JP6862653B2 - 電気化学システム用のセパレータ板 - Google Patents
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Description
Claims (22)
- 電気化学システム用のセパレータ板であって、
前記セパレータ板を通して媒体を導通させるための、前記セパレータ板における少なくとも1つの第1の貫通開口と、
複数のランドと、前記第1の貫通開口と各々流体接続する、前記複数のランドの間に形成された流路とを備える分配/集合領域と、
流れ場であって、前記分配/集合領域によって前記第1の貫通開口と流体接続するとともに、前記流れ場を通して媒体を案内するための案内構造を備え、前記流れ場の前記案内構造が、前記セパレータ板の平面状表面平面に直交する方向に定められた平均高さh1を有する、流れ場と、
連続したより低い移行領域であって、前記分配/集合領域の前記流路の各々について、前記流路から前記流れ場内にまたは前記流れ場から前記流路内に流れる媒体が前記移行領域を通って流れるように、前記分配/集合領域と前記流れ場との間に配置され、前記移行領域が、前記セパレータ板の前記平面状表面平面に直交する方向に定められた最大高さhmaxを有する、移行領域と
を備え、
hmax≦0.95×h1が当てはまり、
前記流れ場の前記案内構造が、前記移行領域内に少なくとも部分的に延びる、ランドを備える、
セパレータ板。 - 前記分配/集合領域の前記複数のランドが、前記セパレータ板の前記平面状表面平面に直交する方向に定められた平均高さh2を有し、hmax≦0.9×h2が当てはまる、
請求項1に記載のセパレータ板。 - より低い前記移行領域が、前記移行領域を通る前記媒体の流れ方向を横断する方向に、または前記移行領域を通る前記媒体の前記流れ方向を実質的に横断する方向に、直線状の連続部を有する、請求項1または2に記載のセパレータ板。
- 前記流れ場の前記案内構造が、複数のランドと、前記複数のランドの間に形成された流路とを備える、請求項1から3のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 前記分配/集合領域の前記複数のランドが、前記流れ場のランドに移行し、前記移行領域のランドとして前記移行領域を貫通して延び、かつ前記移行領域内ではより低い、請求項1から4のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 少なくとも一部がより低い前記移行領域内に延びる、更なるランドが、前記流れ場の領域内において、前記流れ場から前記分配/集合領域に移行するランド間に配置される、請求項5に記載のセパレータ板。
- 前記流れ場の少なくとも12個おきの前記ランドが、より低い前記移行領域内に延びる、請求項6に記載のセパレータ板。
- 前記流れ場の少なくとも6つおきの前記ランドが、前記分配/集合領域内に延びる、請求項6または7に記載のセパレータ板。
- 前記移行領域を貫通して延びる前記複数のランドおよび/または前記移行領域内に延びる前記複数のランドが、前記移行領域において同じ最大高さを有する、請求項1から8のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 前記流れ場が数n1の流路を備え、かつ前記分配/集合領域が数n2の流路を備え、n1≧2×n2、好ましくはn1≧3×n2が当てはまる、請求項1から9のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 前記セパレータ板の前記平面状表面平面に直交する方向に定められる少なくとも1つの流路の深さが、前記移行領域および/または前記分配/集合領域において前記媒体の前記流れ方向に影響を及ぼすように変化する、請求項1から10のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 少なくとも1つの流路の前記深さが、前記移行領域および/または前記分配/集合領域において前記流路の連続部に沿って変化する、請求項11に記載のセパレータ板。
- 電気化学システム用のセパレータ板であって、
前記セパレータ板を通して媒体を導通させるための、前記セパレータ板における少なくとも1つの第1の貫通開口と、
複数のランドと、前記第1の貫通開口と各々流体接続する、前記複数のランドの間に形成された流路とを備える分配/集合領域と、
流れ場であって、前記分配/集合領域によって前記第1の貫通開口と流体接続するとともに、前記流れ場を通して媒体を案内するための案内構造を備え、前記流れ場の前記案内構造が、前記セパレータ板の平面状表面平面に直交する方向に定められた平均高さh 1 を有する、流れ場と、
連続したより低い移行領域であって、前記分配/集合領域の前記流路の各々について、前記流路から前記流れ場内にまたは前記流れ場から前記流路内に流れる媒体が前記移行領域を通って流れるように、前記分配/集合領域と前記流れ場との間に配置され、前記移行領域が、前記セパレータ板の前記平面状表面平面に直交する方向に定められた最大高さh max を有する、移行領域と
を備え、
h max ≦0.95×h 1 が当てはまり、
前記セパレータ板の前記平面状表面平面に直交する方向に定められる少なくとも1つの流路の深さが、前記移行領域および/または前記分配/集合領域において前記媒体の前記流れ方向に影響を及ぼすように変化し、
少なくとも1つの流路の前記深さが、前記移行領域および/または前記分配/集合領域において前記流路の連続部に沿って変化する、
セパレータ板。 - 少なくとも1つの流路の前記深さが、前記移行領域および/または前記分配/集合領域において前記媒体の前記流れ方向を横断する方向に変化する、請求項11から13のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 前記第1の貫通開口をシールするように前記第1の貫通開口を完全に包囲するビードを備え、前記ビードが、前記ビードを通して媒体を導通させるための通路を含み、かつ前記分配/集合領域の前記流路が、前記ビードにおける前記通路によって前記第1の貫通開口と流体接続する、請求項1から14のいずれか一項に記載のセパレータ板。
- 電気化学システム用のバイポーラ板であって、請求項1から15のいずれか一項に記載のセパレータ板である第1のセパレータ板を備えるとともに、少なくとも1つの第2の貫通開口を含む第2のセパレータ板を備え、前記第1のセパレータ板および前記第2のセパレータ板が接合され、かつ前記第1のセパレータ板の少なくとも1つの第1の貫通開口および前記第2のセパレータ板の前記少なくとも1つの第2の貫通開口が、前記バイポーラ板に少なくとも1つの貫通開口を形成するように互いに整合される、
バイポーラ板。 - 前記第1のセパレータ板のみが、請求項1から15のいずれか一項に記載のセパレータ板のより低い前記移行領域を含み、かつ好ましくは、以下、すなわち、hmax≦0.9×h1が、前記第1のセパレータ板の前記移行領域の最大高さhmaxと、前記第2のセパレータ板の前記流れ場の前記案内構造の最大高さh1とに当てはまる、請求項16に記載のバイポーラ板。
- 前記第2のセパレータ板もまた、請求項1から15のいずれか一項に記載のセパレータ板に従って設計される、請求項16に記載のバイポーラ板。
- 以下、すなわち、0.85×h11≦hmax,1≦0.95×h11が、前記第1のセパレータ板の前記移行領域の最大高さhmax,1と、前記第1のセパレータ板の前記流れ場の前記案内構造の最大高さh11とに当てはまり、かつ以下、すなわち、0.85×h12≦hmax,2≦0.95×h12が、前記第2のセパレータ板の前記移行領域の最大高さhmax,2と、前記第2のセパレータ板の前記流れ場の前記案内構造の最大高さh12とに当てはまる、請求項18に記載のバイポーラ板。
- 前記第1のセパレータ板および前記第2のセパレータ板が、冷媒導通用の中間空間を包囲する、請求項16から19のいずれか一項に記載のバイポーラ板。
- 積層された複数の、請求項16から20のいずれか一項に記載のバイポーラ板を備えるとともに、前記積層された複数のバイポーラ板の間に配置された複数の膜電極アセンブリを備え、前記複数の膜電極アセンブリが各々、第1の厚さを有する活性領域と、前記第1の厚さと比較して増加した第2の厚さを有する補強領域とを備え、かつ前記複数の膜電極アセンブリおよび前記バイポーラ板は、それぞれの前記複数の膜電極アセンブリに当接するバイポーラ板のより低い前記移行領域の中に前記複数の膜電極アセンブリのそれぞれの前記補強領域が収められるように配置される、特に燃料電池システム、電気化学圧縮機、電解槽またはレドックスフロー電池である、電気化学システム。
- 前記複数の膜電極アセンブリが、前記活性領域において、それぞれの膜電極を、好ましくは膜電極と少なくとも1つのガス拡散層とを備え、かつ前記複数の膜電極アセンブリが、前記補強領域において、少なくとも1つの補強層を、好ましくは少なくとも1つの補強層と少なくとも1つの接着剤層とを追加的に備える、請求項21に記載の電気化学システム。
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