-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Separatorplatte für ein elektrochemisches System, ein elektrochemisches System, insbesondere in Form eines Brennstoffzellenstapels, mit mehreren Separatorplatten, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Separatorplatte.
-
Stand der Technik
-
Um die elektrochemischen Reaktionen in einem Brennstoffzellenstapel gleichmäßig im Aktivfeld der Separatorplatte bzw. einer Bipolarplatte stattfinden lassen zu können, ist es erforderlich, die an der Separatorplatte fließenden Medien dort möglichst gleichmäßig zu verteilen. Außerdem sollte möglichst der gesamte Kühlmittelstrom für die Temperierung des Aktivfeldes eingesetzt werden. Bei bekannten Separatorplatten kann jedoch ein großer Anteil des Kühlmedienstroms durch eine um das Aktivfeld herum angeordnete Randsicke als Bypass ohne die gewünschte Kühlwirkung entweichen. Genauer gesagt kann die Randsicke durch sog. Vias, welche als Durchleitungen zum Leiten des Kühlmittels aus einer Kühlmittel-Durchgangsöffnung zum Aktivfeld ausgestaltet sind, ungewollt gespeist werden. Solche Separatorplatten können bspw. dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2017 103229 U1 entnommen werden. In der
DE 20 2017 103229 U1 werden verschiedene Maßnahmen zur Reduzierung und/oder Verhinderung der Sicken-Bypassströmung vorgeschlagen. Gleichwohl kann mit dem in der
DE 20 2017 103229 U1 vorgeschlagenen System noch keine zufriedenstellende Verhinderung des Bypasses bzw. noch keine zufriedenstellende Kanalisierung des Kühlmittels erzielt werden. Dies resultiert in einer verringerten Kühlleistung, einer negativen Beeinträchtigung der Verteilung des Kühlmittels im Aktivfeld und folglich in einer Reduzierung der Effizienz des elektrochemischen Systems, in welchem die Separatorplatte verwendet wird. Eine Erhöhung des Kühlmittelstroms führt dazu, dass die zu- und abführenden Ports einen deutlich höheren Medienstrom bewältigen müssen und dadurch einen entsprechend höheren Druckabfall aufweisen. Der Druckabfall nimmt anschließend einen negativen Einfluss auf die gewünschte Gleichverteilung.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden nun eine Separatorplatte gemäß Anspruch 1, ein elektrochemisches System nach Anspruch 9 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Separatorplatte nach Anspruch 10 vorgeschlagen, mittels welchen eine im Vergleich zum Stand der Technik effizientere und/oder effektivere Nutzung des Kühlmittels erzielt werden kann. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit der Separatorplatte beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System, dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Separatorplatte für ein elektrochemisches System vorgeschlagen. Die Separatorplatte weist eine erste Kühlmittel-Durchgangsöffnung und eine zweite Kühlmittel-Durchgangsöffnung zum jeweiligen Leiten eines Kühlmittels durch die Separatorplatte auf. Die Separatorplatte weist ferner eine erste Kühlmittel-Durchgangssicke an der ersten Kühlmittel-Durchgangsöffnung und eine zweite Kühlmittel-Durchgangssicke an der zweiten Kühlmittel-Durchgangsöffnung, sowie ein Aktivfeld mit einer Führungsstruktur an einer Vorderseite des Aktivfeldes zum Führen des Kühlmittels an der Vorderseite, sowie einer Führungsstruktur an einer Rückseite des Aktivfeldes zum Führen eines Prozessfluids an der Rückseite auf. Außerdem weist die Separatorplatte eine Randsicke auf, die sich neben dem Aktivfeld, neben der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke sowie neben der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke erstreckt. In der Randsicke neben der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und/oder neben der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke ist wenigstens ein Blockiermittel zum Blockieren eines Fluidstroms durch die Randsicke ausgestaltet.
-
Durch das wenigstens eine Blockiermittel in der Randsicke kann die bisher auftretende Bypassströmung effektiv verhindert oder zumindest auf ein akzeptables Maß reduziert werden. Die vorgeschlagene Lösung lässt sich zudem einfach in bestehende Systeme integrieren. Bestehende Konstruktion müssen kaum verändert werden. Dies führt zu geringen Kosten für die Implementierung der erfindungsgemäßen Lösung.
-
Unter der Separatorplatte kann eine Bipolarplatte, eine Monopolarplatte oder ein Teil einer Bipolarplatte verstanden werden. Unter dem elektrochemischen System können eine Brennstoffzelle und insbesondere ein Brennstoffzellenstapel verstanden werden. Die Separatorplatte weist vorzugsweise einen einstückigen und/oder monolithischen Grundkörper mit der ersten Kühlmittel-Durchgangsöffnung, der zweiten Kühlmittel-Durchgangsöffnung, der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke, der zweiten Kühlmitteldurchgangssicke, dem Aktivfeld und der Randsicke auf. Das wenigstens eine Blockiermittel in der Randsicke des Grundkörpers weist ein anderes Material und/oder eine andere Materialzusammensetzung als der Grundkörper auf.
-
Die erste Kühlmittel-Durchgangsöffnung ist vorzugsweise zum Einbringen des Kühlmittels in das elektrochemische System konfiguriert und die zweie Kühlmittel-Durchgangsöffnung ist vorzugsweise zum Herausleiten des Kühlmittels aus dem elektrochemischen System konfiguriert. Die Kühlmittel-Durchgangssicke und die Randsicke sind zumindest bereichsweise durch einen Steg, bspw. einen Randsickensteg, voneinander getrennt bzw. beabstandet.
-
Darunter, dass das wenigstens eine Blockiermittel in der Randsicke neben der jeweiligen Kühlmittel-Durchgangssicke ausgestaltet bzw. angeordnet ist soll vorzugsweise verstanden werden, dass das Blockiermittel in einem Abschnitt der Randsicke ausgestaltet ist, der sich neben und/oder entlang der jeweiligen Kühlmittel-Durchgangssicke, insbesondere benachbart zu dieser, erstreckt. Das Blockiermittel erstreckt sich, innerhalb oder zumindest im Wesentlichen innerhalb der Randsicke, bevorzugt ebenso linienförmig gekrümmt neben der jeweiligen Kühlmittel-Durchgangssicke. Darunter, dass sich das wenigstens eine Blockiermittel innerhalb der Randsicke befindet kann verstanden werden, dass sich das wenigstens eine Blockiermittel in einem Randsickenvolumen erstreckt, das innerhalb der Randsicke gebildet und/oder durch diese definiert wird. Das wenigstens eine Blockiermittel ist sozusagen in einem Teil der Rille bzw. der Vertiefung, welche durch die Randsicke ausgestaltet wird, angeordnet.
-
Die erste Kühlmittel-Durchgangssicke und die zweite Kühlmittel-Durchgangssicke erstrecken sich jeweils bevorzugt vollständig um die jeweilige Kühlmittel-Durchgangsöffnung herum. Die Randsicke erstreckt sich bevorzugt durchgehend entlang eines Teils der Kühlmittel-Durchgangssicken sowie entlang einer Außenkante des Aktivfeldes. Die Kühlmittel-Durchgangssicken sind bevorzugt außerhalb eines Rings bzw. einer geschlossenen Schleife, die durch die Randsicke gebildet wird, ausgestaltet.
-
Das Blockiermittel kann ferner als Dichtmittel zum fluidtechnischen Abdichten der Randsicke im Bereich des Blockier- bzw. Dichtmittels und/oder zum Verhindern eines Kühlmittelflusses durch die Randsicke im Bereich des Blockiermittels verstanden werden. Unter dem Prozessfluid kann Wasserstoff, ein wasserstoffhaltiges Fluid, Sauerstoff und/oder ein sauerstoffhaltiges Fluid, insbesondere Luft, verstanden werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einer Separatorplatte das wenigstens eine Blockiermittel ein Elastomer aufweist oder als ein Elastomer ausgestaltet ist. Damit kann erreicht werden, dass das Blockiermittel das Verformungsverhalten der Sicken nicht verändert und folglich keinen formgebenden Einfluss auf die Geometrie des vorstehend beschriebenen Grundkörpers der Separatorplatte nimmt. Das wenigstens eine Blockiermittel kann dafür insbesondere ein aufgeschäumtes Elastomer aufweisen oder als aufgeschäumtes Elastomer ausgestaltet sein.
-
Ferner ist es möglich, dass eine erfindungsgemäße Separatorplatte
- - eine erste Wasserstoff-Durchgangsöffnung zum Leiten von Wasserstoff durch die Separatorplatte und eine erste Wasserstoff-Durchgangssicke an der ersten Wasserstoff-Durchgangsöffnung,
- - eine erste Sauerstoff-Durchgangsöffnung zum Leiten von Sauerstoff durch die Separatorplatte und eine erste Sauerstoff-Durchgangssicke an der ersten Sauerstoff-Durchgangsöffnung,
- - eine zweite Wasserstoff-Durchgangsöffnung zum Leiten von Wasserstoff durch die Separatorplatte und eine zweite Wasserstoff-Durchgangssicke an der zweiten Wasserstoff-Durchgangsöffnung, und
- - eine zweite Sauerstoff-Durchgangsöffnung zum Leiten von Sauerstoff durch die Separatorplatte und eine zweite Sauerstoff-Durchgangssicke an der zweiten Sauerstoff-Durchgangsöffnung, aufweist,
wobei das wenigstens eine Blockiermittel in einem Teil der Randsicke ausgestaltet ist, in welchem sich die Randsicke zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke, zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Sauerstoff-Durchgangssicke, zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke und der zweiten Wasserstoff-Durchgangssicke, und/oder zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke und der zweiten Sauerstoff-Durchgangssicke erstreckt. An diesen Positionen kann mit einem geringen Kosten- und Materialaufwand eine effektive Blockierwirkung bzw. die gewünschte Dichtwirkung erzielt werden.
-
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn in einer Separatorplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke erstreckt,
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Sauerstoff-Durchgangssicke erstreckt,
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke und der zweiten Wasserstoff-Durchgangssicke erstreckt, und
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke und der zweiten Sauerstoff-Durchgangssicke erstreckt,
jeweils ein Blockiermittel ausgestaltet ist.
-
Damit kann eine besonders wirksame Dichtwirkung zum Verhindern einer Bypassströmung erzeugt werden, sodass das Kühlmittel wie gewünscht möglichst verlustfrei in das Aktivfeld geleitet werden kann.
-
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Ausgestaltungsvariante ist es ferner möglich, dass ausschließlich
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke erstreckt, und
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke und der zweiten Wasserstoff-Durchgangssicke erstreckt,
jeweils ein Blockiermittel ausgestaltet ist.
-
Weiterhin ist es möglich, dass bei einer erfindungsgemäßen Separatorplatte ausschließlich
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke erstreckt, und
- - in einem Teil der Randsicke, in welchem sich die Randsicke zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und der ersten Sauerstoff-Durchgangssicke erstreckt,
jeweils ein Blockiermittel ausgestaltet ist.
-
Darüber hinaus ist es bei einer Separatorplatte gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass in der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke neben der Randsicke und/oder in der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke neben der Randsicke wenigstens ein weiteres Blockiermittel zum Blockieren eines Fluidstroms durch die erste Kühlmittel-Durchgangssicke und/oder durch die zweite Kühlmittel-Durchgangssicke ausgestaltet ist. Das wenigstens eine weitere Blockiermittel kann sich innerhalb der jeweiligen Kühlmittel-Durchgangssicke, entsprechend dem vorstehend beschriebenen Blockiermittel, dem jeweiligen Kühlmittel-Durchgangssteg folgend linienförmig und/oder gekrümmt erstrecken. Durch das wenigstens eine, zusätzlich ausgestaltete Blockiermittel lässt sich die Blockier- und/oder Dichtwirkung einfach und kostengünstig verstärken.
-
Weiterhin kann eine Separatorplatte gemäß der vorliegenden Erfindung einen ersten Kühlmittel-Durchgangssteg, der zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangsöffnung und der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke ausgestaltet ist, einen zweiten Kühlmittel-Durchgangssteg, der zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangsöffnung und der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke ausgestaltet ist, einen ersten Randsickensteg, der zwischen der ersten Kühlmittel-Sicke und der Randsicke ausgestaltet ist und einen zweiten Randsickensteg, der zwischen der zweiten Kühlmittel-Sicke und der Randsicke ausgestaltet ist, und wenigstens ein Blind Via, das sich, zum Zuführen von Material für das Blockiermittel in die Randsicke, durch den ersten Kühlmittel-Durchgangssteg und den ersten Randsickensteg und/oder durch den zweiten Kühlmittel-Durchgangssteg und den zweiten Randsickensteg, erstreckt, aufweisen. Durch dieses wenigstens eine Blind Via kann Dichtmasse und/oder das Material zum Ausgestalten des wenigstens einen Blockiermittels einfach und zielgenau in die gewünschte Position in der Randsicke eingebracht werden. Das wenigstens eine Blind Via erstreckt sich vorzugsweise gerade oder im Wesentlichen gerade durch die jeweiligen Stege. Das wenigstens eine Blind Via kann tunnelförmig, durchgangslochförmig oder kanalförmig ausgestaltet sein. Das Blind Via erstreckt sich außerdem bevorzugt schräg oder senkrecht zu den jeweiligen Sicken.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrochemisches System mit mehreren, wie vorstehend beschriebenen Separatorplatten zur Verfügung gestellt. Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Separatorplatte beschrieben worden sind. Unter dem elektrochemischen System kann insbesondere eine Brennstoffzelle oder ein Brennstoffzellenstapel verstanden werden.
-
Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer wie vorstehend beschriebenen Separatorplatte vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Ausgestalten des wenigstens einen Blind Vias durch den ersten Kühlmittel-Durchgangssteg und den ersten Randsickensteg und/oder durch den zweiten Kühlmittel-Durchgangssteg und den zweiten Randsickensteg, und
- - Einspritzen von Material durch das wenigstens eine Blind Via in die Randsicke neben der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und/oder in die Randsicke neben der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke zum Ausgestalten des wenigstens einen Blockiermittels in der Randsicke,
- - und/oder Einspritzen von Material durch das wenigstens eine Blind Via in die erste Kühlmittel-Durchgangssicke neben der Randsicke und/oder in die zweite Kühlmittel-Durchgangssicke neben der Randsicke zum Ausgestalten des wenigstens einen weiteren Blockiermittels in der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke und/oder in der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke.
-
Damit bringt auch das erfindungsgemäße Verfahren die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich. Erfindungsgemäß kann mithin eine die Randsicke dichtende und/oder blockierende elastische Masse über eine Innenseite der jeweiligen Kühlmittel-Durchgangsöffnung in die Randsicke eingeleitet werden. Die Gestaltung der Blind Vias kann identisch zu bislang üblichen, die Medien bzw. Prozessfluide durchleitenden Vias um die Durchgangsöffnungen herum, vorgenommen werden. Vorteilhaft ist, dass das Verfahren zum Herstellen des wenigstens einen Blind Vias in den üblichen Umformprozess zum Herstellen der Separatorplatte integriert werden kann. Damit werden keine zusätzlichen Kosten verursacht. Das eingespritzte Material bzw. das daraus resultierende Blockiermittel kann sich exakt an die Kanalinnenseite der Randsicke anpassen und kann dadurch einen Formschluss bilden, welcher dem entstehenden Differenzdruck während des Betriebs eines Brennstoffzellenstapels standhalten kann.
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
-
Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine Separatorplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 2 eine Separatorplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 3 eine Separatorplatte gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 4 eine Separatorplatte gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 5 ein elektrochemisches System mit einer erfindungsgemäßen Separatorplatte, und
- 6 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Separatorplatte.
-
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Separatorplatte 10a für ein elektrochemisches System 11 in Form eines Brennstoffzellenstapels. Die gezeigte Separatorplatte 10a weist eine erste Kühlmittel-Durchgangsöffnung 12 und eine zweite Kühlmittel-Durchgangsöffnung 13 zum jeweiligen Leiten eines Kühlmittels durch die Separatorplatte 10a auf. Ferner umfasst die Separatorplatte 10a eine erste Kühlmittel-Durchgangssicke 14 an der ersten Kühlmittel-Durchgangsöffnung 12, eine zweite Kühlmittel-Durchgangssicke 15 an der zweiten Kühlmittel-Durchgangsöffnung 13 und ein Aktivfeld 16 mit einer Führungsstruktur an einer Vorderseite des Aktivfeldes 16 zum Führen des Kühlmittels an der Vorderseite, sowie einer Führungsstruktur an einer Rückseite des Aktivfeldes 16 zum Führen eines Prozessfluids an der Rückseite. Darüber hinaus weist die Separatorplatte eine Randsicke 17 auf, die sich neben dem Aktivfeld 16, neben der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 sowie neben der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 durchgehend erstreckt. In der Randsicke 17 neben der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 sowie neben der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 sind jeweils zwei Blockiermittel 18, zum Blockieren eines Fluidstroms durch die Randsicke 17 an diesen Stellen, ausgestaltet.
-
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Separatorplatte 10 zudem eine erste Wasserstoff-Durchgangsöffnung 30 zum Leiten von Wasserstoff bzw. eines wasserstoffhaltigen Fluids durch die Separatorplatte 10a und eine erste Wasserstoff-Durchgangssicke 34 um die erste Wasserstoff-Durchgangsöffnung 30 herum, eine erste Sauerstoff-Durchgangsöffnung 31 zum Leiten von Sauerstoff bzw. eines sauerstoffhaltigen Fluids, insbesondere Luft, durch die Separatorplatte 10a und eine erste Sauerstoff-Durchgangssicke 35 um die erste Sauerstoff-Durchgangsöffnung 31 herum, eine zweite Wasserstoff-Durchgangsöffnung 32 zum Leiten von Wasserstoff durch die Separatorplatte 10a und eine zweite Wasserstoff-Durchgangssicke 36 um die zweite Wasserstoff-Durchgangsöffnung 32 herum, eine zweite Sauerstoff-Durchgangsöffnung 33 zum Leiten von Sauerstoff durch die Separatorplatte 10a und eine zweite Sauerstoff-Durchgangssicke 37 um die zweite Sauerstoff-Durchgangsöffnung 33 herum. Wie in 1 zu erkennen, ist jeweils ein Blockiermittel 18 in einem Teil der Randsicke 17, in welchem sich die Randsicke 17 zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke 34, zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Sauerstoff-Durchgangssicke 35, zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 und der zweiten Wasserstoff-Durchgangssicke 36 und zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 und der zweiten Sauerstoff-Durchgangssicke 37 erstreckt, beabstandet voneinander ausgestaltet. Das Blockiermittel 18 ist jeweils als aufgeschäumtes Elastomer ausgestaltet.
-
Die in 1 dargestellte Ausführungsform umfasst ferner einen ersten Kühlmittel-Durchgangssteg 22, der zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangsöffnung 12 und der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 ausgestaltet ist, einen zweiten Kühlmittel-Durchgangssteg 23, der zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangsöffnung 13 und der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 ausgestaltet ist, einen ersten Randsickensteg 24, der zwischen der ersten Kühlmittel-Sicke 14 und der Randsicke 17 ausgestaltet ist und einen zweiten Randsickensteg 25, der zwischen der zweiten Kühlmittel-Sicke 15 und der Randsicke 17 ausgestaltet ist. Außerdem erstrecken sich jeweils zwei Blind Vias 26, 27, 28, 29, zum Zuführen von Material für das jeweilige Blockiermittel 18 in die Randsicke 17, durch den ersten Kühlmittel-Durchgangssteg 22 und den ersten Randsickensteg 24 sowie durch den zweiten Kühlmittel-Durchgangssteg 23 und den zweiten Randsickensteg 25. Genauer gesagt erstrecken sich ein erstes Blind Via 26 in den Teil der Randsicke 17 zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke 34, ein zweites Blind Via 27 in den Teil der Randsicke 17 zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Sauerstoff-Durchgangssicke 35, ein drittes Blind Via 28 in den Teil der Randsicke 17 zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 und der zweiten Wasserstoff-Durchgangssicke 36 und ein viertes Blind Via 29 in den Teil der Randsicke 17 zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 und der zweiten Sauerstoff-Durchgangssicke 37. Die gezeigte Separatorplatte 10a weist ferner konventionelle Vias 38 auf, um das Kühlmittels zum Aktivfeld 16 zu leiten.
-
In 2 ist eine Separatorplatte 10b gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Bei der in 2 gezeigten Separatorplatte 10b ist ausschließlich in einem Teil der Randsicke 17, in welchem sich die Randsicke 17 zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke 34 erstreckt, und in einem Teil der Randsicke 17, in welchem sich die Randsicke 17 zwischen der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 und der zweiten Wasserstoff-Durchgangssicke 36 erstreckt, jeweils ein Blockiermittel 18 ausgestaltet.
-
3 zeigt eine Separatorplatte 10c gemäß einer dritten Ausführungsform. Bei der in 3 gezeigten Separatorplatte 10c ist ausschließlich in einem Teil der Randsicke 17, in welchem sich die Randsicke 17 zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Wasserstoff-Durchgangssicke 34 erstreckt, und in einem Teil der Randsicke 17, in welchem sich die Randsicke 17 zwischen der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und der ersten Sauerstoff-Durchgangssicke 35 erstreckt, jeweils ein Blockiermittel 18 ausgestaltet.
-
In 4 ist eine Separatorplatte 10d gemäß einer vierten Ausführungsform dargestellt. Bei der in 4 gezeigten Separatorplatte 10d sind in der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 neben der Randsicke 17 und in der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15 neben der Randsicke 17 jeweils zwei weitere Blockiermittel 18, zum Blockieren eines Fluidstroms durch die erste Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und durch die zweite Kühlmittel-Durchgangssicke 15 an dieser Stelle, ausgestaltet.
-
5 zeigt ein elektrochemisches System 11 in Form eines Brennstoffzellenstapels, in welchem symbolisch eine Separatorplatte 10a gezeigt ist. Im tatsächlichen Brennstoffzellenstapel sind selbstverständlich eine Vielzahl an Separatorplatten 10a auf die gattungsgemäße Art angeordnet.
-
6 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen einer wie vorstehend beschriebenen Separatorplatte 10a, 10b, 10c, 10d gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. In einem ersten Schritt S1 werden hierzu die Blind Vias 26, 27, 28, 29 durch den ersten Kühlmittel-Durchgangssteg 22 und den ersten Randsickensteg 24 sowie durch den zweiten Kühlmittel-Durchgangssteg 23 und den zweiten Randsickensteg 25 ausgestaltet. Die kann bereits bei der Fertigung des vorstehend beschriebenen Grundkörpers durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt S2 wird anschließend Dichtmaterial durch die Blind Vias 26, 27, 28, 29 in die Randsicke 18 bzw. den entsprechenden Randsickenbereich neben der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und in die Randsicke 17 bzw. den entsprechenden Randsickenbereich neben der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15, zum Ausgestalten des gewünschten Blockiermittels 18 an der jeweiligen Stelle, eingespritzt. Hierbei wird das Dichtmaterial durch die Blind Vias 26, 27, 28, 29 außerdem in die erste Kühlmittel-Durchgangssicke 14 neben der Randsicke 17 sowie in die zweite Kühlmittel-Durchgangssicke 15 neben der Randsicke 17, zum Ausgestalten der weiteren Blockiermittel 18 in der ersten Kühlmittel-Durchgangssicke 14 und in der zweiten Kühlmittel-Durchgangssicke 15, eingespritzt.
-
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202017103229 U1 [0002]
