CN116676610A - 电化学装置 - Google Patents

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Abstract

一种电化学装置，包括：第一隔板，包括在第一方向上设置的第一通道和第一凸台；第二隔板，包括在与第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台，第二隔板层叠在第一隔板上；以及接触图案，设置在第一隔板上并布置在第一通道上以与第二隔板接触。

Description

电化学装置
相关申请的交叉参考
本申请要求于2022年2月22日提交的韩国专利申请第10-2022-0023241号的权益，该申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种电化学装置。
背景技术
对替代能源的研究和开发的需求不断增加，以应对全球变暖和化石燃料的消耗。氢能作为解决环境和能源问题的切实可行的解决方案正受到关注。
特别是，由于氢具有高能量密度和适合在电网规模(grid-scale)应用的特性，氢作为未来的能量载体备受关注。
水电解堆是一种电化学装置，是指通过电化学分解水产生氢和氧的装置。水电解堆可以通过串联层叠数十个或数百个水电解池(单元池)来配置。
膜电极组件(MEA)位于水电解堆的单元池的最内侧。膜电极组件包括能够移动氢离子(质子)的全氟磺酸离聚物基电解质膜，以及分别设置在电解质膜的两个相对表面上的阳极和阴极。以下，水电解是指聚合物电解质膜(PEM)水电解。
此外，多孔传输层(PTL)、气体扩散层(GDL)和垫片可以层叠在膜电极组件(MEA)的每个外部(外表面)上，膜电极组件(MEA)上层叠有阳极和阴极。隔板(或双极板)可以布置在PTL和GDL的外侧(外表面)上。隔板包括流路(流场)，反应物、冷却剂和由反应流产生的产物通过流路，或者，隔板可以包括可以代替流路的结构。
此外，为了通过层叠水电解池来实现水电解堆，需要在各个隔板(例如，阳极隔板和阴极隔板)之间保持密封性。
为此，在相邻层叠的隔板之间设置垫片(密封件)。也就是说，垫片用于防止在隔板的一个表面上或另一表面上流动的目标流体(例如，水或氢)泄漏到水电解池的外部。
同时，需要安全地保持由垫片密封的状态，以保证水电解池的安全性、可靠性和性能稳定。
最近，为了更有效地确保各个隔板(例如，阳极隔板和阴极隔板)之间的密封性能，已尝试实施这样的构造，其中用于目标流体(例如，水)流过的阳极隔板的第一通道和用于目标流体(例如，氢)流过的阴极隔板的第二通道设置在彼此交叉(例如，垂直相交)的方向上。
在相关技术中，由于第一通道和第二通道设置在彼此交叉的方向上，因此可以确保阳极隔板和阴极隔板之间的密封性能。然而，阳极隔板和阴极隔板之间的接触面积(电接触面积)减小(接触面积变得小于第一通道和第二通道彼此平行的结构中的接触面积)。因此，由阳极隔板和阴极隔板产生的每单位面积的电流受到限制(减少)，冷却性能劣化。因此，存在水电解池的性能、安全性、可靠性劣化的问题。
因此，近年来，为了在确保水电解池的密封性能的同时提高安全性和可靠性，进行了各种研究，但研究结果仍然不足。因此，需要开发一种确保水电解池的密封性能，同时提高安全性和可靠性的技术。
发明内容
本发明涉及一种电化学装置。具体实施方式涉及一种能够在确保密封性能的同时提高安全性和可靠性的电化学装置。
本发明的实施方式提供一种能够在确保密封性能的同时提高安全性和可靠性的电化学装置。
特别地，本发明的实施方式能够确保相邻隔板之间的接触面积，同时保证相邻隔板之间的密封性能。
其中，本发明的实施方式能够确保第一隔板和第二隔板之间的接触面积，同时实施这样的配置，其中，目标流体流过的第一隔板的第一通道和目标流体流过的第二隔板的第二通道设置在彼此交叉的方向上。
本发明的实施方式能够提高电化学装置的性能和效率。
本发明的实施方式能够提高隔板的结构刚度并且最小化隔板的变形和损坏。
本发明的实施方式能够提高安全性、可靠性和隔板之间的对齐程度。
实施方式的特征不限于上述特征，还包括可以从下文描述的方案或实施方式中理解的特征或效果。
本发明的示例性实施方式提供一种电化学装置，包括具有在第一方向上设置的第一通道和第一凸台的第一隔板、具有在与第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台的第二隔板，第二隔板层叠在第一隔板上，并且接触图案设置在第一隔板上并布置在第一通道上以与第二隔板接触。
这是为了在确保电化学装置的密封性(密封性能)的同时提高安全性和可靠性。
也就是说，在相关技术中，可以确保阳极隔板和阴极隔板之间的密封性能，因为目标流体(例如，水)流过的阳极隔板的第一通道和目标流体(例如，氢)流过的阴极隔板的第二通道设置在相互交叉的方向上。然而，阳极隔板和阴极隔板之间的接触面积(电接触面积)减小(接触面积变得小于第一通道和第二通道彼此平行的结构中的接触面积)。因此，存在由阳极隔板和阴极隔板产生的每单位面积的电流受到限制(减少)，以及冷却性能劣化的问题。因此，存在水电解池的性能、安全性、可靠性劣化的问题。
相比之下，在本发明的实施方式中，可与第二隔板接触的接触图案设置在第一隔板的第一通道上，使得除了对应于第二通道的第二隔板的突出部与第一隔板接触的区域之外，还可以通过接触图案来确保第一隔板与第二隔板之间的接触区域。因此，能够获得确保第一隔板和第二隔板之间的密封性能、增加第一隔板和第二隔板产生的每单位面积的电流以及提高冷却性能的有利效果。
接触图案与第二隔板的接触部(位置)可以根据所需条件和设计规范进行各种改变。
根据本发明的示例性实施方式，接触图案可以与第二凸台的面向第一隔板的背面接触。
根据本发明的示例性实施方式，接触图案可以通过部分地加工第一隔板的一部分而与第一隔板一体化。
由于如上所述通过对第一隔板的一部分进行部分加工来形成接触图案，因此能够获得简化结构和制造工艺以及降低制造成本的有利效果。
根据本发明的示例性实施方式，第一方向可以垂直于第二方向。
根据所需条件和设计规范，接触图案可以具有各种结构和形状。
根据本发明的示例性实施方式，接触图案可以在第二方向上具有连续的直形。
根据本发明的示例性实施方式，第一隔板的厚度可以为0.08mm至0.6mm。
由于如上所述第一隔板的厚度为0.08mm至0.6mm，因此在对金属制的第一隔板的接触图案进行加工(冲压加工)的过程中，能够获得对第一隔板的损伤最小化、确保接触图案的可加工性的有利效果。
根据本发明的示例性实施方式，第一通道在第二方向上的宽度可以是1.5mm至7mm。
由于如上所述第一通道在第二方向上的宽度为1.5mm至7mm，因此能够获得确保接触图案的可加工性同时使单元池的性能劣化最小化的有利效果。
根据本发明的示例性实施方式，第一通道和接触图案可以满足表达式1。
表达式1
0.2mm≤c'＝(a-c)/2≤2mm
这里，a表示第一通道在第二方向上的宽度，c表示接触图案在第二方向上与第二隔板接触的接触长度，并且c'表示定义为(a-c)/2的长度。
当c'((a-c)/2)如上所述为大于或等于0.2mm且小于或等于2mm时，能够获得在确保接触图案的可加工性的同时确保第一隔板和第二隔板之间足够的电接触面积的有利效果。
根据本发明的示例性实施方式，第一通道和接触图案可以满足表达式2。
表达式2
0.2mm≤d'＝(b-2e-d)/2≤2mm
这里，b表示基于接触图案，在接触图案的在第一方向上的两个相对的端部处彼此隔开的第一参考线和第二参考线之间的距离，e表示在第一方向上彼此相邻设置的接触图案之间的间隔，d表示在第一方向上与第二隔板接触的接触图案的接触宽度，并且d'表示定义为(b-2e-d)/2的长度。
当如上所述d'((b-2e-d)/2)为大于或等于0.2mm且小于或等于2mm时，能够获得在确保接触图案的可加工性的同时确保第一隔板和第二隔板之间足够的电接触面积的有利效果。
特别地，接触图案之间的间隔e可以是大于或等于1.5mm。
根据本发明的示例性实施方式，接触图案和第二隔板可以满足表达式3。
表达式3
d<i
这里，d表示接触图案在第一方向上与第二隔板接触的接触宽度，并且i表示第二凸台在第一方向上的宽度。
如上所述，第二凸台在第一方向上的宽度大于接触图案在第一方向上与第二隔板接触的接触宽度。因此，能够进一步确保第一隔板和第二隔板之间的接触面积，并且第二隔板可以用作在层叠单元池时引导第一隔板对准的引导件。因此，能够获得提高单元池(隔板)之间的对齐程度和提高安全性和可靠性的有利效果。
根据本发明的示例性实施方式，第一通道和接触图案可以满足表达式4。
表达式4
0.4mm≤h-g≤1.5mm
这里，g表示定义为第一隔板的厚度和第一通道在单元池层叠的方向上的厚度之和的厚度，并且h表示定义为第一隔板的厚度、第一通道的厚度和接触图案在单元池层叠方向上的厚度之和的厚度。
当h-g如上所述为大于或等于0.4mm且小于或等于1.5mm时，能够获得在确保目标流体的移动效果(脉动效果)的同时确保接触图案的可加工性的有利效果。
根据本发明的示例性实施方式，接触图案可以包括与第一隔板隔开(从第一隔板突出)并与第二隔板接触的接触部，以及被配置为将接触部的两个相对的端部连接到第一隔板的连接部。
特别地，连接部与接触部一起可以与第二隔板接触。如上所述，在本发明的一个实施方式中，接触部与第二隔板接触，并且同时地，连接部与第二隔板接触，使得第一隔板与第二隔板之间的电接触面积可以进一步增加。因此，能够获得进一步提高电化学装置的性能和效率的有利效果。
连接部可以具有能够与第二隔板接触的各种结构。
根据本发明的示例性实施方式，连接部可以与第二隔板表面接触。为此，第二凸台可以包括与第二隔板隔开的凸台接触部和被配置为连接凸台接触部和第二隔板的凸台连接部。接触部和连接部之间的边界线可以具有第一半径，凸台接触部和凸台连接部之间的边界线可以具有小于第一半径的第二半径，连接部和第一隔板之间的边界线可以具有第三半径，并且凸台连接部和第二隔板之间的边界线可以具有大于第三半径的第四半径。
根据本发明的另一个实施方式，接触图案可以设置在第一通道的在第一方向上的整个区段的一部分中。
根据本发明的示例性实施方式，第一通道可以包括入口部、设置在入口部下游侧的中心部和设置在中心部下游侧的出口部，并且接触图案可以设置在入口部、中心部和出口部中的至少一个上。
根据本发明的示例性实施方式，可以提供多个第一通道，可以提供多个第一凸台，多个第一通道和多个第一凸台可以在第二方向上交替设置，并且接触图案可以设置在多个第一通道中的至少一个上。
根据本发明的示例性实施方式，可以提供多个第一通道，可以提供多个第一凸台，多个第一通道和多个第一凸台可以在第二方向上交替设置，并且设置在多个第一通道中的任何一个上的接触图案可以在第一方向上与设置在另一个第一通道上的接触图案隔开。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的实施方式的电化学装置的第一隔板的视图。
图2是用于解释根据本发明的实施方式的电化学装置的第二隔板的视图。
图3是用于说明根据本发明的实施方式的电化学装置的凸台和通道的视图。
图4是沿图3中的线D-D截取的截面图。
图5是沿图3中的线E-E截取的截面图。
图6是沿图3中的线F-F截取的截面图。
图7是沿图3中的线G-G截取的截面图。
图8是用于说明根据本发明的实施方式的电化学装置的接触图案的视图。
图9是沿图8中的线A-A截取的截面图。
图10是沿图8中的线B-B截取的截面图。
图11是沿图8中的线C-C截取的截面图。
图12是用于说明根据本发明的实施方式的电化学装置的接触图案的变形示例的视图。
图13至图15是用于解释根据本发明的实施方式的电化学装置的接触图案的另一示例的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
然而，本发明的技术精神不限于这里描述的实施方式，而是可以按各种不同的形式实施。在本发明的技术精神的范围内，可以选择性地组合和替换实施方式中的构件中的一个或多个以供使用。
此外，除非另有明确的定义和说明，本发明实施方式中使用的术语(包括技术和科学术语)可以理解为具有本发明所属领域的本领域普通技术人员可以普遍理解的含义。常用术语的含义，诸如字典中定义的术语，可以考虑相关技术的上下文含义来解释。
此外，本发明实施方式中所使用的术语是为了解释本发明的实施方式，并不用于限制本发明。
在本说明书中，除非另有特别说明，单数形式还可以包括复数形式。表述“A、B和C中的至少一个(或一个或多个)”可以包括可以通过组合A、B和C而构成的所有组合中的一个或多个。
此外，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)之类的术语来描述本发明的实施方式的构件。
这些术语仅用于将一个构件与另一个构件区分开来，构件的性质、次序或顺序不受这些术语的限制。
此外，当一个构件被描述为“连接”、“耦接”或“附接”到另一个构件时，一个构件可以连接、耦接或直接附接到另一个构件或通过介于其间的其它构件连接、耦接，或附接到另一个构件。
此外，表述“一个构件提供或设置在另一构件的上方(上)或下方(下)”不仅包括两个构件彼此直接接触的情况，还包括在两个构件之间提供或设置一个或多个其他构件的情况。表述“上(on)或下(under)”可以指基于一个构件的向下的方向以及向上的方向。
参考图1至图15，电化学装置10包括：具有第一通道110和第一凸台120的第一隔板100(第一通道110和第一凸台120沿第一方向设置)、具有第二通道210和第二凸台220的第二隔板200(第二通道210和第二凸台220沿与第一方向相交的第二方向设置)，第二隔板200层叠在第一隔板100上，并且，接触图案400设置在第一隔板100上并布置在第一通道110上以与第二隔板200接触。
作为参考，在本发明的实施方式中，电化学装置10包括被配置为通过电化学分解水产生氢和氧的水电解堆和被配置为通过燃料(例如，氢)的化学反应产生电能的燃料电池堆。
在下文中，将描述根据本发明的实施方式的电化学装置10被用作水电解堆的示例，其通过电化学反应分解水产生氢和氧。
水电解堆可以通过在参考层叠方向(例如，基于图1的向上的/向下的方向)上层叠多个单元池来配置。
更具体地，单元池可以包括：反应层300、层叠在反应层300的一个表面上的第一隔板100和层叠在反应层300的另一个表面上的第二隔板200。水电解堆可以通过在参考层叠方向上层叠多个单元池，然后在多个单元池的两个相对的端部组装端板(未示出)来配置。
反应层300可以具有各种结构，能够产生目标流体(例如，水)的电化学反应即可。本发明不受反应层300的类型和结构的约束或限制。
例如，反应层300可以包括膜电极组件(MEA)310、与膜电极组件310的一个表面紧密接触的第一多孔传输层320，以及与膜电极组件310的另一个表面紧密接触的第二多孔传输层330。
膜电极组件310可以根据所需条件和设计规范在结构和材料上进行各种改变，并且本发明不受膜电极组件310的结构和材料的限制或约束。
例如，膜电极组件310可以通过将催化剂电极层(例如，阳极层和阴极层，在其中产生电化学反应)附接到电解质膜(例如，例如，全氟磺酸离聚物基电解质膜)的两个相对的表面来配置。
第一多孔传输层320和第二多孔传输层330可用于均匀分布目标流体，并且每个都具有多孔结构，该多孔结构具有预定尺寸的孔。
作为参考，供应到阳极层(用于水电解的氧化电极)的水被分离成氢离子(质子)、电子和氧。氢离子通过电解质膜移动到阴极层(作为还原电极)，电子通过外部电路移动到阴极。此外，氧可以通过阳极出口排出，氢离子和电子可以在阴极转化为氢。
参考图1至图11，第一隔板100和第二隔板200与反应层300一起构成单个单元池(水电解池)。第一隔板100和第二隔板200用于阻挡由反应层300分离的氢和水，并确保氢和水流过的流路(流场)。
此外，第一隔板100和第二隔板200还可用于将由单元池产生的热量分配到整个单元池，并且过多的所产生的热量可以通过沿着第一隔板100和第二隔板200流动的水排放到外部。
作为参考，在本发明的实施方式中，隔板(第一隔板和第二隔板)被定义为包括阳极隔板和阴极隔板，它们独立地定义了在水电解堆中用于水(或者水和氧)的流路(通道)和用于氢的流路(通道)。
在下文中，将描述第一隔板100用作阳极隔板，其限定在水电解堆中用于水(或者水和氧)的流路(通道)，并且第二隔板200用作阴极隔板，其限定在水电解堆中用于氢的流路(通道)的示例。或者，第一隔板100可以用作阴极隔板，而第二隔板200可以用作阳极隔板。
更具体地，第一隔板100可以用于覆盖反应层300的一个表面(如图4中所示的反应层的底面)。第一通道110和第一凸台120在第一方向上设置在第一隔板100的面向反应层300的表面上。
在下文中，将描述基于图4，将第一方向定义为水平方向(向左的/向右的方向)的示例。或者，可以将第一方向定义为竖直方向(例如，基于图4)或其他方向。
第一凸台120与反应层300接触并因此用作电通路。第一通道110布置在相邻的第一凸台120之间以形成用于电化学反应的反应区。例如，第一通道110可以用作水(或者水和氧)流过的阳极通道。
第一隔板100可以具有包括第一通道110的各种结构，并且可以由各种材料制成。本发明不受第一隔板100的结构和材料的约束或限制。
例如，第一隔板100可以设置成大致四边形板的形式，并且第一通道110可以设置在第一隔板100的大致中心部110b上。根据本发明的另一个实施方式，第一隔板可以是圆形的或其他的形状。
根据本发明的示例性实施方式，第一隔板100可以由金属(例如，钛、不锈钢、铬镍铁合金(Inconel)或铝)制成。根据本发明的另一个实施方式，第一隔板可以由其它材料制成，诸如石墨或碳复合材料。在下文中，将描述第一隔板100由金属制成的示例。
根据所需条件和设计规范，第一通道110可以具有各种结构。本发明不受第一通道110的结构的约束或限制。
例如，第一通道110可以具有在第一方向上限定的直的形状。或者，第一通道110可以具有弯曲的形状或其他形状。
此外，第一隔板100具有多个歧管流路102、104和106，水(或水和氧)或氢通过这些流路进、出(例如，供应和排放)第一隔板100。
例如，第一-第一歧管流路102(通过其供应水)可以设置在第一隔板100的基于第一方向的一端(图1所示的左端)。第一-第二歧管流路104(通过其排出水和氧)可以设置在第一隔板100的基于第一方向的另一端(图1所示的右端)。被引入第一-第一歧管流路102的水可以流经第一通道110然后通过第一-第二歧管流路104排出。
此外，第一-第三歧管流路106(通过其排放氢)可以设置在第一隔板100的基于第二方向的两个相对的端部(图1所示的上端和下端)。
各歧管流路102、104和106可以根据所需条件和设计规范在数量和结构上进行各种改变。本发明不受各歧管流路102、104和106的数量和结构的约束或限制。
第二隔板200可以用于覆盖反应层300的另一个表面(图4所示的反应层300的顶面)。第二通道210和第二凸台220设置在与第一方向交叉的第二方向上，并且布置在第二隔板200的面向反应层300的表面上。
此外，第二隔板200被设置成面向另一个相邻单元池的第一隔板100的另一个表面(图5所示的底面)。更具体地，第二隔板200的突出部(与第二通道210对应)可以与第一隔板100的一个表面(图5中所示的底面)(紧密)接触。
例如，第一方向可以被定义为垂直于第二方向。在下文中，将描述将第二方向定义为图4所示的竖直方向(向上的/向下的方向)的示例。或者，可以将第二方向定义为水平方向(例如，基于图4)或其他方向。
作为参考，在上文图示和描述的本发明的实施方式中，已经描述了其中第二方向被定义为与第一方向垂直的示例。然而，根据本发明的另一个实施方式，第二方向可以被定义为相对于第一方向倾斜。
第二凸台220与反应层300接触并因此用作电通路。第二通道210设置在相邻的第二凸台220之间以形成用于电化学反应的反应区。例如，第二通道210可以用作用于氢流过的阴极通道。
第二隔板200可以具有包括第二通道210的各种结构，并且可以由各种材料制成。本发明不受第二隔板200的结构和材料的约束或限制。
例如，第二隔板200可以以与第一隔板100对应的大致四边形板的形式设置。第二通道210可以设置在第二隔板200的大致中心部110b。根据本发明的另一个实施方式中，第二隔板200可以是圆形的或其他的形状。
根据本发明的示例性实施方式，第二隔板200可以由金属(例如，钛、不锈钢、铬镍铁合金(Inconel)或铝)制成。根据本发明的另一个实施方式，第二隔板可以由其它材料制成，诸如石墨或碳复合材料。在下文中，将描述第二隔板200由金属制成的示例。
根据所需条件和设计规范，第二通道210可以具有各种结构。本发明不受第二通道210的结构的约束或限制。
例如，第二通道210可以具有在第二方向上限定的直的形状。或者，第二通道210可以具有弯曲的形状或其他形状。
此外，第二隔板200具有多个歧管流路202、204和206，氢或水(或水和氧)通过这些流路进、出(例如，供应和排放)第二隔板200。
例如，第二-第三歧管流路206(通过其排放氢)可以设置在第二隔板200的基于第二方向的两个相对的端部(图2所示的上端和下端)。沿第二通道210流动的氢可以通过第二-第三歧管流路206排出。
此外，第二-第一歧管流路204(通过其供应水)可以设置在第二隔板200的基于第一方向的一端(图2所示的右端)。第二-第二歧管流路202(通过其排出水和氧)可以设置在第二隔板200的基于第二方向的另一端(图2所示的左端)。
各歧管流路202、204和206可以根据所需条件和设计规范在数量和结构上进行各种改变。本发明不受各歧管流路202、204和206的数量和结构的约束或限制。
如上所述，在本发明的实施方式中，第一隔板100的第一通道110和第二隔板200的第二通道210设置为彼此垂直。此外，用于氢的供给和排出的歧管流路(例如，第一-第三歧管流路和第二-第三歧管流路)和用于供给和排出水(或水和氧)的歧管流路(例如，第一-第一歧管流路、第一-第二歧管流路、第二-第一歧管流路和第二-第二歧管流路)以预定间隔布置，从而彼此垂直。因此，能够获得提高安全性和可靠性并有效地确保第一隔板100和第二隔板200之间的密封性能(特别是对应高压氢的密封性能)的有利效果。
参考图3至图11，接触图案400用于进一步确保第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积(电接触面积)。
这里，进一步确保第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积的配置是指，除了第二隔板200的突出部(对应于第二通道210)与第一隔板100相接触的区域之外，进一步确保第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积。
更具体地，接触图案400提供在第一隔板100上，并且是布置在第一通道110上以与第二隔板200接触。
这是基于这样一个事实，即当第一隔板100的第一通道110和第二隔板200的第二通道210被设置为彼此垂直时，可以稳定地确保第一隔板100和第二隔板200之间的密封性能，但第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积减小，由第一隔板100和第二隔板200产生的每单位面积的电流受到限制(减小)，并且冷却性能恶化。
相反，在本发明的实施方式中，可与第二隔板200接触的接触图案400设置在第一隔板100的第一通道110上，这样使得除了第二隔板200的突出部(对应于第二通道210)与第一隔板100接触的区域(基本接触面积)之外，第一隔板100和第二隔板200之间的接触区域可以由接触图案400进一步确保。因此，可以获得确保第一隔板100和第二隔板200之间的密封性能、增加由第一隔板100和第二隔板200产生的每单位面积的电流并提高冷却性能的有利效果。
换言之，如果在第一隔板100上没有设置单独的接触图案400，则第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积可以定义为第二隔板200的突出部(对应于第二通道210)与第一隔板100接触的面积(基本接触面积)。相反，当在第一隔板100上设置接触图案400时，第一隔板100和第二隔板200之间的接触区域可以定义为第二隔板200的对应于第二通道210的突出部与第一隔板100接触的面积(基本接触面积)和接触图案400与第二隔板200接触的面积(附加接触面积)的面积之和。
接触图案400与第二隔板200的接触部(位置)可以根据所需条件和设计规范进行各种改变。本发明不受接触图案400与第二隔板200的接触部的约束或限制。
例如，接触图案400可以设置在第一通道110上，以与第二凸台220的面向第一隔板100的背面(图5所示的上表面)接触。
在下文中，将描述多个第一通道110和多个第一凸台120在第二方向上交替设置，并且接触图案400在每个第一通道110上以规则间隔设置的示例。
特别地，接触图案400可以通过部分地处理第一隔板100的一部分而与第一隔板100一体形成。
更具体地，通过部分地按压(例如，执行压制处理)第一隔板100的对应于第一通道110的一个表面(图5所示的上表面)，接触图案400可以从第一隔板100的另一表面(图5所示的底面)突出。
更具体地，在第一隔板100上形成第一通道110的过程中，接触图案400可以与第一通道110一起形成。由于如上所述通过对第一隔板100的一部分进行部分加工来形成接触图案400，因此可以获得简化结构和制造工艺以及降低制造成本的有利效果。
在上文图示和描述的本发明的实施方式中，已经描述了通过部分地处理第一隔板100的一部分而与第一隔板100一体形成接触图案400的示例。然而，在根据本发明的另一个实施方式中，可以通过将单独的构件附接或耦接到第一隔板来形成接触图案。或者，可以通过蚀刻、切割处理等在第一隔板上形成接触图案。
根据所需条件和设计规范，接触图案400可以具有各种结构和形状。本发明不受接触图案400的结构和形状的约束或限制。
根据本发明的示例性实施方式，接触图案400可以具有在第二方向上横穿第一通道110的连续的直形。
根据本发明的另一个实施方式，接触图案可以具有弯曲形状、圆顶形状、环形或其他形状。
参考图3至图11，在本发明的示例性实施方式中，第一隔板100的厚度(参见图9中的f)可以为0.08mm至0.6mm。
当第一隔板100的厚度f如上所述为0.08至0.6mm时，在对由金属(例如钛或不锈钢)制成的第一隔板100上的接触图案400进行加工(冲压加工)的过程中，能够获得最小化对第一隔板100的损坏和确保接触图案400的加工性的有利效果。
也就是说，如果第一隔板100的厚度小于0.08mm，那么第一隔板100在加工第一隔板100上的接触图案400的过程中可能容易损坏。反之，如果第一隔板100的厚度大于0.6mm，虽然可以确保第一隔板100的结构刚性，但是存在接触图案400的加工性变差、难以准确加工出具有期望结构和形状的接触图案400的问题。因此，第一隔板100的厚度f可以为0.08mm至0.6mm。更具体地，第一隔板100的厚度f可以是0.4mm至0.6mm。
参考图3至图11，在本发明的示例性实施方式中，第一通道110在第二方向上的宽度(参见图8中的a)可以是1.5mm至7mm。
当第一通道110在第二方向上的宽度a如上所述为1.5mm至7mm时，可以获得确保接触图案400的可加工性同时使单元池的性能劣化最小化的有利效果。
也就是说，如果第一通道110在第二方向上的宽度小于1.5mm，那么存在难以在第一通道110上执行加工接触图案400的过程的问题。反之，如果第一沟道110在第二方向上的宽度大于7mm，那么存在单元池的性能劣化的问题。因此，第一通道110在第二方向上的宽度a可以是1.5mm至7mm。
参考图3至图11，在本发明的示例性实施方式中，第一通道110和接触图案400可以满足下面的表达式1。
表达式1
0.2mm≤c'＝(a-c)/2≤2mm
这里，a表示第一通道110在第二方向上的宽度，c表示接触图案400在第二方向上与第二隔板200接触的接触长度，并且c'表示定义为(a-c)/2的长度。
当c'((a-c)/2)如上所述为大于或等于0.2mm且小于或等于2mm，可以获得在确保接触图案400的可加工性的同时确保第一隔板100和第二隔板200之间足够的电接触面积的有利效果。
也就是说，当c'((a-c)/2)小于0.2mm时，存在难以在第一通道110上执行加工接触图案400的过程的问题。反之，如果c'((a-c)/2)大于2mm，则存在难以确保通过接触图案400实现的充分的接触面积(第一隔板100和第二隔板200之间的电接触面积)的问题。因此，c'((a-c)/2)可以为大于或等于0.2mm且小于或等于2mm。
参考图3至图11，在本发明的示例性实施方式中，第一通道110和接触图案400可以满足下面的表达式2。
表达式2
0.2mm≤d'＝(b-2e-d)/2≤2mm
这里，b表示基于接触图案400，在接触图案400的在第一方向上的两个相对的端部处彼此隔开的第一参考线S1和第二参考线S2之间的距离(参考间距)，e表示在第一方向上彼此相邻设置的接触图案400之间的间隔，d表示在第一方向上与第二隔板200接触的接触图案400的接触宽度，以及d'表示定义为(b-2e-d)/2的长度。
当d'((b-2e-d)/2)如上所述为大于或等于0.2mm且小于或等于2mm时，可以获得在确保接触图案400的可加工性的同时确保第一隔板100和第二隔板200之间足够的电接触面积的有利效果。
也就是说，当d'((b-2e-d)/2)小于0.2mm时，存在难以在第一通道110上执行加工接触图案400的过程的问题。反之，如果d'((b-2e-d)/2大于2mm，则存在难以确保由接触图案400实现的足够的接触面积(第一隔板100和第二隔板200之间的电接触面积)的问题。因此，d'((b-2e-d)/2可以为大于或等于0.2mm且小于或等于2mm。
特别地，接触图案400之间的间隔e可以大于或等于1.5mm。
也就是说，当接触图案400之间的间隔e小于1.5mm时，存在难以在第一隔板100上执行加工第一通道110的过程的问题，并且第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积减小。因此，接触图案400之间的间隔e可以大于或等于1.5mm。
参考图3至图10，在本发明的示例性实施方式中，接触图案400和第二隔板200可以满足下面的表达式3。
表达式3
d<i
这里，d表示接触图案400在第一方向上与第二隔板200接触的接触宽度，i表示第二凸台220在第一方向上的宽度。
如上所述，第二凸台220在第一方向上的宽度(参见图4中的i)大于接触图案400的在第一方向上与第二隔板200接触的接触宽度(参见图8中的d)。因此，可以进一步确保第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积，并且第二隔板200可以用作在层叠单元池时引导对准第一隔板100的引导件。因此，可以获得提高单元池(隔板)之间的对齐程度和提高安全性以及可靠性的有利效果。作为参考，图4中的“j”指示第二通道210在第一方向上的宽度。
参考图3至图11，在本发明的示例性实施方式中，第一通道110和接触图案400可以满足下面的表达式4。
表达式4
0.4mm≤h-g≤1.5mm
这里，g表示定义为第一隔板100的厚度与第一通道110在单元池层叠的方向D3上的厚度之和的厚度(参见图10)，h表示定义为第一隔板100的厚度、第一通道110的厚度与接触图案400在层叠单元池的方向D3上的厚度之和的厚度(参见图11)。
当h-g如上所述为大于或等于0.4mm且小于或等于1.5mm时，能够获得在确保目标流体的移动效果(脉动效果)的同时，确保接触图案400的可加工性的有利效果。
也就是说，如果h-g小于0.4mm，那么沿第一通道110移动的目标流体的移动效果(脉动效果)可能劣化。反之，如果h-g大于1.5mm，则存在对第一通道110上的接触图案400的加工过程受到限制的问题。因此，h-g可以为大于或等于0.4mm且小于或等于1.5mm。
根据本发明的示例性实施方式，定义为第一隔板100的厚度与第一通道110的厚度之和的厚度g可以定义为具有(+)公差，并且，定义为第一隔板100的厚度、第一通道110的厚度与接触图案400的厚度的厚度之和的厚度h可以定义为具有(-)公差。
由于如上所述，厚度g具有(+)公差，并且厚度h具有(-)公差，因此第二隔板200的突出部(对应于第二通道210)首先与第一隔板100接触，以确保在层叠单元池时的基本接触面积，然后通过进一步的紧固压力使接触图案400与第二隔板200接触。因此，可以进一步确保第一隔板100和第二隔板200之间的接触面积(进一步确保由接触图案400实现的接触面积)。
同时，在上面图示和描述的本发明的实施方式中，已经描述了其中仅接触图案400的一部分(例如，接触部)与第二隔板200单独接触的示例。然而，根据本发明的另一个实施方式，接触图案400'的两个或更多个点可以与第二隔板200接触。
例如，参考图12，接触图案400'可以包括与第一隔板100隔开(从第一隔板100突出)并与第二隔板200接触的接触部400a，以及被配置为将接触部400a的两个相对的端部连接到第一隔板100的连接部400b。
特别地，连接部400b与接触部400a一起可以与第二隔板200接触。
如上所述，在本发明的实施方式中，接触部400a与第二隔板200接触，并且同时地，连接部400b与第二隔板200接触，使得第一隔板100和第二隔板200之间的电接触区域可以进一步增加。因此，可以获得进一步提高电化学装置10的性能和效率的有利效果。
连接部400b可以具有能够与第二隔板200接触的各种结构。本发明不受连接部400b的结构和形状的约束或限制。
特别地，连接部400b可以具有可以与第二隔板200表面接触的直的形状。为此，第二凸台220包括与第二隔板200隔开的凸台接触部220a，以及被配置为连接凸台接触部220a与第二隔板200的凸台连接部220b。接触部400a和连接部400b之间的边界线(boundaryedge)可以具有第一半径R1，凸台接触部220a和凸台连接部220b之间的边界线可以具有小于第一半径的第二半径R2，连接部400b和第一隔板100之间的边界线可以具有第三半径R3，并且凸台连接部220b和第二隔板200之间的边界线可以具有大于第三半径R3的第四半径R4。可以理解，图12中的“h”指示连接部400b与第二隔板200表面接触的区段。
在上面图示和描述的本发明的实施方式中，已经描述了连接部400b具有大致直的形状并且与第二隔板200表面接触的示例。然而，根据本发明的另一个实施方式，连接部可以具有可以与第二隔板呈线接触(或点接触)的弯曲的形状(例如，弧形)。
在上面图示和描述的本发明的实施方式中，已经描述了接触图案400在第一方向上设置在第一通道110的整个区段中的示例。然而，根据本发明的另一个实施方式，接触图案400可以设置在第一通道110的在第一方向上的整个区段的一部分中。
也就是说，参考图13，第一通道110可包括入口部110a、设置在入口部110a下游侧的中心部110b、以及设置在中心部110b下游侧的出口部110c。接触图案400可以设置在入口部110a、中心部110b和出口部分110c中的至少任何一个上。
例如，接触图案400可以仅设置在中心部110b上，或设置在入口部110a和中心部110b两者上。或者，接触图案400可以仅设置在出口部110c上，或设置在入口部110a和出口部110c两者上。
此外，在上面图示和描述的本发明的实施方式中，已经描述了多个第一通道110和多个第一凸台120在第二方向上交替布置并且接触图案400以规则的间隔布置在每个第一通道110上的示例。然而，根据本发明的另一个实施方式，可以仅在多个第一通道中的一些上设置接触图案400，或者可以不规则地布置接触图案400。
参考图14，多个第一通道110和多个第一凸台120可以在第二方向上交替布置，并且接触图案400可以仅设置在多个第一通道110中的一些上。
参考图15，多个第一通道110和多个第一凸台120可以在第二方向上交替设置，并且设置在多个第一通道110中的任何一个上的接触图案400可以在第一方向上与设置在另一个第一通道110上的接触图案400隔开。例如，设置在不同的第一通道110上的接触图案400可以布置在相对于第一方向倾斜约45度的方向上。或者，多个接触图案400可以不规则的间隔排列。本发明不受接触图案400的排列间隔和排列图案的约束或限制。
根据上述本发明的实施方式，能够获得在确保密封性能的同时提高安全性和可靠性的有利效果。
特别地，根据本发明的实施方式，能够获得在确保相邻隔板之间的密封性能的同时确保相邻隔板之间的接触面积的有利效果。
其中，根据本发明的实施方式，能够在实施配置(其中目标流体流过的第一隔板的第一通道和目标流体流过的第二隔板的第二通道设置在彼此交叉的方向上)的同时，确保第一隔板和第二隔板之间的接触面积的有利效果。
此外，根据本发明的实施方式，能够获得提高电化学装置的性能和效率的有利效果。
此外，根据本发明的实施方式，能够获得提高隔板的结构刚度和使隔板变形和损坏最小化的有利效果。
另外，根据本发明的实施方式，能够获得提高安全性、可靠性和隔板之间的对齐程度的有利效果。
尽管上面已经描述了实施方式，但是实施方式只是说明性的并且不旨在限制本发明。本领域技术人员可以理解，在不偏离本实施方式的固有特征的情况下，可以对本实施方式进行上文未描述的各种修改和应用。例如，对实施方式中具体描述的各个构件可以进行修改然后实施。此外，应当理解，与修改和应用相关的差异包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种电化学装置，包括：
第一隔板，包括在第一方向上设置的第一通道和第一凸台；
第二隔板，包括在与所述第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台，所述第二隔板层叠在所述第一隔板上；以及
接触图案，设置在所述第一隔板上并且布置在所述第一通道上以与所述第二隔板接触。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述接触图案与所述第二凸台的面向所述第一隔板的背面接触。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述接触图案与所述第一隔板一体化。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述接触图案在所述第二方向上是连续的直形。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一隔板的厚度为0.08mm至0.6mm。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道在所述第二方向上的宽度为1.5mm至7mm。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道与所述接触图案满足0.2mm≤c'＝(a-c)/2≤2mm，
其中，a表示所述第一通道在所述第二方向上的宽度，c表示所述接触图案在所述第二方向上与所述第二隔板接触的接触长度，并且c'表示定义为(a-c)/2的长度。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道和所述接触图案满足0.2mm≤d'＝(b-2e-d)/2≤2mm，
其中，b表示基于接触图案，在接触图案的在所述第一方向上的两个相对的端部处彼此隔开的第一参考线和第二参考线之间的距离；e表示在所述第一方向上彼此相邻设置的接触图案之间的间隔；d表示在所述第一方向上与所述第二隔板接触的接触图案的接触宽度；并且d'表示定义为(b-2e-d)/2的长度。
10.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，所述接触图案之间的所述间隔为大于或等于1.5mm。
11.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，所述接触图案和所述第二隔板满足d＜i，
其中，i表示所述第二凸台在所述第一方向上的宽度。
12.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道和所述接触图案满足0.4mm≤h-g≤1.5mm，
其中，g表示定义为所述第一隔板的厚度与所述第一通道的厚度之和的厚度，并且h表示定义为所述第一隔板的厚度、所述第一通道的厚度与所述接触图案的厚度之和的厚度。
13.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道包括：
入口部；
设置在所述入口部的下游侧的中心部；和
设置在所述中心部的下游侧的出口部；并且
其中，所述接触图案设置在所述入口部、所述中心部和所述出口部中的至少一个上。
14.一种电化学装置，包括：
第一隔板，包括在第一方向上设置的第一通道和第一凸台；
第二隔板，包括在与所述第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台，所述第二隔板层叠在所述第一隔板上；以及
接触图案，设置在所述第一隔板上并布置在所述第一通道上以与所述第二隔板接触，其中，每个所述接触图案包括：
与所述第一隔板隔开并与所述第二隔板接触的接触部；和
连接所述接触部与所述第一隔板的连接部。
15.根据权利要求14所述的电化学装置，其中，所述连接部与所述第二隔板接触。
16.根据权利要求14所述的电化学装置，其中，所述连接部与所述第二隔板表面接触。
17.根据权利要求16所述的电化学装置，其中，所述第二凸台包括：
与所述第二隔板隔开的凸台接触部；以及
连接所述凸台接触部与所述第二隔板凸台的连接部。
18.根据权利要求17所述的电化学装置，其中，所述接触部和所述连接部之间的边界线具有第一半径，所述凸台接触部和所述凸台连接部之间的边界线具有小于所述第一半径的第二半径，所述连接部和所述第一隔板之间的边界线具有第三半径，并且所述凸台连接部和所述第二隔板之间的边界线具有大于所述第三半径的第四半径。
19.一种电化学装置，包括：
第一隔板，包括在第一方向上设置的多个第一通道和多个第一凸台；
第二隔板，包括在与所述第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台，所述第二隔板层叠在所述第一隔板上，其中，所述多个第一通道和所述多个第一凸台在所述第二方向上交替设置；以及
接触图案，设置在所述第一隔板上并且布置所述多个第一通道中的至少一个上以与所述第二隔板接触。
20.根据权利要求19所述的电化学装置，其中，设置在所述多个第一通道中的任何一个上的第一接触图案在所述第一方向上与设置在所述多个第一通道中的另一个上的第二接触图案隔开。
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