EP4077767A1 - Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dichtelements für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung - Google Patents

Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dichtelements für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung

Info

Publication number
EP4077767A1
EP4077767A1 EP20821196.1A EP20821196A EP4077767A1 EP 4077767 A1 EP4077767 A1 EP 4077767A1 EP 20821196 A EP20821196 A EP 20821196A EP 4077767 A1 EP4077767 A1 EP 4077767A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frame
electrochemical device
elastomer part
sealing element
electrochemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20821196.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kathrin KULLEN
Wolfgang Fritz
Dennis Dollinger
Oliver Fink
Thomas DIX-LANDGRAF
Paul Volz
Manuel SALZMANN
Andreas Schmid
Jürgen KRAFT
Manuel Morcos
Stefan Dwenger
Carsten Horn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Original Assignee
Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102019135292.4A external-priority patent/DE102019135292A1/de
Priority claimed from DE102020120293.8A external-priority patent/DE102020120293A1/de
Application filed by Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH filed Critical Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Publication of EP4077767A1 publication Critical patent/EP4077767A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/75—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having bipolar electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical device which comprises a plurality of electrochemical units following one another along a stacking direction, each of the electrochemical units each having a membrane, a first gas diffusion layer, a second gas diffusion layer, a first sealing element connected to the first gas diffusion layer and a material connection the second gas diffusion layer connected two th sealing element and a bipolar plate.
  • SoGDL Seal on Gas Diffusion Layer
  • the sealing element can be molded directly onto the gas diffusion layer, in particular in an injection molding process.
  • the sealing system formed by the first sealing elements and the second sealing elements serves in particular to seal the flow fields of the electrochemical device from the media channels of the electrochemical device and from the environment and / or to seal the media channels of the electrochemical device from one another and from the environment.
  • both the sealing element formed from an elastomer material and the gas diffusion layer are very unstable and not dimensionally stable components, the assembly formed from these components is also quite unstable and not very dimensionally stable.
  • a SoGDL seal therefore has a high level of waviness and poor dimensional accuracy. Due to its low dimensional stability, it is at the Assembly of the electrochemical device is difficult to handle, and the assembly process of the electrochemical device is difficult to automate.
  • the present invention is based on the object of providing an electrochemical device of the type mentioned, the sealing elements of which can be easily manufactured and precisely positioned relative to the other components of the electrochemical device and can be assembled with the other components of the electrochemical device.
  • the present invention is based on the concept of stabilizing an assembly consisting of a sealing element and the gas diffusion layer, with which the relevant sealing element is cohesively connected, by integrating a dimensionally stable frame into the relevant sealing element, preferably surrounding the relevant sealing element.
  • the dimensionally stable frame improves the manageability of the assembly consisting of the sealing element and the gas diffusion layer with which the sealing element is materially connected.
  • the sealing element in question has greater dimensional accuracy in the XY plane aligned perpendicular to the stacking direction of the electrochemical device.
  • a ripple of the gas diffusion layer and / or of the sealing element which is integrally connected to the gas diffusion layer in the Z direction (parallel to the stacking direction of the electrochemical device) is reduced or avoided entirely.
  • a dimensionally stable assembly is generated which comprises a gas diffusion layer and a SoGDL seal, this assembly having significantly improved properties with regard to its dimensional stability and its manageability.
  • the frame is cohesively and / or positively connected to the elastomer part.
  • the frame is not directly connected to the gas diffusion layer with which the elastomer part is connected in a materially bonded manner.
  • the frame is connected directly to the gas diffusion layer, preferably below the sealing lips of the sealing element, especially when the frame and the elastomer part of the sealing element are manufactured in a two-component injection molding process.
  • the frame preferably comprises a frame contact area on which the frame is connected to the elastomer part in a materially and / or form-fitting manner, the elastomer part having an upper elastomer part contact area which is arranged in the stacking direction above the frame contact area and / or a lower elastomeric part contact area disposed below the frame contact area in the stacking direction.
  • top and “bottom” relate exclusively to the Orientie tion of the elements with respect to the stacking direction of the electrochemical device, which does not have to be vertically aligned, but can assume any position relative to the vertical.
  • the upper elastomer part contact area and / or the lower elastomer part contact area achieve an improved connection of the elastomer part to the frame, in particular in the case of chemical and / or mechanical connection.
  • the elastomer part contact areas which engage behind the frame contact area - viewed in the stacking direction of the electrochemical device - can produce a form-fitting connection between the elastomer part and the frame in the stacking direction.
  • the upper elastomer part contact area and / or the lower elastomer part contact area are preferably arranged on a frame contact area of the frame, which has a smaller thickness, that is to say a smaller extension along the stacking direction of the electrochemical device, than a frame contact area Contact area of adjoining frame base body which is not in contact with the upper elastomer part contact area or with the lower elastomer part contact area.
  • the elastomer part comprises at least one elastomer part undercut area, softer a region of the The frame engages behind, and / or when the frame comprises at least one frame undercut area which partially engages behind an area of the elastomer.
  • Reaching behind preferably relates to an undercut direction which is oriented perpendicular to the stacking direction of the electrochemical device.
  • the frame has at least one passage opening through which the elastomer part extends.
  • the frame comprises at least one recess which opens at an opening on an elastomer part-side edge of the frame, the recess comprising a constriction adjacent to the opening and an enlarged area which is connected to the opening via the constriction .
  • Such a recess can in particular - viewed in the stacking direction of the electrochemical device - have essentially the shape of a keyhole.
  • the recess is preferably at least partially, in particular essentially completely, filled with the elastomer material of the elastomer part.
  • the frame of the frame sealing element is an electrochemical unit has at least one positioning element which is in engagement with a positioning opening of a frame sealing element of an adjacent electrochemical unit.
  • the positioning opening is formed in the elastomer part of the frame sealing element and is undersized in relation to the positioning element before the assembly of the electrochemical device.
  • the positioning element is essentially cylindrical and the positioning opening is essentially circular, the diameter of the positioning opening before the assembly of the electrochemical device being smaller than the outer diameter of the positioning element, preferably by at least 0.1 mm smaller, particularly preferably at least 0.2 mm smaller.
  • the frame comprises at least one positioning element which is in engagement with a positioning opening of a bipolar plate adjacent to the frame.
  • the frame has at least one handling passage opening which is not or at least not completely filled with elastomer material.
  • a positioning element of a handling device for example a robot, can engage in such a handling passage opening during the assembly of the electrochemical device in order to position the frame sealing element relative to other components of the electrochemical device.
  • the frame has a ventilation area which is filled with elastomer material of the elastomer part, which contains or can contain air bubbles.
  • a cavity of a shaping tool in which the frame sealing element is produced by an injection molding process can be vented via such a venting area while the cavity is being filled with the elastomer material of the elastomer part.
  • vent area of the frame When the vent area of the frame is filled during the injection molding process, the air bubbles form, which do not impair the function of the frame sealing element, however, since the vent area is preferably arranged outside the medium duct sealing areas and the flow field sealing area of the frame sealing element.
  • the vent area of the frame therefore does not have to be separated after the frame sealing element has been produced in an injection molding process, but can remain on the frame sealing element which is used to assemble the electrochemical unit and the electrochemical device as a whole.
  • the frame In an entry area of the venting area through which the elastomer material penetrates into the venting area during the injection molding process, the frame preferably has a smaller thickness, i.e. a smaller expansion along the stacking direction of the electrochemical device, than in the areas of the frame adjoining the entry area .
  • the thickness of the frame increases in the venting area, preferably up to one end area or up to several, for example two, end areas of the venting area.
  • This increase in the thickness of the frame from the entry area to the end area or to the end areas of the vent area preferably takes place essentially continuously.
  • the frame is formed in one piece and extends ringför mig closed along the entire circumference of the frame sealing element.
  • the frame of the frame sealing element is not formed in one piece, but rather comprises two or more separate frame parts and has at least one gap along its circumference that separates two frame parts of the frame from one another.
  • At least one of the gaps, preferably each gap, of the frame is filled with the elastomer material of the elastomer part.
  • Such a gap can serve as an expansion joint in order to effect a tolerance compensation due to different coefficients of thermal expansion of the material of the frame and the material of the elastomer part.
  • the components of a further electrochemical unit adjacent to an electrochemical unit of the electrochemical device are identical to the components of the electrochemical unit, but at an angle of 180 ° around a central axis of rotation parallel to the stacking direction are mounted rotated to each other in the stack.
  • the components of a further electrochemical unit adjacent to an electrochemical unit of the electrochemical device are not only identical to one another, but are also mounted in the same orientation in the stack of the electrochemical device, i.e. in particular without twisting around an angle of 180 ° around a central axis of rotation running parallel to the stacking direction.
  • the present invention also relates to a method for producing a sealing element for an electrochemical unit of an electrochemical device, which comprises several electrochemical units following one another along a stacking direction, the electrochemical units each comprising a membrane, a first gas diffusion layer, a second gas diffusion layer and a bipolar plate .
  • this object is achieved by a method which comprises the following:
  • an elastomer part which is materially connected to the gas diffusion layer and materially and / or positively connected to the frame, through an injection molding process in the forming tool; wherein the frame is formed from a material which has a higher form stability than the elastomer material from which the elastomer part is formed.
  • the frame can be introduced into the forming tool as a separately manufactured insert, the elastomer part then being produced by molding the elastomer material onto the frame and onto the gas diffusion layer.
  • the material for the frame can comprise a thermoplastic material.
  • the material used for the frame can be a material which, preferably in addition to a thermoplastic material, contains glass fibers.
  • the glass fibers are contained in the material of the frame in a proportion of preferably at least 10 percent by weight, in particular at least 20 percent by weight, particularly preferably at least 30 percent by weight, and / or preferably at most 50 percent by weight.
  • a material with the designation PPS GF40 which contains a polyphenylene sulfide material with an addition of 40 percent by weight of glass fibers, can be used as the material for the frame.
  • a material with the designation PPA GF35 can be used for the frame, for example, which contains a polyphthalamide with an addition of 35 weight percent glass fibers.
  • a printed circuit board material can be used as the material for the frame, in particular a hard paper.
  • a flame-retardant printed circuit board base material can be used as the material for the frame.
  • the printed circuit board base material FR2 which comprises a paper and phenolic resin, can be used.
  • circuit board base material FR3 can be used, which comprises a core made of epoxy resin and paper.
  • the printed circuit board base material FR4 which comprises epoxy resin and a glass fiber cloth
  • the frame sealing element can also be produced in a multi-component injection molding process, in particular in a two-component injection molding process, the process comprising the following:
  • the gas diffusion layer with the desired outer contour is separated from a strip-shaped starting material, for example cut out or punched out, and placed in a shaping tool.
  • the starting material can for example be a rollable roll material.
  • the frame is manufactured from a dimensionally stable material in an injection molding process in the molding tool.
  • the elastomer part is then generated in the shaping tool in an injection molding process.
  • the elastomer part can be injected onto the gas diffusion layer and onto the frame at the same time.
  • a plastic material for example a thermoplastic material, which contains glass fibers, can be used as the material for the frame.
  • the glass fibers are contained in the material of the frame in a proportion of preferably at least 10 percent by weight, in particular at least 20 percent by weight, particularly preferably at least 30 percent by weight, and / or preferably at most 50 percent by weight.
  • the material with the designation PBTP GF30 can be used, which contains polybutylene teraphthalate, to which glass fibers are added in a weight proportion of 30 percent by weight.
  • the material with the designation PPS GF40 can be used, which contains a polyphenylene sulfide to which glass fibers are added in a weight proportion of 40 percent by weight.
  • the material with the designation PPA GF35 can be used, which contains a polyphthalamide to which glass fibers are added in a weight proportion of 35 percent by weight.
  • the frame can in particular comprise a metallic material and preferably be formed essentially entirely from a metallic material.
  • Such a frame which contains a metallic material, can, for example, be cut out, in particular punched out, from a sheet-like starting material.
  • the frame of the frame sealing element can in particular be connected at the end to the elastomer part of the frame sealing element, the end of the frame preferably being oriented essentially parallel to the stacking direction of the electrochemical device.
  • the frame can be connected to the elastomer part in such a way that an area of the frame engages behind the elastomer part and / or an area of the elastomer part engages behind the frame.
  • the frame can be connected to the elastomer part, for example, in that the frame has one or more holes through which the elastomer part extends.
  • connection of the frame to the elastomer part can also take place via webs, so that areas of the frame or of the elastomer part arranged between the webs are not directly connected to one another.
  • the webs can be formed in one piece with the elastomer part or in one piece with the frame.
  • a contact surface of the frame that is in contact with the elastomer part can be structured in such a way that the production of a mechanical and / or chemical connection between the elastomer part and the frame is facilitated.
  • the contact surface of the frame can be roughened and / or have projections and / or depressions.
  • the frame can have holes and / or recesses into which the elastomer part penetrates in order to form a form fit between the elastomer part and the frame.
  • the number of these holes and / or recesses and the spacing of these holes or recesses from one another in the circumferential direction of the frame is selected so that a sufficiently stable connection between the elastomer part and the frame is ensured.
  • such holes and / or recesses are arranged in areas of the frame sealing element in which mechanical stresses are to be expected due to a higher degree of shrinkage of the elastomer part and / or due to different thermal expansion coefficients of the material of the frame and the material of the elastomer part.
  • the frame preferably has at least two, in particular at least four, particularly preferably at least six, for example at least eight, holes through which the elastomer part extends.
  • the frame has at least ten, preferably at least twenty, in particular at least twenty-five recesses into which the elastomer part extends in order to form a form fit with the frame.
  • At least one of the holes in the frame and / or at least one of the recesses in the frame can have the shape of a keyhole.
  • the frame is not connected directly to the gas diffusion layer to which the elastomer part is connected in a materially bonded manner.
  • the frame is connected directly to the gas diffusion layer with which the elastomer part of the frame sealing element is connected in a materially bonded manner.
  • the elastomer part is preferably produced by an injection molding process in which the elastomer material of the elastomer part infiltrates a region of the gas diffusion layer.
  • the frame can additionally be molded onto a hard stop on the outside in order to lengthen the air and creepage distance between the bipolar plates of the electrochemical device.
  • the frame can be used as part of the hard stop or in place of the hard stop.
  • the frame can protrude over the bipolar plate of the respective electrochemical unit in a direction perpendicular to the stacking direction of the electrochemical device. As a result, good electrical insulation is achieved between the bipolar plates that follow one another in the stacking direction.
  • the frame can serve as a stop for the stack of electrochemical units on a housing of the electrochemical device when the electrochemical device is exposed to high acceleration in the event of a collision (in particular when the electrochemical device is used in an automobile).
  • the frame can serve as a protection against contact for the bipolar plates.
  • the positioning opening into which the positioning element arranged on the frame engages can be designed as an elongated hole.
  • Such an elongated hole can be provided in the context of a frame sealing element of a neighboring electrochemical unit or in a bipolar plate adjacent to the frame.
  • the well can for example be embossed in one or more bipolar plate layers of the bipolar plate.
  • the frame of a frame sealing element of an electrochemical unit's relative to the frame of a frame sealing element of a neighboring electrochemical unit can be centered when the frame has a projection and the frame of the frame sealing element of the neighboring electrochemical unit has a recess for receiving the Has before jump of the frame.
  • the frame can be stepped, with an outer frame area facing away from the elastomer part being offset along the stacking direction of the electrochemical device relative to an inner frame area facing the elastomer part. Due to the step arising between the outer frame area and the inner frame area, each stepped frame can be centered on an adjacent stepped frame in the stacking direction. In addition, the stepped design of the frame increases the rigidity of the frame and / or provides better protection against contact for the bipolar plates that are covered on the outside by the frame.
  • an outer frame area facing away from the elastomer part encloses an obtuse angle with an inner frame area facing the elastomer part.
  • This increases the rigidity of the frame and / or improves the protection against contact for the bipolar plates of the electrochemical device, which are covered on the outside by the frame.
  • the outer frame area can be connected to the inner frame area via a curved area of the frame.
  • the obtuse angle a which the outer frame area encloses with the inner frame area is preferably greater than 100 °, in particular greater than 110 °.
  • the obtuse angle a which the outer frame area encloses with the inner frame area, is preferably smaller than 160 °, in particular smaller than 150 °.
  • the frame can be designed as an insert which is at least partially, preferably completely, embedded in the elastomer material of the elastomer part.
  • the insert part can be formed from a metallic material.
  • the frame can be provided with passage openings which make it possible to hang the frame sealing element after the injection molding process during a tempering process.
  • Such a passage opening can in particular be formed on an outwardly protruding tab of the frame away from the elastomer part of the frame sealing element.
  • the bipolar plate of at least one electrochemical unit of the electrochemical device can have a contacting tab on which the relevant bipolar plate can be contacted for a voltage tap.
  • Such a contact tab of the bipolar plate is preferably supported on the frame of an adjacent frame sealing element in order to achieve the most precise possible alignment of the contact tab by the support on the frame.
  • An outer contour of the frame can form a corner which can serve as a stop for a stacking aid, as a stacking edge and / or as a measuring edge for detecting the position of the frame sealing element.
  • the frames of two frame sealing elements following one another along the stacking direction of the electrochemical device can be designed so that they can be interlocked with one another.
  • the frame of a frame sealing element can be provided with a sealing lip, preferably made of an elastomer material, in order to close a gap between two frames of frame sealing elements of adjacent one another along the stacking direction of the electrochemical device To bridge electrochemical units, so that a medium is prevented from escaping from the electrochemical device and contamination of the electrochemical device by media penetrating from the outside is prevented.
  • the sealing lip is spaced from the elastomer part of the frame sealing element, preferably in a direction perpendicular to the stacking direction.
  • the sealing lip is preferably arranged between the elastomer part of the frame sealing element and an outer edge of the frame of the frame sealing element.
  • Fig. 1 is a plan view from above of an arrangement of several electrochemical units, which each have a membrane, a first gas diffusion layer, a second gas diffusion layer, a cohesively connected to the first gas diffusion layer first sealing element, a cohesively connected to the second gas diffusion layer second sealing element and a multilayer bipolar plate include;
  • FIG. 2 is a cross-section, taken parallel to the stacking direction, through the arrangement from Fig. 1 in the area of a flow field sealing device, along the line 2-2 in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged illustration of the area I from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a cross section through the arrangement from FIG. 3 in the area of a medium channel seal, along the line 4-4 in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows an enlarged illustration of area II from FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a cross section through the arrangement from FIG. 5 in the area of a coupling device, by means of which the second sealing element is mechanically coupled with a dimensionally stable frame of the first sealing element and with a bipolar plate, along the line 6-6 in FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a further enlarged illustration of area II from FIG. 1;
  • FIG. 8 shows a cross section through the arrangement from FIG. 7 in the area of a coupling device, by means of which a frame of a first sealing element of an electrochemical unit is coupled to an elastomer part of a first sealing element of an adjacent electrochemical unit, along the line 8-8 in FIG. 7 ;
  • FIG. 9 shows an enlarged illustration of the area III from FIG. 1; FIG.
  • FIG. 10 shows a cross section through the arrangement from FIG. 9 in the area of a medium channel seal, along the line 10-10 in FIG. 9;
  • FIG. 11 shows an enlarged illustration of the area IV from FIG. 1;
  • FIG. FIG. 12 shows a cross section through the arrangement from FIG. 11 in the area of a coupling device, by means of which the frame of a first sealing element of an electrochemical unit is coupled to an elastomer part of the first sealing element of an adjacent electrochemical unit;
  • FIG. 11 shows an enlarged illustration of the area IV from FIG. 1;
  • FIG. FIG. 12 shows a cross section through the arrangement from FIG. 11 in the area of a coupling device, by means of which the frame of a first sealing element of an electrochemical unit is coupled to an elastomer part of the first sealing element of an adjacent electrochemical unit;
  • FIG. 13 shows an enlarged illustration of the area V from FIG. 12;
  • FIG. 14 is a top plan view of the frame of the first sealing element of one of the electrochemical units of the arrangement from FIG. 1;
  • FIG. 15 shows an enlarged illustration of the region VI from FIG. 14;
  • FIG. 16 shows an enlarged illustration of the region VII from FIG. 14;
  • FIG. 17 shows a plan view of a cathode-side bipolar plate layer of the bipolar plate of one of the electrochemical units from FIG. 1;
  • FIG. 18 shows a plan view of a bipolar plate layer on the anode side of the bipolar plate of one of the electrochemical units of the arrangement from FIG. 1;
  • FIG. 19 shows a plan view of the elastomer part of the first sealing element of one of the electrochemical units of the arrangement from FIG. 1;
  • FIG. 20 shows a plan view of the second sealing element of one of the electrochemical units of the arrangement from FIG. 1, this second sealing element comprising only one elastomer part;
  • FIG. 21 shows a top view of the first sealing element of one of the electrochemical units of the arrangement from FIG. 1, the first sealing element comprising an elastomer part and a dimensionally stable frame;
  • FIG. 22 shows an enlarged illustration of the region VIII from FIG. 21;
  • FIG. 23 shows a cross section through the first sealing element from FIGS. 21 and 22 in a ventilation region of the frame
  • FIG. 24 shows an enlarged illustration of the region IX from FIG. 21;
  • FIG. 25 shows a cross section through the first sealing element from FIG. 24 in the area of a flow field seal, along the line 25-25 in FIG. 24;
  • FIG. 26 shows a cross section through the first sealing element from FIG. 24 in the area of a coupling opening in the elastomer part of the first sealing element, along the line 26-26 in FIG. 24;
  • FIG. 27 shows a cross section through the first sealing element from FIG. 24 in
  • 28 shows a cross section corresponding to FIG. 13 through a second embodiment of an arrangement of a plurality of electrochemical units in the area of a coupling device by which the frame of the first sealing element of an electrochemical unit is coupled to an adjacent bipolar plate;
  • 29 shows a plan view of a section of a first sealing element of an electrochemical unit in a third embodiment in which the frame of the first sealing element is formed in several parts and has at least one gap along its circumference which separates two frame parts of the frame from one another;
  • FIG. 30 shows a cross section, taken parallel to the stacking direction, through an arrangement of several electrochemical units in a fourth embodiment of the electrochemical device, in which the frame of the frame sealing element is stepped, along the line 30-30 in FIG. 1;
  • the frame of the frame sealing element is designed as a metallic insert embedded in the elastomer material of the elastomer part, which includes an outer frame area and an inner frame area, the outer The frame area is connected to the inner frame area via a curved area and forms an obtuse angle with the inner frame area;
  • FIGS. 30 and 31 show a cross section corresponding to FIGS. 30 and 31 through a sixth embodiment of the electrochemical device, in which the frame is provided with a sealing lip which is spaced from the elastomer part and between the elastomer part and an outer edge of the frame of the frame sealing element is arranged;
  • 33 shows a partial plan view from above of the frame of a frame sealing element in a variant of the first embodiment of an electrochemical device, in which a recess provided on the frame is designed as a passage opening with a closed edge;
  • FIG. 34 shows a cross section corresponding to FIG. 6 through a seventh one
  • Embodiment of the electrochemical device in which the components of electrochemical units adjacent to one another in the stacking direction of the electrochemical device's device are identical to one another and are mounted in the stack without being rotated by an angle of 180 ° around a central axis of rotation running parallel to the stacking direction, i.e. with an identical orientation are.
  • An electrochemical device designated as a whole by 100 for example a fuel cell device or an electrolyser, comprises a stack 102, which contains several electrochemical units 106 successive in a stacking direction 104, for example fuel cell units or electrolysis units, and a clamping device (not shown) for opening the electrochemical Units 106 with a direction along the stacking direction 104 tensioning force comprises.
  • each electrochemical unit 106 of the electrochemical device 100 comprises a first gas diffusion layer 108, a second gas diffusion layer 110, a membrane 112 arranged between the gas diffusion layers 108 and 110, in particular a catalyst-coated membrane ( CCM), a material bond with the first First sealing element 114 connected to the gas diffusion layer 108, a second sealing element 116 connected to the second gas diffusion layer 110 in a materially bonded manner, and a bipolar plate 118.
  • CCM catalyst-coated membrane
  • the bipolar plate 118 is formed, for example, from a metallic material or from an electrically conductive plastic material.
  • each bipolar plate 118 comprises a first bipolar plate layer 120, which faces the first gas diffusion layer 108 of the respective electrochemical unit 106, and a second bipolar plate layer 122 which faces away from the first gas diffusion layer 108 of the respective electrochemical unit 106 and the second gas diffusion Sion layer 110 facing an adjacent electrochemical unit 106 '.
  • each bipolar plate 118 is materially bonded, in particular by welding, for example by laser welding, fixed to one another in a fluid-tight manner.
  • the first bipolar plate layer 120 is shown individually in FIG. 18.
  • the second bipolar plate layer 122 is shown individually in FIG.
  • the second bipolar plate 122 On its outer circumference, the second bipolar plate 122 is provided with at least one contacting tab 121, on which the bipolar plate 118 can be contacted with a voltage tap element (not shown).
  • the second bipolar plate layer 122 is provided on its outer circumference with at least one stacking edge 123, on which during a Assembliervorgangs the electrochemical device 100 can attack a (not shown) stacking aid in order to precisely align the components of the stack 102.
  • the contacting tab 121 and / or the stacking edge 123 can also be arranged on the first bipolar plate layer 120.
  • the first sealing element 114 is shown individually in FIG. 21.
  • the second sealing element 116 is shown individually in FIG. 20.
  • the first gas diffusion layer 108 can be, for example, an anode-side gas diffusion layer of the electrochemical unit 106.
  • the second gas diffusion layer 110 can be, for example, a cathode-side gas diffusion layer of the electrochemical unit 106.
  • the anode side and cathode side of the electrochemical unit 106 can also be interchanged so that the first gas diffusion layer 108 is then the cathode-side gas diffusion layer and the second gas diffusion layer 110 is the anode-side gas diffusion layer.
  • the components of the adjacent electrochemical unit 106 ′ are preferably identical to the components of the electrochemical unit 106, but mounted in the stack 102 rotated by an angle of 180 ° about a central axis of rotation running parallel to the stacking direction 104.
  • the first sealing element 114 is designed as a frame sealing element 124, which comprises an elastomer part 126 shown individually in FIG. 19 and a frame 128 shown individually in FIG. 14.
  • the elastomer part 126 is formed from an elastomer material, for example from a silicone material.
  • the frame 128 is formed from a material that has a higher Formstabili ity than the elastomer material from which the elastomer part 126 is formed.
  • a material with the designation PPS GF40 can be used as the material for the frame 128, which contains a polyphenylene sulfide material with an addition of glass fibers in a proportion of 40 percent by weight of glass fibers.
  • a material with the designation PPA GF35 can be used as material for the frame 128, which contains a polyphthalamide material with an addition of glass fibers in a proportion of 35 percent by weight of glass fibers.
  • a printed circuit board material can be used as the material for the frame 128, in particular a hard paper.
  • a flame-retardant printed circuit board base material for example the printed circuit board base material with the designation FR2, FR3 or FR4 ("FR" stands for "flame retardant”), can be used as the material for the frame 128.
  • the FR2 circuit board base material comprises standard quality paper and phenolic resin.
  • the circuit board base material FR3 comprises a core made of epoxy resin and paper.
  • the circuit board base material FR4 comprises an epoxy resin and a fiberglass fabric.
  • the first sealing element 114 can be produced by an injection molding process, the process comprising:
  • the first sealing element 114 can also be produced in a multi-component injection molding process, in particular in a two-component injection molding process, the process comprising the following:
  • the frame 128 is produced by an injection molding process in the forming tool, the frame 128 being made, for example, of a polybutylene teraphthalate (PBTP) from the material with the designation PPS GF40 (polyphenylene sulfide with an addition of glass fibers in a proportion of 40 percent by weight glass fibers ) or from the Material with the designation PPA GF35 (polyphthalamide with an addition of glass fibers in a proportion of 35 weight percent glass fibers) is formed;
  • PBTP polybutylene teraphthalate
  • the elastomer part 126 which is materially connected to the first gas diffusion layer and materially connected to the frame 128, is produced by a second injection molding process in the molding tool.
  • Each bipolar plate layer 120, 122 and the elastomer part 126 of the frame sealing element 124 each has a plurality of medium passage openings 130 through which a fluid medium to be supplied to the electrochemical device 100 (in the case of a fuel cell device, for example, a fuel gas, an oxidizing agent or a coolant ) can pass through the respective bipolar plate layer 120, 122 or through the elastomer part 126 of the frame sealing element 124.
  • a fluid medium to be supplied to the electrochemical device 100 in the case of a fuel cell device, for example, a fuel gas, an oxidizing agent or a coolant
  • Each medium channel 132 through which a fluid medium can be fed to the electrochemical device 100 is assigned at least one other medium channel 132 through which the fluid medium in question can be discharged from the electrochemical device 100.
  • the medium can flow from the first medium channel 132 transversely, preferably essentially perpendicularly, to the stacking direction 104 to the respectively assigned second medium channel 132.
  • Figs. 1, 17, 18 and 19 for example, two medium channels 134 for an oxidizing agent of the electrochemical device 100, two Mediumka channels 136 for a coolant of the electrochemical device 100 and two medium channels 138 for a fuel gas or a residual fuel gas of the electrochemical rule Device 100 shown.
  • each medium channel 132 is in fluid connection with a respective assigned flow field through a respective flow port 140.
  • the elastomer part 126 of the first sealing element 114 comprises a flow field sealing region 142, which extends around a flow field, for example around the flow field for the fuel gas, and one or more, in the illustrated embodiment comprises two sealing lips 144 which abut the first bipolar plate layer 120 of the bipolar plate 118 in a fluid-tight manner, without being firmly attached to the same.
  • the elastomer part 126 of the first sealing element 114 comprises several medium duct sealing areas 146, which each extend around a medium duct 132 and on the first bipolar plate layer 120 of the bipolar plate 118 the same electrochemical unit 106 and on the second bipolar plate layer 122 of the bipolar plate 118 of an adjacent electrochemical unit 106 'in a fluid-tight manner, without being fixed to these bipolar plate layers 120 or 122, respectively.
  • the medium channel sealing area 146 preferably has one or more sealing lips 148 with which the elastomer part 126 rests on the first bipolar plate layer 120.
  • the medium channel sealing area 146 preferably comprises one or more sealing lips 150 with which the elastomer part 126 rests against the second bi-polar plate layer 122 of the adjacent electrochemical unit 106.
  • the second sealing element 116 comprises, as shown for example in FIGS.
  • a flow field sealing region 152 which extends around a flow field of the electrochemical unit 106, for example around the flow field for oxidizing agent.
  • the flow field sealing area 152 of the second sealing element 116 preferably comprises one or more sealing lips 154 with which the second sealing element 116 rests in a fluid-tight manner on a second bipolar plate layer 122 of an adjacent electrochemical unit without being attached to the bipolar plate layer 122.
  • the flow field sealing area 152 of the second sealing element 116 and the flow field sealing area 142 of the first sealing element 114 with their preferably substantially flat contact surfaces 156a and 156b facing one another are in fluid-tight contact without being attached to one another.
  • the frame 128 of the first sealing element 114 is not directly connected to the first gas diffusion layer 108, with which the elastomer part 126 of the first sealing element 114 is firmly connected.
  • the frame 128, however, comprises a frame contact area 158, on wel chem the frame 128 is integrally connected to the elastomer part 126 (see in particular FIGS. 2 and 4).
  • the frame 128 is designed to be flattened in the frame contact area 158 for improved connection of the elastomer part 126 to the frame 128; the extension of the frame 128 along the stacking direction 104 is thus less in the frame contact area 158 than in the frame base body 160 adjoining the frame contact area 158.
  • the elastomer part 126 comprises an upper elastomer part contact area 162 which is arranged above the frame contact area 158 in the stacking direction 104, and a lower elastomer part contact area 164 which is arranged in the stacking direction 104 below the frame contact area 158.
  • the elastomer part 126 comprises at least one, preferably several, elastomer part undercut areas 166, each of which engages behind an area of the frame 128 (see in an undercut direction 168 perpendicular to the stacking direction 104) .
  • the frame 128 comprises at least one, preferably several, frame undercut areas 170, each of which engages behind an area of the elastomer part 126.
  • the frame 128 can in particular have at least one passage opening 172 through which the elastomer part 126 extends.
  • the frame 128 comprises at least one recess 174 (see FIGS. 15 and 16) which opens at an opening 176 which is arranged on an edge 178 of the frame 128 on the elastomer part side, the recess 174 being a narrow point 180 adjacent to the opening 176 and an enlarged area 182 which is connected to the mouth opening 176 of the recess 174 via the constriction 180.
  • the recess 174 does not open at an opening 176, but is designed as a passage opening 224 in the frame 128, which has an annularly closed edge 226.
  • the elastomer part 126 extends through this passage opening 224, whereby a particularly resilient form-fitting connection is achieved between the elastomer part 126 and the frame 128 because a frame undercut area 228 lying between the passage opening 224 and an inner edge 227 of the frame 128 is the Elastomer part 126 engages behind.
  • the contacting tabs 121 and the stacking edges 123 of the bipolar plate 118 protrude laterally, in a direction perpendicular to the stacking direction 104, over the frame 124.
  • the frame 128 has at least one positioning element 184 with a positioning opening 186 of the first sealing element 114 of an adjacent electrochemical unit 106 ′ is in engagement (see FIGS. 12 and 13).
  • the positioning opening 186 is formed in the elastomer part 126 of the first sealing element 114 of the adjacent electrochemical unit 106 and, prior to the assembly of the electrochemical device 100, has an undersize compared to the positioning element 184, which is introduced into the positioning opening 186 during assembly.
  • the diameter of the positioning opening 186 before assembly is smaller than the outer diameter of the positioning element 184, preferably by at least 0.1 mm, in particular by at least 0.2 mm.
  • the positioning element 184 is thus mechanically coupled to the elastomer part 126 in which the positioning opening 186 is formed by a force fit, in particular by a press fit.
  • the positioning element 184 thus also forms a coupling element 190, and the positioning opening 186 forms a coupling opening 192, the coupling element 190 and the coupling opening 192 together forming a coupling device 194, through which the first sealing element 114 of the one electrochemical unit 106 mechanically with the first Sealing element 114 of the adjacent electrochemical unit 106 'is coupled.
  • the coupling element 190 or the positioning element 184 extends through a passage opening 196 in the bipolar plate layers 120 and 122 of the bipolar plate 118 arranged between the first sealing element 114 of the one electrochemical unit 106 and the first sealing element 114 of the adjacent electrochemical unit 106 '.
  • the electrochemical device 100 further comprises a further coupling device 198, shown in FIG. 6, by which the second sealing element 116 of the one electrochemical unit 106 is mechanically connected to the frame 128 of the first sealing element 114 of the same electrochemical unit 106 and to that of the first sealing element 114 adjacent bipolar plate 118 is coupled.
  • This further coupling device 198 comprises a coupling element 190 in the form of a cup or mushroom head 200, which is formed in one piece with the second sealing element 116 made of elastomer material and extends through a coupling opening 192 which is provided in the frame 128 of the first sealing element 114.
  • the coupling element 198 has an undercut region 202, which engages behind the edge of the coupling opening 192 in the frame 128 of the first sealing element 114 (viewed in the stacking direction 104).
  • the coupling element 190 of the further coupling device 198 is also in engagement with a further coupling opening 204, which were located in the bipolar plates 120 and 122 of the bipolar plate 118 adjacent to the first sealing element 114 is provided.
  • the second sealing element 116 is thus also coupled to the bipolar plate 118 by the further coupling device 198.
  • the coupling element 190 of the further coupling device 198 is arranged on a tab 206 of the second sealing element 116, which is arranged outside the flow field sealing area 152 of the second sealing element 116 and is away from the flow field -Sealing area 152 of the second sealing element 116 extends away.
  • the coupling device 198 is designed as a latching device 208, by means of which the second sealing element 116 of the electrochemical unit 106 is latched with the first sealing element 114 of the same electrochemical unit 106.
  • the coupling element 190 of the coupling device 198 has a cavity 210, in which a positioning pin of a handling device, for example a robot, can engage during the assembly of the electrochemical unit 106 in order to place the second sealing element 116 in the area of the coupling device 198 relative to the first sealing element 114 to be positioned.
  • a positioning pin of a handling device for example a robot
  • the frame 128 has one or more handling openings 222, which are shown in particular in FIGS. 1, 6, 8 and 12 and are not filled with the elastomer material of the elastomer part 126.
  • a handling device can engage in these handling through openings 222 during the assembly of the electrochemical unit 106 or the electrochemical device 100 in order to position the first sealing element 114 relative to other components.
  • the frame 128 of the first sealing element 114 comprises a ventilation region 212 shown in FIGS. 21 and 22, via which a cavity of the forming tool is vented while the cavity is being filled with the elastomer material of the elastomer part 126.
  • the vent area 212 is filled with the elastomer material of the elastomer part 126, the elastomer material arranged in the vent area 212 containing air bubbles which were formed when the vent area 212 was filled during the injection molding process.
  • the ventilation area 212 which lies outside the medium channel sealing areas 146 and the flow field sealing area 142 of the first sealing element 114, these air bubbles in the elastomer material do not impair the sealing function of the first sealing element 114.
  • the ventilation area 212 therefore does not have to be separated after the first sealing element 114 has been produced in an injection molding process, but can remain on the first sealing element 114, which is used to assemble the electrochemical unit 106 and the electrochemical device 100.
  • the frame 128 In an entry area 214 of the ventilation area 212 through which the elastomer material penetrates into the ventilation area 212 during the injection molding process, the frame 128 has a smaller thickness, i.e. a smaller extent in the stacking direction 104, than in the areas adjoining the entry area 214 Basic frame body 160.
  • the thickness of the frame 128 increases in the venting area 212 up to an end area 216 or up to several, for example two, end areas 216 of the venting area 212.
  • the ventilation area 212 is preferably arranged at a point at which two elastomer injection areas of the elastomer part flow together. During the production of this elastomer part, each of the elastomer injection areas is filled with a flowable elastomer starting material through an elastomer injection point. The more such elastomer injection points and thus elastomer injection areas there are, the higher the number of ventilation areas 212 of the frame 128.
  • the presence of a ventilation area 212 is not absolutely necessary.
  • the frame 128 can also be designed without a ventilation area 212.
  • a second embodiment of an electrochemical device 100 shown in detail in FIG. 28 differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27, in particular in FIG. 13 corresponding to FIG. 28, in that the positioning element 184 is not frictionally connected to the elastomer part 126 of the first sealing element 114 of the adjacent electrochemical unit 106 by a press fit, but merely engages with play in a positioning opening 186 which is provided on the frame 128 of the first sealing element 114 of the adjacent electrochemical unit 106 '.
  • the first sealing element of the electrochemical unit is precisely positioned relative to the adjacent bipolar plate 118 in that the positioning element 184 in the form of the pin 188 engages with little play with a positioning opening 186 'which is located on the bipolar plate 118, in particular on the the second bipolar plate layer 122 facing away from the first sealing element 114 is formed.
  • the positioning element 184 also forms a coupling element 190, which is provided on the first sealing element 114 of the electrochemical unit 106 and is in engagement with the positioning opening 186 'of the bipolar plate 118 serving as a coupling opening 192.
  • the second embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 28 corresponds in terms of structure, function and manufacture with the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27, reference being made to the above description.
  • a third embodiment of an electrochemical device 100 shown in detail in FIG. 29 differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 in that the frame 128 of the first sealing element 114 is not formed in one piece, but rather comprises two or more separate frame parts 218 and has at least one gap 220 along its circumference which separates two frame parts 218 of the frame 128 from one another.
  • the gap 220 is preferably filled with elastomer material of the elastomer part 126.
  • the third embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 29 corresponds in terms of structure, function and manufacture with the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 or with the second embodiment shown in FIG Description is referred to in this respect.
  • a fourth embodiment of an electrochemical device 100 differs from the first embodiment described above and shown in FIGS. 1 to 27 in that the frame 128 of the frame sealing element 124 is stepped out, with an outer frame area 230 facing away from the elastomer part 126 being offset from an inner frame area 232 facing the elastomer part 126 along the stacking direction 104 of the electrochemical device 100.
  • each stepped frame 128 can be centered on a stepped frame 128 adjacent in the stacking direction.
  • the stepped design of the frame 128 can increase the rigidity of the frame 128 and / or better protection against contact can be achieved for the bipolar plates 118 covered on the outside by the frame 128.
  • the fourth embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 30 corresponds to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 or to one of the embodiments shown in FIGS. 28 or 29 in terms of structure, function and manufacture the above description is referred to in this respect.
  • FIG. 30 The cross-section through the fourth embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 30 and taken parallel to the stacking direction is taken at the point which corresponds to the line 30-30 in FIG. 1 in the first embodiment, but (unlike in FIG 2, which shows only two electrochemical units which follow one another along the stacking direction 104, four electrochemical units 106 are shown which follow one another along the stacking direction 104.
  • a fifth embodiment of an electrochemical device 100 shown in detail in FIG. 31 differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 and described above in that the frame 128 of the frame sealing element 124 is designed as an insert part 236, which is at least partially, preferably essentially completely, embedded in the elastomer material of the elastomer part 126 of the respective frame sealing element 124.
  • the insert 236 is preferably formed from a metallic material.
  • the insert part 236 comprises an outer frame area 230 and an inner frame area 232, the outer frame area 230 being connected to the inner frame area 232 via a curved area 238 and enclosing an obtuse angle ⁇ with the inner frame area 232.
  • the angle a is preferably greater than 100 °, in particular greater than 110 °.
  • angle ⁇ is preferably smaller than 160 °, in particular smaller than
  • the angle ⁇ can be approximately 140 °.
  • the angled structure of the frame 128 increases the rigidity of the frame 128 and / or improves the protection against accidental contact for the bipolar plates 118 of the electrochemical device 100, which are covered to the outside by the frame 128.
  • the fifth embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 31 corresponds to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 or to one of the embodiments shown in FIGS. 28 and 29 in terms of structure, function and manufacture the above description is referred to in this respect.
  • the cross section shown in FIG. 31, taken parallel to the stacking direction, through the fifth embodiment of an electrochemical device 100 is taken at a point which corresponds to the point of the fourth embodiment, at which the cross section shown in FIG. 30 through the fourth embodiment of a electrochemical device 100 has been taken.
  • a sixth embodiment of an electrochemical device 100 differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 in that the frame 128 of the frame sealing element 124 is provided with a sealing lip 240, around a gap 242 between to bridge two frames 128 of frame sealing elements 124 of adjacent electrochemical units 106 in each case along the stacking direction 104 of the electrochemical device 100.
  • the sealing lips 240 prevent a medium from escaping from the electrochemical device 100 and / or prevent contamination of the electrochemical device 100 by media penetrating from the outside.
  • the sealing lip 240 is preferably formed from an elastomer material.
  • the elastomer material of the sealing lip 240 can be identical to the elastomer material of the elastomer part 126 of the frame sealing element 124.
  • the sealing lip 240 is spaced apart from the elastomer part 126 of the frame sealing element 124.
  • the sealing lip 240 is preferably arranged between the elastomer part 126 of the frame sealing element 124 and an outer edge 244 of the frame 128 of the frame sealing element 124.
  • the sealing lip 240 is thus spaced apart from the elastomer part 126 in a direction perpendicular to the stacking direction 104.
  • the sixth embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 32 corresponds to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 or to one of the embodiments shown in FIGS. 28 or 29 in terms of structure, function and manufacture the above description is referred to in this respect.
  • the cross section shown in FIG. 32 through the sixth embodiment of an electrochemical device 100 is taken at a point which corresponds to the position at which the cross section shown in FIG. 30 through the fourth embodiment of an electrochemical device 100 has been taken.
  • a seventh embodiment of an electrochemical device 100 differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 in that the components of the adjacent electrochemical units 106 and 106 'are not only formed identically to one another, but are also mounted in the same orientation in the stack 102 of the electrochemical device 100, that is to say without a rotation by an angle of 180 ° about a central axis of rotation running parallel to the stacking direction 104.
  • FIG. 34 which corresponds to the illustration of FIG. 6 for the first embodiment of the electrochemical device 100, in this sixth embodiment the coupling elements 190 of adjacent electrochemical units 106 are directly above one another in the stacking direction 104.
  • the coupling elements 190 of electrochemical units 106 adjacent to one another in the stacking direction 104 touch one another directly in the assembled state of the electrochemical device 100.
  • the coupling elements 190 are more filigree and have a smaller height (measured along the stacking direction 104) than in the first embodiment of the electrochemical device 100.
  • the seventh embodiment of an electrochemical device 100 shown in FIG. 34 corresponds in terms of structure, function and manufacture to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 or to one of the embodiments shown in FIGS. 28 to 32 the above description is referred to in this respect.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Um eine elektrochemische Vorrichtung, umfassend mehrere, längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten, welche jeweils eine Membran, eine erste Gasdiffusionslage, eine zweite Gasdiffusionslage, ein stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage verbundenes erstes Dichtelement, ein stoffschlüssig mit der zweiten Gasdiffusionslage verbundenes zweites Dichtelement und eine Bipolarplatte umfassen, zu schaffen, deren Dichtelemente einfach herstellbar und präzise relativ zu den anderen Bauteilen der elektrochemischen Vorrichtung positionierbar und mit den anderen Bauteilen der elektrochemischen Vorrichtung assemblierbar sind, wird vorgeschlagen, dass eines der Dichtelemente jeder elektrochemischen Einheit als ein Rahmen-Dichtelement ausgebildet ist, welches ein Elastomerteil und einen Rahmen umfasst, wobei der Rahmen aus einem Material gebildet ist, dass eine höhere Formstabilität aufweist als das Elastomermaterial, aus dem das Elastomerteil gebildet ist.

Description

Elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements für eine elektrochemische Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere, längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten umfasst, wobei jede der elektrochemischen Einheiten jeweils eine Membran, eine erste Gasdiffusionslage, eine zweite Gasdiffusionslage, ein stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage verbundenes erstes Dichtele ment, ein stoffschlüssig mit der zweiten Gasdiffusionslage verbundenes zwei tes Dichtelement und eine Bipolarplatte umfasst.
Ein Dichtelement, das stoffschlüssig mit einer Gasdiffusionslage verbunden ist, wird als ein "Seal on Gas Diffusion Layer" (SoGDL) bezeichnet.
Dabei kann das Dichtelement insbesondere in einem Spritzgießverfahren di rekt an die Gasdiffusionslage angespritzt sein.
Das durch die ersten Dichtelemente und die zweiten Dichtelemente gebildete Dichtungssystem dient insbesondere dazu, die Strömungsfelder der elektro chemischen Vorrichtung gegenüber den Medienkanälen der elektrochemischen Vorrichtung und gegenüber der Umgebung abzudichten und/oder die Medien kanäle der elektrochemischen Vorrichtung gegeneinander und gegenüber der Umgebung abzudichten.
Da sowohl das aus einem Elastomermaterial gebildete Dichtelement als auch die Gasdiffusionslage sehr labile und wenig formstabile Bauteile sind, ist die aus diesen Bauteilen gebildete Baugruppe ebenfalls ziemlich labil und wenig formstabil. Eine SoGDL-Dichtung weist daher eine hohe Welligkeit und eine schlechte Maßhaltigkeit auf. Durch ihre geringe Formstabilität ist sie bei der Assemblierung der elektrochemischen Vorrichtung nur schwer zu handhaben, und der Assembliervorgang der elektrochemischen Vorrichtung ist nur schlecht automatisierbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Dichtelemente ein fach herstellbar und präzise relativ zu den anderen Bauteilen der elektroche mischen Vorrichtung positionierbar und mit den anderen Bauteilen der elektro chemischen Vorrichtung assemblierbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrochemischen Vorrichtung mit den Merkma len des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eines der Dichtelemente als ein Rahmen-Dichtelement ausgebildet ist, welches ein Elastomerteil und einen Rahmen umfasst, wobei der Rahmen aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Formstabi lität aufweist als das Elastomermaterial, aus dem das Elastomerteil gebildet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine Baugruppe aus einem Dichtelement und der Gasdiffusionslage, mit welcher das betreffende Dichtelement stoffschlüssig verbunden ist, dadurch zu stabilisieren, dass ein - vorzugsweise um das betreffende Dichtelement umlaufender - formstabiler Rahmen in das betreffende Dichtelement integriert wird.
Durch den formstabilen Rahmen wird die Handhabbarkeit der Baugruppe aus dem Dichtelement und der Gasdiffusionslage, mit welcher das Dichtelement stoffschlüssig verbunden ist, verbessert.
Das betreffende Dichtelement weist eine größere Maßhaltigkeit in der senk recht zur Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung ausgerichteten X-Y-Ebene auf. Eine Welligkeit der Gasdiffusionslage und/oder des stoffschlüssig mit der Gas diffusionslage verbundenen Dichtelements in der Z-Richtung (parallel zur Sta pelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung) wird reduziert oder ganz ver mieden.
Eine Automatisierung des Assembliervorgangs der elektrochemischen Vorrich tung, welche das Dichtelement und die Gasdiffusionslage, mit welcher das Dichtelement stoffschlüssig verbunden ist, enthält, wird erleichtert.
Durch die Verwendung des zusätzlichen Rahmens in dem Dichtelement wird eine formstabile Baugruppe erzeugt, welche eine Gasdiffusionslage und eine SoGDL-Dichtung umfasst, wobei diese Baugruppe hinsichtlich ihrer Maßhaltig keit und ihrer Handhabbarkeit deutlich verbesserte Eigenschaften aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rahmen stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Elastomerteil verbun den ist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Rahmen nicht direkt mit der Gasdiffusionslage verbunden ist, mit welcher das Elastomerteil stoffschlüssig verbunden ist.
Grundsätzlich kann aber vorgesehen sein, dass der Rahmen direkt mit der Gasdiffusionslage verbunden ist, vorzugsweise unterhalb der Dichtlippen des Dichtelements, insbesondere dann, wenn der Rahmen und das Elastomerteil des Dichtelements in einem Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren herge stellt werden. Vorzugsweise umfasst der Rahmen einen Rahmen-Kontaktbereich, an wel chem der Rahmen stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Elastomerteil verbunden ist, wobei das Elastomerteil einen oberen Elastomerteil-Kontakt bereich, der an der Stapelrichtung über dem Rahmen-Kontaktbereich angeord net ist, und/oder einen unteren Elastomerteil-Kontaktbereich, der in der Sta pelrichtung unter dem Rahmen-Kontaktbereich angeordnet ist, umfasst. Dabei beziehen sich die Begriffe "oben" und "unten" ausschließlich auf die Orientie rung der Elemente bezüglich der Stapelrichtung der elektrochemischen Vor richtung, welche nicht vertikal ausgerichtet sein muss, sondern jede beliebige Lage relativ zu der Vertikalen einnehmen kann.
Durch den oberen Elastomerteil-Kontaktbereich und/oder den unteren Elasto merteil-Kontaktbereich wird eine verbesserte Anbindung des Elastomerteils an den Rahmen, insbesondere bei chemischer und/oder mechanischer Anbindung, erzielt. Insbesondere kann durch die Elastomerteil-Kontaktbereiche, welche den Rahmen-Kontaktbereich - in der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung gesehen - hintergreifen, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Elastomerteil und dem Rahmen in der Stapelrichtung erzeugt werden.
Der obere Elastomerteil-Kontaktbereich und/oder der untere Elastomerteil- Kontaktbereich sind vorzugsweise an einem Rahmen-Kontaktbereich des Rah mens angeordnet, welcher eine geringere Dicke, das heißt eine geringere Aus dehnung längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung, aufweist als ein an den Rahmen-Kontaktbereich angrenzender Rahmen-Grundkörper, welcher nicht in Kontakt mit dem oberen Elastomerteil-Kontaktbereich oder mit dem unteren Elastomerteil-Kontaktbereich steht.
Um eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Rahmen und dem Elasto merteil zu schaffen, ist es günstig, wenn das Elastomerteil mindestens einen Elastomerteil-Hinterschneidungsbereich umfasst, weicher einen Bereich des Rahmens hintergreift, und/oder wenn der Rahmen mindestens einen Rah- men-Hinterschneidungsbereich umfasst, welcher einen Bereich des Elastomer teils hintergreift.
Das Hintergreifen bezieht sich dabei vorzugsweise auf eine Hinterschneidungs richtung, welche senkrecht zur Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrich tung ausgerichtet ist.
Ferner kann zur Erzielung einer stabilen Verbindung zwischen dem Rahmen und dem Elastomerteil des Dichtelements vorgesehen sein, dass der Rahmen mindestens eine Durchtrittsöffnung aufweist, durch welche das Elastomerteil sich hindurch erstreckt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Rahmen mindestens eine Ausnehmung umfasst, die an einer Mündungsöffnung an einem elastomerteilseitigen Rand des Rahmens mündet, wobei die Ausnehmung eine der Mündungsöffnung be nachbarte Engstelle und einen erweiterten Bereich, der über die Engstelle mit der Mündungsöffnung verbunden ist, umfasst.
Eine solche Ausnehmung kann insbesondere - in der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung gesehen - im Wesentlichen die Form eines Schlüssellochs aufweisen.
Die Ausnehmung ist vorzugsweise zumindest teilweise, insbesondere im We sentlichen vollständig, mit dem Elastomermaterial des Elastomerteils gefüllt.
Um eine präzise Positionierung der Rahmen-Dichtelemente beim Assemblier- vorgang der elektrochemischen Vorrichtung zu ermöglichen, ist es günstig, wenn der Rahmen des Rahmen-Dichtelements einer elektrochemischen Einheit mindestens ein Positionierelement aufweist, das mit einer Positionieröffnung eines Rahmen-Dichtelements einer benachbarten elektrochemischen Einheit in Eingriff steht.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Positionieröffnung in dem Elastomerteil des Rahmen-Dichtelements ausgebildet ist und vor der Montage der elektrochemischen Vorrichtung ein Untermaß gegenüber dem Positionier element aufweist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement im Wesentli chen zylindrisch ausgebildet ist und die Positionieröffnung im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Durchmesser der Positionieröffnung vor der Montage der elektrochemischen Vorrichtung kleiner ist als der Außen durchmesser des Positionierelements, vorzugsweise um mindestens 0,1 mm kleiner, besonders bevorzugt um mindestens 0,2 mm kleiner.
Hierdurch kann erreicht werden, dass das Rahmen-Dichtelement der einen elektrochemischen Einheit mechanisch an das Rahmen-Dichtelement der be nachbarten elektrochemischen Einheit gekoppelt ist, so dass die beide Rah- men-Dichtelemente umfassende Baugruppe während der Assemblierung der elektrochemischen Vorrichtung in einfacher Weise als Einheit gehandhabt wer den kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Rahmen mindestens ein Positionierele ment umfasst, das mit einer Positionieröffnung einer dem Rahmen benachbar ten Bipolarplatte in Eingriff steht.
Auf diese Weise kann eine präzise Positionierung des Rahmen-Dichtelements relativ zu der benachbarten Bipolarplatte ermöglicht werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Rahmen mindestens eine Handha bungs-Durchtrittsöffnung aufweist, welche nicht oder zumindest nicht vollstän dig mit Elastomermaterial befüllt ist.
In eine solche Handhabungs-Durchtrittsöffnung kann ein Positionierelement einer Handhabungsvorrichtung, beispielsweise eines Roboters, während der Assemblierung der elektrochemischen Vorrichtung eingreifen, um das Rah- men-Dichtelement relativ zu anderen Bauteilen der elektrochemischen Vorrich tung zu positionieren.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Rahmen einen Entlüftungsbereich auf weist, der mit Elastomermaterial des Elastomerteils gefüllt ist, welches Luft blasen enthält oder enthalten kann.
Über einen solchen Entlüftungsbereich kann eine Kavität eines Formgebungs werkzeugs, in welcher das Rahmen-Dichtelement durch einen Spritzgießvor gang erzeugt wird, während der Befüllung der Kavität mit dem Elastomerma terial des Elastomerteils entlüftet werden.
Bei der Befüllung des Entlüftungsbereichs des Rahmens während des Spritz gießvorgangs bilden sich die Luftblasen, welche die Funktion des Rahmen- Dichtelements jedoch nicht beeinträchtigen, da der Entlüftungsbereich vor zugsweise außerhalb der Mediumkanal-Dichtbereiche und des Strömungsfeld- Dichtbereichs des Rahmen-Dichtelements angeordnet ist.
Der Entlüftungsbereich des Rahmens muss daher nach der Herstellung des Rahmen-Dichtelements in einem Spritzgießverfahren nicht abgetrennt werden, sondern kann an dem Rahmen-Dichtelement verbleiben, welches zur Assem blierung der elektrochemischen Einheit und der elektrochemischen Vorrichtung als Ganzer verwendet wird. In einem Eintrittsbereich des Entlüftungsbereichs, durch welchen das Elasto mermaterial beim Spritzgießvorgang in den Entlüftungsbereich eindringt, weist der Rahmen vorzugsweise eine geringere Dicke, das heißt eine geringere Aus dehnung längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung, auf als in den an den Eintrittsbereich angrenzenden Bereichen des Rahmens.
Von dem Eintrittsbereich ausgehend steigt die Dicke des Rahmens im Entlüf tungsbereich vorzugsweise bis zu einem Endbereich oder bis zu mehreren, beispielsweise zwei, Endbereichen des Entlüftungsbereichs hin an.
Dieser Anstieg der Dicke des Rahmens vom Eintrittsbereich bis zu dem Endbe reich oder bis zu den Endbereichen des Entlüftungsbereichs erfolgt vorzugs weise im Wesentlichen kontinuierlich.
Vorzugsweise ist der Rahmen einstückig ausgebildet und erstreckt sich ringför mig geschlossen längs des gesamten Umfangs des Rahmen-Dichtelements.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Rahmen des Rahmen-Dichtelements nicht einstückig ausgebildet ist, son dern zwei oder mehr separate Rahmenteile umfasst und längs seines Umfangs mindestens einen Spalt aufweist, der zwei Rahmenteile des Rahmens voneinander trennt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Rahmen längs seines Umfangs min destens zwei, insbesondere mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier, Spalte aufweist, die jeweils zwei Rahmenteile des Rahmens voneinander trennen.
Mindestens einer der Spalte, vorzugsweise jeder Spalt, des Rahmens ist mit dem Elastomermaterial des Elastomerteils gefüllt. Ein solcher Spalt kann als Dehnfuge dienen, um einen Toleranzausgleich auf grund unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten des Materials des Rah mens und des Materials des Elastomerteils zu bewirken.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der elektrochemischen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Bauteile einer einer elektrochemischen Einheit der elektrochemischen Vorrichtung benachbarten weiteren elektrochemischen Einheit identisch mit den Bauteilen der elektrochemischen Einheit ausgebildet, jedoch um einen Winkel von 180° um eine parallel zur Stapelrichtung verlau fende mittige Drehachse zueinander verdreht im Stapel montiert sind.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Bauteile einer einer elektrochemischen Einheit der elektrochemischen Vorrichtung benachbarten weiteren elektrochemischen Einheit nicht nur identisch miteinander ausge bildet sind, sondern auch in derselben Orientierung im Stapel der elektro chemischen Vorrichtung montiert sind, also insbesondere ohne eine Verdre hung um einen Winkel von 180° um eine parallel zur Stapelrichtung verlau fende mittige Drehachse.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements für eine elektrochemische Einheit einer elektrochemischen Vor richtung, welche mehrere längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten umfasst, wobei die elektrochemischen Einheiten jeweils eine Membran, eine erste Gas diffusionslage, eine zweite Gasdiffusionslage und eine Bipolarplatte umfassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements für eine elektrochemische Ein heit einer elektrochemischen Vorrichtung zu schaffen, welches es ermöglicht, das nach dem Verfahren hergestellte Dichtelement in einfacher und präziser Weise relativ zu anderen Bauteilen der elektrochemischen Vorrichtung bei der Assemblierung der elektrochemischen Vorrichtung zu positionieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches fol gendes umfasst:
Einbringen mindestens einer Gasdiffusionslage in ein Formgebungswerk zeug;
Einbringen eines Rahmens in das Formgebungswerkzeug oder Erzeugen des Rahmens durch einen Spritzgießvorgang in dem Formgebungswerk zeug;
Erzeugen eines Elastomerteils, welches stoffschlüssig mit der Gasdiffu sionslage und stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Rahmen verbunden ist, durch einen Spritzgießvorgang in dem Formgebungswerk zeug; wobei der Rahmen aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Formstabi lität aufweist als das Elastomermaterial, aus dem das Elastomerteil gebildet ist.
Dabei kann der Rahmen als separat hergestelltes Einlegeteil in das Formge bungswerkzeug eingebracht werden, wobei dann anschließend das Elastomer teil durch Anspritzen des Elastomermaterials an den Rahmen und an die Gas diffusionslage erzeugt wird.
Das Material für den Rahmen kann ein thermoplastisches Material umfassen. Als Material für den Rahmen kann ein Werkstoff verwendet werden, welcher, vorzugsweise zusätzlich zu einem thermoplastischen Material, Glasfasern enthält. Die Glasfasern sind in dem Material des Rahmens in einem Anteil von vorzugsweise mindestens 10 Gewichtsprozent, insbesondere mindestens 20 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt mindestens 30 Gewichtsprozent, und/oder von vorzugsweise höchstens 50 Gewichtsprozent enthalten.
Als Material für den Rahmen kann beispielsweise ein Werkstoff mit der Be zeichnung PPS GF40 verwendet werden, welcher ein Polyphenylensulfid-Mate- rial mit einem Zusatz von 40 Gewichtsprozent Glasfasern enthält.
Alternativ hierzu kann für den Rahmen beispielsweise ein Werkstoff mit der Bezeichnung PPA GF35 verwendet werden, welcher ein Polyphtalamid mit einem Zusatz von 35 Gewichtsprozent Glasfasern enthält.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann als Material für den Rahmen ein Leiter plattenwerkstoff verwendet werden, insbesondere ein Hartpapier.
Insbesondere kann als Material für den Rahmen ein flammhemmendes Leiter- platten-Basismaterial verwendet werden.
Beispielsweise kann das Leiterplatten-Basismaterial FR2 verwendet werden, welches ein Papier und Phenolharz umfasst.
Ferner kann das Leiterplatten-Basismaterial FR3 verwendet werden, das einen Kern aus Epoxidharz und Papier umfasst.
Außerdem kann das Leiterplatten-Basismaterial FR4 verwendet werden, das Epoxidharz und ein Glasfasergewebe umfasst. Alternativ hierzu kann das Rahmen-Dichtelement auch in einem Mehr-Kompo- nenten-Spritzgießverfahren, insbesondere in einem Zwei-Komponenten-Spritz- gießverfahren, hergestellt werden, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
In einem ersten Arbeitsgang wird die Gasdiffusionslage mit der ge wünschten Außenkontur aus einem bandförmigen Ausgangsmaterial herausgetrennt, beispielsweise ausgeschnitten oder ausgestanzt, und in ein Formgebungswerkzeug eingelegt. Das Ausgangsmaterial kann bei spielsweise ein aufrollbares Rollenmaterial sein.
In einem zweiten Arbeitsgang wird in dem Formgebungswerkzeug der Rahmen aus einem formstabilen Werkstoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt.
In einem dritten Arbeitsgang wird dann das Elastomerteil in dem Form gebungswerkzeug in einem Spritzgießvorgang erzeugt. Dabei kann das Elastomerteil insbesondere gleichzeitig an die Gasdiffusionslage und an den Rahmen angespritzt werden.
Für ein solches Mehr-Komponenten-Spritzgießverfahren kann als Material für den Rahmen ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein thermoplastisches Material, verwendet werden, welches Glasfasern enthält.
Die Glasfasern sind in dem Material des Rahmens in einem Anteil von vorzugs weise mindestens 10 Gewichtsprozent, insbesondere mindestens 20 Gewichts prozent, besonders bevorzugt mindestens 30 Gewichtsprozent, und/oder von vorzugsweise höchstens 50 Gewichtsprozent enthalten.
Beispielsweise kann das Material mit der Bezeichnung PBTP GF30 verwendet werden, das Polybuthylen-Teraphthalat enthält, welchem Glasfasern in einem Gewichtsanteil von 30 Gewichtsprozent zugesetzt sind. Alternativ hierzu kann beispielsweise das Material mit der Bezeichnung PPS GF40 verwendet werden, welches ein Polyphenylensulfid enthält, dem Glasfasern in einem Gewichtsanteil von 40 Gewichtsprozent zugesetzt sind.
Ferner kann alternativ hierzu das Material mit der Bezeichnung PPA GF35 verwendet werden, welches ein Polyphtalamid enthält, dem Glasfasern in einem Gewichtsanteil von 35 Gewichtsprozent zugesetzt sind.
Wird für die Herstellung des Rahmen-Dichtelements ein als Einlegeteil in das Formgebungswerkzeug eingebrachter Rahmen verwendet, so kann der Rah men insbesondere ein metallisches Material umfassen und vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus einem metallischen Material gebildet sein.
Ein solcher Rahmen, der ganz oder teilweise aus einem metallischen Material gebildet ist, wird vorzugsweise bei dem Spritzgießvorgang im Wesentlichen vollständig in das Elastomermaterial des Elastomerteils eingebettet, vorzugs weise indem der Rahmen im Wesentlichen vollständig mit dem Elastomer material umspritzt wird.
Ein solcher Rahmen, der ein metallisches Material enthält, kann beispielsweise aus einem blechförmigen Ausgangsmaterial herausgetrennt, insbesondere ausgestanzt, sein.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass ein solcher Rahmen, der ein me tallisches Material enthält, aus einem Draht, insbesondere aus einem Flach draht oder aus einem Profildraht, gebogen wird.
Der Rahmen kann einen Entlüftungsbereich aufweisen, über welchen eine Ka vität des Formgebungswerkzeugs während der Befüllung der Kavität mit dem Elastomermaterial des Elastomerteils entlüftet wird. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit verschiedenen besonderen Ausge staltungen der erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung erläutert worden.
Der Rahmen des Rahmen-Dichtelements kann insbesondere stirnseitig an das Elastomerteil des Rahmen-Dichtelements angebunden sein, wobei die Stirn seite des Rahmens vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Stapelrich tung der elektrochemischen Vorrichtung ausgerichtet ist.
Der Rahmen kann so an das Elastomerteil angebunden sein, dass ein Bereich des Rahmens das Elastomerteil hintergreift und/oder einen Bereich des Elasto merteils den Rahmen hintergreift.
Die Anbindung des Rahmens an das Elastomerteil kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Rahmen ein Loch oder mehrere Löcher aufweist, durch wel che das Elastomerteil sich hindurch erstreckt.
Die Anbindung des Rahmens an das Elastomerteil kann auch über Stege erfol gen, so dass zwischen den Stegen angeordnete Bereiche des Rahmens bzw. des Elastomerteils nicht direkt miteinander verbunden sind.
Dabei können die Stege einstückig mit dem Elastomerteil oder einstückig mit dem Rahmen ausgebildet sein.
Eine mit dem Elastomerteil in Kontakt stehende Kontaktfläche des Rahmens kann so strukturiert sein, dass die Herstellung einer mechanischen und/oder chemischen Verbindung zwischen dem Elastomerteil und dem Rahmen erleich tert wird. Beispielsweise kann die Kontaktfläche des Rahmens aufgerauht sein und/oder Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen.
Der Rahmen kann Löcher und/oder Ausnehmungen aufweisen, in welche das Elastomerteil eindringt, um einen Formschluss zwischen dem Elastomerteil und dem Rahmen zu bilden.
Die Anzahl dieser Löcher und/oder Ausnehmungen und der Abstand dieser Lö cher bzw. Ausnehmungen voneinander in der Umfangsrichtung des Rahmens wird so gewählt, dass eine ausreichend stabile Verbindung zwischen dem Elastomerteil und dem Rahmen gewährleistet ist.
Vorzugsweise sind solche Löcher und/oder Ausnehmungen in Bereichen des Rahmen-Dichtelements angeordnet, in denen aufgrund einer höheren Schwin dung des Elastomerteils und/oder aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdeh nungskoeffizienten des Materials des Rahmens und des Materials des Elasto merteils mit mechanischen Spannungen zu rechnen ist.
Der Rahmen weist vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens sechs, beispielsweise mindestens acht, Löcher auf, durch welche das Elastomerteil sich hindurcherstreckt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Rahmen mindestens zehn, vorzugsweise mindestens zwanzig, insbesondere mindestens fünfundzwanzig Ausnehmungen aufweist, in welche sich das Elastomerteil hinein erstreckt, um einen Formschluss mit dem Rahmen zu bilden.
Mindestens eines der Löcher im Rahmen und/oder mindestens eine der Aus nehmungen im Rahmen kann die Form eines Schlüssellochs aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rahmen nicht direkt an die Gasdiffusionslage angebunden ist, mit welcher das Elastomerteil stoffschlüssig verbunden ist.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch vorgesehen sein, dass der Rahmen direkt an die Gasdiffusionslage angebunden ist, mit welcher das Elastomerteil des Rahmen-Dichtelements stoffschlüssig verbunden ist.
Das Elastomerteil wird vorzugsweise durch einen Spritzgießvorgang erzeugt, bei welchem das Elastomermaterial des Elastomerteils einen Bereich der Gas diffusionslage infiltriert.
Der Rahmen kann zusätzlich außen an einen Hardstop angespritzt sein, um die Luft- und Kriechstrecke zwischen den Bipolarplatten der elektrochemischen Vorrichtung zu verlängern.
Alternativ hierzu kann der Rahmen als Teil des Hardstops oder anstelle des Hardstops verwendet werden.
Der Rahmen kann in einer zur Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrich tung senkrechten Richtung über die Bipolarplatte der jeweiligen elektrochemi schen Einheit überstehen. Hierdurch wird eine gute elektrische Isolation zwi schen den in der Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Bipolarplatten erzielt.
Ferner kann der Rahmen als Anschlag des Stapels aus elektrochemischen Ein heiten an einem Gehäuse der elektrochemischen Vorrichtung dienen, wenn die elektrochemische Vorrichtung im Falle eines Zusammenstoßes (insbesondere bei Verwendung der elektrochemischen Vorrichtung in einem Automobil) einer hohen Beschleunigung ausgesetzt ist. Außerdem kann der Rahmen als Berührschutz für die Bipolarplatten dienen.
Die Positionieröffnung, in welche das an dem Rahmen angeordnete Positionier element eingreift, kann als ein Langloch ausgebildet sein.
Ein solches Langloch kann im Rahmen eines Rahmen-Dichtelements einer be nachbarten elektrochemischen Einheit oder in einer dem Rahmen benachbar ten Bipolarplatte vorgesehen sein.
Der Rahmen kann relativ zu einer benachbarten Bipolarplatte zentrierbar sein, wenn der Rahmen einen zu der Bipolarplatte hin vorspringenden Vorsprung aufweist und die Bipolarplatte einen den Vorsprung aufnehmenden Napf auf weist.
Der Napf kann beispielsweise in eine oder mehrere Bipolarplattenlagen der Bi polarplatte eingeprägt sein.
Ferner kann der Rahmen eines Rahmen-Dichtelements einer elektrochemi schen Einheit relativ zu dem Rahmen eines Rahmen-Dichtelements einer be nachbarten elektrochemischen Einheit zentrierbar sein, wenn der Rahmen einen Vorsprung und der Rahmen des Rahmen-Dichtelements der benachbar ten elektrochemischen Einheit eine Ausnehmung zur Aufnahme des Vor sprungs des Rahmens aufweist.
Der Rahmen kann gestuft ausgebildet sein, wobei ein dem Elastomerteil abge wandter äußerer Rahmenbereich gegenüber einem dem Elastomerteil zuge wandten inneren Rahmenbereich längs der Stapelrichtung der elektrochemi schen Vorrichtung versetzt ist. Durch die zwischen dem äußeren Rahmenbe reich und dem inneren Rahmenbereich entstehende Stufe ist jeweils ein ge stufter Rahmen an einem in der Stapelrichtung benachbarten gestuften Rah men zentrierbar. Außerdem kann durch die gestufte Ausbildung des Rahmens die Steifigkeit des Rahmens erhöht und/oder ein besserer Berührschutz für die durch die Rahmen nach außen hin abgedeckten Bipolarplatten erzielt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass ein dem Elastomerteil abgewandter äuße rer Rahmenbereich mit einem dem Elastomerteil zugewandten inneren Rah menbereich einen stumpfen Winkel einschließt.
Hierdurch wird die Steifigkeit des Rahmens erhöht und/oder der Berührschutz für die durch die Rahmen nach außen hin abgedeckten Bipolarplatten der elektrochemischen Vorrichtung verbessert.
Der äußere Rahmenbereich kann über einen gebogenen Bereich des Rahmens mit dem inneren Rahmenbereich verbunden sein.
Vorzugsweise ist der stumpfe Winkel a, welchen der äußere Rahmenbereich mit dem inneren Rahmenbereich einschließt, größer als 100°, insbesondere größer als 110°.
Ferner ist der stumpfe Winkel a, welchen der äußere Rahmenbereich mit dem inneren Rahmenbereich einschließt, vorzugsweise kleiner als 160°, insbeson dere kleiner als 150°.
Der Rahmen kann als ein Einlegeteil ausgebildet sein, welches zumindest ab schnittsweise, vorzugsweise vollständig, in das Elastomermaterial des Elasto merteils eingebettet ist.
Das Einlegeteil kann aus einem metallischen Material gebildet sein. Der Rahmen kann mit Durchtrittsöffnungen versehen sein, welche es ermögli chen, das Rahmen-Dichtelement nach dem Spritzgießvorgang während eines Tempervorgangs aufzuhängen.
Eine solche Durchtrittsöffnung kann insbesondere an einer nach außen, von dem Elastomerteil des Rahmen-Dichtelements weg, abstehenden Lasche des Rahmens ausgebildet sein.
Die Bipolarplatte mindestens einer elektrochemischen Einheit der elektroche mischen Vorrichtung kann eine Kontaktierungslasche aufweisen, an welcher die betreffende Bipolarplatte für einen Spannungsabgriff kontaktierbar ist.
Vorzugsweise stützt sich eine solche Kontaktierungslasche der Bipolarplatte an dem Rahmen eines benachbarten Rahmen-Dichtelements ab, um eine mög lichst präzise Ausrichtung der Kontaktierungslasche durch die Abstützung an dem Rahmen zu erzielen.
Eine Außenkontur des Rahmens kann eine Ecke bilden, welche als Anschlag für eine Stapelhilfe, als Stapelkante und/oder als Messkante zur Erfassung der Po sition des Rahmen-Dichtelements dienen kann.
Die Rahmen von zwei längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrich tung aufeinanderfolgenden Rahmen-Dichtelementen können miteinander ver- rastbar ausgebildet sein.
Der Rahmen eines Rahmen-Dichtelements kann mit einer Dichtlippe, vorzugs weise aus einem Elastomermaterial, versehen sein, um einen Spalt zwischen zwei längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung aufeinander folgenden Rahmen von Rahmen-Dichtelementen einander benachbarter elektrochemischer Einheiten zu überbrücken, so dass ein Entweichen eines Mediums aus der elektrochemischen Vorrichtung verhindert und eine Ver schmutzung der elektrochemischen Vorrichtung durch von außen eindringende Medien verhindert wird.
Die Dichtlippe ist von dem Elastomerteil des Rahmen-Dichtelements beab- standet, vorzugsweise in einer senkrecht zu der Stapelrichtung verlaufenden Richtung.
Vorzugsweise ist die Dichtlippe zwischen dem Elastomerteil des Rahmen- Dichtelements und einem äußeren Rand des Rahmens des Rahmen-Dicht elements angeordnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgen den Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispie len.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht von oben auf eine Anordnung aus mehreren elektrochemischen Einheiten, welche jeweils eine Membran, eine erste Gasdiffusionslage, eine zweite Gasdiffusionslage, ein stoff schlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage verbundenes erstes Dichtelement, ein stoffschlüssig mit der zweiten Gasdiffusionslage verbundenes zweites Dichtelement und eine mehrlagige Bipolar platte umfassen;
Fig. 2 einen parallel zur Stapelrichtung genommenen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 1 im Bereich einer Strömungsfeld-Abdich tung, längs der Linie 2 - 2 in Fig. 1; Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus Fig. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 3 im Bereich einer Mediumkanal-Abdichtung, längs der Linie 4 - 4 in Fig. 3;
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus Fig. 1;
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 5 im Bereich einer Kopplungseinrichtung, durch welche das zweite Dichtele ment mechanisch mit einem formstabilen Rahmen des ersten Dichtelements und mit einer Bipolarplatte gekoppelt ist, längs der Linie 6 - 6 in Fig. 5;
Fig. 7 eine weitere vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus Fig. 1;
Fig. 8 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 7 im Bereich einer Kopplungseinrichtung, durch welche ein Rahmen eines ersten Dichtelements einer elektrochemischen Einheit mit einem Elastomerteil eines ersten Dichtelements einer benachbarten elektrochemischen Einheit gekoppelt ist, längs der Linie 8 - 8 in Fig. 7;
Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III aus Fig. 1;
Fig. 10 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 9 im Bereich einer Mediumkanal-Abdichtung, längs der Linie 10 - 10 in Fig. 9;
Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV aus Fig. 1; Fig. 12 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 11 im Bereich einer Kopplungseinrichtung, durch welche der Rahmen eines ersten Dichtelements einer elektrochemischen Einheit mit einem Elastomerteil des ersten Dichtelements einer benachbarten elektrochemischen Einheit gekoppelt ist;
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V aus Fig. 12;
Fig. 14 eine Draufsicht von oben auf den Rahmen des ersten Dichtele ments einer der elektrochemischen Einheiten der Anordnung aus Fig. 1;
Fig. 15 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VI aus Fig. 14;
Fig. 16 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VII aus Fig. 14;
Fig. 17 eine Draufsicht auf eine kathodenseitige Bipolarplattenlage der Bi polarplatte einer der elektrochemischen Einheiten aus Fig. 1;
Fig. 18 eine Draufsicht auf eine anodenseitige Bipolarplattenlage der Bi polarplatte einer der elektrochemischen Einheiten der Anordnung aus Fig. 1;
Fig. 19 eine Draufsicht auf das Elastomerteil des ersten Dichtelements einer der elektrochemischen Einheiten der Anordnung aus Fig. 1;
Fig. 20 eine Draufsicht auf das zweite Dichtelement einer der elektroche mischen Einheiten der Anordnung aus Fig. 1, wobei dieses zweites Dichtelement nur ein Elastomerteil umfasst; Fig. 21 eine Draufsicht auf das erste Dichtelement einer der elektroche mischen Einheiten der Anordnung aus Fig. 1, wobei das erste Dichtelement ein Elastomerteil und einen formstabilen Rahmen umfasst;
Fig. 22 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII aus Fig. 21;
Fig. 23 einen Querschnitt durch das erste Dichtelement aus den Fig. 21 und 22 in einem Entlüftungsbereich des Rahmens;
Fig. 24 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IX aus Fig. 21;
Fig. 25 einen Querschnitt durch das erste Dichtelement aus Fig. 24 im Bereich einer Strömungsfeld-Abdichtung, längs der Linie 25 - 25 in Fig. 24;
Fig. 26 einen Querschnitt durch das erste Dichtelement aus Fig. 24 im Bereich einer Kopplungsöffnung in dem Elastomerteil des ersten Dichtelements, längs der Linie 26 - 26 in Fig. 24;
Fig. 27 einen Querschnitt durch das erste Dichtelement aus Fig. 24 im
Bereich einer Mediumkanal-Abdichtung, längs der Linie 27 - 27 in Fig. 24;
Fig. 28 einen der Fig. 13 entsprechenden Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Anordnung aus mehreren elektrochemi schen Einheiten im Bereich einer Kopplungseinrichtung, durch welche der Rahmen des ersten Dichtelements einer elektrochemi schen Einheit mit einer benachbarten Bipolarplatte gekoppelt ist; Fig. 29 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines ersten Dichtelements einer elektrochemischen Einheit bei einer dritten Ausführungs form, bei welcher der Rahmen des ersten Dichtelements mehrtei lig ausgebildet ist und längs seines Umfangs mindestens einen Spalt aufweist, der zwei Rahmenteile des Rahmens voneinander trennt;
Fig. 30 einen parallel zur Stapelrichtung genommenen Querschnitt durch eine Anordnung aus mehreren elektrochemischen Einheiten bei einer vierten Ausführungsform der elektrochemischen Vorrich tung, bei welcher der Rahmen des Rahmen-Dichtelements gestuft ausgebildet ist, längs der Linie 30 - 30 in Fig. 1;
Fig. 31 Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform der elektrochemi schen Vorrichtung, bei welcher der Rahmen des Rahmen-Dicht elements als ein in das Elastomermaterial des Elastomerteils ein gebettetes metallisches Einlegeteil ausgebildet ist, welches einen äußeren Rahmenbereich und einen inneren Rahmenbereich um fasst, wobei der äußere Rahmenbereich über einen gebogenen Bereich mit dem inneren Rahmenbereich verbunden ist und mit dem inneren Rahmenbereich einen stumpfen Winkel einschließt;
Fig. 32 einen den Fig. 30 und 31 entsprechenden Querschnitt durch eine sechste Ausführungsform der elektrochemischen Vorrichtung, bei welcher der Rahmen mit einer Dichtlippe versehen ist, welche von dem Elastomerteil beabstandet und zwischen dem Elastomerteil und einem äußeren Rand des Rahmens des Rahmen-Dichtele ments angeordnet ist; Fig. 33 eine ausschnittsweise Draufsicht von oben auf den Rahmen eines Rahmen-Dichtelements bei einer Variante der ersten Ausfüh rungsform einer elektrochemischen Vorrichtung, bei weicher eine an dem Rahmen vorgesehene Ausnehmung als eine Durchtritts öffnung mit einem geschlossenen Rand ausgebildet ist; und
Fig. 34 einen der Fig. 6 entsprechenden Querschnitt durch eine siebte
Ausführungsform der elektrochemischen Vorrichtung, bei welcher die Bauteile von einander in der Stapelrichtung der elektrochemi schen Vorrichtung benachbarten elektrochemischen Einheiten identisch miteinander ausgebildet und ohne Verdrehung um einen Winkel von 180° um eine parallel zur Stapelrichtung verlaufende mittige Drehachse, also mit identischer Orientierung, im Stapel montiert sind.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit densel ben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung, beispiels weise eine Brennstoffzellenvorrichtung oder ein Elektrolyseur, umfasst einen Stapel 102, der mehrere in einer Stapelrichtung 104 aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten 106, beispielsweise Brennstoffzelleneinheiten oder Elektrolyseeinheiten, und eine (nicht dargestellte) Spannvorrichtung zum Be aufschlagen der elektrochemischen Einheiten 106 mit einer längs der Stapel richtung 104 gerichteten Spannkraft umfasst.
Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfasst jede elektrochemische Ein heit 106 der elektrochemischen Vorrichtung 100 jeweils eine erste Gasdiffu sionslage 108, eine zweite Gasdiffusionslage 110, eine zwischen den Gasdiffu sionslagen 108 und 110 angeordnete Membran 112, insbesondere eine katalysatorbeschichtete Membran (CCM), ein stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage 108 verbundenes erstes Dichtelement 114, ein stoffschlüssig mit der zweiten Gasdiffusionslage 110 verbundenes zweites Dichtelement 116 und eine Bipolarplatte 118.
Die Bipolarplatte 118 ist beispielsweise aus einem metallischen Material oder aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial gebildet.
Jede Bipolarplatte 118 umfasst bei der zeichnerisch dargestellten Ausführungs form eine erste Bipolarplattenlage 120, welche der ersten Gasdiffusionslage 108 der jeweiligen elektrochemischen Einheit 106 zugewandt ist, und eine zweite Bipolarplattenlage 122, welche der ersten Gasdiffusionslage 108 der je weiligen elektrochemischen Einheit 106 abgewandt und der zweiten Gasdiffu sionslage 110 einer benachbarten elektrochemischen Einheit 106' zugewandt ist.
Die beiden Bipolarplattenlagen 120 und 122 jeder Bipolarplatte 118 sind stoff schlüssig, insbesondere durch Verschweißung, beispielsweise durch Laser schweißung, fluiddicht aneinander festgelegt.
Die erste Bipolarplattenlage 120 ist einzeln in Fig. 18 dargestellt.
Die zweite Bipolarplattenlage 122 ist einzeln in Fig. 17 dargestellt.
An ihrem äußeren Umfang ist die zweite Bipolarplatte 122 mit mindestens einer Kontaktierungslasche 121 versehen, an welcher die Bipolarplatte 118 mit einem (nicht dargestellten) Spannungsabgriffselement kontaktierbar ist.
Ferner ist die zweite Bipolarplattenlage 122 an ihrem äußeren Umfang mit mindestens einer Stapelkante 123 versehen, an welcher während eines Assembliervorgangs der elektrochemischen Vorrichtung 100 ein (nicht darge stelltes) Stapelhilfsmittel angreifen kann, um die Bauteile des Stapels 102 prä zise auszurichten.
Die Kontaktierungslasche 121 und/oder die Stapelkante 123 können alternativ oder ergänzend hierzu auch an der ersten Bipolarplattenlage 120 angeordnet sein.
Das erste Dichtelement 114 ist einzeln in Fig. 21 dargestellt.
Das zweite Dichtelement 116 ist einzeln in Fig. 20 dargestellt.
Die erste Gasdiffusionslage 108 kann beispielsweise eine anodenseitige Gasdif fusionslage der elektrochemischen Einheit 106 sein.
Die zweite Gasdiffusionslage 110 kann beispielsweise eine kathodenseitige Gasdiffusionslage der elektrochemischen Einheit 106 sein.
Grundsätzlich können aber auch Anodenseite und Kathodenseite der elektro chemischen Einheit 106 miteinander vertauscht werden, so dass dann die erste Gasdiffusionslage 108 die kathodenseitige Gasdiffusionslage und die zweite Gasdiffusionslage 110 die anodenseitige Gasdiffusionslage ist.
Die Bauteile der benachbarten elektrochemischen Einheit 106' sind vorzugs weise identisch mit den Bauteilen der elektrochemischen Einheit 106 ausgebil det, jedoch um einen Winkel von 180° um eine parallel zur Stapelrichtung 104 verlaufende mittige Drehachse zueinander verdreht im Stapel 102 montiert.
Das erste Dichtelement 114 ist als ein Rahmen-Dichtelement 124 ausgebildet, welches ein in Fig. 19 einzeln dargestelltes Elastomerteil 126 und einen in Fig. 14 einzeln dargestellten Rahmen 128 umfasst. Das Elastomerteil 126 ist aus einem Elastomermaterial, beispielsweise aus einem Silikonmaterial, gebildet.
Der Rahmen 128 ist aus einem Material gebildet, das eine höhere Formstabili tät aufweist als das Elastomermaterial, aus dem das Elastomerteil 126 gebildet ist.
Als Material für den Rahmen 128 kann beispielsweise ein Werkstoff mit der Be zeichnung PPS GF40 verwendet werden, weicher ein Polyphenylensulfid-Mate- rial mit einem Zusatz von Glasfasern in einem Anteil von 40 Gewichtsprozent Glasfasern enthält.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann als Material für den Rahmen 128 ein Werkstoff mit der Bezeichnung PPA GF35 verwendet werden, welcher ein Polyphtalamid-Material mit einem Zusatz von Glasfasern in einem Anteil von 35 Gewichtsprozent Glasfasern enthält.
Ferner kann als Material für den Rahmen 128 ein Leiterplattenwerkstoff ver wendet werden, insbesondere ein Hartpapier.
Insbesondere kann als Material für den Rahmen 128 ein flammhemmendes Leiterplatten-Basismaterial, beispielsweise das Leiterplatten-Basismaterial mit der Bezeichnung FR2, FR3 oder FR4 (dabei steht "FR" für "flame retardant", also flammhemmend), verwendet werden.
Das Leiterplatten-Basismaterial FR2 umfasst ein Papier in Standardqualität und Phenolharz.
Das Leiterplatten-Basismaterial FR3 umfasst einen Kern aus Epoxidharz und Papier. Das Leiterplatten-Basismaterial FR4 umfasst ein Epoxidharz und ein Glasfaser gewebe.
Bei Verwendung eines der vorstehend genannten Materialien für den Rahmen 128 kann das erste Dichtelement 114 durch ein Spritzgießverfahren hergestellt werden, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Einbringen der ersten Gasdiffusionslage 108 in ein (nicht dargestelltes) Formgebungswerkzeug;
Einbringen des Rahmens 128 als Einlegeteil in das Formgebungswerk zeug;
Erzeugen des Elastomerteils 126, welches stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage 108 und stoffschlüssig mit dem Rahmen 128 verbun den ist, durch einen Spritzgießvorgang in dem Formgebungswerkzeug.
Alternativ hierzu kann das erste Dichtelement 114 auch in einem Mehr-Kom- ponenten-Spritzgießverfahren, insbesondere in einem Zwei-Komponenten- Spritzgießverfahren, hergestellt werden, wobei das Verfahren Folgendes um fasst:
Einbringen der ersten Gasdiffusionslage 108 in ein Formgebungswerk zeug;
Erzeugen des Rahmens 128 durch einen Spritzgießvorgang in dem Form gebungswerkzeug, wobei der Rahmen 128 beispielsweise aus einem Polybuthylen-Teraphthalat (PBTP), aus dem Werkstoff mit der Be zeichnung PPS GF40 (Polyphenylensulfid mit einem Zusatz von Glasfa sern in einem Anteil von 40 Gewichtsprozent Glasfasern) oder aus dem Werkstoff mit der Bezeichnung PPA GF35 (Polyphtalamid mit einem Zusatz von Glasfasern in einem Anteil von 35 Gewichtsprozent Glasfasern) gebildet wird;
Erzeugen des Elastomerteils 126, welches stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage und stoffschlüssig mit dem Rahmen 128 verbunden ist, durch einen zweiten Spritzgießvorgang in dem Formgebungswerkzeug.
Jede Bipolarplattenlage 120, 122 und das Elastomerteil 126 des Rahmen- Dichtelements 124 weist jeweils mehrere Medium-Durchtrittsöffnungen 130 auf, durch welche jeweils ein der elektrochemischen Vorrichtung 100 zuzufüh rendes fluides Medium (im Falle einer Brennstoffzellenvorrichtung beispiels weise ein Brenngas, ein Oxidationsmittel oder ein Kühlmittel) durch die jewei lige Bipolarplattenlage 120, 122 beziehungsweise durch das Elastomerteil 126 des Rahmen-Dichtelements 124 hindurchtreten kann.
Die Medium-Durchtrittsöffnungen 130 der im Stapel 102 aufeinanderfolgenden Bipolarplattenlagen 120, 122 und der dazwischen angeordneten Elastomerteile 126 der Rahmen-Dichtelemente 124 bilden zusammen jeweils einen Medium kanal 132.
Jedem Mediumkanal 132, durch welchen ein fluides Medium der elektrochemi schen Vorrichtung 100 zuführbar ist, ist jeweils mindestens ein anderer Me diumkanal 132 zugeordnet, durch welchen das betreffende fluide Medium aus der elektrochemischen Vorrichtung 100 abführbar ist.
Durch ein dazwischenliegendes Strömungsfeld, welches vorzugsweise an einer Oberfläche einer benachbarten Bipolarplattenlage 120, 122 oder (insbesondere im Falle eines Kühlmittel-Strömungsfelds) im Zwischenraum zwischen der ersten Bipolarplattenlage 120 und der zweiten Bipolarplattenlage 122 einer Bi polarplatte 118 ausgebildet ist, kann das Medium aus dem ersten Mediumka nal 132 quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zu der Stapelrichtung 104 zu dem jeweils zugeordneten zweiten Mediumkanal 132 strömen.
In den Fig. 1, 17, 18 und 19 sind beispielsweise zwei Mediumkanäle 134 für ein Oxidationsmittel der elektrochemischen Vorrichtung 100, zwei Mediumka näle 136 für ein Kühlmittel der elektrochemischen Vorrichtung 100 und zwei Mediumkanäle 138 für ein Brenngas oder ein Rest-Brenngas der elektrochemi schen Vorrichtung 100 dargestellt.
Wie aus den Fig. 17 und 18 zu ersehen ist, steht jeder Mediumkanal 132 durch jeweils eine Strömungspforte 140 in Fluidverbindung mit einem jeweils zuge ordneten Strömungsfeld.
Ein unerwünschtes Austreten der fluiden Medien aus dem Mediumkanälen 132 und den Strömungsfeldern der elektrochemischen Vorrichtung wird durch die Dichtelemente 114 und 116 der elektrochemischen Einheiten 106 vermieden.
Wie beispielsweise aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfasst das Elastomerteil 126 des ersten Dichtelements 114 einen Strömungsfeld-Dichtbereich 142, welcher sich um ein Strömungsfeld, beispielsweise um das Strömungsfeld für das Brenngas, herum erstreckt und eine oder mehrere, bei der dargestellten Aus führungsform zwei, Dichtlippen 144 umfasst, welche an der ersten Bipolarplat tenlage 120 der Bipolarplatte 118 fluiddicht anliegen, ohne an derselben fest gelegt zu sein.
Ferner umfasst das Elastomerteil 126 des ersten Dichtelements 114, wie bei spielsweise aus den Fig. 4 und 19 zu ersehen ist, mehrere Mediumkanal-Dicht- bereiche 146, welche sich um jeweils einen Mediumkanal 132 herum er strecken und an der ersten Bipolarplattenlage 120 der Bipolarplatte 118 derselben elektrochemischen Einheit 106 sowie an der zweiten Bipolarplatten lage 122 der Bipolarplatte 118 einer benachbarten elektrochemischen Einheit 106' fluiddicht anliegen, ohne an diesen Bipolarplattenlagen 120 beziehungs weise 122 festgelegt zu sein.
Der Mediumkanal-Dichtbereich 146 weist vorzugsweise eine oder mehrere Dichtlippen 148 auf, mit denen das Elastomerteil 126 an der ersten Bipolar plattenlage 120 anliegt.
Ferner umfasst der Mediumkanal-Dichtbereich 146 vorzugsweise eine oder mehrere Dichtlippen 150, mit denen das Elastomerteil 126 an der zweiten Bi polarplattenlage 122 der benachbarten elektrochemischen Einheit 106 anliegt.
Das zweite Dichtelement 116 umfasst, wie beispielsweise aus Fig. 2 und Fig.
20 zu ersehen ist, einen Strömungsfeld-Dichtbereich 152, welcher sich um ein Strömungsfeld der elektrochemischen Einheit 106, beispielsweise um das Strö mungsfeld für Oxidationsmittel, herum erstreckt.
Der Strömungsfeld-Dichtbereich 152 des zweiten Dichtelements 116 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Dichtlippen 154, mit denen das zweite Dicht element 116 an einer zweiten Bipolarplattenlage 122 einer benachbarten elektrochemischen Einheit fluiddicht anliegt, ohne an der Bipolarplattenlage 122 festgelegt zu sein.
Ferner liegen der Strömungsfeld-Dichtbereich 152 des zweiten Dichtelements 116 und der Strömungsfeld-Dichtbereich 142 des ersten Dichtelements 114 mit ihren einander zugewandten, vorzugsweise im Wesentlichen ebenen Kon taktflächen 156a beziehungsweise 156b fluiddicht aneinander an, ohne aneinander festgelegt zu sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Rahmen 128 des ersten Dicht elements 114 nicht direkt mit der ersten Gasdiffusionslage 108 verbunden, mit welcher das Elastomerteil 126 des ersten Dichtelements 114 stoffschlüssig verbunden ist.
Der Rahmen 128 umfasst aber einen Rahmen-Kontaktbereich 158, an wel chem der Rahmen 128 stoffschlüssig mit dem Elastomerteil 126 verbunden ist (siehe insbesondere die Fig. 2 und 4).
Der Rahmen 128 ist zur verbesserten Anbindung des Elastomerteils 126 an den Rahmen 128 in dem Rahmen-Kontaktbereich 158 abgeflacht ausgebildet; die Ausdehnung des Rahmens 128 längs der Stapelrichtung 104 ist somit in dem Rahmen-Kontaktbereich 158 geringer als in dem an den Rahmen-Kon taktbereich 158 angrenzenden Rahmen-Grundkörper 160.
Das Elastomerteil 126 umfasst einen oberen Elastomerteil-Kontaktbereich 162, der in der Stapelrichtung 104 über dem Rahmen-Kontaktbereich 158 angeord net ist, und einen unteren Elastomerteil-Kontaktbereich 164, der in der Stapel richtung 104 unter dem Rahmen-Kontaktbereich 158 angeordnet ist.
Wie aus den Fig. 4, 23 und 27 zu ersehen ist, umfasst das Elastomerteil 126 mindestens einen, vorzugsweise mehrere Elastomerteil-Hinterschneidungsbe- reiche 166, welche jeweils einen Bereich des Rahmens 128 hintergreifen (in einer zur Stapelrichtung 104 senkrechten Hinterschneidungsrichtung 168 ge sehen).
Ferner umfasst der Rahmen 128 mindestens einen, vorzugsweise mehrere, Rahmen-Hinterschneidungsbereiche 170, welche jeweils einen Bereich des Elastomerteils 126 hintergreifen. Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 27 zu ersehen ist, kann der Rahmen 128 insbesondere mindestens eine Durchtrittsöffnung 172 aufweisen, durch welche das Elastomerteil 126 sich hindurch erstreckt.
Ferner umfasst der Rahmen 128 mindestens eine Ausnehmung 174 (siehe Fig. 15 und Fig. 16), die an einer Mündungsöffnung 176 mündet, welche an einem elastomerteilseitigen Rand 178 des Rahmens 128 angeordnet ist, wobei die Ausnehmung 174 eine der Mündungsöffnung 176 benachbarte Engstelle 180 und einen erweiterten Bereich 182, welcher über die Engstelle 180 mit der Mündungsöffnung 176 der Ausnehmung 174 verbunden ist, umfasst.
Bei einer Variante dieser Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrich tung 100 kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung 174 nicht an einer Mündungsöffnung 176 mündet, sondern als eine Durchtrittsöffnung 224 in dem Rahmen 128 ausgebildet ist, welche einen ringförmig geschlossenen Rand 226 aufweist. Das Elastomerteil 126 erstreckt sich durch diese Durchtrittsöff nung 224 hindurch, wodurch eine besonders belastbare formschlüssige Verbin dung zwischen dem Elastomerteil 126 und dem Rahmen 128 erzielt wird, weil ein zwischen der Durchtrittsöffnung 224 und einem inneren Rand 227 des Rahmens 128 liegender Rahmen-Hinterschneidungsbereich 228 das Elasto merteil 126 hintergreift.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, stehen die Kontaktierungslaschen 121 und die Stapelränder 123 der Bipolarplatte 118 seitlich, in einer zur Stapelrichtung 104 senkrechten Richtung, über den Rahmen 124 über.
Um die Rahmen 128 der ersten Dichtelemente 114 von in der Stapelrichtung 104 aufeinanderfolgenden elektrochemischen Einheiten 106 in einfacher weise präzise relativ zueinander positionieren zu können, weist der Rahmen 128 mindestens ein Positionierelement 184 auf, das mit einer Positionieröffnung 186 des ersten Dichtelements 114 einer benachbarten elektrochemischen Ein heit 106' in Eingriff steht (siehe Fig. 12 und Fig. 13).
Das Positionierelement 184 ist beispielsweise als ein in der Stapelrichtung 104 von dem Rahmen-Grundkörper 160 vorstehender, beispielsweise im Wesentli chen zylindrischer, Zapfen 188 ausgebildet.
Die Positionieröffnung 186 ist in dem Elastomerteil 126 des ersten Dichtele ments 114 der benachbarten elektrochemischen Einheit 106 ausgebildet und weist vor der Assemblierung der elektrochemischen Vorrichtung 100 ein Un termaß gegenüber dem Positionierelement 184 auf, welches bei der Assem blierung in die Positionieröffnung 186 eingebracht wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Positionieröff nung 186 vor der Assemblierung kleiner ist als der Außendurchmesser des Po sitionierelements 184, vorzugsweise um mindestens 0,1 mm, insbesondere um mindestens 0,2 mm.
Das Positionierelement 184 ist somit durch Kraftschluss, insbesondere durch Presspassung, mechanisch mit dem Elastomerteil 126, in welchem die Positio nieröffnung 186 ausgebildet ist, gekoppelt.
Das Positionierelement 184 bildet somit auch ein Kopplungselement 190, und die Positionieröffnung 186 bildet eine Kopplungsöffnung 192, wobei das Kopp lungselement 190 und die Kopplungsöffnung 192 zusammen eine Kopplungs einrichtung 194 bilden, durch welche das erste Dichtelement 114 der einen elektrochemischen Einheit 106 mechanisch mit dem ersten Dichtelement 114 der benachbarten elektrochemischen Einheit 106' gekoppelt ist. Das Kopplungselement 190 beziehungsweise das Positionierelement 184 er streckt sich durch eine Durchtrittsöffnung 196 in den Bipolarplattenlagen 120 und 122 der zwischen dem ersten Dichtelement 114 der einen elektrochemi schen Einheit 106 und dem ersten Dichtelement 114 der benachbarten elekt rochemischen Einheit 106' angeordneten Bipolarplatte 118 hindurch.
Die elektrochemische Vorrichtung 100 umfasst ferner eine in Fig. 6 darge stellte weitere Kopplungseinrichtung 198, durch welche das zweite Dichtele ment 116 der einen elektrochemischen Einheit 106 mechanisch mit dem Rah men 128 des ersten Dichtelements 114 derselben elektrochemischen Einheit 106 und mit der dem ersten Dichtelement 114 benachbarten Bipolarplatte 118 gekoppelt ist.
Diese weitere Kopplungseinrichtung 198 umfasst ein als Napf oder Pilzkopf 200 ausgebildetes Kopplungselement 190, welches einstückig mit dem aus Elastomermaterial gebildeten zweiten Dichtelement 116 ausgebildet ist und sich durch eine Kopplungsöffnung 192 hindurch erstreckt, welche im Rahmen 128 des ersten Dichtelements 114 vorgesehen ist.
Das Kopplungselement 198 weist einen Hinterschneidungsbereich 202 auf, weicher den Rand der Kopplungsöffnung 192 in dem Rahmen 128 des ersten Dichtelements 114 (in der Stapelrichtung 104 gesehen) hintergreift.
Das Kopplungselement 190 der weiteren Kopplungseinrichtung 198 steht auch in Eingriff mit einer weiteren Kopplungsöffnung 204, die in den Bipolarplatten lagen 120 und 122 der dem ersten Dichtelement 114 benachbarten Bipolar platte 118 vorgesehen ist.
Somit ist das zweite Dichtelement 116 durch die weitere Kopplungseinrichtung 198 auch mit der Bipolarplatte 118 gekoppelt. Wie am besten aus Fig. 20 zu ersehen ist, ist das Kopplungselement 190 der weiteren Kopplungseinrichtung 198 an einer Lasche 206 des zweiten Dichtele ments 116 angeordnet, welche außerhalb des Strömungsfeld-Dichtbereichs 152 des zweiten Dichtelements 116 angeordnet ist und sich von dem Strö- mungsfeld-Dichtbereich 152 des zweiten Dichtelements 116 weg erstreckt.
Die Kopplungseinrichtung 198 ist als eine Rasteinrichtung 208 ausgebildet, durch welche das zweite Dichtelement 116 der elektrochemischen Einheit 106 mit dem ersten Dichtelement 114 derselben elektrochemischen Einheit 106 verrastet ist.
Das Kopplungselement 190 der Kopplungseinrichtung 198 weist einen Hohl raum 210 auf, in welchen bei der Assemblierung der elektrochemischen Ein heit 106 ein Positionierstift einer Handhabungsvorrichtung, beispielsweise eines Roboters, eingreifen kann, um das zweite Dichtelement 116 im Bereich der Kopplungseinrichtung 198 relativ zu dem ersten Dichtelement 114 zu posi tionieren.
Ferner weist der Rahmen 128 eine oder mehrere Handhabungs-Durchtrittsöff nungen 222 auf, welche insbesondere in den Fig. 1, 6, 8 und 12 dargestellt sind und nicht mit Elastomermaterial des Elastomerteils 126 befüllt sind. In diese Handhabungs-Durchtrittsöffnungen 222 kann eine Handhabungsvorrich tung bei der Assemblierung der elektrochemischen Einheit 106 oder der elektrochemischen Vorrichtung 100 eingreifen, um das erste Dichtelement 114 relativ zu anderen Bauteilen zu positionieren.
Der Rahmen 128 des ersten Dichtelements 114 umfasst einen in den Fig. 21 und 22 dargestellten Entlüftungsbereich 212, über welchen eine Kavität des Formgebungswerkzeugs während der Befüllung der Kavität mit dem Elasto mermaterial des Elastomerteils 126 entlüftet wird. Im fertig hergestellten ersten Dichtelement 114 ist der Entlüftungsbereich 212 mit dem Elastomermaterial des Elastomerteils 126 gefüllt, wobei das im Ent lüftungsbereich 212 angeordnete Elastomermaterial Luftblasen enthält, welche bei der Befüllung des Entlüftungsbereichs 212 während des Spritzgießvor gangs gebildet worden sind. In dem Entlüftungsbereich 212, welcher außer halb der Mediumkanal-Dichtbereiche 146 und des Strömungsfeld-Dichtbe reichs 142 des ersten Dichtelements 114 liegt, beeinträchtigen diese Luftbla sen im Elastomermaterial die Abdichtfunktion des ersten Dichtelements 114 jedoch nicht.
Der Entlüftungsbereich 212 muss daher nach der Herstellung des ersten Dicht elements 114 in einem Spritzgießverfahren nicht abgetrennt werden, sondern kann an dem ersten Dichtelement 114 verbleiben, welches zur Assemblierung der elektrochemischen Einheit 106 und der elektrochemischen Vorrichtung 100 verwendet wird.
In einem Eintrittsbereich 214 des Entlüftungsbereichs 212, durch welchen das Elastomermaterial beim Spritzgießvorgang in den Entlüftungsbereich 212 ein dringt, weist der Rahmen 128 eine geringere Dicke, das heißt eine geringere Ausdehnung in der Stapelrichtung 104, auf als in den an den Eintrittsbereich 214 angrenzenden Bereichen des Rahmen-Grundkörpers 160.
Von dem Eintrittsbereich 114 ausgehend steigt die Dicke des Rahmens 128 im Entlüftungsbereich 212 bis zu einem Endbereich 216 oder bis zu mehreren, beispielsweise zwei, Endbereichen 216 des Entlüftungsbereichs 212 hin an.
Dieser Anstieg der Dicke des Rahmens 128 vom Eintrittsbereich 214 bis zu dem Endbereich 216 oder bis zu den Endbereichen 216 des Entlüftungsbe reichs 212 erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen kontinuierlich. Der Entlüftungsbereich 212 ist vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, an welcher zwei Elastomer-Anspritzbereiche des Elastomerteils zusammenfließen. Bei der Herstellung dieses Elastomerteils wird jeder der Elastomer-Anspritzbe reiche durch einen Elastomer-Anspritzpunkt mit einem fließfähigen Elastomer- Ausgangsmaterial befüllt. Je mehr solcher Elastomer-Anspritzpunkte und damit Elastomer-Anspritzbereiche es gibt, desto höher ist die Anzahl der Entlüftungsbereiche 212 des Rahmens 128.
Das Vorhandensein eines Entlüftungsbereichs 212 ist jedoch nicht zwingend notwendig. Grundsätzlich kann der Rahmen 128 auch ohne einen Entlüftungs bereich 212 ausgebildet sein.
Eine in Fig. 28 ausschnittsweise dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 27, insbesondere in der der Fig. 28 entsprechenden Fig. 13, dargestellten und vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, dass das Positio nierelement 184 nicht durch Presspassung kraftschlüssig mit dem Elastomer teil 126 des ersten Dichtelements 114 der benachbarten elektrochemischen Einheit 106 verbunden ist, sondern lediglich mit Spiel in eine Positionieröff nung 186 eingreift, welche an dem Rahmen 128 des ersten Dichtelements 114 der benachbarten elektrochemischen Einheit 106' vorgesehen ist.
Stattdessen wird das erste Dichtelement der elektrochemischen Einheit bei dieser Ausführungsform präzise relativ zu der benachbarten Bipolarplatte 118 positioniert, indem das Positionierelement 184 in Form des Zapfens 188 mit geringem Spiel in Eingriff mit einer Positionieröffnung 186' steht, die an der Bipolarplatte 118, insbesondere an der dem ersten Dichtelement 114 abge wandten zweiten Bipolarplattenlage 122, ausgebildet ist. Das Positionierelement 184 bildet zugleich ein Kopplungselement 190, das an dem ersten Dichtelement 114 der elektrochemischen Einheit 106 vorgesehen ist und in Eingriff mit der als Kopplungsöffnung 192 dienenden Positionieröff nung 186' der Bipolarplatte 118 steht.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 28 dargestellte zweite Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstel lungsweise mit der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 29 ausschnittsweise dargestellte dritte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Rahmen 128 des ersten Dichtelements 114 nicht einstückig ausgebildet ist, sondern zwei oder mehr separate Rahmenteile 218 umfasst und längs seinen Umfangs min destens einen Spalt 220 aufweist, der zwei Rahmenteile 218 des Rahmens 128 voneinander trennt.
Der Spalt 220 ist vorzugsweise mit Elastomermaterial des Elastomerteils 126 gefüllt.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 29 dargestellte dritte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstel lungsweise mit der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform oder mit der in Fig. 28 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf de ren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig. 30 ausschnittsweise dargestellte vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der vorstehend be schriebenen und in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Rahmen 128 des Rahmen-Dichtelements 124 gestuft ausge bildet ist, wobei ein dem Elastomerteil 126 abgewandter äußerer Rahmenbe reich 230 gegenüber einem dem Elastomerteil 126 zugewandten inneren Rah menbereich 232 längs der Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrich tung 100 versetzt ist.
Hierdurch entsteht zwischen dem äußeren Rahmenbereich 230 und dem inne ren Rahmenbereich 232 eine Stufe 234.
Durch das Zusammenwirken der Stufen 234 von einander benachbarten Rah men 128 ist jeweils ein gestufter Rahmen 128 an einem in der Stapelrichtung benachbarten gestuften Rahmen 128 zentrierbar.
Außerdem kann durch die gestufte Ausbildung des Rahmens 128 die Steifigkeit des Rahmens 128 erhöht und/oder ein besserer Berührschutz für die durch die Rahmen 128 nach außen hin abgedeckten Bipolarplatten 118 erzielt werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 30 dargestellte vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstel lungsweise mit der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform oder mit einer der in den Fig. 28 oder 29 dargestellten Ausführungsformen überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Der in Fig. 30 gezeigte, parallel zur Stapelrichtung genommene Querschnitt durch die vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 ist an der Stelle genommen, welche der Linie 30 - 30 in Fig. 1 bei der ersten Aus führungsform entspricht, wobei jedoch (anders als in Fig. 2, welche nur zwei elektrochemische Einheiten zeigt, die längs der Stapelrichtung 104 aufeinan der folgen) vier elektrochemische Einheiten 106 dargestellt sind, welche längs der Stapelrichtung 104 aufeinander folgen. Eine ausschnittsweise in Fig. 31 dargestellte fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten und vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, dass der Rahmen 128 des Rahmen-Dichtelements 124 als ein Einle- geteil 236 ausgebildet ist, welches zumindest abschnittsweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, in das Elastomermaterial des Elastomerteils 126 des jeweiligen Rahmen-Dichtelements 124 eingebettet ist.
Das Einlegeteil 236 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet.
Das Einlegeteil 236 umfasst einen äußeren Rahmenbereich 230 und einen in neren Rahmenbereich 232, wobei der äußere Rahmenbereich 230 über einen gebogenen Bereich 238 mit dem inneren Rahmenbereich 232 verbunden ist und mit dem inneren Rahmenbereich 232 einen stumpfen Winkel a ein schließt.
Der Winkel a ist vorzugsweise größer als 100°, insbesondere größer als 110°.
Ferner ist der Winkel a vorzugsweise kleiner als 160°, insbesondere kleiner als
150°.
Beispielsweise kann der Winkel a ungefähr 140° betragen.
Durch den gewinkelten Aufbau des Rahmens 128 wird die Steifigkeit des Rah mens 128 erhöht und/oder der Berührschutz für die durch die Rahmen 128 nach außen hin abgedeckten Bipolarplatten 118 der elektrochemischen Vor richtung 100 verbessert. Im Übrigen stimmt die in Fig. 31 dargestellte fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstel lungsweise mit der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform oder mit einer der in den Fig. 28 und 29 dargestellten Ausführungsformen überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Der in Fig. 31 gezeigte, parallel zur Stapelrichtung genommene Querschnitt durch die fünfte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 ist an einer Stelle genommen, welche der Stelle der vierten Ausführungsform ent spricht, an welcher der in Fig. 30 gezeigte Querschnitt durch die vierte Ausfüh rungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 genommen worden ist.
Eine in Fig. 32 ausschnittsweise dargestellte sechste Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Rahmen 128 des Rahmen-Dichtelements 124 mit einer Dichtlippe 240 versehen ist, um einen Spalt 242 zwischen jeweils zwei längs der Stapelrichtung 104 der elektroche mischen Vorrichtung 100 aufeinanderfolgenden Rahmen 128 von Rahmen- Dichtelementen 124 einander benachbarter elektrochemischer Einheiten 106 zu überbrücken.
Durch die Dichtlippen 240 wird ein Entweichen eines Mediums aus der elektro chemischen Vorrichtung 100 verhindert und/oder eine Verschmutzung der elektrochemischen Vorrichtung 100 durch von außen eindringende Medien verhindert.
Die Dichtlippe 240 ist vorzugsweise aus einem Elastomermaterial gebildet.
Das Elastomermaterial der Dichtlippe 240 kann mit dem Elastomermaterial des Elastomerteils 126 des Rahmen-Dichtelements 124 identisch sein. Die Dichtlippe 240 ist von dem Elastomerteil 126 des Rahmen-Dichtelements 124 beabstandet.
Vorzugsweise ist die Dichtlippe 240 zwischen dem Elastomerteil 126 des Rah- men-Dichtelements 124 und einem äußeren Rand 244 des Rahmens 128 des Rahmen-Dichtelements 124 angeordnet.
Die Dichtlippe 240 ist somit in einer senkrecht zur Stapelrichtung 104 verlau fenden Richtung von dem Elastomerteil 126 beabstandet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 32 dargestellte sechste Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstel lungsweise mit der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform oder mit einer der in den Fig. 28 oder 29 dargestellten Ausführungsformen überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Der in Fig. 32 dargestellte Querschnitt durch die sechste Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 ist an einer Stelle genommen, wel che der Stelle entspricht, an der der in Fig. 30 gezeigte Querschnitt durch die vierte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 genommen worden ist.
Eine in Fig. 34 ausschnittsweise dargestellte siebte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Bauteile der einan der benachbarten elektrochemischen Einheiten 106 und 106' nicht nur iden tisch miteinander ausgebildet sind, sondern auch in derselben Orientierung im Stapel 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 montiert sind, also ohne eine Verdrehung um einen Winkel von 180° um eine parallel zur Stapelrich tung 104 verlaufende mittige Drehachse. Wie aus Fig. 34 zu ersehen ist, welche der Darstellung von Fig. 6 für die erste Ausführungsform der elektrochemischen Vorrichtung 100 entspricht, liegen bei dieser sechsten Ausführungsform daher die Kopplungselemente 190 einander benachbarter elektrochemischer Einheiten 106 in der Stapelrichtung 104 direkt übereinander.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kopplungselemente 190 von in der Stapelrichtung 104 einander benachbarten elektrochemischen Einheiten 106 im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 100 einander unmittelbar berühren.
Um die Kopplungselemente 190 einander benachbarter elektrochemischer Ein heiten 106 direkt aufeinander stapeln zu können, kann vorgesehen sein, dass die Kopplungselemente 190 filigraner und mit einer geringeren Höhe (längs der Stapelrichtung 104 gemessen) ausgebildet sind als bei der ersten Ausfüh rungsform der elektrochemischen Vorrichtung 100.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 34 dargestellte siebte Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstel lungsweise mit der in den Fig. 1 bis 27 dargestellten ersten Ausführungsform oder mit einer der in den Fig. 28 bis 32 dargestellten Ausführungsformen überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrochemische Vorrichtung, umfassend mehrere, längs einer Stapel richtung (104) aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten (106), welche jeweils eine Membran (112), eine erste Gasdiffusionslage (108), eine zweite Gasdiffusionslage (110), ein stoffschlüssig mit der ersten Gasdiffusionslage (108) verbundenes erstes Dichtelement (114), ein stoffschlüssig mit der zweiten Gasdiffusionslage (110) verbundenes zwei tes Dichtelement (116) und eine Bipolarplatte (118) umfassen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eines der Dichtelemente (114, 116) als ein Rahmen-Dichtelement (124) ausgebildet ist, welches ein Elastomerteil (126) und einen Rahmen (128) umfasst, wobei der Rahmen (128) aus einem Material gebildet ist, dass eine hö here Formstabilität aufweist als das Elastomermaterial, aus dem das Elastomerteil (126) gebildet ist.
2. Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Elastomerteil (126) verbunden ist.
3. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) nicht direkt mit der Gasdiffusionslage (108, 110) verbunden ist, mit welcher das Elastomer teil (126) stoffschlüssig verbunden ist.
4. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) einen Rahmen-Kon taktbereich (158) umfasst, an welchem der Rahmen (128) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Elastomerteil (126) verbindbar oder verbunden ist, und dass das Elastomerteil (126) einen oberen Elastomer teil-Kontaktbereich (162), der an der Stapelrichtung (104) über dem Rahmen-Kontaktbereich (158) angeordnet ist, und/oder einen unteren Elastomerteil-Kontaktbereich (164), der in der Stapelrichtung (104) unter dem Rahmen-Kontaktbereich (158) angeordnet ist, umfasst.
5. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerteil (126) mindestens einen Elastomerteil-Hinterschneidungsbereich (166) umfasst, weicher einen Bereich des Rahmens (128) hintergreift, und/oder dass der Rahmen (128) mindestens einen Rahmen-Hinterschneidungsbereich (170) um fasst, weicher einen Bereich des Elastomerteils (126) hintergreift.
6. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mindestens eine Durchtrittsöffnung (172) aufweist, durch welche das Elastomerteil (126) sich hindurch erstreckt.
7. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mindestens eine Aus nehmung (124) umfasst, die an einer Mündungsöffnung (176) an einem elastomerteilseitigen Rand (178) des Rahmens (128) mündet, wobei die Ausnehmung (174) eine der Mündungsöffnung (176) benachbarte Eng stelle (180) und einen erweiterten Bereich (182), der über die Engstelle (180) mit der Mündungsöffnung (176) verbunden ist, umfasst.
8. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mindestens ein Positio nierelement (184) aufweist, das mit einer Positionieröffnung (186) eines Rahmen-Dichtelements (124) einer benachbarten elektrochemischen Einheit (106') in Eingriff steht.
9. Elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionieröffnung (186) in dem Elastomerteil (126) des Rah- men-Dichtelements (124) ausgebildet ist und vor der Montage der elekt rochemischen Vorrichtung (100) ein Untermaß gegenüber dem Positio nierelement (184) aufweist.
10. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mindestens ein Positio nierelement (184) umfasst, das mit einer Positionieröffnung (186') einer dem Rahmen (128) benachbarten Bipolarplatte (118) in Eingriff steht.
11. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mindestens eine Hand habungs-Durchtrittsöffnung (222) aufweist, welche nicht mit Elastomer material befüllt ist.
12. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) einen Entlüftungsbe reich (212) aufweist, der mit Elastomermaterial des Elastomerteils (126) gefüllt ist, welches optional Luftblasen enthält.
13. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mehrteilig ausgebildet ist und längs seines Umfangs mindestens einen Spalt (220) aufweist, der zwei Rahmenteile (218) des Rahmens (128) voneinander trennt.
14. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) gestuft ausgebildet ist, wobei ein dem Elastomerteil (126) abgewandter äußerer Rahmenbereich (230) gegenüber einem dem Elastomerteil (126) zugewandten inneren Rahmenbereich (232) längs der Stapelrichtung (104) versetzt ist.
15. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Rahmenbereich (230) des Rahmens (128) mit einem inneren Rahmenbereich (232) des Rahmens (128) einen stumpfen Winkel (a) einschließt.
16. Elektrochemische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) mit einer Dichtlippe (240) versehen ist, welche von dem Elastomerteil (126) beabstandet ist.
17. Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements (114) für eine elektroche mische Einheit (106) einer elektrochemischen Vorrichtung (100), welche mehrere längs einer Stapelrichtung aufeinanderfolgende elektrochemi sche Einheiten (106) umfasst, wobei die elektrochemischen Einheiten (106) jeweils eine Membran (112), eine erste Gasdiffusionslage (108), eine zweite Gasdiffusionslage (110) und eine Bipolarplatte (118) umfassen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Einbringen mindestens einer Gasdiffusionslage (108) in ein Form gebungswerkzeug;
Einbringen eines Rahmens (128) in das Formgebungswerkzeug oder Erzeugen des Rahmens (128) durch einen Spritzgießvorgang in dem Formgebungswerkzeug; Erzeugen eines Elastomerteils (126), welches stoffschlüssig mit der Gasdiffusionslage (108) und stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Rahmen (128) verbunden ist, durch einen Spritzgießvor gang in dem Formgebungswerkzeug; wobei der Rahmen (128) aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Formstabilität aufweist als das Elastomermaterial, aus dem das Elasto merteil (126) gebildet ist.
18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (128) einen Entlüftungsbereich (212) aufweist, über welchen eine Kavi tät des Formgebungswerkzeugs während der Befüllung der Kavität mit dem Elastomermaterial des Elastomerteils (126) entlüftet wird.
EP20821196.1A 2019-12-19 2020-12-08 Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dichtelements für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung Pending EP4077767A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019135290 2019-12-19
DE102019135292.4A DE102019135292A1 (de) 2019-12-19 2019-12-19 Elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Vorrichtung
DE102020120293.8A DE102020120293A1 (de) 2019-12-19 2020-07-31 Elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements für eine elektrochemische Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung
PCT/EP2020/085092 WO2021122164A1 (de) 2019-12-19 2020-12-08 Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dichtelements für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4077767A1 true EP4077767A1 (de) 2022-10-26

Family

ID=76477118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20821196.1A Pending EP4077767A1 (de) 2019-12-19 2020-12-08 Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dichtelements für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4077767A1 (de)
CN (1) CN115053020A (de)
WO (2) WO2021122159A1 (de)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9526577D0 (en) * 1995-12-28 1996-02-28 Nat Power Plc Method for the fabrication of electrochemical cells
WO2002001658A1 (fr) * 2000-06-29 2002-01-03 Nok Corporation Composant destine a une pile a combustible
JP4412448B2 (ja) * 2001-06-20 2010-02-10 Ｎｏｋ株式会社 燃料電池用構成部品
JP4931103B2 (ja) * 2005-01-31 2012-05-16 内山工業株式会社 燃料電池用構成部材
DE112007000024B4 (de) * 2006-04-21 2009-04-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma-shi Brennstoffzelle des Festkörperpolymer-Typs und Brennstoffzellenstapel
US7790305B2 (en) * 2007-02-20 2010-09-07 Freudenberg-Nok General Partnership Gas diffusion layers with integrated seals having interlocking features
DE102007030343A1 (de) * 2007-06-29 2009-01-02 Carl Freudenberg Kg Gasdiffusionseinheit für eine Brennstoffzelle
JP2011040359A (ja) * 2009-07-17 2011-02-24 Nok Corp 燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケット
JP6414638B2 (ja) * 2015-06-15 2018-11-07 日産自動車株式会社 燃料電池用電極構造体、金属セパレータ、上記燃料電池用電極構造体と金属セパレータとを用いた燃料電池セル、及び上記燃料電池用電極構造体作製用金型

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021122159A1 (de) 2021-06-24
WO2021122164A1 (de) 2021-06-24
CN115053020A (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007000569B4 (de) Brennstoffzelle, Brennstoffzellenstapel und Verfahren zum Herstellen des Brennstoffzellenstapels
WO1998033225A1 (de) Membran-elektrodeneinheit mit integriertem dichtrand und verfahren zu ihrer herstellung
DE10248531A1 (de) Brennstoffzellensystem
WO1998033225A9 (de) Membran-elektrodeneinheit mit integriertem dichtrand und verfahren zu ihrer herstellung
DE60301036T2 (de) Membranelektrodeneinheit für Brennstoffzellen
DE102018209270B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für ein Zellgehäuse einer prismatischen Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, Batteriezelle sowie Hochvoltbatterie
DE102013220486A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer mehrteiligen Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung und Bipolarplatte für eine elektrochemische Vorrichtung
EP3308422A1 (de) Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen einer elektrochemischen einheit für eine elektrochemische vorrichtung
WO2021140083A1 (de) Elektrochemische zelle, elektrochemisches system und verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle
EP3552463B1 (de) Leiterplattenverbund und verfahren zu dessen herstellung
DE102019109541A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Deckelbaugruppe für ein Zellgehäuse einer prismatischen Batteriezelle mit einem Dichtungselement sowie Batteriezelle
DE10250434A1 (de) Modul für eine Brennstoffzellenanordnung
DE102020120293A1 (de) Elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Dichtelements für eine elektrochemische Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung
EP2417662A2 (de) Bipolarplatte für brennstoff- oder elektrolysezellen
DE112004000555B4 (de) Festpolymerelektrolytbrennstoffzelle und Elektrodenstruktur für die Brennstoffzelle
DE102015100737B4 (de) Elektrochemische Einheit für eine elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer solchen
EP1796196A2 (de) Bipolarplatte, insbesondere für einen Brennstoffzellenstapel eines Fahrzeugs
WO2021122164A1 (de) Elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines dichtelements für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung
WO2020007732A1 (de) Baugruppe für eine elektrochemische vorrichtung und verfahren zum herstellen einer solchen baugruppe
DE102019135292A1 (de) Elektrochemische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Vorrichtung
EP4388602A1 (de) Elektrochemische vorrichtung
DE10250991B4 (de) Bipolarplatte und deren Verwendung in einem Brennstoffzellensystem
DE102015015392A1 (de) Bipolarplatten-Anordnung, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug
WO2021160620A1 (de) Elektrochemische vorrichtung und verfahren zur herstellung einer elektrochemischen vorrichtung
WO2021122169A1 (de) Verfahren zum herstellen einer dichtung für eine elektrochemische einheit einer elektrochemischen vorrichtung und baugruppe für eine elektrochemische vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220617

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230519