CN114204083A - 用于电化学系统的组件、堆叠和电化学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电化学系统(1)的组件(50)，包括具有至少一个层(2a)的隔板(2)和膜电极组件MEA(10)，该MEA(10)具有：电化学活性区域；框架状加强层(15)，该框架状加强层(15)围绕电化学活性区域；以及至少一个凸片(30)，凸片(30)用于将MEA(10)相对于隔板(2)定位和/或用于将MEA(10)紧固至隔板(2)，其中，层(2a)具有第一平坦侧(71a)和与第一平坦侧(71a)相对的第二平坦侧(72a)，其中，凸片(30)在一侧连接到框架状加强层(15)，并且凸片的自由端(35)布置在层(2a)的第二平坦侧(72a)的那一侧，其中，框架状加强层(15)布置在层(2a)的第一平坦侧(71a)上。

Description

用于电化学系统的组件、堆叠和电化学系统

技术领域

本发明涉及一种用于电化学系统的组件，其包括隔板和膜电极组件(MEA)。本发明还涉及由多个此类组件构成的堆叠，以及由至少一个此类组件构成的电化学系统。电化学系统具体地可以是燃料电池系统、电化学压缩机、电解器、或者氧化还原液流电池(redoxflow battery)。组件或堆叠原则上也可用在用于电化学系统的加湿器中，在这种情况下，电化学活性区域由水传递区域替代。

背景技术

已知的电化学系统通常包括成堆叠的电化学电池单体，它们各自通过隔板彼此分开。这样的隔板可以用于例如间接地电接触单个电化学电池单体(例如燃料电池单体，燃料电芯)的电极和/或电连接邻接的电池单体(电池单体串联)。隔板通常由结合在一起的两层形成。在这种情况下，隔板通常被称为双极板。隔板的各层(单独板)可以以材料连结(材料结合)的方式例如通过一个或多个焊接接头，特别是通过一个或多个激光焊接接头而结合在一起。

隔板或各层可以各自具有或形成这样的结构，这些结构例如构造成对由相邻的隔板设周界的电化学电池单体提供一种或多种介质，和/或从其中去除反应产物。该介质可以是燃料(例如氢或甲醇)或反应气体(例如空气或氧气)。此外，隔板或单独的板可以作为用于引导冷却介质经过隔板，特别是经过被隔板的各层封围的腔体的结构。此外，隔板可以构造成传递当在电化学电池单体中转换电能和/或化学能时所产生的废热，并且还相对于彼此和/或相对于外部来密封各种介质通道和冷却通道。

类似的结构也存在于用于电化学系统的加湿器的隔板上。因此，下文所述也可以相应地适用于加湿器的隔板。

此外，隔板通常每一个都具有多个贯通开口。经过这些贯通开口，介质和/或反应产物可以被传导到由堆叠的相邻的隔板设周界的电化学电池单体或者进入到由隔板的各板形成的腔体中，或者可以被传导到电池单体外或者腔体外。

电化学电池单体还各自包括一个或多个膜电极组件(MEA)。MEA可以具有一个或多个气体扩散层，这些扩散层通常定向成朝向隔板，并且构造为例如金属料毡或碳料毡(fleece)。此外，MEA中的每一个都具有框架状加强层，其围绕MEA的电化学活性区域并且通常由电绝缘材料制成。

堆叠通常是通过将隔板和MEA以交替的顺序反复结合在一起而产生的。隔板和MEA的按顺序结合在一起因此发生，并且隔板和MEA被单独地供应。

当生产堆叠时，必须注意例如确保开口定位成彼此对齐，并且各层在单独层被压紧在一起时不会相对于彼此滑动，因为这可能导致泄漏和整个系统无法运作。

更困难的是，MEA通常是脆弱且灵活的，并且因此在生产堆叠时它们往往难以处理。例如，在将MEA精确地定位在先前安装在堆叠上的隔板上时会出现困难。由于难以在邻接的隔板上精确地定位MEA，由多个电化学电池单体构成的常规堆叠的组装的自动化是困难的，这对于大规模生产来说是缺点。

为了更容易生产堆叠，有利的是在制造隔之板后将隔板和MEA彼此结合，以形成组件，并且在生产堆叠时将相应的组件堆叠在彼此之上。

例如在DE 10 2005 046 461A1中公开了带有MEA的隔板的这种预组装。在所述文件中，隔板和MEA在准备步骤中彼此粘合地连结以形成复合结构。随后，多个复合结构结合起来以形成堆叠。然而，如果两个结合部件相对于彼此的位置不正确，由于所使用的粘合剂的粘合力的缘故，可能很难纠正这样的位置。此外，对于有N个电池单体的堆叠，需要N个额外的粘合剂连结、干燥或固化步骤，N通常大于250。在大规模生产方面，额外的制造时间和额外的精力也是不利的。

DE 20 2012 004 926U1同样处理了隔板与MEA相对于彼此定位的问题。为此，提供了能够使MEA垂直于堆叠方向而自对中的元件。尽管DE 202012 004 926U1因此不需要粘合剂和额外的工艺步骤，但处理单个MEA的问题仍然存在。

发明内容

从这个问题出发，本发明的目的是使MEA与隔板相对于彼此的定位更加容易。

这一目的通过根据独立权利要求的组件、堆叠和系统实现。进一步进展形成下文描述和从属权利要求的主题。

因此，提出了一种用于电化学系统的组件。该组件包括具有至少一个层的隔板和膜电极组件(MEA)，该MEA具有：

-电化学活性区域，

-框架状加强层，该框架状加强层围绕电化学活性区域，以及

-至少一个凸片，凸片用于将MEA相对于隔板定位和/或用于将MEA紧固至隔板。

各层具有第一平坦侧和与第一平坦侧相对的第二平坦侧，其中，凸片在一侧连接到框架状加强层，并且凸片的自由端布置在层的第二平坦侧的那一侧上，其中，框架状加强层布置在层的第一平坦侧上。

MEA可以借助于凸片以形状配合和/或力配合的方式连接到隔板，形状配合通常占该连接的大部分。因此，不需要诸如粘合剂连结之类的材料连结(结合)的连接。特别地，因此，MEA和隔板没有以材料连结的方式彼此连接。因此，可能在不使用额外的粘合剂和不进行额外的工作步骤，诸如干燥工艺的情况下，将MEA相对于隔板紧固和/或定位。

因此，借助于至少一个凸片，可以确保MEA和隔板相对于彼此固定和/或彼此连接。因此，由MEA和隔板构成的复合结构可以通过装配而形成，其具有足够的内在稳定性，不会在复合结构的运输或处理期间滑动或散开。特别地，所提出的组件因此可以有利于自动化系统中的运输和/或处理。具体地，当通过使所述类型的组件结合在一起来生产堆叠时，可见一个重要的优点在于，通过这种结合在一起，不再需要处理单个MEA，因为这些MEA已经紧固至隔板。因此，当组装堆叠时，这些组件于是作为预构建模块，其结合在一起不再造成任何困难，并且甚至可以在很大程度上实现自动化。

相反，这种可能自动化或部分自动化的组装在根据现有技术的常规堆叠的情况下并不总是可能的，因为当生产这些堆叠时，形状不稳定且难以处理的MEA被单独地放置在生成中的堆叠上。

通过预先构建所述类型的组件作为用于随后组装堆叠的模块而实现的另一个优点是有可能例如事先测试单个组件并且检查它们是否损坏。因此，可以在早期阶段检测到损坏。

在此，所选择的语句“凸片的自由端布置在层的第二平坦侧的一侧上”意味着自由端布置在第二平坦侧的一侧上，并且因此可以直接或间接地布置在该层的第二平坦侧上。换句话说，自由端可以直接地布置在该层的第二平坦侧上，而没有任何插入元件，否则诸如另一个层的至少一个元件可以布置在自由端与该层的第二平坦侧之间。

取决于实施例，隔板特别是在外部区域中至少有一部分具有单个层或者正好上两个层。可选地，在邻接于MEA的电化学活性区域的部分中也可以存在一个或多个其它的层。如果设有两个层，这正好两个层可以各自具有第一平坦侧和第二平坦侧，第一层的第二平坦侧邻接于第二层的第一平坦侧。在这种情况下，凸片的自由端可以布置在第一层的第二平坦侧的一侧上，框架状加强层布置在第一层的第一平坦侧上。凸片的自由端可以布置在第一层的第二平坦侧上，框架状加强层布置在第一层的第一平坦侧上。替代地，凸片的自由端可以布置在第二层的第二平坦侧上，框架状加强层布置在第一层的第一平坦侧上。这两层通常各自设计成为单独的板，并且以材料连结的方式，例如通过焊接接头或钎焊接头而彼此连接。

可选地，凸片与框架状加强层一体地形成。举例来说，在框架状加强层中设有至少一个切除口或凹部，该切除口或凹部界定了凸片的边界。在这种情况下，凸片可以在框架状加强层中限定切口。此外，可以设有至少一个切除口或至少一个凹部，其相对于凸片的主延伸方向或者凸片的插入或推入方向而以一定的角度，通常是基本垂直地延伸。这种切除口或凹部可以使凸片能够移动和/或可以防止凸片的撕裂。凸片可以是半圆形、长方形、梯形、新月形、舌形、U形或V形。

即使凸片与框架状加强层一体地形成，框架状加强层抵靠表面也不意味着凸片也抵靠同一表面。相反，其意思是，框架状加强层除去形成凸片的部分之外抵靠该表面；凸片本身可以抵靠不同的表面。

框架状加强层可以是单层或多层结构，并且在这种情况下可以有多个薄膜层。如果框架状加强层具有多个层，例如两层，则凸片可由薄膜层中的至少一个或者两个薄膜层形成。原则上，也有可能的是，实际的膜(membrane)的特别是没有催化剂涂层的离子交联聚合物延伸穿过框架状加强层的区域。这也可以被看作是这一连接中的薄膜(film)层。举例来说，凸片可以在框架状加强层的一个薄膜层中中限定切口，该切口被框架状加强层的另一个薄膜层覆盖。在这种情况下，另一个薄膜层可以在本质上具有电绝缘功能。这种设计的好处是，可以因此减少电化学电池单体(电化学电芯)内发生短路的可能性。至少一个另外的薄膜层中的一个薄膜层可以只在切口的区域中延伸，该切口由凸片以及其边缘限定。作为替代或补充，至少一个另外的薄膜层中的一个薄膜层也可以与第一薄膜层基本一致。在这种情况下，至少两个薄膜层可以具有基本相同的框架状基本形状，该框架状基本形状围绕电化学活性区域，但是它们也可以只是部地彼此重叠。

在一些实施例中，凸片和框架状加强层可以是彼此连接的单独的元件。因此，凸片不需要是框架状加强层的一部分。特别地，凸片和框架状加强层可以以材料连结的方式彼此连接。例如，凸片可以被粘合地连结或焊接到框架状加强层。在这种情况下，框架状加强层也可以具有一个或多个层，例如两个层。

与凸片相邻地，框架状加强层可以突出超出隔板的内边缘或外边缘。在此，外边缘指的是外轮廓，而内边缘可以是例如形成在隔板中的贯通开口，诸如用于流体的贯通开口的缘部。例如，框架状加强层具有突起部，该突起部横向地突出超出隔板的内边缘或外边缘，凸片的连接到框架状加强层的一侧被布置在突起部的区域中。凸片的连接到框架状加强层的一端也可以至少部分地突出超出隔板的内边缘或外边缘。在该实施例中，隔板不需要适配于带有本文中所述的凸片的MEA。这样的优点是，已知的或已经制造的隔板可以使用并且可以配备有MEA。

此外，或者作为替代，隔板的内边缘或外边缘可以具有凹部，凸片布置在凹部的区域中。框架状加强层可以在凹部的区域中突出超出隔板的缩进的内边缘或外边缘。

隔板的至少一层可以具有贯通开口，凸片穿过该开口而接合。在这种情况下，贯通开口可以是已经设置的贯通开口，诸如上文描述的用于流体的贯通开口。在该实施例中，凸片可以连接到已知的或已经制造的隔板或层的贯通开口。

然而，至少一个层或隔板也可以具有专为凸片设计的贯通开口。例如，贯穿开口可以设计成使得其以基本精确的配合而横向地设有周界，凸片穿过其中而接合。贯通开口较佳地位于隔板的没有流体引导功能的区域中，即在隔板的流体引导区域的外部和/或在由诸如外周凸边布置的外周密封(部)限定的区域的外部。举例来说，贯通开口设置在隔板的外边缘区域中。如果隔板具有两层，两层都可以具有彼此对齐的贯通开口。替代地，也可以仅仅其中一个层具有所述的贯通开口。

此外，框架状加强层可以包括至少两个凸片。至少两个凸片可以布置在框架状加强层上的不同位置处。根据一个实施例，至少有两个凸片插入在不同的贯通开口中。框架状加强层也可以具有两个凸片，这些凸片穿过该层的同一贯通开口而接合。在这种情况下，凸片的各自由端可以背离彼此指向。在一些实施例中，凸片布置在电化学活性区域的相对两侧上。凸片可以设计成使得MEA在凸片之间的区域中受到拉伸应力。

所述的隔板可以被称为第一隔板。该组件还可以包括第二隔板，第一隔板和第二隔板布置在MEA的相对两侧上。在这种情况下，布置在隔板之间的MEA可以具有至少一个第二凸片，它可以以上述方式连接到第二隔板。

隔板通常具有至少一个外周的、本质上封闭的密封元件，该密封元件封围隔板的一个区域，并且将该区域相对于周围环境密封和/或在电化学电池单体内密封。隔板通常具有用于介质的流场和/或用于介质通路的至少一个贯通开口，所述至少一个密封元件围绕所述流场和/或贯通开口延伸。所述至少一个密封元件可以凸压到隔板中，并且可以例如设计成密封凸边。

该层在凸片的区域中可以具有至少一个浮凸结构，凸片通常抵靠浮凸结构。在这种情况下，浮凸结构可以邻接于隔板中的贯通开口和/或凹部。在此，邻接不一定理解为直接邻接；出于制造的原因，两个元件之间也可以存在小间隙，所述间隙例如是该层的厚度(例如，金属板厚度)的六倍或十倍。如果提供两个层，第一层可以具有贯通开口，而第二层具有浮凸结构。也可以设置成两层中的每一个都具有浮凸结构和/或贯通开口。

浮凸结构可以设计成使层的凸片周围的区域变硬。附加地，或者作为替代，浮凸结构可设计成形成用于凸片的接纳部和/或对凸片横向地(侧向地)设边界。在一些实施例中，浮凸结构可以作为用于凸片和/或限定在隔板的两层之间的中间区域的间隔件。框架状加强层可以部分地抵靠浮凸结构。例如，浮凸结构可以具有垂直于该层的板平面测量的高度，该高度至少和凸片的垂直于该层的板平面测量的厚度一样大。

浮凸结构较佳地布置在由所述密封元件封围的隔板的区域的外部。浮凸结构通常布置在与外周密封元件有一定距离处。由于浮凸结构通常仅仅为紧固凸片而设置，因此通常没有密封功能或流体引导功能与这种类型的浮凸结构相关联。浮凸结构通常设置在层或隔板的外边缘区域中。

凸片和框架状加强层通常由电绝缘材料形成。至少一个层较佳地由金属材料或金属合金形成。特别地，这可以是钢、不锈钢、钛，或者镍、铬或其他过渡金属的组合。框架状加强层以及层或隔板的外边缘区域可以至少部分地重叠和接触。

MEA通常包括一般形成电化学活性区的膜，例如电解质膜。该膜可以连接到框架状加强层。举例来说，框架状加强层可以以材料连结的方式，例如借助于粘接剂连结或层压而连接至该膜。如果设有两个框架状加强层，则膜的外边缘通常布置在两个加强层之间。

此外，气体扩散层(GDL)可以布置在MEA的一个或两个表面上。气体扩散层布置成至少在MEA的电化学活性区域中，其中它通常突出超出电化学活性区域的边缘，并且部分地邻接于框架状加强层，与其抵靠，或至少部分地连接于其。

所述组件例如可以通过以下方法生产。

首先，根据上文所述，单独地制造MEA和隔板，并使它们是可获得的。随后，凸片的自由端连接到隔板，较佳地以形状配合和/或力配合的方式连接，以形成该组件。在结合之前，MEA可以向隔板移动或放置在隔板上。替代地，隔板向MEA移动或放置在MEA上。凸片可以通过推动、弯曲、折叠或插入而布置在第二平坦侧的那一侧上。在一个实施例中，使用滑块来推动、弯曲或插入凸片穿过所述贯通开口或进入到所述接纳部中。替代地，凸片可以放置、推到或弯曲在隔板的外边缘或内边缘周围。

本发明还提出了一种堆叠，它包括多个上述类型的组件。在生产所述堆叠时，特别有利的是，如上所述地，将由MEA和隔板构成的预组装单元一个堆叠在另一个上。

本发明还提供了一种电化学系统，其包括至少一个上述类型的组件和/或堆叠。电化学系统具体地可以是燃料电池单体系统、电化学压缩机、电解器、或者氧化还原液流电池(redox flow battery)。组件或堆叠也可用在用于电化学系统的加湿器中，在这种情况下，电化学活性区域由水传递区域替代。此外，在加湿器的情况下，有利的是隔板只由单独板中的一个构成。

附图说明

下面将根据附图更详细地解释本发明的示例性实施例。在附图中：

图1以立体图示意性地示出了一种电化学系统，该电化学系统包括布置成堆叠的多个隔板或双极板；

图2以立体图示意性地示出了图1中所示系统的两个隔板，其中膜电极单元(膜电极组件，MEA)布置在隔板之间；

图3示意性地示出了剖过图1的电化学系统的板堆叠的一部分的剖面；

图4A以平面图示出了图2的隔板的两个部分；

图4B示出了MEA邻接根据图4A的隔板的两个部分；

图5A以平面图示出了根据一个示例性的实施例的隔板的两个部分；

图5B示意性地示出了图5A的隔板的一部分的平面图；

图6A以平面图示出了根据一个示例性实施例的隔板的两个部分；

图6B以平面图示出了与图6A的隔板可兼容的MEA的两个部分；

图7A以平面图示出了根据一个示例性实施例的隔板的两个部分；

图7B以平面图示出了与图7A的隔板可兼容的MEA的两个部分；

图8A以平面图示出了根据一个示例性实施例的隔板的两个部分；

图8B以平面图示出了与图8A的隔板可兼容的MEA的两个部分；

图9至11示出了用于生产根据一个示例性实施例的组件的方法的步骤；

图12至17示出了用于生产根据一个示例性实施例的组件的方法的步骤；

图18示意性地示出了剖过根据一个示例性实施例的、由两个MEA和两个隔板构成的组件的截面；

图19至20示出了用于生产根据一个示例性实施例的组件的方法的步骤；

图21A至21E中的每一个都示意性地示出了隔板的外边缘的一部分的俯视图；

图22A至22E中的每一个都示意性地示出了MEA的框架状加强层15的一部分的俯视图；以及

图23A-23E示出了包括图21A-21E所示的隔板和图22A-22E所示的相关联的MEA的组件。在下文的描述和图中，重复出现且功能相同的特征都有相同的附图标记。为了清楚起见，有时并不在每个示例中都明确附图标记，尽管如此，相关联的元件可能存在于有关的示例中。

具体实施方式

图1示出了本文所提出的类型的电化学系统1，包括多个结构相同的金属隔板或双极板2，它们以堆叠布置并且沿着z方向7堆叠。为了形成系统1的电化学电池单体，将膜电极组件(MEA)在每种情况下都布置在堆叠6的相邻的隔板2之间(例如参见图2)。MEA中的每一个通常包含至少一个膜，例如电解质膜。此外，气体扩散层(GDL)可以布置在MEA的一个或两个表面上。堆叠6的隔板2和MEA 10被夹在两个端板3、4之间。z方向7也将被称为堆叠方向。在本示例中，系统1是燃料电池单体(电芯)堆叠6。因此，堆叠6的每两个相邻的隔板2在它们之间封围电化学电池单体，例如用于将化学能转化为电能。

在替代实施例中，系统1还可以构造成电解器、压缩机或者氧化还原液流电池(redox flow battery)。隔板也可以用在这些电化学系统中。于是，这些隔板的结构可以对应于本文详细说明的隔板2的结构，但在电解器、电化学压缩机或氧化还原液流电池的情况下，被在隔板上引导和/或被引导穿过隔板的介质可以在每种情况下不同于用于燃料电池单体系统的介质。这同样适用于电化学系统的加湿器的结构。

z轴7以及x轴8和y轴9一起构成右手笛卡尔坐标系。隔板2在每种情况下都限定了板平面，其中隔板的板平面各自对齐成平行于x-y平面，并且因此垂直于堆叠方向或z轴7。端板4包括多个介质连接部5，经由介质连接部可以向系统1供应介质，并且经由介质连接部可以将介质从系统1中排放。可以馈送到系统1和从系统1排放的所述介质可以包括例如诸如分子氢或甲醇的燃料、诸如空气或氧气的反应气体、诸如水蒸气或贫化的燃料的反应产物、或诸如水和/或乙二醇的冷却剂。

图1可以表示现有技术的电化学系统1和根据本发明的电化学系统1。

图2以立体图示出与图1中的系统1类型相同的电化学系统的两个相邻的的隔板或双极板2，以及布置在所述相邻的隔板2之间的、现有技术已知的膜电极组件(MEA)10，图2中的MEA 10在很大程度上被面向观察者的隔板2遮挡。隔板2由两块整体结合的单独板2a、2b形成(参见图3)，其中只有面向观察者的第一单独板2a在图2中可见，它隐藏了第二单独板2b。各个单独板2a、2b可以由金属板，诸如不锈钢板制成。隔板2a、2b可以例如通过例如激光焊接而焊接在一起。

各个单独板2a、2b具有贯通开口，这些贯通开口彼此对齐并且形成隔板2的贯通开口11a至11c。MEA 10也具有对应的对齐的贯通开口，为了清楚起见，这里省略了具有单独的附图标记的说明。当多个MEA 10和与隔板2同样类型的隔板堆叠时，贯通开口11a-11c与MEA的对应贯通开口一起形成沿着堆叠方向7延伸穿过堆叠的管线(参见图1)。通常，由贯通开口11a-11c形成的每条管线与系统1的端板4中的端口5中的一个流体连接。例如，冷却剂可以经由贯通开口11a形成的管道而被引入到堆叠中或从堆叠中排出。相反，由贯通开口11b、11c形成的管线可以构造成对系统1的燃料电池单体堆叠的电化学电池单体供应燃料和反应气体，并且从该堆叠中排出反应产物。

为了相对于堆叠2的内部和相对于周围环境密封贯通开口11a-11c，第一单独板2a在每种情况下都可具有呈密封凸边(珠缘)12a-12c形式的密封结构，这些密封凸边在每种情况下都布置在贯通开口11a-11c周围，并且在每种情况下都完全围绕贯通开口11a-11c。在隔板2的背向图2的观察者的后侧上，第二单独板2b可以具有用于密封贯通开口11a-11c的对应的密封凸边(未示出)。

在位于MEA 10的电化学活性区域对面的区域18中，第一单独板2a通常在其面向图2的观察者的前侧上具有流场17，该流场具有用于沿着单独板2a的前侧引导反应介质的结构。在图2中，这些结构由多个腹板(web)和在这些腹板之间延伸并且由腹板界定的通道来限定。在隔板2的朝向图2的观察者的前侧上，第一单独板2a通常另外具有带着分配通道29的分配或收集区域20。该分配或收集区域20包括构造成在流场17上分配介质和/或收集或汇集介质的结构，被分配的介质为已经从两个贯通开口11b中的第一个被引入到分配或收集区域20中的介质，和/或被收集或汇集的介质为从流场17流向贯通开口11b中的第二个的介质。在图2中，分配或收集区域20的分配结构同样由腹板以及在腹板之间延伸并且由腹板界定的通道来限定。在分配和收集区域20与流场17之间的过渡处，过渡区域21位于流场17的每一侧上，所述过渡区域中的每一个都定向成平行于图2中的y方向9。在过渡区域21中，与邻接的区域17和20相比，介质引导结构具有例如减小的高度(参见图3)。

在所示的示例性实施例中，第一单独板2a中的每一个也具有呈外周凸边12d形式的另外的密封布置，该外周凸边围绕位于活性区域18对面的流场17延伸，并且也围绕分配或收集区域20和贯通开口11b、11c延伸，并且相对于贯通开口11a将这些密封，即相对于冷却剂回路以及相对于系统1的周围环境将这些密封。第二单独板2中的每一个都包括对应的外周凸边。区域17的结构、分配或收集区域20的分配结构、以及密封凸边12a-12d中的每一个都形成为与单独板2a成一件，并且例如以凸压工艺或深冲工艺和/或借助于液压成形而整体地形成在单独板2a中。这同样适用于第二单独板2b的对应结构。

两个贯通开口11b或者由贯通开口11b形成的穿过系统1的板堆叠的管线通常各自经由密封凸边12b中的通路13b、经由分配或收集区域20和过渡区域21的分配结构、以及经由朝向图2的观察者的第一单独板2a的流场17而彼此流体连接。类似地，两个贯通开口11c或者由贯通开口11c形成的穿过系统1的板堆叠的管线各自经由对应的凸边通路、经由对应的分配结构、过渡区域以及经由背对着图2的观察者的、第二单独板2b外侧上的对应的流场而彼此流体连接。相反，贯通开口11a或者由贯通开口11a形成的穿过系统1的板堆叠的管线通常各自经由被单独板2a、2b封围或环绕的腔体19而彼此流体连接。该腔体19在每种情况下都用于将冷却剂引导通过隔板2，特别是用于冷却隔板2的流场17，因此间接地冷却MEA10的电化学活性区域18。

图3示意性地示出了剖过图1的系统1的板堆叠的一部分的剖面A-A，该剖切平面定向成垂直于隔板2的板平面。堆叠的结构相同的隔板2中的每一个都包括上述的第一金属单独板2a和上述的第二金属单独板2b。还示出了流场17，就其延伸部而言，它对应于MEA 10的电化学活性区域18、过渡区域21和隔板2的分配或收集区域20，每个区域17、21、20都具有用于沿隔板2的外表面引导介质的结构，在此特别是呈腹板和由腹板设周界的通道的形式。

膜电极组件(MEA)10，例如从现有技术中已知的，在每种情况下布置在堆叠的相邻的隔板2之间。MEAs 10通常包括膜14，例如带有催化剂层的电解质膜，以及连接至其的加强层，在此在每种情况中都有两个加强层15a、15b。加强层15a、15b和膜14在过渡区域21重叠。举例来说，至少一个加强层15a、15b在每种情况下都可以例如通过粘合剂连结或通过层合而以物质连结的方式在一侧连接到膜14。至少一个加强层15a、15b通常由薄膜材料，例如热塑性薄膜材料或热固性薄膜材料形成。

MEA 10的膜14没有由加强层15a、15b覆盖的区域在每种情况下都在邻接的隔板2的流场17上方延伸，形成位于所述流场17对面的活性区域18，并且该处使得在膜14或者存在于其上的催化剂层(此处未示出)上能够发生电化学反应。此外，膜14至少部分地延伸到过渡区域21中。在这种情况下，MEA 10的加强层15a、15b可以用于使MEA 10定位和紧固在邻接的隔板2之间。在现有技术中，隔板2具有凹口或凹槽52而MEA 10具有凹口或凹槽51作为横向定位辅助部。隔板2和MEA 10在每一种情况下都以交替的方式一个堆叠在另一个之上，使得借助它们的定位辅助部52、51，它们与定位装置(此处未示出)横向地邻接，并且由后者引导。然而，因为MEA是非常容易移动和弯曲的，存在着MEA不能正确地定位的风险，因为它可能例如在边缘区域膨胀(扩张)或隆起，即特别是可能沿堆叠方向发散(散开)。因此，MEA10可能偏离相对于双极板的正确位置。本发明克服了这一点，即MEA不是仅在对整个堆叠进行堆叠时才施加到隔板2上，而是进行堆叠的是由MEA 10和隔板2构成的复合结构(参见下文的组件50)。原则上，也可以设想，由带有两个MEA 10的隔板2构成的复合结构与没有MEA的隔板交替堆叠。

加强层15a、15b各自覆盖邻接的隔板2的分配或收集区域20，或者延伸到邻接的隔板2的分配或收集区域20中。如图3所示，加强层15a、15b还可以附加地覆盖邻接的隔板2的过渡区域21，或者可以延伸到邻接的隔板2的过渡区域21中。加强层15a、15b的边缘对活性区域18设边界。

在图3的示例中，MEA 10的框架状加强层15在每种情况下都包括第一框架状加强层15a，也被称为第一薄膜层15a，和第二框架状加强层15b，也被称为第二薄膜层15b，薄膜层15a、15b中的每一个都连接到膜14。在图3中，区域21中的薄膜层15a、15b布置成至少部分地在相应的膜14的两侧上，并且沿堆叠方向或沿z方向7为后者设边界。薄膜层15a、15b借助于粘合剂47在区域20中连接到膜14并且彼此连接，这在本文其他位置通常不会明确提及。替代地，MEA的框架状加强层15也可以设计为单层薄膜材料。于是，与MEA的连接经由重叠区域产生，但这相对于MEA只在一侧上形成。因此，MEA 10在每种情况下都具有这样的厚度，在框架状加强层15的过渡区域21中的厚度大于MEA 10的不同于过渡区域21或由过渡区域21设边界的区域中的厚度，MEA 10在每种情况下的厚度都是沿堆叠方向或沿z方向7确定的。

如图3所示，气体扩散层16可以另外布置在活性区域18中。气体扩散层16使能够流入到膜14的表面的尽可能大的区域上，并且因此可以改善膜14上的介质交换。气体扩散层16在每种情况下都可以例如布置在邻接的隔板2之间的活性区域18中的膜14的两侧上。气体扩散层16可以例如由导电纤维料毡形成，或者可以包括导电纤维料毡。(一个或多个)气体扩散层16和膜14被统称为膜复合材料。为了容纳过渡区域21中的MEA10的框架状加强层15和气体扩散层16两者，与邻接的区域17和20的介质引导结构相比，隔板2的过渡区域21的介质引导结构较佳地具有减少的高度，以防止过渡区域21中的隔板2、MEA 10和气体扩散层16过度压缩。

正如下文所示，图3所示的结构对理解本发明至关重要。然而，本发明与常规的板堆叠之间的差异在于图3所示以外的部分中，因此，图3中的图示出了图2的常规的电化学电池单体的一部分，但是对于根据本发明的组件来说可能是相同的。

图4A以平面图示出了图2的隔板2的两个部分，特别是图2的隔板2的第一单独板2a。图4B同样以平面图示出了与图4a中所示的以及从现有技术已知的隔板2邻接的MEA 10的对应部分或者根据图2的其框架状加强层15的对应部分，该框架状加强层15在下文中也被称为框架15。纯粹为了清楚起见，在图4A中，只有上文结合图2描述的隔板2的一些元件用附图标记表示出来。在图4A和4B中，隔板2和框架15故意地相对于彼此按基本是真实的比例示出，从而因此说明在图1所示类型的板堆叠中，隔板2的哪些区域和邻接MEA 10的哪些区域是彼此一致的。

MEA 10的框架状加强层或框架15包括成对的切口22a至22c以及中心切口23。膜14的由框架状加强层15设边界的区域被布置在框架状加强层15的中心切口23的区域中，所述区域与系统1的板堆叠中的邻接的隔板2的流场17一致，因此在活性区域18中，质子可以穿过膜14。框架状加强层15对中心切口23设周界，这又因此限定了MEA 10的电化学活性区域。MEA 10的框架状加强层15的切口22a至22c被尺寸设计成使得MEA10相对于相邻的隔板2布置成或可布置成使得切口22a至22c与邻接的隔板2的贯通开口11a-11c对齐，因此介质可以穿过框架状加强层15的切口22a至22c。在图4A、4B中，现有技术中已知的MEA 10的框架状加强层15被尺寸设计成使得MEA 10相对于邻接的隔板2布置成或可布置成使得框架状加强层15完全或至少部分地覆盖邻接的隔板2的分配或收集区域20。

下文参考图9为例。通常，隔板2具有第一平坦侧71和相对的第二平坦侧72。单独板2a、2b可以被称为隔板2的第一层2a和第二层2b。第一层2a具有第一平坦侧71a，其与隔板2的第一平坦侧71重合。此外，第一层2a具有第二平坦侧72a，其与第二层2b的第一平坦侧71b邻接。第二层2b包括第二平坦侧72b，其与隔板2的第二平坦侧72重合。

图5A和5B示出了隔板2和相关联的MEA 10，当它们结合在一起时，形成用于电化学系统1的组件50或复合结构(参见例如，图12至18、20、23A至23E)。图5A的隔板2基本上对应于图4A所示的隔板2。与图4B的MEA 10相比，图5B的MEA 10具有用于将MEA 10相对于隔板2定位和/或用于将MEA 10紧固至隔板2的凸片30。在图5B中，MEA 10包括四个凸片30。然而，也可以设有少于四个或多于四个的凸片30。

凸片30在一侧连接到框架状加强层15。凸片30也具有自由端35，其紧固至隔板2以形成结合的组件50。在对应的结合的组件50(未示出)中，框架状加强层15布置在隔板2的第一平坦侧71上，而凸片30的自由端35布置在隔板2的第二平坦侧72上。

通过至少一个凸片30，MEA 10因此可以以形状配合和/或力配合的方式连接到隔板2。特别地，因此不需要在MEA 10与隔板2之间有物质连结(物质结合)的连接，诸如粘合剂连结。

如图5B所示，框架状加强层15在凸片30的区域中可以具有突起部40，该突起部40横向突出超出隔板2的外边缘25。为了紧固的目的或者为了形成组件50，凸片30放置在或者被推到隔板2的外边缘25上方。

图6B的MEA 10与图5B的MEA 10不同之处在于，框架状加强层15在凸片30的区域中具有突起部41，该突起部横向上突出超出隔板2的内边缘24。在所示的示例性实施例中，内边缘24是贯穿开口11c的一部分。作为替代或补充，突起部41也可以突出超出贯通开口11a或11b的内边缘。在组件50中，凸片30插入在贯通开口11c中，因此凸片30的自由端35布置在隔板2的第二平坦侧72上。图6A的隔板2基本上对应于图5A和图4A所示的隔板2。

因此，在图5B和6B中，与凸片30相邻的框架状加强层15突出超出隔板2的内边缘24或外边缘25。在图5A、5B、6A、6B的实施例中，隔板2不需要适应于具有凸片30的MEA 10。因此，常规的隔板2可以用于这些实施例的组件50，而不必为此目的进行改型。

图7A、8A、9至20、21A-C、21E所示的隔板2与已知的隔板2相比有改型，这些改型将在下文描述。

在图7A的实施例中，凹部60设在隔板2的外边缘区域中。图7B的MEA 10具有多个凸片30，它们布置在电化学活性区域的或膜14的不同侧上。为了形成组件50，可以将框架状加强层15的凸片30放置在或者推到凹部60区域中的隔板的外边缘25上方。因此，代替MEA 10中的突起部40、41(参见图5B、6B)，在隔板2的外边缘或内边缘上也可以形成凹槽60以使凸片30能紧固至隔板2。

在图7B中还可以看到在框架状加强层15中设置切除口(incision)42，这些切除口相对于凸片30的插入或推入方向延伸以一定的角度，通常基本垂直地延伸。切除口42在凸片30连接到框架状加强层15的点位处邻接于凸片30。这些切除口42可以有助于相应的凸片30移动，或者防止凸片30撕裂。虽然切除口42仅仅结合图7B描述，但它们可以根据需要在任何意框架状加强层15中实施。

图8B中所示的MEA 10同样具有多个凸片30、31、32，这些凸片30、31、32具有不同的形状。在这种情况下，仅仅凸片30具有类似于前述实施例的切除口42的切除口48，但是在此这些切除口有明显更大的角度。为了接纳凸片30、31、32，在图8A的隔板2的外边缘区域中形成贯通开口61。当隔板2和MEA 10结合在一起时，凸片30插入在对应的贯通开口61中，使得凸片30通过贯通开口61接合，并且因此布置在隔板2的相对的平坦侧上。为了避免MEA 10相对于隔板的任何滑动，贯通开口61可以设计成使得其以基本精确配合的方式横向地设周界，凸片30在其中接合。各个贯穿开口61可以接纳一个凸片30或多个凸片31、32。例如，MEA10包括两个凸片31、32，这些凸片31、32的自由端35指向背离彼此，并且穿过同一个贯通开口61接合。位于凸片31、32之间的是加强层15的腹板状条，每个凸片31、32都连接于其。

图9至11中的每一个都示出了剖过隔板2的一部分的剖面。

图9的隔板2包括两层2a、2b，它们有相互对齐的贯通开口61a、61b，MEA 10的凸片30可以插入这些贯通开口中。图9的隔板2在贯通开口61a、61b的区域中没有浮凸结构。

图10同样示出了单独的隔板2，也就是说，没有MEA 10。隔板2的第一层2a包括用于接纳凸片30的贯通开口61，而第二层2b在第一层2a的贯通开口61的区域中没有开口。此外，浮凸结构62仅仅设在第一层2a中。

在图11的隔板2中，在两个层2a、2b中都设有贯通开口61a、61b和浮凸结构62a、62b。

图12至17中的每一个都示意性地示出了剖过包括MEA 10和隔板2的组件50的一部分的剖面。为了清楚起见，隔板2和MEA 10被示出为在此处呈彼此相隔一定距离。然而，在实践中，它们彼此抵靠。

该隔板具有与图12至15中相同的设计，并且包括两个单独板或层2a、2b，其中只有第一层2a包括用于接纳凸片30的贯通开口61。由于只有第一层2a具有所述的贯通开口61，因此凸片30的自由端被布置在第一层2a的第二平坦侧72a上。在这种情况下，加强层15布置在第一层2a的相对的第一平坦侧71a上。

第一层2a可以附加地包括浮凸结构62，其邻接于贯通开口61。通常，浮凸结构设置在层2a或隔板2的外边缘区域中，在外周凸边12d所封围的区域之外。在本示例性实施例中，加强层15不抵靠浮凸结构62，但是其边缘部分地覆盖浮凸结构62。浮凸结构62形成用于凸片30的自由端的接纳部，并且对凸片30横向地设周界。此外，浮凸结构可以设计成使凸片30周围的层2a的区域变硬(加固)。因此，浮凸结构62可以作用以稳定组件50，但是也可以作为用于凸片30的间隔件。由于浮凸结构62通常仅仅为紧固凸片30而设置，因此没有密封功能或流体引导功能与这种类型的浮凸结构62相关联。

图12至15的组件50与所使用的MEA 10在类型上有所不同，而在每种情况下使用的隔板2是相同的。

图12的MEA 10的加强层15是单层的，并且包括单个薄膜层，其中凸片30与加强层15一体地形成并且插入在层2a的开口61中。

图13的MEA 10的加强层15是两层式的，并且包括第一薄膜层44和第二薄膜层45。薄膜层44、45经由插入的粘合剂层47以物质连结的方式彼此连接。替代地，薄膜层44、45可以例如层合到彼此。凸片30与加强层15的两个薄膜层44、45一体地形成，并且插入在层2a的开口61中。

图14的MEA 10的加强层15是单层式的，凸片30和加强层15是单独的元件。凸片30和加强层15在连接点位46处以物质连结的方式，例如借助于粘合剂连结或焊接接头而彼此连接。凸片30的自由端35插入在层2a的开口61中。该实施例的一个优点是，常规的MEA 10可以随后设有凸片30。

在图15的实施例中，MEA 10的加强层15是两层的，并且包括第一薄膜层44和第二薄膜层45，它们可以对应于上述的薄膜层15a、15b。薄膜层44、45经由插入的粘合剂层47以物质连结的方式彼此连接。替代地，薄膜层44、45可以例如层合到彼此。在切口区域43中，第二薄膜层45不连接到第一薄膜层44，并且在该位置处形成凸片30。因此，凸片30与加强层15的第二层45一体地形成，并且插入在层2a的开口61中。由于切口43被第一薄膜层44覆盖，加强层15在凸片30的区域中没有开口，其结果是可以减少短路的可能性。

图16的实施例与图15的实施例相比有一些改型。一方面，凸片30不是仅仅穿过层2a的开口61，而是穿过两个层2a、2b的开口61a、61b而接合。因此，其位于第二层2b的第二平坦侧72b上，但以这种方式也被布置在第一层2a的第二平坦侧72a上，而框架状加强层15被布置在第一层2a的第一平坦侧71a上。此外，以与图15不同的方法，图16中的粘合剂层47在凹部43的区域中没有被移除。而是，在图16中，凹部43的区域中的粘合剂层47被薄的薄膜49覆盖，该薄的薄膜防止粘合剂层47与隔板2的第一层2a之间的接触，因此在定位隔板2和MEA10时，隔板2不会粘合地连结至MEA 10，并且特别是可以相对于MEA 10移动。

在图5B、6B、7B、8B、12、13的MEA中，凸片30与框架状加强层15一体地形成。为此，框架状加强层15具有切除口，其界定凸片30的边界。为了覆盖由凸片30限定的切口，图5B、6B、7B、8B、12、13的实施例的加强层15可以具有另一薄膜层(未示出)，其覆盖相应的切口。该另一薄膜层可以仅仅设置在或至少设置在切口或凸片30的区域中，或者可以在框架状加强层15的整个区域上延伸。

在图5B、6B、7B、8B中，凸片30布置在MEA 10上的不同位置处。特别地，凸片30可以布置在电化学活性区域18的或膜14的相对侧上。MEA 10，特别是膜14，在凸片30之间的区域中可能受到轻微的拉伸应力。因此，可以使MEA 10变平，这可防止MEA 10中形成皱褶。

图12至17中所示的组件50可以彼此连接，或者堆叠以形成电化学系统1的堆叠6。图18示出了作为示例的一个多层系统，其由彼此连接的两个组件50a、50b构成，每个组件50a、50b的结构与图12所示的组件50至少局部地相似。在图18中，单层MEA 10的凸片30在每种情况下都被插入在隔板2的(一个)层中，从而因此形成由两个隔板2和两个MEA 10构成的预组装单元。随着堆叠的继续，下一个预组装单元的MEA 10将被推入到具有邻接的浮凸结构62的开口61中。

图17的组件50与图12的组件基本对应，图17中的图相对于图12转过了180°。此外，图17的第二层2b包括第二浮凸结构63，其中，浮凸结构63形成用于凸片30的自由端35的接纳部，并且凸片30的自由端35位于由第二浮凸结构63形成的接纳部中。浮凸结构62、63可以布置成斜向地相对并且彼此偏离(参见图17)，因此凸片30的定位成指向远离加强层15的端部35可以被接纳在浮凸结构62、63之间的空间中。浮凸结构62、63相对于隔板2的板平面可以附加地指向不同的方向(参见图17)或者指向同一方向(参见图11)。在另一实施例中(未示出)，第一层2a的第一浮凸结构62被省略，因此只有第二层2b在凸片30的区域中具有第二浮凸结构。

上文所述和图中所示的凸片30、31、32、突起部40、41、切除口42、48、凹部60、开口61和/或浮凸结构62、63、64可以彼此补充，并且在组件50、堆叠6和/或电化学系统1中彼此结合。

将参考图19和图20来解释组件50的生产方式。首先，提供MEA 10和隔板2，MEA 10具有上述的凸片30。将MEA 10放置到隔板2上或者朝隔板2移动。随后，借助于滑块80，将凸片30插入在隔板2的贯通开口61中。由于浮凸结构62用作为凹部的，凸片30的自由端35锁合到由浮凸结构62限定的接纳部中，由此产生组件50。替代地，凸片30的自由端35也可以推入到由开口61和浮凸结构62限定的接纳部中。因此，借助于滑块80的结合步骤是可选的。

图21A至21E中的每一个都示意性地示出了隔板2的外边缘区域的一部分的俯视图。图22A至22E中的每一个都示意性地示出了MEA 10的框架状加强层15的一部分的俯视图。图23A至23E中的每一个都示意性地示出了组件50的俯视图，该组件包括图21A-21E的隔板2和图22A-22E的相关联的MEA 10。

在图23A的实施例中，可以看出的是凸片30插入穿过隔板2的贯通开口61。贯通开口61以基本精确的配合对凸片30横向地设周界。

在图23B的实施例中，可以看出，凸片30插入穿过隔板2的贯通开口62，凸片30被隔板中形成的两个浮凸结构64横向地设周界，并且被这些浮凸结构保持就位。

图23C的实施例示出，两个凸片31、32接合在隔板2的同一开口61中。凸片31、32的自由端35指向背离彼此，并且布置在层2a的后侧上。

在图23D的实施例中，三角凸片30布置在MEA 10的突起部40的区域中，突起部40突出超出隔板2的外边缘25。在隔板2上没有采取额外的措施来接纳或定位凸片30。

在图23E的实施例中，隔板2具有两个浮凸结构64，它们限定用于凸片30的接纳区域并且对凸片30的自由端35横向地设周界。

应当指出，图23A、23B、23C、23D和/或23E的实施例可以彼此结合。

在先前的实施例中，框架状加强层15和至少一个凸片30、31、32较佳地由电绝缘材料制成。不同于所示的两层隔板2，隔板也可以是单层的。举例来说，隔板2是加湿器板的单板。

从附图中可以看出，凸片30、31、32可以具有不同的形状。凸片30、31、32例如可以是半圆形、矩形、梯形、新月形、舌形、U形或V形。

本发明还提出了上述类型的多个组件50的堆叠6。在这种情况下，堆叠6的组件50在结构上可以是相同的；然而，至少两个不同的组件50也可以安装在堆叠6中。

本发明还提供了一种电化学系统1，其包含上述类型的堆叠6或至少一个组件50。电化学系统1具体地可以是燃料电池单体系统、电化学压缩机、电解器、或者氧化还原液流电池(redox flow battery)。隔板2或者组件50也可用在用于电化学系统的加湿器中，在这种情况下，电化学活性区域由可渗透水蒸气的区域替代。

最后，应当指出，图5至23的实施例的特征可以单独地要、也可以彼此结合地求保护，只要它们不相互抵触。

附图标记列表：

1 电化学系统

2 隔板

2’ 隔板

2a 单独板

2b 单独板

3 端板

4 端板

5 介质端口

6 堆叠

7 z方向

8 x方向

9 y方向

10 膜电极组件

11a-d 贯通开口

12a-d 凸边布置

13a-c 通路

14 膜

15 边缘部分

15a 薄膜层

15b 薄膜层

16 气体扩散层

17 流场

18 电化学活性区域

19 腔体

20 分配和/或收集区域

21 过渡区域

22a-c 切口

23 中心切口

24 内边缘

25 外边缘

29 分配通道

30 凸片

31 凸片

32 凸片

35 凸片的自由端

40 突起部

41 突起部

42 切除口

43 切口

44 第一薄膜层

45 第二薄膜层

46 连接点位

47 粘合剂层

48 切除口

49 粘合剂层的覆盖

50 组件

50a 组件

50b 组件

51 定位辅助部

52 定位辅助部

60 切口

61 贯通开口

62 浮凸结构

63 浮凸结构

64 浮凸结构

71 第一平坦侧

71a 第一平坦侧

71b 第一平坦侧

72 第二平坦侧

72a 第二平坦侧

72b 第二平坦侧

80 滑块。

Claims (19)

1.用于电化学系统(1)的组件(50)，包括具有至少一个层(2a)的隔板(2)和膜电极组件MEA(10)，所述MEA(10)具有：

-电化学活性区域，

-框架状加强层(15)，所述框架状加强层(15)围绕所述电化学活性区域，以及

-至少一个凸片(30)，所述凸片(30)用于将MEA(10)相对于所述隔板(2)定位和/或用于将所述MEA(10)紧固至所述隔板(2)，

其中，所述层(2a)具有第一平坦侧(71a)和与所述第一平坦侧(71a)相对的第二平坦侧(72a)，

其中，所述凸片(30)在一侧连接到所述框架状加强层(15)，并且所述凸片的自由端(35)布置在所述层(2a)的第二平坦侧(72a)的那一侧，

其中，所述框架状加强层(15)布置在所述层(2a)的第一平坦侧(71a)上。

2.根据权利要求1所述的组件(50)，其特征在于，所述凸片(30)与所述框架状加强层(15)一体地形成。

3.根据权利要求2所述的组件(50)，其特征在于，在所述框架状加强层(15)中设有至少一个切除口或凹部，所述切除口或凹部界定所述凸片(30)的边界。

4.根据权利要求2或3中的任一项所述的组件(50)，其特征在于，所述框架状加强层(15)包括两个薄膜层(44、45)，并且所述凸片(30)由所述薄膜层(44、45)中的至少一个形成。

5.根据权利要求4所述的组件(50)，其特征在于，所述凸片(30)在所述框架状加强层(15)的薄膜层中的一个(45)中限定切口(43)，所述切口(43)被所述框架状加强层(15)的另一个薄膜层(44)覆盖。

6.根据权利要求1所述的组件(50)，其特征在于，所述凸片(30)和所述框架状加强层(15)是彼此连接的，具体是以材料连结的方式连接的单独的元件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，与所述凸片(30)相邻地，所述框架状加强层(15)突出超出所述隔板(2)的内边缘或外边缘(24、25)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，所述层(2a)具有贯通开口(61)，所述凸片(30)穿过所述贯通开口而接合。

9.根据前述权利要求所述的组件(50)，其特征在于，所述贯通开口(61)设计成使得其以基本精确的配合横向地设周界，所述凸片(30)穿过所述贯通开口而接合。

10.根据前述两个权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，包括两个凸片(31、32)，其中所述凸片(31、32)的自由端(35)指向背离彼此，所述凸片(31、32)穿过所述层(2a)的同一贯通开口(61)而接合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，所述层(2a)具有至少一个浮凸结构(62)，并且所述凸片(30)抵靠所述浮凸结构(62)。

12.根据权利要求11所述的组件(50)，当根据权利要求8至10中的任何一项时，其特征在于，所述浮凸结构(62)邻接于所述贯通开口(61)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，所述隔板(2)至少部分地具有单个层或者正好两个层(2a、2b)。

14.根据前述权利要求所述的组件(50)，其特征在于，所述正好两个层(2a、2b)中的每一个都具有第一平坦侧和第二平坦侧，第一层(2a)的第二平坦侧与第二层的第一平坦侧邻接，所述凸片(30)的自由端布置在所述第一层(2a)的第二平坦侧或者所述第二层(2b)的第二平坦侧上，而所述框架状加强层布置在所述第一层(2a)的第一平坦侧上。

15.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，所述凸片(30)和所述框架状加强层(15)由电绝缘材料形成。

16.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，所述凸片(30)是半圆形、矩形、梯形、新月形、舌形、U形或者V形。

17.根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)，其特征在于，包括至少两个凸片(30)，所述凸片(30)设计成使得所述MEA(10)在所述凸片(30)之间的区域中受到拉伸应力，所述凸片(30)特别是布置在所述电化学活性区域的相对侧上。

18.一种堆叠(6)，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的组件(50)。

19.一种电化学系统(1)，包括至少一个根据权利要求1至17中任一项所述的组件(50)或者根据权利要求18所述的堆叠(6)。

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