CN209880730U - 用于电化学反应器的双极板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电化学反应器的双极板(5)，该双极板(5)具有：‑反应区(619)，包括在第一外表面上沿纵向方向延伸的第一通道(618)；‑均化区(614)，包括在第一外表面上的第二通道(641)，所述第二通道连接到第一通道(618)和流体流动歧管(596)，所述第二通道之一(643)设置在均化区(614)的第一横向端(65)处，其他第二通道(641)横向分布在中间区(67)中；以及‑第一肋(71)，其在均化区(614)的侧面上、沿着设置在均化区(614)的第一横向端处的第二流动通道；‑流动歧管和设置在第一横向端(643)处的所述第二通道之间的连接包括相对于分布在中间区中的第二通道的流动限制件。

Description

用于电化学反应器的双极板

技术领域

本实用新型涉及具有电化学电池堆叠的电化学反应器，更具体地，涉及具有质子交换膜的堆叠的双极板。这样的电化学反应器形成例如燃料电池或电解器。

背景技术

特别地，燃料电池被认为是用于未来大规模生产的机动车辆的能源或航空工业中的辅助能源。燃料电池是将化学能直接转换为电能的电化学装置。燃料电池包括串联堆叠的多个电池。每个电池一般产生大约1伏的电压，并且它们的堆叠允许产生更高的电源电压，例如大约100伏。

在已知的燃料电池类型中，特别能够举出的是在低温下运行的称为PEM 的质子交换膜燃料电池。这种燃料电池具有特别吸引人的紧凑性。每个电池包括电解膜，该电解膜只允许质子通过而不允许电子通过。该膜在第一面上包括阳极并且在第二面上包括阴极，用于形成被称为MEA的膜电极组件。

在阳极处，用作燃料的二氢被氧化，以便产生穿过膜的质子。膜因此形成离子导体。通过该反应生成的电子向流板迁移，然后穿过电池外部的电路，以便形成电流。在阴极处，氧气减少并且与质子反应以形成水。

燃料电池能够包括多个称作双极板的板，例如由金属制成，堆叠在彼此之上。膜设置在两个双极板之间。双极板能够包括流动通道和孔，用于连续地将反应物和产物引导到膜或从膜引导反应物和产物。双极板还包括用于引导冷却剂排出所生成的热量的流动通道。反应产物和非反应物质通过流输送到流动通道网络的输出端而排出。针对不同流的流动通道特别通过双极板分离。

双极板具有导电性，以便收集在阳极生成的电子。双极板还具有转移堆叠的夹紧力的机械功能，该功能是电接触质量所需要的。气体扩散层介于电极和双极板之间，并且与双极板接触。

通过双极板实现电子传导，其中通过膜获得离子传导。

在流动通道内主要有三种不同的模式用于循环反应物：

盘绕通道：一个或更多个通道几次往返穿过整个活性表面；

平行通道：一组平行通过通道从一端到另一端穿过活性表面。流动通道能够是直的或者略微波纹状的。

交叉指型通道(interdigitated channel)：一组平行且堵塞的通道从一端到另一端穿过活性表面。每个通道都被堵塞在流体输入侧或流体输出侧。然后进入通道的流体被迫使局部穿过气体扩散层，以便连接相邻通道并随后到达该相邻通道的流体输出端。

为了提高紧凑性和性能，该设计包括减小流动通道的尺寸。然后通常有利于用于循环通过平行通道的模式，以便在如此小的流动通道中限制负载损失并且避免能够导致热点的冷却剂流动问题。

对于平行流动通道，反应物必须尽可能均匀地分布在电极的整个表面之上，否则有改变电化学反应器的运行的风险。为此，包括平行流动通道的双极板频繁地使用均化区，用于将输入和输出歧管连接到双极板的各种流动通道。将反应物与来自输入歧管的电极接触，并且从与各流动通道连接的输出歧管排出产物。输入歧管和输出歧管一般从一端到另一端穿过堆叠的厚度。输入歧管和输出歧管通常通过以下方式获得：

-在每个双极板外围上穿过该双极板的各个孔；

-在每个膜外围上穿过该膜的各个孔；

-密封件，每个密封件介于双极板和膜之间。每个密封件围绕其膜的孔和其双极板的孔。为了保持膜的灵活性，与该膜的接触面通常是平坦的。

已知各种技术方案，用于将输入和输出歧管与各种流动通道连接。尤其已知的是在双极板的两个金属处之间产生通道。这些通道一方面出现在相应歧管孔中，另一方面出现在注射孔中。均化区包括将注射孔与流动通道连接的通道。

均化区通常包括：叠加并且分别朝向冷却剂歧管、氧化剂回路歧管和燃料回路歧管而出现的冷却剂转移区、氧化剂回路均化区和燃料回路均化区。为了彼此隔离，这三个歧管必须偏移，燃料和氧化剂回路的均化通道具有完全不同的取向。

各种密封件被限定为围绕歧管并环绕均化区。这些密封件的目的是防止各种流体之间的任何混合或者防止外部泄漏。这些密封件在肋上形成。冲压片中肋的形成也要求在侧面上提供凹槽。不期望的反应物的短路流能够通过这样的凹槽。该短路流与主流在均化区的边缘汇合，从而导致反应物流率差。另外，由于冲压片的制造公差，其他不期望的流体能够例如在各种歧管的密封件之间产生。

实用新型内容

本实用新型旨在解决这些缺点中的一个或更多个。因此，本实用新型涉及一种用于电化学反应器的双极板，该双极板包括相反的第一和第二外导电表面，包括：

-流体流动歧管；

-反应区，包括在第一外表面上沿纵向方向延伸的第一流动通道；

-均化区，包括在第一外表面上的第二流动通道，所述第二流动通道一方面具有与第一流动通道的连接，另一方面具有与流体流动歧管的连接，所述第二流动通道中的一个设置在均化区的第一横向端处，其他第二流动通道横向分布在均化区的中间区中；以及

-第一肋，其在均化区的侧面上至少部分沿设置在均化区的第一横向端处的第二流动通道延伸；

-流体流动歧管与设置在第一横向端处的所述第二流动通道之间的链接包括相对于分布在中间区中的第二流动通道的流动限制件。

本实用新型也涉及以下变体。本领域技术人员将会理解以下变体的每个特征能够独立于上述特征进行组合，而不必构成中间概括。

根据一个变体，所述流动限制件包括用于界定均化区的侧壁的突起，该突起与设置在第一横向端处的所述第二流动通道相对定位。

根据另一个变体，所述流动限制件包括在设置在第一横向端处的第二流动通道的部分高度上延伸的突出部。

根据另一个变体，所述第一流动通道是无拐点地延伸通过反应区的平行通道。

根据再一个变体，第一外导电表面形成冲压片的部分，冲压片的浮雕图案限定了第一和第二流动通道。

根据一个变体，冲压片的浮雕图案限定了第一肋，该第一肋通过凹槽与均化区分开。

根据一个变体，所述片由导电金属制成。

根据另一个变体，双极板还包括：

-另一流体流动歧管；

-另一均化区，包括在第一外表面上的第三流动通道，所述第三流动通道一方面具有与第一流动通道的连接，另一方面具有与另一流体流动歧管的连接，反应区设置在所述均化区之间，所述第三流动通道中的一个设置在所述另一均化区的第一横向端处，均化区的第一横向端在横向方向上彼此相对设置，其他第三流动通道横向分布在所述另一均化区的中间区中；和

-第二肋，其在所述另一均化区的侧面上至少部分沿着设置在所述另一均化区的第一横向端处的第三流动通道延伸；

-所述另一流体流动歧管和设置在第一横向端处的所述第三流动通道之间的连接包括相对于分布在中间区中的第三流动通道的流动限制件。

根据另一个变体，板包括设置在所述第一肋上的密封件。

根据另一个变体，流动限制件通过由弹性材料制成的附加元件形成。

根据一个变体，所述附加元件和所述密封件由相同材料形成。

根据另一个变体，第一肋在均化区的侧面上沿着设置在均化区的第一横向端处的第二流动通道的整个长度延伸。

本实用新型也涉及用于制造双极板的方法，包括如下步骤：

-形成流体流动歧管；

-通过冲压形成包括相反的第一和第二外导电表面的片：

-反应区，包括在第一外表面上沿纵向方向延伸的第一流动通道；

-均化区，包括在第一外表面上的第二流动通道，所述第二流动通道一方面具有与第一流动通道的连接，另一方面具有与流体流动歧管的连接，所述第二流动通道中的一个设置在均化区的第一横向端处，其他第二流动通道横向分布在均化区的中间区中；以及

-第一肋，其在均化区的侧面上沿着设置在均化区的第一横向端处的第二流动通道延伸；

-流体流动歧管与设置在第一横向端处的所述第二流动通道之间的链接，该连接包括相对于分布在中间区中的第二流动通道的流动限制件。

附图说明

从以下描述中可以清楚地看出本实用新型的另外的特征和优点，该描述通过非限制性示例参考附图提供，其中：

图1是用于燃料电池的双极板和膜电极组件的堆叠的示例的分解透视图；

图2是双极板和膜电极组件的分解透视图，双极板和膜电极组件旨在堆叠以形成通过堆叠的流动歧管；

图3是根据第一实施例的双极板的表面的部分俯视图；

图4是包括双极板的堆叠的截面图；

图5是示出在各种构造中各种流动通道处的输入压力的图表；

图6是根据均化区的设计的示例的双极板片示例的俯视图；

图7是根据均化区的设计的另一示例的双极板片示例的俯视图；

图8是根据均化区的设计的又一示例的双极板片示例的俯视图；

图9是根据第二实施例的双极板的表面的部分俯视图；

图10是根据本实用新型第一实施例的双极板的俯视图；

图11是根据本实用新型第二实施例的双极板的透视图；

图12是根据本实用新型第三实施例的双极板的透视图。

具体实施方式

图1是燃料电池4的电池单元1的堆叠的示意性分解透视图。燃料电池4 包括多个叠加电池单元1。电池单元1是质子交换膜或聚合物电解质膜类型。

燃料电池4包括燃料源40。在这种情况下燃料源40向每个电池单元1的输入端提供二氢。燃料电池4还包括氧化剂源42。在这种情况下氧化剂源42 向每个电池单元1的输入端提供空气，其中空气中的氧气被用作氧化剂。每个电池单元1还包括排放通道。一个或更多个电池单元1还具有冷却回路。

每个电池单元1包括膜电极组件110，或MEA110。膜电极组件110包括电解质113、位于电解质两侧上并附接到电解质113的阴极(未示出)和阳极 111。电解质层113形成半渗透膜，该半渗透膜允许质子传导同时不渗透到电池单元中存在的气体。电解质层还防止电子在阳极111和阴极之间传递。

在每对相邻的MEA之间设置双极板5。每个双极板5在相反的外表面上限定了阳极流动通道和阴极流动通道。双极板5还有利地在两个连续的膜电极组件之间限定了冷却剂流动通道。每个双极板5能够按本身已知方式由两个组装的导电金属片形成，例如，由不锈钢或钛合金、铝合金、镍合金或钽合金制成。然后每个金属片限定了相应的外表面。双极板5也能通过任意其他方法获得，例如通过由碳聚合物复合材料模塑或注塑来获得。因此双极板5能够形成为单件。然后双极板5的外表面由这样的单件部件限定。

堆叠还能够包括外围密封件和膜增强件，这里未示出。每个电池单元1还能够包括设置在阳极和双极板之间的气体扩散层(未示出)和设置在阴极和另一双极板之间的另一个气体扩散层。

按已知方式，当燃料电池4工作时，空气在MEA和双极板之间流动，并且二氢在该MEA和另一个双极板之间流动。在阳极处，二氢被氧化以便生成穿过MEA的质子。通过该反应生成的电子被双极板5收集。产出的电子然后被施加到连接到燃料电池1的电荷，以便形成电流。在阴极处，氧气减少并且与质子反应以便形成水。

当它工作时，燃料电池的电池单元正常情况下在阴极和阳极之间直接形成大约1伏的直流电压。

图2是旨在被包括在燃料电池4的堆叠中的膜电极组件和两个双极板5的示意性透视图。双极板5和膜电极组件110的堆叠旨在形成多个流动歧管，此处仅以示意方式示出其布置。为此，通过双极板5和膜电极组件110提供相应的孔。因此，双极板5在第一端处包括孔591、593和595，在与第一端相对的第二端处包括孔592、594和596。孔591用于例如形成燃料供应歧管，孔592 用于例如形成用来排放燃烧残余物和未使用的燃料的歧管。孔593用于例如形成冷却剂供应歧管，孔594用于例如形成冷却剂排放歧管，孔596用于例如形成氧化剂供应歧管，并且孔595用于例如形成用来排放生成的水和未使用的氧化剂的歧管。

双极板5的孔和膜电极组件110的孔设置成彼此相对以便形成各种流动歧管。例如，孔12、14和16设置在膜电极组件110中，并且分别与孔592、594 和596相对设置。为了简单起见，孔596将被视为用于排放来自堆叠的燃烧残余物的歧管。

图3是位于歧管592、594和596附近、双极板5的实施例的片61的示意性局部俯视图，图4是这种双极板51的截面图，该双极板51与另一个相同的双极板52堆叠在一起，膜电极组件的膜113设置在两者之间。在这种情况下在氧化剂供应歧管596的附近示出切口。

示出的双极板5、51和52中的每个包括两个刚性连接的导电片61和62。导电片61和62有利地由不锈钢制成，不锈钢是一种非常常见的材料，并且适用于多种广泛的工业变换方法，例如冲压、压制和/或冲孔。图4中示出的导电片61和62通过焊接点513刚性连接。导电片61和62具有浮雕图案，以在每个双极板的外表面的附近并且有利地在这些双极板中的每个内部、导电片61 和62之间设置流体流动通道。因此，对每个双极板，在导电片61和62之间设置冷却剂流动通道(未示出)，在导电片61的外表面上设置氧化剂和水流动通道618，在导电片62的外表面上设置燃料流动通道(未示出)。在这种情况下氧化剂流动通道618是平行类型并且沿着同一方向延伸。燃料和冷却剂流动通道也有利地是平行类型并且沿着同一方向延伸。这些各种流动通道不必是直的(这些通道能够具有褶皱)，它们的方向由一条将它们的输入端连接到输出端的直线来限定。

在本身已知的方式中，穿过堆叠的各种歧管与相应的注射区相连接。在图 3示出的示例中，歧管596与注射区586连接，歧管594与注射区584连接，歧管592与注射区582连接。每个注射区包括与相应流动通道连接的相应注射孔。注射区586、584和582横向偏移。包括各自的注射孔的注射区582和586 被特别地设置在与它们的双极板垂直并包括流动通道618的方向的平面P的两侧，以便能够在双极板的同一端处容纳多个歧管。

注射孔512布置在注射区586中的片61中。如图4中所示，孔512通过通道511与歧管596连接，该通道511：

-穿过肋612和622；

-穿过用于支撑密封件2的肋611和621，肋611和621围绕歧管596；并且

-穿过肋613和623。

肋612和613设置在片61中肋611的两侧，肋622和623设置在片62中肋621的两侧。

一方面在歧管594和注射区584之间，另一方面在歧管592和注射区582 之间，还设置了流体连接(未描述和未示出)。

注射区586的注射孔512通过均化区614与流动通道618相连，均化区614 也设置在片61的外表面上。均化区通常通过以下而与包括流动通道618的反应区619区分：

-在膜电极组件中没有悬于此均化区之上的电极，和/或

-存在相对于流动通道618具有倾斜的均化通道，以便使均化区614更加紧凑。

均化区614的目的特别是限制各种流动通道618之间的流率差以及使各种可能的流动路径的负载损失均匀化。

有利地，在由片62限定的外表面中设置均化区，以便将注射区582的注射孔与该外表面的流动通道连接。有利地，该均化区被定位以与均化区614叠加。

均化区614包括均化通道641，均化通道641彼此通过侧壁隔开。每个均化通道将至少一个孔512与多个流动通道618连接。由同一均化通道供应多个流动通道618通常允许增加均化区614的紧凑性。为了在不过多改变最远的流动通道之间的流率差的情况下并且在流动通道的输入处不导致过度的压力梯度的情况下获得这样的结果，本实用新型建议将均化通道细分成多个分支，从注射孔512开始直到流动通道618。

在所示的示例中，均化区614被分成均化区616和均化区617。均化区616 形成第一截面并包括均化通道，在其中注射孔512出现。均化区617形成包括在流动通道618出现的分支的第二截面。

有利地，区617的每个分支出现在区616的单个通道中。因此在区616中可能积聚的水更容易排放，由于：

-可能的堵塞通道下游的流动通道618中的流必须通过该堵塞通道，这确保对可能积聚的水施加疏通压力。

-各种流动路径之间的负载损失的均匀化确保对可能积聚的水具有足够的压力，以便确保疏通。

相似的，由于在其中出现区617的分支的区616的通道对这些分支施加了均匀的压力，因此区617中可能积聚的水更容易排出。由于通过各种分支的流动通道的负载损失的均匀化，疏通压力有利于防止可能的水积聚。

示出的线L用于定位来自区616的均化通道和来自区617的其分支之间的接合。在这种情况下，均化通道在接合处分成两个分支。有利地，均化通道在接合处分成最多三个分支，以便避免在均化通道中过度增加负载损失。有利地，所述接合中的每个设置在其均化通道中，距离注射孔512的距离在0.3Lch到 0.7Lch之间,其中Lch表示该接合所位于的均化通道的长度。

在所示的示例中，区617的每个分支有利地出现在多个流动通道618中。有利地，区617的每个分支出现在最多三个流动通道618中，以便避免增加区 616中的负载损失。

由于区616中的均化通道比区617中的均化通道的分支少，因此区616中的均化通道相对于流动通道618能够具有大于其分支的倾斜的倾斜。这样加高的倾斜使均化区614的尺寸被限制，并因此使双极板和堆叠的一般空间要求被限制。区617的分支相对于流动通道618有利地形成至少20度的角。有利地，区616的均化通道相对于流动通道618形成至少40度的角，并且相对于区617 的分支形成至少20度的角。均化通道相对于流动通道的倾斜还允许对流动通道和均化通道使用相同横截面，同时存在较少的均化通道。相似地，第一截面的通道相对于第二截面的分支的倾斜允许提供第一截面，其通道具有与第二截面中的分支相同的横截面。通过使用相同的横截面，可以容易地定义通过所有流动路径的相同流动条件，特别是当输入端处的较短均化通道由共同流动通道的输出端处的较长均化通道补偿时。

图5是示出流动通道的输出压力差随着它们横向位置变化的图表。横坐标对应通道指数，纵坐标对应压力差，以帕斯卡为单位。图5示出了对根据现有技术的、包括供应四个流动通道的无接合均化通道的均化区(上曲线)，对根据现有技术的、包括供应两个流动通道的无接合均化通道的均化区(下曲线) 以及根据本实用新型的均化区614(中心曲线)的模拟结果。可以看出根据本实用新型的均化区614允许在流动通道618中维持相对较低的压力差，同时允许其空间需求大幅减少。

有利地，区616中每个均化通道的横截面与每个流动通道618的横截面相同，这使得利用区616的均化通道与流动通道618之间的最大倾斜角来获得最大的紧凑性。区616的均化通道之间相同的横截面还允许提供对流动条件的良好管理并且允许流动条件均匀化，如前文所述。有利地，区或截面616中的均化通道的横截面与区或截面617中的分支的横截面相等，仍然为了促进对流动条件的管理和流动条件的均匀化。

在均化区614的垂直面上，双极板能够包括针对燃料流动通道的均化区，该均化区的形状能够与均化区614相对于与双极板垂直并穿过其中心的直线对称。

图6是双极板的变体的俯视图，该双极板使得负载损失在通过流动通道 618的各种流动路径中平衡。均化区634相对于反应区619的流动通道618与在均化区614相对形成。均化区634的形状与区614相对于垂直于双极板的轴线基本上对称。此图中这种轴线用点O表示。因此，通过任意流动通道618 的流动路径与通过相对于与平面P平行的中间平面对称设置的通道的流动路径相同。有利地，通过均化区614、流动通道618和均化区634的所有流动路径的长度相同。流动条件中的这种均匀化通过各种流动通道、均化通道和均化通道的分支中相同的横截面而进一步增强。

为了考虑流动路径的输入端和输出端之间略有不同的流动条件，均化区 614的几何形状能够不同于均化区634，例如这两个均化区中的均化通道具有不同的角度。由于均化区的通道和分支与流动通道之间的角度，一些均化通道和分支比另一些均化通道和分支短。为了保持流动路径之间非常相似的长度，在流动通道的端部处，出现在该流动通道中的区614的均化通道和分支越短，出现在该流动通道中的区634的均化通道和分支越长。实际上，对于给定的流动通道618，出现在流动通道618中的区614的均化通道和分支与区634的均化通道和分支设置在垂直于双极板并且沿着流动通道618的方向延伸的平面的相对侧。

图6示出了均化区614或634的几何尺寸设计的第一个示例。该设计使得均化区的紧凑性被优化。在这个示例中，线A-B穿过流动通道618的端部。线 A-C被绘为在点A处与线A-B相交。沿着线A-C设置接合。因此，均化区617 被设置在线A-B和A-C之间，更具体地说，由三角形ABC界定。在这个示例中，线A-D限定了注射区586与均化区616之间的接合，该线在点A处与线 A-B相交。因此，均化区616被设置线A-D和线A-C之间，更特别地，由三角形ADC界定。类似地，均化区634被分成由三角形A'B'C'界定的均化区636 和由三角形A'D'C'界定的均化区637。用于冷却剂和氧化剂的注射区例如能够分别设置在线段BC和CD上。

图7示出了均化区614或634的几何尺寸设计的第二个示例。如上文示例，均化区634的形状与区614的形状相对于垂直于双极板的轴线基本上对称。这样的轴线在图中由点O标出。因此，通过任何流动通道618的流动路径与通过相对于与平面P平行的双极板的中间平面对称设置的通道的流动路径相同。这种情况下均化区616和617由四边形界定。然后，均化区614的均化通道的长度具有相对较近的数量级，使得穿过它们的流的负载损失相对接近。

图8示出了均化区614或634的几何尺寸设计的第三个示例。在这个示例中，区616的均化通道和均化区617的分支之间的接合设置在一曲线上。如本图所示，这样的构造旨在例如适用于圆形或椭圆形截面歧管596或591。

为了考虑到各种流的负载损失的不同，还可以提供非对称均化区。例如，用于二氢类型燃料的均化通道能够具有大于用于氧化剂的均化通道的倾斜。因此，如图9的示例所示，图3中的歧管596、592和594能够互换。

图10是根据本实用新型的双极板51的第一实施例的俯视图。在这种情况下，双极板51在均化区614附近示出，还示出了双极板51与反应区619的连接和与包括注射孔512的注射区586的连接。流体流动歧管596与注射区586 连接。点划线示出了均化区614的横向方向。在这种情况下，横向方向在均化区的流动通道641和反应区619的通道618之间的连接附近示出。反应区619 的流动通道618仅被部分示出，但是沿垂直于横向方向的纵向方向延伸。在这种情况下，流动通道618是平行类型，并且在双极板的另一个纵向端附近、在没有拐点的情况下延伸到另一个均化区。

均化区614包括中间区67和横向端65和66。流动通道641横向分布在中间区中。均化区进一步包括流动通道643和644，其分别设置在均化区614的横向端65和66。

肋71和72在均化区614的侧面上完全沿着分别设置在横向端65和66处的流动通道643的长度延伸。肋71和72分别通过凹槽73和74与均化区分开。肋71和72通常被构造成充当密封件(例如，弹性密封件，本文未示出)的支撑件。凹槽73和74例如在肋71和72与均化区614之间形成以便符合双极板 51的片在冲压生产时的制造误差，或以便能够在片之间产生焊接点。各种流动通道尤其能够通过冲压金属片来形成。凹槽73和74经历反应物的短路流，该短路流通常应穿过均化区614和反应区619。该流的部分能够重新进入设置在横向端的流动通道643和644，通道643和644能够有比流动通道641更高的流率。这种流率差能够破坏燃料电池的运行。

为了克服这个问题，在这种情况下，双极板51在歧管596与流动通道643 和644之间的连接处相对于歧管596和流动通道641之间的连接包括流动限制件75和76。在这个示例中，侧壁界定了均化区的端75和76，并且将均化区 614的凹槽73和74分开。在这种情况下，流动限制件75和76通过均化区中的这些侧壁的突起形成。在这种情况下，这些突起分别与流动通道643和644 相对。在这种情况下，这些突起在流动通道643和644的整个高度之上延伸。这些突起能够通过冲压容易地形成。突起使得流动限制件通过限制用于流动通道643-644和歧管596之间流体的通过的截面来形成。流动限制件75和76设置在均化区614和歧管596之间的连接处，而不是在均化区614和反应区619 之间的连接处。因此，与流动通道641和歧管596之间的负载损失相比，流动限制件75和76导致流动通道643-644和歧管596之间更大的负载损失，该损失通过沿均化区614不期望增加源自凹槽73和74的反应物来进行补偿。

图11是根据本实用新型的双极板51的第二实施例的透视图。在这种情况下，双极板51示出在均化区614的附近，并且示出了它与注射区586的链接。在这种情况下，双极板51示出在其横向端65。流体流动歧管596与注射区586 连接。点划线示出了均化区614的横向方向。在这种情况下，横向方向示出在注射区586和均化区的流动通道641之间的连接的附近。

均化区614包括中间区67和横向端，横向端65在这种情况下示出。流动通道641横向分布在中间区中。均化区还包括分别设置在均化区614的横向端处的流动通道。在这种情况下，均化区614包括设置在端65处的流动通道643。未示出的流动通道还设置在与均化区614相对的横向端处。

肋71和72沿着分别设置在横向端处的流动通道的长度在均化区614的侧面上延伸。肋71在这种情况下示出。肋通过凹槽(尤其是图11中的凹槽73) 与均化区分开。肋通常被构造成充当用于密封件(例如，弹性密封件，本文未示出)的支撑件。凹槽形成在例如肋和均化区614之间以便符合双极板51的片在通过冲压生产时的制造误差，或以便能够在片之间产生焊接点。凹槽经历反应物的短路流，其通常应穿过均化区614和反应区619。该流的部分能够重新进入设置在横向端处的流动通道，这些端部通道能够具有比流动通道641更高的流率。

为了克服这个问题，在这种情况下，双极板51在歧管596和均化区614 的端部的流动通道之间的连接处针对歧管596和流动通道641之间的连接包括流动限制件。流动限制件78特别地设置在通道643和歧管596之间的连接处。在这个示例中，流动限制件78由突出部形成。在这种情况下，突出部在流动通道643的部分高度上延伸。这种情况下突出部与流动通道643相对。这种情况下突出部在用于进入该通道643的区的整个宽度上延伸。这样的突出部能够容易地通过冲压或通过将材料沉积在冲压片上而增加的元件形成。突出部使得流动限制件通过限制用于流动通道643和歧管596之间流体的通过的截面来形成。流动限制件设置在均化区614和歧管596之间的连接处，而不是在均化区 614和反应区619之间的连接处。因此，与流动通道641和歧管596之间的负载损失相比，流动限制件导致横向端流动通道(例如643)和歧管596之间更大的负载损失，该损失通过沿均化区614的长度不期望地增加源自凹槽(例如 73)的反应物来进行补偿。

有利地，以附加突出部的形式的流动限制件78能够用与设置在肋71上的密封件相同的弹性材料制成。

在图10和11的实施例中，另一均化区被形成并且通过反应区与均化区分开。两个均化区能够相对于垂直于反应区的轴线彼此对称。有利地，如果已经针对设置在均化区的横向端处的流动通道设置了流动限制件，则将针对设置在与另一均化区相对的横向端处的另一流动通道设置流动限制件。因此，能够在双极板的横向端上保证基本上相同的流动条件。

图12通过第一实施例的变体示出了第三实施例。在第三实施例中，肋71 仅部分沿着均化区614的长度延伸。

本实用新型是参照燃料电池来描述的。本实用新型能够应用于其他类型的电化学反应器，例如电解器。

Claims (12)

1.一种用于电化学反应器的双极板(5)，所述双极板包括相反的第一和第二外导电表面，其特征在于所述双极板包括：

-流体流动歧管(596)；

-反应区(619)，包括在第一外表面上沿纵向方向延伸的第一流动通道(618)；

-均化区(614)，包括在第一外表面上的第二流动通道，所述第二流动通道一方面具有与第一流动通道(618)的连接，另一方面具有与流体流动歧管(596)的连接，所述第二流动通道中的一个设置在均化区(614)的第一横向端(65)处，其他第二流动通道横向分布在均化区(614)的中间区(67)中；以及

-第一肋(71)，其在均化区(614)的侧面上至少部分沿设置在均化区(614)的第一横向端处的第二流动通道延伸；

-流体流动歧管和设置在第一横向端(65)处的所述第二流动通道之间的连接包括相对于分布在中间区中的第二流动通道的流动限制件。

2.根据权利要求1所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述流动限制件包括用于界定均化区的侧壁的突起(75)，所述突起与设置在第一横向端处的所述第二流动通道相对定位。

3.根据权利要求1所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述流动限制件包括在设置在第一横向端(65)处的第二流动通道的部分高度上延伸的突出部。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述第一流动通道(618)是无拐点地延伸穿过反应区(619)的平行通道。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述第一外导电表面形成冲压片的一部分，冲压片的浮雕图案限定了第一流动通道(618)和第二流动通道。

6.根据权利要求5所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述冲压片的浮雕图案限定了第一肋(71)，所述第一肋(71)通过凹槽(73)与均化区分开。

7.根据权利要求5所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述冲压片由导电金属制成。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电化学反应器的双极板(5)，还包括：

-另一流体流动歧管(595)；

-另一均化区(634)，包括在第一外表面上的第三流动通道，所述第三流动通道一方面具有与第一流动通道(618)的链接，另一方面具有与所述另一流体流动歧管(595)的连接，反应区(619)设置在所述均化区之间，所述第三流动通道中的一个设置在所述另一均化区(634)的第一横向端处，均化区的第一横向端在横向方向上彼此相对设置，其他第三流动通道横向分布在所述另一均化区(634)的中间区；以及

-第二肋，所述第二肋在所述另一均化区(634)的侧面上至少部分沿着设置在所述另一均化区的第一横向端处的第三流动通道延伸；

-在所述另一流体流动歧管和设置在第一横向端处的所述第三流动通道之间的连接包括相对于分布在中间区中的第三流动通道的流动限制件。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电化学反应器的双极板(5)，包括设置在所述第一肋(71)上的密封件。

10.根据权利要求9所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中流动限制件通过由弹性材料制成的附加元件形成。

11.根据权利要求10所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述附加元件和所述密封件由同样的材料形成。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电化学反应器的双极板(5)，其中所述第一肋(71)在均化区(614)的侧面上沿着设置在均化区(614)的第一横向端处的第二流动通道的整个长度延伸。