DE102022205352A1

DE102022205352A1 - Separatorplattenhälfte, Separatorplatte, elektrochemischer Energiewandler sowie Verfahren zum Herstellen einer Separatorplattenhälfte

Info

Publication number: DE102022205352A1
Application number: DE102022205352.4A
Authority: DE
Inventors: Hannes Willeck; Philipp Krueger; Yang Zou
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023232658A1

Abstract

Separatorplattenhälfte (10a, 10b) für eine Separatorplatte (100a, 100b, 100c) eines elektrochemischen Energiewandlers (200), wobei die Separatorplattenhälfte (10a, 10b) aufweist:- eine erste Plattenseite (11) und eine zweite Plattenseite (12),- eine an der ersten Plattenseite (11) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) durch Bearbeiten zumindest der ersten Plattenseite (11) ausgebildete Struktur (20a, 20b), wobei die ausgebildete Struktur (20a, 20b) durch zumindest eine erste Hochsicke (21a, 21b), eine zweite Hochsicke (23a, 23b) und eine Tiefsicke (22a, 22b) gebildet ist,- wenigstens einen zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke (21a, 21b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) und/oder entlang der zweiten Hochsicke (23a, 23b) an der zweiten Hochsicke (23a, 23b) angeordneten Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) zum Erhöhen der Materialdicke (D1) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) bzw. der zweiten Hochsicke (23a, 23b).

Description

Stand der Technik
Eine Kernkomponente eines Brennstoffzellenstapel als ein elektrochemischer Energiewandler ist eine Brennstoffzelle, in welcher die chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff und somit die Stromerzeugung stattfindet. Der Brennstoffzellenstapel kann aus mehreren hundert Einzelzellen aufgebaut sein, die einen Stapel aus Anodenblech als Separatorplattenhälfte, Membranelektrodeneinheiten und Kathodenblech als Separatorplattenhälfte umfassen. Die Verbindung aus Anoden- und Kathodenblech wird hierbei als Bipolarplatte bezeichnet. Die Hauptaufgabe der Bipolarplatte als Separatorplatte ist das Führen und Separieren von Wasserstoff, Luft und des Kühlmediums (z.B. Wasser). Ein minimaler elektrischer Widerstand innerhalb der Bipolarplatte ist hinsichtlich der Leistung des Brennstoffzellenstapels anzustreben. Eine Möglichkeit die Medien im Strömungsfeld zu führen ist, eine Kanalstruktur in die Anoden- und Kathodenbleche zu prägen. Die zu realisierenden Prägestrukturen sind jedoch hinsichtlich der minimalen Strukturgröße und der maximal realisierbaren Umformung begrenzt. Die Begrenzung der realisierbaren Prägestrukturen hängt maßgeblich vom Werkstoff und dessen Materialeigenschaften wie Dehngrenze, Querkontraktionszahl usw. ab. Eine für die Auslegung des Strömungsfeldes relevante Größe ist das Aspektverhältnis, was das Verhältnis zwischen Kanaltiefe und Kanalbreite beschreibt und maßgeblich die Performance des Brennstoffzellenstapels beeinflusst. Die durch das Strömungsfeld beeinflussten Faktoren sind unter anderem die Strömungswiderstände der einzelnen Medien, die Transportrate des durch die chemische Reaktion entstehenden Wassers, aber auch die Auflagefläche und die Homogenität der Abstützung der Membranelektrodeneinheit. Die in das Anodenblech bzw. Kathodenblech prägbaren Geometrien sind limitiert.
Aus der DE 10 2010 055 075 A1 ist bekannt eine Anodenplatte mit einer Kathodenplatte miteinander zu verkleben.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zeigt eine Separatorplattenhälfte gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Separatorplatte gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10, einen elektrochemischen Energiewandler gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Separatorplatte, dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiewandler und dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Separatorplattenhälfte für eine Separatorplatte eines elektrochemischen Energiewandlers. Die Separatorplattenhälfte umfasst eine erste Plattenseite und eine der ersten Plattenseite gegenüberliegende zweite Plattenseite. Ferner umfasst die Separatorplattenhälfte eine zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte durch ein Bearbeiten zumindest der ersten Plattenseite ausgebildete Struktur, wobei die ausgebildete Struktur durch zumindest eine erste Hochsicke, eine zweite Hochsicke und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke und zweiten Hochsicke liegende Tiefsicke gebildet ist, wobei insbesondere die erste Hochsicke und die zweite Hochsicke und die Tiefsicke einen Ursprungs-Kanal ausbilden. Außerdem umfasst die Separatorplattenhälfte wenigstens einen zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke an der ersten Hochsicke und/oder entlang der zweiten Hochsicke an der zweiten Hochsicke angeordneten Auftragungskörper zum Erhöhen der Materialdicke der Separatorplattenhälfte an der ersten Hochsicke bzw. der zweiten Hochsicke, wobei insbesondere sich die erste Hochsicke und die zweite Hochsicke sowie die Tiefsicke sich in einem Strömungsfeld in einem Aktivbereich der Separatorplattenhälfte befinden. Insbesondere kann durch das Erhöhen der Materialdicke der Separatorplatte an der ersten Hochsicke und/oder durch das Erhöhen der Materialdicke der Separatorplatte an der zweiten Hochsicke mittels des/der Auftragungskörper(s) eine Kanaltiefe des Ursprungs-Kanals erhöht und/oder eine Kanalform des Ursprungs-Kanals geformt bzw. angepasst werden.
Insbesondere ist der elektrochemische Energiewandler ein Brennstoffzellenstapel oder ein Elektrolyseur. Ferner ist insbesondere die Separatorplatte eine Bipolarplatte für den Brennstoffzellenstapel. Weiter ist insbesondere die Separatorplattenhälfte eine Bipolarplattenhälfte für eine Bipolarplatte.
Der elektrochemische Energiewandler kann eine Vielzahl an in einer Stapelrichtung übereinander, aneinander angeordnete Elemente umfassen. Bspw. kann ein Brennstoffzellenstapel als elektrochemischer Energiewandler eine Vielzahl an abwechselnd übereinander, aneinander angeordnete Bipolarplatten und Membranelektrodeneinheiten aufweisen.
Insbesondere kann die an der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte ausgebildete Struktur eine Vielzahl an Hochsicken und Tiefsicken aufweisen, um ein Strömungsfeld bzw. eine Flussfeldstruktur mit einer Vielzahl an Ursprungs-Kanälen zu bilden. Vorzugsweise ist zumindest eine Vielzahl der Ursprungs-Kanäle wenigstens abschnittsweise gleich oder im Wesentlichen gleich ausgebildet. Das Strömungsfeld bzw. die Flussfeldstruktur kann auch als Flowfield verstanden werden. Insbesondere kann an einer Vielzahl der Hochsicken jeweils zumindest abschnittsweise entlang der jeweiligen Hocksicke ein Auftragungskörper zum Erhöhen der Materialdicke der Separatorplattenhälfte an der jeweiligen Hochsicke angeordnet sein. Somit kann vorteilhafterweise eine jeweilige Kanaltiefe der Ursprungs-Kanäle erhöht werden. Eine Hochsicke kann auch als ein Steg eines Ursprungs-Kanals verstanden werden. Ferner kann eine Tiefsicke auch als ein Kanalboden eines Ursprungs-Kanals verstanden werden. Insbesondere wird ein Ursprungs-Kanal durch eine erste Hochsicke (erster Steg) der ersten Plattenseite, eine zweite Hochsicke (zweiter Steg) der ersten Plattenseite und eine dazwischenliegende Tiefsicke (Kanalboden) der ersten Plattenseite gebildet. Insbesondere ist die erste Hochsicke (erster Steg) der ersten Plattenseite über eine erste Kanalwand der ersten Plattenseite mit der Tiefsicke (Kanalboden) der ersten Plattenseite verbunden und ebenfalls ist die zweite Hochsicke (zweiter Steg) der ersten Plattenseite mit der Tiefsicke (Kanalboden) der ersten Plattenseite über eine (weitere) Kanalwand der ersten Plattenseite verbunden, um den (einen) Ursprungs-Kanal auszubilden.
Merkmale und/oder Details und/oder Erläuterungen und/oder Vorteile die zu der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte bzw. zu der ausgebildeten Struktur der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte genannt werden, können auch auf die zweite Plattenseite der Separatorplattenhälfte bzw. auf die ausgebildete Struktur der zweiten Plattenseite der Separatorplattenhälfte übertragen werden, und umgekehrt.
Ein Aktivbereich der Separatorplattenhälfte ist insbesondere der Bereich, in welchem gezielt eine elektrochemische Reaktion des elektrochemischen Wandlers stattfindet.
Das Bearbeiten zum Erhalten der zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte ausgebildeten Struktur ist insbesondere ein Trennen, vorzugsweise ein Abtragen und/oder ein Spanen, und/oder ein Umformen, vorzugsweise ein Prägen. Bspw. kann ein Blech als Grundkörper geprägt werden, um die Separatorplattenhälfte mit der zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte ausgebildeten Struktur zu erhalten.
Der Auftragungskörper ist insbesondere zur lokalen Aufdickung bzw. Erhöhung der Materialdicke der Separatorplattenhälfte, wobei insbesondere die Aufdickung bzw. Erhöhung der Materialdicke eine nachträgliche Aufdickung additiv zu der durch Bearbeiten zumindest der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte ausgebildeten Struktur der Separatorplattenhälfte ist. Somit kann vorteilhafterweise eine wesentliche Erhöhung einer Kanaltiefe eines Ursprungs-Kanals erreicht werden und/oder eine Kanalform gezielt geformt werden. Als Kanalform kann eine Form eines Strömungsquerschnitts eines in dem Ursprungs-Kanal bzw. dem Form-Kanal strömenden Fluids des elektrochemischen Energiewandlers verstanden werden. Das Fluid bzw. die Fluide des elektrochemischen Energiewandlers können bei einem Brennstoffzellenstapel als elektrochemischen Energiewandler ein Oxidationsmittel und/oder ein Reduktionsmittel und/oder ein Kühlmittel sein, insbesondere Wasserstoff und/oder Sauerstoff bzw. Luft und/oder Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser.
Ferner kann sich der wenigstens eine Auftragungskörper zumindest in Stapelrichtung des elektrochemischen Wandlers oder im Wesentlichen in Stapelrichtung des elektrochemischen Wandlers erstrecken.
Merkmale und/oder Details und/oder Erläuterungen und/oder Vorteile die zu dem wenigsten einen Auftragungskörper genannt werden, können auch auf die weiteren Auftragungskörper übertragen werden, und umgekehrt.
Die Materialdicke der Separatorplattenhälfte kann auch als die Materialstärke der Separatorplattenhälfte verstanden werden.
Vorteilhafterweise können durch das Anordnen zumindest eines Auftragungskörpers oder mehrerer Auftragungskörper auf eine Hochsicke oder auf mehrere Hochsicken die Designfreiheitsgrade einer Separatorplattenhälfte, insbesondere einer Bipolarplattenhälfte bzw. einer Bipolarplatte, erweitert werden, welche bspw. durch das Prägen eines Blechs technisch begrenzt sind.
Weiter ist anzumerken, dass das Anordnen des Auftragungskörpers zum Erhöhen der Materialdicke der Separatorplattenhälfte nicht gleichgesetzt werden kann mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Verkleben einer Anodenplatte mit einer Kathodenplatte. Erfindungsgemäß kann durch das Anordnen eines Auftragungskörpers oder durch das Anordnen mehrerer Auftragungskörper auf zumindest eine Hochsicke oder mehrere Hochsicken gezielt und bewusst bspw. eine Kanaltiefe des Ursprungs-Kanals erhöht werden, um somit einen oder mehrere neue(n) Kanäle/Kanal, sogenannte Form-Kanäle, mit einer (jeweils) erhöhten Kanaltiefe oder einer erhöhten Kanaltiefe und zusätzlich einer neuen, insbesondere veränderten, Kanalform zu schaffen bzw. herzustellen. Mit anderen Worten kann das Anordnen des wenigstens einen Auftragungskörpers oder der mehreren bzw. der Vielzahl an Auftragungskörpers bspw. zum Erhöhen einer Kanaltiefe des Ursprungs-Kanals und/oder zum Anpassen der Kanalform des Ursprungs-Kanals sein. Durch eine Erhöhung der Kanaltiefe kann, bspw. bei einem Blech als Separatorplattenhälfte, bei konstantem Strömungswiderstand die Kanalbreite reduziert werden, was z.B. einer homogeneren Abstützung einer Membranelektrodeneinheit eines Brennstoffzellenstapels dienen kann.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte entlang der ersten Hochsicke an der ersten Hochsicke zumindest abschnittsweise der Auftragungskörper und entlang der zweiten Hochsicke an der zweiten Hochsicke zumindest abschnittsweise ein weiterer Auftragungskörper zum Ausbilden eines Form-Kanals für ein Führen eines Fluids des elektrochemischen Energiewandlers angeordnet ist, um somit den Strömungsquerschnitt, insbesondere des zum Form-Kanal gehörenden Ursprungs-Kanal, für das Fluid zu erhöhen. Insbesondere ist die zweite Hochsicke benachbart zu der ersten Hochsicke. Durch das Anordnen des Auftragungskörpers und des weiteren Auftragungskörpers kann die Kanalform gezielt beeinflusst werden und ferner kann eine Kanaltiefe eines durch die erste Hochsicke, die zweite Hochsicke und der dazwischenliegenden Tiefsicke gebildeten Ursprungs-Kanals vergrößert werden. Insbesondere wird der Form-Kanal durch die erste Hochsicke, die zweite Hochsicke und die dazwischenliegende Tiefsicke gebildete Ursprungs-Kanal sowie dem an der ersten Hochsicke angeordneten Auftragungskörper sowie dem an der zweiten Hochsicke angeordneten weiteren Auftragungskörper gebildet. Der Auftragungskörper und der weitere Auftragungskörper sind vorzugsweise wenigstens abschnittsweise gleich oder im Wesentlichen gleich ausgebildet bzw. ausgestaltet. Mit anderen Worten können der Auftragungskörper und der weitere Auftragungskörper zumindest abschnittsweise bspw. gleiche oder im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen aufweisen und/oder aus dem gleichen Material sein. Mit dem Ausdruck „im Wesentlichen“ soll ausgedrückt werden, dass das Anordnen des Auftragungskörpers technischen Toleranzen unterliegt. Wie bereits erwähnt, kann die an der ersten Plattenseite ausgebildete Struktur eine Vielzahl an Hochsicken und Tiefsicken aufweisen, wobei an einer Vielzahl von Hochsicken der ersten Plattenseite jeweils zumindest abschnittsweise entlang der jeweiligen Hocksicke ein Auftragungskörper zum Erhöhen der Materialdicke der Separatorplattenhälfte an der jeweiligen Hochsicke angeordnet sein, bspw. im Bereich eines Strömungsfeldes im Aktivbereich der Separatorplattenhälfte. Somit kann eine Gesamtperformance und eine Betriebsstabilität des elektrochemischen Wandlers im Bereich des Strömungsfeldes im Aktivbereich der Separatorplattenhälfte, insbesondere eines Brennstoffzellenstapels oder eines Elektrolyseurs, besonders hoch sein.
Vorteilhafterweise kann bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte ein Abstand von der Tiefsicke des Form-Kanals zu einer Stirnseite des an die erste Hochsicke angeordneten Auftragungskörpers bzw. zu einer Stirnseite des an die zweite Hochsicke angeordneten weiteren Auftragungskörper eine Kanaltiefe bestimmen bzw. definieren, und wobei ein Abstand der ersten Hochsicke zu der zweiten Hochsicke eine Kanalbreite des Form-Kanals bestimmt bzw. definiert, wobei ein Verhältnis der Kanaltiefe zu der Kanalbreite zwischen 0,5 und 2,0 liegt, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2. Somit kann eine Gesamtperformance und eine Betriebsstabilität des elektrochemischen Wandlers, insbesondere eines Brennstoffzellenstapels oder eines Elektrolyseurs, besonders hoch sein. Das Verhältnis der Kanaltiefe zu der Kanalbreite kann auch als Aspektverhältnis bezeichnet werden. Das Aspektverhältnis kann auch noch zusätzlich von weiteren Kenngrößen wie Materialkennwerte abhängen. Insbesondere bestimmt sich die Kanaltiefe von der durch die Tiefsicke festgelegten „tiefsten“ Stelle des Form-Kanals bis zu der durch den Auftragungskörper bzw. weiteren Auftragungskörper festgelegten „höchsten“ Stelle des Form-Kanals. Ferner bestimmt sich vorzugsweise die Kanalbreite als ein Abstand von der Mitte oder im Wesentlichen der Mitte der ersten Hochsicke zu der Mitte oder im Wesentlichen der Mitte der zweiten Hochsicke.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte der wenigstens eine Auftragungskörper eine Materialdicke zwischen 0,005 und 2,0 mm, insbesondere eine Materialdicke zwischen 0,05 und 1,0 mm, vorzugsweise eine Materialdicke zwischen 0,1 und 0,5 mm, aufweisen. Somit kann eine Erhöhung einer Kanaltiefe eines Ursprungs-Kanals erreicht werden oder eine Erhöhung einer Kanaltiefe eines Ursprungs-Kanals erreicht werden sowie eine Kanalform gezielt geformt werden. Die Materialdicke des Auftragungskörpers ist insbesondere die Erstreckung des Auftragungskörpers in der Stapelrichtung oder im Wesentlichen in der Stapelrichtung des elektrochemischen Wandlers, bspw. eines Brennstoffzellenstapels.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte der wenigstens eine Auftragungskörper elektrisch leitfähig ist, insbesondere, dass der wenigstens eine Auftragungskörper ein elektrisch leitfähiger Klebstoff ist, und/oder dass der Auftragungskörper ferner elastisch und/oder hydrophob ist. Ein elektrisch leitfähiger Auftragungskörper kann, insbesondere im Aktivbereich der Separatorplattenhälfte, den elektrischen Strom leiten. Mittels eines elastischen Auftragungskörpers kann ein Toleranzausgleich, insbesondere einer Materialstärke bzw. aufgrund einer Prägekontur, ermöglicht werden und/oder kann eine Bauteilhöhe eingestellt werden. Mittels eines hydrophoben Auftragungskörpers kann ein Wassertransport aus einem Strömungsfeld verbessert werden und/oder kann das Eindringen von z. B. ionenbelastetem Fluid aus dem Strömungsfeld hin zu einer Gasdiffusionslage bzw. Membranelektrodeneinheit verhindert werden (Vermeidung Katalysatorvergiftung). Mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffes kann ferner ein elektrischer Durchgangswiderstand, bspw. zweier aneinander angeordneten Separatorplattenhälften, besonders geringgehalten werden, da ein Flächenkontakt ausgebildet werden kann. Ferner kann durch eine Klebeverbindung ein elektrischer Kontakt gebildet werden, der gegenüber einer reinen
Beschichtungslösung, einen geringeren Einfluss des Anpressdrucks auf den Durchgangswiderstand aufweist. Der Klebstoff wird insbesondere flüssig oder zähflüssig auf die Hochsicke(n) der ersten Plattenseite und/oder die Hochsicke(n) der zweiten Plattenseite der Separatorplattenhälfte angeordnet bzw. aufgebracht, wobei vorzugsweise dieser anschließend zu dem jeweiligen Auftragungskörper aushärtet. Für das Anordnen bzw. Aufbringen des flüssigen bzw. zähflüssigen Klebstoffes kann eine Schablone und/oder ein Sieb verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte der wenigstens eine Auftragungskörper in einem Vertikalschnitt durch die Separatorplattenhälfte einen viereckigen Querschnitt oder einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweisen. Somit kann der Auftragungskörper besonders einfach hergestellt bzw. angeordnet und besonders kostengünstig sein. Mit dem Ausdruck „im Wesentlichen“ soll ausgedrückt werden, dass der Auftragungskörper technischen Toleranzen unterliegen kann. Es sind auch andere Formen denkbar, welche der Auftragungskörper in einem Vertikalschnitt aufweisen kann. Bspw. kann der Auftragungskörper in einem Vertikalschnitt sanduhrförmig oder im Wesentlichen sanduhrförmig ausgebildet sein. Somit kann ein Strömungsquerschnitt eines Form-Kanals, bspw. eines Kühlkanals einer Bipolarplatte, besonders groß sein. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Auftragungskörper in einem Vertikalschnitt durch die Separatorplattenhälfte abgerundete Kanten und/oder einen oval-förmigen Querschnitt und/oder einen pyramidenförmigen Querschnitt aufweisen.
Mit besonderem Vorteil kann bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte die Separatorplattenhälfte aus einem Blech gebildet sein, wobei die zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte ausgebildete Struktur durch ein Umformen, insbesondere durch ein Prägen, des Blechs erzeugt ist, wobei insbesondere die Materialdicke (D1) des Bleches zwischen 25 und 100 µm, vorzugsweise zwischen 50 und 75 µm, ist. Somit kann die Separatorplattenhälfte mit der ausgebildeten Struktur besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Das Anordnen des wenigstens einen Auftragungskörpers erfolgt insbesondere nach dem Umformen, vorzugsweise nach dem Prägen, des Blechs. Durch das Anordnen des wenigstens einen Auftragungskörpers oder der mehreren Auftragungskörper können die Kosten für das Prägen durch besonders einfach ausgestaltete Prägewerkzeuge, eine besonders geringe Anzahl der Prägestufen und/oder einem besonders geringem Werkzeugverschleiß durch geringe Belastungen bei geringen Umformgraden besonders gering sein. Ferner schränken nachteiligerweise die hohen Umformgrade, die für die Prägung erforderlich sind, die Materialauswahl stark ein. Durch eine Erhöhung des Aspektverhältnisses mittels des Anordnens des wenigstens einen Auftragungskörpers oder der mehreren Auftragungskörper können auch weniger gut umformbare Werkstoffe verwendet werden und somit Kostenvorteile oder Korrosionsbeständigkeitsvorteile entstehen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte zumindest abschnittsweise an der zweiten Plattenseite der Separatorplattenhälfte eine weitere Struktur ausgebildet sein, wobei die weitere Struktur durch zumindest eine erste Hochsicke, eine zweite Hochsicke und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke und zweiten Hochsicke liegende Tiefsicke gebildet ist, und wobei zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke an der ersten Hochsicke und/oder entlang der zweiten Hochsicke an der zweiten Hochsicke wenigstens ein weiterer Auftragungskörper zum Erhöhen der Materialdicke der Separatorplattenhälfte an der ersten Hochsicke der weiteren Struktur bzw. der zweiten Hochsicke der weiteren Struktur angeordnet ist. Mit anderen Worten kann auf beiden Plattenseiten der Separatorplattenhälfte jeweils ein Auftragungskörper oder mehrere Auftragungskörper auf eine Hochsicke oder mehrere Hochsicken angeordnet werden. Somit kann eine Gesamtperformance und eine Betriebsstabilität des elektrochemischen Wandlers, insbesondere eines Brennstoffzellenstapels oder eines Elektrolyseurs, besonders vorteilhaft sein. Bspw. kann die Separatorplattenhälfte eine Bipolarplattenhälfte sein, wobei die erste Plattenseite der Separatorplattenhälfte an eine Membranelektrodeneinheit einer ersten Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels angeordnet ist, wobei die zweite Plattenseite der Separatorplattenhälfte an eine weitere Separatorplattenhälfte einer zu der ersten Brennstoffzelle benachbarten Brennstoffzelle angeordnet ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separatorplattenhälfte der an die erste Plattenseite der Separatorplattenhälfte angeordnete wenigstens eine Auftragungskörper und der an die zweite Plattenseite der Separatorplattenhälfte angeordnete wenigstens eine weitere Auftragungskörper die Materialdicke der Separatorplattenhälfte jeweils unterschiedlich stark erhöhen. Somit können asymmetrische Strömungsquerschnitte für mehrere Fluide des elektrochemischen Energiewandlers, bspw. für Luft, H2 und Kühlmittel, trotz der durch das Prägen prinzipbedingter Symmetrie auf Ober- und Unterseite eines einzelnen Blechs, realisiert werden. Die Ober- und Unterseite des Blechs kann auch als erste Plattenseite bzw. zweite Plattenseite des Blechs verstanden werden. Die Materialdicke der Separatorplattenhälfte kann unterschiedlich stark erhöht werden, indem die Dicken der Auftragungskörper unterschiedlich sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Separatorplatte für einen elektrochemischen Energiewandler, wobei die Separatorplatte zumindest eine erfindungsgemäß ausgebildete erste Separatorplattenhälfte aufweist. Ferner umfasst die Separatorplatte eine an die erste Separatorplattenhälfte angeordnete, insbesondere stoffschlüssig angeordnete, zweite Separatorplattenhälfte, wobei vorzugsweise die zweite Separatorplattenhälfte ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Die erste Separatorplattenhälfte und die zweite Separatorplattenhälfte können unter Ausbildung von geschlossenen Kanälen, bspw. Kühlkanälen, aneinander angeordnet werden, wobei insbesondere der zumindest eine Auftragungskörper bzw. mehrere Auftragungskörper zum Ausbilden des geschlossenen Kanals beiträgt. Insbesondere kann der zumindest eine Auftragungskörper bzw. können die mehreren Auftragungskörper zwischen der ersten Separatorplattenhälfte und der zweiten Separatorplattenhälfte angeordnet sein. Durch das Anordnen der mehreren Auftragungskörper zwischen den beiden Separatorplattenhälften kann ein Aspektverhältnis, bspw. von Kühlkanäle einer Bipolarplatte eines Brennstoffzellenstapels, besonders groß sein.
Es ist ferner denkbar, dass die erste Separatorplattenhälfte geprägt bzw. umgeformt ist, um die zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite der Separatorplattenhälfte ausgebildete Struktur zu erhalten, und wobei die zweite Separatorplattenhälfte zumindest abschnittsweise flach ist. Bspw. kann die zweite Separatorplattenfläche zumindest in einem Aktivbereich der zweiten Separatorplattenhälfte flach bzw. eben, insbesondere vollständig flach bzw. eben, ausgebildet sein. Somit kann die Separatorplatte besonders einfach ausgebildet sein.
Das stoffschlüssige Anordnen der ersten Separatorplattenhälfte und der zweiten Separatorplattenhälfte kann insbesondere (zusätzlich) durch ein Verschweißen der ersten Separatorplattenhälfte mit der zweiten Separatorplattenhälfte erfolgen.
Die Separatorplatte gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Separatorplattenhälfte gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung einen elektrochemischen Energiewandler, wobei der elektrochemische Energiewandler zumindest eine erfindungsgemäß ausgebildete Separatorplatte aufweist. Ferner umfasst der elektrochemische Energiewandler eine weitere Separatorplatte, wobei insbesondere die weitere Separatorplatte ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildet ist. Außerdem umfasst der elektrochemische Energiewandler zumindest eine zwischen der Separatorplatte und der weiteren Separatorplatte angeordnete Membran, insbesondere eine Membranelektrodeneinheit.
Der elektrochemische Energiewandler gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Separatorplattenhälfte gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. der Separatorplatte gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem vierten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Separatorplattenhälfte für eine Separatorplatte eines elektrochemischen Energiewandlers. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein Bereitstellen eines Grundkörpers, insbesondere eines plattenförmigen Grundkörpers wie bspw. eines Bleches, mit einer ersten Plattenseite und einer der ersten Plattenseite gegenüberliegenden zweiten Plattenseite. Außerdem umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Bearbeiten, insbesondere Umformen, des Grundkörpers zum zumindest abschnittsweisen Ausbilden einer Struktur zumindest an der ersten Plattenseite, wobei die ausgebildete Struktur zumindest eine erste Hochsicke, eine zweite Hochsicke und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke und zweiten Hochsicke liegende Tiefsicke aufweist. Außerdem umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Anordnen wenigstens eines Auftragungskörpers zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke an der ersten Hochsicke und/oder Anordnen wenigstens eines (weiteren) Auftragungskörpers zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Hochsicke an der zweiten Hochsicke, um die Materialdicke an der ersten Hochsicke bzw. der zweiten Hochsicke zu erhöhen.
Die zuvor und die im Nachfolgenden beschrieben Verfahrensschritte können, sofern technisch sinnvoll, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Eine bevorzugte Reihenfolge der Verfahrensschritte sieht vor, dass in einem ersten Schritt der Grundkörper bereitgestellt wird. Anschließend wird der Grundkörper bearbeitet, um die Struktur zumindest an der ersten Plattenseite des Grundkörpers auszubilden, wobei die ausgebildete Struktur zumindest eine erste Hochsicke, eine zweite Hochsicke und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke und zweiten Hochsicke liegende Tiefsicke aufweist. Nach dem Bearbeiten des Grundkörpers wird der wenigstens eine Auftragungskörper oder es werden mehrere Auftragungskörper zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke an der ersten Hochsicke angeordnet, um die Materialdicke an der ersten Hochsicke zu erhöhen. Zusätzlich kann ein weiterer Auftragungskörper oder es können weitere Auftragungskörper zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Hochsicke an der zweiten Hochsicke bzw. an weiteren Hochsicken angeordnet werden, um die Materialdicke an der zweiten Hochsicke bzw. den weiteren Hochsicken zu erhöhen. Durch das Anordnen der Auftragungskörper kann ein jeweiliges Aspektverhältnisses eines Kanals besonders vorteilhaft groß sein. Somit kann eine Gesamtperformance und eine Betriebsstabilität des elektrochemischen Wandlers, insbesondere eines Brennstoffzellenstapels oder eines Elektrolyseurs, besonders vorteilhaft sein.
Das Anordnen des wenigstens einen Auftragungskörpers bzw. der mehreren Auftragungskörper kann insbesondere in einem Strömungsfeld in einem Aktivbereich des Grundkörpers bzw. der hergestellten Separatorplattenhälfte erfolgen.
In einem weiteren Schritt kann an die hergestellte Separatorplattenhälfte eine weitere Separatorplattenhälfte angeordnet, insbesondere stoffschlüssig angeordnet, werden, um eine erfindungsgemäße Separatorplatte herzustellen.
Vorteilhafterweise wird mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine erfindungsgemäße Separatorplattenhälfte hergestellt.
Das Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Separatorplattenhälfte gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. der Separatorplatte gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bzw. dem elektrochemischen Energiewandler gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Es zeigen schematisch:

1 eine Separatorplattenhälfte,
2 eine Separatorplatte,
3 einen Teil eines elektrochemischen Wandlers,
4 einen Teil eines elektrochemischen Wandlers, und
5 ein Verfahren zum Herstellen einer Separatorplattenhälfte.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.
1 offenbart in einem Vertikalschnitt einen Teil einer Separatorplattenhälfte 10a für eine Separatorplatte 100a (siehe bspw. 2) eines elektrochemischen Energiewandlers 200 (siehe bspw. 3), insbesondere in einem Bereich eines Strömungsfeldes im Aktivbereich der Separatorplattenhälfte 10a. Die Separatorplattenhälfte 10a, bspw. eine Bipolarplattenhälfte, umfasst eine erste Plattenseite 11 sowie eine der ersten Plattenseite 11 gegenüberliegende zweite Plattenseite 12. Ferner umfasst die Separatorplattenhälfte 10a eine zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite 11 der Separatorplattenhälfte 10a durch ein Prägen Separatorplattenhälfte 10a ausgebildete Struktur 20a, wobei die ausgebildete Struktur 20a durch zumindest eine erste Hochsicke 21a, eine zweite Hochsicke 23a und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke 21a und zweiten Hochsicke 23a liegende Tiefsicke 22a gebildet ist bzw. diese aufweist. Die Separatorplattenhälfte 10a ist in 1 bspw. ein Blech, wobei insbesondere die Materialdicke D1 des Bleches zwischen 25 und 100 µm, vorzugsweise zwischen 50 und 75 µm, liegt. Ferner umfasst die Separatorplattenhälfte 10a wenigstens einen zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke 21a an der ersten Hochsicke 21a angeordneten Auftragungskörper 30a und einen entlang der zweiten Hochsicke 23b an der zweiten Hochsicke 23b angeordneten weiteren Auftragungskörper 30b zum jeweiligen Erhöhen der Materialdicke D1 der Separatorplattenhälfte 10a an der ersten Hochsicke 21a bzw. der zweiten Hochsicke 23a. Somit kann ein Form-Kanal K für ein Führen eines Fluids des elektrochemischen Energiewandlers 200 ausgebildet werden, um somit den Strömungsquerschnitt für das Fluid im Vergleich zu einem durch die erste Hochsicke 21a und die zweite Hochsicke 23a sowie die Tiefsicke 22a gebildeten Ursprungs-Kanal zu erhöhen. Insbesondere bildet bzw. bestimmt ein Abstand von der Tiefsicke 22a des Form-Kanals K zu einer Stirnseite 35 des an die erste Hochsicke 21a angeordneten Auftragungskörpers 30a bzw. zu einer Stirnseite 35 des an die zweite Hochsicke 23a angeordneten weiteren Auftragungskörper 30b eine Kanaltiefe T, und ein Abstand der ersten Hochsicke 21a zu der zweiten Hochsicke 23a bestimmt bzw. bildet eine Kanalbreite B des Form-Kanals K, wobei ein Verhältnis der Kanaltiefe T zu der Kanalbreite B zwischen 0,5 und 2,0 liegt, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2. Ferner kann zusätzlich der wenigstens eine Auftragungskörper 30a eine Materialdicke zwischen 0,1 und 2,0 mm, insbesondere eine Materialdicke zwischen 0,3 und 1,0 mm, vorzugsweise eine Materialdicke zwischen 0,3 und 0,5 mm, aufweisen. Außerdem können zumindest die beiden Auftragungskörper 30a und 30b eine gleiche oder im Wesentlichen gleiche Materialdicke aufweisen. Außerdem können zusätzlich die beiden Auftragungskörper 30a, 30b jeweils ein elektrisch leitfähiger Klebstoff und/oder elastisch und/oder hydrophob sein. In dem Vertikalschnitt durch die Separatorplattenhälfte 10a weisen die Auftragungskörper 30a, 30b beispielhaft einen viereckigen Querschnitt oder einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt auf.
2 zeigt in einem Vertikalschnitt einen Teil einer Separatorplatte 100a für einen elektrochemischen Energiewandler 200 (siehe bspw. 3 bzw. 4), wobei die Separatorplatte 100a zumindest eine erfindungsgemäß ausgebildete erste Separatorplattenhälfte 10a, wie sie bspw. zu 1 beschrieben worden ist, umfasst. Ferner umfasst die Separatorplatte 100a eine an die erste Separatorplattenhälfte 10a angeordnete, insbesondere stoffschlüssig angeordnete, zweite Separatorplattenhälfte 10b. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist sowohl an der ersten Plattenseite 11 der ersten Separatorplattenhälfte 10a als auch an der zweiten Plattenseite 12 der ersten Separatorplattenhälfte 10a jeweils eine Struktur 20a bzw. 20b ausgebildet. Die Struktur 20a und 20b kann bspw. durch ein Prägen eines Bleches (gleichzeitig) erzeugt werden. Die beiden Hochsicken 21a und 23a der Struktur 20a der ersten Plattenseite 11 stellen hierbei Tiefsicken 22b der Struktur 20b der zweiten Plattenseite 12 dar, und umgekehrt. In 2 ist angedeutet, dass auch entlang der ersten Hochsicke 21b an einer ersten Hochsicke 21b der zweiten Plattenseite 12 ein weiterer Auftragungskörper 30c zum Erhöhen der Materialdicke D1 der Separatorplattenhälfte 10a an der ersten Hochsicke 21b der weiteren Struktur 20b angeordnet werden kann. Die zweite Plattenseite 12 der ersten Separatorplattenhälfte 10a kann bspw. an einen Membranelektrodeneinheit 110a eines Brennstoffzellenstapels angeordnet werden, wobei durch das Anordnen des weiteren Auftragungskörpers 30c eine Kanaltiefe sowie eine Kanalform gezielt geformt werden kann. Ferner kann durch unterschiedliche Dicken der an der ersten Plattenseite 11 der ersten Separatorplattenhälfte 10a und der an der zweiten Plattenseite 12 der ersten Separatorplattenhälfte 10a angeordneten Auftragungskörper 30a, 30b bzw. 30c die Materialdicke D1 der Separatorplattenhälfte 10a jeweils unterschiedlich stark erhöht werden und somit asymmetrische Strömungsquerschnitte geschaffen werden. Die erste Separatorplattenhälfte 10a und die zweite Separatorplattenhälfte 10a sind ferner unter Ausbildung von geschlossenen Kanälen K, bspw. Kühlkanälen, aneinander angeordnet, wobei die beiden an der ersten Plattenseite 11 angeordneten Auftragungskörper 30a, 30b zum Ausbilden des geschlossenen Kanals beitragen. Bspw. weist der Kühlkanal eine achteckige Form auf.
3 weist in einem Vertikalschnitt einen Teil eines elektrochemischen Energiewandlers 200 auf, wobei der elektrochemische Energiewandler 200 mehrere erfindungsgemäße Separatorplatten 100a, 100b, 100c, wie sie bspw. zu 2 beschriebenen worden sind, umfasst. Weiter umfasst der elektrochemische Energiewandler 200 jeweils eine zwischen zwei benachbarten Separatorplatten 100a, 100b, 100c angeordnete Membran 110a, 110b, 110c, insbesondere jeweils eine Membranelektrodeneinheit.
4 weist in einem Vertikalschnitt einen Teil eines elektrochemischen Energiewandlers 200 auf, wobei der elektrochemische Energiewandler 200 mehrere erfindungsgemäße Separatorplatten 100a, 100b, 100c, wie sie bspw. zu 2 beschriebenen worden sind, umfasst. Weiter umfasst der elektrochemische Energiewandler 200 jeweils eine zwischen zwei benachbarten Separatorplatten 100a, 100b, 100c angeordnete Membran 110a, 110b, 110c, insbesondere jeweils eine Membranelektrodeneinheit. Im Vergleich zu 3 sind sowohl an der ersten Plattenseite 11 als auch an der zweiten Plattenseite 12 einer Separatorplattenhälfte 10a einer jeweiligen Separatorplatte 100a, 100b, 100c jeweils mehrere Auftragungskörper 30a, 30b, 30c angeordnet, um eine Kanaltiefe des Ursprungs-Kanals zu erhöhen und/oder eine Kanalform des Ursprungs-Kanals zu formen bzw. strömungstechnisch anzupassen.
4 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Separatorplattenhälfte 10a (siehe bspw. 1) für eine Separatorplatte 100a eines elektrochemischen Energiewandlers 200. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein Bereitstellen 320 eines Grundkörpers, insbesondere eines Bleches, mit einer ersten Plattenseite 11 und einer der ersten Plattenseite 11 gegenüberliegenden zweiten Plattenseite 12. Als einen weiteren, darauffolgenden Schritt umfasst das Verfahren ein Bearbeiten 340 des Grundkörpers zum zumindest abschnittsweisen Ausbilden einer Struktur 20a zumindest an der ersten Plattenseite 11, wobei die ausgebildete Struktur 20a, 20b zumindest eine erste Hochsicke 21a, 21b sowie eine zweite Hochsicke 23a, 23b und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke 21a, 21b und zweiten Hochsicke 23a, 23b liegende Tiefsicke 22a, 22b aufweist. In einem darauffolgenden Schritt des Verfahrens wird wenigstens ein Auftragungskörper 30a, 30b, 30c zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke 21a, 21b an der ersten Hochsicke 21a, 21b und/oder wenigstens ein Auftragungskörper 30a, 30b, 30c zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Hochsicke 23a, 23b an der zweiten Hochsicke 23a, 23b angeordnet 360, um die Materialdicke D1 an der ersten Hochsicke 21a, 21b bzw. der zweiten Hochsicke 23a, 23b zu erhöhen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010055075 A1 [0002]

Claims

Separatorplattenhälfte (10a, 10b) für eine Separatorplatte (100a, 100b, 100c) eines elektrochemischen Energiewandlers (200), wobei die Separatorplattenhälfte (10a, 10b) aufweist: - eine erste Plattenseite (11), - eine der ersten Plattenseite (11) gegenüberliegende zweite Plattenseite (12), - eine zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite (11) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) durch ein Bearbeiten zumindest der ersten Plattenseite (11) ausgebildete Struktur (20a, 20b), wobei die ausgebildete Struktur (20a, 20b) durch zumindest eine erste Hochsicke (21a, 21b), eine zweite Hochsicke (23a, 23b) und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke (21a, 21b) und zweiten Hochsicke (23a, 23b) liegende Tiefsicke (22a, 22b) gebildet ist, - wenigstens einen zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke (21a, 21b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) und/oder entlang der zweiten Hochsicke (23a, 23b) an der zweiten Hochsicke (23a, 23b) angeordneten Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) zum Erhöhen der Materialdicke (D1) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) bzw. der zweiten Hochsicke (23a, 23b).
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der ersten Hochsicke (21a, 21b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) zumindest abschnittsweise der Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) und entlang der zweiten Hochsicke (23a, 23b) an der zweiten Hochsicke (23a, 23b) zumindest abschnittsweise ein weiterer Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) zum Ausbilden eines Form-Kanals (K) für ein Führen eines Fluids des elektrochemischen Energiewandlers (200) angeordnet ist, um somit den Strömungsquerschnitt für das Fluid zu erhöhen.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von der Tiefsicke (22a, 22b) des Form-Kanals (K) zu einer Stirnseite (35) des an die erste Hochsicke (21a, 21b) angeordneten Auftragungskörpers (30a, 30b, 30c) bzw. zu einer Stirnseite (35) des an die zweite Hochsicke (23a, 23b) angeordneten weiteren Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) eine Kanaltiefe (T) bestimmt, und wobei ein Abstand der ersten Hochsicke (21a, 21b) zu der zweiten Hochsicke (23a, 23b) eine Kanalbreite (B) des Form-Kanals (K) bestimmt, wobei ein Verhältnis der Kanaltiefe (T) zu der Kanalbreite (B) zwischen 0,5 und 2,0 liegt, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) eine Materialdicke zwischen 0,005 und 2,0 mm, insbesondere eine Materialdicke zwischen 0,05 und 1,0 mm, vorzugsweise eine Materialdicke zwischen 0,1 und 0,5 mm, aufweist.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) elektrisch leitfähig ist, insbesondere, dass der wenigstens eine Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) ein elektrisch leitfähiger Klebstoff ist, und wobei der Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) ferner elastisch und/oder hydrophob ist.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) in einem Vertikalschnitt durch die Separatorplattenhälfte (10a, 10b) einen viereckigen Querschnitt oder einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweist.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorplattenhälfte (10a, 10b) aus einem Blech gebildet ist, wobei die zumindest abschnittsweise an der ersten Plattenseite (11) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) ausgebildete Struktur (20a, 20b) durch ein Umformen, insbesondere durch ein Prägen, des Blechs erzeugt ist, wobei insbesondere die Materialdicke (D1) des Bleches zwischen 25 und 100 µm, vorzugsweise zwischen 50 und 75 µm, ist.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise an der zweiten Plattenseite (12) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) eine weitere Struktur (20a, 20b) ausgebildet ist, wobei die weitere Struktur durch zumindest eine erste Hochsicke (21a, 21b), eine zweite Hochsicke (23a, 23b) und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke (21a, 21b) und zweiten Hochsicke (23a, 23b) liegende Tiefsicke (22a, 22b) gebildet ist, und wobei zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke (21a, 21b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) und/oder entlang der zweiten Hochsicke (23a, 23b) an der zweiten Hochsicke (23a, 23b) wenigstens ein weiterer Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) zum Erhöhen der Materialdicke (D1) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) der weiteren Struktur (20a, 20b) bzw. der zweiten Hochsicke (23a, 23b) der weiteren Struktur (20a, 20b) angeordnet ist.
Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der an die erste Plattenseite (11) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) angeordnete wenigstens eine Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) und der an die zweite Plattenseite (12) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) angeordnete wenigstens eine weitere Auftragungskörper (30a, 30b, 30c) die Materialdicke (D1) der Separatorplattenhälfte (10a, 10b) jeweils unterschiedlich stark erhöhen.
Separatorplatte (100a, 100b, 100c) für einen elektrochemischen Energiewandler (200), wobei die Separatorplatte (100a, 100b, 100c) aufweist: - zumindest eine nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildete erste Separatorplattenhälfte (10a, 10b), - eine an die erste Separatorplattenhälfte (10a, 10b) angeordnete, insbesondere stoffschlüssig angeordnete, zweite Separatorplattenhälfte (10a, 10b), wobei vorzugsweise die zweite Separatorplattenhälfte (10a, 10b) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.
Elektrochemischer Energiewandler (200), wobei der elektrochemische Energiewandler (200) aufweist: - zumindest eine nach Anspruch 10 ausgebildete Separatorplatte (100a, 100b, 100c), - eine weitere Separatorplatte (100a, 100b, 100c), wobei insbesondere die weitere Separatorplatte (100a, 100b, 100c) nach Anspruch 10 ausgebildet ist, - zumindest eine zwischen der Separatorplatte (100a, 100b, 100c) und der weiteren Separatorplatte (100a, 100b, 100c) angeordnete Membran (110a, 110b, 110c), insbesondere Membranelektrodeneinheit.
Verfahren zum Herstellen einer Separatorplattenhälfte (10a, 10b) für eine Separatorplatte (100a, 100b, 100c) eines elektrochemischen Energiewandlers (200), wobei das Verfahren umfasst: - Bereitstellen (320) eines Grundkörpers, insbesondere eines Bleches, mit einer ersten Plattenseite (11) und einer der ersten Plattenseite (11) gegenüberliegenden zweiten Plattenseite (12), - Bearbeiten (340), insbesondere Umformen, des Grundkörpers zum zumindest abschnittsweisen Ausbilden einer Struktur (20a, 20b) zumindest an der ersten Plattenseite (11), wobei die ausgebildete Struktur (20a, 20b) zumindest eine erste Hochsicke (21a, 21b), eine zweite Hochsicke (23a, 23b) und zumindest eine zwischen der ersten Hochsicke (21a, 21b) und zweiten Hochsicke (23a, 23b) liegende Tiefsicke (22a, 22b) aufweist, - Anordnen (360) wenigstens eines Auftragungskörpers (30a, 30b, 30c) zumindest abschnittsweise entlang der ersten Hochsicke (21a, 21b) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) und/oder Anordnen (360) wenigstens eines Auftragungskörpers (30a, 30b, 30c) zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Hochsicke (23a, 23b) an der zweiten Hochsicke (23a, 23b), um die Materialdicke (D1) an der ersten Hochsicke (21a, 21b) bzw. der zweiten Hochsicke (23a, 23b) zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildete Separatorplattenhälfte (10a, 10b) hergestellt wird.