CN108468067A - 电解器间隔件和配备有这种间隔件的电解器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电解器间隔件和配备有这种间隔件的电解器。一种基本为环形的用于电解器单元(3)的间隔件(100)包括：具有彼此平行且相对的两个主面(105,107)的周边部分(101)，分隔所述两个主面(105,107)的距离限定间隔件(100)的厚度(200)，和具有严格小于间隔件(100)的厚度(200)的厚度(201)的内部部分(103)，所述周边部分(101)和所述内部部分(103)是一体的并且彼此连接构成内部环形肩部，使得所述内部部分(103)具有中间面(111)，所述中间面基本上是环形的并且沿着平行于所述周边部分(101)的所述两个主面(105,107)并位于所述两个主面(105,107)之间的平面延伸。

Description

电解器间隔件和配备有这种间隔件的电解器
技术领域
本发明涉及电解单元和用于这种单元的间隔件。
背景技术
为了以分散和生态的方式工业生产氢，水的电解被优选以重整。目前的电解器装置包括多个被供应有水的电化学单元，并且每个单元包括一对电极。由于成本和体积的原因，单元通常是平坦的并且被分组成一个或多个堆叠，使得两个叠放的单元每次呈现一个公共的电极。
为了降低成本，特别是与堆叠的制造和功能相关的成本，通常试图通过堆叠来最大化单元的数量。通过借助于其输出电压可以调节的发电机，在每个单元的阳极和阴极之间施加直流电流，引起水的电解反应。由此产生二氢(H2)和双氧(O2)。
申请人已经提出了使得能够堆叠大量单元，例如多达300个单元的密封垫(joint)。这些单元能够承受大的紧固力和大约45巴的内部压力。这种密封垫是令人满意的，并且例如在WO2015/004378中进行了描述。
当这种密封垫在甚至更高的压力下和/或在同一单元的两个隔室之间存在显著的压力差使用时，可能会出现变形。另外，WO2015/004378中描述的密封垫成对地安装在每个单元上，需要小心地组装该单元，否则会发生故障。
本发明将改善这种情况。
发明内容
申请人提出了一种基本上为环形的用于电解器单元的间隔件，其包括：
具有平行且彼此相对的两个主面的周边部分，分隔两个主面的距离限定了间隔件的厚度，以及厚度严格小于间隔件厚度的内部部分，周边部分和内部部分是一体的并且通过形成内部环形肩部而彼此连接，使得内部部分具有一个基本环形的中间面并且沿着平行于周边部分两个主面并位于两个主面之间的面延伸。
间隔件此外可以具有无论是否相结合的以下特征：
-内部部分还具有与周边部分的两个主面中的一个主面共面的环形的基本上平的支撑面，
-间隔件包括金属芯体和电绝缘外壳，所述电绝缘外壳至少在间隔件与安装状态下的电解器单元的内部空间接触的区域上覆盖金属芯体，
-至少一个凹槽被布置在芯体中，基本上沿着间隔件的周界并且在两个主面和中间面中的至少一个中延伸，至少一个凹槽构成密封条在间隔件安装状态下的槽沟，
-该外壳具有至少一个肋，所述肋基本上沿着所述间隔件的周界延伸，并且在所述间隔件的静止状态下，从所述两个主面和中间面中的至少一个突出来，所述至少一个肋在间隔件安装状态下构成密封条。
根据本发明的第二方面，申请人提出了一种电解单元，其包括基本上平的并且彼此平行的两个电极、膜和在两个电极之间沿着堆叠方向形成间隔件的基本上环形的部件，两个电极和间隔件一起限定单元的内部空间。
间隔件包括具有彼此相对并分别抵靠所述两个电极中的一个的两个主面的周边部分，分隔两个主面的距离限定了沿着堆叠方向与单元的内部空间的厚度相对应的周边部分的厚度，以及厚度严格小于周边部分的厚度的内部部分，周边部分和内部部分通过形成内部环形肩部而彼此连成一体，使得内部部分具有基本上环形的中间面，所述中间面与所述两个电极中的一个电极相对并相距一定距离，所述中间面支撑所述膜，使得所述膜将所述单元的内部空间分成两个隔室。
附图说明
本发明的其它特征，细节和优点将在阅读下面的详细描述和附图后出现，其中：
-图1是电池内水的电解单元的示意图,
-图2是根据本发明的电解单元的运行示意图,
-图3是根据本发明的电解单元的分解透视图。
-图4是根据本发明的间隔件的一个面的视图,
-图5是与图4中可见的相反的面的视图,
-图6是图4和图5所示的VI截面的示意图,
-图7是图4和图5中所示的VII截面的示意图,
-图8是图4和5中所示的VIII截面的示意图,并且
-图9是单元安装状态下的图6截面的局部示意图。
具体实施方式
在下文中，术语“阳极”，“阴极”及其派生词根据图例所示的内容使用。然而，所提出的电解器结构可以相对于所示方式以相反方式运行。例如，通过反转极化并更换流体入口和出口的分配，阳极隔室可成为阴极隔室，反之亦然。除非另有说明，下面给出的尺寸示例是零件空闲状态下的标称值。
参考图1，其说明一个电解器电池的电化学方面。
电解器电池1包括沿堆叠方向XX相互堆叠的多个水电解单元3。在图1中仅示出两个单元3。
每个单元3包括一对电极5、7，质子交换膜9，以及外壁10。
两个电极5、7分别由一块双极板4形成。双极板4包括彼此相反的两个面。第一面形成第一单元3的阳极5，而第二面形成与第一单元3相邻的第二单元3的阴极7。除了堆叠1的端部之外，每个双极板4设置在两个相邻单元3的界面处。
形成单元3电极5、7的两个双极板4具有基本上平的形状。电极5、7基本上相互平行地设置并且垂直于堆叠方向XX。两个电极5、7在这里具有相同的结构和组成。在一种变化情况下，双极板4可以根据其功能进行调整。例如，可以提供涂层以化学保护电极5、7免受阳极隔室和阴极隔室的内容物的影响。
PEM膜9设置在两个电极5、7之间并基本平行于电极5、7。
阳极5和PEM膜9之间的空间限定了阳极隔室11。阴极7和PEM膜9之间的空间限定了阴极隔室13。阳极隔室11和阴极隔室13均包含水。优选使用去离子水。例如，水的电导率(conductivité)小于1μS.cm-2。
外壁10基本沿堆叠方向XX延伸并限定阳极隔室11和阴极隔室13。第一进水口51被设置穿过外壁10以通入阳极隔室11。第二进水口53被设置穿过外壁10以通入阴极隔室13。阳极隔室11的出口55被设置穿过外壁10。阳极隔室11的出口55采取适于排出承载有气态双氧(O2)的水的通道形式。阴极隔室13的出口57被设置穿过外壁10。阴极隔室13的出口57采取适于排出承载有气态二氢(H2)的水的通道形式。
在阳极5和阴极7之间施加电压以产生电解反应。在阳极隔室11中发生以下反应(1)：
2H2O→4H++4e-+O2 (1)
由阳极隔室11中的反应(1)产生的质子(H+)通过PEM膜9迁移到阴极隔室13中。在阴极隔室13中发生以下反应(2)：
4H++4e-→2H2 (2)
电解电池1内的反应(1)和(2)通过调节施加到电极5、7的直流电流或电压来控制。
电解电池1各个端部的阳极5和阴极7被用于连接到一个直流发电器。电池1的各单元3的电连接和公共电流源未被表示出。
电池1的每个单元3的第一进水口51，第二进水口53，双氧出口55(O2)和二氢出口57(H2)可以流体连接到电池1的其他单元3相应的输入/输出。因此，电池1的这些第一进水口51由一个共同水源供给，电池1的这些第二进水口53由一个共同水源供给，电池1的这些双氧出口(O2)被连接到一个共同的收集器以及电池1的二氢输出(H2)被连接到一个共同的收集器。
第二进水口53改善了热调节并限制了PEM膜9脱水。在一个变化情况下，第二进水口53在阴极7侧被省略。
现在参考图2，其表示出了一个电解单元3的机械和流体方面。单元3包括两个双极板4，一个构成阳极5而另一个构成阴极7，构成间隔件100的部件，PEM膜9，两个流扩散器15，下文称为扩散器15，以及两个多孔流收集器17，下文称为收集器17。
间隔件100沿堆叠方向XX被保持在阳极5和阴极7之间。阳极5，阴极7和间隔件100一起限定间隔件100内单元3的内部空间。PEM膜9设置在单元3的内部空间中以界定阳极隔室11和阴极隔室13。两个隔室11、13中的每一个分别由扩散器15和收集器17占据。每个阳极隔室11或阴极隔室13在阳极5侧或相应的阴极7侧放置扩散器15，在PEM隔膜9侧分别放置收集器17。PEM膜9布置或夹在两个收集器17之间。
对于单元3，我们因此在其内部空间中沿堆叠方向XX可以找到以以下顺序的：
-构成阳极5的双极板4，
-在阳极隔室11中的扩散器15，
-在阳极隔室11中的收集器17，
-膜PEM 9，
-在阴极隔室13中的收集器17，
-在阴极隔室13中的扩散器15，以及
-构成阴极7的双极板4。
间隔件100的形状大致为环形，以便将单元3的内部空间与外部分开。间隔件100在此形成单元3的外壁10。此外，间隔件100在阳极5、阴极7和PEM膜9之间形成电绝缘体。
阳极隔室11和阴极隔室13，分别的两个扩散器15，以及两个收集器17两两相似只是具有不同的尺寸。两个双极板4是相同的。在变化的情况下，PEM膜9的相对应部分双方除了尺寸之外还具有较小的差异。
在单元3的组装状态下，形成第一双极板4的阳极的面5和形成第二双极板4的阴极的面7分别沿堆叠方向XX抵靠在间隔件100两侧上。间隔件100在堆叠方向XX上维持两个双极板4之间的间隔。在此，PEM膜9抵靠在阴极侧上的间隔件100上，并抵靠在阳极侧上的收集器17、扩散器15和阳极5的堆叠上。堆叠方向XX也对应双极板4，间隔件100，PEM膜9，扩散器15和收集器17的紧固方向和厚度方向。
PEM膜9，扩散器15和收集器17的尺寸被调整以充分填充单元3。间隔件100在阳极5和阴极7之间的紧固保证了单元3的密封性以及扩散器15，收集器17和双极板4之间的电接触。阳极隔室11和阴极隔室13与单元3的外部流体隔离。
单元3的第一进水口51，第二进水口53，双氧出口55(O2)和二氢出口57(H2)分别连接到与图2中未示出的电池1的其他单元3公共的第一供水通道151，第二供水通道153，双氧排放通道(O2)155和二氢排放通道(H2)157。
现在参考图3。在这里描述的实施例中，PEM膜9具有盘形状。它的直径在这里约为298毫米。其厚度在约0.05和0.3毫米之间。
双极板4采用大致圆形平板的形状。每个双极板4具有与间隔件100的形状相对应的外边缘。在一个变化情况下，阳极5的外边缘和/或阴极7的外边缘具有用于连接到电源的收集器。阳极5和阴极7由导电材料例如钛制成。
扩散器15是导电体。扩散器15包括用于流体的一些通道，这些通道沿着基本上垂直于厚度方向，即垂直于安装状态下的堆叠方向XX的一个或多个方向。
在这里描述的示例中，扩散器15采取盘形栅格的形状。在一个变化情况下，扩散器15可以采取其他形状，以使阳极隔室11和阴极隔室13中的流体循环均匀化。这里它的直径在阳极隔室11中大约为280毫米，而在阴极隔室13中大约265毫米。厚度在约0.9和1.2毫米之间。扩散器15由导电材料，例如基于钛的，制成。这里的扩散器15采取栅格的形状，其栅格布置成使得扩散器15的主平面方向上的流体循环尽可能均匀地沿平面的方向延伸。例如，栅格形成4.5×2.7毫米的菱形图案。
在一个变化情况下，扩散器15可以借助一方面在阳极5中设置和另一方面在阴极7中设置的一组通道来实现。
在另一个变化情况下，扩散器15在阴极7侧被省略。当省略第二进水口53并且不提供阴极隔室13中的水循环时，这一变化情况是优选的。特别是在这种情况下，可以调整尺寸。例如，阴极侧的厚度可以被减小。
收集器17是导电体。收集器17是精细多孔的，使得液态和气态流体的交换通过收集器17在基本平行于其厚度方向的一个或多个方向上，也就是说平行于组装状态下堆叠方向XX上进行。
在这里描述的例子中，收集器17具有盘形状。它们的直径这里在阳极隔室11中约为280毫米而在阴极隔室13中约为265毫米。厚度在1.3和1.8毫米之间。在一个变化情况下，特别是在阴极隔室13没有水循环的情况下，阴极侧的厚度可能较低。收集器17由导电材料制成并且可渗透液体，例如烧结的和多孔的钛。
扩散器15和收集器17的外部形状和尺寸对应于其中容纳扩散器15和收集器17的间隔件100的内部形状和尺寸。安装间隙被提供以允许扩散器15，收集器17和间隔件100在运行时膨胀。PEM膜9的直径小于阳极侧间隔件100的内径并且大于阴极侧的间隔件100的内径。因此，PEM膜9贴靠在图2中所示的间隔件100的内部环形肩部上，并且将在下面更详细地描述。至于双极板4，它们具有适于抵靠在间隔件100上的形状和尺寸。
在这里所描述的例子中，单元3的阳极5，阴极7，两个扩散器15和两个收集器17一般都是盘形状的。间隔件100具有对应的大致圆形的轮廓。基本上轴对称形状有助于抗压力和单元3中流体的均匀分布。圆形形状保持是可选的。在一个变化情况下，间隔件100可以具有基本上环形的形状，即闭合轮廓并且在其中心挖空，同时具有在堆叠方向XX上看到的非圆形，例如矩形、方形或任何其他适当的封闭形状的内边缘和外边缘。同样地，单元3的阳极5，阴极7，两个扩散器15和两个收集器17可以具有与间隔件100形状对应的形状而不是圆形。另外，以上给出的尺寸可以根据所期望的应用来调整。
在一个变化情况下，PEM膜9被阴离子膜代替。在这种情况下，电解质是碱性的而不是酸性的。氢氧根阴离子(HO-)通过阴离子膜。隔室中的化学反应被改变，但是电池1的结构和功能保持相似。
图4至9示出了间隔件100的一个实施例，如前所述，该间隔件100可用于单元3和电池1中。
首先参考图4和5。间隔件100是一体的并且基本上是环形的。在这里描述的示例中，间隔件100具有基本上平的冠形：其沿着与图4和5的平面对应的主平面延伸，并且具有垂直于主平面的厚度方向。在堆叠状态下，间隔物100的厚度方向平行于堆叠方向XX。，在间隔件100的整个圆周上的间隔件100的部分具有比其厚度大得多的宽度。
间隔件100包括周边部分101和内部部分103。内部部分103从周边部分101向大致环形的内部突出。
周边部分101具有彼此相对的第一主面105和第二主面107，并且沿垂直于隔离物100厚度方向延伸。内部部分103具有一个支撑面109。支撑面109在此基本上是平的、环形的并且与第二主面107共面。内部部分103的支撑面109基本上在周边部分101的第二主面107的延伸部。内部部分103具有与支承面109相对的中间面111。这里，中间面111基本上是平的、环形的并且在厚度方向上相对于周边部分101的第一主面105凹进。中间面111沿与第一主面105和第二主面107平行的平面并且在周边部分101的两个主面105、107之间延伸。在安装状态下，中间面111限定了阳极隔室11和阴极隔室13之间的边界位置并且接纳PEM膜9。
因此，周边部分101和内部部分103形成一体并彼此连接形成内部环形肩部。
周边部分101具有一个厚度200。厚度200由分隔周边部分101的两个主面105、107的距离限定。厚度200基本上对应于间隔件100的整体厚度。内部部分103具有由分隔支撑面109和中间面111的距离限定的厚度201。内部部分103的厚度201严格小于周边部分101的厚度200。厚度201基本上对应于阴极隔室13的厚度。周边部分101的厚度200与内部部分103的厚度201之间的差值基本上对应于阳极隔室11的厚度，大约相差PEM 9膜的厚度。
周边部分101的第一主面105和内部部分103的中间面111经由连接表面113彼此连接。连接表面113是环形的且基本上圆柱形的。连接表面113的高度对应于周边部分101的厚度200与内部部分103的厚度201之间的差值。连接表面113形成处于安装状态的单元3的外壁10的阳极部分。在这种状态下，连接表面113限定了单元3的阳极隔室11的轮廓。
间隔件100此外还具有外边缘115和内边缘117。外边缘115将周边部分101的第一主面105和第二主面107彼此连接。外边缘115形成间隔件100的环形形状的外轮廓。外边缘115的高度对应于周边部分101的厚度200。内边缘117将支撑面109与内部部分103的中间面111彼此连接。内边缘117在间隔件100环形形状的内轮廓上延伸。内边缘117的高度对应于内部部分103的厚度201。这里，内边缘117具有大约265毫米的直径。内边缘117形成处于安装状态的单元3外壁10的阴极部分。在这种状态下，内边缘117限定了单元3的阴极隔室13的轮廓。
间隔件100具有第一孔口121，第二孔口123，第三孔口125和第四孔口127。四个孔口121,123,125,127沿厚度方向贯穿。第一孔口121和第二孔口123在间隔件100的环形形状中彼此基本径向相对。第三孔口125和第四孔口127在间隔件100的环形形状中彼此基本径向相对。四个孔口121,123,125,127各自具有封闭的轮廓，这里是圆形的。在运行中，四个孔口121,123,125,127允许流体在厚度方向上流通过间隔件100。在间隔件100安装状态下，四个孔121,123,125,127分别形成电池1的第一供水通道151，第二供水通道153，双氧(O2)排出通道155和二氢(H2)排出通道157的一部分。
在孔口121,123,125和127的连续性上，间隔件100分别包括通道131,133,135,137。通道131,133,135和137分别在孔121，123,125和127以及间隔件100的内部空间之间延伸，这里基本上在径向方向上。在运行中，流体分别经由通道131,133,135和137在通道151,153,155和157以及单元3的内部空间之间通过。因此，在运行中，通道131,133,135和137分别形成阳极隔室11中的第一水入口51，阴极隔室13中的第二水入口53，自阳极隔室11的双氧(O2)出口55，自阴极隔室13的二氢(H2)出口57。这里，通道131,133,135和137分别通向扩散器15。
这里，通道131,133,135,137采取例如通过去除材料而在两个主面105,107中的一个中形成凹槽形状。通道131和135被设置在阳极侧上，即在图4和5的示例中的第一主面105中，而通道133和137被设置在阴极侧上，即在图4和5示例中的第二主面107中。这里，阳极侧的通道131和135的边缘呈喇叭口形。这改善了阳极隔室11中的流体循环的均匀性。阴极侧的通道133,137的边缘是直的。在一种变化情况下，阳极侧边缘是直的和/或阴极侧边缘是喇叭口的。
在这里描述的实施例中，四个孔口121,123,125,127及其相应的通道131,133,135,137在间隔件100的圆周中分别两两地分组在一起。间隔件100在组装状态下的流体通道151,153,155,157因此相邻成对排列，这减少了电池1的体积。通过使堆叠方向XX基本水平的方式布置电池1，入口51和53可以布置在底部而出口55和57可以布置在顶部。由于阿基米德推力作用出口55和57的气体排出非常便利。该设置保持为可选：这些孔可以不同地分布在间隔件100中。
间隔件100在其周围具有：
-在图4和5中在左边和右边的没有孔口的两个延伸(courante)部分，以及
-两个连通部分，其中在图4和5中从上到下设置了四个孔121,123,125,127。
连通部分相对延伸部分被放宽。在连通部分上，外边缘115采取直径约为400毫米的两个圆弧的形状。在延伸部分上，外边缘115采取直径约为320毫米的两个圆弧的形状。连通和延伸部分基本上连续地相互连接。另外，外边缘115在两个连通部分中的每一个上都具有一个槽口129。这里，槽口129具有半圆形状并且被设置成与电池1的引导件协作。槽口129便于在电池1组装期间为间隔片100编制索引并改善其由外部结构保持。在一种变化情况下，其他的引导和固定装置可被提供。
在这里描述的示例中，间隔件100包括芯体161和至少部分地覆盖芯体161的外壳163。
芯体161基于金属，例如不锈钢，制成。这里，外壳163具有基于乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)的组成。外壳163的组成具有比芯体161的组成更大的弹性。这里使用的EPDM可以获得相对于其它弹性物质改进的机械性能，特别是耐极端温度性能。使用EPDM而不是其他弹性材料仍然是可选的。例如，可根据所期望的应用使用含氟聚合物(FKM)，有机硅(VMQ)，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA和EVM)和氯化聚乙烯(CM)。在这里描述的示例中，外壳163粘附在芯体161上。间隔件100通过将构成外壳163的材料注入到芯体161接触面而获得。
外壳163至少存在于运行时必须电绝缘的芯体161的每个表面上。电绝缘的外壳163至少在安装状态下在间隔件100与单元3内部空间相接触的区域上覆盖芯体161。单元3的流体对芯体161的化学降解是有限的。在图4至图8所示的例子中，除了外边缘115、位于外边缘115的第一主表面105和第二主表面107的区域和槽口129，壳体163以连续的方式覆盖在芯体161的所有表面上。
芯体161的未涂覆表面便于在安装电池1时制造间隔件100，节省材料以及精确地引导和对准部件。
单元3此外还包括布置来防止构成单元3的部件之间的流体泄漏的密封垫。在这里描述的示例中，密封垫或密封条由肋或在壳体163中形成的局部增厚来形成。因此，间隔件100，唯一一个部件，同时提供了限定单元3的隔室11,13的结构功能、和电绝缘功能和密封功能。添加额外的密封部件是多余的。在一种变化情况下，至少一些密封垫由间隔件100的不同部件构成。例如，基于卡环或螺旋弹簧类型的弹性材料的可变形部件被设置在基本上不可变形的部件之间。换句话说，图中所示的至少一些肋可以由不与间隔件100成一体的密封垫来代替。
在图4和5中，密封垫用粗线表示。在这里描述的示例中，间隔件100包括：
-阳极密封条205，其在第一主面105上延伸并限定了同时围绕连接面113，孔口121和孔口125的连续闭合轮廓；
-阴极密封条207，其在第二主面107上延伸并限定了同时围绕内边缘117，孔口123和孔口127的连续闭合轮廓；
-中间密封条209，其在中间面111上延伸并且限定了围绕内边缘117的连续闭合轮廓；
-围绕孔口的密封条223和227，其在第一主面105上延伸并且限定了分别围绕孔口123和127的连续闭合轮廓；
-围绕孔口的密封条221和225，其在第二主面107上延伸并且限定分别围绕孔口121和孔口125的连续闭合轮廓。
在间隔件100的安装状态下，阳极密封条205沿堆叠方向XX被配置在第一主面105与阳极5之间以保证阳极隔室11相对于外部的密封性。流体连通基本上分别经由通道131或135保持在阳极隔室11和孔口121或125之间的径向方向上。阴极密封条207沿堆叠方向XX被配置在第二主面107和阴极7之间以保证阴极隔室13相对于外部的密封性。流体连通基本上分别经由通道133或137保持在阴极隔室13和孔口123或127之间的径向方向上。通过，中间密封条209沿堆叠方向XX被配置在中间面111与PEM膜9之间以确保阳极隔室11和阴极隔室13彼此的流体密封。
孔口轮廓密封条223和227被配置在第一主面105和阳极5之间而孔口轮廓密封条221和225被配置在第二主面107和阴极7之间。各孔口轮廓密封条221，223，225和227，分别通过对齐电池1每个单元3的孔口121，123，125和127，分别保证通道151,155,155和157对外的密封性。如图所示，阳极密封条205与孔口轮廓密封条223和227汇合在一起，而阴极密封条207与孔口轮廓密封条221和225汇合在一起。
如图6至9所示，形成在壳体163中的每个肋部分容纳在芯体161中的对应凹槽中。在一种变化情况下，凹槽被省略。
在这里描述的示例中，每个肋具有基本上对称的形状的区段，这里是半圆形的。在一种变化情况下，该区段被实现为其他形状。凹槽可以例如具有圆形截面。肋的截面可以表现为基本上正方形、矩形、梯形，尖顶的或者削平的，或者甚至不对称的。
静止时，肋分别从第一主面105，第二主面107，支撑面109和中间面111突出。在电池1的紧固状态下，例如如图9所示，肋在堆叠方向XX上被压缩并且基本上在与堆叠方向XX垂直的方向上扩展，这里是在芯体161中的凹槽内。通过回弹的作用，肋对面对的部件施压从而确保密封。在一种变化情况下，存在沟槽与间隔件100的不同密封垫的组合。凹槽减少了密封条不正确定位或损坏的风险。在这里描述的例子中，在使用状态下并且因此在肋的压缩状态下，肋的高度相对于同一个肋的静止高度减少10％至40％。另外，凹槽的尺寸被选定，以使得被设置在由肋的材料占据的芯体161内的凹槽体积比例小于90％。
在这里描述的示例中，除了形成壳体163的局部增厚的肋之外，壳体163在芯体161周围具有基本均匀的厚度。在这里描述的示例中，除了例外的区域之外，壳体163的厚度大于0.3毫米。除肋之外，在内边缘117上覆盖芯体161的壳体163部分也构成厚度均匀性的一个例外。覆盖内边缘117的壳体163部分因此具有大于间隔件100其他区域中的壳体163的厚度。这种厚度差异是由外壳163的注塑操作引起的。在一个变化情况下，省去了这个增厚。
在堆叠方向XX上的紧固状态下，阳极隔室11和阴极隔室13可以经受不同的运行压力。在这里描述的示例中，阳极隔室11在基本上低于阴极隔室13的静态压力下运行。因此，压差有助于PEM膜9相对于布置在阳极隔室11中的收集器17的均匀夹紧。换句话说，PEM膜9在其整个表面上保持平坦且基本均匀地抵靠阳极收集器17。密封性被加强。膜PEM 9很少或不会受到牵引应力。膜PEM9的牵引和/或剪切变形的风险减少了。PEM膜9的完整性被保持。在与已知电池的操作压力相当的操作压力下，更薄的PEM膜9可以被使用，这提高了单元3的能量效率并且降低了PEM膜9的成本。
通过构成阳极5的双极板4在堆叠方向XX上朝间隔件100的紧固并借助阳极侧上的扩散器15和收集器17来确保PEM膜9对于中间密封条209的紧固。
与PEM膜9在两个相似部件之间的***上被夹紧的现有安装，例如在WO2015/004378中描述的那些相比，本文所述的组装需要较低的夹紧阈值来起作用。这种组装方式对扩散器15和收集器17的厚度具有更大的容差。对于等效于已知电池的PEM膜9的电化学交换中的有用表面，这里PEM膜9的总表面被减小。
图中所示密封垫的测试已经进行了。包含至少100个单元或甚至至少150、200或甚至300个电池单元的电池进行了在阳极隔室中承受约100巴的压力、在阴极隔室中承受约60巴压力并且在堆叠方向XX上承受约1000至3000达因的紧固力的测试。因此两个隔室之间的测试压力差是40巴。在使用中，预计了两个隔室之间30巴(其中一个隔室中是75巴而另一个是45巴)的差值。
本发明不限于上述仅作为例子的间隔件、单元和电池的例子，而是涵盖了本领域技术人员在下面的权利要求的范围内可能遇到的所有变化情况。尤其是，标称尺寸的例子可以根据预期的应用来调整。

Claims (7)

1.一种用于电解器单元(3)的间隔件(100)，大致环形形状且包括：
具有彼此平行且相对的两个主面(105,107)的周边部分(101)，分隔所述两个主面(105,107)的距离限定所述间隔件(100)的厚度(200)，和
具有严格小于所述间隔件(100)的厚度(200)的厚度(201)的内部部分(103)，
所述周边部分(101)和所述内部部分(103)是一体的并且彼此连接构成内部环形肩部，使得所述内部部分(103)具有中间面(111)，所述中间面基本上是环形的并且沿着平行于所述周边部分(101)的所述两个主面(105,107)并位于所述两个主面(105,107)之间的平面延伸。
2.根据权利要求1所述的间隔件(100)，其中所述内部部分(103)还具有支撑面(109)，所述支撑面(109)基本上是平的、环形的且与所述周边部分(101)的所述两个主面(105,107)中的一个(107)共面。
3.根据前述权利要求中任一项所述的间隔件(100)，还包括金属芯体(161)和至少在安装状态下在间隔件(100)的与所述单元(3)的内部空间相接触的区域上覆盖芯体(161)的电绝缘外壳(163)。
4.根据权利要求3所述的间隔件(100)，其中至少一个凹槽被布置在所述芯体(161)中，并且基本上沿着所述间隔件(100)的周边以及在所述两个主面(105,107)和上述中间面(111)中的至少一个中延伸，所述至少一个凹槽形成用于在间隔件(100)安装状态下的密封条(205,207,209)的槽沟。
5.根据权利要求3和4中任一项所述的间隔件(100)，其中所述壳体(201)具有至少一个肋，所述肋基本上沿着间隔件(100)的周边延伸，并且在间隔件(100)静止状态下在所述两个主面(105,107)和所述中间面(111)中的至少一个上突起，所述至少一个肋在间隔件(100)的安装状态下形成密封条(205,207,209)。
6.电解单元(3)，包括基本上平的且彼此平行的两个电极(5,7)、膜(9)和在所述两个电极(5,7)之间沿着堆叠方向(XX)形成间隔件(100)的基本上环形的部件，所述两个电极(5,7)和所述间隔件(100)一起限定了所述单元(3)的内部空间，
所述间隔件(100)包括：
周边部分(101)，具有彼此相对并分别抵靠所述两个电极(5,7)中的一个的两个主面(105,107)，分隔所述两个主面(105,107)的距离限定了所述周边部分(101)的厚度(200)，所述厚度(200)对应于所述单元(3)的内部空间沿着堆叠方向(XX)的厚度，以及
具有严格小于所述周边部分(101)的厚度(200)的厚度(201)的内部部分(103)，
周边部分(101)和内部部分(103)是一体的并且彼此连接构成内部环形肩部，使得内部部分(103)具有与所述两个电极(5,7)中的一个(7)相对且有距离的大致环形的中间面(111)，所述中间面(111)支撑所述膜(9)，使得所述膜(9)将所述单元(3)的内部空间分隔成两个隔室(11,13)。
7.根据权利要求6所述的电解单元(3)，其中所述间隔件(100)是根据权利要求2至5中任一项所述的。
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