑的部件或层一体式地构造。
为了确保连接通道在电化学设备的电化学单元拉紧之后也保持相互敞开，可以替选于或补充于这种支撑区域地设置的是，在双极板的两个部件或层之间的间隙中布置有至少一个稳定元件。
这种稳定元件可以与双极板的部件或层分开地制造，并且安置到双极板的两个部件或层之间的间隙中。
为此替选地也可以设置的是，稳定元件与双极板的其中一个部件一体式地构造。
在该情况下，稳定元件尤其是可以通过改形过程，例如通过折叠过程，在装配双极板的情况下引入双极板的两个部件或层之间的间隙中。
密封元件原则上可以固定在包括密封元件的电化学单元的任意的另外的元件上。
例如可以设置的是，密封元件固定在双极板上。
然而在本发明的一个优选设计方案中设置的是，密封装置的至少一个密封元件固定在各自的电化学单元的膜电解质装置上。
特别有利的是，至少一个密封元件固定在各自的电化学单元的膜电解质装置的气体扩散层上。
密封元件尤其是可以喷注或粘贴到膜电解质装置，尤其是膜电解质装置的气体扩散层上。
至少一个密封元件优选包括弹性体材料。尤其可以设置的是，密封元件基本上完全由弹性体材料形成。
双极板优选包括金属材料，并且尤其是可以基本上完全由金属材料形成。
电化学活性的膜电极装置优选包括聚合物电解质膜(PEM)。
电化学设备尤其是可以构造为燃料电池组或电解器。
在根据本发明的电化学设备中，密封装置的一个密封元件或多个密封元件的高度在连接通道区域内匹配于双极板的密封面的走向，从而实现环绕流动场和/或介质通道的闭合的密封线。
此外，利用一个这种高度可变的密封元件或多个这种高度可变的密封元件也可以密封双极板的在连接通道区域内升高的区域的侧边。
双极板的不同的侧面上的密封元件沿堆叠方向看可以基本上重叠地，尤其是基本上全等地实施。
通过密封装置的一个密封元件或多个密封元件的高度匹配，密封元件垂直于堆叠方向的错开不再是必需的。
密封装置的密封元件可以直接包围电化学活性的膜电极装置；尤其不再需要给膜电极装置设有附加的加强边缘。
优选的是，至少一个密封元件喷注到膜电极装置的气体扩散层上。在此，在连接通道的区域内，密封型廓的高度以跟随双极板的部件或层的升高部的形状的方式进行匹配。
但为此替选或补充地也可以在双极板的一侧或两侧将可变高度的扁平密封件用作密封元件，扁平密封件优选与设置在双极板上的密封凸起部(例如形式为切割部或压缩棱边)协同作用，以便密封密封空隙。
密封装置优选两件式地实施，尤其是被实施为带有阳极侧的气体扩散层作为用于第一密封元件的载体和带有阴极侧的气体扩散层作为用于第二密封元件的载体。
在一个优选实施方式中，底部部件包括介质通道和活性面，在介质通道的围边上在两侧构造有密封型廓，在活性面中布置有流动场，并且在流动场的边界上，仅在一侧布置有密封型廓的一部分。盖部件在该情况下包括密封型廓的第二部分，其包围双极板的流动场并且因此形成密封装置的第二半体。
附图说明
本发明的其他特征和优点是以下对实施例的描述和附图的主题。
在附图中：
图1示出在燃气输送部和冷却剂输送部的区域内的电化学设备的电化学单元的片段性的示意性的俯视图，该电化学设备包括多个沿堆叠方向相继跟随的电化学单元；
图2示出沿图1中的线2-2穿过图1的电化学单元的燃气输送部的示意性的截面图；
图3示出沿图1中的线3-3穿过图1的电化学单元的密封装置的示意性的纵向截面图；
图4示出在电化学单元的第二实施方式中穿过电化学单元的密封装置的相应于图3的示意性的纵向截面图，其中，电化学单元包括两件式的双极板，并且在双极板的两个部件之间的间隙中布置有稳定元件；
图5示出在电化学单元的第三实施方式中穿过电化学单元的密封装置的相应于图3的示意性的纵向截面图，其中，两件式的双极板在密封装置的流动场区段的连接通道区域内具有足够的强度，从而可以放弃通过支撑区域或稳定元件的支撑；以及
图6示出穿过电化学单元的密封装置的相应于图3的示意性的纵向截面图，其中，电化学单元包括两件式的双极板，并且双极板的仅其中一个部件在密封装置的流动场区段的连接通道区域内与在沿密封装置的流动场区段的纵向方向位于连接通道区域之前或之后的相邻区域内相比具有更大的高度。
相同或功能上等效的元件在所有图中以相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1至4所示的整体上用100表示的电化学设备，例如燃料电池组或电解设备，电化学设备包括堆叠件，其包括多个沿堆叠方向104相继跟随的电化学单元106(例如燃料电池单元或电解单元)和(未示出的)拉紧设备，拉紧设备用于给电化学单元加载以沿堆叠方向104取向的拉紧力。
像最好从图2和3看到的那样，电化学设备100的每个电化学单元106分别包括双极板108和膜电极装置(MEA)110。
膜电极装置110例如包括催化剂涂层的膜(“catalyst coated membrane”；CCM)和两个气体扩散层112和114，其中，第一气体扩散层112布置在阳极侧，而第二气体扩散层114布置在阴极侧。
双极板108例如由金属材料形成。
双极板108具有多个介质穿过开口116，通过介质穿过开口，输送至电化学设备100的流体介质(在燃料电池组的情况下例如是燃气、氧化剂或冷却剂)分别可以穿过双极板108。
在堆叠件中相继跟随的双极板108的介质穿过开口116和沿堆叠方向104位于介质穿过开口116之间的间隙一起分别形成介质通道118。
每个介质通道118(通过介质通道可以将流体介质输送至电化学设备100)分别配属有至少一个另外的介质通道，通过至少一个另外的介质通道，相关的流体介质可以从电化学设备100中导出。
通过位于双极板之间的流动场120，介质可以从第一介质通道118横向于堆叠方向104，优选基本上垂直于堆叠方向104地流动到第二介质通道，流动场120优选在相邻的双极板108的表面上或者(例如在冷却剂流动场的情况下)在多层的双极板108的层之间的间隙中构造。
在图1中例如示出用于电化学设备100的冷却剂的介质通道122和用于电化学设备100的燃气的介质通道124。
每个介质通道118分别通过连接通道121与分别配属的流动场120流体连接。
每个双极板108在附图所示的实施方式中包括第一部件126和第二部件128，它们沿在图1中以虚线示出的连接线130优选材料锁合地(stoffschlüssig)，尤其是通过焊接，例如通过激光焊接，流体密封地固定在一起。
双极板108的两个部件126和128尤其是可以构造为双极板108的第一层132和第二层134。
像从图1看到的那样，用于冷却剂的介质通道122通过用于冷却剂的连接通道136(其通过在双极板108的第一部件126与第二部件128之间的间隙构造)与用于冷却剂的流动场流体连接，用于冷却剂的流动场构造在双极板的第一部件126与第二部件128之间的间隙中。
像从图2看到的那样，用于燃气的介质通道124通过用于燃气的连接通道142与用于燃气的流动场144流体连接，用于燃气的流动场在双极板108的第一部件126与第一气体扩散层112之间构造。
连接通道142包括连接腔146，其通过双极板108的第一部件126与第二部件128之间的间隙形成，并且经由面对用于燃气的介质通道124的进入开口148与介质通道124流体连接，并且经由面对用于燃气的流动场144的穿过开口150与流动场144流体连接。
为了引导介质流动穿过分别配属的流动场，双极板108的第一部件126和第二部件128在流动场120的区域内设有流动导引元件152，其例如可以按隆起的加强筋的形式构造。
在流动导引元件152的区域内，双极板108的部件126或128分别具有高度HS1或HS2，其由双极板108的共同的参考平面154起来测量。
参考平面154垂直于堆叠方向104取向，并且延伸穿过接触面156，双极板108的两个部件126和128在接触面上彼此贴靠。
参考平面因此形成多件式的双极板108的中心平面。
通过密封装置158避免了流体介质不期望地流出电化学设备100的介质通道118和流动场120，密封装置的密封线160在图1的俯视图中通过点划线示出。
密封装置158包括流动场区段162，其带有外部的密封线160a和内部的密封线160b，它们在一侧的流动场120与另一侧的介质通道118之间延伸，并且横跨连接通道121，流动场120通过这些连接通道与分别配属的介质通道118相互流体连接。
此外，密封装置158包括带有密封线160c的介质通道区段164，其分别至少区段式地包围其中一个介质通道118，并且将相关的介质通道118与双极板108的外边缘166隔开。
密封装置158的介质通道区段164分别包括密封元件168，其布置在双极板108的第一层132与沿堆叠方向104相邻的双极板108’的第二层134之间，并且基本上平行于相关的介质通道118的介质穿过开口116的边缘170地延伸。在介质通道区段164的区域内，密封装置158的密封元件168具有沿其纵向方向基本上恒定的高度hM。
密封装置158的流动场区段162优选包括两个密封元件172a和172b，它们同样布置在双极板108的第一层132与相邻的双极板108’的第二层134之间。
在此，第一密封元件172a优选固定在(例如阳极侧的)第一气体扩散层112上，并且第二密封元件172b优选固定在膜电极装置110的(例如阴极侧的)第二气体扩散层114上。
例如可以设置的是，密封元件172a和172b喷注或浇注到分别配属的气体扩散层112或114上。
在此可以设置的是，第一密封元件172a例如在外部的密封线160a的区域内贴靠在双极板108的第一层132上和相邻的双极板108’的第二层134上，并且在内部的密封线160b的区域内贴靠在双极板108的第一层132上和第二密封元件172b上，而第二密封元件172b在内部的密封线160b的区域内贴靠在双极板108’的第二层上和第一密封元件172a上。
密封装置158的介质通道区段164的密封元件168可以与密封装置158的流动场区段162的第一密封元件172a一体式地构造。
密封装置158因此可以两件式地构造，其中，密封装置158的第一部件192包括流动场区段162的第一密封元件172a和介质通道区段164的密封元件168，并且优选由第一气体扩散层112承载，并且其中，密封装置158的第二部件194包括流动场区段162的第二密封元件172b并且优选由第二气体扩散层114承载。
因为双极板108的第一层132和第二层134在连接通道121的区域内(在支撑区域196以外)彼此间隔开(尤其是参见图2和3)，所以密封元件172a、172b在密封装置158的流动场区段162的该区域内具有总高度h，其小于密封装置158的介质通道区段164中的密封元件168的高度hM。在此，总高度h相当于密封元件172a或172b的单个高度h1和h2的和。
像在图3中，在外部的密封线160a的区域内尤其是从穿过密封装置158的流动场区段162的纵向截面图中看到的那样，密封元件172a、172b的高度h1、h2在电化学设备100的安装好的状态下沿密封装置158的纵向方向174改变，以便由此补偿双极板108的层132、134与参考平面154的间距的改变。
像从图4中看到的那样，密封装置158的流动场区段162包括连接通道区域176，在连接通道区域内，流动场区段162横跨连接通道121(例如用于燃气的连接通道142)。
在该连接通道区域176中，密封元件172a和172b具有总高度hv。
双极板108的第一层132和第二层134的彼此背对的外侧178在连接通道区域176中(支撑区域196以外)分别距参考平面154有间距HV1或HV2，其大于相关的层132、134的厚度d。
此外，密封装置158的流动场区段162包括密封装置158的沿纵向方向174位于连接通道区域176的之前或之后的相邻区域180，在其中，密封元件172a、172b具有总高度hN，其大于连接通道区域176中的密封元件172a、172b的总高度hv。
双极板108的第一层132或第二层134的外侧178与参考平面154的间距HN1和HN2在相邻区域180中相当于双极板108的第一层132或第二层134的各自的材料厚度d。在相邻区域180中的间距HN1和HN2因此小于连接通道区域176中的间距HV1或HV2。
在连接通道区域176与各一个相邻区域180之间分别布置有密封装置158的过渡区域182，在过渡区域内，密封元件172a、172b的总高度hU沿纵向方向174从连接通道区域176的边缘上的总高度hv优选连续地，尤其是基本上线性地增加直到相邻的相邻区域180的边缘上的总高度hN。
双极板108的第一层132或第二层134的外侧178与参考平面154的间距HU1和HU2在过渡区域182中沿纵向方向174从连接通道区域176的边缘上的值HV1或HV2出发优选连续地，尤其是基本上线性地减小直到分别相邻的相邻区域180的边缘上的值HN1或HN2。
因此，在过渡区域182中，双极板108的层132和134形成相对于参考平面154和相对于堆叠方向104倾斜的斜坡184，其支撑密封元件172a或172b。
在斜坡184的区域内，双极板108的第一层132和/或第二层134的面对分别配属的密封元件172a、172b的外侧178相对于参考平面154的平均倾斜角α优选是最高大约45°，尤其是最高大约30°，特别优选是最高大约20°。
由各个密封元件172a、172b的总高度h以及双极板108的分别配属的层132或134与参考平面154的间距H1和H2构成的和在流动场区段162中沿密封装置158的纵向方向174基本上是恒定的(hN+HN1+HN2＝hu+HU1+HU2＝hV+HV1+HV2)。
通过密封装置158的流动场区段162的该设计方案一方面实现了双极板108的层132和134在连接通道区域176中彼此间具有足够的间距，以便确保在介质通道118与流动场120之间流过连接通道121的充足的流体流动。
另一方面实现了在连接通道区域176之外，密封元件172a、172b的高度尽可能大，从而密封元件172a、172b在那里具有尽可能大的弹性的可变形性，并且也可以补偿在电化学设备100运行时的大的动态的厚度波动。
此外，通过密封装置158的该设计方案实现了沿堆叠方向104相继跟随的电化学单元106的在密封装置158的流动场区段172中的密封元件172a、172b沿堆叠方向104来看可以至少部分并且优选完全相互重叠。
沿堆叠方向104相继跟随的电化学单元106的密封元件172a和172b基本上全等地构造和布置。
密封装置158的流动场区段162的相邻区域180中的密封元件172a、172b的总高度hN可以和密封装置158的介质通道区段164中的密封元件168的高度hM基本上一样大。
在电化学设备100的图1至3所示的第一实施方式中，当电化学设备100的电化学单元沿堆叠方向104彼此拉紧时，双极板108的限界出连接通道121的两个层132与134之间的间距在密封装置158的连接通道区域176中除了支撑区域196之外也得以保持，这是因为层132和134在支撑区域196中朝向彼此凸起，并且在支撑区域196的支撑面198上接触并且支撑在彼此上。
支撑区域196例如可以按盆或隔片的形式构造。
支撑区域196优选分别与两个待支撑的层132或134中的一个一体式地构造，并且优选通过改形过程，尤其是压铸过程或深冲过程构造在各个层132或134上。
穿流连接通道121的介质优选在侧向流经支撑区域196。
支撑区域196的内部空间200优选位于连接通道121之外。
电化学设备100的图4所示的第二实施方式与图1至3所示的实施方式的不同之处在于，双极板108的层132和134在连接通道121的区域内不具有支撑区域196，并且在双极板108的两个层132与134之间的间隙中布置有至少一个稳定元件186。
稳定元件186支撑在双极板108的第一层132上的一个或多个支撑部位188上，并且支撑在双极板108的第二层134上的一个或多个支撑部位190上。
稳定元件186可以具有波浪形的横截面。
稳定元件186可以构造为与双极板108的层132和134分开地制成的部件，并且在制造双极板108时安置到双极板108的两个层132与134之间的间隙中。
为此替选地也可以设置的是，稳定元件186与双极板108的两个层132、134中的一个一体式地构造，并且通过改形过程，例如通过折叠过程，在制造双极板108时引入双极板108的两个层132与134之间的间隙中。
当双极板108的层132、134被加载超过其固有稳定性的拉紧力时，稳定元件186维持连接通道区域176中的双极板108的第一层132与第二层134之间的间距。
在其他方面，电化学设备的图4所示的第二实施方式在结构、功能和制造方式方面与图1至3所描述的第一实施方式一致，为此参考之前对其的描述。
在电化学设备100的图5所示的第三实施方式中，当电化学设备100的电化学单元106沿堆叠方向104彼此拉紧时，双极板108的限界出连接通道121的两个层132与134之间的间距在密封装置158的连接通道区域176中已经基于层132、134的固有稳定性也得以保持，从而在该实施方式中可以放弃稳定元件186和整合到双极板108中的支撑区域196。
电化学设备100的图6所示的第四实施方式与图5所示的第三实施方式的不同之处在于，在密封装置158的流动场区段162中，仅有双极板108的其中一个层132、134与参考平面154的间距H1或H2，例如第一层132与参考平面154的间距H1沿密封装置158的纵向方向174以像之前结合第一实施方式所描述那样的方式改变。
与之不同的是，双极板108的相应另一层132、134，也就是说例如第二层134在该实施方式中在流动场区段162中基本上平地构造，从而双极板108的第二层134的外侧178与参考平面154的间距H2在流动场区段162中与第二层134的材料厚度d全部基本上一样大。
为了匹配于双极板108的第二层134的该造型，配属于第二层的第二密封元件172b在流动场区段162中也具有全部基本上一样的高度h’，该高度尤其是可以相当于在第一实施方式中(参见图3)，第二密封元件172b在相邻区域180中的高度hN。
在其他方面，电化学设备100的图6所示的第四实施方式在结构、功能和制造方式方面与图1至3所示的第一实施方式一致，为此参考之前对其的描述。
在之前所描述的实施方式的变型方案中可以设置的是，密封元件172a、172b的总高度h在密封装置158的流动场区段162的不同的区域内，尤其是在连接通道区域176中并且在相邻区域180中改变，这是因为尤其是在连接通道区域176的区域内存在不是完全平的、例如波浪形的密封面。
在该情况下，针对hV和hN设定有在各个区域上，也就是说尤其是在连接通道区域176或者其中一个相邻区域180上的平均值。相应的情况适用于双极板108的层132、134的外侧178与参考平面154的间距H1或H2。

Claims (16)

1.一种电化学设备，所述电化学设备包括：
由多个沿堆叠方向(104)相继跟随的电化学单元(106)构成的堆叠件，所述电化学单元分别包括电化学活性的膜电极装置(110)、双极板(108)和至少一个密封元件(172a、172b)；
至少一个介质通道(118)，所述介质通道(118)沿所述堆叠方向(104)延伸穿过所述电化学单元(106)中的多个电化学单元；
至少一个流动场(120)，通过所述至少一个流动场，来自所述介质通道(118)的介质能横向于所述堆叠方向(104)地从一个介质通道(118)流动到另一介质通道(118)中；以及
至少一个连接通道(121)，所述流动场(120)和所述介质通道(118)通过所述至少一个连接通道相互流体连接，
其中，密封装置(158)包括连接通道区域(176)和至少一个沿所述密封装置(158)的纵向方向(174)位于所述连接通道区域(176)之前或之后的相邻区域(180)，在所述连接通道区域内，所述密封装置(158)横跨所述至少一个连接通道(121)，其中，所述密封装置(158)在所述连接通道区域(176)内比在所述相邻区域(180)内具有更小的平均高度(h)。
2.根据权利要求1所述的电化学设备，其特征在于，在所述连接通道区域(176)与所述相邻区域(180)之间布置有过渡区域(182)，在所述过渡区域内，所述密封装置(158)的高度(h)从所述相邻区域(180)起向所述连接通道区域(176)减小。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的电化学设备，其特征在于，所述密封装置(158)的至少一个密封元件(172a、172b)在所述连接通道区域(176)和所述相邻区域(180)内与所述双极板(108)处于接触中，其中，所述双极板(108)的面对所述密封元件(172a、172b)的外侧(178)与所述双极板(108)的垂直于所述堆叠方向(104)取向的参考平面(154)的平均间距(H)在所述连接通道区域(176)内比在所述相邻区域(180)内更大。
4.根据权利要求3所述的电化学设备，其特征在于，所述双极板(108)的面对所述密封元件(172a、172b)的外侧(178)在布置于所述连接通道区域(176)与所述相邻区域(180)之间的过渡区域(182)内相对于所述双极板(108)的参考平面(154)倾斜。
5.根据权利要求4所述的电化学设备，其特征在于，在所述过渡区域(182)内，所述双极板(108)的面对所述密封元件(172a、172b)的外侧(178)相对于所述参考平面(154)的平均倾斜角(α)为最高大约45°。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电化学设备，其特征在于，由所述密封装置(158)的平均高度(h)和所述双极板(108)的背对参考平面(154)的外侧(178)与所述参考平面(154)的平均间距(H1、H2)构成的和在所述连接通道区域(176)内与在所述相邻区域(180)内基本上一样大。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电化学设备，其特征在于，其中至少一个电化学单元(106)包括带有两个密封元件(172a、172b)的密封装置(158)，所述两个密封元件一起跨过所述电化学单元(106)的双极板(108)与相邻的电化学单元(106)的双极板(108’)之间沿所述堆叠方向(104)的间距。
8.根据权利要求7所述的电化学设备，其特征在于，所述密封元件(172a、172b)以如下方式来构造和布置，即，使得所述密封元件沿所述堆叠方向(104)来看至少部分相互重叠。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电化学设备，其特征在于，所述双极板(108)包括两个部件(126、128)，所述两个部件在所述连接通道区域(176)内至少区段式地彼此间隔开。
10.根据权利要求9所述的电化学设备，其特征在于，在所述双极板(108)的两个部件(126、128)中，所述双极板(108)的背对所述双极板(108)的参考平面(154)的外侧(178)与所述双极板(108)的参考平面(154)的平均间距(H1、H2)在所述连接通道区域(176)内比在所述相邻区域(180)内更大。
11.根据权利要求9所述的电化学设备，其特征在于，在所述双极板(108)的其中一个部件(126、128)中，所述双极板(108)的背对所述双极板(108)的参考平面(154)的外侧(178)与所述双极板(108)的参考平面(154)的平均间距(H1、H2)在所述连接通道区域(176)内与在所述相邻区域(180)内基本上一样大。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的电化学设备，其特征在于，所述双极板(108)的其中至少一个部件(126、128)设有一个或多个支撑区域(196)，利用所述一个或多个支撑区域，所述双极板的该部件(126、128)在所述连接通道区域(176)内支撑在相应另一部件(126、128)上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的电化学设备，其特征在于，在所述双极板(108)的两个部件(126、128)之间的间隙中布置有至少一个稳定元件(186)。
14.根据权利要求13所述的电化学设备，其特征在于，所述稳定元件(186)与所述双极板(108)的其中一个部件(126、128)一体式地构造。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电化学设备，其特征在于，所述密封装置(158)的至少一个密封元件(172a、172b)固定在各自的电化学单元(106)的膜电解质装置(110)上。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的电化学设备，其特征在于，所述密封装置(158)的至少一个密封元件(172a、172b)包括弹性体材料。
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