CN108352544B - 用于电化学系统的分离器板和电化学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电化学系统(1)的分离器板(10)，该分离器板具有两块单独的板(10‘、10“)和布置在单独各板之间的用于引导冷却介质的空腔(18)，其中，单独各板中的至少一块具有在分离器板(10)的外侧处的用于引导反应介质的结构(17‘、17“)的有效区域(16‘、16“)以及珠缘(15‘、15“)，该珠缘构造为用于密封有效区域或用于密封在分离器板(10)中的开口(10c、10g)，其中，开口(10c、10g)构造为用于将冷却介质馈送到空腔(18)中或用于从空腔(18)中排出冷却介质，并且其中珠缘(15‘、15“)具有至少一个下沉区域(31‘、31“)，在该至少一个下沉区域中珠缘顶部(23‘、23“)的高度(20‘,20“)小于沿着珠缘(15‘、15“)的延伸曲线确定的珠缘顶部(23‘、23“)的平均高度。所建议的分离器板的特征在于，在下沉区域(31‘、31“)中的珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度小于或等于有效区域(16‘、16“)的结构(17‘、17“)的最大高度(22‘、22“)，以减小在珠缘内部空间(24)中的冷却剂流动。

Description

用于电化学系统的分离器板和电化学系统
本发明涉及用于电化学系统的分离器板以及具有多个在此提出的类型的分离器板的电化学系统。该电化学系统可例如是指燃料电池系统、电化学压缩机、电解装置或涉及用于燃料电池系统的加湿器。加湿器在本文中也被看作电化学系统。
已知的电化学系统一般包括成堆布置的多个分离器板，使得在每两个相邻的分离器板之间布置有电化学电池或加湿器电池。各分离器板一般分别包括两块单独的板，它们沿它们的从电化学电池或加湿器电池背离的背面彼此连接。
隔离器板可例如用于单独的电化学电池(例如燃料电池或电解装置)的电极的电接触和/或相邻的电池(电池的串连)的电连接。隔离器板还可构造为用于导出在分离器板之间的电池中产生的热量。这种热量可近似在电解装置或燃料电池中电能或化学能转化时产生。在燃料电池中经常使用双极板作为分离器板。此外，分离器板可为此构造为，将介质、例如将反应气体供应给电池，并且将反应产物从电池运走。为此，分离器板可具有通道结构，通道结构尤其布置在电化学有效区域中(气体分配结构/流场)。有效区域可例如包含或邻接电化学电池或加湿器电池。通道结构可例如成形到、尤其是压印入到单独的板中。
分离器板的单独的板一般这样连接，使得它们在它们之间包含用于引导冷却介质(通过)的空腔。冷却介质特别地用于从分离器板或单独的板的有效区域导出热量。
一般地，分离器板或分离器板的单独的板分别具有至少一个通过开口。在电化学系统的分离器板堆叠中，堆叠的分离器板的对准地或至少部分重叠地布置的通过开口构成用于介质馈送或介质排出的介质通道。该通过开口或由通过开口构成的介质通道通常相应地产生在电化学系统的端板处的端口与用于引导冷却剂(通过)的空腔之间或在分离器板的外侧处的有效区域之间的流体连接的流体连接。介质可相应地通过这种端口引入到系统中或从系统中排出。
为了密封通过开口或通过分离器板的通过开口构成的介质通道和/或为了密封有效区域，已知的分离器板此外可具有珠缘布置，该珠缘布置相应地围绕通过开口和/或围绕分离器板的有效区域布置。珠缘布置也可成形到、尤其是压印入到单独的板中。
在个别情况下已表明，在分离器板的单独各板之间的空腔中的冷却介质在不期望的路径上引导。有时，相当一部分冷却介质会例如流动通过压印的珠缘的区域，并且由此被引导经过分离器板的有效区域的面向空腔的背面，这会至少在某些地方导致有效区域的冷却不足。这会不利地影响电化学系统的效率。
因此本发明的任务是提出一种用于电化学系统的分离器板，其使得具有尽可能高的效率的电化学系统的运行是可能的。
该任务由如权利要求1所述的分离器板来解决。在从属权利要求中描述了特别的设计构造。
建议了一种用于电化学系统的分离器板，该分离器板具有两块单独的板和布置在单独的各板之间的、用于引导冷却介质(通过)的空腔。单独的各板中的至少一块具有在分离器板的外侧处带有用于引导反应介质的结构的至少一个有效区域以及至少一个珠缘，该珠缘构造为用于密封该有效区域或用于密封在分离器板中的开口，其中，该开口构造为用于将冷却介质馈送到空腔中或用于将冷却介质从空腔中排出。各珠缘或珠缘中的一个可以尤其围绕有效区域延伸，并且包围有效区域和布置在有效区域中的结构。各珠缘或珠缘中的一个可尤其为此构造为，相对于分离器板的周围环境密封有效区域或相对于分离器板布置在其中的板堆叠的周围环境密封有效区域。各珠缘或珠缘中的一个可为了密封在分离器板中的开口尤其也围绕该开口延伸并且包围该开口。珠缘具有至少一个下沉区域，在下沉区域中珠缘顶部的高度比沿着珠缘的延伸(范围)确定的珠缘顶部的平均高度小。沿着珠缘的延伸(范围)确定的珠缘顶部的平均高度在此应指：在珠缘顶部平行于该连接平面延伸的区域中，珠缘顶部的在单独的板的连接平面之上的平均最大高度。
所建议的分离器板的特征在于，垂直于相应的单独板的平坦表面平面确定的、在用于减小在珠缘内部空间中的冷却剂流动的下沉区域中珠缘顶部的最小高度小于或等于同样垂直于单独的板的平坦表面平面确定的有效区域的结构的最大高度。
通过在珠缘的下沉区域中珠缘顶部的最小高度小于或等于有效区域的结构的最大高度，很大程度上或完全避免了：冷却介质经过分离器板的有效区域的背面被引导通过珠缘内部空间，在珠缘内部空间处，冷却介质对于冷却分离器板的有效区域和/或冷却由有效区域限制的电化学电池或加湿器电池没有作贡献或仅以较低程度作贡献。相对于已知的分离器板，在此所建议的分离器板籍此使得对系统更有效率的冷却是可能的。由此，可更好并且借助更少的能量消耗来调整系统的温度分布，并且显著地提高系统的效率。相对于其它为了减小或避免在珠缘内部空间中的冷却剂流动而将附加的填充元件引入到珠缘内部空间中的解决方案，在此所建议的解决方案此外具有以下优点，即，该解决方案在没有引入这种附加的填充元件的情况下是可实现的。在此所建议的分离器板因此附加地能尤其简单和低成本地生产。
用于在分离器板的外侧处引导反应介质的结构可包括在分离器板的有效区域中的通道结构。该结构垂直于相应的单独的板的平坦表面平面确定的最大高度可籍此尤其是该通道结构的最大高度或最大深度。
珠缘可在下沉区域中在珠缘的整个宽度上下沉。由此可进一步减小在珠缘内部空间中的冷却剂的不期望的流动。此外，在整个宽度上下沉的珠缘在生产时是典型地能尤其简单地形成的。
珠缘在下沉区域中也可仅在珠缘的部分宽度上下沉或也可具有沿着珠缘的宽度不同的下沉程度。例如，倒圆的珠缘可下沉，从而产生较宽的高原(平台)。由此也有效地减小了珠缘内部空间的液压横截面。
为了特别有效率地抑制或减小在珠缘内部空间中的冷却剂流动，垂直于相应的单独的板的平坦表面平面确定的、在下沉区域中珠缘顶部的最小高度可以是沿着珠缘的延伸(范围/曲线)确定的珠缘顶部的平均高度的最大百分之50、较佳的是最大百分之25、特别较佳的是最大百分之10。替代地或附加地，在下沉区域中珠缘顶部的最小高度可以是有效区域的结构的最大高度的最大百分之90，较佳的是最大百分之60，特别较佳的是最大百分之20。珠缘顶部也可在下沉区域中下降直至相应的单独的板的平坦表面平面、尤其是也在珠缘的整个宽度上是下沉的。同样地，珠缘的下沉区域也可构造为，在下沉区域中珠缘内部空间的横截面是沿着珠缘的延伸(范围/曲线)确定的平均珠缘横截面的最大百分之50、较佳的是最大百分之25、特别较佳的是最大百分之10。
下沉区域可沿着珠缘的延伸方向在以下长度上延伸，该长度是横向于珠缘的纵向方向确定的珠缘的足宽(Fuβbreit)、尤其是关于通过沿着珠缘的延伸(范围/曲线)取平均值而确定的平均足宽的至少三倍、较佳的是至少五倍。这可有助于珠缘在下沉区域中也具有较高的弹性程度。珠缘的关联的下沉段在另一方面有利地不多于相应的珠缘的总长度的四分之一。
珠缘的最大高度可以是有效区域的结构的最大高度的至少一倍半、较佳的是至少两倍、特别较佳的是至少三倍。只要珠缘构造为用于密封有效区域并且围绕有效区域，则可在有效区域中接纳足够厚度的膜复合物，并且包围该膜复合物的空间可通过珠缘向外密封。
珠缘可附加地具有至少一个升高的区域，在升高的区域中珠缘顶部的高度比沿着珠缘的延伸(范围/曲线)确定的珠缘顶部的平均高度大。例如，在升高的区域中珠缘顶部的最大高度可以是沿着珠缘的延伸(范围/曲线)的珠缘顶部的平均高度的至少1.3倍、较佳的是至少1.5倍、特别是1.75倍。特别地，珠缘可具有至少两个下沉区域和与下沉区域的数量相同的数量的升高区域。较佳地，珠缘的下沉区域布置在珠缘延伸曲线的彼此相对的各侧处，珠缘延伸曲线典型地构成闭合的曲线。如果珠缘构造为例如用于密封有效区域，则通过在有效区域的两侧上布置下沉区域来确保，在有效区域的两侧上减小或抑制通过珠缘内部空间的不期望的冷却剂流动。
平均的珠缘横截面由此较佳地不是在珠缘的整个延伸曲线(延伸范围)上确定，而是较佳地仅沿着以下这些区域确定，在这些区域中a)珠缘既不下沉也不升高，即，在这些区域中珠缘高度与平均的珠缘高度对应；并且b)珠缘在侧面中不具有开口。在此，当珠缘具有直地延伸的段时，仅考虑珠缘在其中直地延伸并且满足条件a)和b)的段。当珠缘不具有直的延伸的段而是具有波浪形的延伸部时，将仅考虑在满足条件a)和b)的拐点处的横截面。
珠缘的一个下沉区域和珠缘的一个升高区域或珠缘的多个下沉区域和珠缘的多个升高区域可特别布置和构造为，在构造分离器板堆叠时，一块分离器板的珠缘可与结构上相同地构造的另一分离器板的珠缘密封地嵌合(接合)，例如尤其是使得第一分离器板的珠缘的一个或多个升高区域形状配合地接纳在与第一分离器板相邻的、结构上相同的第二分离器板的珠缘的一个或多个下沉区域中。为此，珠缘的一个或多个升高区域较佳地与珠缘的一个或多个下沉区域互补地构造。
较佳地，珠缘的下沉区域和升高区域在此构造为，在相邻的、结构上相同的分离器板的珠缘之间并且尤其也在珠缘的下沉区域和升高区域中，可布置和压紧膜电极单元(膜电极组件(membrane electrode assembly)，MEA)的边缘区域，该膜电极单元布置在分离器板之间。在具有这样构造的分离器板的堆叠的电化学系统中，相邻的、结构上相同的分离器板的面向彼此的珠缘沿着互补的升高的区域和下沉的区域形状配合地嵌入彼此。由此可明显提高分离器板堆叠的稳定性、尤其是相对于垂直于堆叠方向的移位的稳定性。
在由相邻的分离器板的珠缘包围的有效区域中，布置在分离器板之间的MEA典型地具有膜复合物。该膜复合物一般包括至少一个聚合物电解质膜(PEM)以及气体扩散层(GDL)。GDL可在PEM的两侧上布置，并且例如构造为碳无纺布(Kohlenstoffvlies，碳纤维网)。在燃料电池堆叠的情况下，膜复合物可包括电化学活性电极。该电化学活性电极通常布置在PEM的两侧。相反地，可布置在和压在珠缘之间的MEA的边缘区域包括例如仅仅是膜复合物的PEM的边缘而不包扩GDL。替代地，MEA的边缘区域可包扩加强部，该加强部附加到膜复合物处并且围绕地包围该膜复合物。同样可设想，MEA的边缘区域不仅具有PEM的边缘而且具有加强部，其中，PEM的边缘和加强部在MEA的边缘区域中例如接合为层压件。较佳地，MEA的边缘区域具有比由MEA的边缘区域包围的膜复合物更低的密封。
珠缘顶部在珠缘的下沉区域和/或升高区域中可至少部分地(分部段地)、例如沿着珠缘的延伸曲线和/或横向于珠缘的延伸曲线(延伸范围)是弯曲的。较佳地，珠缘顶部在下沉区域和/或升高区域中不具有边缘、尤其是沿着珠缘的延伸曲线不具有边缘。这有助于保持在下沉区域和/或升高区域中珠缘的弹性。此外，构造在珠缘的下沉区域和/或升高区域中的边缘会损坏布置在相邻的分离器板之间的MEA的边缘区域，该边缘区域被布置在和压在相邻的分离器板的珠缘之间。MEA和边缘区域可由此如前所述地构造。这可通过下沉区域和/或升高区域没有边缘的构造来避免。
为了提高珠缘的稳定性和弹性，珠缘可至少部分地波浪形地延伸并且具有波长λ。珠缘的下沉区域和/或珠缘的升高区域则可沿着延伸方向在至少λ、较佳的是至少2·λ的长度上延伸。只要下沉区域和/或升高区域波浪形地延伸，则在升高区域和/或下沉区域中的波幅和/或波长可从在珠缘的非升高且非下沉区域中的波幅和/或波长偏离。然而，下沉区域和/或升高区域也可完全或至少部分地直地延伸，而且在珠缘否则具有波浪形的区域时，尤其也完全或至少部分地直地延伸。
分离器板的单独的板可由金属构成、较佳的是由不锈钢构成。替代地，也可采用其它对于对应的电化学系统适合的金属，例如是钛或铝、以及涂层钢。垂直于单独的板的平坦表面平面确定的单独的板的厚度可相应地在50μm与150μm之间，较佳地是在70μm与110μm之间。至少一个珠缘和有效区域的结构可被压印到一块或多块单独的板中。
较佳地，两块单独的板分别具有带有在分离器板的外侧处用于引导反应介质的结构的有效区域，以及具有至少一个下沉区域并且较佳地、附加地具有至少一个升高区域的至少一个珠缘。两块单独的板的珠缘的下沉区域和/或升高区域则可分别如前所述地构造并且类似地压印到分离器板中。
当两块板的珠缘分别具有至少两个前述类型的下沉区域和至少两个前述类型的升高区域时，下沉区域和升高区域可以关于分离器板的对称轴线对称地布置。对称轴线可定向为例如垂直于或平行于单独的板的平坦表面平面。例如，分离器板可具有关于对称轴线的双重旋转对称。如果情况如此，则电化学系统的分离器板堆叠可由许多结构上相同的分离器板构成，其中，堆叠的相邻的分离器板的面向彼此的珠缘的下沉区域和升高区域如前所述地形状配合地嵌合(接合)。堆叠的结构上相同的、相邻的分离器板则典型地布置为相对于彼此转过180度。
此外建议的是一种电化学系统、尤其是燃料电池系统、电化学压缩机、用于燃料电池系统的加湿器或电解装置，其具有电池的分层件，电池分别具有带有相应的至少一个聚合物膜的至少一个膜复合体。电池分别通过前述类型的分离器板彼此隔开。
所建议的电化学系统的彼此直接相邻的分离器板具有面向彼此的珠缘，珠缘具有相应的至少一个下沉区域和相应的至少一个升高区域，其中，在面向彼此的珠缘中，下沉区域和升高区域这样相互互补地布置和构造，使得面向彼此的珠缘密封地相互嵌合，较佳地是在接纳布置在相邻的分离器板之间的MEA的边缘区域的情况下。
面向彼此的珠缘可在升高区域中相对于沿着相应的珠缘的延伸曲线(延伸范围)确定的珠缘顶部的平均高度至少升高以下量，该量与处于压紧状态中的、布置在相邻的分离器板的有效区域的结构之间的膜复合物的厚度对应。较佳地，相邻的分离器板的面向彼此的珠缘然后在下沉区域中以相同的量下沉。所建议的电化学系统可尤其具有前述类型的、结构上相同的、多个分离器板。
冷却介质在此不应排它地理解为冷却剂。其在确定的运行条件下也可用于加热电化学系统。冷却介质可以是液态或是气态的，或可作为液态-气态的两相系统存在。
本发明的特别的实施例在附图中示出，并且借助以下描述进一步阐释。附图示出：
图1以立体图示出具有堆叠的多个分离器板、尤其是双极板的燃料电池系统；
图2以立体图示出根据图1的堆叠的两个分离器板和布置在分离器板之间的膜复合物；
图3以剖视图示出根据图1的堆叠的两个相邻的分离器板；
图4a、4c是根据图1的堆叠的剖视图和侧视图；
图4b是根据图1的堆叠的分离器板中的一个的俯视图；
图4d是根据图1的堆叠的其它剖视图，其中，截面位于垂直于图4a、4c的截面；
图5a、5c是根据图1的堆叠的剖视图和侧视图；
图5b是根据图4b的堆叠的分离器板的俯视图，其中附加地示出分离器板的有效区域的一部分；
图5d是根据图4d的堆叠的剖视图，其中附加地示出分离器板的有效区域的一部分；
图6a-b是根据图5d的剖视图的放大视图；
图7a-c是根据图5d的剖视图的放大视图，其中，在相邻的分离器板之间相应地布置有膜复合物；
图8是根据图1的堆叠的分离器板中的一个的实施例的俯视图；
图9是根据图1的堆叠的分离器板中的一个的另一实施例的俯视图；
图10a是根据图1的堆叠的分离器板中的一个的珠缘的实施例的俯视图；以及
图10b是根据图1的堆叠的分离器板中的一个的珠缘的另一实施例的俯视图。
图1示出具有由结构上相同的多个分离器板构成的堆叠2的根据本发明的电化学系统1，该多个分离器板沿着z方向7堆叠，并且在两块端板3、4之间被夹紧。分离器板在此构造为双极板，并且分别包括彼此相连的两块单独的板。在该示例中，系统1涉及燃料电池堆叠。堆叠2的每两块相邻的双极板由此在它们之间包含电化学电池，该电化学电池构造为用于将化学能转化为电能。在替代的实施例中，系统1可同样构造为电解装置、电化学压缩机或用于燃料电池系统的加湿器。在这些电化学系统中同样使用分离器板。即便分离器板区别在于引导到分离器板上或引导通过分离器板的介质，这些分离器板的结构也对应于在此进一步阐释的双极板的结构。
z轴7与x轴8和y轴9一起夹出右手笛卡尔坐标系。端板4具有多个端口5，介质可通过该多个端口馈送给系统1，并且介质可通过该多个端口从系统1中排出。该可馈送给系统1并且可从系统1中排出的介质可例如包括如分子氢或甲醇的燃料、如空气或氧气的反应气体、如水蒸气或缺乏氧气的空气的反应产物或如水、水蒸气和/或水-乙二醇混合物的冷却剂。
图2示出图1的堆叠2的彼此直接相邻的两块分离器板10、11。在此和在下文中一再发生的特征由此相应地借助相同的附图标记标示。分离器板10、11相同地构造。在下文中，因此仅详细描述分离器板10。分离器板10由此例如代表堆叠2的各分离器板。
分离器板10的单独的各板的平坦表面平面沿着x-y平面定向。在此，分离器板10由两块接合的金属的单独的板10‘、10“构成。然而，在图2中仅分离器板10的朝向观察者的第一单独的板10‘是可见的。分离器板10的单独的板10‘、10“由不锈钢板制成，其例如相应地具有垂直于单独各板的平坦表面平面确定的100μm的厚度。单独的板10‘、10“可为了构造分离器板10而沿着它们面向彼此的背面焊接在一起、尤其是部分地焊接在一起、钎焊在一起或相互粘合。例如，单独的板10‘、10“通过激光焊接连接而连接。
膜电极单元(膜电极组件，MEA)12布置在分离器板10、11之间。MEA 12可具有膜复合物，该膜复合物具有聚合物电解质膜(PEM)以及具有一个或多个气体扩散层(GDL)。GDL通常朝向分离器板10、11定向，并且构造为例如碳无纺布(毛毡)。此外，MEA 12可具有边缘区域，该边缘区域包围围绕MEA 12的膜复合物。分离器板10、11的面向彼此的两侧在被压紧的状态下包围出电化学电池13。在用于燃料电池系统的加湿器的情况下，电池13包括主要是不透气体但透水的膜，膜可由支承介质支承。在加湿器中，在膜的两侧处典型地进一步分别布置有至少一层扩散介质。该扩散介质可例如包括织物毛毡或碳无纺布。
分离器板10具有多个通过开口10a-h。MEA 12具有对应的通过开口，其与分离器板10的通过开口10a-h并且与堆叠2其余的分离器板的对应的通过开口对准，使得在压紧堆叠2之后通过开口构成介质通道，介质通道分别与图1的端口5中的一个流体连接。该介质通道用于将介质馈送到电化学系统1中，并且用于将介质从电化学系统1中排出。
为了密封通过开口10a-h，或为了密封由通过开口10a-h构成的介质通道，在分离器板10中构造珠缘布置，该珠缘布置围绕通道开口10a-h布置。由此，分离器板10的背朝分离器板11的第一单独的板10‘具有围绕通过开口10a-h具有珠缘布置14a‘-14h‘。珠缘布置14a‘-14h‘分别完全地包围通过开口10a-h。分离器板10的面向分离器板11并且在图2中被盖住的第二单独的板10“围绕通过开口10a-h具有对应的珠缘布置。分离器板10的附加的珠缘布置15‘与结构17‘的区域一起完全包围通过开口10a-b、10d-f和10h。
分离器板10的珠缘布置在此分别与单独的板10‘、10“构造为一体。通常，单独的板10‘、10“的珠缘布置成形到、尤其是压印入到单独的各板中。垂直于单独的板10‘、10“的平坦表面平面，构造在单独的各板中的珠缘布置在未压紧的状态下分别具有仅500μm或甚至是仅450μm的高度。珠缘的高度在此相应地表示珠缘顶部的最高点到在指向珠缘顶部的表面上的相应的单独的板的平坦表面平面的距离。该非常低的珠缘高度有利地对系统1的堆叠2的紧凑性有贡献。
在图2中可进一步看到，分离器板10的第一单独的板10‘在其背向分离器板10的第二单独的板10“的前侧处在大致矩形的有效区域16’中具有用于引导反应介质的结构17’。该结构17’包括多个通道，该多个通道压印入到单独的板10‘中。该结构17’也被称作流场或气体分配结构。分离器板10的有效区域16’或分离器板10的第一单独的板10‘邻接另一电化学电池，该电化学电池布置在分离器板10与沿正z方向7直接邻接分离器板10的另一分离器板之间，该另一分离器板在图2中未示出。有效区域16’和结构17’在各处完全由珠缘结构15’包围，使得珠缘布置15’相对于周围环境密封有效区域16’和结构17’。分离器板10的第二单独的板10“在其背向第一单独的板10‘的前侧处具有与有效区域16’对应的有效区域16“和与结构17’对应的、压印入到第二单独的板10“中的用于引导反应介质的结构17“(参见图3)。
分离器板10的单独的板10‘、10“构造并且布置为使得它们在其面向彼此的背面之间包围出用于冷却介质通过的空腔18。冷却介质可以是例如水-乙二醇混合物。空腔18尤其是在单独的板10‘、10“之间布置为使得借助被引导通过空腔18的冷却剂，来自单独的板10‘、10“的有效区域的热量可排出。
单独的板10‘、10“此外具有通过部(Durchführung，管部)19a-h，通过部19a-h构造为用于介质计量地引导介质(例如燃料、反应气体、反应产物或冷却剂)通过或穿过珠缘布置14a‘-14h‘、15’。通过部19a-h中的几个、即通过部19c和19g产生在通道开口10c和10g(或由它们所构成的介质通道)与在单独的各板10‘、10“之间的空腔18a之间的流体连接。通过部19a-e中的几个、即通过部19a和19e产生在通道开口10a和10e(或由它们所构成的介质通道)与第一单独的板10a‘的面向图2的观察者的有效区域16’的结构17’之间的流体连接。其余的通过部19b、19d、19f和19h产生在通道开口10b、10d、10f和10h(或由它们所构成的介质通道)与第二单独的板10a“的背向观察者的有效区域16“的结构17“之间的流体连接。
图3以示意图示出分离器板10、11的y-z截面，分离器板10、11具有单独的板10‘、10“、11‘、11“和布置在分离器板10、11之间的MEA 12。示出的是第一单独的板10‘的有效区域16‘和珠缘15‘。珠缘15‘的珠缘顶部23‘具有高度20‘。珠缘顶部23‘的高度20‘通过垂直于单独的板10‘的平坦表面平面、在此即沿着z方向7确定的珠缘顶部23‘与单独的板10‘的平坦表面平面之间的距离来给出。由有效区域16‘的结构17‘所构成的通道具有最大高度22‘。结构17‘的最大高度22‘是通过垂直于单独的板10‘的平坦表面平面的、结构17‘的上侧与单独的板10‘的平坦表面平面之间的确定的距离来给出的。
在图3中，高度20‘例如与沿着珠缘15‘的延伸所确定的珠缘顶部23‘的平均高度相同，并且是分离器板10的第一单独的板10‘的有效区域16‘的结构17‘的最大高度22‘的至少一倍半、较佳地是其至少两倍。珠缘15‘或珠缘顶部23‘的平均高度较佳地小于500μm，例如是440μm。由结构17‘构成的通道的最大高度22‘可例如是240μm。
此外，在图3中示出第二单独的板10’‘的有效区域16’‘和珠缘15’‘。珠缘15’‘的珠缘顶部23’‘具有高度20’‘。珠缘顶部23’‘的高度20’‘通过垂直于单独的板10’‘的平坦表面平面、在此即沿着z方向7的珠缘顶部23’‘到单独的板10’‘的平坦表面平面的确定的距离来给出。由有效区域16’‘的结构17’‘构成的通道具有最大高度22’‘。结构17’‘的最大的高度22’‘是通过垂直于单独的板10’‘的平坦表面平面的、结构17’‘的上侧与单独的板10’‘的平坦表面平面的确定的距离来给出。
在图3中，高度20’‘例如与沿着珠缘15’‘的延伸确定的珠缘顶部23’‘的平均高度相同，并且是分离器板10的第二单独的板10’‘的有效区域16’‘的结构17’‘的最大高度22’‘的至少是一倍半、较佳地是至少两倍。珠缘15’‘或珠缘顶部23’‘的平均高度较佳地小于500μm，例如是440μm。由结构17’‘构成的通道的最大高度22’‘可以是例如300μm。
两块单独的板10‘、10“的用于密封有效区域16‘、16“的、围绕有效区域16‘、16“布置的珠缘15‘、15“包围出珠缘内部空间24，该珠缘内部空间例如可与在单独的板10‘、10“之间的、用于引导冷却剂通过的空腔18至少部分地流体连接。例如，这并不总是可避免的：通过在分离器板10中的开口10c引入到空腔18中和通过分离器板10中的开口10c从空腔18排出(参见图2)的冷却剂部分地也到达到珠缘内部空间24中，在该处冷却剂对于单独的板10‘、10“的有效区域16‘、16“的冷却不作贡献或就像不作贡献一样。为了尽可能有效率地冷却有效区域16‘、16“，因此必须尽可能避免：冷却剂在空腔18中经过有效区域16‘、16“、通过在珠缘15‘、15“的区域中的珠缘内部空间24、从开口10c流到开口10g。这尤其是结合图4-图7所描述的珠缘15‘、15“的设计构造应因此对减小或完全抑制在珠缘内部空间24中的冷却剂流动作贡献。
MEA 12可具有聚合物膜25和布置在聚合物膜两侧的气体扩散层(GDL)26‘、26“。聚合物膜25和GDL 26‘、26“构成膜复合物。该膜复合物接纳在第二单独的板10“的有效区域16“和分离器板11的单独的板11‘的对应的有效区域中，并且布置在分离器板10、11之间。膜复合物由珠缘15“、27‘包围并且由珠缘15“、27‘密封。聚合物膜(例如电解质膜)25的外边缘构成MEA 12的边缘区域，并且在单独的板10“和11‘的珠缘15“和27‘之间布置并被压紧。在其它实施形式中，与聚合物膜25不同并且与MEA 12的膜复合物连接的加强边缘代替聚合物膜25的边缘可被压在珠缘15“和27‘之间。MEA 12的膜复合物具有垂直于膜复合物的平坦表面平面确定的厚度27，例如是290μm。膜复合物的厚度27可以例如是结构17“的最大高度22“的例如0.5倍至1.5倍。膜复合物和分离器板10、11的平坦表面平面彼此平行定向，在此分别平行于x-y平面。
图4a和图4c示出根据图1的堆叠2的一部分的x-z截面或侧视图，即垂直于堆叠2的分离器板的平坦表面平面。在图4b中强调的截面平面A-A在此沿纵向方向延伸通过为了密封分离器板的有效区域而围绕分离器板的有效区域布置的珠缘、尤其是也沿纵向方向通过根据图2和图3的单独的板10‘、10“的珠缘15‘、15“。图4a-c分别沿着x方向8示出堆叠2的同一段。图4d示出通过该堆叠的同一部分的多个y-z平面、即沿着在图4b中强调的截面平面B-B、C-C和D-D。图4b示出在图4a、4c和4d中示出的最上部的分离器板10的珠缘区域的俯视图。
图4a示出沿着z方向7堆叠的分离器板10、11以及其它分离器板28、29。分离器板10、11、28、29分别是结构上相同的，其中在此例如仅详细描述分离器板10的设计构造。尤其强调的是，分离器板10的单独的各板10‘、10“的珠缘15‘、15“和在珠缘15‘、15“之间构成的珠缘内部空间24。
为了减小或抑制在珠缘内部空间24中的不期望的冷却剂流动，单独的板10‘、10“的珠缘15‘、15“在段30中分别具有下沉区域31‘、31“。在珠缘15‘、15“的下沉区域31‘、31“中，垂直于单独的板10‘、10“的平坦表面平面、即沿着z方向7确定的珠缘顶部23‘、23“的最小高度分别连续地小于沿着珠缘15‘、15“的整个延伸(范围)确定的珠缘15‘、15“的平均高度。为了说明示意，珠缘15‘、15“的平均高度在图4a在段30中用虚线强调。在下沉区域31‘、31“中，珠缘15‘、15“的顶部23‘、23“横向于珠缘15‘、15“的延伸方向、在图4a中即垂直于附图平面，分别在珠缘15‘、15“的整个宽度上向下直至到达单独的板10‘、10“的平坦表面平面或几乎直至单独的板10‘、10“的平坦表面平面。在图4c中，各单独的板的平面表面平分别面分别通过直线强调，直线分别布置在同一分离器板的珠缘的珠缘顶部之间，并且沿着x方向8延伸。珠缘15‘、15“尤其设计构造为，在下沉区域31‘、31“中的珠缘15‘、15“的最小高度小于在单独的板10‘、10“的有效区域16‘、16“中的结构17‘、17“的最大高度22‘、22“。
以此方式，珠缘内部空间24的横截面通过珠缘15‘、15“的下沉减小，以使得珠缘内部空间24中的冷却介质在分离器板10的开口10c与10g之间的流动速度明显减小。由此，在分离器板10的开口10c和10g之间实现了珠缘内部空间24中的流动与空腔18的沿着有效区域16‘、16“之间布置的部分的流动之间的分布的平衡(参见图2)。藉此，由于珠缘15‘、15“的下沉，相较于现有技术，在分离器板10的开口10c和10g之间流动的冷却介质中的更大的一部分被引导通过有效区域16‘、16“。为此，例如在沿着段30的最窄位置处的珠缘15‘、15“之间的珠缘内部空间24的横截面(参见图4a)可小于沿着珠缘15‘、15“的整个延伸(范围)确定的珠缘内部空间24的平均横截面的百分之10。
在段32中，单独的板10‘、10“的珠缘15‘、15“具有升高的区域33‘、33“。在珠缘15‘、15“的升高区域33‘、33“中，垂直于单独的板10‘、10“的平坦表面平面、即沿着z方向7确定的珠缘顶部23‘、23“的最大高度分别连续地大于沿着珠缘15‘、15“的整个延伸(范围)确定的珠缘15‘、15‘的平均高度。为了说明示意，在图4a中珠缘15‘、15“的平均高度也在段32中用虚线强调。沿着根据图4的平行于x-z平面定向的截面平面A-A，珠缘15‘、15“的升高区域33‘、33“较佳地与珠缘15‘、15“的下沉区域31‘、31“互补地形成。因为在下沉区域31‘、31“中珠缘15‘、15“的珠缘顶部23‘、23“分别下沉直至零高度，所以这包括尤其是在升高区域33‘、33“中珠缘15‘、15“的最大高度较佳地分别是平均的珠缘高度的两倍。
在图8和图9中示意地示出单独的板10‘的珠缘15‘的下沉区域31‘、另一下沉区域34‘、升高区域33‘和另一升高区域35‘的布置。在图8和图9中被盖住的第二单独的板10“的珠缘15“的下沉区域31“、34“和升高区域33“、35“位于第二单独的板10“的同样的位置处。珠缘15‘、15“、下沉区域31‘、31“、34‘、34“和升高区域33‘、33“、35‘、35“的布置由此关于沿坐标系的X-Y方向的对称平面对称地布置，该对称平面平行于单独的板10‘、10“的平坦表面平面定向并且布置在单独的板10‘、10“之间。这在图8和图9中分别通过设有箭头的附图标记31“、33“、34“、35“的布置表面。
分离器板10的单独的板10‘、10“的珠缘15‘、15“籍此分别具有两个下沉的区域31‘、34‘或31“、34“和两个升高的区域33‘、35‘或33“、35“。下沉区域31‘、31“、34‘、34“和升高区域33‘、33“、35‘、35‘沿着珠缘15‘、15“的布置因此分别关于对称轴线36是对称的。在图8中，对称轴线36定向为垂直于单独的板10‘、10“的平坦表面平面。在图9中，对称轴线36定向为平行于单独的板10‘、10“的平坦表面平面、尤其是平行于单独的板10‘、10“的纵向边缘。在根据图8和图9的实施形式中，分离器板10由此相应具有关于围绕对称轴线36的转动的两重对称，使得在关于坐标系的x轴8转动180度的情况下，珠缘15‘、15“以其下沉区域和升高区域可对应地覆盖彼此。
由于珠缘15‘、15“的该对称设计构造，堆叠2可由许多结构上相同的分离器板构成，其中，堆叠2的相邻的分离器板关于彼此分别转动通过180度，以使得相邻的分离器板的面向彼此的珠缘密封地彼此嵌合(接合)。如果堆叠2的分离器板例如根据图8设计构造，则堆叠2的每两块板须从根据图8的定向出发围绕x轴转动通过180度，x轴像根据图9的对称轴线36一样相对于板布置。如果堆叠2的分离器板相反地根据图9设计构造，则堆叠2的每两块板须从根据图9的定向出发围绕z轴转动通过180度，z轴像根据图8的对称轴线36一样布置到板。
以此方式，实现了堆叠2的布置，像例如图4a所示的布置。在该布置中，相邻的、结构上相同的分离器板的面向彼此的珠缘的下沉区域和升高区域在段30、32中至少沿着珠缘的纵向方向、在图4a中即沿着x方向8形状配合地彼此嵌合(接合)。由此，在段30中，分离器板10的珠缘15“的下沉区域31“与分离器板11的珠缘37‘的升高区域36‘至少沿着珠缘15“、37‘的延伸方向、在图4a中即沿着x方向8形状配合地彼此嵌合(接合)。相反地，在段32中，分离器板10的珠缘15“的升高区域33“与分离器板11的珠缘37‘的下沉区域38‘至少沿着珠缘15“、37‘的延伸方向形状配合地彼此嵌合(接合)。借助相邻的、结构上相同的分离器板的面向彼此的珠缘的下沉部和升高部的该至少部分的、形状配合的彼此嵌合附加地稳定堆叠2。
分离器板10的珠缘15‘、15“的下沉区域31‘、34‘和升高区域33‘、35“在此不一定必须严格地彼此互补地构造，该分离器板10可示例性地代表堆叠2的所有的分离器板。然而，较佳的是它们至少基本上彼此互补地构造，使得在接纳布置在相邻的分离器板之间的MEA的被压在珠缘之间的边缘区域的情况下、例如在接纳在珠缘之间的MEA 12的边缘区域的情况下(参见图3)，堆叠2的结构上相同的、相邻的分离器板的面向彼此的珠缘可密封地相互嵌合(接合)。MEA的边缘区域可例如通过聚合物膜25的外边缘构成，该外边缘通过层压加强膜来附加地加强(参见图3)。MEA 12的膜边缘区域具有垂直于膜复合物的平坦表面平面确定的厚度，例如是90μm。
仅为了一目了然起见，根据图4a、4c的截面未示出在堆叠2的相邻的分离器板的珠缘之间布置并压紧的MEA。然而，图4a、4c可以清楚地得悉，堆叠2的分离器板10、11、28、29的珠缘顶部至少沿着珠缘的延伸方向、在此即沿着x方向8不具有边缘。尤其是在珠缘段30、32中的下沉区域和升高区域中，珠缘顶部具有弯曲的延伸部(延伸曲线)。这减轻了将MEA的边缘区域压在相邻的分离器板的面向彼此的珠缘之间。尤其通过在珠缘的下沉区域和升高区域中珠缘顶部的至少部分倒圆的设计构造，避免了对布置在相邻的分离器板之间的MEA的被压在珠缘之间的边缘区域的损坏。
在图4d中示出通过堆叠的y-z截面、即沿着在图4b中示出的截面平面B-B、C-C和D-D。沿着截面平面B-B(图4d左侧)，分离器板10、11、28、29的珠缘顶部的高度与沿着珠缘的延伸(范围)确定的平均的珠缘高度对应。同样地，在分离器板10、11、28、29的该截面中示出的横截面与在珠缘的直的延伸部(延伸范围)中确定的平均珠缘横截面A平均对应。沿着截面平面C-C(图4d中间)，分离器板11、29的珠缘顶部相对于平均珠缘高度已略微升高，而分离器板10、28的珠缘顶部相对于平均珠缘高度、与分离器板11、29的升高的珠缘互补地下沉。沿着截面平面D-D(图4d右)分离器板11、29的珠缘顶部呈现其最大高度，而分离器板10、28的珠缘顶部对此互补地呈现其最小高度。
在截面D-D中区域31‘中示出的分离器板10、28中的最小珠缘横截面A最小相对于在截面B-B中示出的分离器板10、11、28、29的平均珠缘横截面A平均明显减小，由此显著减小或避免冷却介质在区域30中在分离器板10、28的珠缘中流过。在截面D-D中同样示出在区域31‘中扩大的珠缘横截面A最大,该扩大的珠缘横截面在分离器板11、29中由对应的珠缘的升高导致。然而，该扩大的珠缘横截面对于在分离器板11、29的珠缘区域中的整体冷却剂流没有增强的影响，因为在图4b中示出的区域33‘中分离器板11、29的对应的珠缘又下沉，并且籍此也在珠缘中减小或避免了所产生的冷却剂流。根据图4也可良好地看出，分离器板10、28的珠缘顶部在下沉区域中(图4d中间和右侧)分别在其整个宽度上、即沿着y方向9相对于珠缘顶部的平均高度下沉(下降)。
在段32中、即在珠缘15‘的升高区域33‘中，横向于珠缘15‘的延伸(方向)、即沿着y方向9确定的珠缘15‘的足宽39相对于珠缘15‘的平均足宽40扩大。在段30中、即在珠缘15‘的下沉区域31‘中，珠缘15‘的足宽39相对于珠缘15‘的平均足宽40相反地缩小(参见图4b)。平均足宽40例如通过沿着珠缘15‘的整个延伸(范围)取平均值来确定。在此，沿着珠缘15‘的延伸(部)确定的珠缘15‘的下沉区域31‘的长度是珠缘15的平均足宽40的约三倍，在该下沉区域中，珠缘顶部23‘的高度连续地小于平均珠缘高度。在此，沿着珠缘15‘的延伸(范围)确定的珠缘15‘的升高区域33‘的长度是珠缘15的平均足宽40的约三倍，在该升高区域中，珠缘顶部23‘的高度连续地大于平均珠缘高度。在变换的实施形式中，珠缘15‘的下沉区域31‘和/或升高区域33‘的长度可以分别是珠缘15‘的平均足宽40的至少五倍。
图5a-5d包括图4a-4d的示意，其中，图5b和图5d中附加地示出分离器板10、11、28、29的有效区域，其沿正的y方向9连接到珠缘。示例性地，在此相应地仅强调在分离器板10的单独的板10‘的外侧处的有效区域16'。
图6a以放大视图示出已在图5d(左侧)中示出的、沿着图5b的截面平面B-B的截面。对应地图6b以放大视图示出已在图5d(右侧)中示出的、沿着图5b的截面平面D-D的截面。
图7a和图7c的示意图与图6a和图6b的示意图对应，其中，在分离器板10、11、28、29之间的有效区域中附加地示出结构上相同的膜-电极单元的膜复合物12a-c。膜复合物12a－c的聚合物膜25a－c的外边缘分别被压在分离器板10、11、28、29的面向彼此的珠缘之间。尤其是从图7c可得悉，在下沉区域31‘中单独的板10‘的珠缘15‘的珠缘顶部23‘的最小高度小于有效区域16‘的结构17‘的最大高度22‘。例如，在下沉区域31’中珠缘15‘的珠缘顶部23‘的最小高度小于珠缘15‘的珠缘顶部23‘的平均高度的百分之10。
图10a、10b再次以俯视图示出单独的板10‘的珠缘15‘。珠缘15‘分别至少分部段地以波长λ波浪形地延伸。珠缘15‘的该至少分部段的波浪形的延伸(曲线)例如也在图2中示出。在虚线之间延伸的珠缘15‘的下沉区域31‘根据图10a沿着珠缘15‘的延伸(范围)相应地在至少2·λ的长度上延伸。在根据图10a的实施形式中，珠缘顶部的高度的变化同时伴随有珠缘侧面的角度的变化并伴随有横向于珠缘15‘的延伸方向确定的珠缘15‘的波浪形延伸(曲线)的幅值的减小。
在虚线之间延伸的珠缘15‘的升高区域33‘根据图10b沿着珠缘15‘的延伸相应地同样在至少2·λ的长度上延伸。在图10b中，珠缘15‘在升高区域33‘中直地或基本上直地延伸。珠缘侧面弧形地加宽，以限制珠缘15‘的回弹(回复)的变化。

Claims (36)

1.一种用于电化学系统(1)的分离器板(10)，所述分离器板具有两块单独的板(10‘、10“)和布置在所述单独的板之间的用于引导冷却介质通过的空腔(18)，其中，所述单独的板中的至少一块具有在所述分离器板(10)的外侧处带有用于引导反应介质的结构(17‘、17“)的有效区域(16‘、16“)以及具有珠缘(15‘、15“)，所述珠缘构造为用于密封所述有效区域或用于密封在所述分离器板(10)中的开口(10c、10g)，其中，所述开口(10c、10g)构造为用于将所述冷却介质馈送到所述空腔(18)中或用于从所述空腔(18)中排出所述冷却介质，并且其中所述珠缘(15‘、15“)具有至少一个下沉区域(31‘、31“)，在所述至少一个下沉区域中，珠缘顶部(23‘、23“)的高度(20‘,20“)小于沿着所述珠缘(15‘、15“)的延伸曲线确定的所述珠缘顶部(23‘、23“)的平均高度；
其特征在于，
在所述下沉区域(31‘、31“)中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度小于或等于所述有效区域(16‘、16“)的所述结构(17‘、17“)的最大高度(22‘、22“)，以减小在珠缘内部空间(24)中的冷却剂流动。
2.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15‘、15“)在所述下沉区域(31‘、31“)中、在所述珠缘的整个宽度上下沉。
3.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15‘、15“)在所述下沉区域(31‘、31“)中在所述珠缘顶部(23‘,23“)的宽度的一部分上下沉。
4.如前述权利要求中的任一项所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述下沉区域中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度是平均珠缘高度的最高百分之50，和/或在所述下沉区域中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度是所述有效区域(16‘、16“)的所述结构(17‘、17“)的最大高度(22‘、22“)的最高百分之90。
5.如权利要求4所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述下沉区域中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度是平均珠缘高度的最高百分之25，和/或在所述下沉区域中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度是所述有效区域(16‘、16“)的所述结构(17‘、17“)的最大高度(22‘、22“)的最高百分之60。
6.如权利要求4所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述下沉区域中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度是平均珠缘高度的最高百分之10，和/或在所述下沉区域中所述珠缘顶部(23‘、23“)的最小高度是所述有效区域(16‘、16“)的所述结构(17‘、17“)的最大高度(22‘、22“)的最高百分之20。
7.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述下沉区域(31‘、31“)中所述珠缘内部空间(24)的横截面是平均珠缘横截面的最高百分之50。
8.如权利要求7所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述下沉区域(31‘、31“)中所述珠缘内部空间(24)的横截面是平均珠缘横截面的最高百分之25。
9.如权利要求7所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述下沉区域(31‘、31“)中所述珠缘内部空间(24)的横截面是平均珠缘横截面的最高百分之10。
10.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，沿着所述珠缘(15‘、15“)的延伸方向确定的所述珠缘(15‘、15“)的所述下沉区域(31‘、31“)的长度是横向于所述珠缘的纵向方向确定的所述珠缘的足宽的至少三倍。
11.如权利要求10所述的分离器板(10)，其特征在于，沿着所述珠缘(15‘、15“)的延伸方向确定的所述珠缘(15‘、15“)的所述下沉区域(31‘、31“)的长度是横向于所述珠缘的纵向方向确定的所述珠缘的足宽的至少五倍。
12.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘顶部(23‘、23“)在所述下沉区域(31‘、31“)中沿着所述珠缘(15‘、15“)的主定向至少部分地是弯曲的并且不具有边缘。
13.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)具有至少一个升高区域，在所述升高区域中，所述珠缘顶部(23’、23”)的高度大于沿着所述珠缘(15’、15”)的所述延伸曲线确定的所述珠缘顶部(23’、23”)的所述平均高度。
14.如权利要求13所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述升高区域(33‘、33“)中所述珠缘顶部(23’、23”)的最大高度是沿着所述珠缘(15’、15”)的延伸曲线的所述珠缘顶部(23’、23”)的所述平均高度的至少1.3倍。
15.如权利要求14所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述升高区域(33‘、33“)中所述珠缘顶部(23’、23”)的最大高度是沿着所述珠缘(15’、15”)的延伸曲线的所述珠缘顶部(23’、23”)的所述平均高度的至少1.5倍。
16.如权利要求14所述的分离器板(10)，其特征在于，在所述升高区域(33‘、33“)中所述珠缘顶部(23’、23”)的最大高度是沿着所述珠缘(15’、15”)的延伸曲线的所述珠缘顶部(23’、23”)的所述平均高度的至少1.7倍。
17.如权利要求13或14所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘顶部(23‘、23“)在所述升高区域(33‘、33“)中沿着所述珠缘(15‘、15“)的主定向至少部分地是弯曲的并且不具有边缘。
18.如权利要求13所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)具有至少两个所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和与所述下沉区域的数量相同的数量的所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)。
19.如权利要求13所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)的一个所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和所述珠缘(15’、15”)的一个所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)或所述珠缘(15’、15”)的多个所述下沉区域和所述珠缘(15’、15”)的多个所述升高区域布置和设计构造为，使得所述珠缘(15’、15”)与结构上同样地构造的另一分离器板(11)的珠缘能密封地嵌合。
20.如权利要求19所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)的一个所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和所述珠缘(15’、15”)的一个所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)或所述珠缘(15’、15”)的多个所述下沉区域和所述珠缘(15’、15”)的多个所述升高区域布置和设计构造为，使得所述珠缘(15’、15”)与结构上同样地构造的另一分离器板(11)的珠缘能密封地嵌合，这是在所述珠缘之间接纳膜电极单元(MEA)的边缘区域的情况下。
21.如权利要求19所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)的一个所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和所述珠缘(15’、15”)的一个所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)或所述珠缘(15’、15”)的多个所述下沉区域和所述珠缘(15’、15”)的多个所述升高区域布置和设计构造为，使得所述珠缘(15’、15”)与结构上同样地构造的另一分离器板(11)的珠缘能密封地嵌合，这是在所述珠缘的所述下沉区域和所述升高区域中接纳边缘区域的情况下。
22.如权利要求13所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)至少部分地以波长λ波浪形地延伸，其中，所述珠缘(15’、15”)的所述下沉区域和/或所述珠缘(15’、15”)的所述升高区域沿着所述珠缘(15’、15”)的延伸方向围绕所述有效区域和/或围绕在所述分离器板(10)中的所述开口(10c、10g)在至少是λ的长度上延伸。
23.如前述权利要求22所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)至少部分地以波长λ波浪形地延伸，其中，所述珠缘(15’、15”)的所述下沉区域和/或所述珠缘(15’、15”)的所述升高区域沿着所述珠缘(15’、15”)的所述延伸方向围绕所述有效区域和/或围绕在所述分离器板(10)中的所述开口(10c、10g)在至少是2·λ的长度上延伸。
24.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述分离器板(10)的所述单独的板(10‘、10“)由金属构成。
25.如权利要求24所述的分离器板(10)，其特征在于，所述分离器板(10)的所述单独的板(10‘、10“)由不锈钢构成。
26.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，垂直于所述单独的板(10‘、10“)的平坦表面平面确定的所述单独的板的厚度相应地是在50μm与150μm之间。
27.如权利要求26所述的分离器板(10)，其特征在于，垂直于所述单独的板(10‘、10“)的平坦表面平面确定的所述单独的板的厚度相应地是在70μm与110μm之间。
28.如权利要求1所述的分离器板(10)，其特征在于，所述珠缘(15’、15”)和所述有效区域(16‘、16“)的所述结构(17‘、17“)被压印到所述单独的板(10‘、10“)中。
29.如权利要求13所述的分离器板(10)，其特征在于，两块所述单独的板(10‘、10“)分别具有在所述分离器板(10)的外侧处带有用于引导所述反应介质的所述结构(17‘、17“)的所述有效区域(16‘、16“)和具有至少一个所述珠缘(15’、15”)，所述至少一个珠缘(15’、15”)具有至少一个所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和至少一个所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)。
30.如权利要求19或29所述的分离器板(10)，其特征在于，所述单独的板(10‘、10“)的所述珠缘(15’、15”)分别具有至少两个所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和至少两个所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)，其中，所述下沉区域(31‘、31“、34‘、34“)和所述升高区域(33‘、33“、35‘、35“)关于对称轴线(36)对称布置。
31.如权利要求30所述的分离器板(10)，其特征在于，所述对称轴线(36)定向为垂直于或平行于所述单独的板(10‘、10“)的平坦表面平面。
32.一种电化学系统(1)，所述电化学系统具有带有相应的至少一个膜复合物(12)的电池的分层件，所述至少一个膜复合物具有相应的至少一个聚合物膜(25)，其中，所述电池分别通过如权利要求13至31中的任一项所述的分离器板彼此间隔开，其中，彼此直接相邻的所述分离器板具有带有相应的至少一个下沉区域(31‘、38‘)并带有相应的至少一个升高区域(33‘、36‘)的面向彼此的珠缘(15“、37‘)，并且其中，所述下沉区域(31‘、38‘)和所述升高区域(33‘、36‘)在所述面向彼此的珠缘(15“、37‘)中相互互补地布置和构造，以使得所述面向彼此的珠缘(15“、37‘)能彼此密封地嵌合。
33.如权利要求32所述的电化学系统(1)，其特征在于，所述电化学系统是燃料电池系统、电化学压缩机、用于燃料电池系统的加湿器或电解装置。
34.如权利要求32所述的电化学系统(1)，其特征在于，其中，所述下沉区域(31‘、38‘)和所述升高区域(33‘、36‘)在所述面向彼此的珠缘(15“、37‘)中相互互补地布置和构造，以使得所述面向彼此的珠缘(15“、37‘)能彼此密封地嵌合，这是在所述面向彼此的珠缘(15“、37‘)之间接纳膜电极单元(MEA)的至少一个边缘区域的情况下。
35.如权利要求32所述的电化学系统(1)，其特征在于，具有布置在两个直接相邻的所述分离器板之间的所述膜复合物，其中，在所述升高区域(33‘、36‘)中所述面向彼此的珠缘(15“、37‘)相对于沿着相应的所述珠缘(15“、37‘)的延伸曲线确定的珠缘顶部的平均高度至少升高以下量，所述量与在压紧状态中的所述膜复合物(12)的厚度对应。
36.如权利要求32或35所述的电化学系统(1)，其特征在于，具有多个结构上相同地构造的所述分离器板。
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