CN112368419A - 在电化学单元的气体扩散层上生成密封元件的方法以及由气体扩散层和密封元件构成的结构组件 - Google Patents

Abstract

为了提供在电化学单元的气体扩散层上生成密封元件的方法，其中，该方法包括如下：‑在气体扩散层上布置注塑成型模具；‑将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔中；其中，避免对气体扩散层的损坏并产生具有机械稳定的接合区域的密封元件，本发明提出的是，注塑成型模具包括至少一个变形限制元件，该变形限制元件在将注塑成型材料引入到型腔期间限制或防止气体扩散层变形。

Description

在电化学单元的气体扩散层上生成密封元件的方法以及由气 体扩散层和密封元件构成的结构组件

技术领域

本发明涉及用于在电化学单元的气体扩散层上生成密封元件的方法。

背景技术

这样的电化学单元可以形成电化学设备的组成部分，该电化学设备例如被构造为燃料电池设备或电解器。

电化学设备优选包括多个在堆叠方向上叠置布置的电化学单元以及优选两个端板，在端板之间布置有电化学单元的堆垛，并且能借助夹持设备将电化学单元的堆垛彼此夹紧，以便向布置在端板之间的电化学单元和尤其是其密封元件加载沿堆叠方向指向的压紧力。

在燃料电池设备和电解器中，在电化学单元的不同的平面中并且根据设计而定地也在同一平面的不同的区域中引导有不同的介质。这些介质尤其可以是阳极性的流体(燃料气体)、阴极性的流体(氧化剂)并且必要时也可以是流体的冷却剂。

要输送给电化学设备的介质(阴极性的流体、阳极性的流体、冷却剂)借助沿电化学设备的堆叠方向延伸的具有介质输送通道和介质排出通道的介质分布结构(也被称为“歧管”)输送给电化学设备的不同的平面，或者从电化学设备的不同的平面排出，并且必须分布从介质输送通道输送给电化学单元中的相关的介质的流场(Flow Field)，并且再次从流场排出到介质排出通道中。在此，介质输送通道和介质排出通道以及流场都必须被密封，以便防止泄漏到电化学设备的外部空间中以及防止泄漏到被不同介质流过的空间之间。

引导通过电化学设备的介质既不能彼此混合，也不能从电化学单元中逸出，因此在多个平面中需要密封件。

这些密封件例如可以基于弹性体材料实现。

在具有金属双极板的电化学单元中，可以完全或部分地通过在双极板中的凸缘或通过基于弹性体材料的密封件来实现密封。

双极板(也被称为隔离器或互联器)可以一件式地构成或包括至少两个单个层(双极板层)。

多层的双极板的双极板层可以通过诸如焊接或粘合的拼接方法彼此连接。

密封件可以作为单独的部件放入到电化学单元的堆垛中，或者定固在双极板上或电化学单元的其他的组成部分上，例如定固在气体扩散层上。

当密封元件直接接合到气体扩散层时，在密封件与气体扩散层之间提供平滑过渡部。

被挤压在分别由气体扩散层和密封元件构成的两个结构组件之间的膜不承受过度的应力峰值。

与利用边缘加强布置实现的密封解决方案相比，具有分别由气体扩散层和密封元件构成的结构组件的单格结构可以非常紧凑地构建，这是因为不必为边缘加强布置与膜-电极-布置之间的搭接部设置附加的空间。

密封元件与气体扩散层的接合例如可以在注塑成型过程中进行。在此，将气体扩散层放入到(优选多件式的)注塑成型模具中，并在注塑成型模具外圆周上用密封材料或注塑成型材料注塑包封。

在此，在气体扩散层与密封元件之间的过渡部上形成了渗透区域，在该渗透区域中注塑成型材料渗透了多孔的气体扩散层的一部分。

该渗透区域在气体扩散层与密封元件之间提供了材料锁合的(stoffschlüssig)和/或形状锁合的(formschlüssig)连接，从而在后续的装配步骤期间并且在电化学设备运行期间，使得气体扩散层和密封元件在机械上足够良好地彼此连接。

在渗透区域中，气体扩散层的孔被充满了注塑成型材料，该注塑成型材料在固化后形成密封材料，从而使得在该区域中让阴极性的流体或阳极性的流体运输到电化学单元的电化学活化的区域变得更加困难。因此，渗透区域应包括气体扩散层的尽可能小部分，但是在此应足够大到确保气体扩散层与密封元件之间的稳定的机械接合。

为了限制在气体扩散层侧上的渗透区域，在注塑成型模具中局部地借助下压边缘挤压气体扩散层，该气体扩散层在其(平行于电化学设备的堆叠方向)厚度方向上能机械压缩。由此，使得气体扩散层的孔中的毛细管压力局部升高，并且使得气体扩散层被注塑成型材料的渗透在垂直于厚度方向(z方向)的x和y方向上受到限制。

下压边缘必须以最小的压力挤压气体扩散层，以便限制气体扩散层被注塑成型材料的渗透。但是，气体扩散层通过下压边缘进行的局部挤压不能太高，这是因为气体扩散层可能由于过度挤压而损坏，例如由于纤维断裂而损坏。

气体扩散层被注塑成型材料渗透的限度与注塑成型物在注塑成型模具中的局部的、施加在气体扩散层的各自的区域中的压力有关。此外，气体扩散层被注塑成型材料的渗透的程度与注塑成型材料的粘度、注塑成型模具的温度(该温度影响注塑成型材料的粘度)以及气体扩散层在下压边缘的区域和气体扩散层的剩余区域中的特性有关，尤其是与孔隙率、曲折度(也就是说气体扩散层内部的运输路径的弯度)、毛细管压力和疏水性有关。

当在注塑成型方法或类似方法中将密封元件接合到气体扩散层上时，注塑成型材料在一个注入点或多个注入点上引入到注塑成型模具的型腔中，并且然后沿流路在构成流动前锋的情况下在型腔中扩散。

在引入注塑成型材料期间，在注塑成型模具的型腔中出现非常高的压注压力。

当用于注塑成型材料的注入点位于密封元件与气体扩散层之间的接合区域之外时，则在用注塑成型材料填充注塑成型模具的型腔期间，在该接合区域中可能出现叠合，也就是说，气体扩散层可能会变形。

由于该变形过程，使得气体扩散层局部地从其通常平坦的形状中脱出并受弯曲应力。

尤其气体扩散层在发生变形的接合区域中的弯曲，会使得气体扩散层例如有断裂而损坏。

此外，在气体扩散层急剧变弯时接合区域通过如下方式而机械减弱，即，气体扩散层探伸进入到沿厚度方向在气体扩散层上方的也被称为接合唇的接合区域中，并且因此中断了(尤其是弹性的)注塑成型材料在该区域中的流动。

这就不确保注塑成型模具的型腔在接合唇的区域内完全被填充，由此提高了密封元件的接合区域尤其是由于裂纹形成所造成的机械损坏的风险。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供用于在开头所述类型的电化学单元的气体扩散层上生成密封元件的方法，其中，避免了对气体扩散层的损坏，并且生成具有机械稳定的接合区域的密封元件。

该任务在具有权利要求1的前序部分的特征的方法中根据本发明通过如下方式来解决，即，注塑成型模具包括至少一个变形限制元件，该变形限制元件在将注塑成型材料引入到型腔中期间限制或防止气体扩散层的变形。

本发明基于以下方面，即，通过在注塑成型模具的型腔的内部空间设置一个或多个变形限制元件来防止在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔内期间在出现模具内部压力或压注压力的情况下气体扩散层过度变形。由此实现，型腔中的位于至少一个变形限制元件之外的区域被注塑成型材料完全填充。由此减少了对密封元件的接合区域造成机械损坏，尤其是裂纹形成的风险。

此外，避免了由于气体扩散层的变形而引起的弯曲应力所造成的对气体扩散层的损坏。

在本发明的特别的设计方案中设置的是，注塑成型模具具有至少一个下压模具部分，该下压模具部分具有用于挤压气体扩散层的下压凸出部。

尤其地，可以在这样的下压凸出部上布置有注塑成型模具的下压棱边。

至少一个变形限制元件可以与下压模具部分分开地构成，并且/或者与注塑成型模具的其他模具部分分开地构成，尤其是与支撑模具部分分开地构成。

对此的替选地，可以设置的是，至少一个变形限制元件与注塑成型模具的模具部分一体式地构成，例如与下压模具部分一体式地构成。

在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔期间，变形限制元件可以与下压模具部分的下压凸出部接触。

对此替选地可以设置的是，在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔期间，变形限制元件与下压模具部分的下压凸出部间隔开。

变形限制元件可以沿气体扩散层的厚度方向布置在气体扩散层的渗透区域的上方或下方，该渗透区域在将注塑成型材料引入到型腔时被注塑成型材料渗透。

至少一个变形限制元件可以在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔之前碰触气体扩散层。

以该方式，在很大程度上避免了由于被加载注塑成型材料而导致气体扩散层的变形。

对此替选地可以设置的是，在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔之前，变形限制元件与气体扩散层间隔开。在该情况下，减少了由于被加载注塑成型材料而导致气体扩散层的变形。

在本发明的特别的设计方案中，设置有多个变形限制元件，这些变型限制元件沿着气体扩散层的周向方向彼此间隔开。

在气体扩散层的周向方向上相继的两个变形限制元件之间的距离尤其可以比变形限制元件沿周向方向的长度的两倍要小，尤其是小于变形限制元件沿周向方向的长度。

对此替选地，可以设置的是，仅设置有唯一的变形限制元件，该变形限制元件沿气体扩散层的周向方向在气体扩散层周围延伸。

在本发明的特别的设计方案中，设置有至少一个变形限制元件，该至少一个变形限制元件具有沿气体扩散层的周向方向变化的高度，并且/或者该至少一个变形限制元件的外边缘与气体扩散层的外边缘具有沿气体扩散层的周向方向变化的间距。

在此，至少一个变形限制元件的高度可以例如以波浪形变化或分区段线性变化。

此外，至少一个变形限制元件的外边缘与气体扩散层的外边缘之间的间距可以例如以波浪形变化或分区段地线性变化。

至少一个变形限制元件的远离注塑成型模具的下压棱边的外边缘例如可以是以波浪形地构成或分区段地线性构成，其中，线性的区段相对于下压棱边成锐角地延伸。

在根据本发明的方法的特别的设计方案中可以设置的是，至少一个变形限制元件相对于注塑成型模具的一部分能运动地布置在注塑成型模具的相关的部分上并且相对于注塑成型模具的相关的部分运动，以便让气体扩散层和/或通过注塑成型产生的密封元件与注塑成型模具的相关的部分松开。

因此，变形限制元件尤其可以作为推料器。以便在注塑成型过程之后并且优选在打开注塑成型模具之后将气体扩散层和在其上产生的密封元件与注塑成型模具的相关的部分松开。

注塑成型模具的相关的部分在此尤其可以是注塑成型模具的下压模具部分，该下压模具部分具有用于挤压气体扩散层的下压凸出部。

变形限制元件相对于注塑成型模具的相关的部分的运动例如可以借助液压的运动设备、气动的运动设备和/或电动操纵的运动装置来产生。

变形限制元件可以与挺杆耦接，该挺杆借助运输设备相对于注塑成型模具的相关的部分运动。

在此，挺杆垂直于其运动方向地具有的范围可以小于或基本大小等于变形限制元件沿相同方向的范围。

挺杆可以能移动地在注塑成型模具的一部分上、尤其是在下压模具部分上引导。

本发明还涉及电化学设备的结构组件，例如燃料电池设备的或电解器的结构组件，该结构组件包括气体扩散层和定固在气体扩散层上的密封元件，该密封元件包括从气体扩散层的外边缘向外置放的密封区域和从气体扩散层的外部边缘向内置放的接合区域。

本发明的另外的任务是，提供这种结构组件，在该结构组件中，在制造结构组件期间避免了对气体扩散层的损坏，并且该结构组件具有机械稳定的接合区域。

该任务在具有权利要求11的前序部分的特征的结构组件中根据本发明通过如下方式来解决，即，使得接合区域在接合区域的内边缘上和/或从接合区域的内边缘向外地设有至少一个凹部。

优选地，相关的凹部在此通过如下方式出现，即，该凹部的区域在气体扩散层上产生密封元件期间被布置在注塑成型模具的型腔中的变形限制元件占据。

因此，尤其可以设置的是，至少一个凹部具有与在气体扩散层上产生密封元件期间使用的变形限制元件的形状相应的形状。

根据本发明的结构组件的另外的特征和优点已经在上面结合根据本发明的用于在电化学单元的气体扩散层上产生密封元件的方法的特别的实施方式所阐述。

根据本发明的用于在气体扩散层上产生密封元件的方法尤其适用于制成根据本发明的结构组件。

包含根据本发明的结构组件的电化学设备可以尤其被构造为聚合物-电解质-膜-燃料电池设备。

根据本发明，可以在注塑成型模具的气体扩散层与密封元件之间的接合区域中引入支撑或变形限制元件，该支撑或变形限制元件防止了气体扩散层在注塑成型材料的注入过程期间在模具内部压力或压注压力下变形。

支撑或变形限制元件在此可以如下这样设计，即，在气体扩散层与密封元件之间的接合区域中仅局部地设置有支撑或变形限制元件，从而使得在各个支撑或变形限制元件之间存在有密封材料，该密封材料确保了密封元件与气体扩散层的良好机械接合。密封元件的接合区域的设置在支撑或变形限制元件之间的这样的区域被称为稳定化区域。

此外，支撑或变形限制元件可以如下这样设计，即，使得气体扩散层的外棱边在其整个周向上被密封材料包围。

支撑或变形限制元件可以如下这样地设计，即，使得它们在注塑成型模具中碰触和/或挤压气体扩散层。

在完成的结构组件中，在密封元件与气体扩散层之间的接合区域中出现使接合唇局部被中断的区域。

稳定化区域与凹部之间的过渡部可以不连续地、以波浪形地、以三角形地或其他形状地实施，在该过渡部中当产生由注塑成型材料构成的密封元件时布置支撑或变形限制元件。

支撑或变形限制元件可以如下这样地实施，即，使得它在注塑成型模具中(尤其是在注塑成型过程之前)不与气体扩散层碰触，但在气体扩散层在注塑成型过程期间发生变形的情况下，则可以阻止气体扩散层过度叠合。

支撑或变形限制元件可以如下这样地实施，即，使得它们凸起超过气体扩散层的外边缘。

支撑或变形限制元件可以如下这样地实施，即，使得它们不延伸超过气体扩散层的外边缘，而是完全布置在注塑成型模具的型腔的被气体扩散层覆盖的区域之内。

根据本发明，可以在注塑成型模具中设置有如下支撑或变形限制元件，即，当密封元件在注塑成型方法中接合到一个或多个多孔的层、尤其是气体扩散层上时，该支撑或变形限制元件可以防止气体扩散层在注塑成型过程中叠合。

本发明的另外的特征和优点是以下描述和实施例的附图的主题。

附图说明

其中：

图1示出穿过注塑成型模具和外凸到注塑成型模具的型腔中的气体扩散层的示意性的截面，其中，用虚线示出了由于将注塑成型材料引入到型腔中而引起的气体扩散层的变形状态；

图2示出穿过注塑成型模具的示意性的截面，该注塑成型模具具有在气体扩散层的周向方向上彼此间隔开的多个变形限制元件，这些变形限制元件在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔中之前碰触气体扩散层并且与注塑成型模具的下压模具部分的下压凸出部接触；

图3从上方示出由气体扩散层和定固在气体扩散层上的密封元件构成的结构组件的截段式俯视图，该密封元件已借助图2的注塑成型模具产生；

图4示出气体扩散层和借助变形限制元件产生的密封元件的替选的结构组件的截段式俯视图，变形限制元件的外边缘与气体扩散层的外边缘具有沿着气体扩散层的周向方向以波浪形变化的间距；

图5示出由气体扩散层和密封元件构成的另外的结构组件的截段的俯视图，该密封元件借助如下变形限制元件产生，该变形限制元件的外边缘与气体扩散层的外边缘具有沿气体扩散层的周向方向分区段线性地变化的间距；

图6示出穿过注塑成型模具的示意性的截面，该注塑成型模具包括多个变形限制元件，这些变形限制元件沿气体扩散层的周向方向彼此间隔开，与注塑成型模具的下压模具部分的下压凸出部间隔开，并且在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔之前碰触气体扩散层；

图7示出由气体扩散层和密封元件构成的结构组件的截段的俯视图，密封元件借助图6中所示的注塑成型模具产生；

图8示出穿过注塑成型模具的示意性的截面，该注塑成型模具包括变形限制元件，该变形限制元件具有沿着气体扩散层的周向方向以波浪形变化的高度，其中，该变形限制元件在图8的剖平面中具有最大高度，并且在那里在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔之前碰触气体扩散层；

图9沿图8中的箭头9的方向观察地示出由气体扩散层和密封元件构成的结构组件的截段的侧视图，该密封元件借助图8的注塑成型模具产生；

图10示出相应于图9的由气体扩散层和密封元件构成的结构组件的截段的侧视图，该密封元件借助注塑成型模具产生，该注塑成型模具具有多个沿气体扩散层的周向方向相继的变形限制元件，其中，在沿气体扩散层的周向方向相继的两个变形限制元件之间分别构成密封元件的稳定化区域；

图11示出穿过注塑成型模具的示意性的截面，该注塑成型模具包括变形限制元件，该变形限制元件具有沿着气体扩散层的周向方向以波浪形变化的高度，其中，如下这样地选择变形限制元件的最大高度，即，使得变形限制元件在将注塑成型材料带入注塑成型模具的型腔中之前不与气体扩散层碰触；

图12沿图11中的箭头12方向观察地示出由气体扩散层和密封元件构成的结构组件的截段的侧视图，该密封元件借助图11中的注塑成型模具产生；

图13示出由气体扩散层和密封元件构成的结构组件的截段的侧视图，该密封元件借助注塑成型模具产生，该注塑成型模具包括变形限制元件，变形限制元件具有沿气体扩散层的周向方向分区段线性变化的高度，其中，如下这样地选择变形限制元件的最大高度，即，使得变形限制元件在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔中之前不碰触气体扩散层；

图14示出穿过注塑成型模具的示意性的截面，该注塑成型模具具有多个沿气体扩散层的周向方向彼此间隔开的变形限制元件，这些变形限制元件在将注塑成型材料引入到注塑成型模具的型腔中之前碰触气体扩散层，并且相对于注塑成型模具的下压模具部分能运动地布置在下压模具部分上，并且在注塑成型过程和打开注塑成型模具之后相对于下压模具运动，以便将气体扩散层和通过注塑成型产生的密封元件与下压模具部分松开，其中，变形限制元件分别与能在下压模具部分上引导的挺杆耦接，并且该挺杆在垂直于它的移动方向取向的方向上具有的延展度小于分别与挺杆耦接的变形限制元件的延伸度；并且

图15示出穿过图14中所示的注塑成型模具的变体的示意性的截面，其中，挺杆在垂直于其移动方向取向的方向上具有的范围与分别耦接挺杆的变形限制元件的范围相同。

在所有附图中，相同或功能上等效的元件用相同的附图标记标注。

具体实施方式

在图1中示出了不是根据本发明的用于在诸如燃料电池设备或电解器的(未整体示出的)电化学设备的(其余未示出的)膜-电极-布置的气体扩散层102上产生密封元件100的方法。

图1示出了多件式的注塑成型模具104，其包括下压模具部分106和支撑模具部分108。

下压模具部分106和支撑模具部分108共同地包围有型腔110，在注塑成型过程期间将处于可流动状态的注塑成型材料引入到该型腔中。

气体扩散层102探伸进入到该型腔110中。

下压模具部分106具有下压凸出部112，该下压凸出部具有下压棱边114。

放入到注塑成型模具104中的气体扩散层102局部地借助下压棱边114挤压，气体扩散层在其厚度方向117上(在电化学设备的装配状态下平行于电化学设备的堆叠方向)是能机械压缩的。由此，局部地提高了多孔的气体扩散层102的孔中的毛细管压力，并且使得气体扩散层102被注塑成型材料的渗透在垂直于厚度方向(z方向)的x和y方向上受到限制。

在借助注塑成型过程在注塑成型模具104中产生密封元件100时，在注塑成型模具104的型腔110中出现非常高的压注压力。

当使得注塑成型材料引入到型腔110中的一个压注点或多个压注点位于密封元件100与气体扩散层102之间的接合区域之外时，在注塑成型模具104的型腔110被填充注塑成型材料期间在这些接合区域中可能会出现叠合，也就是说，气体扩散层102发生变形。

在图1中以虚线示出了由于引入到型腔110中的注塑成型材料所引起的气体扩散层102的变形状态。

由于该变形过程，使得气体扩散层102被局部地从其原始的平坦的形状脱出并受到弯曲应力。

由于气体扩散层102在变形的接合区域中弯曲，使得气体扩散层102可能例如由于断裂而损坏。

此外，在气体扩散层102强烈变弯时，接合区域会通过如下方式机械地减弱，即，气体扩散层102探伸进入到在厚度117的方向上位于气体扩散层102上方的也被称为接合唇118的接合区域116中，并且因此在该区域中中断了(尤其是弹性的)的注塑成型材料的流动。

这样就不能保证注塑成型模具104的型腔110在接合唇118的区域内完全被填充，由此提高了密封元件100的接合区域116尤其是由于裂纹形成而造成的机械损坏的风险。

在将注塑成型材料引入到注塑成型模具104的型腔110中并且注塑成型材料固化成密封元件100的密封材料之后，结束了密封元件100在气体扩散层102上的产生，并且因此结束了结构组件120的形成，该结构组件120包括气体扩散层102和定固在气体扩散层102上的密封元件100。

在通过从支撑模具部分108上移除下压模具部分106来打开注塑成型模具104之后，结构组件120可以用于组装膜-电极-布置和装配电化学设备中。

制造完成的结构组件120的密封元件100包括具有密封唇126的密封区域124、渗透区域128，在该渗透区域中，注塑材料渗入到气体扩散层102的多孔的材料中并且该渗透区域从气体扩散层102的外边缘130向内延伸直到下压棱边114的区域中，并且包括位于气体扩散层102之外的、在厚度方向117上位于气体扩散层102上方和/或下方的形式为接合唇118的接合区域116。

在图2中示意性示出的根据本发明的用于在气体扩散层102上产生密封元件110的方法中，在注塑成型模具104的型腔110中设置有多个变形限制元件132，这些变形限制元件沿平行于气体扩散层102的外边缘130并且平行于下压模具部分106的下压棱边114取向的气体扩散层102的周向方向134彼此间隔开。

在所示的实施例中，变形限制元件132与下压模具部分106分开地构成并且与注塑成型模具104的支撑模具部分108分开地构成。

但是，原则上，变形限制元件132也可以与注塑成型模具104的不同的组成部分一体式地构成，例如与下压模具部分106或支撑模具部分108一体式地构成。

在根据图2的实施方式中，变形限制元件132与下压模具部分106的下压凸出部112接触。

此外，在将注塑成型材料引入到注塑成型模具104的型腔110中之前，变形限制元件132就应经在其朝向下压边缘114的主表面136上碰触气体扩散层102。

每个变形限制元件132的远离下压棱边114的外边缘138布置在一方面是气体扩散层102的外边缘130与另一方面是注塑成型模具104的下压棱边114之间，从而使得变形限制元件132并不完全覆盖气体扩散层102的外凸到注塑成型模具104的型腔110中的区域。

如图1所示，布置在注塑成型模具104中的气体扩散层102与密封元件100之间的接合区域中的变形限制元件132防止了在将注塑成型材料引入到注塑成型模具104的型腔110中期间在出现模具内部压力或压注压力下气体扩散层102变形。

由此实现了，型腔110的位于变形限制元件132外部的区域被注塑成型材料完全填充。由此减少了密封元件100的接合区域116的尤其是由于裂纹形成而造成的机械损坏的风险。

此外，避免了由于气体扩散层102的变形而引起的弯曲应力所造成的对气体扩散层102的损坏。

如从示出了从注塑成型模具104移除的由气体扩散层102和密封元件100构成的完成的结构组件120的截段的俯视图的图3可以看出，密封元件100的接合区域116由于在注塑成型模具104的型腔110中存在变形限制元件132使得在其内边缘140上设有凹部142，这些凹部布置在将气体扩散层102放入到注塑成型模具104中时布置有变形限制元件132的位置处。

如从图3可以看出，例如可以设置的是，变形限制元件132具有(垂直于气体扩散层102的厚度117方向截取的)圆弧段形的、尤其是半圆形的横截面。

在凹部142之间，在密封元件100的接合区域116中布置有稳定化区域146，在这些稳定化区域中，密封元件100具有比在凹部142的区域中更大的材料厚，从而使得稳定化区域146确保密封元件100与气体扩散层102的稳定的机械接合。

气体扩散层102的外边缘130的定位在图3中通过点划线130指出。

密封元件100的密封唇126的顶端的定位在图3中通过虚线144指出。

在图4中以截段的俯视图示出的替选的由气体扩散层102和密封元件100构成的结构组件120借助注塑成型模具104制成，代替多个沿着气体扩散层102的周向方向134彼此间隔开的变形限制元件132地，该注塑成型模具包括一个变形限制元件132，该变形限制元件具有波浪形的外边缘138，并因此与气体扩散层102的外边缘130具有沿着气体扩散层102的周向方向134以波浪形变化的间距。

在凹部142之间存在有稳定化区域146，在这些稳定化区域中，密封元件100的固化的注塑成型材料确保了密封元件100与气体扩散层102的良好机械接合。

气体扩散层102的外边缘在气体扩散层102的整个周向上被密封材料、也就是说被固化的注塑成型材料包围。

因此所制成的密封元件100的接合区域116同样包括以波浪形构成的内边缘140，该内边缘与变形限制元件132的外边缘互补地构成。

此外，在该制造方法的实施方式中，以波浪形构成的限制元件132至少分区段地超过气体扩散层102的外边缘130向外延伸，从而使得在完成的结构组件120中，气体扩散层102的外边缘130(沿着气体扩散层102的厚度方向117看地)与密封元件100的接合区域116的内边缘140相交。

尽管如此，因为变形限制元件132没有延伸到气体扩散层102的平面中并且密封元件100的密封区域124直接邻接渗透区域128，所以密封元件100在接合区域116的内边缘140从气体扩散层102的外边缘130向外延伸的区域中仍不具有通孔。

在图5中以截段的俯视图示出的由气体扩散层102和密封元件100构成的另外的结构组件120在使用变形限制元件132的情况下产生，该变形限制元件的外边缘138沿着气体扩散层102的周向方向134与气体扩散层102的外边缘130具有分区段线性变化的间距。

此外，在变形限制元件132的外边缘138总是位于气体扩散层102的外边缘130与下压棱边114之间的该实施方式中，在完成的结构组件120中，气体扩散层102的外边缘130与密封元件100的接合区域116的内边缘140(沿气体扩散层102的厚度方向117观察地)不相交。

在图6中示意性示出的用于在气体扩散层102上产生密封元件100的替选的方法中，注塑成型模具104包括多个变形限制元件132，这些变形限制元件沿着气体扩散层102的周向方向134彼此间隔开，与注塑成型模具104的下压棱边114间隔开，并且在将注塑成型材料引入到注塑成型模具104的型腔110之前已经碰触气体扩散层102。

图7示出了借助图6的注塑成型模具制成的结构组件120的截段的俯视图。

该结构组件120的密封元件100的接合区域116设有凹部142，这些凹部从接合区域116的内边缘140向外布置并且在气体扩散层102的周向方向134上彼此间隔开。

如从图7可以看出，变形限制元件132在该实施例中例如具有(垂直于气体扩散层102的厚度方向117截取的)圆形的横截面，从而使得接合区域116中的凹部142也具有圆形的横截面。

在该实施方式中，变形限制元件132布置在气体扩散层102的外边缘130与注塑成型模具104的下压棱边114之间，从而使得在完成的结构组件120中，气体扩散层102的外边缘130(沿着气体扩散层102的厚度方向117观察)不与在密封元件100的接合区域116中凹部124相交。

在图8中示意性示出的用于在气体扩散层102上产生密封元件100的替选的方法中，注塑成型模具104包括变形限制元件132，该变形限制元件具有沿气体扩散层102的周向方向134以波浪形变化的高度。

在此，变形限制元件132在图8的剖平面中具有其最大高度，从而使得在将注塑成型材料引入到注塑成型模具104的型腔110中之前，该变形限制元件132在该平面中就已经碰触气体扩散层102。

在图9中以截段的侧视图沿图8中的箭头9的方向观察地示出了借助于图8的注塑成型模具104制成的完成的结构组件120。

该结构组件120的密封元件100的接合区域116设有沿着气体扩散层102的周向方向134相继的凹部142，这些凹部具有波浪形变化的高度(也就是说，沿着气体扩散层102的厚度方向117的延伸度)。

这些凹部142通过位于中间的稳定化区域146彼此分开，这些稳定化区域同样具有波浪形变化的高度并且在气体扩散层102的周向方向134上彼此相继。

在图10中截段地示出的由密封元件100和气体扩散层102构成的结构组件120的替选的实施方式借助注塑成型模具104制成，代替具有变化的高度的变形限制元件132地，该注塑成型模具包括多个在图10的周向方向134上相继延伸的并且在气体扩散层102的周向方向134上彼此间隔开的变形限制元件132，从而使得完成的密封元件100的接合区域116具有构造在变形限制元件132的定位之间的稳定化区域146。

(垂直于气体扩散层102的厚度方向117截取的)变形限制元件132的横截面原则上可以具有任意形状，例如多边形的、尤其是正方形的、例如矩形的形状或者具有拱曲的边缘线的形状，例如椭圆段形状或圆弧段形状、特别是半圆形形状。

在图11中示意性地示出了用于在气体扩散层102上产生密封元件100的方法的另外的实施方式，其中使用了在气体扩散层102的周向方向134上延伸的变形限制元件132，该变形限制元件贴靠在下压凸出部112上并贴靠在下压模具部分106的与下压凸出部突起112相邻的(优选垂直于气体扩散层102的厚度方向117取向)边界壁148上，并且具有沿着气体扩散层102的周向方向134尤其是波浪形变化的高度。

但是，该变形限制元件132的最大高度在此小于一方面是下压模具部分106的边界壁148与另一方面是气体扩散层102的朝向边界壁148的主表面136之间的距离，从而使得变形限制元件132在将注塑成型材料104引入到注塑成型模具104的型腔110中之前不碰触气体扩散层102。

在该实施例中，变形限制元件132的外边缘138(在沿着气体扩散层102的厚度方向117的气体扩散层102的俯视图中看地)布置在气体扩散层102的外边缘130与下压棱边114之间。

在图12中截段地示出了借助图11中所示的注塑成型模具104制成的由气体扩散层102和密封元件100构成的结构组件120。

图13示出了图12的结构组件的变体，该结构组件在使用变形限制元件132的情况下制成，该变形限制元件的高度沿周向方向134不是以波浪形变化，而是分区段线性地变化，从而使得密封元件100的接合区域116具有(与变形限制元件132互补构成的)稳定化区域146，该稳定化区域的高度(也就是说，其沿气体扩散层102的厚度方向117的范围)分区段地线性变化。

在图14中示意性示出的用于在气体扩散层102上产生密封元件100的替选的方法中，注塑成型模具104包括多个变形限制元件132，这些变形限制元件沿着气体扩散层102的周向方向134彼此间隔开，并且分别与挺杆150耦接，挺杆沿着移动方向152能移动地在注塑成型模具104的下压模具部分106上引导。

优选地，与分别配属的变形限制元件132的运动方向154相应的移动方向152基本上平行于气体扩散层102的厚度方向117取向。

每个挺杆150与(未示出的)运动设备耦接，借助运动设备能产生挺杆150沿移动方向152的运动，并因此能产生分别配属的变形限制元件132沿运动方向154的运动。

在将注塑成型材料引入到注塑成型模具104的型腔110中之前，能相对于下压模具部分106运动的变形限制元件132被带到图14中所示的息止位置中，在该息止位置中，变形限制元件限制了或防止了在将注塑成型材料引入到型腔110中期间气体扩散层102变形。

当在结束注塑成型过程之后通过从下压模具部分106移除支撑模具部分108来打开注塑成型模具104时，通过操纵运动设备使变形限制元件132如下这样地相对于下压模具部分106地向气体扩散层102和/或向通过注塑成型产生的密封元件100运动，即，使得气体扩散层102和/或通过注塑成型产生的密封元件100与下压模具部分106松开。

因此，在该实施方式中，变形限制元件132用作推料器156，以用于从注塑成型模具104推出气体扩散层102和/或通过注塑成型在其上产生的密封元件100。

该运动设备尤其可以构造为液压的运动设备、气动的运动设备和/或电动的运动设备。

挺杆150与分别配属的变形限制元件132之间的耦接例如可以通过如下方式产生，即，挺杆150与分别配属的变形限制元件132一体式地构成。

如图14所示，挺杆150在垂直于移动方向152并且优选垂直于气体扩散层102的周向方向134取向的方向上的范围d可以小于在相同方向上的分别配属的变形限制元件132的范围D。

此外，在图14中示意性示出的方法与图2中示出的方法相一致，就此方面参照上面的描述。

图15中示意性示出的用于在气体扩散层102上产生密封元件100的替选的方法与图14所示的方法的不同之处在于，挺杆150垂直于其移动方向152并且优选垂直于气体扩散层102的周向方向134的范围d大小基本上等于沿相同方向的与挺杆150耦接的变形限制元件132的范围D。

此外，在图15中示意性示出的方法与在图14中示出的方法相一致，就此方面参照上面的描述。

Claims (13)

1.用于在电化学单元的气体扩散层(102)上生成密封元件(100)的方法，其中，所述方法包括：

-在所述气体扩散层(102)上布置注塑成型模具(104)；

-将注塑成型材料引入到所述注塑成型模具(104)的型腔(110)中；

其特征在于，

所述注塑成型模具(104)包括至少一个变形限制元件(132)，所述变形限制元件在将所述注塑成型材料引入到所述型腔(110)期间限制或防止所述气体扩散层(102)变形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注塑成型模具(104)包括至少一个下压模具部分(106)，所述下压模具部分具有用于挤压所述气体扩散层(102)的下压凸出部(112)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变形限制元件(132)与所述下压模具部分(106)分开地构造。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将所述注塑成型材料引入到所述注塑成型模具(104)的型腔(110)期间，所述变形限制元件(132)与所述下压模具部分(106)的下压凸出部(112)接触。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将所述注塑成型材料引入到所述注塑成型模具(104)的型腔(110)期间，所述变形限制元件(132)与所述下压模具部分(106)的下压凸出部(112)间隔开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述变形限制元件(132)沿所述气体扩散层(102)的厚度方向(117)布置在所述气体扩散层(102)的渗透区域(128)的上方或下方，所述渗透区域在将所述注塑成型材料引入到所述型腔(110)期间被所述注塑成型材料渗透。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述注塑成型材料引入所述注塑成型模具(104)的型腔(110)之前，所述变形限制元件(132)碰触所述气体扩散层(102)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述注塑成型材料引入所述注塑成型模具(104)的型腔(110)之前，所述变形限制元件(132)与所述气体扩散层(102)间隔开。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，设置有多个变形限制元件(132)，所述变形限制元件沿着所述气体扩散层(102)的周向方向(134)彼此间隔开。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，设置有至少一个变形限制元件(132)，所述至少一个变形限制元件具有沿着所述气体扩散层(102)的周向方向(134)变化的高度，

并且/或者

所述至少一个变形限制元件的外边缘(138)与所述气体扩散层(102)的外边缘(130)具有沿所述气体扩散层(102)的周向方向(134)变化的间距。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个变形限制元件(132)相对于所述注塑成型模具(104)的一部分能运动地布置在所述注塑成型模具(104)的相关的部分上并且相对于所述注塑成型模具(104)的相关的部分运动，以便使所述气体扩散层(102)和/或通过注塑成型生成的密封元件(100)与所述注塑成型模具(104)的相关的部分松开。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个变形限制元件(132)凸起超过所述气体扩散层(102)的外边缘(130)。

13.电化学设备的结构组件，所述结构组件包括气体扩散层(102)和定固在所述气体扩散层(102)上的密封元件(100)，所述密封元件包括从所述气体扩散层(102)的外边缘(130)向外置放的密封区域(124)和从所述气体扩散层(102)的外边缘(130)向内置放的接合区域(116)，其特征在于，所述接合区域(116)在所述接合区域(116)的内边缘(140)上和/或从所述接合区域(116)的内边缘(140)向外地设有至少一个凹部(142)。

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