WO2022194322A1 - Dünnblech und verfahren zum walzen von dünnblech für eine elektrochemische zelle - Google Patents

Dünnblech und verfahren zum walzen von dünnblech für eine elektrochemische zelle Download PDF

Info

Publication number
WO2022194322A1
WO2022194322A1 PCT/DE2022/100155 DE2022100155W WO2022194322A1 WO 2022194322 A1 WO2022194322 A1 WO 2022194322A1 DE 2022100155 W DE2022100155 W DE 2022100155W WO 2022194322 A1 WO2022194322 A1 WO 2022194322A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sheet
rolling
forming
sheet metal
thin sheet
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/100155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Keller
Thomas Motz
Thomas Kraemer
Ingo HEINE
Richard Baier
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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 DE102022104250.2A external-priority patent/DE102022104250A1/de
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2022194322A1 publication Critical patent/WO2022194322A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/08—Stamping using rigid devices or tools with die parts on rotating carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
    • B21D13/04—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H8/00—Rolling metal of indefinite length in repetitive shapes specially designed for the manufacture of particular objects, e.g. checkered sheets
    • B21H8/005—Embossing sheets or rolls
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth

Definitions

  • the invention relates to a method for rolling thin sheet metal for electrochemical cells. Furthermore, the invention relates to a thin sheet suitable for use in an electrochemical cell.
  • Thin sheet metal can be used in electrochemical cells such as redox flow cells, electrolytic cells and fuel cells, which has both an electrical function and delimits fluid spaces within the electrochemical cell. Structuring of a thin sheet for an electrochemical cell is possible, in particular, by rolling.
  • Various methods for processing metal sheets for electrochemical cells, in particular fuel cells are described, for example, in documents CN 103022512 A, CN 105514460 A, CN 109614904 A, CN 110125216 A, JP 4846247 B2, JP 5262150 B2 and JP 5605449 B2.
  • WO 2018/146282 A1 discloses an electrode which is intended for use in a redox flow battery and delimits a flow channel. In this case, individual flow cross sections are separated from one another by barriers formed by the electrodes.
  • the electrode for redox batteries is disclosed in DE 10 2009 018 028 B3.
  • the electrode consists of a metallic carrier, a porous sintered metal layer and a thin electrically conductive graphite layer.
  • DE 19847 902 B4 discloses a method for forming thin, bulge-structured webs of material with regularly offset folds.
  • the material webs are to be formed into a multi-dimensional shape by bending or bending the existing folds deeper, with no additional folds being formed.
  • Printing elements should be suitable for forming, which have the shape of stamps, have nubs, pins or brushes. According to DE 19847 902 B4, printing elements can be attached either to plates or to rollers.
  • the invention is based on the object of achieving progress in the manufacture of plates made of metallic materials for electrochemical cells compared to the state of the art mentioned, with large-format plates also being to be able to be produced efficiently.
  • This object is achieved according to the invention by a method for forming thin sheet metal for electrochemical cells according to claim 1.
  • the object is also achieved by a thin sheet that is suitable for use in an electrochemical cell and has the features of claim 10.
  • the configurations and advantages of the invention explained below in connection with the thin sheet also apply mutatis mutandis to the forming process, which includes a rolling process, and vice versa .
  • embossing structures of the thin sheet are produced by forming a sheet, for example a titanium or steel sheet, in a multi-stage forming process, which includes at least one rolling process, in such a way that the sheet is formed at least in sections in a first forming process and in a second forming process is stretched and thus plastically deformed in different main directions, based on the throughput direction of the rolling and the transverse rolling direction orthogonal thereto.
  • a sheet for example a titanium or steel sheet
  • a multi-stage forming process which includes at least one rolling process, in such a way that the sheet is formed at least in sections in a first forming process and in a second forming process is stretched and thus plastically deformed in different main directions, based on the throughput direction of the rolling and the transverse rolling direction orthogonal thereto.
  • the main direction which is given in a forming process, can be specified, for example, as an angle that the corresponding direction encloses with the throughfeed direction of rolling, ie with the longitudinal direction of the thin sheet. If a section of the metal sheet is stretched exclusively in its longitudinal direction, that is to say in the conveying direction, then there is accordingly a main direction of stretching which corresponds to the zero-degree direction. The other extreme case is expansion only in the transverse direction. In this case, the main direction should be specified as 90°. According to various possible method variants, in a first forming process there is a main direction of forming which differs from a main direction occurring in a further forming process by more than 45°, in particular by more than 60°, for example by exactly 90°. By definition, angles of more than 90°, by which the main forming directions that occur during the forming process differ from one another, cannot occur.
  • the rolling which takes place within the multi-stage forming process, can be combined with a discontinuously operating forming process and/or with another continuously operating process, in particular a rolling process.
  • rolling initially has the advantage that comparatively moderate forces occur.
  • a particularly favorable ratio between the number of forming steps and the degree of forming can be achieved, with deviations from the average sheet thickness after the multi-stage forming in relation to the Dimensions, in particular embossing depths, of the geometric structures produced remain within a comparatively narrow framework.
  • the starting point for the forming process is a metal sheet with a defined base thickness.
  • the embossed structure of the sheet metal produced by the forming process can be formed on one side or on both sides of the sheet metal, i.e. projecting out of the central plane of the sheet metal on one and/or both sides, in the form of raised and/or recessed embossed elements, with the maximum height or depth of the embossing elements of the electrode sheet made of thin sheet metal is at least three times the base thickness, and the minimum wall thickness of the embossing elements is at least 70% of the base thickness.
  • the metal sheet structured by the multi-stage forming process has what is known as a useful contour, through which at least one fluid chamber for a liquid or a gas can be created within an electrochemical apparatus, e.g. a redox flow battery, a fuel cell or an electrolysis system for the production of hydrogen is limited.
  • an electrochemical apparatus e.g. a redox flow battery
  • cutouts or additional embossing elements can be produced in a targeted manner outside of the useful contour, which have the purpose of influencing, in particular minimizing, the degree of forming within the useful contour.
  • the contours or elements mentioned which have a positive influence on the forming process, can be separated or remain on the thin sheet.
  • the wall thickness of the thin sheet inside and outside the useful contour is in particular in the range between 0.05 mm and 0.5 mm.
  • the metal sheet structured by the multi-stage forming process is particularly suitable for being assembled, in particular welded, with another metal sheet of this type to form a bipolar plate.
  • the two metal sheets can be shaped like a mirror to one another. Sheets lying one on top of the other that are not mirror-symmetrical to one another can also be connected to one another. In both cases, flow channels for a liquid and/or a gas can be formed between the two metal sheets.
  • different types of roll pairs can be used.
  • a first type of roller pair is formed from a first roller with a positive structure and a second roller with a corresponding negative structure.
  • the roll gap can be larger or smaller than the sheet thickness to be rolled.
  • contact surfaces of electrodes can be stamped with roll gaps that are smaller than the base thickness of the sheet.
  • the roll gap can have a width that varies across the width of the rolls.
  • the width of the roll gap can sometimes be smaller and sometimes larger than the base thickness of the sheet, which supports transverse flow of the material during rolling.
  • a pair of rollers can also be used, which is formed from a first roller with a structured surface and a second roller with a flexible surface.
  • materials such as polyurethane, which is available under the brand name Vulkollan, are suitable for producing a flexible roller surface.
  • Rolling using a foil on both sides of the metal sheet to be formed is also possible.
  • a PE or PP film, for example, is suitable as the film.
  • the foil contributes to the avoidance of waviness and creases in the workpiece, i.e. sheet metal.
  • solid lubricants can also be used as an alternative or in addition to coated rollers.
  • roller pairs can be combined within a system for forming thin sheet metal.
  • the axes of rotation of the counter-rotating rolls can be in a fixed geometric relationship to one another or can be at least slightly displaced relative to one another under the action of force. In both cases, the rollers can be supported without play.
  • transverse waves means that the shortest possible path across wave crests and wave troughs runs transversely to the conveying direction of the thin sheet, i.e. parallel to the axes of rotation of the pair of rollers. This is equivalent so that an imaginary direction of propagation of a wave front corresponds to the transverse direction of the sheet metal passing through the pair of rollers.
  • the grooves described by the transverse waves thus run in the longitudinal direction of the sheet, ie in the conveying direction.
  • the transverse corrugations can be formed either by a single pair of rollers or by a plurality of pairs of rollers successively outwards from the center of the sheet. Due to the possibility of subsequent flow from the width of the sheet, a particularly low stretching of the sheet can be achieved.
  • the sheet metal which is at least partially structured in the form of transverse waves, represents a preform that can already be formed in the first forming step by means of feed rollers that convey sheet metal unwound from the coil.
  • the wavy profiled sheet metal has a practically uniform material thickness, which is not significantly less than the original sheet thickness, and in a subsequent forming step allows material to flow in both the rolling direction and the transverse direction, whereby even with large contour depths there is only a comparatively small reduction in the Material thickness occurs.
  • the same sections of the sheet metal are at least partially deformed in successive rolling processes, one and the same section of the sheet metal being successively deformed in different main directions.
  • the thin sheet structured in the rolling process can be cut off after the last rolling process at an angle that is optimized in terms of process technology, in particular at an angle of 20° to 50° relative to the rolling direction of a driven roller. be carried out, whereby the sheet metal can be kept under tension during the entire rolling process, which is carried out with the aid of several roll pairs.
  • anisotropies and slip also play a role when the sheet metal is removed from the rolling device.
  • the angle at which the sheet leaves the rolling device can be adjusted in the form of a deflection up or down so that the end product obtained, i.e. the plate for an electrochemical cell, has an overall flat shape, apart from the profiling produced Has.
  • the multi-stage rolling process can be combined with a forming and stamping process.
  • Individual plates made from thin sheet metal and profiled by rolling can be fed to a further processing step, in particular to forming using a lifting press.
  • cutting can take place either by means of a separate cutting device or by means of the same rollers, which first form the sheet metal, that is to say emboss it.
  • so-called flying punches or shears can be used to separate the plates.
  • cuts can be made either exactly at right angles to the conveying direction or in some other way, for example as oblique or non-straight cuts.
  • embossing elements can be produced in a targeted manner as compensation form elements in the course of the forming of the sheet, which improve the stress distribution within the sheet metal.
  • FIG. 2 shows an intermediate product that can be produced with the system according to FIG. 1,
  • Fig. 3 the forming of a thin sheet in several steps
  • FIG. 4 shows a detail of a structured one produced with the system according to FIG.
  • FIG. 5 shows the thin sheet according to FIG. 4 in a sectional view.
  • a manufacturing plant sketched in FIG. 1 and denoted overall by the reference numeral 1 is designed for the forming of sheet metal 8, which is provided for use in an electrochemical cell.
  • sheet metal 2 is sheet steel, in particular made of stainless steel.
  • the production plant 1 is provided for the production of electrolytic plates made of sheet metal 8 by molding.
  • the manufacturing plant 1 includes a forming plant 2 for continuous forming and a forming plant 3 for discontinuous forming.
  • the forming plant 2 is a plant for rolling the sheet metal 8.
  • the sheet metal 8 is conveyed through the production plant 1 in the conveying direction FR. Devices for cutting the sheet metal 8 are not shown. While passing through the forming plant 2, the metal sheet 8 is kept under prestress.
  • the forming system 2 includes a machine frame 4, in which two rollers 5, 6 are mounted and is so rigid that the axes of the rollers 5, 6 do not change their distance significantly during the rolling process.
  • both rollers 5, 6 have a surface structure 7, which is also generally referred to as engraving.
  • the opposite Rota tion of the rollers 5, 6 is synchronized.
  • the pair of rollers 5, 6 is provided to deform the metal sheet 8 significantly also in the transverse direction QR, i.e. transversely to the conveying direction FR, which is also referred to as the throughput direction or longitudinal direction LR of the metal sheet 8.
  • the designation longitudinal direction LR is also retained in cases in which sections of the metal sheet 8 are isolated.
  • the metal sheet 8 is further formed by means of the forming system 3 designed as a press. Two components 22, 23 of the forming system 3 are indicated in FIG. In contrast to roll pressing in the forming system 2, the sheet metal 8 is formed in the press 3 in sections in different proportions in the longitudinal direction LR and in the transverse direction QR. All in all, high degrees of deformation are achieved in just a few forming steps, with no part of the sheet metal Ches 8 an excessive reduction in the wall thickness d, also referred to as the base thickness of the sheet 8 occurs.
  • FIG. 2 shows a possible embossing structure 12 of the metal sheet 8, which is provided after the forming by means of the pair of rollers 5, 6.
  • a corrugated structure 9 made up of transverse corrugations 10 can be seen, with individual, smaller elevations (not shown) being located in the edge area of the metal sheet 8 .
  • the corrugated structure 9 is produced successively from the inside to the outside, as illustrated in FIG. 3, it being possible for several pairs of rollers 5, 6 to be used for this purpose.
  • the first step S1 is the provision of the sheet metal 8, which is still smooth.
  • the subsequent forming step S2 which is also referred to as the first rolling pass, a single embossing line 14 running centrally through the metal sheet 8 in the longitudinal direction is produced as the first embossing pattern 15.
  • step S3 that is to say in the second rolling pass, a triple arrangement of mutually parallel embossing lines 14 is produced as the second embossing pattern 16.
  • Steps S2 and S3 represent a pre-distribution of material, which takes place practically without strain hardening or stretching.
  • a third roll pass which represents the forming step S4
  • the final embossed structure 12 is formed from numerous embossed lines 14 running in the longitudinal direction of the metal sheet 8, which are to be interpreted together as a corrugated structure 9, ie transverse corrugations.
  • At least some of the lateral embossing elements lying outside the section shown are formed elements of sheet metal 8, which allow material to flow in a further forming step, as has already been explained with reference to the schematic Figure 3 , and lie outside of a useful contour generally designated 21.
  • an electrolysis plant for the production of hydrogen which includes a large number of embossed metal sheets 8, there are fluid channels through the entire useful contour 21 or partial areas of the useful contour 21 limited.
  • FIGS. 4 and 5 show another example of a profiled metal sheet 8 that can be produced with the production system 1 Surveys 17 as well as multi-armed depressions 18, the shape of which corresponds to the shape of the surveys 17.
  • the elevations 17 and depressions 18 represent similar bulges on opposite sides of the sheet 8.
  • Each elevation 17 and depression 18 has two curved arms 19 and a straight arm 20, the two curved arms 19 merging into one another and forming an arc of a circle overall. so that the elevation 17 or depression 18 as a whole describes a Y-shape.
  • Radii at transitions between the elevations 17 or depressions 18 and the flat, non-embossed area of the metal sheet 8 are denoted by R1, R2.
  • the radii Ri, R2 are sufficiently large to enable the profiled metal sheet 8 to be manufactured by forming and to avoid significant material weaknesses.
  • the maximum height or depth of the elevations 17 and depressions 18 is denoted by hmax, tmax and is more than three times the base thickness d of the metal sheet 8.
  • the metal sheet 8 can be provided with a coating in a manner that is not shown.
  • there can be groove-shaped indentations which are provided for inserting seals or for filling with liquid sealing material.

Abstract

Prägestrukturen (12) eines Dünnblechs für eine elektrochemische Zelle werden erzeugt, indem ein Blech (8) in einem mehrstufigen Umformprozess, welcher mindestens einen Walzprozess einschließt, derart verformt wird, dass in einem ersten Umformprozess und in einem zweiten Umformprozess das Blech (8) zumindest abschnittsweise in unterschiedliche, jeweils in der Blechebene liegende Hauptrichtungen, bezogen auf die Durchlaufrichtung (FR) des Walzens sowie die hierzu orthogonale Walzquerrichtung (QR), gedehnt wird.

Description

Dünnblech und Verfahren zum Walzen von Dünnblech für eine elektrochemische Zelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Dünnblech für elektrochemische Zellen. Ferner betrifft die Erfindung ein für die Verwendung in einer elektrochemischen Zelle geeignetes Dünnblech.
In elektrochemischen Zellen wie Redox-Flow-Zellen, Elektrolysezellen und Brennstoff zellen kann Dünnblech zum Einsatz kommen, welches sowohl eine elektrische Funk tion hat als auch Fluidräume innerhalb der elektrochemischen Zelle begrenzt. Eine Strukturierung eines Dünnblechs für eine elektrochemische Zelle ist insbesondere durch Walzen möglich. Verschiedene Verfahren zur Bearbeitung von Blechen für elektrochemische Zellen, insbesondere Brennstoffzellen, sind zum Beispiel in den Do kumenten CN 103022512 A, CN 105514460 A, CN 109614904 A, CN 110125216 A, JP 4846247 B2, JP 5262150 B2 und JP 5605449 B2 beschrieben.
Aus der WO 2018/146282 A1 ist eine für die Verwendung in einer Redox-Flow- Batterie vorgesehene Elektrode bekannt, welche einen Strömungskanal begrenzt. Hierbei sind einzelne Strömungsquerschnitte durch Barrieren, welche durch die Elekt rode gebildet sind, voneinander getrennt.
Eine weitere Elektrode für Redox-Batterien ist in der DE 10 2009 018 028 B3 offen bart. Die Elektrode besteht in diesem Fall aus einem metallischen Träger, einer porö sen Sintermetallschicht und einer dünnen elektrisch leitenden Graphitschicht.
Die DE 19847 902 B4 offenbart ein Verfahren zur Umformung dünner, beulstrukturier ter Materialbahnen mit regelmäßig versetzten Falten. Hierbei sollen die Materialbah nen durch tieferes Einbiegen oder Aufbiegen der vorhandenen Falten in eine mehrdi mensionale Gestalt umgeformt werden, wobei keine zusätzlichen Falten entstehen.
Zur Umformung sollen Druckelemente geeignet sein, welche die Form von Stempeln, Noppen, Stiften oder Bürsten haben. Laut DE 19847 902 B4 können Druckelemente entweder an Platten oder an Walzen befestigt sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei der Herstellung von Platten aus metal lischen Werkstoffen für elektrochemische Zellen Fortschritte gegenüber dem genann ten Stand der Technik zu erzielen, wobei auch großformatige Platten rationell herstell bar sein sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Umformen von Dünnblech für elektrochemische Zellen gemäß Anspruch 1 . Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein für die Verwendung in einer elektrochemischen Zelle geeignetes Dünnblech mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Dünnblech erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Umformverfahren, welches ein Walzverfahren einschließt, und umgekehrt.
Im Rahmen des Umformverfahrens werden Prägestrukturen des Dünnblechs erzeugt, indem ein Blech, beispielsweise ein Titan- oder Stahlblech, in einem mehrstufigen Umformprozess, welcher mindestens einen Walzprozess einschließt, derart verformt wird, dass in einem ersten Umformprozess und in einem zweiten Umformprozess das Blech zumindest abschnittsweise in unterschiedliche Hauptrichtungen, bezogen auf die Durchlaufrichtung des Walzens sowie die hierzu orthogonale Walzquerrichtung, gedehnt und damit plastisch verformt wird.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass bei jedem einzelnen Umformprozess eine Richtung der Dehnung existiert, in der das Blech stärker als in allen anderen Richtun gen gedehnt wird. Die dabei betrachteten Richtungen liegen alle in der durch die Durchlaufrichtung des Walzens sowie die hierzu orthogonale Querrichtung aufge spannten Ebene, welche kurz auch als Blechebene bezeichnet wird. Somit wird eine Projektion betrachtet, wobei im Einzelfall durch die Umformung auch eine Reduktion einer Ausdehnung, das heißt eine Stauchung, erfolgen kann. In jedem Fall stellt die genannte, in der Projektion auf die Blechebene zu betrachtende Richtung, in welcher die maximale Dehnung auftritt, die Hauptrichtung der Dehnung dar.
Die Hauptrichtung, welche bei einem Umformprozess gegeben ist, kann beispielswei se als Winkel angegeben werden, den die entsprechende Richtung mit der Durchlauf richtung des Walzens, das heißt mit der Längsrichtung des Dünnblechs, einschließt. Wird ein Abschnitt des Blechs ausschließlich in dessen Längsrichtung, das heißt in Förderrichtung, gedehnt, so liegt dementsprechend eine Hauptrichtung der Dehnung vor, welche der Null Grad-Richtung entspricht. Den anderen Extremfall stellt eine Dehnung ausschließlich in Querrichtung dar. In diesem Fall ist die Hauptrichtung mit 90° anzugeben. Gemäß verschiedener möglicher Verfahrensvarianten existiert in ei nem ersten Umformprozess eine Hauptrichtung der Umformung, welche sich von ei ner in einem weiteren Umformprozess auftretenden Hauptrichtung um mehr als 45°, insbesondere um mehr als 60°, beispielsweise um genau 90°, unterscheidet. Winkel von mehr als 90°, um die sich verschiedene im Rahmen des Umformverfahrens auf tretende Umformungs-Hauptrichtungen voneinander unterscheiden, können definiti onsgemäß nicht auftreten.
Das Walzen, welches innerhalb des mehrstufigen Umform prozesses geschieht, kann mit einem diskontinuierlich arbeitenden Umformprozess und/oder mit einem weiteren kontinuierlich arbeitenden Prozess, insbesondere Walzprozess, kombiniert werden. Im Vergleich zu einer Umformung, welche ausschließlich diskontinuierlich, insbesondere mittels Pressen, erfolgt, bringt das Walzen zunächst den Vorteil mit sich, dass ver gleichsweise moderate Kräfte auftreten. Durch die gezielte Aufteilung der Umformung in einzelne Schritte, welche Umformungen in verschiedene Hauptrichtungen bedeu ten, ist zudem ein besonders günstiges Verhältnis zwischen der Anzahl der Umform schritte und dem Umformgrad erreichbar, wobei Abweichungen von der mittleren Blechstärke nach erfolgter, mehrstufiger Umformung in Relation zu den Abmessun gen, insbesondere Prägetiefen, der erzeugten geometrischen Strukturen in einem vergleichsweise engen Rahmen bleiben. Ausgangspunkt für das Umform verfahren ist ein Blech mit definierter Basisdicke. Die durch das Umformverfahren erzeugte Prägestruktur des Bleches kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Bleches, das heißt ein- und/oder beidseitig auskragend aus der Blechmittelebene, in Form erhabener und/oder vertiefter Prägeelemente aus gebildet sein, wobei die maximale Höhe beziehungsweise Tiefe der Prägeelemente des aus Dünnblech gefertigten Elektrodenblechs mindestens das Dreifache der Ba sisdicke beträgt, und wobei die minimale Wandstärke der Prägeelemente mindestens 70% der Basisdicke beträgt. Dies gilt für verschiedenste Formen der Prägeelemente. Beispielsweise können durch die Prägeelemente - in Draufsicht auf das Dünnblech - Strukturen in Form sogenannter Hahnenfüße gebildet sein.
Das durch den mehrstufigen Umformprozess strukturierte Blech weist eine sogenann te Nutzkontur auf, durch welche innerhalb einer elektrochemischen Apparatur, bei spielsweise einer Redox-Flow-Batterie, einer Brennstoffzelle oder einer Elektrolysean lage zur Herstellung von Wasserstoff, mindestens ein Fluidraum für eine Flüssigkeit oder ein Gas begrenzt ist. Im Rahmen der mehrstufigen Umformung können außer halb der Nutzkontur gezielt Freischnitte oder zusätzliche Prägeelemente erzeugt wer den, welche den Zweck haben, den Umformgrad innerhalb der Nutzkontur zu beein flussen, insbesondere zu minimieren. Je nach Geometrie des Endproduktes, das heißt der kompletten elektrochemischen Anlage, können die genannten Konturen oder Ele mente, welche den Umformprozess positiv beeinflussen, abgetrennt werden oder am Dünnblech verbleiben. Die Wandstärke des Dünnblechs innerhalb und außerhalb der Nutzkontur liegt insbesondere im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,5 mm.
Das durch das mehrstufige Umform verfahren strukturierte Blech eignet sich insbeson dere dazu, mit einem weiteren derartigen Blech zu einer Bipolarplatte zusammenge setzt, insbesondere verschweißt, zu werden. Hierbei können die beiden Bleche spie gelbildlich zueinander geformt sein. Ebenso sind aufeinanderliegende Bleche mitei nander verbindbar, welche nicht spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind. In beiden Fällen können zwischen den beiden Blechen Strömungskanäle für eine Flüs sigkeit und/oder ein Gas gebildet sein. Was den Walzprozess betrifft, sind verschiedene Typen von Walzenpaaren verwend bar. Ein erster Typ eines Walzenpaares ist aus einer ersten Walze mit einer Positiv struktur und einer zweiten Walze mit einer korrespondieren Negativstruktur gebildet. Der Walzspalt kann größer oder auch kleiner als die zu walzende Blechdicke sein. Insbesondere können Kontaktflächen von Elektroden mit Walzspalten abgeprägt wer den, welche kleiner als die Basisdicke des Bleches sind. Der Walzspalt kann eine über die Breite der Walzen variierende Weite aufweisen. Hierbei kann die Weite des Walzspaltes teils geringer und teils größer als die Basisdicke des Bleches sein, womit ein Querfließen des Materials beim Walzen unterstützt wird.
Ebenso ist ein Walzenpaar verwendbar, welches aus einer ersten Walze mit einer strukturierten Oberfläche und einer zweiten Walze mit einer nachgiebigen Oberfläche gebildet ist. Zur Herstellung einer nachgiebigen Walzenoberfläche sind beispielsweise Werkstoffe wie Polyurethan, welches unter anderem unter der Marke Vulkollan erhält lich ist, geeignet. Auch ein Walzen mit Verwendung einer Folie auf beiden Seiten des zu verformenden Bleches ist möglich. Als Folie ist beispielsweise eine PE- oder PP- Folie geeignet. Die Folie leistet einen Beitrag zur Vermeidung von Welligkeiten und Falten des Werkstücks, das heißt Bleches. Zum gleichen Zweck können alternativ o- der ergänzend zu beschichteten Walzen auch Festschmierstoffe verwendet werden.
Verschiedene Typen von Walzenpaaren sind innerhalb einer Anlage zum Umformen von Dünnblech kombinierbar. Je nachdem, inwieweit das Walzen unter elastischer Verformung der Walzenoberflächen erfolgt, können sich die Rotationsachsen der ge genläufig rotierenden Walzen in fester geometrischer Relation zueinander befinden oder unter Krafteinwirkung zumindest geringfügig gegeneinander verschiebbar sein. In beiden Fällen ist eine spielfreie Lagerung der Walzen realisierbar.
Unabhängig von der Gesamtzahl an Walzenpaaren ist es möglich, in einer ersten Stu fe des Umform prozesses eine Wellenstruktur des Dünnblechs in Form von Querwel len zu erzeugen. Der Begriff Querwellen bedeutet, dass ein kürzest möglicher Weg über Wellenberge und Wellentäler quer zur Förderrichtung des Dünnblechs, das heißt parallel zu den Rotationsachsen des Walzenpaares, verläuft. Dies ist gleichbedeutend damit, dass eine gedachte Ausbreitungsrichtung einer Wellenfront der Querrichtung des das Walzenpaar durchlaufenden Bleches entspricht. Durch die Querwellen be schriebene Rillen verlaufen somit in Längsrichtung des Bleches, das heißt in Förder richtung.
In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise können die Querwellen entweder durch ein einziges Walzenpaar oder durch eine Mehrzahl an Walzenpaaren von der Mitte des Bleches aus sukzessive nach außen geformt werden. Durch die Möglichkeit des Nachfließens aus der Blechbreite ist hierbei eine besonders geringe Ausreckung des Blechs erreichbar. Das zumindest partiell in Form von Querwellen strukturierte Blech stellt eine Vorform dar, die bereits im ersten Umformschritt mittels Einzugswalzen, die vom Coil abgewickeltes Blech fördern, formbar ist. Das wellenförmig profilierte Blech weist eine praktisch einheitliche Materialstärke auf, die nicht wesentlich unter der ur sprünglichen Blechstärke liegt, und ermöglicht in einem folgenden Umformschritt das Nachfließen von Material sowohl in Walzrichtung als auch in Querrichtung, wobei selbst bei großen Konturtiefen lediglich eine vergleichsweise geringe Reduktion der Materialstärke auftritt.
Sofern mehrere Walzenpaare hintereinandergeschaltet sind, können gemäß einer ers ten Verfahrensvariante in aufeinander folgenden Walzvorgängen ausschließlich unter schiedliche Abschnitte des Bleches verformt werden, wobei mindestens einer dieser Abschnitte hauptsächlich in Längsrichtung und mindestens ein weiterer Abschnitt im Vergleich hierzu in einem höheren Maße in Querrichtung verformt wird.
Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante werden in aufeinander folgenden Walz vorgängen zumindest teilweise dieselben Abschnitte des Bleches verformt, wobei ein und derselbe Abschnitt des Bleches nacheinander in unterschiedlichen Hauptrichtun gen verformt wird.
In beiden Fällen kann das im Walzprozess strukturierte Dünnblech nach dem letzten Walzvorgang in einem verfahrenstechnisch optimierten Winkel, insbesondere einem Winkel von 20° bis 50° gegenüber der Walzrichtung einer angetriebenen Walze, abge- führt werden, wobei das Blech während des gesamten, mit Hilfe mehrerer Walzenpaa re durchgeführten Walzprozesses unter Zugspannung gehalten werden kann. Bei der Abführung des Bleches von der Walzvorrichtung spielen neben der natürlichen Krümmung, die nach den Umformvorgängen vorliegt, auch Anisotropien und Schlupf eine Rolle. Der Winkel, in dem das Blech die Walzvorrichtung verlässt, ist in Form ei ner Ablenkung nach oben oder unten derart einstellbar, dass das erhaltene Endpro dukt, das heißt die Platte für eine elektrochemische Zelle, eine insgesamt, abgesehen von den erzeugten Profilierungen, ebene Form hat.
Der mehrstufige Walzprozess ist mit einem Umform- und Stanzprozess kombinierbar. Aus Dünnblech hergestellte, durch Walzen profilierte, vereinzelte Platten können ei nem weiteren Verarbeitungsschritt, insbesondere einer Umformung mittels einer Hub presse, zugeführt werden. Hierbei kann ein Schneiden entweder durch eine gesonder te Schneidvorrichtung oder mittels derselben Walzen, welche das Blech zunächst um formen, das heißt prägen, erfolgen. Insbesondere sind zum Vereinzeln der Platten so genannte fliegende Stanzen oder Scheren verwendbar. In allen Fällen können Schnit te entweder exakt quer zur Förderrichtung oder in sonstiger Weise, beispielsweise als schräge oder nicht gerade Schnitte, gesetzt werden. In einem eventuell vorhandenen, abzutrennenden Besäumrand der Platten, welcher beispielsweise ca. 5 mm breit ist, können im Zuge der Umformung des Bleches gezielt Prägeelemente als Ausgleichs formelemente erzeugt werden, welche die Spannungsverteilung innerhalb des Ble ches verbessern.
Sowohl mit Hilfe kontinuierlich arbeitender Vorrichtungen zur Umformung, insbeson dere in Form von Walzenpaaren, als auch mittels diskontinuierlich arbeitender Um formvorrichtungen, insbesondere Pressen, sind im Blech wirkende Eigenspannungen erzeugbar, welche Zugspannungen und Druckspannungen umfassen. Hierbei können in Teilbereichen eines Spannungsfeldes zum Beispiel Druckspannungen existieren, welche 50% bis 70% der Fließgrenze des verwendeten metallischen Werkstoffs ent sprechen. Optional wird das Umformverfahren mit einer Umformung mit Hilfe eines Wirkmediums kombiniert. Die Funktion von Wirkmedien kann nicht nur durch Hydrau likflüssigkeiten, sondern auch durch elastisch nachgiebige Materialien wie Elastomere erfüllt werden. Zu diesem Zweck kommen Werkzeugbeschichtungen ebenso wie ver lorene Einlagen, gegen die sich das Werkstück beim Umformen abstützt, in Betracht.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 in grober Schematisierung eine Anlage zum Umformen von Dünnblech,
Fig. 2 ein mit der Anlage nach Figur 1 herstellbares Zwischenprodukt,
Fig. 3 die Umformung eines Dünnblechs in mehreren Schritten,
Fig. 4 ein Detail eines mit der Anlage nach Figur 1 hergestellten, strukturierten
Dünnblechs,
Fig. 5 das Dünnblech nach Figur 4 in geschnittener Ansicht.
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämt liche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine in Figur 1 skizzierte, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Fer tigungsanlage ist zur Umformung von Blech 8 ausgebildet, welches zur Verwendung in einer elektrochemischen Zelle vorgesehen ist. Hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion elektrochemischer Zellen, insbesondere Redox-Flow-Zellen, Elektrolysezel len und Brennstoffzellen, wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwie sen. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Blech 2 um Stahlblech, insbesonde re aus nichtrostendem Stahl. Alternativ kommt die Verwendung von Leichtmetallen, insbesondere Aluminium oder Titan, Buntmetallblechen oder auch beschichteten Ble- chen in Betracht. In den Ausführungsbeispielen ist die Fertigungsanlage 1 zur um formtechnischen Herstellung von Elektrolyseplatten aus Blech 8 vorgesehen.
Die Fertigungsanlage 1 umfasst eine Umformanlage 2 für kontinuierliche Umformung und eine Umformanlage 3 für diskontinuierliche Umformung. Bei der Umformanlage 2 handelt es sich um eine Anlage zum Walzen des Bleches 8. Das Blech 8 wird in För derrichtung FR durch die Fertigungsanlage 1 gefördert. Einrichtungen zum Schneiden des Bleches 8 sind nicht dargestellt. Während des Durchlaufens der Umformanlage 2 wird das Blech 8 unter Vorspannung gehalten. Die Umformanlage 2 umfasst ein Ma schinengestell 4, in welchem zwei Walzen 5, 6 gelagert sind und ist derart steif ausge führt, dass die Achsen der Walzen 5, 6 ihren Abstand während des Walzprozesses nicht signifikant ändern.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weisen beide Walzen 5, 6 eine Oberflächen struktur 7 auf, die allgemein auch als Gravur bezeichnet wird. Die gegenläufige Rota tion der Walzen 5, 6 ist synchronisiert. Alternativ ist es möglich, lediglich eine einzige strukturierte Walze 5 zu verwenden, wobei eine zugehörige zweite Walze, gegen die das Blech 8 gedrückt wird, eine nachgiebige Oberfläche aufweist, so dass durch die Walze 5 umgeformte Bereiche des Bleches 8 in die elastisch nachgiebige zweite Wal ze eingedrückt werden können. In den Ausführungsbeispielen ist das Walzenpaar 5, 6 dazu vorgesehen, das Blech 8 signifikant auch in Querrichtung QR, das heißt quer zur Förderrichtung FR, welche auch als Durchlaufrichtung oder Längsrichtung LR des Bleches 8 bezeichnet wird, zu verformen. Die Bezeichnung Längsrichtung LR wird auch in Fällen beibehalten, in denen Abschnitte des Bleches 8 vereinzelt sind.
Nach dem Durchlaufen des Walzenpaares 5, 6 erfolgt eine weitere Umformung des Bleches 8 mittels der als Presse ausgeführten Umformanlage 3. Andeutungsweise sind in Figur 1 zwei Komponenten 22, 23 der Umformanlage 3, nämlich eine Matrize und ein stempelseitiges Gesenk, dargestellt. Im Unterschied zum Walzpressen in der Umformanlage 2 wird das Blech 8 in der Presse 3 abschnittsweise in anderen Anteilen in Längsrichtung LR und in Querrichtung QR umgeformt. Insgesamt werden damit ho he Umformgrade in wenigen Umformschritten erzielt, wobei an keiner Stelle des Ble- ches 8 eine zu große Herabsetzung der Wandstärke d, auch als Basisdicke des Blechs 8 bezeichnet, auftritt.
Die Figur 2 zeigt eine mögliche Prägestruktur 12 des Bleches 8, welche nach der Um formung mittels des Walzenpaares 5, 6 gegeben ist. Erkennbar ist eine Wellenstruktur 9 aus Querwellen 10, wobei sich einzelne, kleinere nicht dargestellte Erhebungen im Randbereich des Bleches 8 befinden. Die Wellenstruktur 9 wird sukzessive von innen nach außen erzeugt, wie in Figur 3 veranschaulicht ist, wobei zu diesem Zweck meh rere Walzenpaare 5, 6 zum Einsatz kommen können. Als erster Schritt S1 wird die Be reitstellung des noch glatten Bleches 8 bezeichnet. Im folgenden Umformschritt S2, der auch als erster Walzstich bezeichnet wird, wird als erstes Prägemuster 15 eine einzige, in Längsrichtung mittig durch das Blech 8 laufende Prägelinie 14 erzeugt. Im nächsten Umformschritt S3, das heißt im zweiten Walzstich, wird eine Dreieranord nung aus zueinander parallelen Prägelinien 14 als zweites Prägemuster 16 erzeugt. Die Schritte S2 und S3 stellen eine Vorverteilung von Material dar, welche praktisch ohne Kaltverfestigung oder Ausreckung erfolgt. Schließlich wird in einem dritten Walz stich, welcher den Umformschritt S4 darstellt, die endgültige Prägestruktur 12 aus zahlreichen, in Längsrichtung des Bleches 8 verlaufenden Prägelinien 14, welche zu sammen als Wellenstruktur 9, das heißt Querwellen, aufzufassen sind, geprägt.
In der in Figur 2 im Detail erkennbaren Ausgestaltung handelt es sich zumindest bei einigen seitlichen, außerhalb des dargestellten Ausschnitts liegenden Prägeelementen um umgeformte Elemente des Bleches 8, welche in einem weiteren Umformschritt ein Nachfließen von Material ermöglichen, wie bereits anhand der schematischen Figur 3 erläutert wurde, und außerhalb einer allgemein mit 21 bezeichneten Nutzkontur lie gen. Durch die gesamte Nutzkontur 21 oder Teilbereiche der Nutzkontur 21 sind in ei ner fertiggestellten elektrochemischen Anlage, hier einer Elektrolyseanlage zur Her stellung von Wasserstoff, welche eine Vielzahl an geprägten Blechen 8 umfasst, Flu idkanäle begrenzt.
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Beispiel eines mit der Fertigungsanlage 1 herstellbaren profilierten Bleches 8. In diesem Fall sind mehrarmige, hahnenfußartige Erhebungen 17 ebenso vorhanden wie mehrarmige Vertiefungen 18, deren Form der Form der Erhebungen 17 entspricht. Die Erhebungen 17 und Vertiefungen 18 stellen gleichartige Ausbeulungen zu entgegengesetzten Seiten des Bleches 8 dar. Jede Erhebung 17 sowie Vertiefung 18 weist zwei gebogene Arme 19 und einen ge raden Arm 20 auf, wobei die beiden gebogenen Arme 19 ineinander übergehen und insgesamt eine Kreisbogenform bilden, sodass die Erhebung 17 beziehungsweise Vertiefung 18 als Ganzes eine Y-Form beschreibt. Radien an Übergängen zwischen den Erhebungen 17 beziehungsweise Vertiefungen 18 und dem ebenen, nicht gepräg- ten Bereich des Bleches 8 sind mit Ri, R2 bezeichnet. Die Radien Ri, R2 sind ausrei chend groß, um eine umformtechnische Herstellung des profilierten Bleches 8 zu er möglichen und nennenswerte Materialschwächungen zu vermeiden. Die maximale Höhe beziehungsweise Tiefe der Erhebungen 17 und Vertiefungen 18 ist mit hmax, tmax bezeichnet und beträgt mehr als das Dreifache der Basisdicke d des Bleches 8. In nicht dargestellter Weise kann das Blech 8 mit einer Beschichtung versehen sein. Ebenso können sich im Blech 8, das heißt Dünnblech, nicht dargestellte Öffnungen befinden, welche die Durchleitung von Medien oder das Durchstecken von Verbin dungselementen wie Zugankern ermöglichen. Ferner können sich insbesondere im Randbereich der Nutzkontur 21 rillenförmige Vertiefungen befinden, welche zum Ein- legen von Dichtungen oder Auffüllen mit flüssigem Dichtmaterial vorgesehen sind.
Bezuqszeichenliste
1 Fertigungsanlage
2 Umformanlage für kontinuierliche Umformung
3 Umformanlage für diskontinuierliche Umformung, Presse
4 Maschinengestell
5 Walze
6 Walze
7 Oberflächenstruktur, Gravur
8 Blech, Dünnblech
9 Wellenstruktur
10 Querwelle
11
12 Prägestruktur
13
14 Prägelinie
15 erstes Prägemuster
16 zweites Prägemuster
17 mehrarmige Erhebung
18 mehrarmige Vertiefung
19 Arm, gebogen
20 Arm, gerade
21 Nutzkontur
22 Komponente der Presse
23 Komponente der Presse d Basisdicke des Bleches
FR Förderrichtung, Durchlaufrichtung hmax maximale Flöhe
LR Längsrichtung
QR Querrichtung
Ri, R2 Radien
S1 ... S4 Umformschritte tmax maximale Tiefe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Umformen von Dünnblech für elektrochemische Zellen, wobei Prägestrukturen (12) erzeugt werden, indem ein Blech (8) in einem mehrstufi gen Umformprozess, welcher mindestens einen Walzprozess einschließt, der art verformt wird, dass in einem ersten Umformprozess und in einem zweiten Umformprozess das Blech (8) zumindest abschnittsweise in unterschiedliche, jeweils in der Blechebene liegende Hauptrichtungen, bezogen auf die Durch laufrichtung (FR) des Walzens sowie die hierzu orthogonale Walzquerrichtung (QR), gedehnt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Umform prozesse mittels eines Walzenpaares (5, 6) erfolgt, welches aus ei ner ersten Walze (5) mit einer Positivstruktur und einer zweiten Walze (6) mit einer korrespondierenden Negativstruktur gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Umform prozesse mittels eines Walzenpaares (5, 6) erfolgt, welches aus einer ersten Walze (5) mit einer strukturierten Oberfläche (7) und einer zweiten, eine nachgiebige Oberfläche aufweisenden Walze (6) gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzen mittels eines Walzenpaares (5, 6) erfolgt, durch welches ein Walz spalt mit einer über seine Breite uneinheitlichen Weite gebildet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Stufe des mehrstufigen Umform prozesses durch Walzen eine Wel lenstruktur (9) in Form von Querwellen (10) erzeugt wird und die Querwellen (10) von der Mitte des Bleches (8) aus durch mindestens ein Walzenpaar (5, 6) sukzessive nach außen geformt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinanderfolgenden Walzvorgängen ausschließlich unterschiedliche Ab schnitte des Bleches (8) verformt werden, wobei mindestens einer dieser Ab- schnitte hauptsächlich in Längsrichtung (LR) und mindestens ein weiterer Ab schnitt des Bleches (8) im Vergleich hierzu in einem höheren Maße in Querrich tung (QR) verformt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinanderfolgenden Walzvorgängen zumindest teilweise dieselben Abschnit te des Bleches (8) verformt werden, wobei ein und derselbe Abschnitt nachei nander in unterschiedlichen Hauptrichtungen verformt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den verschiedenen Hauptrichtungen, in welchen jeweils zumindest ein Abschnitt des Bleches (8) in den einzelnen Umform prozessen hauptsäch lich gedehnt wird, ein Winkel von mehr als 45° eingeschlossen ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im gesamten, mit Hilfe mehrerer Walzenpaare (5, 6) durchgeführten Walzprozess das Dünnblech (8) unter Zugspannung gehalten wird und das im Walzprozess strukturierte Dünnblech (8) nach dem letzten Walzvorgang in einem Winkel von 20° bis 50° gegenüber der Walzrichtung einer angetriebenen Walze (5, 6) ab geführt wird.
10. Dünnblech für eine elektrochemische Zelle, mit einer Blechmittelebene, in wel cher eine Basisdicke (d) des Bleches gegeben ist, und mit einer Prägestruktur (12), welche zu mindestens einer Seite der Blechmittelebene in Form erhabe ner und/oder vertiefter Prägeelemente (10, 14, 17, 18) ausgebildet ist, wobei die maximale Höhe beziehungsweise Tiefe (hmax, tmax) der Prägeelemente (10, 14, 17, 18) mindestens das 3-fache der Basisdicke (d) beträgt, und wobei die minimale Wandstärke der Prägeelemente (10, 14, 17, 18) mindestens 70% der Basisdicke (d) beträgt.
11. Dünnblech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Prä geelemente (17, 18) eine hahnenfußartige Strukturierung gegeben ist.
12. Dünnblech nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Nutzkontur (21), durch welche mindestens ein Fluidraum begrenzt ist, so wie außerhalb der Nutzkontur (21) angeordnete Freischnitte oder zusätzliche Prägeelemente aufweist, wobei in keinem Bereich innerhalb und außerhalb der Nutzkontur (21 ) eine unter 0,05 mm oder über 0,5 mm liegende Wandstärke gegeben ist.
PCT/DE2022/100155 2021-03-16 2022-02-25 Dünnblech und verfahren zum walzen von dünnblech für eine elektrochemische zelle WO2022194322A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021106297 2021-03-16
DE102021106297.7 2021-03-16
DE102022104250.2 2022-02-23
DE102022104250.2A DE102022104250A1 (de) 2021-03-16 2022-02-23 Dünnblech und Verfahren zum Walzen von Dünnblech für eine elektrochemische Zelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022194322A1 true WO2022194322A1 (de) 2022-09-22

Family

ID=80930231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2022/100155 WO2022194322A1 (de) 2021-03-16 2022-02-25 Dünnblech und verfahren zum walzen von dünnblech für eine elektrochemische zelle

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022194322A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023031147A1 (de) * 2021-08-30 2023-03-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zur umformung von folien in dreidimensional strukturierte flächenbauteile

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565449B2 (de) 1977-04-07 1981-02-05
JP2000051959A (ja) * 1998-08-04 2000-02-22 Mitsuike Kogyo Kk プレス成形方法
DE19847902B4 (de) 1998-10-18 2005-12-01 Dr. Mirtsch Gmbh Verfahren zur Umformung dünner, beulstrukturierter Materialbahnen
JP2006075900A (ja) * 2004-08-12 2006-03-23 Nippon Steel Corp 金型ロール及び凹凸形状板の成形方法
KR100882648B1 (ko) * 2007-09-27 2009-02-06 현대자동차주식회사 점진적 고무성형을 이용한 대면적 금속분리판 제조방법
DE102009018028B3 (de) 2009-04-18 2010-11-18 Horst Hager Elektrode für elektrolytische Prozesse und Redoxbatterien mit dieser
CN103022512A (zh) 2012-12-20 2013-04-03 华南理工大学 一种用于质子交换膜的燃料电池双极板及滚压加工方法
JP5262150B2 (ja) 2008-02-05 2013-08-14 日産自動車株式会社 燃料電池用金属セパレータの製造方法および製造装置
CN105514460A (zh) 2015-12-29 2016-04-20 北京科技大学 一种高导电率金属双极板的高效轧制成形工艺
WO2018146282A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 Cmblu Projekt Ag Flow-by electrode unit and use thereof, redox flow battery system and use thereof, method of manufacturing a flow-by electrode unit, method of operating a redox flow battery system
US20180281040A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Kokusan Parts Industry Co., Ltd. Method of manufacturing metal embossed plate
CN109614904A (zh) 2018-12-03 2019-04-12 东北大学 一种基于Shapelet的多传感器融合的活动识别方法
CN110125216A (zh) 2019-04-23 2019-08-16 太原科技大学 一种燃料电池金属极板流道纵向辊轧成形设备及方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565449B2 (de) 1977-04-07 1981-02-05
JP2000051959A (ja) * 1998-08-04 2000-02-22 Mitsuike Kogyo Kk プレス成形方法
DE19847902B4 (de) 1998-10-18 2005-12-01 Dr. Mirtsch Gmbh Verfahren zur Umformung dünner, beulstrukturierter Materialbahnen
JP4846247B2 (ja) 2004-08-12 2011-12-28 新日本製鐵株式会社 金型ロール及び凹凸形状板の成形方法
JP2006075900A (ja) * 2004-08-12 2006-03-23 Nippon Steel Corp 金型ロール及び凹凸形状板の成形方法
KR100882648B1 (ko) * 2007-09-27 2009-02-06 현대자동차주식회사 점진적 고무성형을 이용한 대면적 금속분리판 제조방법
JP5262150B2 (ja) 2008-02-05 2013-08-14 日産自動車株式会社 燃料電池用金属セパレータの製造方法および製造装置
DE102009018028B3 (de) 2009-04-18 2010-11-18 Horst Hager Elektrode für elektrolytische Prozesse und Redoxbatterien mit dieser
CN103022512A (zh) 2012-12-20 2013-04-03 华南理工大学 一种用于质子交换膜的燃料电池双极板及滚压加工方法
CN105514460A (zh) 2015-12-29 2016-04-20 北京科技大学 一种高导电率金属双极板的高效轧制成形工艺
WO2018146282A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 Cmblu Projekt Ag Flow-by electrode unit and use thereof, redox flow battery system and use thereof, method of manufacturing a flow-by electrode unit, method of operating a redox flow battery system
US20180281040A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Kokusan Parts Industry Co., Ltd. Method of manufacturing metal embossed plate
CN109614904A (zh) 2018-12-03 2019-04-12 东北大学 一种基于Shapelet的多传感器融合的活动识别方法
CN110125216A (zh) 2019-04-23 2019-08-16 太原科技大学 一种燃料电池金属极板流道纵向辊轧成形设备及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023031147A1 (de) * 2021-08-30 2023-03-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zur umformung von folien in dreidimensional strukturierte flächenbauteile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10101059C2 (de) Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen und Verfahren und Vorrichtung für deren Ausbildung
EP2825343B1 (de) Mikrostrukturbauteil und verfahren zu dessen herstellung
EP2085163B1 (de) Kaltwalzverfahren zur Herstellung eines Profils
EP3879597A1 (de) Verfahren zur bearbeitung einer elektrodenbahn und bearbeitungsvorrichtung hierfür
EP0888208A1 (de) Verfahren zum beulstrukturieren dünner materialbahnen
WO2022194322A1 (de) Dünnblech und verfahren zum walzen von dünnblech für eine elektrochemische zelle
DE2953278C2 (de)
DE102020203092A1 (de) Verfahren zur Bearbeitung einer Elektrodenbahn und Bearbeitungsvorrichtung hierfür
DE102019118109A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Elektrode
DE19925700A1 (de) Rollenkäfig für ein Rollenlager
EP1690608A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren
DE102022104250A1 (de) Dünnblech und Verfahren zum Walzen von Dünnblech für eine elektrochemische Zelle
DE2320901C3 (de) Stanzvorrichtung
EP1457275B1 (de) Folgeverbundwerkzeug
DE19901015A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum umformtechnischen Fügen von Teilen
EP3907798A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur verwendung bei der herstellung von bipolarplatten, insbesondere für brennstoffzellen
DE102020214087A1 (de) Verfahren zur Bearbeitung einer Elektrodenbahn und Bearbeitungsvorrichtung hierfür
DE2629947A1 (de) Rolleinheit und verfahren zu ihrer herstellung
EP0956912B1 (de) Werkzeug zur Herstellung strukturierter Bleche
EP2165783B1 (de) Werkzeug für eine Stanzmaschine zum Verändern des Spannungszustands eines Blechs
WO2020094697A1 (de) Elektrodenmaterial und elektrode zur betriebsmittelverteilung in einer brennstoffzelle
JPH11260373A (ja) 展延メッシュシートの製造方法及びその装置
DE102022104124B3 (de) Elektrode einer elektrochemischen Zelle und Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
DE102021125209B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines flächigen, ebenen Werkstücks
DE102019118110A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Elektrode

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22711867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22711867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1