[发明专利]具有改善的温度分布的双极板

说明书

本发明涉及一种具有改善的温度分布的双极板，其用于电化学系统，并且涉及包括多个双极板的电化学系统。该电化学系统例如可以是燃料电池系统、电化学压缩机、氧化还原液流电池或者电解器。

技术领域

本发明涉及用于电化学系统的双极板，并且涉及包括多个双极板的电化学系统。该电化学系统例如可以是燃料电池系统、电化学压缩机、氧化还原液流电池或者电解器。

背景技术

已知的电化学系统通常包括成堆叠的电化学电池，它们由两个隔板之间的双极板彼此分开。这样的双极板可以用于例如间接地电接触单个电化学电池(例如燃料电池)的电极和/或电连接相邻的电池(电池串联)。双极板通常由被结合在一起的两个单独的隔板形成。双极板的隔板可以通过材料结合，例如通过一个或多个焊接接头，特别是通过一个或多个激光焊接接头而结合在一起。

双极板和/或隔板可以各自具有或形成这样的结构，这些结构例如被构造成对由相邻的双极板界定的电化学电池提供一种或多种介质，和/或从其中去除反应产物。该介质可以是燃料(例如氢或甲醇)或反应气体(例如空气或氧气)。此外，双极板和/或隔板可以包括用于引导冷却介质经过双极板的，特别是经过被双极板的隔板封围的腔体的结构。此外，双极板可以被构造成可传递当在电化学电池中转换电能和/或化学能时所产生的废热，并且还相对于彼此和/或相对于外部来密封各种介质通道和冷却通道。

屏障元件可以设在活性区域和将该活性区域向外界定的凸边之间，所述屏障元件被布置和构造成使得它们减少或防止反应介质经过活性区域。

此外，双极板通常各自具有至少一个或多个贯通开口。经过这些贯通开口，介质和/或反应产物可以被传导到由堆叠的邻近的双极板所界定的电化学电池或者进入到由双极板的隔板形成的腔体中，或者可以被传导到电池外或者腔体外。电化学电池单体通常还各自包括一个或多个膜电极组件(MEAs)。MEAs可以包括一个或多个气体扩散层，这些扩散层通常定向成朝向双极板，并且形成为例如金属织物或碳织物。

在某些情况下，已经发现有问题的是，在隔板背向电化学活性侧的一侧，例如在由双极板的两个隔板封围的腔体中，冷却介质部分地沿着不希望的路径被引导。例如，可能发生的是，主要用于冷却隔板或双极板的电化学活性区域的冷却介质至少部分地被引导经过活性区域并且因此没有有利于冷却该活性区域，或者只是在不充分地起到了该作用。

这种无意的冷却剂旁通可能导致在电化学电池的区域中出现不期望的温度峰值(集中)。此外，为了增加被引导穿过活性区域的冷却介质，需要增加泵送能力。所有这些不期望的影响可能对电化学系统的效率有不利影响。

申请人的下列公开涉及上述问题：DE 10 2007 048 184 B3、DE 20 2017 103 229U2、DE 20 2014 008 157 U1和DE 20 2015 106 197 U1，并且目的是减少冷却剂旁通。

发明内容

本发明的目的是实现改善的双极板的温度分布，使得效率可以进一步提高。

根据本发明，该目标是通过根据主要权利要求的双极板实现。进一步进展形成从属权利要求的主题以及下文说明的主题。

提出了一种用于电化学系统的双极板，其包括：

-两个隔板，

-至少一个入口开口，其用于引入冷却介质，

-出口开口，其用于排放冷却介质，

-在隔板中的至少第一隔板中的

o活性区域，其具有用于沿双极板的外侧引导反应介质的第一结构和用于沿双极板的内侧引导冷却介质的第二结构，

o本质上封闭的外周凸边，其用于使至少活性区域密封隔开，外周凸边围绕活性区域和出口开口延伸，并且限定凸边内部。