WO2024256509A1 - Separator plate for an electrochemical system - Google Patents

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WO2024256509A1
WO2024256509A1 PCT/EP2024/066306 EP2024066306W WO2024256509A1 WO 2024256509 A1 WO2024256509 A1 WO 2024256509A1 EP 2024066306 W EP2024066306 W EP 2024066306W WO 2024256509 A1 WO2024256509 A1 WO 2024256509A1
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area
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Bernadette GRÜNWALD
Rainer Glück
Arnold Gente
Stefan Schoenbauer
Stefan Schuerg
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Robert Bosch GmbH
Reinz Dichtungs GmbH
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Definitions

  • the separator plates or the individual plates can each have or form structures which are designed, for example, to supply the electrochemical cells arranged between adjacent separator plates with one or more media and/or to transport away reaction products.
  • these structures can be used to guide a cooling fluid through a gap between the individual plates of a separator plate.
  • the structures can, for example, comprise sequences of webs and channels.
  • the media can therefore be fuels (e.g. hydrogen or methanol), reaction gases (e.g. air or oxygen) or coolants.
  • the terms medium and fluid can be used synonymously.
  • a separator plate for an electrochemical system comprising:
  • the first individual plate has a first flow field on its outside and at least one first distribution region which connects the first flow field and the first through-opening in a fluid-conducting manner
  • the second individual plate has a second flow field on its outside and at least one second distribution region which connects the second flow field and the second through-opening in a fluid-conducting manner
  • the first and second distribution regions each have a plurality of fluid-conducting channels
  • the first and second flow fields each have a flow field main flow axis along which the respective fluid can flow through them, and a length dimension of the first and second distribution regions extends parallel to the respective flow field main flow axis, ie to the flow field main flow axis of the flow field to which a distribution region under consideration is connected in a fluid-conducting manner
  • the first and second distribution regions each have a
  • the surface area of the first distribution area on the outside of the first individual plate can be significantly reduced without significantly impairing the function of the separator plate.
  • the surface area of the first flow field can be increased, which improves the performance of an electrochemical system comprising the separator plate.
  • the second distribution area can also be reduced accordingly, whereas the proportion of the second flow field can be increased.
  • the aim was to reduce the length of the distribution field for a fixed flow field without substantially changing the width of the distribution field. Instead, an average channel length was reduced. As a result, the required proportions were maintained.
  • any distribution region disclosed here can be spatially positioned between the through-opening, in particular a center of gravity thereof, and the flow field which the distribution region connects to one another in a fluid-conducting manner. This intermediate positioning can in particular be present along the flow field main flow axis of the flow field connected to the distribution region in a fluid-conducting manner.
  • the separator plate also has a through-opening for coolant, whereby the through-opening for coolant is preferably arranged between the through-opening for oxygen and the through-opening for hydrogen in a direction perpendicular to the flow field main flow axis.
  • the end of the distribution area facing away from the flow field can be defined by the furthest point of a distribution area, from which the medium guided on the outer surface of the individual plate is guided between the coolant through-opening and the distribution area in the direction of the flow field past the coolant through-opening.
  • the width of a distribution area can be defined so that it corresponds to the width of the associated flow field.
  • the latter can be determined as the distance between the points that are most deflected from the plane of the plane, i.e. the channel base, of the outermost channel of the flow field. If one or both of these outermost channels not only have a line of maximum deflection from the plane of the plane, but also a bottom surface of maximum deflection from the plane of the plane, the center line of this bottom surface, i.e. the center orthogonal to the flow field main flow axis, is considered. If the flow field is formed by periodically deflected, for example wave-shaped, channels and webs, the width of the flow field and thus also the width of the distribution area can result from the width of the center lines of the lowest points of the outermost channels or the corresponding bottom surfaces.
  • the average width on the last 10% of the length of the flow field adjacent to the distribution area in question can be considered as the width of the flow field.
  • the end of the flow field towards the distribution area can be defined at the point at which, on an outer side of the flow field, which forms an outer side or an outer edge of the flow field when viewed transversely to the flow field main flow axis, for example, the center line of the outermost channel experiences a first change in direction relative to the flow field main flow axis, which is at least 0.5% of the width of the flow field.
  • This can mean that the center line changes its direction relative to the flow field main flow axis, so that a distance of the center line to this flow field main flow axis changes by at least 0.5% of the width of the flow field.
  • the location at which this change in distance first occurs can define the end of the flow field towards the distribution area.
  • the location that is closer to the outer edge of the single plate that is at least substantially orthogonal to the flow field main flow axis and that lies beyond the nearest through openings can be considered.
  • the separator plate can have regions with differing heights, e.g. a region that is lowered relative to another region. For example, average, minimum or maximum heights of the respective regions can be considered.
  • regions with differing heights can each extend over a large part of the width of the separator plate, in particular over the region in which fluid-carrying channels are formed, whereby this width can run transversely to any of the flow field main axes.
  • the differences in thickness are not formed in the regions in which the sealing elements are formed.
  • these areas can be distributed along any of the flow field main axes and/or follow one another.
  • the distribution area and the flow field can be arranged in areas that differ from one another, with a height, in particular a mean or maximum height, of these areas differing from one another. Locations of maximum height can, for example, comprise web crests, with a respective web running between adjacent channels and separating them from one another.
  • a further area of different height can be arranged, which has a lower height than both the other flow field and the other distribution area.
  • This transition area can be allocated proportionately to both with regard to the aforementioned demarcation between flow field and distribution area, or belong to only one of the two; the aforementioned width definition should be the only decisive factor for this.
  • the height and the thickness can be measured orthogonally to a plane of the separator plate and in particular to a plane of any of its individual plates.
  • the plane of a respective individual plate can be defined, for example, by an edge of the individual plate or by those flat areas of the individual plate that are not deformed as a result of an embossing or deep-drawing process to form the web-channel structures or beads described here.
  • the planes of the planes of the corresponding sections of the plates can run in the neutral fibers of the corresponding sections of the plates, on the other hand, it is also possible to consider the surfaces of the relevant sections of the plates as planes of the planes of the planes of the plates.
  • a first area can be lowered relative to the plane of the flat surface, whereas a further area can be lowered more or less significantly relative to the plane of the flat surface.
  • the further area can lie in the plane of the flat surface or be raised relative to it. Raising relative to the plane of the flat surface can be equivalent to removing opposing areas of the individual plates, whereas lowering can reduce the distance between these opposing areas.
  • the separator plate comprises a height-reduced and/or lowered first region, which is preferably designed to be covered by a gas diffusion layer (GDL).
  • the first region can be height-reduced or lowered, for example, compared to a flat surface plane and/or compared to a second region explained below.
  • the first region can comprise the flow fields of the separator plate.
  • a GDL can be arranged on one or both surfaces of an MEA, which is supported by the separator plate and is arranged in particular between two adjacent separator plates of a stack.
  • the first region can be used as an active region by covering it with the GDL and the MEA.
  • the separator plate comprises at least one second region which is raised and/or not reduced in height. This can apply, for example, in comparison to a flat surface plane and/or the first region explained above. When comparing the heights of the first and second regions, locations of maximum height of these regions can be compared with one another, in particular web crests of these regions. Any distribution region disclosed here can be comprised of a raised second region.
  • the separator plate has a first region, which in particular comprises the flow fields, and which has a lower, in particular maximum, height compared to at least one second region, wherein the second region comprises at least one first and at least one second distribution region of the type explained above.
  • first and second regions can therefore be defined in such a way that they comprise parts of the outer sides of both individual plates, i.e. complete sections and in particular complete cross sections of the assembled separator plate.
  • the aforementioned transition region can in this sense represent a third region in terms of height, but in terms of width it can either be completely the first region, completely the second area or partly to the first and partly to the second area, according to the width of the outermost channels on both sides.
  • Any flow field disclosed here can be characterized, for example, in that all webs and channels included thereby are straight over at least a large part of their length and run parallel to one another and parallel to a flow field main flow direction of this flow field.
  • the webs and channels of a respective flow field can also be wave-shaped and run next to each other and along the main flow axis with a similar wave shape.
  • the flow field main flow axis can correspond to a longitudinal axis and/or an axis of symmetry, in particular a mirror symmetry axis, of a respective flow field or run parallel thereto.
  • the separator plate can have two outer edges or also longitudinal sides that lie opposite one another and run at least in sections along at least one of the flow field main flow axes.
  • the flow field main flow axes of the first and second flow fields can run parallel to one another or coincide with one another, in particular in an orthogonal projection into a common plane.
  • the channel lengths, as well as the total and average channel length in a distribution area are short.
  • the average channel length can be determined by adding up all the individual channel lengths of a distribution area on the outside of a single plate and then dividing by the number of these channels.
  • a maximum length of the second distribution area is less than 65%, preferably less than 55%, in particular less than 50%, of the maximum length of the first distribution area.
  • a corresponding reduction in the size of the second distribution area creates additional degrees of freedom in order to provide flow spaces for the cooling fluid, in particular by means of the second individual plates. In particular, this makes it possible to reduce flow resistances of the cooling fluid in the first distribution area.
  • a reduced length of the second distribution area compared to the first distribution area is also acceptable because the second distribution area carries hydrogen, for which this reduction in size results in only partially relevant flow resistances.
  • the maximum length of the second distribution area is greater than 35%, in particular greater than 40%, of the maximum length of the first distribution area.
  • a further development provides that the first and second flow fields are lowered relative to the respective first and second distribution areas connected thereto.
  • the connection relates to the fluid-conducting connection of the distribution area and the flow field.
  • the lowering can apply in relation to locations of maximum height encompassed by the distribution areas and flow fields. These can be, for example, web crests and preferably not channel bottoms.
  • This further development can be implemented in particular by and/or can in particular include the flow fields being encompassed by a first area of the type discussed above and the distribution areas being encompassed by a second area of the type discussed above, wherein the first area is lowered relative to the second area.
  • the maximum length of the first and second distribution region lies between a transition from the respective distribution region and (or to) an associated flow field and a point of the respective distribution region that is at a maximum distance from this transition.
  • a maximum dimension of the first and second distribution region can be orthogonal to one of the flow field main flow axes in each case in an edge region of the first and second distribution region, in which fluid from the correspondingly connected one of the first and second flow fields is fed into the distribution regions or in which fluid from the distribution regions is fed into the correspondingly connected one of the first and second flow fields.
  • the maximum dimension can run orthogonal to the flow field main flow axis of the flow field that is fluidly connected to the distribution region in question.
  • the invention also relates to an electrochemical system comprising a plurality of separator plates according to any aspect disclosed herein.
  • Figure 1 shows a perspective view of an electrochemical system with a plurality of stacked separator plates with membrane electrode units arranged between them.
  • Figure 2 shows a perspective view of two separator plates of a system similar to Figure 1 with a membrane electrode assembly (MEA) arranged between the separator plates.
  • MEA membrane electrode assembly
  • Figure 3 is an illustration of a portion of a separator plate according to an example of the prior art.

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Abstract

The invention relates to a separator plate for an electrochemical system. The electrochemical system can in particular be a fuel cell system, an electrochemical compressor, an electrolyzer or a redox flow battery. The invention also discloses an electrochemical system comprising multiple separator plates of this type.

Description

REINZ-Dichtungs-GmbH, Robert Bosch GmbH REINZ-Dichtungs-GmbH, Robert Bosch GmbH

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Separatorplatte für ein elektrochemisches System separator plate for an electrochemical system

Die Erfindung betrifft eine Separatorplatte für ein elektrochemisches System. Das elektrochemische System kann insbesondere ein Brennstoffzellensystem, ein elektrochemischer Kompressor, ein Elektrolyseur oder eine Redox-Flow- Batterie sein. Ebenso offenbart wird ein elektrochemisches System mit einer Vielzahl derartiger Separatorplatten. The invention relates to a separator plate for an electrochemical system. The electrochemical system can in particular be a fuel cell system, an electrochemical compressor, an electrolyzer or a redox flow battery. An electrochemical system with a plurality of such separator plates is also disclosed.

Bekannte elektrochemische Systeme der genannten Art umfassen normalerweise einen Stapel elektrochemischer Zellen, die jeweils durch Separatorplatten voneinander getrennt sind. Im Kontext derartiger Stapel werden die Separatorplatten auch als Bipolarplatten bezeichnet. Die Separatorplatten können z. B. der elektrischen Kontaktierung der Elektroden der einzelnen elektrochemischen Zellen (z. B. Brennstoffzellen) und/oder der elektrischen Verbindung benachbarter Zellen dienen (Serienschaltung der Zellen). Typischerweise sind die Separatorplatten aus zwei, insbesondere zusammengefügten, Einzelplatten gebildet. Die Einzelplatten können stoffschlüssig zusammengefügt sein, z. B. durch eine oder mehrere Schweißverbindungen, insbesondere durch eine oder mehrere Laserschweißverbindungen. Known electrochemical systems of the type mentioned normally comprise a stack of electrochemical cells, each of which is separated from one another by separator plates. In the context of such stacks, the separator plates are also referred to as bipolar plates. The separator plates can serve, for example, to electrically contact the electrodes of the individual electrochemical cells (e.g. fuel cells) and/or to electrically connect adjacent cells (series connection of the cells). The separator plates are typically formed from two individual plates, in particular joined together. The individual plates can be joined together in a materially bonded manner, e.g. by one or more welded joints, in particular by one or more laser welded joints.

Die Separatorplatten bzw. die Einzelplatten können jeweils Strukturen aufweisen oder bilden, die z. B. zur Versorgung der zwischen benachbarten Separatorplatten angeordneten elektrochemischen Zellen mit einem oder mehreren Medien und/oder zum Abtransport von Reaktionsprodukten eingerichtet sind. Insbesondere kann mittels dieser Strukturen ein Kühlfluid durch einen Zwischenraum zwischen den Einzelplatten einer Separatorplatte geführt werden. Die Strukturen können z. B. Abfolgen von Stegen und Kanälen umfassen. Bei den Medien kann es sich folglich um Brennstoffe (z. B. Wasserstoff oder Methanol), Reaktionsgase (z. B. Luft oder Sauerstoff) oder um Kühlmittel handeln. Im Rahmen dieser Offenbarung können die Begriffe Medium und Fluid gleichbedeutend verwendet werden. The separator plates or the individual plates can each have or form structures which are designed, for example, to supply the electrochemical cells arranged between adjacent separator plates with one or more media and/or to transport away reaction products. In particular, these structures can be used to guide a cooling fluid through a gap between the individual plates of a separator plate. The structures can, for example, comprise sequences of webs and channels. The media can therefore be fuels (e.g. hydrogen or methanol), reaction gases (e.g. air or oxygen) or coolants. In the context of this disclosure, the terms medium and fluid can be used synonymously.

Ferner weisen die Separatorplatten üblicherweise jeweils wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, durch die hindurch die Medien zu den zwischen benachbarten Separatorplatten des Stapels angeordneten elektrochemischen Zellen bzw. den Membran-Elektroden-Anordnungen (MEAs) geleitet oder von diesen weggeführt werden können. Aus einer solchen Durchgangsöffnung wird ein jeweiliges Fluid mittels der vorstehend geschilderten Strukturen in einen jeweiligen ersten Verteilbereich geführt und von dort in ein dem aktiven Bereich der Zelle bzw. MEA gegenüberliegendes Strömungsfeld. Nach dem Durchströmen des aktiven Bereichs wird das Fluid über einen zweiten Verteilbereich, auch Sammelbereich genannt, wieder einer Austritts-Durchgangsöffnung zugeführt. Ein Beispiel hierfür findet sich in der DE 20 2016 107 302 Ul. Furthermore, the separator plates usually each have at least one through-opening through which the media can be guided to or away from the electrochemical cells or membrane electrode assemblies (MEAs) arranged between adjacent separator plates of the stack. From such a through-opening, a respective fluid is guided by means of the structures described above into a respective first distribution area and from there into a flow field opposite the active area of the cell or MEA. After flowing through the active area, the fluid is fed back to an outlet through-opening via a second distribution area, also called a collection area. An example of this can be found in DE 20 2016 107 302 Ul.

Es ist bekannt, an einer ersten Außenseite der Separatorplatte, d.h. einer Außenseite einer ersten Einzelpatte, ein erstes Fluid zu führen, z.B. einen Brennstoff, und an einer davon abgewandten zweiten Außenseite der Separatorplatte, d.h. einer Außenseite einer zweiten Einzelpatte, ein zweites Fluid zu führen, z.B. ein Reaktionsgas. In einem von den Innenseiten der Einzelplatten begrenzten Innenraum wird hingegen üblicherweise ein Kühlfluid geführt. Die fluidführenden Strukturen an den jeweiligen Außenseiten der Einzelplatten bilden an deren Innenseiten komplementär geformte Strukturen aus, welche das Kühlfluid führen. It is known to guide a first fluid, e.g. a fuel, on a first outer side of the separator plate, i.e. an outer side of a first individual plate, and to guide a second fluid, e.g. a reaction gas, on a second outer side of the separator plate facing away from it, i.e. an outer side of a second individual plate. In contrast, a cooling fluid is usually guided in an interior space delimited by the inner sides of the individual plates. The fluid-conducting structures on the respective outer sides of the individual plates form complementary shaped structures on their inner sides, which guide the cooling fluid.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Leistungsvermögen derartiger elektrochemischer Systeme nach wie vor optimierbar ist. So nehmen beispielswiese die Fluidführungen zwischen den Durchgangsöffnungen und einem Strömungsfeld nach wie vor einen signifikanten Flächenanteil an den jeweiligen Seiten einer Separatorplatte ein. Dieser Flächenanteil steht nicht als aktiver Bereich der Zelle zur Verfügung und trägt daher nicht unmittelbar zu deren Leistungsvermögen bei. However, it has been shown that the performance of such electrochemical systems can still be optimized. For example, the fluid guides between the through holes and a flow field still take up a significant amount of surface area on the respective sides of a separator plate. This surface area is not available as an active area of the cell and therefore does not directly contribute to its performance.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Leistungsvermögen eines elektrochemischen Systems mit einer Mehrzahl derartiger Separatorplatten zu verbessern. An object of the present invention is therefore to improve a performance of an electrochemical system with a plurality of such separator plates.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in dieser Beschreibung und in den Figuren angegeben. This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous further developments are specified in the dependent claims as well as in this description and in the figures.

Entsprechend wird eine Separatorplatte für ein elektrochemisches System vorgeschlagen, wobei das System umfasst: Accordingly, a separator plate for an electrochemical system is proposed, the system comprising:

- eine erste Einzelplatte und eine zweite Einzelplatte, deren Innenseiten einander zugewandt sind, - a first single plate and a second single plate, the inner sides of which face each other,

- mindestens eine erste Durchgangsöffnung zum Durchleiten von Luft cider Sauerstoff durch die Separatorplatte, - mindestens eine zweite Durchgangsöffnung zum Durchleiten von Wasserstoff durch die Separatorplatte, wobei die erste Einzelplatte an ihrer Außenseite ein erstes Strömungsfeld und mindestens einen ersten Verteilbereich aufweist, der das erste Strömungsfeld und die erste Durchgangsöffnung fluidleitend verbindet, wobei die zweite Einzelplatte an ihrer Außenseite ein zweites Strömungsfeld und mindestens einen zweiten Verteilbereich aufweist, der das zweite Strömungsfeld und die zweite Durchgangsöffnung fluidleitend verbindet, wobei der erste und zweite Verteilbereich jeweils eine Mehrzahl von fluidführenden Kanälen aufweisen, wobei das erste und zweite Strömungsfeld jeweils eine Strömungsfeld-Hauptströmungsachse aufweisen, entlang derer sie von dem jeweiligen Fluid durchströmbar sind, und sich eine Längenabmessung des ersten und zweiten Verteilbereichs parallel zu der jeweiligen Strömungsfeld-Hauptströmungsachse erstreckt, d.h. zu jeweils der Strömungsfeld-Hauptströmungsachse von demjenigen Strömungsfeld, mit dem ein betrachteter Verteilbereich fluidleitend verbunden ist, wobei der erste und zweite Verteilbereich jeweils eine Breitenabmessung orthogonal zu der jeweiligen Strömungsfeld -Hauptströmungsachse aufweist, wobei: - at least one first passage opening for passing air or oxygen through the separator plate, - at least one second through-opening for passing hydrogen through the separator plate, wherein the first individual plate has a first flow field on its outside and at least one first distribution region which connects the first flow field and the first through-opening in a fluid-conducting manner, wherein the second individual plate has a second flow field on its outside and at least one second distribution region which connects the second flow field and the second through-opening in a fluid-conducting manner, wherein the first and second distribution regions each have a plurality of fluid-conducting channels, wherein the first and second flow fields each have a flow field main flow axis along which the respective fluid can flow through them, and a length dimension of the first and second distribution regions extends parallel to the respective flow field main flow axis, ie to the flow field main flow axis of the flow field to which a distribution region under consideration is connected in a fluid-conducting manner, wherein the first and second distribution regions each have a width dimension orthogonal to the respective flow field main flow axis where:

- eine maximale Länge des ersten Verteilbereichs kleiner als 28 % einer maximalen Breite des ersten Verteilbereichs ist; und - a maximum length of the first distribution area is less than 28% of a maximum width of the first distribution area; and

- eine über die Anzahl der Kanäle gemittelte Kanallänge des ersten Verteilbereichs kleiner als 30%, insbesondere kleiner als 28% der maximalen Breite des ersten Verteilbereichs ist. - a channel length of the first distribution area averaged over the number of channels is less than 30%, in particular less than 28% of the maximum width of the first distribution area.

Es wurde erkannt, dass durch eine entsprechende Längen- und Breitenfestlegung und im Vergleich zu existierenden Lösungen ein Flächenanteil des ersten Verteilbereichs an der Außenseite der ersten Einzelplatte signifikant reduzierbar ist, ohne die Funktion der Separatorplatte signifikant zu beeinträchtigen. Im Gegenzug kann ein Flächenanteil des ersten Strömungsfelds erhöht werden, was das Leistungsvermögen eines elektrochemischen Systems umfassend die Separatorplatte verbessert. Auch der zweite Verteilbereich ist entsprechend reduzierbar, wohingegen der Anteil des zweiten Strömungsfelds vergrößerbar ist. It was recognized that by setting the appropriate length and width and in comparison to existing solutions, the surface area of the first distribution area on the outside of the first individual plate can be significantly reduced without significantly impairing the function of the separator plate. In return, the surface area of the first flow field can be increased, which improves the performance of an electrochemical system comprising the separator plate. The second distribution area can also be reduced accordingly, whereas the proportion of the second flow field can be increased.

Im Stand der Technik sind derartige Längen- und Breitenfestlegungen nicht vorgesehen. Meist wird davon abgesehen, da Verkleinerungen eines Verteilbereiches entlang einer Dimension kompensierende Vergrößerungen in einer anderen Dimension erfordern würden, um ausreichend Strömungsquerschnitte für das zu führende Fluid bereitzustellen. Erfindungsgemäß wurde stattdessen erkannt, dass die verschiedenen Parameter des Verteilbereichs gemeinschaftlich derart variierbar und kombinierbar sind, dass der Flächenanteil des Verteilbereichs an der Gesamtplatte ohne signifikante Beeinträchtigung der Fluidverteilung reduzierbar ist. In the prior art, such length and width specifications are not provided for. This is usually omitted because reductions in the size of a distribution area along one dimension would require compensating enlargements in another dimension in order to provide sufficient flow cross-sections for the fluid to be supplied. According to the invention, Instead, it was recognized that the various parameters of the distribution area can be varied and combined in such a way that the area share of the distribution area in the total plate can be reduced without significantly impairing the fluid distribution.

Dabei wurde für ein feststehendes Strömungsfeld angestrebt, die Länge des Verteilerfeldes zu reduzieren, und zwar ohne dass dabei die Breite des Verteilerfeldes im Wesentlichen verändert wird Stattdessen wurde eine gemittelte Kanallänge reduziert. Als Resultat wurden die beanspruchten Größenverhältnisse erhalten. The aim was to reduce the length of the distribution field for a fixed flow field without substantially changing the width of the distribution field. Instead, an average channel length was reduced. As a result, the required proportions were maintained.

Jeglicher hier offenbarte Verteilbereich kann dazu eingerichtet sein, von einem geführten Fluid durchströmt zu werden, insbesondere kontinuierlich und/oder gleichzeitig in sämtlichen vom Verteilbereich umfassten Kanälen. Vorzugsweise weist keiner der Verteilbereiche Kanäle oder Bereiche auf, in denen sich Fluid stehend ansammeln kann. Die Kanäle eines jeden Verteilbereichs können in die jeweilige Platte eingeprägt sein. Ein jeder Kanal kann langgestreckt sein und/oder von Stegen eingegrenzt werden. Jeweils zwei benachbarte Kanäle können durch einen zwischen Ihnen liegenden Steg voneinander getrennt sein. Any distribution area disclosed here can be designed to have a guided fluid flow through it, in particular continuously and/or simultaneously in all channels included in the distribution area. Preferably, none of the distribution areas has channels or areas in which fluid can accumulate standing. The channels of each distribution area can be embossed into the respective plate. Each channel can be elongated and/or delimited by webs. Any two adjacent channels can be separated from one another by a web between them.

Ferner kann jeglicher hier offenbarte Verteilbereich räumlich zwischen derjenigen Durchgangsöffnung, insbesondere einem Flächenschwerpunkt hiervon, und demjenigen Strömungsfeld positioniert sein, die der Verteilbereich fluidleitend miteinander verbindet. Diese Zwischenpositionierung kann insbesondere entlang der Strömungsfeld-Hauptströmungsachse des mit dem Verteilbereich fluidleitend verbundenen Strömungsfeldes vorliegen. Furthermore, any distribution region disclosed here can be spatially positioned between the through-opening, in particular a center of gravity thereof, and the flow field which the distribution region connects to one another in a fluid-conducting manner. This intermediate positioning can in particular be present along the flow field main flow axis of the flow field connected to the distribution region in a fluid-conducting manner.

Üblicherweise weist die Separatorplatte neben den Durchgangsöffnungen für Sauerstoff und Wasserstoff auch eine Durchgangsöffnung für Kühlmittel auf, dabei wird die Durchgangsöffnung für Kühlmittel bezogen auf eine Richtung senkrecht zur Strömungsfeld-Hauptströmungsachse bevorzugt zwischen der Durchgangsöffnung für Sauerstoff und der Durchgangsöffnung für Wasserstoff angeordnet. Das dem Strömungsfeld abgewandte Ende des Verteilbereichs kann durch den entferntesten Punkt eines Verteilbereichs definiert werden, von dem aus auf der Außenfläche der Einzelplatte noch das auf dieser Außenfläche geführte Medium zwischen der Kühlmittel-Durchgangsöffnung und dem Verteilbereich in Richtung des Strömungsfelds an der Kühlmittel-Durchgangsöffnung vorbei geführt wird. Die Breite eines Verteilbereichs kann so definiert sein, dass sie der Breite des zugehörigen Strömungsfelds entspricht. Letztere kann als Abstand der am stärksten aus der Planflächenebene ausgelenkten Punkte, d.h. des Kanalgrunds, des jeweils äußersten Kanals des Strömungsfeldes bestimmt werden. Weist einer oder weisen beide dieser äußersten Kanäle nicht nur eine Linie maximaler Auslenkung aus der Planflächenebene auf, sondern eine Bodenfläche maximaler Auslenkung aus der Planflächenebene, so wird die Mittellinie dieser Bodenfläche, d.h. die Mitte orthogonal zur Strömungsfeld- Hauptströmungsachse betrachtet. Wird das Strömungsfeld von periodisch ausgelenkten, beispielsweise wellenförmigen Kanälen und Stegen gebildet, so kann sich die Breite des Strömungsfelds und damit auch die Breite des Verteilbereichs aus der Breite der Mittellinien der tiefsten Punkte der äußersten Kanäle bzw. der entsprechenden Bodenflächen ergeben. Usually, in addition to the through-openings for oxygen and hydrogen, the separator plate also has a through-opening for coolant, whereby the through-opening for coolant is preferably arranged between the through-opening for oxygen and the through-opening for hydrogen in a direction perpendicular to the flow field main flow axis. The end of the distribution area facing away from the flow field can be defined by the furthest point of a distribution area, from which the medium guided on the outer surface of the individual plate is guided between the coolant through-opening and the distribution area in the direction of the flow field past the coolant through-opening. The width of a distribution area can be defined so that it corresponds to the width of the associated flow field. The latter can be determined as the distance between the points that are most deflected from the plane of the plane, i.e. the channel base, of the outermost channel of the flow field. If one or both of these outermost channels not only have a line of maximum deflection from the plane of the plane, but also a bottom surface of maximum deflection from the plane of the plane, the center line of this bottom surface, i.e. the center orthogonal to the flow field main flow axis, is considered. If the flow field is formed by periodically deflected, for example wave-shaped, channels and webs, the width of the flow field and thus also the width of the distribution area can result from the width of the center lines of the lowest points of the outermost channels or the corresponding bottom surfaces.

Weist das Strömungsfeld nicht nur gerade, parallel zueinander verlaufende cider periodisch ausgelenkte Kanäle und Stege auf, so kann die mittlere Breite auf den letzten 10% der Länge des Strömungsfelds angrenzend an den betreffenden Verteilbereich als Breite des Strömungsfelds betrachtet werden. If the flow field does not only have straight, parallel or periodically deflected channels and webs, the average width on the last 10% of the length of the flow field adjacent to the distribution area in question can be considered as the width of the flow field.

Das Ende des Strömungsfelds zum Verteilbereich hin kann an der Stelle definiert werden, an der an einer Außenseite des Strömungsfelds, die z. B. quer zur Strömungsfeld-Hauptströmungsachse betrachtet eine Außenseite oder einen Außenrand des Strömungsfelds bildet, die Mittellinie des äußersten Kanals eine erste Richtungsänderung relativ zur Strömungsfeld-Hauptströmungsachse erfährt, die mindestens 0,5% der Breite des Strömungsfelds beträgt. Dies kann bedeuten, dass die Mittellinie ihre Richtung relativ zur Strömungsfeld-Hauptströmungsachse ändert, sodass sich ein Abstand der Mittellinie zu dieser Strömungsfeld-Hauptströmungsachse um wenigstens 0,5 % der Breite des Strömungsfelds ändert. Der Ort, an der erstmals diese Abstandsänderung auftritt, kann das Ende des Strömungsfelds zum Verteilbereich hin definieren. The end of the flow field towards the distribution area can be defined at the point at which, on an outer side of the flow field, which forms an outer side or an outer edge of the flow field when viewed transversely to the flow field main flow axis, for example, the center line of the outermost channel experiences a first change in direction relative to the flow field main flow axis, which is at least 0.5% of the width of the flow field. This can mean that the center line changes its direction relative to the flow field main flow axis, so that a distance of the center line to this flow field main flow axis changes by at least 0.5% of the width of the flow field. The location at which this change in distance first occurs can define the end of the flow field towards the distribution area.

Wenn die Änderungen an beiden Außenseiten an unterschiedlichen Stellen erfolgen, kann diejenige Stelle betrachtet werden, die der zur Strömungsfeld- Hauptströmungsachse zumindest im Wesentlichen orthogonal verlaufenden Außenkante der Einzelplatte, die jenseits der nächstliegenden Durchgangsöffnungen liegt, näher liegt. If the changes occur at different locations on both outer sides, the location that is closer to the outer edge of the single plate that is at least substantially orthogonal to the flow field main flow axis and that lies beyond the nearest through openings can be considered.

Im Falle wellenförmiger Strömungsfelder sollen dabei nur solche Änderungen betrachtet werden, die nicht dem Wellenmuster folgen. Die Separatorplatte kann Bereiche mit voneinander abweichenden Höhen aufweisen, z.B. einen relativ zu einem weiteren Bereich abgesenkten Bereich. Es können z.B. mittlere, minimale oder maximale Höhen der jeweiligen Bereiche betrachtet werden. Alternativ kann von Dickenunterschieden der Separatorplatte gesprochen werden. Die Bereiche mit voneinander abweichenden Höhen können sich jeweils über einen Großteil der Breite der Separatorplatte erstrecken, insbesondere über den Bereich, in dem fluidführende Kanäle ausgebildet sind, wobei diese Breite quer zu jeglicher der Strömungsfeld-Hauptachsen verlaufen kann. Vorzugsweise sind die Dickenunterschiede nicht in den Bereichen ausgebildet, in denen die Dichtelemente ausgebildet sind. In the case of wave-shaped flow fields, only those changes that do not follow the wave pattern should be considered. The separator plate can have regions with differing heights, e.g. a region that is lowered relative to another region. For example, average, minimum or maximum heights of the respective regions can be considered. Alternatively, one can speak of differences in the thickness of the separator plate. The regions with differing heights can each extend over a large part of the width of the separator plate, in particular over the region in which fluid-carrying channels are formed, whereby this width can run transversely to any of the flow field main axes. Preferably, the differences in thickness are not formed in the regions in which the sealing elements are formed.

Zusätzlich oder alternativ können diese Bereiche entlang jeglicher der Strömungsfeld-Hauptachsen verteilt sein und/oder aufeinanderfolgen. Wie nachstehend noch erläutert, können der Verteilbereich und das Strömungsfeld in voneinander abweichenden Bereichen angeordnet sein, wobei sich eine Höhe, insbesondere eine mittlere oder maximale Höhe, dieser Bereiche voneinander unterscheidet. Orte maximaler Höhe können zum Beispiel Stegkuppen umfassen, wobei ein jeweiliger Steg zwischen benachbarten Kanälen verlaufen und diese voneinander trennen kann. Am Übergang zwischen einem Verteilbereich und dem Strömungsfeld kann ein weiterer Bereich abweichender Höhe angeordnet sein, der sowohl gegenüber dem sonstigen Strömungsfeld und dem sonstigen Verteilbereich eine geringere Höhe aufweist. Dieser Übergangsbereich kann bezüglich der vorgenannten Abgrenzung zwischen Strömungsfeld und Verteilbereich anteilig beiden zugeteilt werden oder nur zu einem von beiden zugehören, hierfür sollen ausschließlich die vorgenannte Breitendefinition maßgeblich sein. Additionally or alternatively, these areas can be distributed along any of the flow field main axes and/or follow one another. As explained below, the distribution area and the flow field can be arranged in areas that differ from one another, with a height, in particular a mean or maximum height, of these areas differing from one another. Locations of maximum height can, for example, comprise web crests, with a respective web running between adjacent channels and separating them from one another. At the transition between a distribution area and the flow field, a further area of different height can be arranged, which has a lower height than both the other flow field and the other distribution area. This transition area can be allocated proportionately to both with regard to the aforementioned demarcation between flow field and distribution area, or belong to only one of the two; the aforementioned width definition should be the only decisive factor for this.

Die Höhe und die Dicke können orthogonal zu einer Planflächenebene der Separatorplatte und insbesondere einer Planflächenebene von jeglicher von deren Einzelplatten gemessen werden. In an sich bekannter Weise kann die Planflächenebene einer jeweiligen Einzelplatte z. B. durch einen Rand der Einzelplatte oder durch diejenigen ebenen Bereiche der Einzelplatte festgelegt sein, die nicht infolge eines Präge- oder Tiefziehprozesses zum Ausbilden hierin geschilderter Steg-Kanal-Strukturen oder Sicken verformt sind. Einerseits können die Planflächenebenen in den neutralen Fasern der entsprechenden Abschnitte der Platten verlaufen, andererseits ist es auch möglich, die Oberflächen der betreffenden Abschnitte der Platten als Planflächenebenen zu betrachten. Bei letzterer Betrachtungsweise ist allerdings darauf zu achten, dass bei Distanzen o. dgl. die Materialstärke nur einer von zwei betrachteten Platten berücksichtigt wird. Infolge des Vorsehens von Bereichen mit unterschiedlicher Höhe kann zum Beispiel ein erster Bereich gegenüber der Planflächenebene abgesenkt sein, wohingegen ein weiterer Bereich stärker oder weniger stark gegenüber der Planflächenebene abgesenkt sein kann. Alternativ kann der weitere Bereich in der Planflächenebene liegen oder gegenüber dieser erhöht sein. Ein Anheben gegenüber der Planflächenebene kann gleichbedeutend mit einem Entfernen von einander gegenüberliegenden Bereichen der Einzelplatten sein, wohingegen bei einem Absenkender Abstand zwischen diesen gegenüberliegenden Bereichen verringert werden kann. The height and the thickness can be measured orthogonally to a plane of the separator plate and in particular to a plane of any of its individual plates. In a manner known per se, the plane of a respective individual plate can be defined, for example, by an edge of the individual plate or by those flat areas of the individual plate that are not deformed as a result of an embossing or deep-drawing process to form the web-channel structures or beads described here. On the one hand, the planes of the planes of the corresponding sections of the plates can run in the neutral fibers of the corresponding sections of the plates, on the other hand, it is also possible to consider the surfaces of the relevant sections of the plates as planes of the planes of the planes of the plates. With the latter approach, however, it must be ensured that when considering distances or the like, the material thickness of only one of the two plates considered is taken into account. As a result of the provision of areas with different heights, for example, a first area can be lowered relative to the plane of the flat surface, whereas a further area can be lowered more or less significantly relative to the plane of the flat surface. Alternatively, the further area can lie in the plane of the flat surface or be raised relative to it. Raising relative to the plane of the flat surface can be equivalent to removing opposing areas of the individual plates, whereas lowering can reduce the distance between these opposing areas.

Gemäß einer Variante umfasst die Separatorplatte einen höhenreduzierten und/oder abgesenkten ersten Bereich, der vorzugsweise für eine Überdeckung durch eine Gasdiffusionslage (GDL) eingerichtet ist. Der erste Bereich kann z. B. gegenüber einer Planflächenebene und/oder gegenüber einem nachstehend erläuterten zweiten Bereich höhenreduziert bzw. abgesenkt sein. Der erste Bereich kann die Strömungsfelder der Separatorplatte umfassen. Eine GDL kann bekanntermaßen auf einer oder beiden Oberflächen einer MEA angeordnet sein, die von der Separatorplatte gestützt wird und insbesondere zwischen zwei benachbarten Separatorplatten eines Stapels angeordnet ist. Der erste Bereich kann durch Überdeckung mit der GDL und der MEA als aktiver Bereich nutzbar sein. According to one variant, the separator plate comprises a height-reduced and/or lowered first region, which is preferably designed to be covered by a gas diffusion layer (GDL). The first region can be height-reduced or lowered, for example, compared to a flat surface plane and/or compared to a second region explained below. The first region can comprise the flow fields of the separator plate. As is known, a GDL can be arranged on one or both surfaces of an MEA, which is supported by the separator plate and is arranged in particular between two adjacent separator plates of a stack. The first region can be used as an active region by covering it with the GDL and the MEA.

Zusätzlich oder alternativ umfasst die Separatorplatte wenigstens einen zweiten Bereich, der angehoben und/oder nicht-höhenreduziert ist. Dies kann zum Beispiel im Vergleich zu einer Planflächenebene und/oder dem vorstehend erläuterten ersten Bereich gelten. Beim Vergleich der Höhen von erstem und zweitem Bereich können jeweils Orte maximaler Höhe dieser Bereiche miteinander verglichen werden, insbesondere Stegkuppen dieser Bereiche. Jeglicher hier offenbarter Verteilbereich kann von einem angehobenen zweiten Bereich umfasst sein. Additionally or alternatively, the separator plate comprises at least one second region which is raised and/or not reduced in height. This can apply, for example, in comparison to a flat surface plane and/or the first region explained above. When comparing the heights of the first and second regions, locations of maximum height of these regions can be compared with one another, in particular web crests of these regions. Any distribution region disclosed here can be comprised of a raised second region.

Zusammengefasst sieht eine Weiterbildung vor, dass die Separatorplatte einen ersten Bereich aufweist, der insbesondere die Strömungsfelder umfasst, und der gegenüber wenigstens einem zweiten Bereich eine geringere, insbesondere maximale, Höhe aufweist, wobei der zweite Bereich wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Verteilbereich der vorstehend erläuterten Art umfasst. Diese ersten und zweiten Bereiche können folglich derart definiert, dass sie Anteile der Außenseiten beider Einzelplatten umfassen, also komplette Abschnitte und insbesondere komplette Querschnitte der zusammengefügten Separatorplatte. Der vorgenannte Übergangsbereich kann in diesem Sinne bezüglich der Höhen einen dritten Bereich darstellen, bezüglich der Breite jedoch entweder komplett zum ersten Bereich, komplett zum zweiten Bereich oder teilweise zum ersten und teilweise zum zweiten Bereich zählen, gemäß der Breite der beidseitigen äußersten Kanäle. In summary, a further development provides that the separator plate has a first region, which in particular comprises the flow fields, and which has a lower, in particular maximum, height compared to at least one second region, wherein the second region comprises at least one first and at least one second distribution region of the type explained above. These first and second regions can therefore be defined in such a way that they comprise parts of the outer sides of both individual plates, i.e. complete sections and in particular complete cross sections of the assembled separator plate. The aforementioned transition region can in this sense represent a third region in terms of height, but in terms of width it can either be completely the first region, completely the second area or partly to the first and partly to the second area, according to the width of the outermost channels on both sides.

Jegliches hier offenbarte Strömungsfeld kann sich zum Beispiel dadurch auszeichnen, dass sämtliche hiervon umfassten Stege und Kanäle zumindest über einen Großteil Ihrer Länge geradlinig sind und parallel zueinander sowie parallel zu einer Strömungsfeld-Hauptströmungsrichtung dieses Strömungsfelds verlaufen. Any flow field disclosed here can be characterized, for example, in that all webs and channels included thereby are straight over at least a large part of their length and run parallel to one another and parallel to a flow field main flow direction of this flow field.

Alternativ können die Stege und Kanäle eines jeweiligen Strömungsfeldes aber auch wellenförmig sein und mit gleichartiger Wellenform nebeneinander sowie entlang der Hauptströmungsachse verlaufen. Alternatively, the webs and channels of a respective flow field can also be wave-shaped and run next to each other and along the main flow axis with a similar wave shape.

Die Strömungsfeld-Hauptströmungsachse kann einer Längsachse und/oder einer Symmetrieachse, insbesondere Spiegelsymmetrieachse, eines jeweiligen Strömungsfeldes entsprechen oder parallel hierzu verlaufen. Die Separatorplatte kann zwei Außenränder oder auch Längsseiten aufweisen, die einander gegenüberliegen und zumindest abschnittsweise jeweils entlang wenigstens einer der Strömungsfeld-Hauptströmungsachsen verlaufen. Die Strömungsfeld-Hauptströmungsachsen des ersten und zweiten Strömungsfelds können parallel zueinander verlaufen oder miteinander zusammenfallen, insbesondere bei einer Orthogonalprojektion in eine gemeinsame Ebene. The flow field main flow axis can correspond to a longitudinal axis and/or an axis of symmetry, in particular a mirror symmetry axis, of a respective flow field or run parallel thereto. The separator plate can have two outer edges or also longitudinal sides that lie opposite one another and run at least in sections along at least one of the flow field main flow axes. The flow field main flow axes of the first and second flow fields can run parallel to one another or coincide with one another, in particular in an orthogonal projection into a common plane.

Für einen geringen Strömungswiderstand ist es vorteilhaft, wenn die Kanallängen, ebenso wie die gesamte und die mittlere Kanallänge in einem Verteilbereich gering sind. Die mittlere Kanallänge kann bestimmt werden über die Summierung sämtlicher Einzelkanallängen eines Verteilbereichs auf einer Außenseite einer Einzelplatte und anschließendes Dividieren durch die Anzahl dieser Kanäle. To achieve low flow resistance, it is advantageous if the channel lengths, as well as the total and average channel length in a distribution area, are short. The average channel length can be determined by adding up all the individual channel lengths of a distribution area on the outside of a single plate and then dividing by the number of these channels.

Gemäß einer Weiterbildung ist eine maximale Länge des zweiten Verteilbereichs kleiner als 65%, vorzugsweise kleiner als 55%, insbesondere kleiner als 50%, der maximalen Länge des ersten Verteilbereichs. Eine entsprechende Verkleinerung des zweiten Verteilbereichs schafft zusätzliche Freiheitsgrade, um insbesondere mittels der zweiten Einzelplatten Strömungsräume für das Kühlfluid bereitzustellen. Insbesondere können dadurch Strömungswiderstände des Kühlfluids im ersten Verteilbereich reduziert werden. Eine gegenüber dem ersten Verteilbereich reduzierte Länge des zweiten Verteilbereichs ist zudem deshalb akzeptabel, da der zweite Verteilbereich Wasserstoff führt, für den aus dieser Verkleinerung nur bedingt relevante Strömungswiderstände resultieren. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass die maximale Länge des zweiten Verteilbereichs größer als 35%, insbesondere größer als 40%, der maximalen Länge des ersten Verteilbereichs ist. According to a further development, a maximum length of the second distribution area is less than 65%, preferably less than 55%, in particular less than 50%, of the maximum length of the first distribution area. A corresponding reduction in the size of the second distribution area creates additional degrees of freedom in order to provide flow spaces for the cooling fluid, in particular by means of the second individual plates. In particular, this makes it possible to reduce flow resistances of the cooling fluid in the first distribution area. A reduced length of the second distribution area compared to the first distribution area is also acceptable because the second distribution area carries hydrogen, for which this reduction in size results in only partially relevant flow resistances. However, it can also be provided that the maximum length of the second distribution area is greater than 35%, in particular greater than 40%, of the maximum length of the first distribution area.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das erste und zweite Strömungsfeld gegenüber dem jeweiligen hiermit verbundenen ersten und zweiten Verteilbereich abgesenkt sind. Die Verbindung betrifft die fluidleitende Verbindung von Verteilbereich und Strömungsfeld. Insbesondere kann die Absenkung in Bezug auf von den Verteilbereichen und Strömungsfeldern jeweils umfasste Orte maximaler Höhe gelten. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Stegkuppen handeln und vorzugsweise nicht um Kanalböden. Diese Weiterbildung kann insbesondere dadurch realisiert werden und/oder kann insbesondere umfassen, dass die Strömungsfelder von einem ersten Bereich der vorstehend diskutierten Art und die Verteilbereiche von einem zweiten Bereich der vorstehend diskutierten Art umfasst sind, wobei der erste Bereich relativ zu dem zweiten Bereich abgesenkt ist. A further development provides that the first and second flow fields are lowered relative to the respective first and second distribution areas connected thereto. The connection relates to the fluid-conducting connection of the distribution area and the flow field. In particular, the lowering can apply in relation to locations of maximum height encompassed by the distribution areas and flow fields. These can be, for example, web crests and preferably not channel bottoms. This further development can be implemented in particular by and/or can in particular include the flow fields being encompassed by a first area of the type discussed above and the distribution areas being encompassed by a second area of the type discussed above, wherein the first area is lowered relative to the second area.

Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die maximale Länge des ersten und zweiten Verteilbereichs zwischen einem Übergang von dem jeweiligen Verteilbereich und (bzw. zu einem) dazugehörigen Strömungsfeld und einem maximal von diesem Übergang entfernten Punkt des jeweiligen Verteilbereichs. In a further embodiment, the maximum length of the first and second distribution region lies between a transition from the respective distribution region and (or to) an associated flow field and a point of the respective distribution region that is at a maximum distance from this transition.

Zusätzlich oder alternativ kann eine maximale Abmessung des ersten und zweiten Verteilbereichs orthogonal zu einer der Strömungsfeld-Hauptströmungsachsen jeweils in einem Randbereich des ersten und zweiten Verteilbereichs vorliegen, in dem Fluid aus dem entsprechend verbundenen von erstem und zweitem Strömungsfeld in die Verteilbereiche eingespeist oder in dem Fluid aus den Verteilbereichen in das entsprechend verbundene von erstem und zweitem Strömungsfeld gespeist wird. Insbesondere kann die maximale Abmessung orthogonal zu der Strömungsfeld-Hauptströmungsachse desjenigen Strömungsfeldes verlaufen, das fluidleitend mit dem betrachteten Verteilbereich verbunden ist. Additionally or alternatively, a maximum dimension of the first and second distribution region can be orthogonal to one of the flow field main flow axes in each case in an edge region of the first and second distribution region, in which fluid from the correspondingly connected one of the first and second flow fields is fed into the distribution regions or in which fluid from the distribution regions is fed into the correspondingly connected one of the first and second flow fields. In particular, the maximum dimension can run orthogonal to the flow field main flow axis of the flow field that is fluidly connected to the distribution region in question.

Die Erfindung betrifft auch ein elektrochemisches System enthaltend eine Vielzahl von Separatorplatten nach jeglichem hierin offenbarten Aspekt. The invention also relates to an electrochemical system comprising a plurality of separator plates according to any aspect disclosed herein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Figurenübergreifend können für gleichartige oder gleichwirkende Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein elektrochemisches System mit einer Vielzahl von gestapelten Separatorplatten samt dazwischen angeordneter Membranelektrodeneinheiten. The invention is explained below with reference to the attached schematic figures. The same reference numerals can be used across the figures for similar or equivalent features. Figure 1 shows a perspective view of an electrochemical system with a plurality of stacked separator plates with membrane electrode units arranged between them.

Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung zwei Separatorplatten eines Systems ähnlich Figur 1 mit einer zwischen den Separatorplatten angeordneten Membranelektrodeneinheit (MEA). Figure 2 shows a perspective view of two separator plates of a system similar to Figure 1 with a membrane electrode assembly (MEA) arranged between the separator plates.

Figur 3 ist eine Darstellung eines Teilbereichs einer Separatorplatte gemäß einem Beispiel des Standes der Technik. Figure 3 is an illustration of a portion of a separator plate according to an example of the prior art.

Figur 4 ist eine schematisch vereinfachte Darstellung der Fluidführung bei der Separatorplatte aus Figur 3. Figure 4 is a simplified schematic representation of the fluid flow in the separator plate from Figure 3.

Figur 5 ist eine Darstellung eines Teilbereichs einer Separatorplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figure 5 is an illustration of a portion of a separator plate according to a first embodiment of the invention.

Figur 6 ist eine schematisch vereinfachte Darstellung der Fluidführung bei der Separatorplatte aus Fig. 5. Figure 6 is a schematically simplified representation of the fluid flow in the separator plate from Fig. 5.

Figur 7 ist eine schematisch vereinfachte Darstellung der Fluidführung bei einer Separatorplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung Figure 7 is a schematically simplified representation of the fluid guide in a separator plate according to a further embodiment of the invention

Figur 1 zeigt ein elektrochemisches System 1 der hier vorgeschlagenen Art mit einer Mehrzahl von baugleichen metallischen Separatorplatten 2 (bzw. Bipolarplatten). Diese sind in einem Stapel 6 angeordnet und entlang einer z-Rich- tung 7 gestapelt. Die Separatorplatten 2 des Stapels 6 sind zwischen zwei Endplatten 3, 4 eingespannt. Die z-Richtung 7 wird auch Stapelrichtung genannt. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem System 1 um einen Brennstoffzellenstapel. Je zwei benachbarte Separatorplatten 2 des Stapels 6 schließen zwischen sich eine elektrochemische Zelle ein, die z. B. der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie dient. Zur Ausbildung der elektrochemischen Zellen des Systems 1 ist zwischen benachbarten Separatorplatten 2 des Stapels 6 jeweils eine Membranelektrodeneinheit (MEA) 10 angeordnet (siehe nachstehende Figur 2). Die MEA beinhalten typischerweise jeweils wenigstens eine Membran, z. B. eine Elektrolytmembran. Ferner kann auf einer oder beiden Oberflächen der MEA eine Gasdiffusionslage (GDL) angeordnet sein. Bei alternativen Ausführungsformen kann das System 1 ebenso als Elektrolyseur, Kompressor oder als Redox-Flow-Batterie ausgebildet sein. Bei diesen elektrochemischen Systemen können ebenfalls Separatorplatten verwendet werden. Der Aufbau dieser Separatorplatten kann dem Aufbau der hier näher erläuterten Separatorplatten 2 entsprechen, auch wenn sich die auf bzw. durch die Separatorplatten geführten Medien bei einem Elektrolyseur, bei einem elektrochemischen Kompressor oder bei einer Redox-Flow-Batterie jeweils von den für ein Brennstoffzellensystem verwendeten Medien unterscheiden können. Figure 1 shows an electrochemical system 1 of the type proposed here with a plurality of identical metallic separator plates 2 (or bipolar plates). These are arranged in a stack 6 and stacked along a z-direction 7. The separator plates 2 of the stack 6 are clamped between two end plates 3, 4. The z-direction 7 is also called the stack direction. In the present example, the system 1 is a fuel cell stack. Two adjacent separator plates 2 of the stack 6 enclose an electrochemical cell between them, which serves, for example, to convert chemical energy into electrical energy. To form the electrochemical cells of the system 1, a membrane electrode unit (MEA) 10 is arranged between adjacent separator plates 2 of the stack 6 (see Figure 2 below). The MEAs typically each contain at least one membrane, e.g. an electrolyte membrane. Furthermore, a gas diffusion layer (GDL) can be arranged on one or both surfaces of the MEA. In alternative embodiments, the system 1 can also be designed as an electrolyzer, compressor or redox flow battery. Separator plates can also be used in these electrochemical systems. The structure of these separator plates can correspond to the structure of the separator plates 2 explained in more detail here, even if the media guided on or through the separator plates in an electrolyzer, an electrochemical compressor or a redox flow battery can differ from the media used for a fuel cell system.

Die z-Achse 7 spannt zusammen mit einer x-Achse 8 und einer y-Achse 9 ein rechtshändiges kartesisches Koordinatensystem auf. Die Separatorplatten 2 definieren jeweils eine Plattenebene, wobei die Plattenebenen der Separatorplatten 2 jeweils parallel zur x-y-Ebene und damit senkrecht zur Stapelrichtung (z-Achse 7) ausgerichtet sind. Die Endplatte 4 weist eine Vielzahl von Medienanschlüssen 5 auf, über die dem System 1 Medien zuführbar und über die Medien aus dem System 1 abführbar sind. Diese dem System 1 zuführbaren und aus dem System 1 abführbaren Medien können z. B. Brennstoffe wie molekularen Wasserstoff oder Methanol, Reaktionsgase wie Luft oder Sauerstoff, Reaktionsprodukte wie Wasserdampf oder abgereicherte Brennstoffe oder ein Kühlfluid wie Wasser und/oder Glykol umfassen. The z-axis 7, together with an x-axis 8 and a y-axis 9, spans a right-handed Cartesian coordinate system. The separator plates 2 each define a plate plane, wherein the plate planes of the separator plates 2 are each aligned parallel to the x-y plane and thus perpendicular to the stacking direction (z-axis 7). The end plate 4 has a plurality of media connections 5 via which media can be fed to the system 1 and via which media can be removed from the system 1. These media that can be fed to the system 1 and removed from the system 1 can include, for example, fuels such as molecular hydrogen or methanol, reaction gases such as air or oxygen, reaction products such as water vapor or depleted fuels or a cooling fluid such as water and/or glycol.

Figur 2 zeigt perspektivisch zwei benachbarte Separatorplatten 2 oder Bipolarplatten, die von einem elektrochemischen System von der Art des Systems 1 aus Figur 1 umfasst sein können. Die Separatorplatten 2 entsprechen einem Beispiel aus dem Stand der Technik. Die nachstehend in Bezug hierauf erläuterten Eigenschaften und Merkmale können aber ebenso auf die hier offenbarten erfindungsgemäßen Separatorplatten 2 zutreffen bzw. bei diesen vorgesehen sein, sofern nicht anders erwähnt oder ersichtlich. Figure 2 shows in perspective two adjacent separator plates 2 or bipolar plates, which can be included in an electrochemical system of the type of system 1 from Figure 1. The separator plates 2 correspond to an example from the prior art. However, the properties and features explained below in relation to this can also apply to the separator plates 2 according to the invention disclosed here or can be provided for them, unless otherwise mentioned or apparent.

Fig. 2 zeigt auch eine zwischen diesen benachbarten Separatorplatten 2 angeordnete bekannte Membranelektrodeneinheit (MEA) 10, wobei die MEA 10 in Figur 2 zum größten Teil durch die dem Betrachter zugewandte Separatorplatte 2 verdeckt ist. Die Separatorplatte 2 ist aus zwei stoffschlüssig zusammengefügten Einzelplatten 2a, 2b gebildet, von denen in Figur 2 jeweils nur die dem Betrachter zugewandte Einzelplatte 2a sichtbar ist, die die weitere Einzelplatte 2b verdeckt. Die Einzelplatten 2a, 2b können jeweils aus einem Metallblech gefertigt sein, z. B. aus einem Edelstahlblech. Die Einzelplatten 2a, 2b können z. B. miteinander verschweißt sein, z. B. durch Laserschweißverbindungen oder erst beim Aufstapeln des Stacks verbunden werden. Insbeson- dere die Gestaltung von fluidführenden Strukturen an der dem Betrachter zugewandten Außenseite der Einzelplatte 2a kann in Fig. 2 von den erfindungsgemäßen Strukturen der nachstehenden weiteren Figuren abweichen. Fig. 2 also shows a known membrane electrode unit (MEA) 10 arranged between these adjacent separator plates 2, wherein the MEA 10 in Figure 2 is largely covered by the separator plate 2 facing the viewer. The separator plate 2 is formed from two materially joined individual plates 2a, 2b, of which in Figure 2 only the individual plate 2a facing the viewer is visible, which covers the other individual plate 2b. The individual plates 2a, 2b can each be made from a metal sheet, e.g. from a stainless steel sheet. The individual plates 2a, 2b can be welded to one another, e.g. by laser welding or only connected when the stack is stacked. In particular In particular, the design of fluid-conducting structures on the outside of the individual plate 2a facing the viewer in Fig. 2 may differ from the structures according to the invention in the further figures below.

Die Einzelplatten 2a, 2b weisen miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen auf, welche Durchgangsöffnungen lla-c der Separatorplatte 2 bilden. Bei Stapelung einer Mehrzahl von Separatorplatten 2 bilden die Durchgangsöffnungen lla-c Leitungen, die sich in der Stapelrichtung 7 durch den Stapel 6 erstrecken (siehe Figur 1). Typischerweise ist jede der durch die Durchgangsöffnungen lla-c gebildeten Leitungen jeweils in Fluidverbindung mit einem der Ports 5 in der Endplatte 4 des Systems 1. Über die von den Durchgangsöffnungen 11a gebildeten Leitungen kann z. B. ein Kühlfluid in den Stapel 6 eingeleitet oder aus dem Stapel 6 abgeleitet werden. Die von den Durchgangsöffnungen 11b, 11c gebildeten Leitungen können dagegen zur Versorgung der elektrochemischen Zellen des Brennstoffzellenstapels des Systems 1 mit Brennstoff und mit Reaktionsgas sowie zum Ableiten der Reaktionsprodukte aus dem Stapel 6 ausgebildet sein. The individual plates 2a, 2b have through-openings which are aligned with one another and which form through-openings 11a-c of the separator plate 2. When a plurality of separator plates 2 are stacked, the through-openings 11a-c form lines which extend through the stack 6 in the stacking direction 7 (see Figure 1). Typically, each of the lines formed by the through-openings 11a-c is in fluid communication with one of the ports 5 in the end plate 4 of the system 1. A cooling fluid can be introduced into the stack 6 or drained from the stack 6 via the lines formed by the through-openings 11a, for example. The lines formed by the through-openings 11b, 11c, on the other hand, can be designed to supply the electrochemical cells of the fuel cell stack of the system 1 with fuel and with reaction gas and to drain the reaction products from the stack 6.

Zum Abdichten der Durchgangsöffnungen lla-c gegenüber dem Inneren des Stapels 6 und gegenüber der Umgebung weist die dem Betrachter zugewandte Einzelplatte 2a jeweils Dichtanordnungen in Gestalt von Dichtsicken 12a-c auf. Diese sind jeweils um die Durchgangsöffnungen lla-c herum angeordnet und umschließen die Durchgangsöffnungen lla-c jeweils vollständig. Die zweite Einzelplatte 2b weist an der vom Betrachter der Figur 2 abgewandten Rückseite der Separatorplatte 2 ebenfalls entsprechende Dichtsicken 12a- c zum Abdichten der Durchgangsöffnungen lla-c auf (nicht gezeigt). Alternative Dichtsysteme, wie etwa Elastomerdichtungen, können ebenfalls zum Einsatz kommen. To seal the through openings 11a-c from the interior of the stack 6 and from the environment, the individual plate 2a facing the viewer has sealing arrangements in the form of sealing beads 12a-c. These are arranged around the through openings 11a-c and completely enclose the through openings 11a-c. The second individual plate 2b also has corresponding sealing beads 12a-c on the rear side of the separator plate 2 facing away from the viewer in Figure 2 for sealing the through openings 11a-c (not shown). Alternative sealing systems, such as elastomer seals, can also be used.

Angrenzend an den elektrochemisch aktiven Bereich 18 der MEA weist die dem Betrachter zugewandte Einzelplatte 2a an ihrer dem Betrachter zugewandten Außenseite ein Strömungsfeld 17a mit Strukturen zum Führen eines Reaktionsmediums entlang der Außenseite der Einzelplatte 2a auf. Diese Strukturen sind in Figur 2 in Form einer Vielzahl von Stegen und zwischen den Stegen verlaufenden und durch die Stege begrenzten Kanälen ausgebildet. An der dem Betrachter zugewandten Außenseite der Separatorplatte 2 weist die dem Betrachter zugewandte Einzelplatte 2a zudem zwei Verteilbereiche 20a auf. Die Verteilbereiche 20a umfassen jeweils Strukturen, die eingerichtet sind, ein ausgehend von einer ersten der beiden Durchgangsöffnungen 11b in einen der Verteilbereiche 20a eingeleitetes Medium mittels des Strömungsfelds 17a über den aktiven Bereich 18 zu verteilen bzw. ein ausgehend vom aktiven Bereich 18 bzw. vom Strömungsfeld 17a zur zweiten der Durchgangsöffnungen 11b hinströmendes Medium zu sammeln oder zu bündeln. In letzterem Fall kann der sammelnden Verteilbereich 20a auch als ein Sammelbereich bezeichnet werden. Die fluidführenden Strukturen der Verteilbereiche 20a sind in Figur 2 ebenfalls durch Stege und zwischen den Stegen verlaufende und durch die Stege begrenzte Kanäle gegeben. Adjacent to the electrochemically active region 18 of the MEA, the individual plate 2a facing the viewer has, on its outer side facing the viewer, a flow field 17a with structures for guiding a reaction medium along the outer side of the individual plate 2a. These structures are designed in Figure 2 in the form of a plurality of webs and channels running between the webs and delimited by the webs. On the outer side of the separator plate 2 facing the viewer, the individual plate 2a facing the viewer also has two distribution regions 20a. The distribution regions 20a each comprise structures which are designed to distribute a medium introduced from a first of the two through openings 11b into one of the distribution regions 20a by means of the flow field 17a over the active region 18 or to distribute a medium introduced from the active region 18 or from the flow field 17a to the second of the through openings 11b to collect or bundle the medium flowing. In the latter case, the collecting distribution region 20a can also be referred to as a collection region. The fluid-conducting structures of the distribution regions 20a are also provided in Figure 2 by webs and channels running between the webs and delimited by the webs.

Ohne dass dies in Figur 2 gesondert dargestellt ist, weist eine zwischen den Einzelplatten 2a, 2b ausgebildete und/oder eingeschlossene Kühlfluidverteilstruktur 19 ebenfalls Verteilbereiche 20c auf, welche sich mit den Verteilbereichen 20a, b der Einzelplatten 2a, 2b überlappen. Diese Kühlfluidverteilstruktur 19 ist fluidisch mit einem Strömungsfeld 17c verbunden, das mit den Strömungsfeldern 17a, b der Außenseiten der Einzelplatten 2a, 2b überlappt bzw. zwischen diesen eingeschlossen ist, oder umfasst dieses Strömungsfeld 17c. Die Steg-Kanal-Strukturen an den Außenseiten der Einzelplatten 2a, 2b bilden dabei komplementär geformte Steg-Kanal-Strukturen an den entsprechenden Innenseiten aus und somit komplementär geformte Steg-Kanal-Strukturen der Kühlfluidverteilstruktur 19. Without this being shown separately in Figure 2, a cooling fluid distribution structure 19 formed and/or enclosed between the individual plates 2a, 2b also has distribution areas 20c which overlap with the distribution areas 20a, b of the individual plates 2a, 2b. This cooling fluid distribution structure 19 is fluidically connected to a flow field 17c which overlaps with the flow fields 17a, b of the outer sides of the individual plates 2a, 2b or is enclosed between them, or comprises this flow field 17c. The web-channel structures on the outer sides of the individual plates 2a, 2b form complementarily shaped web-channel structures on the corresponding inner sides and thus complementarily shaped web-channel structures of the cooling fluid distribution structure 19.

Die beiden Durchgangsöffnungen 11b bzw. die von den Durchgangsöffnungen 11b gebildeten Leitungen durch den Plattenstapel des Systems 1 sind jeweils über Durchführungen 13b in Dichtsicken 12b, über die Verteilstrukturen der Verteilbereiche 20 und über das Strömungsfeld 17a der dem Betrachter der Figur 2 zugewandten Einzelplatte 2a miteinander in Fluidverbindung. Diese Einzelplatte 2a ist eine zweite Einzelplatte 2a im Sinne dieser Offenbarung. Ein entlang der Außenseite dieser Einzelplatte 2a geführtes Fluid ist vorzugsweise Wasserstoff, sodass die Durchgangsöffnungen 11b vorzugsweise Wasserstoff- Durchgangsöffnungen 11b sind. Dies ergibt sich insbesondere aus dem im Vergleich zu den anderen Durchgangsöffnungen 11a, 11c geringsten Querschnitt der Wasserstoff-Durchgangsöffnungen 11b. The two through-openings 11b or the lines formed by the through-openings 11b through the plate stack of the system 1 are each in fluid communication with one another via passages 13b in sealing beads 12b, via the distribution structures of the distribution areas 20 and via the flow field 17a of the individual plate 2a facing the viewer of Figure 2. This individual plate 2a is a second individual plate 2a in the sense of this disclosure. A fluid guided along the outside of this individual plate 2a is preferably hydrogen, so that the through-openings 11b are preferably hydrogen through-openings 11b. This results in particular from the smallest cross-section of the hydrogen through-openings 11b compared to the other through-openings 11a, 11c.

In analoger Weise sind die beiden Durchgangsöffnungen 11c bzw. die von den Durchgangsöffnungen 11c gebildeten Leitungen durch den Plattenstapel des Systems 1 jeweils über entsprechende Sickendurchführungen 13c, über entsprechende Verteilstrukturen und über ein entsprechendes Strömungsfeld an einer Außenseite der vom Betrachter der Figur 2 abgewandten Einzelplatte 2b miteinander in Fluidverbindung. Diese Einzelplatte 2b ist eine erste Einzelplatte 2b im Sinne dieser Offenbarung. Ein entlang der Außenseite dieser Einzelplatte 2b geführtes Fluid ist vorzugsweise Luft oder Sauerstoff, sodass die Durchgangsöffnungen 11c vorzugsweise Luft- oder Sauerstoff-Durchgangsöffnungen 11c sind. Dies ergibt sich insbesondere aus dem im Vergleich zu den anderen Durchgangsöffnungen 11a, 11b größten Querschnitt der Luft- oder Sauerstoff-Durchgangsöffnungen 11c. In an analogous manner, the two through-openings 11c or the lines formed by the through-openings 11c through the plate stack of the system 1 are in fluid communication with one another via corresponding bead feedthroughs 13c, via corresponding distribution structures and via a corresponding flow field on an outer side of the individual plate 2b facing away from the viewer of Figure 2. This individual plate 2b is a first individual plate 2b in the sense of this disclosure. A fluid guided along the outer side of this individual plate 2b is preferably air or oxygen, so that the through-openings 11c are preferably air or oxygen through-openings 11c. This is particularly evident from the fact that, compared to the other through openings 11a, 11b largest cross-section of the air or oxygen through openings 11c.

Die Durchgangsöffnungen 11a dagegen bzw. die von den Durchgangsöffnungen 11a gebildeten Leitungen durch den Plattenstapel des Systems 1 sind jeweils über einen von den Einzelplatten 2a, 2b eingeschlossenen oder umschlossenen Hohlraum, der die Kühlfluidverteilstruktur 19 bildet, miteinander in Fluidverbindung. Dies erfolgt beispielsweise wiederum durch Durchführungen 13a. Dieser Hohlraum bzw. diese Kühlfluidverteilstruktur 19 dient zum Führen eines Kühlfluids durch die Separatorplatte 2, insbesondere zum Kühlen des elektrochemisch aktiven Bereichs 18 der MEA. Die Durchgangsöffnungen 11a sind daher Kühlfluid-Durchgangsöffnungen, was insbesondere auch aus deren mittlerer Querschnittsgröße im Vergleich zu den anderen Durchgangsöffnungen 11b, 11c naheliegt. The through-openings 11a, however, or the lines formed by the through-openings 11a through the plate stack of the system 1, are each in fluid communication with one another via a cavity enclosed or surrounded by the individual plates 2a, 2b, which forms the cooling fluid distribution structure 19. This is again done, for example, by means of feedthroughs 13a. This cavity or this cooling fluid distribution structure 19 serves to guide a cooling fluid through the separator plate 2, in particular to cool the electrochemically active region 18 of the MEA. The through-openings 11a are therefore cooling fluid through-openings, which is particularly obvious from their average cross-sectional size in comparison to the other through-openings 11b, 11c.

Figur 3 zeigt einen Teilbereich einer zur Separatorplatte 2 aus Figur 2 analogen Separatorplatte 2 gemäß Stand der Technik. Der Teilbereich entspricht einem Endbereich umfassend drei der Durchgangsöffnungen lla-c. Anhand der Positionierung dieser Durchgangsöffnungen lla-c verdeutlicht sich, dass die Ansicht gegenüber Figur 2 um 90° gedreht ist. Figure 3 shows a partial area of a separator plate 2 according to the prior art that is analogous to the separator plate 2 from Figure 2. The partial area corresponds to an end area comprising three of the through openings 11a-c. The positioning of these through openings 11a-c makes it clear that the view is rotated by 90° compared to Figure 2.

In Figur 3 blickt man auf die Außenseite der zweiten Einzelplatte 2a (Anodenplatte), wie anhand des abgebildeten Verteilbereichs 20a und dessen angedeutete Erstreckung von Kanälen 36a ersichtlich. Diese Kanäle 36a sind über nicht gesondert markierte Materialstege jeweils voneinander beabstandet und erstrecken sich von der Durchgangsöffnung 11b in Richtung des Strömungsfeldes 17a. In Figure 3, one looks at the outside of the second individual plate 2a (anode plate), as can be seen from the distribution area 20a shown and its indicated extension of channels 36a. These channels 36a are spaced from each other by material webs that are not separately marked and extend from the through-opening 11b in the direction of the flow field 17a.

Auch eine Erstreckung des Verteilbereichs 20b ist schraffiert angedeutet. In diesem Bereich der Außenseite der zweiten Einzelplatte 2a liegen vorzugsweise nur solche Steg-Kanal-Strukturen vor, die einen Strömungsraum im Innern der zusammengefügten Separatorplatte für Kühlfluid bereitstellen, jedoch keine Steg-Kanal-Strukturen, die auf der Außenseite für aus der Durchgangsöffnung 11b austretendes Gas, beispielsweise Wasserstoff, zugänglich sind. Über einen in Figur 3 linken und angewinkelten Teil von Durchführungen 13a an der Durchgangsöffnung 11a kann das Kühlfluid in diesen Bereich gelangen. Über den in Figur 3 rechten und entgegengesetzt angewinkelten Teil von Durchführungen 13a an der Durchgangsöffnung 11a kann Kühlfluid entlang eines Teils der Innenseite des Verteilbereichs 20a strömen. Dies verdeutlicht sich ferner aus Figur 4, in der Fluidströmungen bei der Separatorplatte 2 aus Figur 3 schematisch vereinfacht dargestellt sind. Figur 4 zeigt erneut die Durchgangsöffnungen lla-c sowie eine Erstreckung der Verteilbereiche 20a, b. Diese sind in überlagerter Form dargestellt, zum Beispiel resultierend aus einer Orthogonalprojektion in eine gemeinsame Ebene. Die Darstellung von Figur 4 entspricht folglich einer Durchsicht durch die Separatorplatte 2 aus Figur 3, wobei die Schraffuren nur Schraffuren und keine Kanäle oder Stege als solche darstellen. An extension of the distribution area 20b is also indicated by hatching. In this area of the outside of the second individual plate 2a, there are preferably only those web-channel structures that provide a flow space inside the assembled separator plate for cooling fluid, but no web-channel structures that are accessible on the outside for gas, for example hydrogen, escaping from the through-opening 11b. The cooling fluid can reach this area via a left-hand and angled part of the passages 13a on the through-opening 11a in Figure 3. Cooling fluid can flow along a part of the inside of the distribution area 20a via the right-hand and oppositely angled part of the passages 13a on the through-opening 11a in Figure 3. This is further illustrated in Figure 4, in which fluid flows in the separator plate 2 from Figure 3 are shown in a simplified schematic. Figure 4 again shows the through openings 11a-c and an extension of the distribution areas 20a, b. These are shown in a superimposed form, for example resulting from an orthogonal projection in a common plane. The representation in Figure 4 therefore corresponds to a view through the separator plate 2 from Figure 3, whereby the hatching only represents hatching and not channels or webs as such.

Die aus den Durchgangsöffnungen lla-c jeweils austretenden Fluide sind durch unterschiedliche Pfeilarten gekennzeichnet. Auch die Strömungsfelder 17a-c sind überlagert dargestellt, wie aus der Tatsache ersichtlich, dass in deren Bereich sämtliche Pfeilarten abgebildet sind. Eine Strömungsfeld-Hauptströmungsachse S ist eingetragen, deren Ausrichtung in Figur 4 für jedes der Strömungsfelder 17a-c gleich ist. The fluids exiting from the through openings 11a-c are marked by different types of arrows. The flow fields 17a-c are also shown superimposed, as can be seen from the fact that all types of arrows are shown in their area. A flow field main flow axis S is entered, the orientation of which is the same for each of the flow fields 17a-c in Figure 4.

Zunächst erkennt man im Fall der Durchgangsöffnung 11a wiederum den Austritt von Kühlfluid über die nicht gesondert abgebildeten Durchführungen 13a Dieser Austritt erfolgt im Wesentlichen in den vorstehend geschilderten zwei unterschiedlichen und relativ zueinander angewinkelten Richtungen. Das Kühlfluid strömt somit zunächst rückseitig entlang von Teilen beider Verteilbereiche 20a, b, bevor es in einen Überlappungsbereich eintritt, in dem sich Abschnitte beider Verteilbereiche 20a, b gegenüberliegen und überlappen. Dieser Überlappungsbereich entspricht dem in Figur 3 gekreuzt schraffiert dargestellten Bereich. Aus diesem Überlappungsbereich tritt das Kühlfluid schließlich in das Strömungsfeld 17c der Kühlfluidverteilstruktur über. Firstly, in the case of the through-opening 11a, one can see the exit of cooling fluid via the passages 13a (not shown separately). This exit essentially takes place in the two different directions described above, which are angled relative to one another. The cooling fluid thus initially flows backwards along parts of both distribution areas 20a, b, before entering an overlap area in which sections of both distribution areas 20a, b lie opposite one another and overlap. This overlap area corresponds to the area shown in cross-hatched form in Figure 3. From this overlap area, the cooling fluid finally passes into the flow field 17c of the cooling fluid distribution structure.

Für die Verteilbereiche 20a, b sind darin vorliegende grundsätzlich parallele Strömungsrichtungen jeweils durch entsprechend Pfeile markiert. Nicht im Einzelnen dargestellte Kanäle 36a, b innerhalb der Verteilbereiche 20a, b verlaufen entlang dieser Pfeile. For the distribution areas 20a, b, the basically parallel flow directions present therein are marked by corresponding arrows. Channels 36a, b within the distribution areas 20a, b, which are not shown in detail, run along these arrows.

Als weitere Größen oder auch Parameter der Verteilbereiche 20a, b ist eine gemittelte Kanallänge klvquer eingetragen, beispielhaft jedoch nur für einen der Verteilbereiche 20a, b. As further quantities or parameters of the distribution areas 20a, b, an average channel length klvquer is entered, but as an example only for one of the distribution areas 20a, b.

Ferner gezeigt ist eine Länge hk, ha der Verteilbereiche 20a, b. Diese wird entlang und/oder parallel zu der Strömungsfeld-Hauptströmungsachse S gemessen. Sie erstreckt sich zwischen einem ersten Ort des Verteilbereichs 20a, b, der nächstliegend zu dem mit dem betrachteten Verteilbereich 20a, b fluidlei- tend verbundenen Strömungsfeld 17a, b ist, und einem zweiten Ort des Verteilbereichs 20a, b, der am weitesten entfernt von dem entsprechenden Strömungsfeld 17a, b ist. Dieser zweite Ort entspricht einem von dem zugehörigen Strömungsfeld 17a, b abgewandten Ende des Verteilbereichs 20a, b. Der zweite Ort bzw. das abgewandte Ende ist durch den entferntesten Punkt des Verteilbereichs 20a, b definiert, von dem aus auf der Außenfläche der entsprechenden Einzelplatte 2a, 2b noch das auf dieser Außenfläche geführte Medium zwischen der Kühlmittel-Durchgangsöffnung 11a und dem Verteilbereich 20a, b in Richtung des Strömungsfelds 17a, b an der Kühlmittel-Durchgangsöffnung 11a vorbei geführt wird. Anders ausgedrückt handelt es sich um den vom Strömungsfeld 17a, b entlang der Strömungsfeld-Hauptströmungsachse S betrachtet entferntesten Punkt des Verteilbereichs 20a, b, von dem aus auf der Außenfläche der entsprechenden Einzelplatte 2a, 2b noch das auf dieser Außenfläche geführte Medium aus der zugehörigen Durchgangsöffnung 11b, 11c durch den Verteilbereich 20a, b in Richtung des Strömungsfelds 17a, b geführt wird. Also shown is a length hk, ha of the distribution areas 20a, b. This is measured along and/or parallel to the flow field main flow axis S. It extends between a first location of the distribution area 20a, b, which is closest to the fluid-conducting area 20a, b in question. tend connected flow field 17a, b, and a second location of the distribution region 20a, b, which is furthest away from the corresponding flow field 17a, b. This second location corresponds to an end of the distribution region 20a, b facing away from the associated flow field 17a, b. The second location or the facing away end is defined by the furthest point of the distribution region 20a, b, from which on the outer surface of the corresponding individual plate 2a, 2b the medium guided on this outer surface is guided between the coolant passage opening 11a and the distribution region 20a, b in the direction of the flow field 17a, b past the coolant passage opening 11a. In other words, it is the point of the distribution region 20a, b which is furthest away from the flow field 17a, b along the flow field main flow axis S, from which point on the outer surface of the corresponding individual plate 2a, 2b the medium guided on this outer surface is guided from the associated through-opening 11b, 11c through the distribution region 20a, b in the direction of the flow field 17a, b.

Schließlich ist auch eine Breite baktiv der Strömungsfelder 17a-c eingetragen, die in dem gezeigten Beispiel für sämtliche Strömungsfelder 17a-c gleichartig ausgerichtet und dimensioniert ist. Insbesondere kann eine maximale Breite baktiv der Strömungsfelder 17a-c betrachtet werden die, wie dargestellt, am Übergang zwischen den Verteilbereichen 20a, b und Strömungsfeldern 17a-c vorliegt. Eine Abmessung der Verteilbereiche 20a, b orthogonal zur Strömungsfeld-Hauptströmungsachse S an diesem Übergang hat denselben Betrag wie die Strömungsfeldbreite baktiv. An diesem Übergang tauschen die jeweils fluidleitend verbundenen Verteilbereiche 20a, b und Strömungsfelder 17a, b Fluid miteinander aus. Allerdings ändert sich unmittelbar nach Eintritt in bzw. unmittelbar vor Austritt aus einem der Verteilbereiche 20a, 20b die Breite des Verteilbereichs, da die äußersten Kanäle gewinkelt zur Strömungsfeld-Hauptströmungsachse S verlaufen. Finally, a width bactive of the flow fields 17a-c is also entered, which in the example shown is aligned and dimensioned in the same way for all flow fields 17a-c. In particular, a maximum width bactive of the flow fields 17a-c can be considered which, as shown, is present at the transition between the distribution areas 20a, b and flow fields 17a-c. A dimension of the distribution areas 20a, b orthogonal to the flow field main flow axis S at this transition has the same amount as the flow field width bactive. At this transition, the distribution areas 20a, b and flow fields 17a, b, which are each connected in a fluid-conducting manner, exchange fluid with one another. However, the width of the distribution area changes immediately after entering or immediately before exiting one of the distribution areas 20a, 20b, since the outermost channels run at an angle to the flow field main flow axis S.

In Figur 4 sind ferner ein erster und zweiter Bereich 40, 42 der Separatorplatte gezeigt, die relativ zueinander unterschiedliche Höhen besitzen oder, anders ausgedrückt, unterschiedliche Höhenniveaus der Separatorplatte definieren. Der erste Bereich 40 umfasst die Strömungsfelder 17a-c. Der zweite Bereich 42 umfasst die Verteilbereiche 20a, b. Der erste Bereich 40 ist gegenüber dem zweiten Bereich 42 abgesenkt, d.h. in die Bildebene von Fig. 4 hinein gesenkt. Dies gilt insbesondere bezogen auf Stegkuppen, die zwischen Kanälen der Strömungsfelder 17a und 17b und der Verteilbereiche 20a, b vorliegen. Eine z.B. maximale oder mittlere Position dieser Stegkuppen liegt im ersten Bereich 40 tiefer als im zweiten Bereich 42. Eine Höhenachse, entlang derer diese Positionen betrachtet werden, steht senkrecht auf der Bildebene von Fig. 4. Ein Übergangsbereich 41 ist in Fig. 4 mittels eines gestrichelt umrahmten Rechtecks gegeben. In diesem Übergangsbereich kann die Höhe der Stege auf der Außenseite der zweiten Einzelplatte 2a noch niedriger sein als im vorgenannten ersten und zweiten Bereich 40, 42. Ob dieser Übergangsbereich vollständig oder teilweise zum Verteilbereich 20a und/oder zum Strömungsfeld 17a gerechnet wird, bestimmt sich vorzugsweise jedoch nicht nach der Höhe, sondern nach der Breite. Das heißt, vorzugsweise ist allenfalls ein solcher Anteil des Übergangsbereichs 41 dem Strömungsfeld 17a zuordenbar, der in einem Bereich liegt, in dem äußerste Kanäle des Strömungsfeldes 17a noch keine Richtungsänderung von mehr als 0,5% der Breite des Strömungsfeldes 17a aufweisen. Verbleibende Anteile des Übergangsbereichs 41, insbesondere solche, die nachfolgend an die genannten Richtungsänderungen sich in Richtung eines angrenzenden Verteilbereichs 20a erstrecken, sind vorzugsweise diesem Verteilbereich 20a zuordenbar. Figure 4 also shows a first and second region 40, 42 of the separator plate, which have different heights relative to one another or, in other words, define different height levels of the separator plate. The first region 40 comprises the flow fields 17a-c. The second region 42 comprises the distribution regions 20a, b. The first region 40 is lowered relative to the second region 42, ie lowered into the image plane of Figure 4. This applies in particular to web crests that are present between channels of the flow fields 17a and 17b and the distribution regions 20a, b. A maximum or average position of these web crests, for example, is in the first region. 40 lower than in the second region 42. A height axis along which these positions are viewed is perpendicular to the image plane of Fig. 4. A transition region 41 is given in Fig. 4 by means of a rectangle framed with dashed lines. In this transition region, the height of the webs on the outside of the second individual plate 2a can be even lower than in the aforementioned first and second regions 40, 42. Whether this transition region is counted completely or partially as part of the distribution region 20a and/or the flow field 17a is preferably determined not by the height, but by the width. This means that preferably at most such a portion of the transition region 41 can be assigned to the flow field 17a that lies in a region in which the outermost channels of the flow field 17a do not yet have a change in direction of more than 0.5% of the width of the flow field 17a. Remaining portions of the transition region 41, in particular those which extend in the direction of an adjacent distribution region 20a following the aforementioned changes in direction, can preferably be assigned to this distribution region 20a.

Fig. 5 ist eine zu Fig. 3 analoge Ansicht jedoch für eine Separatorplatte 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei jedoch Abschnitte der Durchgangsöffnungen lla-c ebenso wie die obere Außenkante der Separatorplatte 2 weggelassen sind. Als ein Unterschied zu Fig. 3 ist erkennbar, dass die Durchführungen 13a im Bereich der Durchgangsöffnung 11a derart ausgerichtet sind, dass sie ein Einströmen des Kühlfluids im Wesentlichen in nur einer Richtung ermöglichen, nämlich entlang einer Innenseite eines Teils des ersten Verteilbereichs 20b der ersten Einzelplatte 2b. Somit ist es mit der dargestellten und nachstehend anhand von Figur 6 noch näher erläuterten erfindungsgemäßen Ausbildung der Verteilbereiche 20a, b nicht möglich und auch nicht gewünscht, Kühlfluid auch entlang eines Teils der Innenseite des zweiten Verteilbereichs 20a der zweiten Einzelplatte 2a strömen zu lassen. Fig. 5 is a view analogous to Fig. 3, but for a separator plate 2 according to an embodiment of the invention, wherein, however, sections of the through openings 11a-c as well as the upper outer edge of the separator plate 2 are omitted. One difference from Fig. 3 can be seen in that the passages 13a in the region of the through opening 11a are aligned in such a way that they allow the cooling fluid to flow in essentially in only one direction, namely along an inner side of a part of the first distribution region 20b of the first individual plate 2b. Thus, with the illustrated and explained in more detail below with reference to Fig. 6 inventive design of the distribution regions 20a, b, it is not possible and also not desired to allow cooling fluid to flow along part of the inner side of the second distribution region 20a of the second individual plate 2a.

Dies verdeutlicht sich aus der schematischen Darstellung von Figur 6, wobei die Art der Darstellung prinzipiell vergleichbar zu Figur 4 ist. Da es an einem zu Figur 4 vergleichbaren Überstand 46 (sh. Fig. 4) des zweiten Verteilbereichs 20a relativ zum ersten Verteilbereich 20b fehlt, kann kein Kühlfluid entlang der Innenseite des zweiten Verteilbereichs 20a ausgehend von der Durchgangsöffnung 11a geführt werden. Ein solcher relativer Überstand 46 wird in der Variante von Figur 4 dadurch gebildet, dass der zweite Verteilbereich 20a im Gegensatz zu Figur 6 nicht vollständig mit dem ersten Verteilbereich 20b überlappt, sh. der einfach schraffierte Anteil des zweiten Verteilbereichs 20a. Ein nachfolgend erläuterter weiterer wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Ausführungsform zu der vorbekannten Variante der Figuren 3 & 4 betrifft die Größenverhältnisse der Verteilbereichsparameter. Diese sind derart gewählt, dass eine jeweilige Fläche der Verteilbereiche 20a, b geringer ausfällt als bei den Figuren 3 & 4. Diese flächenreduzierende Festlegung der Verteilbereichsparameter wird durch die vorstehend geschilderte Kühlfluidführung entlang der Rückseite von nur einem der Verteilbereiche 20b begünstigt, da zum Bespiel kein zu Figur 4 vergleichbarer Überstand 46 aufrechterhalten werden muss. Allerdings ist diese Kühlfluidführung samt Wegfall des Überstands 46 keine zwingende Voraussetzung, um die Verteilbereichsparameter in der nachstehend geschilderten Weise festlegen zu können, wie auch noch im Kontext der Figur 7 verdeutlicht wird. This is clear from the schematic representation of Figure 6, whereby the type of representation is basically comparable to Figure 4. Since there is no projection 46 (see Figure 4) of the second distribution area 20a relative to the first distribution area 20b comparable to Figure 4, no cooling fluid can be guided along the inside of the second distribution area 20a starting from the through-opening 11a. Such a relative projection 46 is formed in the variant of Figure 4 in that the second distribution area 20a, in contrast to Figure 6, does not completely overlap with the first distribution area 20b, see the simply hatched portion of the second distribution area 20a. Another significant difference between the embodiment according to the invention and the previously known variant of Figures 3 & 4, explained below, relates to the size ratios of the distribution area parameters. These are selected in such a way that a respective area of the distribution areas 20a, b is smaller than in Figures 3 & 4. This area-reducing definition of the distribution area parameters is favored by the cooling fluid guide described above along the rear of only one of the distribution areas 20b, since, for example, no overhang 46 comparable to Figure 4 needs to be maintained. However, this cooling fluid guide including the elimination of the overhang 46 is not a mandatory requirement in order to be able to define the distribution area parameters in the manner described below, as is also made clear in the context of Figure 7.

Gegenüber der Variante der Figuren 3 und 4 wurde in Fig. 6 insbesondere die Fläche des ersten Verteilbereichs 20b an der Außenseite der ersten Einzelplatten 2b verkleinert. Die vormalige Fläche 48 des ersten Verteilbereichs 20b bzw. dessen vormaliger Umriss gemäß der Variante der Figuren 3 und 4 ist gestrichelt markiert. Man erkennt, dass insbesondere die maximale Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b gegenüber dieser vormaligen Fläche 48 reduziert wurde, da der entsprechende Punkt maximaler Länge in Richtung des mit dem ersten Verteilbereich 20b fluidleitend verbundenen Strömungsfeldes 17b gerückt ist. Gleichzeitig wurde die maximale Breite baktiv des ersten Verteilbereichs 20b bzw. des Strömungsfelds 17b im Wesentlichen unverändert gelassen. Die Lage der Achse, entlang derer hk maximal ist, verschiebt sich im Vergleich von Figuren 3 und 4 zu Figur 5 und 6 nach rechts, was einerseits ausreichende Strömungsquerschnitte für das vom Verteilbereich 20b geführte Fluid ermöglicht und gleichzeitig eine Reduktion der mittleren Kanallänge klvquer relativ zur Variante der Figuren 3 und 4 ergibt. Compared to the variant of Figures 3 and 4, in Fig. 6 the area of the first distribution region 20b on the outside of the first individual plates 2b has been reduced in particular. The previous area 48 of the first distribution region 20b or its previous outline according to the variant of Figures 3 and 4 is marked with a dashed line. It can be seen that in particular the maximum length hk of the first distribution region 20b has been reduced compared to this previous area 48, since the corresponding point of maximum length has moved in the direction of the flow field 17b connected to the first distribution region 20b in a fluid-conducting manner. At the same time, the maximum width baktiv of the first distribution region 20b or of the flow field 17b has been left essentially unchanged. The position of the axis along which hk is maximum shifts to the right in comparison from Figures 3 and 4 to Figures 5 and 6, which on the one hand enables sufficient flow cross-sections for the fluid guided by the distribution region 20b and at the same time results in a reduction of the average channel length klvquer relative to the variant of Figures 3 and 4.

Auch für den zweiten Verteilbereich 20a wurde die Höhe ha relativ zur Breite baktiv reduziert. Dabei fällt die Höhenreduzierung im vorliegenden Beispiel geringer aus als im Fall des ersten Verteilbereichs 20b. Auch hier ist die Lage der maximalen Höhe ha im Vergleich zu den Figuren 3 und 4 verschoben. Im Fall des zweiten Verteilbereichs 20a ist dies akzeptabel, da für den hiervon geführten Wasserstoff erst sehr große Strömungsquerschnittsreduzierungen zu signifikanten Strömungswiderständen führen würden. For the second distribution area 20a, the height ha was also reduced relative to the width bactive. The height reduction in the present example is smaller than in the case of the first distribution area 20b. Here, too, the position of the maximum height ha is shifted compared to Figures 3 and 4. In the case of the second distribution area 20a, this is acceptable, since only very large reductions in the flow cross-section would lead to significant flow resistances for the hydrogen carried by it.

Konkret sind die Parameter wie folgt festgelegt: Specifically, the parameters are defined as follows:

- Die maximale Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b ist kleiner als 28 % einer maximalen Breite baktiv des ersten Verteilbereichs 20b; - Die über die Anzahl Kanäle 36b gemittelte Kanallänge klvquer des ersten Verteilbereichs 20b ist kleiner als 30%, insbesondere kleiner als 28% der maximalen Breite baktiv des ersten Verteilbereichs 20b; und vorzugsweise: - The maximum length hk of the first distribution area 20b is less than 28% of a maximum width baktiv of the first distribution area 20b; - The channel length klvquer of the first distribution area 20b averaged over the number of channels 36b is less than 30%, in particular less than 28% of the maximum width baktiv of the first distribution area 20b; and preferably:

- Die maximale Länge ha des zweiten Verteilbereichs 20a ist kleiner als wenigstens 55% der maximalen Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b und/oder größer als wenigstens 35% der maximalen Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b. - The maximum length ha of the second distribution region 20a is less than at least 55% of the maximum length hk of the first distribution region 20b and/or greater than at least 35% of the maximum length hk of the first distribution region 20b.

Hiermit konnte die aufgezeigten Flächenreduzierungen der Verteilbereiche 20a, b ohne unzulässige Erhöhung der Durchströmungswiderstände für die von den Verteilbereichen 20a, b jeweils geführten Fluide erzielt werden. In this way, the indicated reductions in the area of the distribution areas 20a, b could be achieved without an inadmissible increase in the flow resistances for the fluids guided by the distribution areas 20a, b.

Figur 7 ist eine zu Figur 6 analoge Ansicht einer Separatorplatte 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Figur 4 und im Unterschied zu Figur 6 ist erkennbar, dass die Durchführungen 13a im Bereich der Durchgangsöffnung 11a derart ausgerichtet sind, dass sie ein Einströmen des Kühlfluids über Eck ermöglichen, um Kühlfluid sowohl entlang eines Teils der Innenseite des ersten Verteilbereichs 20b der ersten Einzelplatte 2b als auch entlang eines Teils der Innenseite des zweiten Verteilbereichs 20a der zweiten Einzelplatte 2a strömen zu lassen. Wie in Figur 4 ist ein Überstand 46 des zweiten Verteilbereichs 20a relativ zum ersten Verteilbereich 20b vorhanden. Figure 7 is a view of a separator plate 2 according to a further embodiment of the invention, analogous to Figure 6. As in Figure 4 and in contrast to Figure 6, it can be seen that the passages 13a in the area of the through opening 11a are aligned in such a way that they allow the cooling fluid to flow in at an angle in order to allow cooling fluid to flow both along a part of the inside of the first distribution area 20b of the first individual plate 2b and along a part of the inside of the second distribution area 20a of the second individual plate 2a. As in Figure 4, there is a projection 46 of the second distribution area 20a relative to the first distribution area 20b.

Andererseits weist die erfindungsgemäße Ausführungsform der Figur 7 ähnliche Unterschiede wie die erfindungsgemäße Ausführungsform der Figuren 5 und 6 zu der vorbekannten Variante der Figuren 3 und 4 hinsichtlich der Größenverhältnisse der Verteilbereichsparameter auf. Diese sind abermals derart gewählt, dass eine jeweilige Fläche der Verteilbereiche 20a, b geringer ausfällt als bei den Figuren 3 und 4, obwohl nun sogar ein Überstand 46 vorhanden ist. On the other hand, the embodiment according to the invention in Figure 7 has similar differences as the embodiment according to the invention in Figures 5 and 6 compared to the previously known variant in Figures 3 and 4 with regard to the size ratios of the distribution area parameters. These are again selected in such a way that a respective area of the distribution areas 20a, b is smaller than in Figures 3 and 4, although there is now even a projection 46.

Wiederum ist der vormalige Umriss 48 des ersten Verteilbereichs 20b gemäß der Variante der Figur 4 gestrichelt markiert. Die Verkleinerung des Verteilbereichs 20b fällt nicht ganz so deutlich aus wie im in den Figuren 5 und 6 gezeigten erfindungsgemäßen Beispiel. Dennoch ist auch hier die maximale Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b gegenüber dieser vormaligen Fläche 48 reduziert. Die Lage der Achse, entlang derer hk maximal ist, ist auch bei Vergleich von Figur 4 mit Figur 7 in letzterer nach rechts verschoben, was wie in Figur 6 einerseits ausreichende Strömungsquerschnitte für das vom Verteilbereich 20b geführte Fluid ermöglicht und gleichzeitig eine Reduktion der mittleren Kanallänge klvquer relativ zur Variante der Figur 4 ergibt. Again, the previous outline 48 of the first distribution area 20b is marked with dashed lines according to the variant of Figure 4. The reduction in size of the distribution area 20b is not quite as clear as in the example according to the invention shown in Figures 5 and 6. Nevertheless, the maximum length hk of the first distribution area 20b is also reduced here compared to this previous area 48. The position of the axis along which hk is maximum is also shifted to the right in the latter when comparing Figure 4 with Figure 7, which, as in Figure 6, on the one hand enables sufficient flow cross-sections for the fluid guided by the distribution area 20b and at the same time a reduction in the average channel length klvquer relative to the variant of Figure 4.

Zusätzlich ist der vormaliger Umriss 48' des zweiten Verteilbereichs 20a gemäß der Variante der Figur 4 gestrichelt eingezeichnet. Auch dieser Verteilbereich 20a ist in Figur 7 gegenüber der ursprünglichen Größe aus Figur 4 verkleinert. Weiterhin ist die Lage der maximalen Höhe ha im Vergleich zu den Figur 4 etwas zur Mitte hin, d.h. nach links, verschoben. In addition, the previous outline 48' of the second distribution area 20a is shown in dashed lines according to the variant of Figure 4. This distribution area 20a is also reduced in size in Figure 7 compared to the original size in Figure 4. Furthermore, the position of the maximum height ha is shifted slightly towards the middle, i.e. to the left, compared to Figure 4.

Wiederum sind die Parameter wie folgt festgelegt: Again, the parameters are set as follows:

- Die maximale Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b ist kleiner als 28 % einer maximalen Breite baktiv des ersten Verteilbereichs 20b;- The maximum length hk of the first distribution area 20b is less than 28% of a maximum width baktiv of the first distribution area 20b;

- Die über die Anzahl Kanäle 36b gemittelte Kanallänge klvquer des ersten Verteilbereichs 20b ist kleiner als 30%, insbesondere kleiner als 28% der maximalen Breite baktiv des ersten Verteilbereichs 20b; und vorzugsweise: - The channel length klvquer of the first distribution area 20b averaged over the number of channels 36b is less than 30%, in particular less than 28% of the maximum width baktiv of the first distribution area 20b; and preferably:

- Die maximale Länge ha des zweiten Verteilbereichs 20a ist größer als wenigstens 35% der maximalen Länge hk des ersten Verteilbereichs 20b. - The maximum length ha of the second distribution area 20a is greater than at least 35% of the maximum length hk of the first distribution area 20b.

Auch hier konnte die aufgezeigten Flächenreduzierungen der Verteilbereiche 20a, b ohne unzulässige Erhöhung der Durchströmungswiderstände für die von den Verteilbereichen 20a, b jeweils geführten Fluide erzielt werden. Here too, the area reductions shown for the distribution areas 20a, b could be achieved without an unacceptable increase in the flow resistance for the fluids carried by the distribution areas 20a, b.

Claims

Patentansprüche patent claims 1. Separatorplatte (2) für ein elektrochemisches System (1), umfassend: 1. Separator plate (2) for an electrochemical system (1), comprising: - eine erste Einzelplatte (2b) und eine zweite Einzelplatte (2a), deren Innenseiten einander zugewandt sind, - a first single plate (2b) and a second single plate (2a), the inner sides of which face each other, - mindestens eine erste Durchgangsöffnung (11c) zum Durchleiten von Luft oder Sauerstoff durch die Separatorplatte (2), - at least one first passage opening (11c) for passing air or oxygen through the separator plate (2), - mindestens eine zweite Durchgangsöffnung (11b) zum Durchleiten von Wasserstoff durch die Separatorplatte (2), wobei die erste Einzelplatte (2b) an ihrer Außenseite ein erstes Strömungsfeld (17b) und mindestens einen ersten Verteilbereich (20b) aufweist, der das erste Strömungsfeld (17b) und die erste Durchgangsöffnung fluidleitend verbindet, wobei die zweite Einzelplatte (2a) an ihrer Außenseite ein zweites Strömungsfeld (17a) und mindestens einen zweiten Verteilbereich (20a) aufweist, der das zweite Strömungsfeld (17a) und die zweite Durchgangsöffnung (11b) fluidleitend verbindet, wobei der erste und zweite Verteilbereich (20a, 20b) jeweils eine Mehrzahl von fluidführenden Kanälen (36a, 36b) aufweisen, wobei das erste und zweite Strömungsfeld (17a, 17b) jeweils eine Strömungsfeld-Hauptströmungsachse (S) aufweisen, entlang derer sie von dem jeweiligen Fluid durchströmbar sind, und sich eine Längenabmessung (hk, ha) des ersten und zweiten Verteilbereichs (20a, 20b) parallel zu der jeweiligen Strömungsfeld-Hauptströmungsachse (S) erstreckt, wobei der erste und zweite Verteilbereich (20a, 20b) jeweils eine Breitenabmessung (baktiv) orthogonal zu der jeweiligen Strömungsfeld-Hauptströmungsachse aufweist, wobei: - at least one second through-opening (11b) for passing hydrogen through the separator plate (2), wherein the first individual plate (2b) has on its outside a first flow field (17b) and at least one first distribution region (20b) which connects the first flow field (17b) and the first through-opening in a fluid-conducting manner, wherein the second individual plate (2a) has on its outside a second flow field (17a) and at least one second distribution region (20a) which connects the second flow field (17a) and the second through-opening (11b) in a fluid-conducting manner, wherein the first and second distribution regions (20a, 20b) each have a plurality of fluid-conducting channels (36a, 36b), wherein the first and second flow fields (17a, 17b) each have a flow field main flow axis (S) along which they can be flowed through by the respective fluid, and a length dimension (hk, ha) of the first and second distribution regions (20a, 20b) extend parallel to the respective flow field main flow axis (S), wherein the first and second distribution regions (20a, 20b) each have a width dimension (baktiv) orthogonal to the respective flow field main flow axis, wherein: - eine maximale Länge (hk) des ersten Verteilbereichs (20b) kleiner als 28% einer maximalen Breite (baktiv) des ersten Verteilbereichs (20b) ist; und - a maximum length (hk) of the first distribution area (20b) is less than 28% of a maximum width (baktiv) of the first distribution area (20b); and - eine über die Anzahl Kanäle (36b) gemittelte Kanallänge (klvquer) des ersten Verteilbereichs (20b) kleiner als 30%, insbesondere kleiner als 28% der maximalen Breite (baktiv) des ersten Verteilbereichs (20b) ist. - a channel length (klvquer) of the first distribution area (20b) averaged over the number of channels (36b) is less than 30%, in particular less than 28% of the maximum width (baktiv) of the first distribution area (20b). 2. Separatorplatte (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, eine maximale Länge (ha) des zweiten Verteilbereichs (20a) kleiner als 65%, , insbesondere kleiner als 55%, insbesondere kleiner als 50% der maximalen Länge (hk) des ersten Verteilbereichs (20b) ist. 2. Separator plate (2) according to one of the preceding claims, a maximum length (ha) of the second distribution region (20a) is less than 65%, in particular less than 55%, in particular less than 50% of the maximum length (hk) of the first distribution region (20b). 3. Separatorplatte (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die maximale Länge (ha) des zweiten Verteilbereichs (20a) größer als 35%, insbesondere größer als 40%, der maximalen Länge (hk) des ersten Verteilbereichs (20b) ist. 3. Separator plate (2) according to one of the preceding claims, wherein the maximum length (ha) of the second distribution region (20a) is greater than 35%, in particular greater than 40%, of the maximum length (hk) of the first distribution region (20b). 4. Separatorplatte (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite Strömungsfeld (17a, b) gegenüber dem jeweiligen hiermit verbundenen ersten und zweiten Verteilbereich (20a, b) abgesenkt sind. 4. Separator plate (2) according to one of the preceding claims, wherein the first and second flow fields (17a, b) are lowered relative to the respective first and second distribution regions (20a, b) connected thereto. 5. Separatorplatte (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die maximale Länge (ha, hk) des ersten und zweiten Verteilbereichs (20a, b) vorliegt zwischen einem Übergang von dem jeweiligen Verteilbereich (20a, b) und dazugehörigen Strömungsfeld (17a, b) und einem maximal von diesem Übergang entfernten Punkt des jeweiligen Verteilbereichs (20a, b). 5. Separator plate (2) according to one of the preceding claims, wherein the maximum length (ha, hk) of the first and second distribution region (20a, b) is between a transition from the respective distribution region (20a, b) and associated flow field (17a, b) and a point of the respective distribution region (20a, b) at the maximum distance from this transition. 6. Separatorplatte (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine maximale Abmessung des ersten und zweiten Verteilbereichs (20a, b) orthogonal zu einer der Strömungsfeld-Hauptströmungsachsen (S) jeweils in einem Randbereich des ersten und zweiten Verteilbereichs (20a, b) vorliegt, in dem Fluid aus dem entsprechend verbundenen von erstem und zweitem Strömungsfeld (17a, b) eingespeist oder in dem Fluid in das entsprechend verbundene von erstem und zweitem Strömungsfeld (17a, b) gespeist wird. 6. Separator plate (2) according to one of the preceding claims, wherein a maximum dimension of the first and second distribution region (20a, b) orthogonal to one of the flow field main flow axes (S) is present in an edge region of the first and second distribution region (20a, b) in which fluid is fed from the correspondingly connected one of the first and second flow fields (17a, b) or in which fluid is fed into the correspondingly connected one of the first and second flow fields (17a, b). 7. Elektrochemisches System (1) enthaltend eine Vielzahl von Separatorplatten (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche. 7. Electrochemical system (1) containing a plurality of separator plates (2) according to one of the preceding claims.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7318973B2 (en) * 2004-08-12 2008-01-15 General Motors Corporation Stamped bridges and plates for reactant delivery for a fuel cell
DE202015104300U1 (en) * 2015-08-14 2016-08-19 Reinz-Dichtungs-Gmbh Separator plate for an electrochemical system
DE202016107302U1 (en) 2016-12-22 2018-03-27 Reinz-Dichtungs-Gmbh Separator plate for an electrochemical system
CN114883592A (en) * 2022-04-18 2022-08-09 武汉众宇动力系统科技有限公司 Plate assembly of fuel cell, and cathode plate and anode plate
CN115528263A (en) * 2022-10-18 2022-12-27 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 Rectangular polar plate for high-power electrolytic cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022106498A1 (en) * 2021-04-08 2022-10-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electrolyser for water electrolysis and method for water electrolysis
DE102022205102A1 (en) * 2022-05-23 2023-11-23 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Distribution structure for electrochemical cells, electrolyzer and Power-to-X system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7318973B2 (en) * 2004-08-12 2008-01-15 General Motors Corporation Stamped bridges and plates for reactant delivery for a fuel cell
DE202015104300U1 (en) * 2015-08-14 2016-08-19 Reinz-Dichtungs-Gmbh Separator plate for an electrochemical system
DE202016107302U1 (en) 2016-12-22 2018-03-27 Reinz-Dichtungs-Gmbh Separator plate for an electrochemical system
CN114883592A (en) * 2022-04-18 2022-08-09 武汉众宇动力系统科技有限公司 Plate assembly of fuel cell, and cathode plate and anode plate
CN115528263A (en) * 2022-10-18 2022-12-27 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 Rectangular polar plate for high-power electrolytic cell

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