JP2023029321A - セパレータプレート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ビード圧縮が狙った形に影響を受ける、具体的には均一にされるセパレータプレートを提供することである。【解決手段】金属層を備え、前記金属層が、少なくとも１つのビード１２、１３、具体的には封止ビード又は流体案内ビードを有するセパレータプレート２ａであって、前記ビードのうちの少なくとも１つ、いくつか、又はすべてでは、前記ビードの延在方向に沿った少なくとも第１のセグメント４０における、ビード進路に対して垂直な断面では、前記ビードの一方又は両方のビード側面２２、２２’が、少なくとも第１の外側部分２３、２３’と、第２の内側部分２４、２４’とを含み、前記第１の外側部分及び前記第２の内側部分が、前記ビードに隣接する前記金属層の平面に対して異なる正の角度を有する、セパレータプレートである。【選択図】図５Ａ

Description

本発明はセパレータプレートに関し、詳細には電気化学セル用のセパレータプレートに関する。こうした電気化学セルは、例えば、レドックスフロー電池、電気化学コンプレッサ、燃料電池、又は電気分解装置である。

燃料電池では、例えば、複数のこうしたセパレータプレートが、セパレータプレートの層平面に対して垂直に２枚ずつ積層される。各対のセパレータプレートは、以下ではバイポーラプレートとも呼ばれることになる。セパレータプレートの個々の対、すなわちバイポーラプレートは、中間層、例えば膜又は膜電極接合体（ＭＥＡ）を用いて、互いから間隔を開けて配置される。

膜電極接合体（ＭＥＡ）は、普通は電気化学的活性領域からなり、電気化学的活性領域では、ＭＥＡの２つの面の間で陽子移動が行われ、膜表面に電極及び触媒被覆が存在する。電気化学的活性領域の外側では、ＭＥＡは普通補強縁部によって囲まれる。加えて、少なくとも電気化学的活性領域では、普通はすべての表面にガス拡散層も存在し、このガス拡散層により、酸素及び水素が被覆膜に到達することが容易になる。

簡略化のために、セパレータプレートに関して、以下では、電気化学的活性領域及び電気化学的非活性領域という用語は、ＭＥＡのこれらの領域の反対側に位置する領域を参照しているときでも使用されることになる。

互いに対して、また外側に対して流体案内空間の境界を画定するために、これらのセパレータプレートは複数のビードを有する。典型的には、金属バイポーラプレートのビードはフルビードとして形成される。しかし、バルコニ（ｂａｌｃｏｎｙ）、及び適用可能な場合は分配チャネルも、ビードとみなされてもよく、この点に関して、少なくともそれらの進路のいくつかの部分では、バルコニは半ビードの形の断面を有し、分配チャネルはフルビードの形の断面を有する。

フルビードでは、以下で選択されるようなビードの長手方向延在部に対して横方向の断面で見ると、ビードは、概して中間部に配置されるそのビード最上部で、ビードの２つの側部に隣接する材料平面から最も離れて突出する。両方の側部でこのビード最上部に隣接しているのは各ビード側面であり、これらにより、ビード最上部のキャンバが上記材料平面へと戻される。材料平面へのそれぞれの接線方向移行の領域には、ビード側面のビード最上部から離れた側に、ビード下部が存在する。

以下で選択されるようなビードの長手方向延在部に対して横方向の断面で見ると、半ビードは、ある層において、層平面からのオフセット（グーズネック）を形成する。隣接する層平面間の移行部はビード側面と呼ばれ、これは両方の側部で各ビード下部と隣り合う。ビード下部の一方は、ビード最上部とも呼ばれる場合がある。

セパレータプレートのビードは具体的には封止ビードでもよく、封止ビードは、セパレータプレートと隣接するＭＥＡとの間の流体案内空間を液密式に封止する。封止ビードにおいては、ポートビード、すなわち貫通開口を囲繞するビードと、周辺ビード、すなわち外縁部に向かう封止ビードとの間で区別がなされ得る。ビードは、流体、例えば水素又は酸素又は空気、又はさらには冷却剤などの反応物が案内されるチャネル状のくぼみをセパレータプレート内に作り出すためにも使用される。

特に電気化学的活性領域の外側では、こうしたチャネルを使用して、封止ビードを横切って流体を案内することもでき（いわゆる媒体通路又は「トンネル」）、したがって、これらのトンネルは封止ビードとの交差部分を形成する。以下では、用語「交差部分」は、直角での横断と理解されるべきではなく、むしろ他の角度での横断も包含することができる。

さらに、ビード又はビード状隆起部は、具体的には電気化学的活性領域の縁部に隣接した支持要素として使用することもできる。それらは、具体的には封止ビードに対して横方向に延在し、ＭＥＡの補強縁部を支持するように機能する。支持要素は、隣接する封止ビードの側面へと開口する場合もあるが、それらから間隔を開けて配置される場合もある。高さ及び幅が適していれば、隣接する封止ビードの側面へと開口する支持要素は、電気化学的活性領域と封止ビードとの間の中間の空間にいかなる媒体も入らないようにするためにも使用される。封止ビードへと開口するこれらの支持要素は、これらのビードの主タスクが流体をせき止めることであっても、以下では流体案内ビードともみなされることになる。

これらのビードは、ビード（封止ビード及び／又はチャネル）の進路、及び隣接するビードへの近さ又は隣接するビードとの交差部分に応じて、その進路に沿ってより柔軟な、又はより剛性の領域を有し、そうでなければ同一の設計になる。一例として、具体的には平面図において波状に延在する封止ビードは、波状の進路のピーク又は谷の領域では、ピークと谷との間の領域とは異なる剛性を有する。その結果、ビードの力の変位特性はその進路に沿って変化し、セパレータプレートの圧縮／設置状態でのビード圧縮は、ビードの進路に沿って不均一になる。

同じように、ビードは、少なくとも部分的には、それらが媒体通路と交差する領域では、媒体通路から離れた領域よりも剛性である。したがって、普通は媒体通路により、ビードの進路に沿ったビードの不均一な圧縮が生じる。同様に流体案内ビードとみなされる支持要素がビードの側面へと開口している領域にも、同じことが当てはまる。

特定の不利益の１つは、このように不均一にビードが圧縮される場合、全体としてのビードの作動距離が、均一にビードが圧縮される場合よりも短くなり、それによりビードの封止挙動に悪影響が及ぼされることである。

したがって、本発明の目的は、ビード圧縮が狙った形に影響を受ける、具体的には均一にされるセパレータプレートを提供することである。

この目的は、請求項１及び請求項１４に記載のセパレータプレートによって達成される。本発明によるセパレータプレートの有利な発展形態は、各従属請求項に見て取ることができる。

本発明によるセパレータプレートは、少なくとも１つのビードを備える金属層を備える。ビードは、例えば封止ビード又は流体案内ビード、例えば封止ビードに対して横方向の媒体通路、ポートにすぐ隣接した流体チャネル、或いはセパレータプレートの分配又は回収領域にすぐ隣接した流体チャネルでもよい。本発明は、具体的には半ビード又はフルビードを含む、セパレータプレート上の任意のタイプのビードに適用可能である。

本発明によれば、ビードの延在方向に沿った第１のセグメントのビードは、その側面の発明性のある設計を有する。ビード進路に対して垂直な断面では、この第１のセグメントのビードの一方又は両方のビード側面は、少なくとも、第１の外側部分と、第２の内側部分とを有する。これらの２つの部分は、ビードに隣接する金属層の平面に対して異なる正の角度を有し、すなわち、側面は、２つの部分において異なる勾配を有する。

本発明によれば、ここで説明される第１の外側部分及び第２の内側部分は、上に説明した正の角度を狙った形で提供された部分であり、すなわち、その角度が早くも成形プロセス中に、例えばエンボスプロセス中に成形ダイによって予め決定された部分である。換言すれば、それらは、任意の成形プロセス中に異なる部分の間に自動で生み出された移行領域ではなく、第１の部分と第２の部分との間の延在方向では、第１の部分及び第２の部分よりも、例えば０．２又は０．３ｍｍの領域の著しく短い長さ（したがってやはり小さい半径）を有し、第１の部分及び第２の部分は、内側部分の場合、普通は少なくとも０．３５ｍｍ、又はさらには少なくとも０．４５ｍｍの長さを有する。

本発明では、第１の部分と第２の部分とは、有利には、場合によっては成形プロセス中に自動で生み出されたそれらの間の単なる移行領域を備えて、互いに直接一体化する。この場合、このセグメントのビード側面は、きっかり１つの第１の外側部分と、きっかり１つの第２の内側部分とを有することができ、すなわち、第１の外側部分及び第２の内側部分により、ビード側面全体が形成される。

本発明では、２つの部分の間が直接的に移行していることにより、第１の外側部分及び第２の内側部分に隣接する２つの側の間には、具体的には、２つの部分の、ビード下部の方に方向付けられた側と、２つの部分の、ビード最上部の方に方向付けられた側との間にはビード側面の連続的な上向きの勾配が生まれる。具体的には、２つの部分の間にビード側面の凹部は存在しない。

具体的には、第１の部分が角度αを有し、第２の部分が角度βを有する場合、第１の部分の勾配が第２の部分の勾配よりも小さければ、すなわちα＜βであれば有利である。これは、ビード下部から開始するビード側面が、最初に第１の部分において浅い勾配で立ち上がり、次に第２の部分においてビード最上部までより急峻に立ち上がることを意味する。

その結果、ビード側面が予め定められた１つの勾配でビード下部からビード最上部へと従来の方式で延在するときよりも、第１のセグメントのビードをより柔軟且つより弾性にすることが可能になる。これにより、第１のセグメントのビードを隣接するセグメントよりも柔軟且つ弾性にすることが可能になり、したがって、隣接するセグメントのビードの力の変位特性にそれを一致させることが可能になる。具体的には、ビードの発明性のある設計により、ビードの下部支持部、例えば下部支持点、下部支持線、又は下部支持表面を、ビード最上部に結果として生じる力に影響を与えるように適切に調節することができる。総じて、本発明により、ビードの圧縮が、例えば隣接するビード、媒体通路などの外部要因によって影響を受けるか又は阻害されるときでも、ビードの圧縮をビードの延在部に沿って均一にすることが可能になる。

有利には、ビードの延在方向に対して垂直な、ビードを通る断面では、第１の部分及び／又は第２の部分は直線的に延在する。

曲線状の進路も可能である。この場合、第１の部分及び／又は第２の部分の曲率は、技術的な理由のために避けられない、ビード下部からビード側面への移行部、及びビード側面からビード最上部への移行部における、０．３５ｍｍ未満の非常に小さい曲率半径を有する曲率とは著しく異なる。具体的には、第１の曲線状部分は、断面にわたって増加する角度αでビード下部からビード最上部に向かって延在し、すなわち、第１の部分はビード最上部の方向において曲線状である。断面では、第１の部分の曲率は有利には半径Ｒ１で生じ、この場合、有利には０．５ｍｍ≦Ｒ１、有利には２ｍｍ≦Ｒ１、且つ／又はＲ１≦７０ｍｍ、有利にはＲ１≦５０ｍｍである。第１の部分にビード最上部の方向に増加する上向きの勾配が提供される場合、これにより、圧縮及び解放されたときのローリングオフ（ｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆｆ）が可能になる。

別の有利な変更形態により、セパレータプレートが少なくとも２つのビードを有し、互いに向き合ったそれらのビード側面が、少なくともいくつかの領域では上に記載したように本発明に従って設計され、２つのビードの側面の第１の部分が、少なくともいくつかの部分では互いに直接一体化することが可能になる。一例として、少なくともいくつかの部分では、これらは互いに隣り合って延在する封止ビード及び流体案内ビードでもよい。２つのビードの間のこの種類の移行は、具体的には、２つのビードが実質的に平行に延在する部分のうちの１つ、いくつか、若しくはすべてで提供されてもよく、また具体的には、又はもっぱら、少なくとも２つのビードが実質的に平行に延在する上記部分のうちの１つ、いくつか、若しくはすべてで提供されてもよい。したがって、２つのビードの間の最下点のみが、こうしたビード側面の「ビード下部」とみなされ得る。

特に有利な１つの実施形態が、第１のセグメントにおけるビード最上部の狙った設計に関連して生じる。一例として、ビードのビード最上部は、ビードの延在方向に対して垂直な断面において、直線的でも曲線状でもよく、有利には、金属層の延在平面から離れた曲線状でもよい。

ビードが、その延在方向において、少なくとも１つの波の谷及び少なくとも１つの波のピークを備えて波状に延在している場合、従来のビードは、それらの波の谷及びそれらの波のピークの領域では、波の谷と波のピークとの間の領域とは異なる剛性を有する。この場合、これは上に定義された第１のセグメントが波の谷及び／又は波のピークに形成されるという点で補償され得る。一例として、波のピーク又は波の谷は、ビードの波状の進路の最も近い転換点の間の区域であるとみなされ得る。

異なる剛性を備える、ビードの２つの隣接する領域が、ビードの進路において並べて位置付けられた場合、さらなる処置がなければ第２のセグメントとしてより剛性の領域であるはずの領域での、ビード進路に対して垂直な断面において、ビードのビード側面の一方又は両方が、封止ビードに隣接する金属層の平面に対して角度γで延在し、この角度が、第２のセグメントに隣接するビード進路における、具体的には、さらなる処置がなければより柔軟であるはずの領域における、ビード側面の金属層の平面に対する角度δよりも大きくなることにより、ビードの力の変位特性及び圧縮を均一にすることができる。ビード側面のこの設計は、第１のセグメントにおけるビード側面の、発明性のある前述の設計に加えて、又はそれとは無関係にも、具体的には本発明によるセパレータプレートの別のビードに使用されてもよい。

ある領域におけるビードの剛性を狙った形で低減する別の可能性は、第３のセグメントとしてのこの領域において、ビードの一方又は両方のビード側面が、ビードのビード下部間の距離が、この第３のセグメントに隣接するビード進路におけるビードのビード下部間の距離よりも長くなるように設計されている場合に生じる。ビードをその基部において広げることにより、この第３のセグメントのビードはより柔軟且つより弾性になる。

本発明は、セパレータプレートが封止ビード、具体的にはポートビードを有し、これが、他のビード、具体的には流体通路と合流する、具体的には交差する場合に、特定の利点を適用され得る。こうした流体通路（「トンネル」）は、具体的には、セパレータプレートの流体貫通開口を囲繞し、外側に対して、又は他の流体空間に対してこれらを封止する封止ビード上に見い出される。具体的には、こうしたトンネルは、延在方向において波状に延在する封止ビードの波の谷と波のピークとの間の領域にしばしば配置される。少なくとも一方の側では、これらのトンネルは封止ビードの側面のうちの一方へと開口する。これは、具体的には、隣接する封止ビードの側面、具体的には周辺ビードの側面へと開口する支持要素にも当てはまり、上記支持要素は、同様に流体案内ビードとみなされる。封止ビードの２つの側面上のトンネルは、ビードの延在方向に対して互いからオフセットしていてもよく、したがって、例えば単にビード最大数量（ｂｅａｄ ｍａｘｉｍａ）で配置されてもよい。２つの側面上のトンネルの数も、互いに異なってもよい。こうしたトンネル又は支持要素により、これらの領域では部分的に封止ビードが補剛され、これは、トンネル又は支持要素に隣接する封止ビードのビード側面の領域の、発明性のある設計によって補償され得る。しかし、具体的には、ビード状流体通路の一方又は両方のビード側面が本発明に従って設計されてもよく、したがって、流体通路によって封止ビードが補剛されるのを阻止することができる。トンネル又は支持要素がビードの第１の側面へと開口している場合、ビードの第２の側面を本発明に従った形で設計することによって補償を実現することもできる。

上に記載した課題に対する代替的又は追加的な発明性のある解決策は、セパレータプレートの金属層が、ビード（上に言及した解決策とそれとを区別するために以下では「第２のビード」と呼ばれる）を有することからなる。この第２のビードは、やはり封止ビードでもよく、例えば封止ビードに流体を案内するための流体案内ビードでもよく、流体を案内するためのチャネルでもよい。第２のビードの延在方向に沿った（以下では区別する目的で「第４のセグメント」と呼ばれる）あるセグメントでは、第２のビードの一方又は両方のビード側面において、この第２のビードは、第２のビードのビード下部が、金属層の層平面に対して垂直な方向において、第２のセグメントの縁部よりも第２のセグメントの中間部において長くなる距離で、第２のビードのビード最上部から間隔を開けて配置されるように設計される。ビードの高さはセグメントに沿ってセグメントの中間部に向かって高くなり、次にセグメントの反対側の端部に向かって再び低くなるので、ビードはセグメントの中間部においてより柔軟且つより弾性になる。これにより、この領域における第２のビードの力の変位特性を狙った形で変化させることが可能になり、したがって、例えば、ビードの延在方向に沿ったビードの均一な圧縮を実現することが可能になる。ビードの高さを高くすることは、有利には、ビード最上部の高さを高くすることによって行われるのではなく、むしろ、セパレータプレートの非圧縮状態においてビード下部を低くすることによって行われる。有利には、ビード下部の最下点は、他のセグメントのビード下部の最下点よりも低くならない。

第２のセグメントのこうした設計は、具体的には、ビード進路に対して垂直な断面において、第２のビードの一方又は両方のビード側面が、第２のセグメントの縁部から第２のセグメントの中間部へと長くなる長さを有することで達成される。

本発明によるこの解決策では、第２のセグメントのビード側面の勾配は、第２のビードの延在方向に沿って一定であってもよい。必須ではないが、第２のセグメントの領域における第２のビードの断面において、異なる上昇角度を有するビード側面の２つの部分を提供することも可能である。

具体的にはセパレータプレートが１つの封止ビードと、隣接する２つのビード状流体通路とを備える金属層を備え、隣接する２つのビード状流体通路が、隣接する点において封止ビードの側面へと開口する場合に、最後に言及された解決策が、最初に規定された解決策と有利に組み合わせられてもよい。こうしたセパレータプレートの場合、少なくともビード状流体通路の互いに向き合った側面は、第１のセグメントに関して上に記載したように設計され、封止ビードにおける、ビード状流体通路の開口部分の間の封止ビードのビード側面の領域は、第２のセグメントに関して上に記載したように設計され、この場合、ビード状流体通路の互いに向き合った側面が、第２のセグメントの縁部を形成する。

本発明によるセパレータプレートのいくつかの例を以下に与える。同一の符号又は同様の符号は同一の要素又は同様の要素を示し、したがって、適用可能な場合、これらの要素及び符号の説明は繰り返されない。以下の例のそれぞれは、本発明の必須の機能に加えて、様々なオプションの機能を実施する。しかし、独立請求項に規定されていないすべての必須でない機能は、個別で、又は任意の組み合わせで、同じ例の、又は１つ若しくは複数の他の例の、他の必須でない機能と組み合わせられてもよい。

本発明による燃料電池を示す図である。

図１の燃料電池のバイポーラプレートを示す図である。

図２のバイポーラプレートのセパレータプレートの流体貫通開口の周りの詳細を示す図である。 図２のバイポーラプレートのセパレータプレートの流体貫通開口の周りの詳細を示す図である。

外縁部及び周辺ビードの領域における、図２のバイポーラプレートのセパレータプレートの詳細を示す図である。

本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。 本発明によるセパレータプレートの詳細を平面図又は断面図で示す図である。

図１には、構造的に同一の複数の金属バイポーラプレート２を備える電気化学システム１が示してあり、構造的に同一の複数の金属バイポーラプレート２は積層体６に構成され、ｚ方向７に沿って積層されている。積層体６のバイポーラプレート２は２つのエンドプレート３、４の間にクランプされている。ｚ方向７は積層方向とも呼ばれることになる。本例では、システム１は燃料電池積層体である。したがって、積層体のそれぞれの２つの隣接するバイポーラプレート２は、例えば化学エネルギーを電気エネルギーに変換するように機能する電気化学セルと境界を接する。それぞれの場合において、システム１の電気化学セルを形成するために、積層体の隣接するバイポーラプレート２の間に膜電極接合体（ＭＥＡ）１０が配置される（例えば図２を参照）。それぞれのＭＥＡ１０は少なくとも１つの膜、例えば電解質膜を含む。さらに、ＭＥＡの一方又は両方の表面にガス拡散層（ＧＤＬ）が配置されてもよい。

代替の実施形態では、システム１は電気分解装置として、電気化学コンプレッサとして、又はレドックスフロー電池として設計される場合もある。これらの電気化学システムでは、バイポーラプレートが同様に使用されてもよい。そうであれば、電気分解装置、電気化学コンプレッサ、又はレドックスフロー電池の場合、バイポーラプレートに、且つ／又はバイポーラプレートを通って案内される媒体は、それぞれの場合において燃料電池システム用に使用される媒体とは異なる可能性があるが、これらのバイポーラプレートの構造は、ここで詳細に説明されるバイポーラプレート２の構造に対応してもよい。

ｚ軸７は、ｘ軸８及びｙ軸９と共に右手デカルト座標系を張る。バイポーラプレート２はそれぞれプレート平面を画定し、セパレータプレートのプレート平面は、それぞれｘｙ平面に対して平行に方向付けられ、したがって積層方向又はｚ軸７に対して垂直に方向付けられる。エンドプレート４は、普通は複数の媒体ポート５を有し、それらを介してシステム１へと媒体を供給することができ、それらを介してシステム１から媒体を排出することができる。システム１へと供給することができ、システム１から排出することができる上記媒体は、例えば水素分子若しくはメタノールなどの燃料、空気若しくは酸素などの反応ガス、水蒸気若しくは減損燃料などの反応生成物、又は水及び／若しくはグリコールなどの冷却剤を含んでもよい。

図２には、図１のシステム１と同じタイプの電気化学システムの、従来技術から知られている隣接する２つのバイポーラプレート２と、同様に従来技術から知られており、これらの隣接するバイポーラプレート２の間に配置された膜電極接合体（ＭＥＡ）１０とが斜視図で示してあり、図２のＭＥＡ１０は、見る人の方に向いたバイポーラプレート２によって大部分が隠されている。バイポーラプレート２は、実質的に結合する形で互いに接合された２つのセパレータプレート２ａ、２ｂで形成され、それぞれの場合において、図２では、これらのうち、見る人の方に向いた第１のセパレータプレート２ａのみが見えており、上記第１のセパレータプレートが第２のセパレータプレート２ｂを隠している。セパレータプレート２ａ、２ｂは、例えばステンレス鋼シートで形成された少なくとも１つの金属層をそれぞれ備える。例えば、２つの隣接するセパレータプレート２ａ、２ｂは、例えばレーザ溶接によって互いに溶接されてもよい。

セパレータプレート２ａ、２ｂは、典型的には、互いに対して整列してバイポーラプレート２の貫通開口１１ａ～ｃを形成する貫通開口を有する。バイポーラプレート２と同じタイプの複数のバイポーラプレートが積層されると、貫通開口１１ａ～ｃは、積層体６を通って積層方向７に延在する管路を形成する（図１を参照）。典型的には、貫通開口１１ａ～ｃによって形成される管路のそれぞれは、システム１のエンドプレート４のポート５のうちの１つに流体的に連結される。例えば、貫通開口１１ａによって形成される管路を介して、冷却剤を積層体６へと導入し、又は積層体から排出することができる。対照的に、貫通開口１１ｂ、１１ｃによって形成される管路は、システム１の燃料電池積層体６の電気化学セルへと燃料及び反応ガスを供給し、積層体から反応生成物を排出するように設計することができる。媒体を案内する貫通開口１１ａ～ｃは、プレート平面に対して実質的に平行に形成される。

積層体６の内部に対して、また周囲環境に対して貫通開口１１ａ～ｃを封止するために、第１のセパレータプレート２ａは封止ビード１２ａ～ｃの形をとった封止構造をそれぞれ有し、これらは貫通開口１１ａ～ｃの周りにそれぞれ配置され、それぞれの場合において、貫通開口１１ａ～ｃを完全に囲繞する。貫通開口を囲繞するこれらの封止ビード１２ａ～ｃは、ポートビードとも呼ばれることになる。第２のセパレータプレート２ｂは、図２を見る人に背を向けたバイポーラプレート２の後ろ側に、貫通開口１１ａ～ｃ（図示せず）を封止するための対応する封止ビードを有する。

電気化学的活性領域１８では、第１のセパレータプレート２ａは、図２を見る人の方に向いたその前側に、セパレータプレート２ａの外側に（又は前側にも）沿って反応媒体を案内するための第１の構造体１４を備えた流れ場１７を有する。図２では、これらの第１の構造体１４は、複数のウェブ、及びウェブの間に延在し、ウェブによって境界を画定された溝によって画定される。第１のセパレータプレート２ａはそれぞれ、図２を見る人の方に向いたバイポーラプレート２の前側に、分配又は回収領域６０をさらに有する。分配又は回収領域６０は、２つの貫通開口１１ｂのうちの１つ目から分配又は回収領域６０へと導入される媒体を活性領域１８の上で分配し、且つ／又は活性領域１８から２つ目の貫通開口１１ｂに向かって流れる媒体を回収又はプールするように設計された構造体６１を備える。図２では、分配又は回収領域６０の分配構造体６１は、ウェブ、及びウェブの間に延在し、ウェブによって境界を画定された溝によって同様に画定される。

封止ビード１２ａ～１２ｃは通路１３ａ～１３ｃを有し、これらのうち、通路１３ａは上方セパレータプレート２ａの下側と下方セパレータプレート２ｂの上側の両方に形成され、通路１３ｂは上方セパレータプレート２ａに形成され、通路１３ｃは下方セパレータプレート２ｂに形成される。一例として、通路１３ａにより、貫通開口１１ａと分配又は回収領域６０との間を冷却剤が通過することが可能になり、したがって、冷却剤はセパレータプレート２ａ、２ｂの間で分配又は回収領域６０に入り、そこから外に案内される。

さらに、通路１３ｂにより、上方セパレータプレート２ａの上側で貫通開口１１ｂと分配又は回収領域との間を水素が通過することが可能になり、これらの通路１３ｂは、分配又は回収領域の方に向き、プレート平面に対してある角度で延在する孔によって特徴付けられる。一例として、したがって水素は上方セパレータプレート２ａの上側で貫通開口１１ｂから分配又は回収領域へと通路１３ｂを通って、又は反対方向に流れる。通路１３ｃにより、貫通開口１１ｃと分配又は回収領域との間を例えば空気が通過することが可能になり、したがって、空気は下方セパレータプレート２ｂの下側で分配又は回収領域に入り、そこから外に案内される。関連付けられた孔はここでは見えていない。

第１のセパレータプレート２ａはそれぞれ、周辺ビード１２ｄの形をとった封止構造もさらに有し、周辺ビード１２ｄは、活性領域１８の流れ場１７の周りに延在し、分配又は回収領域６０及び貫通開口１１ｂ、１１ｃの周りにも延在し、これらを貫通開口１１ａに対して、つまり冷却剤回路に対して、またシステム１を囲繞する環境に対して封止する。第２のセパレータプレート２ｂは、対応する周辺ビード１２ｄをそれぞれ備える。

第１のセパレータプレートは、また第２のセパレータプレート（図示せず）も、上方外縁部と下方外縁部の両方に、周辺ビード１２ｄに隣接し、周辺ビード１２ｄへと開口した支持要素１３ｆを有し、支持要素１３ｆは、全体として、各セパレータプレート２ａ、２ｂのＭＥＡに向き合った表面上の流体が、周辺ビード１２ｄと反応媒体を案内するための構造体１４、６１との間の中間の空間へと流れることを防止する。

活性領域１８の構造体、分配又は回収領域６０の分配又は回収構造体、封止ビード１２ａ～ｄ、通路１３ａ～ｃ、及び支持構造体１３ｆは、それぞれセパレータプレート２ａと共に、又はセパレータプレート２ａに一体に形成され、例えばエンボス、ハイドロフォーミング、又は深絞り加工でセパレータプレート２ａに一体的に形成される。同じことが第２のセパレータプレート２ｂの対応する構造体にも当てはまる。それぞれの封止ビード１２ａ－１２ｄは、断面では少なくとも１つのビード最上部と２つのビード側面とを有することができるが、これらの要素間の実質的に角のある配置は必要でなく、曲線状の移行部が提供されてもよい。

封止ビード１２ａ－１２ｃは実質的に丸い進路を有するが、周辺ビード１２ｄは様々な形状の様々な部分を有する。例えば、周辺ビード１２ｄの進路は、少なくとも２つの波状の部分を備えてもよい。本例とは異なり、ポートビード１２ａ－１２ｃが円形でない場合、これらも、少なくともいくつかの部分では波状の進路を有すれば好ましい。

２つの貫通開口１１ｂ、又は貫通開口１１ｂによって形成されるシステム１のプレート積層体を通る管路はそれぞれ、封止ビード１２ｂの通路１３ｂ、分配又は回収領域６０の分配構造体を介し、及び図２を見る人の方に向いた第１のセパレータプレート２ａの活性領域１８の流れ場１７を介して互いに流体的に連結されている。類似して、２つの貫通開口１１ｃ、又は貫通開口１１ｃによって形成されるシステム１のプレート積層体を通る管路はそれぞれ、対応するビード通路、対応する分配構造体を介し、及び図２を見る人に背を向けた第２のセパレータプレート２ｂの外側の対応する流れ場を介して互いに流体的に連結されている。この目的のために、関連する媒体を案内するための第１の構造体、具体的には溝構造体１４が活性領域１８に提供されている。

対照的に、貫通開口１１ａ、又は貫通開口１１ａによって形成されるシステム１のプレート積層体を通る管路はそれぞれ、セパレータプレート２ａ、２ｂによって囲繞されるか又は取り囲まれた空洞１９を介して互いに流体的に連結される。それぞれの場合において、この空洞１９は、具体的にはバイポーラプレート２の電気化学的活性領域１８を冷却するために、冷却剤をバイポーラプレート２に案内するように機能する。したがって、冷却剤はバイポーラプレート２の電気化学的活性領域１８を冷却するように主に機能する。冷却剤は入口開口１１ａから出口開口１１ｄに向かって、空洞１９を通って流れる。水と不凍液との混合物がしばしば冷却剤として使用される。しかし、他の冷却剤も考えられる。冷却剤又は冷却媒体をよりうまく案内するために、バイポーラプレート２の内側に第２の構造体が存在する。第２の構造体は、例えば、見る人に背を向けたセパレータプレート２ａの表面に延在し、したがってセパレータプレート２ａの他方の表面上の、上で言及した第１の構造体１４の反対側に位置しているので、上記第２の構造体は図２では見えていない。活性領域１８において、第２の構造体１５は、バイポーラプレートの内側に沿って、出口開口１１ｄに向かって冷却媒体を案内する。第２の構造体は、典型的には冷却流体を案内するための溝構造体を備え、溝構造体により、冷却媒体の長手方向流れ方向が画定される。

図３Ａには、図２のセパレータプレート２ａの貫通開口１１ｂの領域におけるセパレータプレート２ａの詳細が平面図で示してある。セパレータプレート２ａを通る貫通開口は、封止ビード１２ｂによって完全に囲繞される。この封止ビードはビード状媒体通路（「トンネル」）１３ｂによって貫通され、符号はそのうちのいくつかのみに提供されている。トンネル１３ｂにより、貫通開口１１ｂに位置付けられた媒体、ここでは例えばＨ_２が封止ビード１２ｂを通過することが可能になる。

図３Ｂには、図２のセパレータプレート２ａの貫通開口１１ａの領域におけるセパレータプレート２ａの詳細が平面図で示してある。セパレータプレート２ａを通る貫通開口は、ポートビード１２ａによって完全に囲繞され、周辺ビード１２ｄによって部分的に囲繞される。これらの封止ビード１２ａ及び１２ｄはビード状媒体通路（「トンネル」）１３ａによって貫通され、その延在部１３ｄでは、そのうちのいくつかのみに符号が提供されている。トンネル１３ａ、１３ｄにより、貫通開口１１ｄに位置付けられた媒体、ここでは例えば冷却剤が、封止ビード１２ａ及び周辺ビード１２ｄを通過することが可能になる。

図４には、外縁部、及びこの外縁部に沿って延在する周辺ビード１２ｄの領域におけるセパレータプレート２ａの詳細が平面図で示してある。周辺ビード１２ｄは、反応媒体を案内するための、これに最も近い構造体１４、６１から間隔を開けて配置されており、それによって中間の空間が形成される。反応媒体がこの中間の空間へと流れるのを防ぐために、ビード状隆起部１３ｆがセパレータプレート２ａに形成され、そのうちのいくつかのみに符号が提供されている。ビード状隆起部は、ＭＥＡのための支持要素としても機能することができる。ビード状隆起部１３ｆは、活性領域１８並びに分配及び回収領域６０の方に向いた周辺ビード１２ｄの側面へと開口し、この文書の文脈では、上述のトンネル１３ａ－ｄと同様に流体案内ビードとみなされることになる。

追加的な処置がなければ、封止ビード１２ｂ及び１２ａはそれぞれ、図３Ａ及び図３Ｂのビード状媒体通路が通過する点では、これらの領域の外側とは異なる剛性を有することになる。したがって、封止ビード１２ｂ及び１２ａは、セパレータプレート２ｂの平面において、それらの延在部に沿って不均一に圧縮されることになる。しかし、この不均一な圧縮は、以下の図に記載の特有の設計によって緩和又は解消される。

本発明の以下の実施形態はバイポーラプレート２、又はそのセパレータプレート２ａ、２ｂの一方若しくは両方の貫通開口のそれぞれ、及びその周辺部に適用することができるので、以下の図では、セパレータプレートを通る貫通開口は符号１１によって示され、上記貫通開口を囲繞する封止ビードは符号１２によって示され、封止ビード１２を通る媒体通路は符号１３によって示されることになる。媒体通路１３へと直接連結する、流体を伝達するチャネルは、符号５０によって示されることになる。複数のこれらの要素が存在する場合、それらには１つのプライム記号、２つのプライム記号などが続いた符号が提供されることになる。チャネル５０に関しては、いかなるプライム記号もない符号、すなわち５０は、媒体通路１３と活性領域１８との間を連結するためのチャネルに関し、一方、単一のプライム記号が続いた符号、すなわち５０'は、媒体通路１３とポート１１又はポート１１の周囲との間を連結するためのチャネルに関する。上記ポートは、しばしばバルコニともみなされる。

図５Ａには、本発明によるバイポーラプレート２の封止ビード１２の周りの詳細が平面図で示してあり、バイポーラプレート２は、実質的に結合する形で互いに接合された２つのセパレータプレート２ａ、２ｂを備え、これらのうち、図５Ａの平面図では、見る人の方に向いた第１のセパレータプレート２ａのみが見えており、上記第１のセパレータプレートが第２のセパレータプレート２ｂを隠している。図２～図４の実例の通り、バイポーラプレート２及びセパレータプレート２ａは非圧縮状態で示されている。セパレータプレート２ａでは、封止ビード１２は、ビード最上部２０、両側のビード下部２１、２１'、２１''、２１'''、及びビード側面２２、２２'、２２''、２２'''を有する。封止ビード１２の両側に配置されているのはビード状流体通路３０、３０'であり（これらの２つの流体通路のみに符号が提供されている）、これらはビード側面２２、２２'へと開口するか、又は流体通路３０'の場合にはビード側面部分２２'、２２''の間を通過する。これらの流体通路３０、３０'は、ビード下部３１、３１'及びビード側面３２、３２'を有する。流体通路３０、３０'は、その封止ビードから離れた側では、（活性領域１８に向かう）分配チャネル５０及び（ポート１１に向かう）分配チャネル５０'へと開口し、これらもビードとみなすことができる。

図５Ｂには、流体通路３０、３０'が配置された領域における、図５Ａの線Ａ－Ａに沿ったバイポーラプレート２の切断面が示してある。２つのセパレータプレート２ａ及び２ｂは、少なくとも示されている詳細においては、２つのセパレータプレート２ａ及び２ｂの間の（図面の右側縁部の）接触平面に対して鏡面対称で形成される。セパレータプレート２ａでは、流体通路３０、３０'の最上部は、ビード１２のビード最上部２０よりも低い。同様に、セパレータプレート２ｂでは、流体通路３０ａ、３０ａ'の最上部は、ビード１２ａのビード最上部２０ａよりも低い。流体通路の流れ抵抗は、流体通路３０、３０ａ、３０、３０ａ'の高さ及び幅を介して調節され得る。

図５Ｃには、封止ビード１２の延在方向に沿ったセグメント４０の領域における、図５Ａの線Ｂ－Ｂに沿ったバイポーラプレート２の切断面が示してある。少なくとも示されている詳細においては、２つのセパレータプレート２ａ及び２ｂは、２つのセパレータプレート２ａ及び２ｂの間の接触平面Ｐに対して鏡面対称で形成される。線Ｅ及び線Ｅａは、セパレータプレート２ａ及び２ｂが接触平面Ｐにおいて接触している領域における、セパレータプレート２ａ及び２ｂの金属シートの中点の繊維（ｎｅｕｔｒａｌ ｆｉｂｒｅ）を示す。セパレータプレートの進路、例えば角度に関するすべての詳細は、好ましくはセパレータプレート２ａ及び２ｂの中点の繊維の進路に関する詳細である。

実質的に平坦なビード最上部に加えて、ビード１２は両側にビード側面２２、２２'を有し、これらは第１の外側部分２３、２３'と、第２の内側部分２４、２４'とを有し、同じビード側面の第１の外側部分２３、２３'と第２の内側部分２４、２４'とは、直接、すなわちいかなる介在部分も意図的に又は狙って備えることなしに、互いに一体化する。第１の外側部分と第２の内側部分との間の移行領域は、もっぱら技術的要件の結果として、例えば異なる急峻さで延在する２つの部分の間の移行曲線として生じる場合がある。

具体的には、第１の外側部分と第２の内側部分とを互いに並べて配置すると、具体的には２つの部分の間のいかなる凹部もなしに、２つの部分のうちの一方の側から２つの部分のうちの他方の側への、ビード側面の連続的な上向きの勾配が生じる。

第１の外側部分２３、２３'は、第２の内側部分２４、２４'よりも小さい勾配αを有する。内側部分２４の角度βの一方の区間には、内側部分２４の延在部における長い破線が渡されている。要するに、これは全体としてビード側面２２の角度φになり、ここでは、上方の区間に長い二点鎖線が渡されている。ビード側面２２、２２'のこの設計により、封止ビードは、第１のセグメント４０の領域では、流体通路３０、３０'がビード側面２２、２２'へと開口している領域よりもより柔軟且つより弾性になる。総じて、このようにして、流体通路３０、３０'の領域であっても、封止ビード１２の均一な剛性を得ることができる。図５Ｃから見て取ることができるように、図５Ａから図５Ｃの例では、ビード最上部は直線的且つ平坦である。

図５Ａに示されている詳細には、少なくともこの詳細では３つのセグメント４０、４０'、４０''が示してある。右に位置しているビード側面２２'、２２''、２２'''は、右にシフトしている異なる幅のビード下部２１'、２１''、２１'''にも見て取ることができるように、異なる幅を有する。対照的に、左に位置しているビード側面２２はすべての３つのセグメント４０、４０'、４０''において同じ幅を有し、すべてのビード下部２１は同じ直線上に位置する。結果的に、第３のセグメント４０''のビードのビード下部２１とビード下部２１'''との間の距離は、第３のセグメント４０''に隣接したビード進路、すなわち第２のセグメント４０'のビードのビード下部２１、２１''の間の距離よりも大きくなる。ビード進路に対して垂直な断面では、第２のセグメント４０'のビード１２のビード側面２２''は、封止ビード１２に隣接する金属層の平面に対して角度γで延在し、角度γは、第３のセグメント４０''、すなわち第２のセグメント４０'に隣接するビード進路における、ビード側面２２'''の金属層２ａの平面に対する角度δよりも大きい。角度γ及び角度δは、図５Ｃの角度φに相当する、ビード側面全体の概略的な角度である。

図６Ａには、図１～図４によるセパレータプレートの封止ビード１２の発明性のある別の設計の詳細が斜視図で示してある。図６Ｂには同じ領域が平面図で示してあり、図６Ｃには、図６Ｂのセグメント４０の線Ｃ－Ｃに沿った切断面が示してある。

図５Ａから図５Ｃとは異なり、ビード側面２２、２２'の第１の部分２３、２３'はここでは断面がもはや直線ではなく、代わりに予め決定された半径Ｒ１を備えて丸みを帯びている。この設計もセグメント４０において封止ビード１２の弾性を狙った形に構成すること、具体的にはそれを増加させることを可能にする。

図７Ａには、封止ビード１２の発明性のある別の設計の詳細が平面図で示してある。図７Ｂには図７Ａの線Ｄ－Ｄに沿った断面が示してあり、図７Ｃには、図７Ｂの破線で囲まれた詳細の拡大図（一定の縮尺ではない）が示してある。ここでは、２つのビード１２、１２'が実質的に平行に互いからある距離で延在し、２つのビード１２、１２'の互いに向き合った側面２２'、２２''の第１の部分２３'、２３''は、互いに一体化している。この設計でも、ビード側面２２の第１の部分２３は丸みを帯びており、断面では、丸みの半径はビード下部から第２の部分へと増加する。前の設計の場合のように、第２の部分は断面では直線的である。図７Ｃの詳細図から、この例でのビード最上部が曲線状であることは明らかである。このような場合、ビード最上部の平面Ｐ２は、ビード最上部の最上点を通って延在し、セパレータプレート２ａの金属層の平面Ｐに対して平行な平面として定義することができる。第１の手法では、２つのビード、ここではビード１２、１２'の間の平行性は、各ビードの延在部の局所的な方向の平行性とみなされ得る。しかし、第２の手法では、それはマクロなビード方向の平行性ともみなされ得る。この第２の手法では、ビード１２、１２'は分配チャネル５０及び５０'に対して平行に延在し、これらの後者はポート１１の周りにバルコニ状に延在する。

図８Ａには、２つのセパレータプレートを備える、発明性のある別のバイポーラプレート２の詳細が平面図で示してあるが、見る人の方に向いたセパレータプレート２ａのみが見えている。

図８Ｂには、図８Ａのセグメント４０の線Ｅ－Ｅに沿ったバイポーラプレート２の断面が示してある。少なくとも示されている詳細では、２つのセパレータプレート２ａ及び２ｂは、２つのセパレータプレート２ａ及び２ｂの間のそれらの接触平面に対して鏡面対称で形成される。このため、以下の詳細ではセパレータプレート２ａのみについて説明する。

原理的には図７Ａから図７Ｃのものと同様であるこの設計では、２つの封止ビード１２、１２'が提供され、これらは、示されている詳細では平行に延在する。封止ビード１２、１２'は、延在方向において波状に延在する。波のピークと波の谷との間の領域、具体的には転換点の領域に配置されているのは流体通路１３、１３'、１３''であり、流体はこれを用いて封止ビード１２、１２'を横切って流れることができる。一例として、封止ビード１２は図２の場合のように周辺ビードでもよく、封止ビード１２'は図２の場合のように貫通開口の周りの封止ビードでもよい。

セグメント４０、すなわち流体通路１３、１３'、１３''の間の、又はそれらに隣接したセグメント４０では、隣接する封止ビード１２、１２'のビード側面は、互いに向き合うように配置されたビード側面２２'、２２''の第１の部分が互いに一体化するように設計される。ビード側面２２、２２'、２２''、２２'''の第１の部分２３、２３'、２３''、２３'''は、それぞれの場合において断面が曲線状であり、ビード側面２２、２２'、２２''、２２'''の第２の部分２４、２４'、２４''、２４'''は、それぞれの場合において断面が直線的である。

図９Ａには、封止ビード１２を備える、発明性のある別のセパレータプレート２ａの詳細が平面図で示してあり、封止ビード１２は、延在方向において波状の進路を有する（矢印Ｒ、Ｒ'）。矢印Ｒ、Ｒ'に基づくと、ビード１２の延在方向は局所的な延在方向であり、これが波状のビードに沿って変化することは、図９Ａから明らかである。図９Ｂには図９Ａの線Ｆ－Ｆに沿った断面が示してあり、図９Ｃには図９Ｂの破線で囲まれた詳細の拡大図（一定の縮尺ではない）が示してある。図９Ａから図９Ｃの設計は図６Ａから図６Ｃのものと同様であるが、ビード側面２２のみが、断面が直線的な第１の部分２３と断面が直線的な第２の部分２４とを有する。第２のビード側面２２'は１つの連続的な勾配を有する。

図１０Ａには、封止ビード１２を備える、発明性のある別のバイポーラプレート２の詳細が平面図で示してあるが、ここではビード状流体通路１３ａ及び１３ｂが備えられている。これは、大部分が図８Ａから図８Ｂの封止ビード１２、１２'の設計に対応する。ここでも、セグメント４０'のビード側面３２ａ、３２ｂは第２の部分３３ａ、３３ｂ及び第１の部分３４ａ、３４ｂを有し、後者は曲線状であり、互いに一体化する。最下点３５は、２つの第１の部分３４ａ及び３４ｂの間の移行点に位置付けられる。それぞれの場合において、セグメント４０'は、ビード状隆起部１３ａ、１３ｂ、すなわち通路トンネルによって境界を画定される。

図１０Ａでは、少なくとも示されている詳細では鏡面対称である第２のセパレータプレート（図示せず）との接触平面は、セパレータプレート２ａの平面Ｐと表示されている。表示されている平面Ｅは、非ビード領域、すなわちセパレータプレート２ａが隣接する鏡面対称のセパレータプレートと接触平面Ｐで接触している領域における、セパレータプレート２ａの中点の繊維の進路を示す。

図１０Ａには平面図が示してあり、図１０Ｂには図１０Ａの線Ｇ－Ｇに沿った切断面が示してあり、図１０Ｃには図１０Ａの線Ｈ－Ｈに沿った切断面が示してあり、図１０Ｄには図１０Ａの線Ｉ－Ｉに沿った切断面が示してある。

図１０Ｃ及び図１０Ｄには、具体的には、セグメント４０'の中央領域、及びセグメント４０'の流体通路１３ａ及び１３ｂに隣接する領域における、セグメント４０'での封止ビード１２及びその側面２２、２２'の設計が示してある。

ビード側面２２及び２２'は、領域Ｉ－Ｉよりも切断線Ｈ－Ｈの領域のほうが長く、ビード底部２１、２１'に向かってより長く延在しており、ＡＭ＞ＡＲである。これも、本発明による影響を受ける。具体的には、この実施形態では、領域４０の流体通路１３ａ及び１３ｂは本発明による一方の解決策に従って設計され、領域４０'の封止ビード１２は、本発明による他方の解決策に従って設計される。それぞれの場合において、長さ及び／又は距離は、局所的なビード進路方向Ｒに対して垂直に、すなわち図１０Ａの破線に沿って決定される。

ビード側面間の領域が、非常に限られた区域のみにおいてセパレータプレート２ａの金属層の平面Ｐに接触する場合、この平面は、必要な場合、例Ｐ＊を使用して示されているように、例えばビードに隣接するプレートの他の領域においても決定され得る。

図１１Ａには平面図が示してあり、図１１Ｂには図１１Ａの線Ｊ－Ｊに沿った切断面が示してあり、図１１Ｃには図１１Ａの線Ｋ－Ｋに沿った切断面が示してある。この実施形態では、ビード側面２２、２２'、２２''の外側部分２４、２４'とビード側面３２、３２'の外側部分３４、３４'とはどちらも、最下点３５に向かってある半径で形成される。したがって、外側部分２４、２４'、３４、３４'の全体は球状である。

第１のセグメント４０及び第３のセグメント４０''は波のピークＷＢの領域に配置され、第２のセグメント４０'は波の谷ＷＴの領域、より具体的には２つの転換点ＷＰ１とＷＰ２との間に位置している。

図１１Ｂ及び図１１Ｃには、ビード状分配チャネル５０、５０'の、ビード１２の方に向いた内側部分２３''、２３'''及び外側部分２４''、２４'''が、ビード側面２２、２２'と同様に、やはり様々な角度を有して構成され得ることが示してある。この場合、分配チャネル５０はフルビードの方式で構成され、バルコニ又は分配チャネル５０'は半ビードの方式で構成される。関連する外側部分２４''、２４'''は球状でもよいが、球状である必要はない。異なる手法では、分配チャネル５０、５１は、ビード１２が延在するマクロな方向に関しては、すなわち示されている部分におけるビード１２の波状の形状を無視すると、ビード１２と実質的に平行に延在する流体案内ビードとみなされる。ビード進路に対して垂直な断面では、封止ビード１２及び流体案内ビードの互いに向き合ったビード側面２２、２２'、２２''、２２'''は、少なくとも、第１の外側部分２３、２３'、２３''、２３'''と、第２の内側部分２４、２４'、２４''、２４'''とを有し、これらは、ビード１２に隣接する金属層の平面（Ｐ）に対して異なる正の角度で渡されている。

Claims (17)

1. 金属層を備え、前記金属層が、少なくとも１つのビード（１２、１３）、具体的には封止ビード又は流体案内ビードを有するセパレータプレートであって、
   前記ビード（１２、１３）のうちの少なくとも１つ、いくつか、又はすべてでは、前記ビード（１２、１３）の延在方向に沿った少なくとも第１のセグメントにおける、ビード進路に対して垂直な断面では、前記ビード（１２、１３）の一方又は両方のビード側面が、少なくとも第１の外側部分と、第２の内側部分とを含み、前記第１の外側部分及び前記第２の内側部分が、前記ビード（１２、１３）に隣接する前記金属層の平面に対して異なる正の角度を有する、セパレータプレート。
2. 前記第１の外側部分が角度αを有し、前記第２の内側部分が角度βを有し、α＜βである、請求項１に記載のセパレータプレート。
3. 前記第１の外側部分及び／又は前記第２の内側部分が、断面において直線的に、又は曲線状に延在する、請求項１に記載のセパレータプレート。
4. 前記第１の外側部分が、ビード下部からビード最上部に向かって、増加する角度αで延在し、具体的には、断面において半径Ｒ１で曲線状に延在し、有利には０．５ｍｍ≦Ｒ１、有利には２ｍｍ≦Ｒ１、且つ／又はＲ１≦７０ｍｍ、有利にはＲ１≦５０ｍｍである、請求項１に記載のセパレータプレート。
5. 少なくとも２つのビード（１２、１２'、１３、１３'）が、前記第１の外側部分および前記第２の内側部分のうちの１つ、いくつか、又はすべてでは実質的に平行に互いからある距離で延在し、前記２つのビード（１２、１２'、１３、１３'）の前記ビード側面の前記第１の外側部分が、具体的には、又はもっぱら、前記少なくとも２つのビードが実質的に平行に延在する前記第１の外側部分および第２の内側部分のうちの１つ、いくつか、又はすべてでは、少なくともいくつかの領域では互いに一体化している、請求項４に記載のセパレータプレート。
6. 前記少なくとも１つのビードのうちの１つが封止ビードであり、前記少なくとも１つのビードのうちの別のものが流体案内ビードであり、前記封止ビード及び前記流体案内ビードの互いに向き合ったビード側面が、前記ビード進路に対して垂直な断面では、具体的には、又はもっぱら、前記少なくとも２つのビード（１２、１２'、５０、５０'）が実質的に平行に延在する前記第１の外側部分および第２の内側部分のうちの１つ、いくつか、又はすべてでは、前記ビード（１２、１２'）に隣接する前記金属層の前記平面に対して異なる正の角度を有する少なくとも第１の外側部分と第２の内側部分とをそれぞれ含む、請求項５に記載のセパレータプレート。
7. 前記第１のセグメントでは、前記ビード（１２、１３）のビード最上部が、前記ビード（１２、１３）の前記延在方向に対して垂直な断面では直線的又は曲線状であり、有利には、前記金属層が延在する前記平面から離れた曲線状である、請求項１に記載のセパレータプレート。
8. 前記ビード（１２、１２'）が、少なくとも１つの波の谷及び少なくとも１つの波のピークを含んでその延在方向において波状に延在する、請求項１に記載のセパレータプレート。
9. 前記波状のビードのうちの少なくとも１つ、いくつか、又はすべてでは、前記ビード（１２、１２'）が、少なくとも１つの波の谷及び／又は少なくとも１つの波のピークに第１のセグメントを含む、請求項８に記載のセパレータプレート。
10. 前記ビード（１２、１２'）の少なくとも１つ、いくつか、又はすべてでは、少なくとも第２のセグメントにおいて、前記ビード進路に対して垂直な断面では、前記ビード（１２、１２'）の一方又は両方のビード側面が、前記封止ビード（１２、１２'）に隣接する前記金属層の前記平面に対して角度γで延在し、この角度が、前記第２のセグメントに隣接する前記ビード進路における、前記ビード側面の前記金属層の前記平面に対する角度δよりも大きい、請求項１に記載のセパレータプレート。
11. 前記ビード（１２、１２'）の少なくとも１つ、いくつか、又はすべてでは、少なくとも第３のセグメントでは、前記ビード（１２、１２'）の一方又は両方のビード側面は、前記ビード（１２、１２'）の前記ビード下部間の距離が、前記第３のセグメントに隣接する前記ビード進路での前記ビード（１２、１２'）の前記ビード下部間の距離よりも大きくなるように設計されている、請求項１に記載のセパレータプレート。
12. 前記ビード（１２、１３）のうちの１つ、いくつか、又はすべてでは、前記ビードが封止ビードであり、前記金属層の前記平面から立ち上がる１つ又は複数のビード状隆起部、具体的には流体案内ビード、具体的にはトンネルが、前記封止ビードと同じ方向に配置されており、有利には、波状の封止ビードの場合には波の谷と波のピークとの間の領域において、前記封止ビードの前記ビード側面の一方で前記封止ビードへと開口している、請求項１に記載のセパレータプレート。
13. 前記ビード（１２、１３）のうちの１つ、いくつか、又はすべてでは、前記ビードが流体案内ビード、具体的にはトンネルであり、前記流体案内ビードは、その端部の一方で、前記流体案内ビードと同じ方向に前記金属層の前記平面から立ち上がる封止ビードの前記ビード側面へと開口している、請求項１から１２のいずれか一項に記載のセパレータプレート。
14. 金属層を備え、前記金属層が、少なくとも１つの第２のビード、具体的には封止ビード又は流体案内ビードを有するセパレータプレートにおいて、
    前記第２のビードのうちの少なくとも１つ、いくつか、又はすべてでは、前記第２のビード（１２、１３）の延在方向に沿った少なくとも１つの別のセグメントでは、前記第２のビードの一方又は両方のビード側面において、前記第２のビードのビード下部が、前記金属層の層平面に対して垂直な方向において、前記別のセグメントの縁部での距離よりも前記別のセグメントの中間部において大きくなる距離で、前記第２のビードのビード最上部から間隔を開けて配置されている、セパレータプレート。
15. ビード進路に対して垂直な断面において、前記第２のビード（１２、１３）の一方又は両方のビード側面が、前記別のセグメントの前記縁部から前記別のセグメントの前記中間部へと長くなる長さを含む、請求項１４に記載のセパレータプレート。
16. 前記別のセグメントにおける前記ビード側面の勾配が、前記第２のビードの前記延在方向に沿って一定である、請求項１５に記載のセパレータプレート。
17. 前記セパレータプレートが請求項１２に記載のセパレータプレートであり、第２のビードが前記封止ビードである、請求項１５又は１６に記載のセパレータプレート。

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