EP4774429A1 - Fluidführende plattenanordnung eines elektrochemischen systems - Google Patents

Abstract

Eine fluidführende Plattenanordnung (3) eines elektrochemischen Systems (1) umfasst eine Kompressionsplatte (4), die eine einem Stapel elektrochemischer Zellen zugewandte Innenseite (6) sowie eine Außenseite (5) aufweist und von mehreren Durchbrechungen durchzogen ist, welchen mehrere Kühlmitteldurchleitungen (8, 9), nämlich ein Kühlmitteleinlass (8) und ein Kühlmittelauslass (9), zuzurechnen sind, wobei jede Kühlmitteldurchleitung (8, 9) eine sich zur Innenseite (6) hin öffnende Verzweigung (12) aufweist, die durch die Kompressionsplatte (4) zusammen mit einer außenseitig in diese eingefügten Einsatzplatte (10) dergestalt gebildet ist, dass die Kompressionsplatte (4) zwei separate Durchleitungsabschnitte (13, 14) und die Einsatzplatte (10) einen an die beiden Durchleitungsabschnitte (13, 14) anschließenden Sammelabschnitt (18) aufweist.

Description

Fluidführende Plattenanordnunq eines elektrochemischen Systems

Die Erfindung betrifft eine zur Führung eines Fluids, das heißt einer Flüssigkeit und/oder eines Gases, ausgebildete Plattenanordnung eines elektrochemischen Systems, beispielsweise eines Elektrolysesystems.

Die DE 10 2022 110 122 A1 hat einen Elektrolyseur zur Wasserstoffherstellung sowie ein Verfahren zur Temperierung eines Elektrolyse-Stacks zum Gegenstand. Ein vom Prozesswasser getrennter Kühlmittelkreislauf des Elektrolyseurs ist zur überwiegend anodenseitigen Kühlung ausgebildet.

Die CN 109888351 A beschreibt eine Batterie, in welcher durch ein Flussfeld für einen Elektrolyten eine baumartige Struktur beschrieben ist. Insbesondere sollen unter Nutzung dieser Struktur kurze Wege eines nach einer elektrochemischen Reaktion abfließenden Elektrolyten realisierbar sein.

Aus der EP 3 818 198 B1 ist eine Katalysatoranordnung bekannt, welche für die Verwendung in einem Elektrolyseursystem oder einem Brennstoffzellensystem vorgesehen ist. Die bekannte Anordnung umfasst eine Katalysatorschicht, welche in Kontakt mit Fluiden gebracht werden kann und eine Kohlenstoffmatrix sowie eine metallische Dotierung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fluidführung in elektrochemischen Systemen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Raumbedarf und Strömungswiderständen angestrebt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine für die Verwendung in einem elektrochemischen System, insbesondere Elektrolysesystem, vorgesehene fluidführende Plattenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Die anmeldungsgemäße Plattenanordnung umfasst eine Kompressionsplatte, die eine einem Stapel elektrochemischer Zellen, insbesondere Elektrolysezellen, zugewandte Innenseite sowie eine Außenseite aufweist. Bei vertikal gestapelten Zellen handelt es sich bei der Außenseite insbesondere um die Oberseite und bei der Innenseite um die Unterseite der Kompressionsplatte. In jedem Fall übt die Kompressionsplatte einen Druck auf die gestapelten elektrochemischen Zellen aus. Die Kompressionsplatte ist von mehreren Durchbrechungen durchzogen, welchen mehrere Kühlmitteldurchleitungen, nämlich mindestens ein Kühlmitteleinlass und mindestens ein Kühlmittelauslass, zuzurechnen sind. Jede Kühlmitteldurchleitung, das heißt der Kühlmitteleinlass ebenso wie der Kühlmittelauslass, weist eine sich zur Innenseite hin öffnende Verzweigung auf. Diese Verzweigung ist durch die Kompressionsplatte zusammen mit einer von der Außenseite her in die Kompressionsplatte eingefügten Einsatzplatte dergestalt gebildet, dass die Kompressionsplatte zwei separate Durchleitungsabschnitte und die Einsatzplatte einen an die beiden Durchleitungsabschnitte anschließenden Sammelabschnitt aufweist. Die beiden Durchleitungsabschnitte beschreiben somit zusammen mit dem Sammelabschnitt eine Y-Form. Das fließende Kühlmittel wird im Fall des Kühlmitteleinlasses in zwei Teilströme aufgeteilt und im Fall des Kühlmittelauslasses zu einem einzigen Flüssigkeitsstrom zusammengeführt.

Zur strömungstechnischen Optimierung kann sich in der Verzweigung ein Dreieckstück befinden, welches auf die Außenseite der Kompressionsplatte aufgesetzt und im Unterschied zu der metallischen Kompressionsplatte insbesondere aus Kunststoff gefertigt sein kann. Alternativ kann es sich auch bei dem Dreieckstück um ein Metallteil, insbesondere um ein Teil aus nichtrostendem Stahl, handeln.

Statt des Dreieckstücks oder ergänzend zum Dreieckstück kann innerhalb der insgesamt Y-förmigen Kühlmitteldurchleitung eine Leitplatte vorhanden sein, welche vor der Verzweigung, das heißt im Sammelabschnitt, in die Einsatzplatte eingefügt ist. Die Leitplatte kann die Form eines Satteldachs mit geringer Neigung haben und insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer durch den „Dachfirst“ der Leitplatte gelegten Spiegelebene sein. Jede der beiden gegeneinander geneigten „Dachhälften“ der Leitplatte führt strömendes Kühlmittel einem der beiden Durchleitungsabschnitte zu, welche die Arme der Y-förmigen Kühlmitteldurchleitung darstellen.

Sowohl in Ausführungsformen, in denen ein Dreieckstück und/oder eine Leitplatte der beschriebenen Art vorhanden ist, als auch in Ausführungsformen, welche weder ein gesondertes Dreieckstück noch eine gesonderte Leitplatte umfassen, können pro Kühlmitteldurchleitung zwei von der Innenseite der Kompressionsplatte aus in die Kompressionsplatte eingesetzte, jeweils am Ende eines Durchleitungsabschnitts befindliche Kanalendstücke existieren. Auch bei den Kanalendstücke kann es sich, ebenso wie bei dem Dreieckstück sowie bei der Leitplatte, um Kunststoffteile, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, handeln.

In verschiedenen möglichen Ausgestaltungen ist auf die Baugruppe, welche die Kompressionsplatte und die Einsatzplatte umfasst, eine Deckplatte aufgesetzt. Zusätzlich zu Kühlmittelanschlüssen können sich in der Deckplatte weitere Anschlüsse befinden, welche ebenfalls dazu vorgesehen sind, strömende Medien durch Öffnungen in der Kompressionsplatte hindurch in den Zellenstapel einzuleiten oder aus dem Zellenstapel auszuleiten. Insbesondere sind als weitere Anschlüsse ein anodenseitiger Einlass, ein anodenseitiger Auslass und zwei kathodenseitige Auslässe vorgesehen.

Jeder der genannten weiteren, in der Deckplatte befindlichen Anschlüsse kann fluidtechnisch mit einer leistenförmigen Anordnung mehrerer auf der Außenseite der Kompressionsplatte befindlicher Einzelanschlüsse verbunden sein. Auf diese Weise ist eine Verteilung von strömenden Medien in Ebenen, welche parallel zur Deckplatte sowie zur Kompressionsplatte liegen, möglich. Die leistenförmigen Anordnungen an Einzelanschlüssen können insbesondere jeweils als 3er-Anordnungen, das heißt als Anordnungen aus drei voneinander beabstandeten, in Reihe angeordneten Anschlüssen, ausgebildet sein.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung beschreiben insgesamt vier leistenförmige Anordnungen, nämlich zwei anodenseitige und zwei kathodenseitige Anordnungen jeweils eine Reihe bildender Einzelanschlüsse, ein Rechteck auf der äußeren Oberfläche der Kompressionsplatte. Sofern die leistenförmigen Anordnungen als Ser-Anord- nungen ausgebildet sind, existieren damit zwölf Einzelanschlüsse zur Mediendurchleitung, von welchen drei Anschlüsse der Medieneinleitung in den Zellenstapel und neun Anschlüsse der Medienausleitung in dem Zellenstapel dienen. Die auf der Oberseite der Kompressionsplatte befindlichen Einsatzplatten, welche Abschnitte der Kühlmitteldurchleitungen bilden, können außerhalb des durch die Medienanschlüsse beschriebenen Rechtecks angeordnet sein.

Die Gestaltung der Innenseite der Kompressionsplatte unterscheidet sich signifikant von der vorstehend beschriebenen Gestaltung der Außenseite der Kompressionsplatte. In einer sowohl mechanisch als auch strömungstechnisch optimierten Variante sind auf der Innenseite der Kompressionsplatte die den anodenseitigen Anschlüssen zuzurechnenden Einzelanschlüsse in Form von gerippten Abschnitten in Richtung zu zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Kompressionsplatte weitergeführt. Hierbei können die von den Einzelanschlüssen entfernten Enden der gerippten Abschnitte, welche einem der beiden anodenseitigen Anschlüsse zuzurechnen sind, jeweils mit den Enden der Durchleitungsabschnitte eines der beiden Kühlmitteldurchleitungen auf einer zu einem Rand der Kompressionsplatte parallelen Gerade liegen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Plattenanordnung eines elektrochemischen Systems in geschnittener frontaler Ansicht, Fig. 2 die Plattenanordnung in geschnittener perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 eine Leitplatte der Plattenanordnung,

Fig. 4 ein Dreieckstück der Plattenanordnung,

Fig. 5 und 6 ein Kanalendstück der Plattenanordnung,

Fig. 7 die Plattenanordnung in einer vereinfachten Schnittdarstellung,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Plattenanordnung,

Fig. 9 die Oberseite einer Kompressionsplatte der Plattenanordnung,

Fig. 10 die Unterseite der Kompressionsplatte,

Fig. 11 die Kompressionsplatte in einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 12 die Unterseite der Plattenanordnung.

Ein insgesamt mit 1 gekennzeichnetes elektrochemisches System ist im Ausführungsbeispiel als Elektrolysesystem zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasser ausgebildet. Kernkomponente des elektrochemischen Systems 1 ist ein kurz als Stack bezeichneter Zellenstapel 2, welchem eine fluidführende Plattenanordnung 3 zuzurechnen ist, die den Stack 2 auf seiner Oberseite abschließt. Unterhalb der Plattenanordnung 3 befinden sich die elektrochemischen Zellen, das heißt Elektrolysezellen, in welchen die gewünschten elektrochemischen Reaktionen ablaufen. Teil der Plattenanordnung 3 ist eine Kompressionsplatte 4, die sich über die gesamte Grundfläche der Plattenanordnung 3 erstreckt und damit zumindest näherungsweise den Grundriss des Zellenstapels 2 abdeckt. An der Unterseite des Zellenstapels 2 befindet sich eine weitere mechanisch belastbare Platte, welche in den Figuren 1 bis 12 jedoch nicht dargestellt ist. Die genannte weitere Platte, welche der Plattenanordnung 3 gegenüberliegt, weist keine Öffnungen zur Durchleitung von Flüssigkeiten oder Gasen auf.

Die Zu- und Abführung von Medien in den Stack 2 beziehungsweise aus dem Stack 2 erfolgt ausschließlich über die Oberseite des Zellenstapels 2, das heißt über die fluidführende Plattenanordnung 3. Dies gilt sowohl für die Betriebsmedien des elektrochemischen Systems 1 als auch für ein Kühlmittel, mit welchem der Stack 2 temperiert wird. Die Plattenanordnung 3 hat eine Mehrfachfunktion: Zum einen übt sie einen mechanischen Druck auf den Stapel elektrochemischer Zellen des Stacks 2 aus. Zum anderen dient sie der Durchleitung, Verteilung und Sammlung der verschiedenen zum Betrieb des Elektrolysesystems 1 erforderlichen Fluide, das heißt Kühl- und Betriebsmedien. Die den elektrochemischen Zellen des Stacks 2 abgewandte Außenseite der Kompressionsplatte 4 ist mit 5 bezeichnet und stellt, bezogen auf die Anordnung nach den Figuren 1 und 2, die Oberseite der Kompressionsplatte 4 dar. Die Unterseite der Kompressionsplatte 4, das heißt die den Zellen des Stacks 2 zugewandte Innenseite der Kompressionsplatte 4, ist mit 6 bezeichnet. Die Begriffe Ober- und Unterseite 5, 6 werden unabhängig von der tatsächlichen Ausrichtung des Stacks 2 innerhalb des elektrochemischen Systems 1 verwendet. Auf die Oberseite 5 ist eine Deckplatte 7 aufgesetzt, welche ebenfalls der fluidführenden Plattenanordnung 3 zuzurechnen ist. In den Figuren 1 und 2 ist die Deckplatte 7 nicht zu sehen. Ein Kühlmitteleinlass 8 und ein Kühlmittelauslass 9 durchziehen die gesamte Plattenanordnung 3 einschließlich der Deckplatte 7. Allgemein wird für den Kühlmitteleinlass 8 und den Kühlmittelauslass 9 der zusammenfassende Begriff Kühlmitteldurchleitungen 8, 9 verwendet. Ein Abschnitt jeder Kühlmitteldurchleitung 8, 9 ist durch eine Einsatzplatte 10 gebildet, welche von außen, das heißt von der Oberseite 5 her, in eine Ausnehmung in der Kompressionsplatte 4 eingesetzt ist. Schrauben zur Befestigung der Einsatzplatte 10 in der Kompressionsplatte 4 sind mit 11 bezeichnet. Zur Oberseite 5 hin, das heißt angrenzend die Deckplatte 7, liegt die Kühlmitteldurchleitung 8, 9 in Form einer einzigen, im Ausführungsbeispiel kreisrunden Öffnung vor. An der Unterseite 6 der Einsatzplatte 10 ist eine Verzweigung 12 der Kühlmitteldurchleitung 8, 9 gebildet. Die Verzweigung 12 drückt sich darin aus, dass sich die Querschnittsfläche der Kühlmitteldurchleitung 8, 9 am Übergang zwischen der Einsatzplatte 10 und der Kompressionsplatte 4 in zwei separate Durchleitungsabschnitte 13, 14 aufteilt, welche die Kompressionsplatte 4 durchziehen. Auf der Unterseite 6 der Kompressionsplatte 4, am Übergang zu allgemein mit 15 bezeichneten Zelleneinbauten des Stacks 2, sind die Durchleitungsabschnitte 13, 14 jeweils durch ein Kanalendstück 16, 17 abgeschlossen, welches von unten die Kompressionsplatte 4 eingesetzt ist. Bei den Kanalendstücken 16, 17 handelt es sich um Kunststoffteile, welche jeweils eine Öffnung 23 aufweisen, die ein integraler Bestandteil des jeweiligen Durchleitungsabschnitts 13, 14 ist.

Insgesamt beschreibt die Kühlmitteldurchleitung 8, 9 ein auf dem Kopf stehendes Y, dessen Arme die Durchleitungsabschnitte 13, 14 darstellen. Der in der Einsatzplatte 10 gebildete Abschnitt der Kühlmitteldurchleitung 8, 9 wird als Sammelabschnitt 18 bezeichnet. Am Übergang zwischen dem Sammelabschnitt 18 und den beiden Durchleitungsabschnitten 13, 14, das heißt in der Verzweigung 12, ist ein ebenso wie die Kanalendstücke 16, 17 aus Kunststoff gefertigtes Dreieckstück 19 auf die Außenseite der Kompressionsplatte 4 aufgesetzt.

Oberhalb des Dreieckstücks 19 ist in den Figuren 1 und 2 eine Leitplatte 20 erkennbar, bei welcher es sich ebenfalls um ein Kunststoffteil handelt. Die Leitplatte 20 hat die Grundform eines Satteldachs, dessen gegeneinander geneigte Dachflächen als Leitflächen 21 , 22 fungieren, welche Kühlmittel in Richtung der beiden Durchleitungsabschnitte 13, 14 verteilen. Dieser verteilende Effekt wird durch das Dreieckstück 19 ergänzt, welches darüber hinaus ein Stauen von Kühlmittel vor der Verzweigung 12 und die Bildung von Totzonen in der Kühlmittelströmung verhindert.

In der Deckplatte 7 befinden sich, wie aus Fig. 8 hervorgeht, insgesamt sechs Öffnungen 8, 9, 24, 25, 26, 27. Zusätzlich zum Kühlmitteleinlass 8 und zu Kühlmittelauslass 9 sind dies ein anodenseitiger Einlass 24, ein anodenseitiger Auslass 25, sowie zwei kathodenseitige Auslässe 26, 27.

Teilt man die näherungsweise rechteckige Deckplatte 7 gedanklich in vier Quadranten, so befinden sich der anodenseitige Einlass 24 und der anodenseitige Auslass 25 in zwei diagonal gegenüberliegenden Quadranten. Bezogen auf die Anordnung nach Fig. 8 handelt es sich hierbei um den rechten oberen und den linken unteren Quadranten. Der anodenseitige Einlass 24 ist ebenso wie der anodenseitige Auslass 25 mit jeweils einer auf der Oberseite der Kompressionsplatte 4 erkennbaren, in Fig. 9 dargestellten leistenförmigen Anordnung 28, 29 an Einzelanschlüssen 30, welche die Verbindung zu den elektrochemischen Zellen des Stacks 2 herstellen, verbunden. Die beiden leistenförmigen Anordnungen 28, 29 sind parallel zueinander sowie zu den Längsseiten der Kompressionsplatte 4 ausgerichtet.

In vergleichbarer Weise wie bei den anodenseitigen Anschlüssen 24, 25 ist auch im Fall der beiden kathodenseitigen Auslässe 26, 27 sowohl eine asymmetrische Anordnung auf der Deckplatte 73 als auch eine Eins-in-Drei-Verteilung des betreffenden Fluids gegeben. Die kathodenseitigen Auslässe 26, 27 befinden sich, wiederum bezogen auf die Anordnung nach Fig. 8, im linken oberen und rechten unteren Quadranten. Somit ist in jedem der Quadranten, in der Draufsicht auf die Deckplatte 7, genau einer der vier Ein- und Auslässe 24, 25, 26, 27, das heißt entweder der einzige Einlass 24 und einer der drei Auslässe 25, 26, 27, angeordnet.

Jeder der beiden kathodenseitigen Auslässe 26, 27 splittet sich, mit Blickrichtung in den Stack 2 hinein, in eine leistenförmige Anordnung 31 , 32 auf, bei welcher es sich jeweils, ebenso wie bei den bereits erwähnten leistenförmigen Anordnungen 28, 29, um eine Dreier-Anordnung an Einzelanschlüssen handelt, die in diesem Fall mit 34 bezeichnet sind. Im Vergleich zu den anodenseitigen leistenförmigen Anordnungen 28, 29 sind die kathodenseitigen leistenförmigen Anordnungen 31 , 32 wesentlich kürzer. Zudem sind die kathodenseitigen leistenförmigen Anordnungen 31 , 32 parallel zu den Schmalseiten der Kompressionsplatte 4 ausgerichtet, wobei sie beidseitig neben den Enden der zueinander parallelen anodenseitigen leistenförmigen Anordnungen 28, 29 platziert sind. Die vier leistenförmigen Anordnungen 28, 29 beschreiben damit insgesamt ein Rechteck auf der Oberseite 5 der Kompressionsplatte 4.

Die zwei Einsatzplatten 10 sind, wie ebenfalls aus Fig. 9 hervorgeht, außerhalb des beschriebenen Rechtecks, neben den Längsseiten der Kompressionsplatte 4, angeordnet. Jede der Einsatzplatten 5 hat in der Draufsicht nach Fig. 9 eine längliche fünfeckige Grundform, wobei jeweils diejenige Ecke des Fünfecks, die den geringsten Abstand zur nächstgelegenen Dreier-Anordnung 28, 29 hat, abgeflacht ist. Innerhalb einer jeden Dreier-Anordnung 28, 29 hat der mittlere Einzelanschluss 30 einen größeren Durchmesser als die an den Enden der Dreier-Anordnung 28, 29 befindlichen Einzelanschlüsse 30. Entsprechendes gilt für die Dreier-Anordnungen 31 , 32 an Einzelanschlüssen 34. In beiden Fällen ergibt sich etwa eine 30/40/30-Aufteilung der Stoffströme. Im Randbereich der Kompressionsplatte 4 sind sowohl an den Längs- als auch an den Schmalseiten zahlreiche Bohrungen 33 erkennbar, die insbesondere zum Durchstecken von Zugankern geeignet sind.

Die Unterseite 6 der Kompressionsplatte 4 ist in Fig. 10 dargestellt. Die uneinheitliche Größe der anodenseitigen Einzelanschlüsse 30 ist auch in dieser Ansicht erkennbar. Die Leistenform der Anordnungen 28, 29 ist dagegen insofern aufgelöst, als keine Querverbindung zwischen den in einer Reihe angeordneten Anschlüssen 30 gegeben ist, sondern von jedem anodenseitigen Einzelanschluss ein gerippter Abschnitt 35 ausgeht. Hierbei ist die Gesamtheit der insgesamt sechs gerippten Abschnitte 35 strahlenförmig nach außen gerichtet, auf die beiden Längsseiten der Kompressionsplatte 4 weisend. Die gerippten Abschnitte 35 haben sowohl eine strömungsleitende als auch eine mechanisch stabilisierende Funktion. Am Ende eines jeden gerippten Abschnitts 35 erfolgt eine Strömungsumlenkung um 90°, aus der in Fig. 10 dargestellten Bildebene heraus. Das strömende Medium wird dabei an drei in einer Reihe nebeneinander liegenden Stellen in den Stack 2 eingeleitet beziehungsweise aus dem Stack 2 ausgeleitet. Jeweils zwischen der mittleren dieser drei Stellen und den äußeren Stellen der Strömungsumlenkung befindet sich, wie ebenfalls aus Fig. 10 hervorgeht, ein Kanalendstück 16, 17. Die Strömungswege, welche unter Einschluss der gerippten Abschnitte 35 einen mittigen Bereich auf der Oberseite 5 der Kompressionsplatte 4, welcher in Gestalt der leistenförmigen Anordnungen 28, 29 vorliegt, mit weiter am Rand befindlichen Bereichen auf der Unterseite 6 der Kompressionsplatte 4 verbinden, gehen auch aus Fig. 11 hervor.

Die Fig. 12 zeigt Strukturen einer der Plattenanordnung 3 zuzurechnenden, zwischen der Kompressionsplatte 4 und den Zelleneinbauten 15 des Stacks 2 liegenden Zwischenplatte 36. Die Zwischenplatte 36 weist insgesamt sechzehn jeweils längliche Durchbrechungen 37, 38, 39, 40, 41 auf, welche ausnahmslos an den Längs- und Schmalseiten der Zwischenplatte 36 liegen. Der gesamte rechteckige, mit 42 bezeichnete Mittelbereich der Zwischenplatte 36 nimmt mehr als die Hälfte deren Gesamtfläche ein und ist frei von Durchbrechungen. Bei den einzelnen Durchbrechungen 37, 38, 39, 40, 41 , über welche Verbindungen zum Stack 2 hergestellt sind, handelt es sich um anodenseitige Einlässe 37 und Auslässe 38, um kathodenseitige Durchbrechungen 39, welche in allen Fällen Auslässe darstellen, sowie um Einlässe 40 und Auslässe 41 für Kühlmittel. Insgesamt werden die verschiedenen Fluide mit geringem Strömungswiderstand durch die Plattenanordnung 3 geleitet und querverteilt, wobei zugleich die statische Funktion der Kompressionsplatte 4 gewahrt bleibt. Bezuqszeichenliste elektrochemisches System

Zellenstapel, Stack fluidführende Plattenanordnung

Kompressionsplatte

Oberseite der Kompressionsplatte, Außenseite Unterseite der Kompressionsplatte, Innenseite Deckplatte

Kühlmitteleinlass

Kühlmittelauslass

Einsatzplatte

Schraube

Verzweigung

Durchleitungsabschnitt

Durchleitungsabschnitt

Zelleneinbauten

Kanalendstück

Kanalendstück

Sammelabschnitt

Dreieckstück

Leitplatte

Leitfläche

Leitfläche

Öffnung im Kanalendstück anodenseitiger Einlass anodenseitiger Auslass erster kathodenseitiger Auslass zweiter kathodenseitiger Auslass erste leistenförmige Anordnung, anodenseitig zweite leistenförmige Anordnung, anodenseitig Einzelanschluss, anodenseitig erste leistenförmige Anordnung, kathodenseitig zweite leistenförmige Anordnung, kathodenseitig Bohrung

Einzelanschluss, kathodenseitig gerippter Abschnitt

Zwischenplatte

Durchbrechung anodenseitig, Einlass

Durchbrechung anodenseitig, Auslass

Durchbrechung kathodenseitig

Durchbrechung für Kühlmittel, Einlass Durchbrechung für Kühlmittel, Auslass rechteckiger Mittelbereich

Claims

Patentansprüche

1. Fluidführende Plattenanordnung (3) eines elektrochemischen Systems (1 ), umfassend eine Kompressionsplatte (4), die eine einem Stapel elektrochemischer Zellen zugewandte Innenseite (6) sowie eine Außenseite (5) aufweist und von mehreren Durchbrechungen durchzogen ist, welchen mehrere Kühlmitteldurchleitungen (8, 9), nämlich ein Kühlmitteleinlass (8) und ein Kühlmittelauslass (9), zuzurechnen sind, wobei jede Kühlmitteldurchleitung (8, 9) eine sich zur Innenseite (6) hin öffnende Verzweigung (12) aufweist, die durch die Kompressionsplatte (4) zusammen mit einer außenseitig in diese eingefügten Einsatzplatte (10) dergestalt gebildet ist, dass die Kompressionsplatte (4) zwei separate Durchleitungsabschnitte (13, 14) und die Einsatzplatte (10) einen an die beiden Durchleitungsabschnitte (13, 14) anschließenden Sammelabschnitt (18) aufweist.

2. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein in der Verzweigung (12) befindliches, auf die Außenseite (5) der Kompressionsplatte (4) aufgesetztes Dreieckstück (19) in Kombination mit einer vor der Verzweigung (12) befindlichen, in die Einsatzplatte (10) eingefügten Leitplatte (20).

3. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei von der Innenseite (6) der Kompressionsplatte (4) aus in diese eingesetzte, jeweils am Ende eines Durchleitungsabschnitts (13, 14) befindliche Kanalendstücke (16, 17).

4. Plattenanordnung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine auf die Baugruppe aus Kompressionsplatte (4) und Einsatzplatte (10) aufgesetzte Deckplatte (7).

5. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Deckplatte (7) mehrere weitere Anschlüsse (24, 25, 26, 27) befinden, nämlich ein anodenseitiger Einlass (24), ein anodenseitiger Auslass (25), sowie zwei kathodenseitige Auslässe (26, 27).

6. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der genannten weiteren Anschlüsse (24, 25, 26, 27) in der Deckplatte (7) fluidtechnisch mit einer leistenförmigen Anordnung (28, 29, 31 , 32) mehrerer auf der Außenseite (5) der Kompressionsplatte (4) befindlicher Einzelanschlüsse (30, 34) verbunden ist.

7. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leistenförmigen Anordnungen (28, 29, 31 , 32) an Einzelanschlüssen (30, 34) jeweils als 3er-Anordnungen ausgebildet sind.

8. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die insgesamt vier leistenförmigen Anordnungen (28, 29, 31 , 32) ein Rechteck auf der äußeren Oberfläche der Kompressionsplatte (4) beschreiben, wobei die beiden den Kühlmitteldurchleitungen (8, 9) zuzurechnenden Einsatzplatten (10) außerhalb dieses Rechtecks angeordnet sind.

9. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (6) der Kompressionsplatte (4) die den anodenseitigen Anschlüssen (28, 29) zuzurechnenden Einzelanschlüsse (30) in Form von gerippten Abschnitten (35) in Richtung zu zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Kompressionsplatte (4) weitergeführt sind.

10. Plattenanordnung (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Einzelanschlüssen (30) entfernten Enden der gerippten Abschnitte (35), welche einem der beiden anodenseitigen Anschlüsse (28, 29) zuzurechnen sind, jeweils mit den Enden der Durchleitungsabschnitte (13, 14) eines der beiden Kühlmitteldurchleitungen (8, 9) auf einer zu einem Rand der Kompressionsplatte (4) parallelen Gerade liegen.