CN110998939A - 用于电化学设备的双极板 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种用于电化学设备的双极板，该双极板包括至少一个第一双极板层和第二双极板层，它们通过焊缝结构彼此拼合，其中，第一双极板层具有用于第一流体介质的第一介质贯通开口和用于第二流体介质的第二介质贯通开口，其中，在焊缝结构中出现的接缝不规则性对介质空间的密封性没有影响，本发明提出：焊缝结构包括：包围第一介质贯通开口的第一介质通道焊缝、包围第二介质贯通开口的第二介质通道焊缝以及连接焊缝，该连接焊缝与第一介质通道焊缝和第二介质通道焊缝交叉，其中a)连接焊缝借助于焊接能量源产生，第一双极板层在焊接过程期间朝向该焊接能量源，并且连接焊缝的焊缝结束部处在双极板的被第一介质通道焊缝包围的介质引导区之内，并且/或者b)连接焊缝与第一介质通道焊缝和/或第二介质通道焊缝分别交叉至少两次。

Description

用于电化学设备的双极板
技术领域
本发明涉及一种用于电化学设备的双极板，该双极板包括至少一个第一双极板层和第二双极板层，它们通过焊缝结构来彼此拼合，
其中，在第一双极板层上构造有用于第一流体介质的第一流动场，在第二双极板层上构造有用于第二流体介质的第二流动场，并且在第一双极板层与第二双极板层之间构造有用于第三流体介质的流动场，并且
其中，第一双极板层具有用于第一流体介质的第一介质贯通开口、在第一介质贯通开口与第一流动场之间的流体连接通道、用于第二流体介质的第二介质贯通开口以及用于第三流体介质的第三介质贯通开口。
背景技术
其中使用了这种双极板的电化学设备例如被构造为燃料电池堆或电解装置并且优选包括由多个、沿堆叠方向相继跟随的电化学单元构成的堆垛。
这种双极板具有两个侧，即阳极侧和阴极侧，这两个侧分别指向相邻的电化学单元。
在阳极侧，用于相邻的电化学单元的可燃气体作为流体介质经由配属于可燃气体的流动场(也被称作分配结构或“流场(Flow Field)”)来输送。
在阴极侧，用于相邻的另外的电化学单元的氧化剂作为流体介质经由所配属的流动场(也被称作分配结构或“流场”)来输送。
在双极板的两个或两个以上的双极板层之间的间隙中、即在所谓的冷却剂流动场中可以引导有冷却剂。
通过在双极板中的介质贯通开口，使流体介质在介质通道内平行于堆叠方向地被引导，从这些介质通道中，流体介质经由流体连接通道(也被称作“气口”或“流动口”)被输送给分别配属的流动场，并且从这些分别配属的流动场中使流体介质被排出到其他的介质通道中，这些其他的介质通道同样平行于堆叠方向延伸。
冷却剂流动场必须朝向电化学设备的周围环境地并且朝向其中引导有其他的流体介质的空间密封。
为此，双极板的不同的双极板层借助于焊缝结构的焊缝被如下这样地彼此连接，即，使得冷却剂无法从冷却剂流动场中溢出。
环绕配属于阳极侧的流动场和阴极侧的流动场的介质通道分别需要焊缝，该焊缝防止了冷却剂转移到这些介质通道中并且(沿相反方向)防止了阳极侧的流体介质或阴极侧的流体介质转移到冷却剂流动场中。
在冷却剂流动场与用于冷却剂输送和冷却剂排出的介质通道之间不设置焊缝，这是因为必须确保冷却剂在冷却剂介质通道与冷却剂流动场之间的交换。
在介质通道与分别配属的流动场之间的流体介质所流经的流体连接通道处，可以在双极板的其中一个双极板层中分别设置有缺口，以便将流体介质输送给各自的流动场。这些缺口处在包围各自的介质贯通开口的焊缝之内，如这方面在DE 10 2014 104 017 A1中是公开的。
焊缝结构的在一个或多个焊接步骤中被焊接的焊缝在交叉部位处彼此相交。
在熔焊方法中、尤其是在激光焊接方法中，通常在焊缝起始部并且在焊缝结束部设置有进入区域或离开区域，在其中产生具有斜坡型廓(尤其是功率斜坡、速度斜坡和/或焦点斜坡)的焊缝，以便避免接缝不规则性的出现或者至少减少它们的出现。
这种接缝不规则性可能包括接缝凹坑、孔洞、沙眼、孔、凹痕、微裂纹、大裂纹、焊接飞溅物、凹穴或诸如此类的。
这些接缝不规则性可能导致：其中一个或多个双极板具有不密封性，从而使介质可以在不同的与不密封处邻接的介质空间之间或者与电化学设备的周围环境发生交换。
尤其是在焊缝交叉部位和焊缝结束部的区域中常常出现接缝不规则性。
发明内容
本发明所基于的任务是，提供开头提到的类型的双极板，其中，在焊缝结构中出现的接缝不规则性不对在介质空间之间以及在介质空间与电化学设备的周围环境之间的密封性造成影响。
根据本发明，在具有权利要求1的前序部分的特征的双极板的情况下，该任务通过如下方式来解决，即，焊缝结构包括：第一介质通道焊缝，该第一介质通道焊缝包围第一介质贯通开口；第二介质通道焊缝，该第二介质通道焊缝包围第二介质贯通开口；和连接焊缝，该连接焊缝与第一介质通道焊缝和第二介质通道焊缝交叉，其中，
a)连接焊缝借助于焊接能量源来产生，第一双极板层在焊接过程期间朝向该焊接能量源，并且连接焊缝的焊缝结束部处在双极板的被第一介质通道焊缝包围的介质引导区之内，
并且/或者
b)连接焊缝与第一介质通道焊缝和/或第二介质通道焊缝分别交叉至少两次。
因此，在双极板层中由于接缝不规则性而引起的不密封性的危险在焊缝结束部处大于在焊缝起始部处，并且在焊接过程期间朝向焊接能量源、尤其是朝向激光器的第一双极板层中大于在远离焊接能量源的第二双极板层中。
于是，当连接焊缝的焊缝结束部处在双极板的被第一介质通道焊缝包围的第一介质引导区之内时，则在朝向焊接能量源的第一双极板层中的连接焊缝在焊缝结束部的区域内的不密封性仅仅导致，第一流体介质(例如氧化剂)从该第一介质引导区达到在第一双极板层上的第一流动场中，第一流体介质总归可以经过在第一介质引导区与第一流动场之间的流体连接通道达到那里。
因此，由于将连接焊缝的焊缝结束部置于第一介质引导区中，避免了第一流体介质溢出到未针对该介质所设置的空间中。
替选于此或补充于此，本发明所基于的任务通过如下方式来解决，即，连接焊缝与第一介质通道焊缝和/或第二介质通道焊缝分别交叉至少两次，从而使焊缝结束部处在双极板的被第一介质通道焊缝包围的第一介质引导区之外，并且/或者焊缝起始部处在双极板的被第二介质通道焊缝包围的第二介质引导区之外。
经此实现了，由于在连接焊缝的焊缝结束部或焊缝起始部的区域内的接缝不规则性而引起的可能发生的不密封性并不导致流体介质经过相关的连接焊缝泄漏。
在此，优选设置的是，连接焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部也处在双极板的被双极板的密封结构的流动场密封线包围的区域之外。
优选地，使连接焊缝与第一介质通道焊缝交叉的交叉部位的数目和/或使连接焊缝与第二介质通道焊缝交叉的交叉部位的数目是偶数(两个、四个、……)。
优选地，连接焊缝是激光焊缝。
优选地，连接焊缝至少以区段形式环绕着第三介质贯通开口(例如冷却剂贯通开口)延伸。
在本发明的优选的设计方案中设置的是，第一双极板层具有带流动场密封线的密封结构，该流动场密封线包围第一流动场，其中，连接焊缝的焊缝起始部和/或连接焊缝的焊缝结束部处在双极板的被密封结构的流动场密封线包围的区域之内。
原则上，在焊接过程期间朝向焊接能量源的第一双极板层可以是双极板的阴极侧的双极板层或阳极侧的双极板层。
在本发明的优选的设计方案中设置的是，第一双极板层是双极板的阴极侧的双极板层。
优选地，第三流体介质是冷却剂，借助于该冷却剂能使电化学设备在其运行时冷却。
在本发明的优选的设计方案中设置的是，第一介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部处在双极板的被第一介质通道焊缝包围的第一介质引导区之外，并且/或者第二介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部处在双极板的被第二介质通道焊缝包围的第二介质引导区之外。
经此也避免了，在第一介质通道焊缝的或第二介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部的区域内的接缝不规则性导致流体介质从双极板的第一介质引导区或从双极板的第二介质引导区不符合期望地溢出。
优选地，连接焊缝的焊缝起始部处在双极板的被第二介质通道焊缝包围的第二介质引导区之内。
替选于此，可以设置的是，连接焊缝与第二介质通道焊缝交叉至少两次，从而使焊缝起始部处在双极板的被第二介质通道焊缝包围的第二介质引导区之外。
优选地，使连接焊缝与第二介质通道焊缝交叉的交叉部位的数目是偶数(两个、四个、……)。
因为接缝不规则性特别频繁地出现在焊缝结束部和焊缝起始部的区域，所以在本发明的优选的设计方案中设置的是，连接焊缝的焊缝结束部相距连接焊缝与第一介质通道焊缝的最近的交叉部位具有至少0.1mm、尤其是至少0.5mm、特别优选至少1.0mm的距离S，并且/或者连接焊缝的焊缝起始部相距连接焊缝与第二介质通道焊缝的交叉部位具有至少0.1mm、尤其是至少0.5mm、特别优选是1.0mm的距离S'。
此外，优选地设置的是，第一介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部与第一介质通道焊缝本身交叉的交叉部位具有距离S”或S”'。
以相应的方式有利的是，第二介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部与第二介质通道焊缝本身交叉的交叉部位具有距离S”或S”'。
此外有利的是，第一介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部布置在双极板的被第一介质通道焊缝包围的第一介质引导区之外。
以相应的方式有利的是，第二介质通道焊缝的焊缝结束部和/或焊缝起始部布置在双极板的被第二介质通道焊缝包围的第二介质引导区之外。
根据本发明的双极板尤其适合于在电化学设备中使用，该电化学设备包括多个沿着堆叠方向相继跟随的电化学单元，其中，其中至少一个电化学单元包括根据本发明的双极板。
本发明还涉及一种用于制造用于电化学设备的双极板的方法，该双极板包括至少一个第一双极板层和第二双极板层，
其中，在第一双极板层上构造有用于第一流体介质的第一流动场，在第二双极板层上构造有用于第二流体介质的第二流动场，并且在第一双极板层与第二双极板层之间构造有用于第三流体介质的第三流动场，并且
其中，第一双极板层具有用于第一流体介质的第一介质贯通开口、在第一介质贯通开口与第一流动场之间的流体连接通道、用于第二流体介质的第二介质贯通开口、和用于第三流体介质的第三介质贯通开口。
本发明所基于的另一任务是提供如下这种用于制造双极板的方法，通过该方法来产生双极板，其中，接缝不规则性对在介质空间之间以及在介质空间与电化学设备的周围环境之间的密封性没有影响。
根据本发明，该任务通过根据权利要求14的方法来解决，其中，该方法包括如下步骤：
-借助于焊接能量源来产生焊缝结构，通过该焊缝结构，使第一双极板层和第二双极板层彼此拼合，其中，焊缝结构包括：第一介质通道焊缝，该第一介质通道焊缝包围第一介质贯通开口；第二介质通道焊缝，该第二介质通道焊缝包围第二介质贯通开口；和连接焊缝，该连接焊缝与第一介质通道焊缝和第二介质通道焊缝交叉，并且
其中
a)第一双极板层在焊接过程期间朝向焊接能量源，并且连接焊缝的形成在焊缝结束部上结束，该焊缝结束部布置在被第一介质通道焊缝包围的第一介质引导区之内，
并且/或者
b)连接焊缝如下这样地形成，即，使连接焊缝与第一介质通道焊缝和/或第二介质通道焊缝分别交叉至少两次。
根据本发明的方法的两个替选方案a)和b)的优点已经在上文结合根据本发明的双极板的替选方案a)和b)予以阐述。
同样，根据本发明的方法的有利的设计方案在上文已经结合根据本发明的双极板的特别的设计方案来予以阐述。
双极板层优选地由金属的材料或者由基于塑料的材料、例如由热塑性的材料构成。
除了第一双极板层和第二双极板层之外，双极板还可包括一个或多个中间层，中间层优选布置在第一双极板层与第二双极板层之间。
附图说明
本发明的另外的特征和优点是随后的描述和实施例的绘图的主题。
其中：
图1示出用于电化学设备的双极板的、更确切地说双极板的具有用于第一流体介质的第一流动场的第一双极板层的示意性的俯视图；
图2示出沿着图1中的线2-2的穿过图1中的双极板的经截段的横截面；
图3示出两条交叉的焊缝的示意图；
图4示出第一焊缝和与第一焊缝交叉的第二焊缝的示意图，第一焊缝将所要密封的介质区域围边，第二焊缝具有在要被第一焊缝密封的介质区域之内延伸的区段、与第一焊缝重新交叉、并且在要被第一焊缝密封的介质区域之外结束；并且
图5示出两条交叉的焊缝的示意图，其中，焊缝的结束部距焊缝的交叉部位具有距离S，并且焊缝的通向焊缝的结束部的端部区段与各另一焊缝的通向交叉部位的区段夹成角度α。
相同或者功能上等效的元件在所有附图中都用相同的附图标记标注。
具体实施方式
在图1和2中截段地示出的、整体上用100标注的电化学设备、例如燃料电池堆或电解装置包括堆垛，该堆垛包括：多个沿堆叠方向102相继跟随的电化学单元104、例如燃料电池单元或电解装置单元、和(未示出的)用于给电化学单元104加载与堆叠方向102平行指向的夹紧力的夹紧设备。
电化学设备100的其中每个电化学单元104分别包括双极板106。
在该实施方式中，每个双极板106包括第一双极板层108和第二双极板层110，它们通过焊缝结构112被液密地固定在彼此上。
在第一双极板层108与第二双极板层110之间可以布置有双极板106的一个或多个中间层。
在第一双极板层108与第二双极板层110之间的(图上未示出的)间隙内构造有冷却剂流动场113。
双极板106优选地由金属的材料或塑料材料、尤其是由热塑性的材料形成。
每个双极板106都具有多个介质贯通开口114，要输送给电化学设备100的流体介质(在燃料电池堆的情况下例如是可燃气体、氧化剂或冷却剂)可以分别通过这些介质贯通开口穿过双极板106。
在堆垛中相继跟随的双极板106的介质贯通开口114和沿堆叠方向102处在介质贯通开口114之间的间隙分别共同形成介质通道116。
这种介质通道116常常也被称作“管汇(Manifold)”。
给使流体介质能经由其被输送给电化学设备100的每个介质通道116分别配属有至少一个其他的介质通道116'，经由该至少一个其他的的介质通道，使得相关的流体介质能从电化学设备中排出。
通过位于中间的构造在其中一个双极板层108、110的表面上或者(在冷却剂流动场113的情况下)构造在双极板层108、110之间的间隙内的流动场118，使得介质可以从输送介质通道116横向于、优选地垂直于堆叠方向地流向排出介质通道116'。
在图1中，例如示出如下，即，第一介质通道120，其具有用于输送第一流体介质(例如氧化剂)的第一介质贯通开口122；第二介质通道124，其具有用于输送第二流体介质(例如可燃气体)的第二介质贯通开口126；第三介质通道128，其具有用于输送第三流体介质(例如冷却剂)的第三介质贯通开口130；第四介质通道132，其具有用于排出第一流体介质(例如未被消耗的氧化剂或阴极废气)的第四介质贯通开口134；第五介质通道136，其具有用于排出第二流体介质(例如未被消耗的可燃气体或阳极废气)的介质贯通开口138；和第六介质通道140，其具有用于排出第三流体介质(例如冷却剂)的第六介质贯通开口142。
此外，在图1中朝向观察者的第一双极板层108，例如阴极侧的双极板层，还包括用于第一流体介质(例如氧化剂或阴极废气)的第一流动场144。
第一流动场144经由流体连接通道146与第一介质通道120和第一介质贯通开口122保持流体连接，该流体连接通道包括在第一双极板层108上的流体贯通开口148。
此外，第一流动场144还经由流体连接通道150与第四介质通道132和第四介质贯通开口134保持流体连接，该流体连接通道包括在第一双极板层108中的流体贯通开口151。
因此，第一流体介质可以从第一介质通道120经过流体连接通道146到达第一流动场144中，并且从第一流动场144经过流体连接通道150到达第四介质通道132中。
以相应的方式，第二流体介质可以从第二介质通道124经过流体连接通道158(该流体连接通道包括在第二双极板层110上的流体贯通开口)到达在第二双极板层110上的用于第二流体介质(例如可燃气体或阳极废气)的第二流动场，并且从那里经过流体连接通道160到达第五介质通道136中。
第三流体介质(例如冷却剂)可以经过构造在两个双极板层108和110之间的流体连接通道162到达构造在双极板108、110之间的第三流动场(例如冷却剂流动场113)，并且从那里经过流体连接通道164到达第六介质通道140中。
通过密封结构152避免了流体介质从介质通道116、从在第一双极板层108上的第一流动场144并且从在第二双极板层110上的(未示出的)第二流动场不符合期望地溢出，这些密封结构的密封线154在图1的俯视图中通过虚线来示出。
密封结构152包括流动场密封线156，该流动场密封线包围第一流动场144，并且横越过流体连接通道146和150。
密封结构152还包括介质通道密封线166，这些介质通道密封线分别至少以区段形式、优选完全包围其中一个介质通道116，并且将相关的介质通道116与双极板106的外边缘168分开。
密封结构152的密封线154设置在(未示出的)密封元件上，这些密封元件布置在双极板层108、110的远离彼此的外侧上。
这些密封元件例如可以以由弹性体材料制成的密封隆起部的形式来构造。
通过焊缝结构112防止了第三流体介质从构造在双极板层108、110之间的第三流动场中不符合期望地溢出，借助于该焊缝结构，使得双极板层108、110固定在彼此上。
焊缝结构112的焊缝169在图1的俯视图中作为点划线来示出。
焊缝结构112包括：第一介质通道焊缝170，该第一介质通道焊缝包围第一介质贯通开口122和流体连接通道146；第二介质通道焊缝172，该第二介质通道焊缝包围第二介质贯通开口126和流体连接通道158；第三介质通道焊缝174，该第三介质通道焊缝包围第四介质贯通开口134和流体连接通道150；和第四介质通道焊缝176，该第四介质通道焊缝包围第五介质贯通开口138和流体连接通道160。
第一介质通道焊缝170包绕第一介质引导区178，该第一介质引导区通过第一介质通道焊缝170相对于第三流动场(冷却剂流动场113)并且相对于双极板106的外部空间180密封。
第二介质通道焊缝172包绕第二介质引导区182，第二介质通道焊缝172使该第二介质引导区相对于第三流动场(冷却剂流动场113)并且相对于双极板106的外部空间180密封。
第三介质通道焊缝174包绕第三介质引导区184，第三介质通道焊缝174使该第三介质引导区相对于第三流动场(冷却剂流动场113)并且相对于双极板106的外部空间180密封。
第四介质通道焊缝176包绕第四介质引导区186，第四介质通道焊缝176使该第四介质引导区相对于第三流动场(冷却剂流动场113)并且相对于双极板106的外部空间180密封。
焊缝结构112还包括第一连接焊缝188，该第一连接焊缝从第二介质引导区182引导向第一介质引导区178。
在此，第一连接焊缝188在第三介质贯通开口130的远离第三流动场(冷却剂流动场113)的一侧上延伸，从而使第一连接焊缝188空出了从第三介质通道128到第三流动场(冷却剂流动场113)的通路。
此外，焊缝结构112还包括第二连接焊缝190，该第二连接焊缝从第四介质引导区186引导到第一介质引导区178中，并且因此防止了第三流体介质从第三流动场(冷却剂流动场113)溢出到双极板106的外部空间180中。
焊缝结构112还包括第三连接焊缝192，该第三连接焊缝从第四介质引导区186引导到第三介质引导区184中。
在此，第三连接焊缝192在第六介质贯通开口142的远离第三流动场(冷却剂流动场113)的一侧上延伸，从而使第三连接焊缝192空出了从第三流动场(冷却剂流动场113)到第六介质通道140的通路。
此外，焊缝结构112还包括第四连接焊缝194，该第四连接焊缝从第二介质引导区182引导到第三介质引导区184中。因此，该第四连接焊缝194防止了第三流体介质从第三流动场(冷却剂流动场113)中溢出。
焊缝结构112的焊缝169借助于焊接能量源196来产生，该焊接能量源在焊接过程期间布置在双极板106的远离第二双极板层110的一侧上，如这在图2中示意性示出。因此，在焊接过程期间，第一双极板层108朝向焊接能量源196。
焊接能量源196尤其可以是激光器，该激光器产生激光束用于通过激光焊接来产生焊缝169。
在激光焊接过程中，依赖于边界条件、尤其依赖于双极板层108、110的材料特性、几何形状、内应力和制造公差、依赖于激光焊接设备的构件夹紧、过程参数和/或状态地，可能在所产生的焊缝169中出现不规则，例如接缝凹坑、孔洞、沙眼、孔、凹痕、微裂纹、大裂纹等等。
这些焊缝缺陷可能导致：其中一个双极板层108、110或者两个双极板层108、110具有不密封性，并且因此使介质可能在要被焊缝169密封的介质引导区与其周围环境之间发生交换。
这种在双极板层108、110中由于接缝不规则性而引起的不密封性的危险在焊缝结束部198处大于在焊缝起始部200处，并且在焊接过程期间朝向焊接能量源196、尤其是激光器的第一双极板层108中大于在远离焊接能量源196的第二双极板层110中。
因而，第一连接焊缝188优选如下这样地产生，即，使焊缝起始部200处在第二介质引导区182内，而焊缝结束部198处在第一介质引导区178内。
于是，在朝向焊接能量源196的第一双极板层108中的第一连接焊缝188在焊缝结束部198的区域内的不密封性仅仅导致，第一流体介质(例如氧化剂)从第一介质引导区178到达在第一双极板层108上的第一流动场144中，第一流体介质总归可以经过流体连接通道146到达那里。
因此，由于将焊缝结束部198置于第一介质引导区178中，使得避免了第一流体介质溢出到未针对该介质所设置的空间中。
此外，焊缝结束部198还优选被如下这样地安置，即，使该焊缝结束部处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内。
第一连接焊缝188的焊缝起始部200也优选被如下这样的安置，即，使该焊缝起始部处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内。
第二连接焊缝190优选如下这样地产生，即，使焊缝起始部200处在第四介质引导区186之内并且处在双极板106的被流动场密封线156包绕的区域之内，并且焊缝结束部198处在第一介质引导区178之内并且处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内。
第三连接焊缝192优选如下这样地产生，即，使焊缝起始部200处在第四介质引导区186之内并且处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内，并且焊缝结束部198处在第三介质引导区184之内并且处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内。
第四连接焊缝194优选如下这样地产生，即，使焊缝起始部200处在第二介质引导区182之内并且处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内，并且焊缝结束部198处在第三介质引导区184之内并且处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包绕的区域之内。
此外，连接焊缝188、190、192和194还优选如下这样地产生，即，使焊缝结束部198与交叉部位202间隔开为至少0.1mm的距离S，在该交叉部位处，各自的连接焊缝188、190、192、194与第一介质通道焊缝170或第三介质通道焊缝174交叉。
连接焊缝188、190、192、194还优选如下这样地产生，即，使焊缝起始部200与交叉部位204间隔开为至少0.1mm的距离S'，在该交叉部位处，各自的连接焊缝188、190、192、194与第二介质通道焊缝172或第四介质通道焊缝176交叉。
距离S和S'可以基本上一样大。
距离S和/或S'尤其可以为至少0.5mm。
此外，优选设置的是，距离S和/或S'为最高10mm、尤其是最高2mm。
介质通道焊缝170、172、174和176本身闭合地构成。
尤其地，这些介质通道焊缝本身分别在交叉部位206处交叉。
在此，该相交部如下这样地构造，即，使得焊缝起始部200和焊缝结束部198都处在被相关的介质通道焊缝170、172、174、176包绕的介质引导区178、182、184或186之外(参见图3)。
介质通道焊缝170、172、174和176优选如下这样地产生，即，使焊缝结束部198与交叉部位206间隔开为至少0.1mm的距离S”，在该交叉部位处，各自的连接焊缝170、172、174、176本身相交。
此外，介质通道焊缝170、172、174和176还优选如下这样地产生，即，使焊缝起始部200与交叉部位206间隔开为至少0.1mm的距离S”'，在该交叉部位处，各自的连接焊缝170、172、174或176本身相交。
距离S”和S”'可以基本上一样大。
距离S”和/或S”'尤其可以为至少0.5mm。
此外，优选设置的是，距离S”和/或S”'为最高10mm、尤其是最高2mm。
通过介质通道焊缝170、172、174和176的该造型，确保了，相关的介质通道焊缝170、172、174、176的焊缝结束部198和/或焊缝起始部200处在被焊缝密封的介质引导区178、182、184或186之外。
因而，由于在焊缝结束部198的区域内或在焊缝起始部200的区域内的接缝不规则性而引起的不密封性不会导致流体介质从各自的介质引导区178、182、184或186泄漏。
双极板106的在图4中截段地示出的第二实施方式与在图1至3中示出的第一实施方式的区别在于，在其中至少一个连接焊缝188、190、192和194中，焊缝结束部198不是处在第一介质引导区178或第三介质引导区184之内，而是各自的连接焊缝188、190、192、194与分别配属的介质通道焊缝170或174交叉两次，从而使焊缝结束部198处在被各自的介质通道焊缝170或174包围的介质引导区178或184之外，并且处在双极板106的被密封结构152的流动场密封线156包围的区域之外。
经此实现了，由于在焊缝结束部198的区域内的接缝不规则性而引起的可能发生的不密封性并不导致流体介质经过相关的连接焊缝188、190、192或194泄漏。
图5示意性地示出了两条焊缝169的搭接，在其中，其中一条焊缝169的从焊缝结束部198引导向使两条焊缝208在其上彼此交叉的交叉部位210的焊缝区段208具有长度S，并且与布置在交叉部位210的远离该焊缝169的焊缝起始部200的一侧上的其他焊缝169的焊缝区段212夹成角度α。
角度α优选在大于0°至90°的范围内。
距离S优选地为至少0.1mm、尤其是至少0.5mm，和/或优选为最高10mm、尤其是最高2mm。
焊缝起始部200和焊缝结束部198处在双极板106的被焊接线密封的介质引导区214之外。
替选于在图5中示出的实施方式地，焊缝结束部198也可以是焊缝起始部200，并且/或者焊缝起始部200也可以是焊缝结束部198。
当焊接能量源196在焊接过程期间不是从第一双极板层108的一侧开始，而是从第二双极板层110的一侧开始作用于双极板层108、110上时，则连接焊缝188、190、192和194的产生方向优选地被如下这样地改变，即，使这些连接焊缝188、190、192和194的焊缝结束部198和焊缝起始部200的部位相对于上文所描述的并且以绘图示出的部位彼此调换。

Claims (14)

1.用于电化学设备(100)的双极板，所述双极板包括至少一个第一双极板层(108)和第二双极板层(110)，所述第一双极板层和所述第二双极板层通过焊缝结构(112)彼此拼合，
其中，在所述第一双极板层(108)上构造出用于第一流体介质的第一流动场(144)，在所述第二双极板层(110)上构造出用于第二流体介质的第二流动场，并且在所述第一双极板层(108)与所述第二双极板层(110)之间构造出用于第三流体介质的流动场，并且
其中，所述第一双极板层(108)具有用于所述第一流体介质的第一介质贯通开口(122)、在所述第一介质贯通开口(122)与所述第一流动场(144)之间的流体连接通道(146)、用于所述第二流体介质的第二介质贯通开口(126)以及用于所述第三流体介质的第三介质贯通开口(130)，
其特征在于，
所述焊缝结构(112)包括包围所述第一介质贯通开口(122)的第一介质通道焊缝(170)、包围所述第二介质贯通开口(126)的第二介质通道焊缝(172)以及连接焊缝(188)，所述连接焊缝与所述第一介质通道焊缝(170)和所述第二介质通道焊缝(172)交叉，其中，
a)所述连接焊缝(188)借助于焊接能量源(196)产生，所述第一双极板层(108)在焊接过程期间朝向所述焊接能量源，并且所述连接焊缝(188)的焊缝结束部(198)处在所述双极板(106)的被所述第一介质通道焊缝(170)包围的介质引导区(178)之内，
并且/或者，
b)所述连接焊缝(188)与所述第一介质通道焊缝(170)和/或所述第二介质通道焊缝(172)分别交叉至少两次。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述连接焊缝(188)是激光焊缝。
3.根据权利要求1或2中任一项项所述的双极板，其特征在于，所述连接焊缝(188)至少以区段形式环绕所述第三介质贯通开口(130)延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的双极板，其特征在于，所述第一双极板层(108)具备带有流动场密封线(156)的密封结构(152)，所述流动场密封线包围所述第一流动场(144)，其中，所述连接焊缝(188)的焊缝起始部(200)和/或所述连接焊缝(188)的焊缝结束部(198)处在所述双极板(106)的被所述密封结构(152)的流动场密封线(156)包围的区域之内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的双极板，其特征在于，所述第一双极板层(108)是所述双极板(106)的阴极侧的双极板层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的双极板，其特征在于，所述第三流体介质是冷却剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的双极板，其特征在于，所述第一介质通道焊缝(170)的焊缝结束部(198)和/或焊缝起始部(200)处在所述双极板(106)的被所述第一介质通道焊缝(170)包围的第一介质引导区(178)之外，并且/或者所述第二介质通道焊缝(172)的焊缝结束部(198)和/或焊缝起始部(200)处在所述双极板(106)的被所述第二介质通道焊缝(172)包围的第二介质引导区(182)之外。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的双极板，其特征在于，所述连接焊缝(188)的焊缝起始部(200)处在所述双极板(106)的被所述第二介质通道焊缝(172)包围的第二介质引导区(182)之内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的双极板，其特征在于，所述连接焊缝(188)与所述第二介质通道焊缝(172)交叉至少两次。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的双极板，其特征在于，所述连接焊缝(188)的焊缝结束部(198)相距所述连接焊缝(188)与所述第一介质通道焊缝(170)的最近的交叉部位(202)具有至少0.1mm的距离(S)，并且/或者所述连接焊缝(188)的焊缝起始部(200)相距所述连接焊缝(188)与所述第二介质通道焊缝(172)的交叉部位(204)具有至少0.1mm的距离(S')。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的双极板，其特征在于，所述第一介质通道焊缝(170)的焊缝结束部(198)和/或焊缝起始部(200)与所述第一介质通道焊缝(170)本身交叉的交叉部位(206)具有距离(S”、S”')。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的双极板，其特征在于，所述第一介质通道焊缝(170)的焊缝结束部(198)和/或焊缝起始部(200)处在所述双极板(106)的被所述第一介质通道焊缝(170)包围的第一介质引导区(178)之外。
13.电化学设备，所述电化学设备包括多个沿着堆叠方向(102)相继跟随的电化学单元(104)，其中，所述电化学单元(104)中的至少一个电化学单元包括根据权利要求1至12中任一项所述的双极板(106)。
14.用于制造用于电化学设备(100)的双极板(106)的方法，所述双极板包括至少一个第一双极板层(108)和第二双极板层(110)，
其中，在所述第一双极板层(108)上构造出用于第一流体介质的第一流动场(144)，在所述第二双极板层(110)上构造出用于第二流体介质的第二流动场，并且在所述第一双极板层(108)与所述第二双极板层(110)之间构造出用于第三流体介质的第三流动场，并且
其中，所述第一双极板层(108)具有用于所述第一流体介质的第一介质贯通开口(122)、在所述第一介质贯通开口(122)与所述第一流动场(144)之间的流体连接通道(146)、用于所述第二流体介质的第二介质贯通开口(126)以及用于所述第三流体介质的第三介质贯通开口(130)，
其中，所述方法包括以下步骤：
-借助于焊接能量源(196)产生焊缝结构(112)，所述第一双极板层(108)和所述第二双极板层(110)通过所述焊缝结构彼此拼合，其中，所述焊缝结构(112)包括包围所述第一介质贯通开口(122)的第一介质通道焊缝(170)、包围所述第二介质贯通开口(126)的第二介质通道焊缝(172)以及连接焊缝(188)，所述连接焊缝与所述第一介质通道焊缝(170)和所述第二介质通道焊缝(172)交叉，并且
其中，
a)所述一双极板层(108)在焊接过程期间朝向所述焊接能量源(196)，并且所述连接焊缝(188)的形成在焊缝结束部(198)处结束，所述焊缝结束部布置在被所述第一介质通道焊缝(170)包围的第一介质引导区(178)之内，
并且/或者，
b)所述连接焊缝(188)被形成为使其与所述第一介质通道焊缝(170)和/或所述第二介质通道焊缝(172)分别交叉至少两次。
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