DE102022132699A1

DE102022132699A1 - Elektrochemische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102022132699A1
Application number: DE102022132699.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmid; Thomas Dix-Landgraf
Original assignee: Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Current assignee: Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2024-06-13

Abstract

Um eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend mehrere elektrochemische Einheiten, die längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen, wobei jede elektrochemische Einheit eine Membran-Elektroden-Anordnung, eine Bipolarplatte, an der ein Strömungsfeld für ein fluides Medium ausgebildet ist, und eine Dichtungsanordnung umfasst, wobei die Dichtungsanordnung mindestens ein Elastomer-Dichtelement umfasst, wobei die elektrochemische Vorrichtung mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Mediumkanal, der sich parallel zu der Stapelrichtung erstreckt, und mindestens einen Verbindungskanal umfasst, durch welchen der Mediumkanal in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld einer Bipolarplatte steht, und wobei der Verbindungskanal eine erste Begrenzungswand und eine zweite Begrenzungswand umfasst, welche durch mindestens ein Abstützelement auf Abstand längs der Stapelrichtung voneinander gehalten werden, zu schaffen, bei welcher trotz der herstellungsbedingten Bauteiltoleranzen und/oder der durch den Assemblierungsprozess der elektrochemischen Vorrichtung verursachten Assembliertoleranzen dennoch stets eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Dichtungsanordnung und den der Dichtungsanordnung benachbarten Bipolarplatten gewährleistet ist, wird vorgeschlagen, dass die Dichtungsanordnung mindestens ein Versteifungselement umfasst, das sich in einer quer zu der Stapelrichtung ausgerichteten Richtung der elektrochemischen Vorrichtung über mindestens ein Abstützelement hinweg erstreckt oder das mindestens ein Abstützelement des Verbindungskanals umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Einheiten umfasst, die längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen,
wobei jede elektrochemische Einheit eine Membran-Elektroden-Anordnung, eine Bipolarplatte, an der ein Strömungsfeld für ein fluides Medium ausgebildet ist, und eine Dichtungsanordnung umfasst, wobei die Dichtungsanordnung mindestens ein Elastomer-Dichtelement umfasst, wobei die elektrochemische Vorrichtung mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Mediumkanal, der sich parallel zu der Stapelrichtung erstreckt, und mindestens einen Verbindungskanal umfasst, durch welchen der Mediumkanal in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld einer Bipolarplatte steht, und wobei der Verbindungskanal eine erste Begrenzungswand und eine zweite Begrenzungswand umfasst, welche durch mindestens ein Abstützelement auf Abstand längs der Stapelrichtung voneinander gehalten werden.
Eine solche elektrochemische Vorrichtung kann beispielsweise eine Brennstoffzellenvorrichtung oder ein Elektrolyseur sein.
Jede elektrochemische Einheit kann beispielweise eine Brennstoffzelleneinheit oder eine Elektrolyseeinheit sein.
Eine solche elektrochemische Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2014 104 017 A1 bekannt.
Bei bekannten elektrochemischen Vorrichtungen dieser Art ist die erste Begrenzungswand des Verbindungskanals durch einen Bereich einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte einer elektrochemischen Einheit ausgebildet und die zweite Begrenzungswand des Verbindungskanals durch einen Bereich einer zweiten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte.
Dabei sind die Abstützelemente, welche die erste Begrenzungswand und die zweite Begrenzungswand auf Abstand längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung voneinander halten, als Vertiefungen ausgebildet, welche in der ersten Bipolarplattenlage und/oder in der zweiten Bipolarplattenlage ausgebildet sind.
In den zwischen diesen Vertiefungen liegenden Bereichen der jeweiligen Bipolarplattenlage liegen Dichtlippen eines oder mehrerer Elastomer-Dichtelemente der Dichtungsanordnung der elektrochemischen Vorrichtung abdichtend an.
Aufgrund von herstellungsbedingten Bauteiltoleranzen und/oder aufgrund von durch den Assemblierungsprozess der elektrochemischen Vorrichtung verursachten Assembliertoleranzen können die Dichtungsanordnung einerseits und die der Dichtungsanordnung benachbarten Bipolarplattenlagen andererseits jedoch in einer senkrecht zu der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung und senkrecht zur Umfangsrichtung der Dichtungsanordnung ausgerichteten Querrichtung gegeneinander versetzt sein. Dabei kann der Versatz so groß sein, dass eine der Dichtlippen der Dichtungsanordnung in den Bereich jeweils eines der als Vertiefungen ausgebildeten Abstützelemente gelangt und dann nicht mehr in Kontakt mit der betreffenden benachbarten Bipolarplattenlage steht.
Durch diesen Versatz zwischen der Dichtungsanordnung und den benachbarten Bipolarplattenlagen ist somit an den betreffenden Dichtlippen keine fluiddichte Abdichtung mehr gewährleistet.
Um zu verhindern, dass aufgrund von Bauteiltoleranzen und/oder Assemblierungstoleranzen Dichtlippen der Dichtungsanordnung in den Bereich der als Vertiefung ausgebildeten Abstützelemente des Verbindungskanals gelangen, müssten die Abstände zwischen den Dichtlippen der Dichtungsanordnung einerseits und den Abstützelementen des Verbindungskanals andererseits vergrößert werden.
Eine Vergrößerung dieses Abstandes würde aber auch zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den Abstützelementen des Verbindungskanals führen, was eine hohe Durchbiegung der Bipolarplatte aufgrund der über die Dichtlippen übertragenen Druckkräfte zur Folge hätte.
Durch eine solche hohe Durchbiegung der Bipolarplatte würde sich die Abdichtkraft an den Dichtlippen der Dichtungsanordnung weiter reduzieren, und außerdem würde diese hohe Durchbiegung eine Verkleinerung des durchströmbaren Querschnittes des Verbindungskanals bewirken. Eine Verringerung der Abdichtkraft der Dichtungsanordnung würde die Gefahr von Undichtigkeiten bei hohen Betriebsdrücken der elektrochemischen Vorrichtung hervorrufen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher trotz der herstellungsbedingten Bauteiltoleranzen und/oder der durch den Assemblierungsprozess der elektrochemischen Vorrichtung verursachten Assembliertoleranzen dennoch stets eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Dichtungsanordnung und den der Dichtungsanordnung benachbarten Bipolarplatten gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrochemischen Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dichtungsanordnung mindestens ein Versteifungselement umfasst, das sich in einer quer zu der Stapelrichtung ausgerichteten Richtung der elektrochemischen Vorrichtung über mindestens ein Abstützelement hinweg erstreckt oder das mindestens ein Abstützelement des Verbindungskanals umfasst.
Das Versteifungselement weist vorzugsweise in der quer, insbesondere senkrecht, zu der Stapelrichtung ausgerichteten und vorzugsweise auch senkrecht zu der Umfangsrichtung der Dichtungsanordnung ausgerichteten Richtung der elektrochemischen Vorrichtung eine Ausdehnung auf, welche größer ist als die Ausdehnung eines Abstützelements des Verbindungskanals, so dass keine Gefahr besteht, dass das Versteifungselement den Kontakt zu den das Abstützelement umgebenden Bereichen der betreffenden Begrenzungswand des Verbindungskanals verliert.
Mittels des Versteifungselements kann daher auch dann eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Dichtungsanordnung und der betreffenden Begrenzungswand des Verbindungskanals erzielt werden, wenn die Dichtungsanordnung einerseits und die der Dichtungsanordnung benachbarten Bipolarplatten andererseits in der senkrecht zu der Stapelrichtung und senkrecht zu der Umfangsrichtung der Dichtungsanordnung ausgerichteten Richtung relativ zueinander versetzt sind.
Da das Versteifungselement vorzugsweise über eine große Fläche an der Begrenzungswand des Verbindungskanals anliegt, besteht auch keine Gefahr, dass durch hohe lokale Abdichtkräfte eine Durchbiegung einer Begrenzungswand des Verbindungskanals erfolgt, welche zu einer Verringerung des durchströmbaren Querschnitts des Verbindungskanals führen könnte.
Das Versteifungselement ist vorzugsweise stoffschlüssig mit mindestens einem Elastomer-Dichtelement der Dichtungsanordnung verbunden.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Abstützelement als eine an einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte ausgebildete Vertiefung ausgebildet ist.
Das Versteifungselement steht vorzugsweise in Kontakt mit einer Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit, vorzugsweise in Kontakt mit der ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit.
Dabei kann vorgesehen sein, dass eine zweite Bipolarplattenlage der Bipolarplatte im Bereich des Verbindungskanals im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Mindestens ein Elastomer-Dichtelement der Dichtungsanordnung kann in Kontakt mit der zweiten Bipolarplattenlage einer Bipolarplatte stehen.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Abstützelement einen Bestandteil einer Kanalstruktur einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte bildet.
Eine solche Kanalstruktur kann im Querschnitt beispielsweise wellenförmig oder zickzackförmig ausgebildet sein.
Auch in diesem Fall kann vorgesehen sein, dass eine zweite Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit im Bereich des Verbindungskanals im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Elastomer-Dichtelement der Dichtungsanordnung mit der zweiten Bipolarplattenlage einer Bipolarplatte in Kontakt steht.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Versteifungselement zumindest einen Teil einer der Begrenzungswände des Verbindungskanals bildet.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Versteifungselement mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Kanal und/oder mindestens einen von einem fluiden Medium umströmbaren Vorsprung umfasst.
Ein solcher Vorsprung kann insbesondere noppenförmig ausgebildet sein.
Der mindestens eine von einem fluiden Medium durchströmbare Kanal kann längs seines gesamten Umfangs von dem Versteifungselement umgeben sein.
Ein solcher Kanal kann beispielsweise als eine Bohrung ausgebildet sein, welche das Versteifungselement von einem mediumkanalseitigen Ende bis zu einem strömungsfeldseitigen Ende durchsetzt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass eine erste Bipolarplattenlage der Bipolarplatte zumindest einen Teil einer der Begrenzungswände des Verbindungskanals bildet.
Insbesondere kann also der Verbindungskanal einerseits durch das Versteifungselement und andererseits durch die Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit begrenzt sein.
In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die erste Bipolarplattenlage der Bipolarplatte und/oder die zweite Bipolarplattenlage der Bipolarplatte im Bereich des Verbindungskanals im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Das Versteifungselement weist vorzugsweise eine höhere Biegesteifigkeit und/oder eine größere Härte und/oder einen höheren Elastizitätsmodul auf als das eine oder die mehreren Elastomer-Dichtelemente der Dichtungsanordnung.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, dass die Dichtungsanordnung jeder elektrochemischen Einheit der elektrochemischen Vorrichtung im Bereich des Verbindungskanals, durch welchen jeweils ein Mediumkanal und ein Strömungsfeld der elektrochemischen Vorrichtung in Fluidverbindung miteinander stehen, ein Versteifungselement umfasst, welches einen strukturierten Bereich der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit überbrückt und eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Dichtungsanordnung und der Bipolarplatte gewährleistet, wobei die Bauweise der elektrochemischen Vorrichtung kompakt und einfach bleibt.
Durch den Verbindungskanal strömt ein reaktives Gas, beispielsweise ein Anodengas oder ein Kathodengas, oder ein Kühlmittel von dem Mediumkanal in das Strömungsfeld oder aus dem Strömungsfeld in einen Mediumkanal der elektrochemischen Vorrichtung.
Abstützelemente sind an der Bipolarplatte und/oder an dem Versteifungselement vorgesehen, um die Begrenzungswände des Verbindungskanals auf Abstand voneinander zu halten und für die Durchströmung mit dem jeweiligen fluiden Medium einen möglichst großen durchströmbaren Querschnitt zur Verfügung zu stellen.
Das Versteifungselement kann beispielsweise als ein rahmenförmiges Trägerelement ausgebildet sein.
Das Versteifungselement kann sich ringförmig geschlossen längs des Umfangs der Dichtungsanordnung um den gesamten Umfang der Dichtungsanordnung herum erstrecken.
Vorzugsweise steht das Versteifungselement in direktem Kontakt mit mindestens einem Abstützelement des Verbindungskanals, oder das Versteifungselement bildet selbst einen Teil der Stützstruktur des Verbindungskanals, wobei dann mindestens ein Abstützelement zumindest teilweise an dem Versteifungselement ausgebildet ist.
Ein solches in das Versteifungselement integriertes Abstützelement kann beispielsweise als ein Steg oder als ein Vorsprung ausgebildet sein.
Dichtlinien zur Abdichtung des elektrochemisch aktiven Bereichs der elektrochemischen Einheit und/oder Dichtlinien zur Abdichtung eines Mediumkanals oder mehrerer Mediumkanäle verlaufen dabei im Bereich des Verbindungskanals direkt auf der von den Abstützelementen des Verbindungskanals abgewandten Seite des Versteifungselements und sind vorzugsweise in direktem Kontakt mit einer Bipolarplatte einer der elektrochemischen Einheit benachbarten elektrochemischen Einheit, und zwar vorzugsweise in Kontakt mit einer im Wesentlichen eben ausgebildeten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der benachbarten elektrochemischen Einheit.
Die elektrochemische Vorrichtung ist vorzugsweise eine Polymerelektrolytmembran(PEM)-Brennstoffzellenvorrichtung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 einen Querschnitt durch einen Randbereich einer elektrochemischen Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Einheiten, die längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen, umfasst, und eine Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit, wobei die elektrochemische Einheit eine Membran-Elektroden-Anordnung, eine Bipolarplatte, an der ein Strömungsfeld für ein fluides Medium ausgebildet ist, und eine Dichtungsanordnung umfasst, wobei die Dichtungsanordnung zwei Elastomer-Dichtelemente umfasst, wobei die elektrochemische Vorrichtung mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Mediumkanal, der sich parallel zu der Stapelrichtung erstreckt, und mindestens einen Verbindungskanal umfasst, durch welchen der Mediumkanal in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld der Bipolarplatte steht, in einem regulären Zustand der elektrochemischen Vorrichtung, in welchem Dichtlippen eines der Elastomer-Dichtelemente der Dichtungsanordnung fluiddicht abdichtend an einer ersten Begrenzungswand des Verbindungskanals anliegen;
2 einen der 1 entsprechenden Querschnitt durch den Randbereich der elektrochemischen Einheit und der Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit der elektrochemischen Vorrichtung, wobei die Dichtungsanordnung der elektrochemischen Einheit so längs einer senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung relativ zu der Bipolarplatte verschoben ist, dass Dichtlippen eines der Elastomer-Dichtelemente der Dichtungsanordnung in den Bereich von Abstützelementen gelangen, welche als Vertiefungen in einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit ausgebildet sind, so dass die Dichtlippen nicht mehr in Kontakt mit der ersten Begrenzungswand des Verbindungskanals stehen und daher keine Dichtwirkung mehr entfalten;
3 einen der 1 entsprechenden Querschnitt durch einen Randbereich einer elektrochemischen Einheit und einer Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit bei einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung, bei welcher die Dichtungsanordnung ein Versteifungselement umfasst, das sich in der senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung der elektrochemischen Vorrichtung über mindestens ein Abstützelement hinweg erstreckt;
4 einen der 3 entsprechenden Querschnitt durch einen Randbereich einer elektrochemischen Einheit und einer Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit bei einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung, bei welcher die Dichtungsanordnung ein Versteifungselement umfasst, das mehrere als Stege ausgebildete Abstützelemente des Verbindungskanals umfasst, wobei zwischen den als Stegen ausgebildeten Abstützelementen von einem fluiden Medium durchströmbare Kanäle ausgebildet sind, welche den Verbindungskanal bilden, wobei das Versteifungselement zumindest einen Teil einer ersten Begrenzungswand des Verbindungskanals bildet und eine erste Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit zumindest einen Teil einer zweiten Begrenzungswand des Verbindungskanals bildet;
5 einen Querschnitt durch eine elektrochemische Einheit und eine Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung, bei welcher eine erste Begrenzungswand des Verbindungskanals von einer im Querschnitt wellenförmigen Kanalstruktur einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit gebildet wird und eine zweite Begrenzungswand des Verbindungskanals von einer im Bereich des Verbindungskanals im Wesentlichen ebenen zweiten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit gebildet wird, wobei ein Versteifungselement der Dichtungsanordnung sich in einer quer zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung über die im Querschnitt wellenförmige Kanalstruktur der ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit hinweg erstreckt und in Kontakt mit dieser Kanalstruktur steht;
6 einen senkrecht zur Stapelrichtung genommenen Schnitt durch die elektrochemische Vorrichtung aus 5, wobei die senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichtete Schnittebene die Kanalstruktur der ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit schneidet, längs der Linie 6 - 6 in 5; und
7 einen senkrecht zu der Stapelrichtung genommenen Schnitt durch die elektrochemische Vorrichtung aus 5, wobei die senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichtete Schnittebene ein Elastomer-Dichtelement der Dichtungsanordnung der elektrochemischen Einheit schneidet, längs der Linie 7 - 7 in 5.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in den 1 und 2 dargestellte elektrochemische Vorrichtung 100 umfasst mehrere elektrochemische Einheiten 102, 102', die längs einer Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 aufeinander folgen.
Jede elektrochemische Einheit 102 umfasst eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) 106, eine erste Gasdiffusionslage 108, eine zweite Gasdiffusionslage 110, eine Dichtungsanordnung 112 und eine Bipolarplatte 114.
Die Dichtungsanordnung 112 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel ein erstes Elastomer-Dichtelement 116, welches - vorzugsweise stoffschlüssig - mit der ersten Gasdiffusionslage 108 verbunden ist, und ein zweites Elastomer-Dichtelement 118, welches - vorzugsweise stoffschlüssig - mit der zweiten Gasdiffusionslage 110 verbunden ist.
Die Bipolarplatte 114 umfasst eine erste Bipolarplattenlage 120, an welcher das erste Elastomer-Dichtelement 116 der Dichtungsanordnung 112 mit zwei Dichtlippen 122 und mit zwei Dichtlippen 124 anliegt, und eine zweite Bipolarplattenlage 126, an welcher das erste Elastomer-Dichtelement 116 der Dichtungsanordnung 112 einer benachbarten elektrochemischen Einheit 102' mit zwei Dichtlippen 128 und ein zweites Elastomer-Dichtelement 118 der Dichtungsanordnung 112 der benachbarten elektrochemischen Einheit 102 mit zwei Dichtlippen 130 anliegt.
Jede der Bipolarplattenlagen 120, 126 umfasst in ihrem zentralen Bereich jeweils ein Strömungsfeld 132, von welchem in den 1 und 2 jeweils nur ein das jeweilige Strömungsfeld 132 nach außen begrenzender Randsteg 134 dargestellt ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Bipolarplattenlage 120 ein Anodengas-Strömungsfeld 136 umfasst und dass die zweite Bipolarplattenlage 126 ein Kathodengas-Strömungsfeld 138 umfasst.
Zwischen den beiden Bipolarplattenlagen 120 und 126 der Bipolarplatte 114 kann ferner ein (nicht dargestelltes) Kühlmittel-Strömungsfeld ausgebildet sein.
Die elektrochemische Vorrichtung 100 umfasst ferner mehrere Mediumkanäle 140, welche sich parallel zu der Stapelrichtung 104 erstrecken und durch welche den elektrochemischen Einheiten 102 die für den Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 erforderlichen fluiden Medien, beispielsweise ein Anodengas (Brenngas), ein Kathodengas (Oxidationsmittel) und ein Kühlmittel, zuführbar sind.
Einer dieser Mediumkanäle 140 liegt in den 1 und 2 rechts von dem äußeren Rand 142 der Dichtungsanordnung 112.
Jeder Mediumkanal 140, durch welchen ein fluides Medium der elektrochemischen Vorrichtung 100 zuführbar oder aus der elektrochemischen Vorrichtung 100 abführbar ist, steht über jeweils einen Verbindungskanal 144 in Fluidverbindung mit einem zugehörigen Strömungsfeld 132 für das betreffende fluide Medium.
In den 1 und 2 sind beispielhaft zwei Verbindungskanäle 144, 144' dargestellt, durch welche ein Anodengas aus dem Mediumkanal 140 in einer durch die Pfeile 146 angezeigten, zur Stapelrichtung 104 senkrechten Richtung jeweils einem Anodengas-Strömungsfeld 136 zuführbar ist.
Jeder Verbindungskanal umfasst eine erste Begrenzungswand 148 und eine zweite Begrenzungswand 150, welche den Strömungsweg für das jeweilige fluide Medium durch den Verbindungskanal 144 begrenzen.
Ferner umfasst jeder Verbindungskanal 144 eines oder mehrere Abstützelemente 152, durch welche die erste Begrenzungswand 148 und die zweite Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 auf Abstand längs der Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 voneinander gehalten werden.
Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstützelemente 152 als Vertiefungen 154 ausgebildet, welche in der ersten Bipolarplattenlage 120 ausgebildet sind, während zwischen den Vertiefungen 154 liegende Bereiche der ersten Bipolarplattenlage 120 die erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 bilden.
Der Grund der Vertiefungen 154 liegt jeweils an der zweiten Bipolarplattenlage 126 an, wodurch die erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 mittels der Abstützelemente 152 an der zweiten Bipolarplattenlage 126 abgestützt ist.
Die zweite Bipolarplattenlage 126 bildet die zweite Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144.
Die zweite Bipolarplattenlage 126 ist im Bereich des Verbindungskanals 144 vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildet.
Die Dichtungsanordnung 112 umfasst einen Strömungsfeld-Abdichtbereich 156, welcher sich um die Strömungsfelder 132 der an die Dichtungsanordnung 112 angrenzenden Bipolarplattenlagen 120 und 126 herum erstreckt und diese gegenüber der Umgebung der elektrochemischen Vorrichtung 100 und gegenüber den Mediumkanälen 140 abdichtet.
Dieser Strömungsfeld-Abdichtbereich 156 umfasst die Dichtlinien, längs welcher die Dichtlippen 122 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 und die Dichtlippen 130 des zweiten Elastomer-Dichtelements 118 an den jeweils benachbarten Bipolarplattenlagen 120 bzw. 126 abdichtend anliegen.
Ferner umfasst die Dichtungsanordnung 112 mehrere Mediumkanal-Abdichtbereiche 158, von denen in den 1 und 2 einer dargestellt ist. Diese Mediumkanal-Abdichtbereiche 158 erstrecken sich jeweils um einen der Mediumkanäle 140 der elektrochemischen Vorrichtung 100 herum und dichten den betreffenden Mediumkanal 140 gegenüber der Umgebung der elektrochemischen Vorrichtung, gegenüber den Strömungsfeldern 132 und gegenüber den anderen Mediumkanälen 140 ab.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Dichtungsanordnung 112 umfasst der Mediumkanal-Abdichtbereich 158 die Dichtlinien, längs welcher die Dichtlippen 124 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 an der benachbarten ersten Bipolarplattenlage 120 anliegen, sowie die Dichtlinien, längs welcher die Dichtlippen 128 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 an der benachbarten zweiten Bipolarplattenlage 126 abdichtend anliegen.
Wie aus 1 zu ersehen ist, liegen die Dichtlippen 122 und 124 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 der Dichtungsanordnung 112 in den zwischen den Abstützelementen 152 liegenden Bereichen der benachbarten ersten Bipolarplattenlage 120 an der ersten Bipolarplattenlage 120 abdichtend an.
Aufgrund von herstellungsbedingten Bauteiltoleranzen und/oder von durch den Assemblierungsprozess der elektrochemischen Vorrichtung 100 verursachten Assembliertoleranzen können die Dichtungsanordnung 112 einerseits und die der Dichtungsanordnung 112 benachbarten Bipolarplattenlagen 120 und 126 andererseits jedoch in einer senkrecht zu der Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und senkrecht zur Umfangsrichtung 160 der Dichtungsanordnung 112 ausgerichteten Querrichtung 162 gegeneinander versetzt sein, wobei der Versatz so groß sein kann, dass eine der Dichtlippen 122 des Strömungsfeld-Abdichtbereichs 156 der Dichtungsanordnung 112 und/oder eine der Dichtlippen 124 des Mediumkanal-Abdichtbereichs 158 der Dichtungsanordnung 112 in den Bereich jeweils eines der als Vertiefungen 154 ausgebildeten Abstützelemente 152 gelangen und nicht mehr in Kontakt mit der ersten Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 stehen.
Durch diesen Versatz zwischen der Dichtungsanordnung 112 und den benachbarten Bipolarplattenlagen 120, 126 ist somit an den betreffenden Dichtlippen 122 und 124 keine fluiddichte Abdichtung mehr gewährleistet.
Um zu verhindern, dass aufgrund von Bauteiltoleranzen und/oder Assemblierungstoleranzen Dichtlippen der Dichtungsanordnung 112 in den Bereich der als Vertiefungen 154 ausgebildeten Abstützelemente 152 des Verbindungskanals 144 gelangen, müssten die Abstände zwischen den Dichtlippen 122, 124 der Dichtungsanordnung 112 einerseits und den Abstützelementen 152 des Verbindungskanals 144 andererseits vergrößert werden.
Eine Vergrößerung dieses Abstandes führt aber auch zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den Abstützelementen 152 des Verbindungskanals 144, was eine hohe Durchbiegung der Bipolarplatte 114 aufgrund der über die Dichtlippen 122, 124 übertragenen Druckkräfte zur Folge hätte.
Durch eine solche hohe Durchbiegung der Bipolarplatte 114 würde sich die Abdichtkraft an den Dichtlippen 122, 124 der Dichtungsanordnung 112 weiter reduzieren, und diese hohe Durchbiegung würde eine Verkleinerung des durchströmbaren Querschnittes des Verbindungskanals 144 bewirken.
Eine Verringerung der Abdichtkraft der Dichtungsanordnung 112 würde die Gefahr von Undichtigkeiten bei hohen Betriebsdrücken der elektrochemischen Vorrichtung 100 hervorrufen.
Um das Problem einer durch den Versatz zwischen der Dichtungsanordnung 112 und den benachbarten Bipolarplattenlagen 120, 126 auftretenden Undichtigkeit zu lösen, ohne die Abstände zwischen den Dichtlippen 128 und 130 und den Abstützelementen 152 des Verbindungskanals 144 vergrößern zu müssen, ist die in 3 dargestellte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 umfasst die Dichtungsanordnung 112 jeder elektrochemischen Einheit 102 ein Versteifungselement 164, das sich in einer quer, vorzugsweise senkrecht, zur Stapelrichtung 104 ausgerichteten Richtung 166 der elektrochemischen Vorrichtung 100 über mindestens ein Abstützelement (152) eines Verbindungskanals 144 hinweg erstreckt.
Wie aus 3 zu ersehen ist, liegt das Versteifungselement 164 unmittelbar an der ersten Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 an.
Vorzugsweise liegt das Versteifungselement 164 fluiddicht abdichtend an der ersten Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 und somit an der ersten Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 an.
Vorzugsweise ersetzt das Versteifungselement 164 somit die ersten Dichtlippen 122 und die zweiten Dichtlippen 124 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 der Dichtungsanordnung 112 der in den 1 und 2 dargestellten elektrochemischen Vorrichtung 100.
Das Versteifungselement 164 ist beispielsweise als ein längs des Umfangs der Bipolarplatte 114 umlaufender Rahmen 168 ausgebildet.
Der Querschnitt des Versteifungselements 164, welcher längs einer durch die Stapelrichtung 104 und die Richtung 166 aufgespannten Ebene genommen wird, kann beispielsweise im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein.
Das Versteifungselement 164 umfasst vorzugsweise ein Kunststoffmaterial und ist besonders bevorzugt vollständig aus einem Kunststoffmaterial gebildet.
Das Versteifungselement 164 kann ein durch einen Spritzgießvorgang gebildetes Spritzgießteil sein.
Das Versteifungselement 164 weist vorzugsweise eine größere Härte, einen größeren Elastizitätsmodul und/oder eine größere Biegesteifigkeit auf als das erste Elastomer-Dichtelement 116 und/oder als das zweite Elastomer-Dichtelement 118 der Dichtungsanordnung 112.
Das erste Elastomer-Dichtelement 116 ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Versteifungselement 164 verbunden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste Elastomer-Dichtelement 116 an das Versteifungselement 164 angegossen oder angespritzt ist.
Das erste Elastomer-Dichtelement 116 umfasst bei dieser Ausführungsform einen Abdichtbereich 170 und einen Anbindungsbereich 172.
Der Abdichtbereich 170 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 umfasst die Dichtlippen 128 im Mediumkanal-Abdichtbereich 158 der Dichtungsanordnung 112, welche fluiddicht abdichtend an der zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114' der benachbarten elektrochemischen Einheit 102' anliegen.
Der Anbindungsbereich 172 ist stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage 108 und stoffschlüssig mit dem Versteifungselement 164 verbunden, so dass der Anbindungsbereich 172 das Versteifungselement 164 stoffschlüssig an die erste Gasdiffusionslage 108 anbindet.
Da die der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 zugewandte Abdichtfläche 174 des Versteifungselements 164 im Wesentlichen eben ausgebildet ist und sich in der Querrichtung 162 über eine Ausdehnung erstreckt, welche deutlich größer ist als die Ausdehnung eines der Abstützelemente 152 zuzüglich des maximal auftretenden Versatzes längs der Querrichtung 162, liegt die Abdichtfläche 174 des Versteifungselements 164 auch beim größten Versatz zwischen der Dichtungsanordnung 112 einerseits und den benachbarten Bipolarplatten 114, 114' andererseits stets fluiddicht abdichtend an den die Abstützelemente 152 umgebenden Bereichen der ersten Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 an, so dass auch beim größten auftretenden Versatz keine Undichtigkeit entsteht.
Der Abstand der Abstützelemente 152 voneinander kann daher gering gehalten werden, und eine Durchbiegung der Bipolarplatte 114 kann vermieden werden.
Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 mit der in den 1 und 2 dargestellten elektrochemischen Vorrichtung 100 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 4 dargestellte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass das Versteifungselement 164 der Dichtungsanordnung 112 zugleich einen Bestandteil des Verbindungskanals 144 bildet, durch welchen der Mediumkanal 140 in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld 132 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 steht.
Zu diesem Zweck umfasst das Versteifungselement mehrere als Stege 176 ausgebildete Abstützelemente 152, wobei zwischen den als Stege 176 ausgebildeten Abstützelementen 152 von dem fluiden Medium durchströmbare Kanäle 178 ausgebildet sind, welche einerseits, zu dem ersten Elastomer-Dichtelement 116 hin, durch einen Grundkörper 180 des Versteifungselements 164 und, dem Grundkörper 180 des Versteifungselements 164 gegenüberliegend, durch die erste Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 begrenzt sind.
Der Grundkörper 180 des Versteifungselements 164 bildet somit eine erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144, und die erste Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 bildet eine zweite Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144, wobei die erste Begrenzungswand 148 mittels der als Stege 176 ausgebildeten Abstützelemente 152 an der zweiten Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 abgestützt ist.
Die Stege 176 und die dazwischen ausgebildeten durchströmbaren Kanäle 178 erstrecken sich vorzugsweise längs der Querrichtung 162 der elektrochemischen Vorrichtung 100.
Die Querschnitte der durchströmbaren Kanäle 178 bilden zusammen den durchströmbaren Querschnitt des Verbindungskanals 144.
Die erste Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildet.
Ferner liegt die erste Bipolarplattenlage 120 bei dieser Ausführungsform im Bereich des Verbindungskanals 144 vorzugsweise flächig an der zweiten Bipolarplattenlage 126, welche ebenfalls vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildet ist, an.
Die Stege 176 des Versteifungselements 164 sind vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper 180 des Versteifungselements 164 ausgebildet.
Alternativ zu der Ausbildung als Stege 176 könnten die Abstützelemente 152 des Verbindungskanals 144 bei dieser Ausführungsform auch durch mehrere Noppen gebildet sein, welche sich von dem Grundkörper 180 des Versteifungselements 164 aus zu der ersten Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 hin erstrecken und somit die erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 an der zweiten Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 abstützen.
Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Bei einer Variante der in 4 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 könnte auch vorgesehen sein, dass die durchströmbaren Kanäle 178 längs ihres gesamten Umfangs von dem Versteifungselement 164 umgeben sind.
In diesem Fall würde das Versteifungselement 164 nicht nur die erste Begrenzungswand 148, sondern auch die derselben gegenüberliegende zweite Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 umfassen.
Die durchströmbaren Kanäle 178 des Verbindungskanals 144 könnten beispielsweise als das Versteifungselement 164 durchsetzende Bohrungen ausgebildet sein.
Im Übrigen stimmt auch diese Variante der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 5 bis 7 abschnittsweise dargestellte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Verbindungskanal 144, durch welchen der Mediumkanal 140 in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld 132 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 steht, bei dieser Ausführungsform eine erste Begrenzungswand 148 umfasst, welche von den Wellenbergen 181 einer im Querschnitt wellenförmigen Kanalstruktur 182 der ersten Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 gebildet wird, und eine zweite Begrenzungswand 150 aufweist, welche von einer im Bereich des Verbindungskanals 144 im Wesentlichen ebenen zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 gebildet wird.
Bei dieser Ausführungsform sind die Abstützelemente 152 des Verbindungskanals 144 durch die Wellentäler 184 der Kanalstruktur 182 gebildet, deren Kuppen 186 an der zweiten Bipolarplattenlage 126 anliegen, so dass die durch die Wellenberge 181 gebildete erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 an der zweiten Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 abgestützt ist.
Zwischen der Kanalstruktur 182 und der zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114 sind bei dieser Ausführungsform die durchströmbaren Kanäle 178 ausgebildet, welche sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung 162 der elektrochemischen Vorrichtung 100 erstrecken und deren durchströmbare Querschnitte zusammen den durchströmbaren Querschnitt des Verbindungskanals 144 bilden.
Wie am besten aus 5 zu ersehen ist, erstreckt sich das Versteifungselement 164 der Dichtungsanordnung 112 bei dieser Ausführungsform in einer senkrecht zu der Stapelrichtung 104 und senkrecht zu der Querrichtung 162 der elektrochemischen Vorrichtung 100 ausgerichteten Längsrichtung 188 über die als Abstützelemente 152 dienenden Wellentäler 184 der Kanalstruktur 182 hinweg.
Das Versteifungselement 164 steht in Kontakt mit Kuppen 190 der Wellenberge 181 der Kanalstruktur 182, welche der zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 abgewandt sind.
Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Elastomer-Dichtelement 116 ein in den 5 und 6 dargestelltes erstes Mediumkanal-Abdichtelement 192, welches zwischen dem Versteifungselement 164 und der ersten Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 114 der elektrochemischen Einheit 102 angeordnet ist und im Bereich der Kanalstruktur 182 der ersten Bipolarplattenlage 120 einen Durchlass 194 aufweist, und ein in den 5 und 7 dargestelltes, zwischen dem Versteifungselement 164 und der zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114' der benachbarten elektrochemischen Einheit 102' angeordnetes zweites Mediumkanal-Abdichtelement 196, welches den Mediumkanal 140 ringförmig geschlossen umgibt.
Das erste Mediumkanal-Abdichtelement 192 und/oder das zweite Mediumkanal-Abdichtelement 196 kann stoffschlüssig mit dem Versteifungselement 164 der Dichtungsanordnung 112 verbunden sein.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste Mediumkanal-Abdichtelement 192 und/oder das zweite Mediumkanal-Abdichtelement 196 an das Versteifungselement 164 angegossen oder angespritzt ist.
Im Übrigen stimmt die in den 5 bis 7 dargestellte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014104017 A1 [0004]

Claims

Elektrochemische Vorrichtung, umfassend mehrere elektrochemische Einheiten (102), die längs einer Stapelrichtung (104) aufeinander folgen, wobei jede elektrochemische Einheit (102) eine Membran-Elektroden-Anordnung (106), eine Bipolarplatte (114), an der ein Strömungsfeld (132) für ein fluides Medium ausgebildet ist, und eine Dichtungsanordnung (112) umfasst, wobei die Dichtungsanordnung (112) mindestens ein Elastomer-Dichtelement (116, 118) umfasst, wobei die elektrochemische Vorrichtung (100) mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Mediumkanal (140), der sich parallel zu der Stapelrichtung (104) erstreckt, und mindestens einen Verbindungskanal (144) umfasst, durch welchen der Mediumkanal (140) in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld (132) einer Bipolarplatte (114) steht, und wobei der Verbindungskanal (144) eine erste Begrenzungswand (148) und eine zweite Begrenzungswand (150) umfasst, welche durch mindestens ein Abstützelement (152) auf Abstand längs der Stapelrichtung (104) voneinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (112) mindestens ein Versteifungselement (164) umfasst, das sich in einer quer zu der Stapelrichtung (104) ausgerichteten Richtung (166) der elektrochemischen Vorrichtung (100) über mindestens ein Abstützelement (152) hinweg erstreckt oder das mindestens ein Abstützelement (152) des Verbindungskanals (144) umfasst.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (164) stoffschlüssig mit einem Elastomer-Dichtelement (116) der Dichtungsanordnung (112) verbunden ist.
Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstützelement (152) als eine an einer ersten Bipolarplattenlage (120) der Bipolarplatte (114) ausgebildete Vertiefung (154) ausgebildet ist.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (164) mit der ersten Bipolarplattenlage (120) der Bipolarplatte (114) in Kontakt steht.
Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Bipolarplattenlage (126) der Bipolarplatte (114) im Bereich des Verbindungskanals (144) im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elastomer-Dichtelement (116, 118) der Dichtungsanordnung (112) in Kontakt mit der zweiten Bipolarplattenlage (126) einer Bipolarplatte (114') steht.
Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstützelement (152) einen Bestandteil einer Kanalstruktur (182) einer ersten Bipolarplattenlage (120) der Bipolarplatte (114) bildet.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalstruktur (182) im Querschnitt wellenförmig oder zickzackförmig ausgebildet ist.
Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Bipolarplattenlage (126) der Bipolarplatte (114) im Bereich des Verbindungskanals (144) im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elastomer-Dichtelement (116, 118) der Dichtungsanordnung (112) mit der zweiten Bipolarplattenlage (126) einer Bipolarplatte (114') in Kontakt steht.
Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Versteifungselement (164) zumindest einen Teil einer der Begrenzungswände (148, 150) des Verbindungskanals (144) bildet.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Versteifungselement (164) mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Kanal (178) und/oder mindestens einen von einem fluiden Medium umströmbaren Vorsprung umfasst.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine von einem fluiden Medium durchströmbare Kanal (178) längs seines gesamten Umfangs von dem Versteifungselement (164) umgeben ist.
Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bipolarplattenlage (120) der Bipolarplatte (114) zumindest einen Teil einer der Begrenzungswände (148, 150) des Verbindungskanals (144) bildet.
Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bipolarplattenlage (120) der Bipolarplatte (114) und/oder die zweite Bipolarplattenlage (126) der Bipolarplatte (114) im Bereich des Verbindungskanals (144) im Wesentlichen eben ausgebildet ist.