DE202020100346U1

DE202020100346U1 - Separatorplattenanordnung für ein elektrochemisches System

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Publication number: DE202020100346U1
Application number: DE202020100346.1U
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2021-04-26
Anticipated expiration: 2030-01-24
Also published as: DE102021200541A1; KR20210095590A; CN113193210A; US11515603B2; US20210234237A1

Abstract

Separatorplattenanordnung (100) für ein elektrochemisches System mit einem ersten Metallblech (100a) und mit einem zweiten Metallblech (100b), die sich entlang ihrer einander zugewandten Flachseiten wenigstens bereichsweise berühren,
wobei das erste Metallblech (100a) eine erste umlaufende Dichtstruktur (12d) zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs (18), eine außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete erste Ausnehmung (30a) sowie eine außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete erste Prägestruktur (32a) aufweist,
wobei das zweite Metallblech (100b) eine zweite umlaufende Dichtstruktur (12d) zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs, eine außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete zweite Ausnehmung (30b) sowie eine außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete zweite Prägestruktur (32b) aufweist,
wobei die zweite Prägestruktur (32b) zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs (100b) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung (30a) auf das zweite Metallblech (100b) gegeben ist, so dass die zweite Prägestruktur (32b) durch die erste Ausnehmung (30a) hindurch sichtbar ist, und
wobei die erste Prägestruktur (32a) zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs (100a) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung (30b) auf das erste Metallblech (100a) gegeben ist, so dass die erste Prägestruktur (32a) durch die zweite Ausnehmung (30b) hindurch sichtbar ist.

Description

Das vorliegende Dokument betrifft vornehmlich eine Separatorplattenanordnung für ein elektrochemisches System mit einem ersten Metallblech und mit einem zweiten Metallblech.
Bekannte elektrochemische Systeme, beispielsweise Brennstoffzellensysteme oder elektrochemische Verdichtersysteme wie Elektrolyseure, umfassen gewöhnlich einen Stapel elektrochemischer Zellen, welche jeweils durch metallische Separatorplatten voneinander getrennt sind. Oft sind diese Separatorplatten als Bipolarplatten ausgebildet. Diese Separatorplatten oder Bipolarplatten umfassen gewöhnlich zwei zusammengefügte, typischerweise miteinander verschweißte metallische Einzelplatten, die normalerweise aus dünnen Metallblechen gefertigt sind. Jede Separatorplatte oder Bipolarplatte enthält dann also ein erstes Metallblech und ein zweites Metallblech. Die Separatorplatten bzw. die die Separatorplatten bildenden Einzelplatten 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).
Die Separatorplatten bzw. die die Separatorplatten bildenden Einzelplatten oder Metallbleche können eine Kanalstruktur aufweisen, die zur Versorgung der Zellen mit einem oder mehreren Medien und/oder zum Abtransport von Reaktionsprodukten eingerichtet ist. Bei den Medien kann es sich beispielsweise um Brennstoffe (z. B. Wasserstoff oder Methanol), Reaktionsgase (z. B. Luft oder Sauerstoff) oder um Kühlmittel handeln. Eine solche Kanalstruktur ist gewöhnlich in einem elektrochemisch aktiven Bereich angeordnet (Gasverteilerstruktur/Flowfield). Ferner können die Separatorplatten bzw. die die Separatorplatten bildenden Einzelplatten oder Metallbleche zum Weiterleiten der bei der Umwandlung elektrischer bzw. chemischer Energie in der elektrochemischen Zelle entstehenden Abwärme sowie zum Abdichten der verschiedenen Medien- bzw. Kühlkanäle gegeneinander und/oder nach außen ausgebildet sein. Die genannten Kanalstrukturen und/oder Dichtungsstrukturen, insbesondere Dichtungssicken, werden gewöhnlich mittels eines Prägewerkzeugs in die Einzelplatten eingeprägt. Ähnliche Strukturen sind auch bei Separatorplatten von Befeuchtern für elektrochemische Systeme vorhanden. Das im Folgenden Ausgesagte kann also entsprechend auch für Separatorplatten für Befeuchter gelten.
Es ist bekannt, die Einzelplatten bzw. die Separatorplatten jeweils mit einer oder mit mehreren Messstrukturen zu versehen. Dabei handelt es sich um an oder auf den Platten ausgebildete Strukturen, die mit einem optischen Sensor detektierbar sind und die unter Verwendung einer Muster- oder Bilderkennungssoftware zur Festlegung eines relativ zur Platte in definierter Weise ausgerichteten Koordinatensystems verwendet werden. Dieses Koordinatensystem dient beispielsweise zur Vermessung der Platte, zur automatischen Positionierung der Platte in einem Werkzeug oder zur Vermessung von in die Platte eingeprägten Strukturen oder von auf die Platte aufgebrachten Strukturen. Bei dem Werkzeug, in dem die Platte mittels der Messstrukturen in definierter Weise positionierbar ist, kann es sich z. B. um ein Fügewerkzeug, eine Beschichtungsvorrichtung oder eine Schneidvorrichtung, insbesondere Stanz- oder Laserschneidvorrichtung, handeln. Einige Prozessschritte können aufgrund der Vermessung relativ zu einer derartigen Messstruktur an einer definierten Position durchgeführt werden: z. B. Positionierung der Laserschweißnähte, Positionierung des Siebdrucks zur partiellen Beschichtung etc.
Eine gattungsgemäße Messstruktur ist z. B. aus der Druckschrift DE102012002053A1 bekannt, dort Messmerkmal genannt. In einer bestimmten Ausführungsform ist das Messmerkmal gemäß DE102012002053A1 eine im Wesentlichen kreisförmige Vertiefung, die in einem erhabenen Abschnitt auf der Platte angeordnet ist. Mit bekannten optischen Messsystemen können derartige abgerundete Vertiefungen leicht lokalisiert und deren Mittelpunkte ermittelt werden. Ein optisches Messsystem zur Lokalisierung dieser Messstruktur umfasst z. B. eine Lichtquelle zum Beleuchten der Messstruktur und einen Bilddetektor zum Aufnehmen eines Bildes der Platte mit der auf der Platte angeordneten Messstruktur, wobei die Lichtquelle und die Kamera auf derselben Seite der Platte angeordnet sein können (Auflichtverfahren).
DE202015102771U1 betrifft eine metallische Platte für ein elektrochemisches System mit einer einteilig mit der Platte ausgebildeten Messstruktur. Die Messstruktur umfasst wenigstens zwei Schnitte in der Platte und eine zwischen den Schnitten angeordnete und durch die Schnitte abschnittsweise begrenzte erste Verformung der Platte, wobei die voneinander durch die erste Verformung abschnittsweise beabstandeten Schnittkanten der Schnitte wenigstens zwei Fenster in der Platte bilden. Die Messstruktur umfasst ferner wenigstens eine zweite Verformung der Platte. Die Platte ist durch die zweite Verformung im an die Fenster angrenzenden Bereich der Platte derart verformt, dass die Fenster für senkrecht zur Planflächenebene der Platte auf die Platte fallendes Licht durchlässig sind. Zum Lokalisieren dieser Messstruktur müssen Durchlichtverfahren verwendet werden, bei denen die Lichtquelle und der Bilddetektor auf unterschiedlichen Seiten der Platte angeordnet sind, so dass das von der Lichtquelle ausgesendete Licht typischerweise senkrecht zur Planflächenebene der Platte durch das Fenster in der Platte hindurch tritt und auf der gegenüberliegenden Seite der Platte durch den Bilddetektor detektiert wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Ermittlung der Ausrichtung der die Messstruktur aufweisenden Platte relativ zu einer weiteren Platte und/oder relativ zu einem Werkzeug zur Qualitätskontrolle mit den bisher bekannten Messstrukturen mitunter zeitaufwändig sein kann und die Effizienz und den Kostenaufwand des Herstellungsprozesses dadurch mitunter nachteilig beeinflussen kann.
Der hier vorgeschlagenen Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine zur Verwendung in einem elektrochemischen System geeignete Separatorplattenanordnung zu schaffen, die ein erstes Metallblech, ein zweites Metallblech und eine oder mehrere Messtrukturen aufweist. Die Messstruktur oder die Messstrukturen soll oder sollen es erlauben, eine Fehlausrichtung wenigstens eines der Metallbleche bei einer möglichst großen Vielzahl von Herstellungsschritten möglichst einfach und möglichst schnell zu erkennen, um so ggf. eine Korrektur der Fehlausrichtung oder ein Aussortieren einzuleiten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Separatorplattenanordnung für ein elektrochemisches System gemäß Anspruch 1. Spezielle Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Vorgeschlagen wird eine Separatorplattenanordnung für ein elektrochemisches System mit einem ersten Metallblech und mit einem zweiten Metallblech, die sich entlang ihrer einander zugewandten Flachseiten wenigstens bereichsweise berühren,
wobei das erste Metallblech eine erste umlaufende Dichtstruktur zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs, eine außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete erste Ausnehmung sowie eine außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete erste Prägestruktur aufweist,
wobei das zweite Metallblech eine zweite umlaufende Dichtstruktur zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs, eine außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete zweite Ausnehmung sowie eine außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete zweite Prägestruktur aufweist,
wobei die zweite Prägestruktur zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung auf das zweite Metallblech gegeben ist, so dass die zweite Prägestruktur durch die erste Ausnehmung hindurch sichtbar ist, und
wobei die erste Prägestruktur zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung auf das erste Metallblech gegeben ist, so dass die erste Prägestruktur durch die zweite Ausnehmung hindurch sichtbar ist.
Dadurch, dass die erste Prägestruktur durch die zweite Ausnehmung hindurch sichtbar ist und dass die zweite Prägestruktur durch die erste Ausnehmung hindurch sichtbar ist, kann eine Detektion der Prägestrukturen, beispielsweise mit einem optischen Detektor, von beiden Seiten der Separatorplattenanordnung vorgenommen werden. Es ist also eine simultane Erfassung von beiden Seiten ebenso möglich wie eine simultane Erfassung beider Strukturen von nur einer Seite. Dies kann die Geschwindigkeit und die Präzision, mit der die Ausrichtung wenigstens eines der Metallbleche in einem Werkzeug oder die Ausrichtung der Metallbleche relativ zueinander bestimmt werden kann, erheblich verbessern.
Das erste Metallblech und das zweite Metallblech können miteinander verbunden sein oder miteinander verbunden werden, z. B. durch eine oder mehrere stoffschlüssige Verbindungen. Beispielsweise können das erste Metallblech und das zweite Metallblech miteinander verschweißt sein, z. B. durch eine oder mehrere Schweißverbindungen, insbesondere durch eine oder mehrere Laserschweißverbindungen. Insbesondere kann die Messstruktur auch zur Ausrichtung der beiden Metallbleche relativ zueinander vor der Verschweißung der beiden Metallbleche miteinander verwendet werden.
Die erste umlaufende Dichtanordnung kann einstückig mit dem ersten Metallblech ausgebildet sein. Z. B. kann die erste umlaufende Dichtanordnung in Gestalt einer Dichtsicke in das erste Metallblech eingeformt sein, z. B. durch Prägen oder durch Tiefziehen. Die erste umlaufende Dichtanordnung kann jedoch auch als von dem ersten Metallblech verschiedenenes Element ausgebildet sein, das mit dem ersten Metallblech verbunden ist.
Entsprechend kann die zweite umlaufende Dichtanordnung einstückig mit dem zweiten Metallblech ausgebildet sein. Z. B. kann die zweite umlaufende Dichtanordnung in Gestalt einer Dichtsicke in das zweite Metallblech eingeformt sein, z. B. durch Prägen oder durch Tiefziehen. Die zweite umlaufende Dichtanordnung kann jedoch auch als von dem zweiten Metallblech verschiedenenes Element ausgebildet sein, das mit dem zweiten Metallblech verbunden ist.
Entsprechende vom jeweiligen Metallblech verschiedene Elemente können mittels der hier beschriebenen Messstruktur besonders genau positioniert werden.
Die erste Ausnehmung kann eine Durchgangsöffnung im ersten Metallblech umfassen, und/oder die zweite Ausnehmung kann eine Durchgangsöffnung im zweiten Metallblech umfassen.
Die erste Ausnehmung kann an einen äußeren Rand des ersten Metallblechs heranreichen, so dass der äußere Rand des ersten Metallblechs die erste Ausnehmung wenigstens bereichsweise begrenzt, und/oder die zweite Ausnehmung kann an einen äußeren Rand des zweiten Metallblechs heranreichen, so dass der äußere Rand des zweiten Metallblechs die zweite Ausnehmung wenigstens bereichsweise begrenzt.
Die erste Prägestruktur kann an den äußeren Rand des ersten Metallblechs heranreichen, und/oder die zweite Prägestruktur kann an den Rand des zweiten Metallblechs heranreichen.
Die erste Prägestruktur kann wenigstens eine Erhebung aufweisen, die ganz oder wenigstens teilweise in eine vom zweiten Metallblech abgewandte Richtung weist, und/oder die zweite Prägestruktur kann wenigstens eine Erhebung aufweisen, die ganz oder wenigstens teilweise in eine vom ersten Metallblech abgewandte Richtung weist.
Die erste Prägestruktur kann wenigstens eine Erhebung aufweisen, die ganz oder wenigstens teilweise in eine dem zweiten Metallblech zugewandte Richtung weist, und/oder die zweite Prägestruktur kann wenigstens eine Erhebung aufweisen, die ganz oder wenigstens teilweise in eine dem ersten Metallblech zugewandte Richtung weist. Die erste Prägestruktur kann dann z. B. durch die zweite Ausnehmung hindurchgreifen, und/oder die zweite Prägestruktur kann dann durch die erste Ausnehmung hindurchgreifen.
Das zweite Metallblech kann im durch die senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung auf das zweite Metallblech gegebenen Bereich des zweiten Metallblechs neben oder zusätzlich zu der zweiten Prägestruktur eine Ausnehmung aufweisen, vorzugsweise in Form einer Durchgangsöffnung des zweiten Metallblechs, und/oder das erste Metallblech kann im durch die senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung auf das erste Metallblech gegebenen Bereich des ersten Metallblechs neben oder zusätzlich zu der ersten Prägestruktur eine Ausnehmung aufweisen, vorzugsweise in Form einer Durchgangsöffnung des ersten Metallblechs. Die Prägestrukturen und Ausnehmungen können also sehr nahe beieinander angeordnet sein.
Eine senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung auf eine durch das erste Metallblech oder durch das zweite Metallblech gegebene Ebene und eine senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung auf die genannte Ebene können einander wenigstens bereichsweise überlappen.
Die erste Prägestruktur kann eine Symmetrie bezüglich einer ersten Symmetrieebene oder bezüglich einer ersten Symmetrieachse aufweisen, wobei die erste Symmetrieebene oder die erste Symmetrieachse senkrecht zu einer durch das erste Metallblech gegebenen ersten Blechebene ausgerichtet ist, und/oder die zweite Prägestruktur kann eine Symmetrie bezüglich einer zweiten Symmetrieebene oder bezüglich einer zweiten Symmetrieachse aufweisen, wobei die zweite Symmetrieebene oder die zweite Symmetrieachse senkrecht zu einer durch das zweite Metallblech gegebenen zweiten Blechebene ausgerichtet ist.
Die erste Prägestruktur kann dann bezüglich der ersten Symmetrieachse z. B. eine ganzzahlige oder eine kontinuierliche Rotationssymmetrie aufweisen, und/oder die zweite Prägestruktur kann dann bezüglich der zweiten Symmetrieachse z. B. eine ganzzahlige oder eine kontinuierliche Rotationssymmetrie aufweisen.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die entsprechende Symmetrieachse bzw. zumindest ein Abschnitt der Symmetrieebene durch die entsprechende Ausnehmung sichtbar ist, da die Symmetrieachse bzw. die Symmetrieebene für die relative Vermessung der Prägestrukturen die bevorzugten Bezugspunkte bzw. die bevorzugten Bezugsebenen darstellen.
Das erste Metallblech kann eine die erste Ausnehmung umlaufende Prägestruktur oder eine Vielzahl von um die erste Ausnehmung herum angeordneten Prägestrukturen aufweisen, und/oder das zweite Metallblech kann eine die zweite Ausnehmung umlaufende Prägestruktur oder eine Vielzahl von um die zweite Ausnehmung herum angeordneten Prägestrukturen aufweisen. Umlaufend bedeutet in diesem Fall nicht, dass die Prägestruktur vollständig von einer Ausnehmung umgeben sein muss, vielmehr kann die Prägestruktur abschnittsweise, beispielsweise zu 2/3 oder ¾ von der Ausnehmung umgeben sein.
Das erste Metallblech kann ferner eine weitere außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete Ausnehmung sowie eine weitere außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete Prägestruktur aufweisen, und das zweite Metallblech kann eine weitere außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete Ausnehmung sowie eine weitere außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete Prägestruktur aufweisen. Die weitere Prägestruktur des zweiten Metallblechs kann dann zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs angeordnet sein, der durch eine senkrechte Projektion der weiteren Ausnehmung des ersten Metallblechs auf das zweite Metallblech gegeben ist, so dass die weitere Prägestruktur des zweiten Metallblechs durch die weitere Ausnehmung des ersten Metallblechs hindurch sichtbar ist. Und ebenso kann die weitere Prägestruktur des ersten Metallblechs dann zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs angeordnet sein, der durch eine senkrechte Projektion der weiteren Ausnehmung des zweiten Metallblechs auf das erste Metallblech gegeben ist, so dass die weitere Prägestruktur des ersten Metallblechs durch die weitere Ausnehmung des zweiten Metallblechs hindurch sichtbar ist.
Eine Lokalisierung beispielsweise beider Prägestrukturen des ersten Metallblechs durch die Ausnehungen des zweiten Metallblechs hindurch ermöglicht, da die beiden Prägestrukturen ja zu einem in einer Ebene angeordneten Bauteil, nämlich dem ersten Metallblechs, gehören, eine vollständige Bestimmung der Lage des ersten Metallblechs. Sind die Prägestrukturen im selben Umformschritt wie die Dichtsicken und/oder die Stege des aktiven Bereichs in das betreffende Metallblech eingeformt, so lässt sich anhand der Lage der beiden Prägestrukturen die Lage der Dichtsicken und/oder der Stege des aktiven Bereichs des betreffenden Metallblechs durch das zweite Metallblech hindurch bestimmen. Die Prägestrukturen und Ausnehmungen ermöglichen also eine Lokalisierung von Elementen des ersten Metallblechs von der Seite der Separatorplatte, auf der das zweite Metallblech angeordnet ist, also von der Seite der Separatorplatte von der diese Elemente als solche nicht sichtbar sind. Gleiches gilt umgekehrt für Prägestrukturen des zweiten Metallblechs, deren Position über die Position der beiden Prägestrukturen des zweiten Metallblechs, die durch die Ausnehmungen des ersten Metallblechs erkennbar sind, bestimmt werden kann.
Das erste Metallblech und das zweite Metallblech können jeweils eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form mit einer Länge und einer Breite haben, wobei die Breite jeweils kleiner oder gleich der Länge ist. Ein kleinster Abstand der ersten Prägestruktur von der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs kann dann z. B. wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Breite des ersten Metallblechs betragen, und/oder ein kleinster Abstand der zweiten Prägestruktur von der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs kann dann z. B. wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Breite des zweiten Metallblechs betragen.
Das erste Metallblech und das zweite Metallblech können also jeweils eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form mit einer Länge und einer Breite haben, wobei die Breite jeweils kleiner oder gleich der Länge ist, die Länge also jeweils größer oder gleich der Breite ist. Ein kleinster Abstand der ersten Prägestruktur von der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs kann dann z. B. wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Länge des ersten Metallblechs betragen, und/oder ein kleinster Abstand der zweiten Prägestruktur von der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs kann dann z. B. wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Länge des zweiten Metallblechs betragen.
Durch eine senkrechte Projektion der ersten Prägestruktur auf eine durch das erste oder durch das zweite Metallblech gegebene Ebene kann ein Flächenschwerpunkt der ersten Prägestruktur in der genannten Ebene gegeben sein. Durch eine senkrechte Projektion der zweiten Prägestruktur auf die genannte Ebene kann ein Flächenschwerpunkt der zweiten Prägestruktur in der genannten Ebene gegeben sein. Durch eine senkrechte Projektion der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs auf die genannte Ebene kann ein Flächenschwerpunkt der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs in der genannten Ebene gegeben sein. Und durch eine senkrechte Projektion der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs auf die genannte Ebene kann ein Flächenschwerpunkt der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs in der genannten Ebene gegeben sein. Insbesondere fallen die Flächenschwerpunkte mit den vorgenannten Symmetrieachsen bzw. Symmetrieebenen zusammen. Ferner können ein Abstand und ein maximaler Toleranzwert vorgegeben sein. Ein tatsächlicher Abstand des Flächenschwerpunktes der ersten Prägestruktur vom Flächenschwerpunkt der zweiten Prägestruktur weicht dann vorzugsweise um weniger als der vorgegebene maximale Toleranzwert von dem vorgegebenen Abstand ab, und ein tatsächlicher Abstand des Flächenschwerpunktes der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs vom Flächenschwerpunkt der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs weicht dann vorzugsweise um weniger als der vorgegebene maximale Toleranzwert von dem vorgegebenen Abstand ab.
Das erste Metallblech kann auch wenigstens drei außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete und voneinander beabstandete Ausnehmungen sowie wenigstens drei außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete und voneinander beabstandete Prägestrukturen aufweisen. Ebenso kann das zweite Metallblech wenigstens drei außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete und voneinander beabstandete Ausnehmungen sowie wenigstens drei außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur angeordnete und voneinander beabstandete Prägestrukturen aufweisen. Die Metallbleche können dann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass jede der wenigstens drei Prägestrukturen des zweiten Metallblechs jeweils zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion einer der wenigstens drei Ausnehmungen des ersten Metallblechs auf das zweite Metallblech gegeben ist, so dass durch jede der wenigstens drei Ausnehmungen des ersten Metallblechs hindurch jeweils wenigstens eine der wenigstens drei Prägestrukturen des zweiten Metallblechs sichtbar ist, und dass jede der wenigstens drei Prägestrukturen des ersten Metallblechs jeweils zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion einer der wenigstens drei Ausnehmungen des zweiten Metallblechs auf das erste Metallblech gegeben ist, so dass durch jede der wenigstens drei Ausnehmungen des zweiten Metallblechs hindurch jeweils wenigstens eine der wenigstens drei Prägestrukturen des ersten Metallblechs sichtbar ist.
Im Folgenden werden Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer vorstehend beschriebenen Separatorplattenanordnung beschrieben. Dieses Verfahren ist nicht Gegenstand des vorliegenden Gebrauchsmusters. Das Verfahren kann aber Gegenstand einer weiteren Schutzrechtsanmeldung sein, insbesondere einer internationalen Patentanmeldung nach dem PCT, einer europäischen Patentanmeldung oder einer deutschen Patentanmeldung.
Ein solches Verfahren zur Herstellung einer solchen Separatorplattenanordnung kann gemäß einem ersten Aspekt z.B. wenigstens die folgenden Schritte umfassen:

Ausstanzen einer ersten Ausnehmung aus einem ersten Metallblech in einem ersten Werkzeug,
Prägen einer zu der ersten Ausnehmung benachbarten ersten Prägestruktur in das erste Metallblech in einem zweiten Werkzeug,
Ausstanzen einer zweiten Ausnehmung aus einem zweiten Metallblech in einem dritten Werkzeug,
Prägen einer zu der zweiten Ausnehmung benachbarten zweiten Prägestruktur in das zweite Metallblech in einem vierten Werkzeug, und
Positionieren des ersten Metallblechs und des zweiten Metallblechs aufeinander, so dass

Ein solches Verfahren zur Herstellung einer solchen Separatorplattenanordnung kann gemäß einem zweiten Aspekt zusätzlich z.B. wenigstens die folgenden Schritte umfassen:

Ausstanzen einer weiteren Ausnehmung aus dem ersten Metallblech in dem ersten Werkzeug,
Prägen einer zu der weiteren Ausnehmung benachbarten weiteren Prägestruktur in das erste Metallblech in dem zweiten Werkzeug,
Ausstanzen einer weiteren Ausnehmung aus dem zweiten Metallblech in dem dritten Werkzeug,
Prägen einer zu der weiteren Ausnehmung benachbarten weiteren Prägestruktur in ein zweites Metallblech in dem vierten Werkzeug, und
Positionieren des ersten Metallblechs und des zweiten Metallblechs aufeinander, so dass

Ein solches Verfahren zur Herstellung einer solchen Separatorplattenanordnung kann gemäß einem dritten Aspekt zusätzlich z.B. wenigstens die folgenden Schritte umfassen:

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend die Schritte:
- Berührungsloses Erfassen eines Abstandes eines ersten Bezugspunktes von einem zweiten Bezugspunkt, wobei der erste Bezugspunkt anhand der ersten Prägestruktur des ersten Metallblechs bestimmt wird und wobei der zweite Bezugspunkt anhand der zweiten Prägestruktur des zweiten Metallblechs bestimmt wird, und
- Berührungsloses Erfassen eines Abstandes eines dritten Bezugspunktes von einem vierten Bezugspunkt, wobei der erste Bezugspunkt anhand der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs bestimmt wird und wobei der vierte Bezugspunkt anhand der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs bestimmt wird,
- wenn eine Abweichung der zuvor erfassten Abstände nicht größer ist als ein jeweils definierter Maximalabstand, Verbinden des ersten Metallblechs mit dem zweiten Metallblech.

Ein solches Verfahren zur Herstellung einer solchen Separatorplattenanordnung kann gemäß einem vierten Aspekt alternativ zum dritten Aspekt, aber zuäsätzlich zum ersten und zweiten Aspekt, z.B. wenigstens die folgenden Schritte umfassen:

Prägen mindestens einer Sicke in das erste Metallblech in dem zweiten Werkzeug,
Berührungsloses Erfassen eines Abstandes eines ersten Bezugspunktes von einem zweiten Bezugspunkt, wobei der erste Bezugspunkt durch die zweite Ausnehmung des zweiten Metallblechs hindurch anhand der ersten Prägestruktur des ersten Metallblechs bestimmt wird und wobei der zweite Bezugspunkt durch die weitere Ausnehmung des zweiten Metallblechs hindurch anhand der weiteren Prägestruktur des erstenen Metallblechs bestimmt wird, und
wenn eine Abweichung des zuvor erfassten Abstands nicht größer ist als ein definierter Maximalabstand, Beschichten des ersten Metallblechs auf der dem zweiten Metallblech abgewandten Oberfläche im Bereich der mindestens einen Sicke.

Ein solches Verfahren zur Herstellung einer solchen Separatorplattenanordnung kann gemäß einem fünften Aspekt alternativ zum dritten bzw. vierten Aspekt, aber zuäsätzlich zum ersten und zweiten Aspekt, z.B. wenigstens die folgenden Schritte umfassen:

Prägen der Stege des aktiven Bereichs in das erste Metallblech in dem zweiten Werkzeug,
Berührungsloses Erfassen eines Abstandes eines ersten Bezugspunktes von einem zweiten Bezugspunkt, wobei der erste Bezugspunkt durch die zweite Ausnehmung des zweiten Metallblechs hindurch anhand der ersten Prägestruktur des ersten Metallblechs bestimmt wird und wobei der zweite Bezugspunkt durch die weitere Ausnehmung des zweiten Metallblechs hindurch anhand der weiteren Prägestruktur des erstenen Metallblechs bestimmt wird, und
wenn eine Abweichung des zuvor erfassten Abstands nicht größer ist als ein definierter Maximalabstand, Beschichten des ersten Metallblechs auf der dem zweiten Metallblech abgewandten Oberfläche im Bereich der Stege des aktiven Bereichs.

Sind bei den Verfahren gemäß dem dritten bis fünften Aspekt die erfassten Abstände größer als die definierten Maximalabstände erfolgt eine Verschiebung zumindest eines Metallblechs und ein erneutes berührungsloses Erfassen des betreffenden Abstands bzw. der betreffenden Abstände so lange, bis die Abweichung nicht größer ist als der jeweils definierte Maximalabstand.
Ausführungsformen eines elektrochemischen Systems mit Separatorplattenanordnungen der hier vorgeschlagenen Art sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben. Es zeigt:

1 schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein elektrochemisches System mit einer Vielzahl von in einem Stapel angeordneten Separatorplatten oder Bipolarplatten;
2 schematisch in einer perspektivischen Darstellung zwei Separatorplatten des Systems gemäß 1 mit einer zwischen den Separatorplatten angeordneten Membranelektrodeneinheit (MEA);
3 schematisch einen Schnitt durch einen Plattenstapel eines Systems nach Art des Systems gemäß 1;
4 schematisch eine Separatorplattenordnung der hier vorgeschlagenen Art in einer Draufsicht;
5a schematisch einen Schnitt durch ein Detail der Separatorplattenanordnung gemäß 4;
5b schematisch das Detail gemäß 5a in einer ersten Draufsicht;
5c schematisch das Detail gemäß 5a in einer zweiten Draufsicht;
6a schematisch einen Schnitt durch ein Detail der Separatorplattenanordnung aus 4 gemäß einer Abwandlung;
6b schematisch das Detail gemäß 6a in einer ersten Draufsicht;
6c schematisch das Detail gemäß 6a in einer zweiten Draufsicht;
7 schematisch zwei perspektivische Ansichten eines Details der Separatorplattenanordnung aus 4 gemäß einer weiteren Abwandlung;
8a, 8b schematisch je zwei perspektivische Ansichten eines Details der Separatorplattenanordnung aus 4 gemäß weiteren Abwandlungen;
8c schematisch einen Schnitt durch das Detail aus den 8a und 8b;
9-11 schematisch je zwei perspektivische Ansichten eines Details der Separatorplattenanordnung aus 4 gemäß weiteren Abwandlungen;
12 schematisch ein Detail der Separatorplattenanordnung aus 4 gemäß einer weiteren Abwandlung in einer Draufsicht;
13 schematisch eine Draufsicht auf eine Separatorplattenanordnung der hier vorgeschlagenen Art gemäß einer weiteren Ausführungsform;
14 schematisch eine Draufsicht auf eine Separatorplattenanordnung der hier vorgeschlagenen Art gemäß einer weiteren Ausführungsform;
15a schematisch eine Draufsicht auf eine Separatorplattenanordnung der hier vorgeschlagenen Art gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei die relative Ausrichtung zweier Metallbleche der Separatorplattenanordnung einer Toleranzvorgabe entspricht; sowie
15b schematisch eine Draufsicht auf die Separatorplattenanordnung aus 15a, wobei die relative Ausrichtung der Metallbleche der Toleranzvorgabe nicht entspricht.

1 zeigt ein elektrochemisches System 1 mit einer Mehrzahl von baugleichen metallischen Separatorplatten oder Bipolarplatten 2, die in einem Stapel angeordnet und entlang einer z-Richtung 7 gestapelt sind. Die Separatorplatten 2 des Stapels 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 schließen also 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 jeweils eine Membranelektrodeneinheit (MEA) angeordnet (siehe z. B. 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, elektrochemischer Verdichter oder als Redox-Flow-Batterie ausgebildet sein. Bei diesen elektrochemischen Systemen können ebenfalls Separatorplatten verwendet werden. Der Aufbau dieser Separatorplatten kann dann 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 Verdichter oder bei einer Redox-Flow-Batterie jeweils von den für ein Brennstoffzellensystem verwendeten Medien unterscheiden können. Analoges gilt für die Separatorplatten, insbesondere eines Befeuchters.
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 jeweils parallel zur x-y-Ebene und damit senkrecht zur Stapelrichtung bzw. zur 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 Kühlmittel wie Wasser und/oder Glykol umfassen.
2 zeigt perspektivisch zwei benachbarte Separatorplatten oder Bipolarplatten 2 eines elektrochemischen Systems von der Art des Systems 1 aus 1 sowie eine zwischen diesen benachbarten Separatorplatten 2 angeordnete aus dem Stand der Technik bekannte Membranelektrodeneinheit (MEA) 10, wobei die MEA 10 in 2 zum größten Teil durch die dem Betrachter zugewandte Separatorplatte 2 verdeckt ist. Hier und im Folgenden sind in verschiedenen Figuren wiederkehrende Merkmale jeweils mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Separatorplatte 2 ist aus zwei stoffschlüssig zusammengefügten Einzelplatten 2a, 2b gebildet (siehe z. B. 3), von denen in 2 jeweils nur die dem Betrachter zugewandte erste Einzelplatte 2a sichtbar ist, die die zweite 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.
Die Einzelplatten 2a, 2b weisen miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen auf, die Durchgangsöffnungen 11a-c der Separatorplatte 2 bilden. Bei Stapelung einer Mehrzahl von Separatorplatten von der Art der Separatorplatte 2 bilden die Durchgangsöffnungen 11a-c Leitungen, die sich in der Stapelrichtung 7 durch den Stapel 2 erstrecken (siehe 1). Typischerweise ist jede der durch die Durchgangsöffnungen 11a-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. Kühlmittel in den Stapel eingeleitet oder aus dem Stapel abgeleitet werden. Die von den Durchgangsöffnungen 11b, 11c gebildeten Leitungen dagegen können zur Versorgung der elektrochemischen Zellen des Brennstoffzellenstapels des Systems 1 mit Brennstoff und mit Reaktionsgas sowie zum Ableiten der Reaktionsprodukte aus dem Stapel ausgebildet sein.
Zum Abdichten der Durchgangsöffnungen 11a-c gegenüber anderen Bereichen der jeweiligen Einzelplatte bzw. der daran angrenzenden elektrochemischen Zelle und gegenüber der Umgebung weisen die ersten Einzelplatten 2a jeweils Dichtanordnungen 12a-c auf, hier in Gestalt von Dichtsicken, die jeweils um die Durchgangsöffnungen 11a-c herum angeordnet sind und die die Durchgangsöffnungen 11a-c jeweils vollständig umschließen und auf ihrer Stirnfläche umlaufend mit einer Beschichtung 14a-c versehen sind, die die Mikroabdichtung verbessert. Die zweiten Einzelplatten 2b weisen an der vom Betrachter der 2 abgewandten Rückseite der Separatorplatten 2 entsprechende Dichtsicken zum Abdichten der Durchgangsöffnungen 11a-c auf (nicht gezeigt).
In einem elektrochemisch aktiven Bereich 18 weisen die ersten Einzelplatten 2a an ihrer dem Betrachter der 2 zugewandten Vorderseite ein Strömungsfeld 17 mit Strukturen zum Führen eines Reaktionsmediums entlang der Vorderseite der Einzelplatte 2a auf. Diese Strukturen sind in 2 durch eine Vielzahl von Stegen und zwischen den Stegen verlaufenden und durch die Stege begrenzten Kanälen gegeben. Üblicherweise sind zumindest die Stirnflächen dieser Stege mit einer die Leitfähigkeit verbessernden Beschichtung versehen. Diese wird vorzugsweise in einem von den Umformschritten gesonderten Verfahrensschritt aufgebracht. Hierbei ist es, insbesondere auch im Hinblick auf die meist sehr hohen Kosten dieser Beschichtung bevorzugt, wenn die Aufbringung der Beschichtung möglichst präzise, d.h. ohne oder nur mit minimalem Versatz relativ zur geprägten Form der Stege erfolgt. Dies ermöglicht es, mit einem möglichst geringen Überschuss, d.h. seitlichem Überstand, an Beschichtung zu arbeiten.
An der dem Betrachter der 2 zugewandten Vorderseite der Separatorplatten 2 weisen die ersten Einzelplatten 2a zudem jeweils einen Verteil- oder Sammelbereich 20 auf. Der Verteil- oder Sammelbereich 20 umfasst Strukturen, die eingerichtet sind, ein ausgehend von einer ersten der beiden Durchgangsöffnungen 11b in den Verteil- oder Sammelbereich 20 eingeleitetes Medium über den aktiven Bereich 18 zu verteilen und/oder ein ausgehend vom aktiven Bereich 18 zur zweiten der Durchgangsöffnungen 11b hin strömendes Medium zu sammeln oder zu bündeln. Die Verteilstrukturen des Verteil- oder Sammelbereichs 20 sind in 2 ebenfalls durch Stege und zwischen den Stegen verlaufende und durch die Stege begrenzte Kanäle gegeben. Am Übergang zwischen dem Verteil- und Sammelbereich 20 und dem Strömungsfeld 17 des aktiven Bereichs 18 befindet sich beiderseits des Strömungsfeldes 17 jeweils ein Übergangsbereich 21, der in 2 jeweils parallel zur y-Richtung 9 ausgerichtet ist. Im Übergangsbereich 21 haben die Medienleitstrukturen gegenüber den angrenzenden Bereichen 18 und 20 z. B. jeweils eine verringerte Höhe (siehe 3).
Die ersten Einzelplatten 2a weisen ferner jeweils eine weitere Dichtanordnung in Gestalt einer Perimetersicke 12d auf, die das Strömungsfeld 17 des aktiven Bereichs 18, den Verteil- oder Sammelbereich 20 und die Durchgangsöffnungen 11b, 11c umläuft und diese gegenüber der Durchgangsöffnung 11a, d. h. gegenüber dem Kühlmittelkreislauf, und gegenüber der Umgebung des Systems 1 abdichtet. Die Perimetersicke ist auf ihrer Stirnfläche umlaufend mit einer Beschichtung 14d versehen, die die Mikroabdichtung verbessert. Die zweiten Einzelplatten 2b umfassen jeweils entsprechende Perimetersicken. Die Strukturen des aktiven Bereichs 18, die Verteilstrukturen des Verteil- oder Sammelbereichs 20 und die Dichtsicken 12a-d sind jeweils einteilig mit den Einzelplatten 2a ausgebildet und in die Einzelplatten 2a eingeformt, z. B. in einem Präge- oder Tiefziehprozess. Dasselbe gilt für die entsprechenden Verteilstrukturen und Dichtsicken der zweiten Einzelplatten 2b. Außerhalb des von der Perimetersicke 12d umgebenen Bereichs ergibt sich den Einzelplatten 2a, 2b ein überwiegend unstrukturierter Außenrandbereich 22a, 22b.
Üblicherweise sind zumindest die Stirnflächen dieser Dichtsicken, einschließlich der Perimetersicke, also der Sicken 12a bis 12d mit einer die Mikroabdichtung verbessernden, meist polymerbasierten Beschichtung versehen. Diese wird vorzugsweise in einem von den Umformschritten gesonderten Verfahrensschritt aufgebracht. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Aufbringung der Mikroabdichtung möglichst präzise, d.h. ohne oder nur mit minimalem Versatz relativ zur geprägten Form der Dichtsicke erfolgt.
Die beiden Durchgangsöffnungen 11b bzw. die von den Durchgangsöffnungen 11b gebildeten Leitungen durch den Plattenstapel des Systems 1 sind jeweils über Durchführungen 13b in den Dichtsicken 12b, über die Verteilstrukturen des Verteil- oder Sammelbereichs 20 und über das Strömungsfeld 17 im aktiven Bereich 18 der dem Betrachter der 2 zugewandten ersten Einzelplatten 2a miteinander in Fluidverbindung. 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, über entsprechende Verteilstrukturen und über ein entsprechendes Strömungsfeld an einer Außenseite der vom Betrachter der 2 abgewandten zweiten Einzelplatten 2b miteinander in Fluidverbindung. 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 19 miteinander in Fluidverbindung. Dieser Hohlraum 19 dient jeweils zum Führen eines Kühlmittels durch die Separatorplatte 2, insbesondere zum Kühlen des elektrochemisch aktiven Bereichs 18 der Separatorplatte 2.
3 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Abschnitt des Plattenstapels des Systems 1 aus 1, wobei die Schnittebene in z-Richtung und damit senkrecht zu den Plattenebenen der Separatorplatten 2 ausgerichtet ist, sie kann beispielsweise entlang des geknickten Schnitts A-A in 2 verlaufen. Die baugleichen Separatorplatten 2 des Stapels umfassen jeweils die zuvor beschriebene erste metallische Einzelplatte 2a und die zuvor beschriebene zweite metallische Einzelplatte 2b. Gekennzeichnet sind ferner der aktive Bereich 18, der Übergangsbereich 21 und der Verteil- oder Sammelbereich 20 der Separatorplatten 2, wobei die Bereiche 18, 21, 20 jeweils Strukturen zur Medienleitung entlang der Außenflächen der Separatorplatten 2 aufweisen, hier insbesondere jeweils in Form von Stegen und durch die Stege begrenzten Kanälen. Im aktiven Bereich 18 sind die Stege auf ihrer Oberfläche mit einer die Leitfähigkeit verbessernden Beschichtung 28 versehen, die möglichst nur auf der Oberfläche der Stege und nicht auf den schräg verlaufenden Kanalwänden oder gar dem Kanalboden aufgebracht ist, wie im vorliegenden Beispiel dargestellt ist. Weiter sind im aktiven Bereich 18 Kanäle 29 auf den voneinander wegweisenden Oberflächen aneinander angrenzender Einzelplatten 2a, 2b sowie Kühlkanäle 19 zwischen aneinander grenzenden Einzelplatten 2a, 2b gezeigt. Im Übergangsbereich 21 sind analog Kanäle 29', 19' und im Verteil- oder Sammelbereich 20 Kanäle 29", 19" hervorgehoben. Zwischen den Kühlkanälen 19, 19', 19" liegen die beiden Einzelplatten 2a, 2b in einem Kontaktbereich 24 aufeinander auf und sind dort jeweils miteinander verbunden, im vorliegenden Beispiel mittels Laserschweißnähten 23.
Zwischen benachbarten Separatorplatten 2 des Stapels ist jeweils eine z. B. aus dem Stand der Technik bekannte Membranelektrodeneinheit (MEA) 10 angeordnet. Die MEA 10 umfassen jeweils eine Membran 14, z. B. eine Elektrolytmembran, und einen mit der Membran 14 verbundenen Randabschnitt 15, der hier aus zwei Randabdichtungen 15a, 15b besteht. Beispielsweise kann der Randabschnitt 15 bzw. können die Randabdichtungen 15a, 15b jeweils stoffschlüssig mit der Membran 14 verbunden sein, z. B. durch eine Klebeverbindung oder durch Laminieren. Der Randabschnitt 15 ist aus einem Folienmaterial gebildet, z. B. aus einem thermoplastischen Folienmaterial oder aus einem duroplastischen Folienmaterial.
Die Membran 14 der MEA 10 erstreckt sich jeweils wenigstens über den aktiven Bereich 18 der angrenzenden Separatorplatten 2 und ermöglicht dort einen Protonenübergang über oder durch die Membran 14. Darüber hinaus reicht die Membran 14 wenigstens teilweise in den Übergangsbereich 21, nicht aber in den Verteil- oder Sammelbereich 20 hinein. Der Randabschnitt 15 der MEA 10 dient jeweils dem Positionieren, Befestigen und Abdichten der Membran 14 zwischen den angrenzenden Separatorplatten 2. Wenn die Separatorplatten 2 des Systems 1 in Stapelrichtung zwischen den Endplatten 3, 4 eingespannt werden (siehe 1), kann der Randabschnitt 15 der MEA 10 beispielsweise jeweils zwischen den Dichtsicken 12a-d der jeweils angrenzenden Separatorplatten 2 und/oder jeweils wenigstens zwischen den Perimetersicken 12d der angrenzenden Separatorplatten 2 verpresst werden, um die Membran 14 auf diese Weise zwischen den angrenzenden Separatorplatten 2 zu fixieren.
Der Randabschnitt 15 überdeckt jeweils den Verteil- oder Sammelbereich 20 der angrenzenden Separatorplatten 2. Wie in 3 gezeigt kann der Randabschnitt 15 zusätzlich auch noch ganz oder wenigstens teilweise den Übergangsbereich 21 der angrenzenden Separatorplatten 2 überdecken oder ganz oder wenigstens teilweise in den Übergangsbereich 21 der angrenzenden Separatorplatten 2 hinein reichen (vgl. 2). Nach außen kann der Randabschnitt 15 auch über die Perimetersicke 12d hinaus reichen und dort an den Außenrandbereich 22 der Einzelplatten 2a, 2b angrenzen (vgl. 2).
Wie in 3 gezeigt können im aktiven Bereich 18 zusätzlich Gasdiffusionslagen 16 angeordnet sein. Die Gasdiffusionslagen 16 ermöglichen das Anströmen der Membran 14 über einen möglichst großen Bereich der Oberfläche der Membran 14 und können so den Protonenübergang über die Membran 14 verbessern. Die Gasdiffusionslagen 16 können z. B. jeweils beiderseits der Membran 14 im aktiven Bereich 18 zwischen den angrenzenden Separatorplatten 2 angeordnet sein. Die Gasdiffusionslagen 16 können z. B. aus einem Faservlies gebildet sein oder ein Faservlies umfassen.
Im in 3 dargestellten Ausschnitt des Ausführungsbeispiels sind die beiden Metallbleche 2a, 2b optimal aufeinander positioniert. Hierdurch ergibt sich zum einen eine größtmögliche Auflage ihrer Stirnflächen 27a, 27b des aktiven Bereichs 18, was ein besonders einfaches und dauerstabiles Schweißen ermöglicht. Zum anderen ergibt sich hierdurch die Form der Kühlkanäle 19. Wären die Stirnflächen 27a, 27b gegeneinander veschoben, würde dies ggf. das Verschweißen der Metallbleche 2a, 2b miteinander erschweren und das Kühlmittel würde anders strömen, so dass u. U. nur eine unzureichende Kühlung erfolgen würde.
4 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine Separatorplattenanordnung 100 der hier vorgeschlagenen Art. Die Separatorplattenanordnung 100 ist zur Verwendung in einem elektrochemischen System von der Art des elektrochemischen Systems 1 gemäß 1 ausgebildet. Im System 1 können Separatorplattenanordnungen von der Art der Separatorplattenanordnung 100 z. B. jeweils die Separatorplatten oder Bipolarplatten 2 gemäß den 1-3 ersetzen.
Wie die Separatorplatten oder Bipolarplatten 2 gemäß den 1-3 umfasst die Separatorplattenanordnung 100 gemäß 4 jeweils ein erstes Metallblech 100a und ein zweites Metallblech 100b. Die Metallbleche 100a, 100b sind parallel zueinander und parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet. In der Draufsicht der 4 ist das zweite Metallblech 100b dabei beinahe vollständig von dem ersten Metallblech 100a verdeckt, das dem Betrachter zugewandt ist. Die Metallbleche 100a, 100b berühren einander entlang ihrer einander zugewandten Flachseiten wenigstens bereichsweise. Wie die Einzelplatten 2a, 2b der Separatorplatten 2 gemäß den 1-3 sind die Metallbleche 100a, 100b der Separatorplattenanordnung typischerweise miteinander verbunden, beispielsweise über eine stoffschlüssige Verbindung. Z. B. können die Metallbleche 100a, 100b miteinander verschweißt sein, beispielsweise über eine oder mehrere Laserschweißverbindungen.
Die Metallbleche 100a, 100b können alle, wenigstens einige oder einzelne der Merkmale der Einzelplatten 2a, 2b der Separatorplatten oder Bipolarplatten 2 aufweisen, die in den 1-3 dargestellt sind und die in Bezug auf die 1-3 erläutert worden sind. Nur der besseren Übersicht halber sind in 4 nur einige dieser Merkmale durch Bezugszeichen hervorgehoben. Wie die Einzelplatten 2a, 2b gemäß den 1-3 so umfasst das dem Betrachter der 4 zugewandte Metallblech 100a unter anderem einen elektrochemisch aktiven Bereich 18 mit Strukturen zum Führen eines Reaktionsmediums entlang der Vorderseite des Metallblechs 100a, hier in Gestalt von Stegen und zwischen den Stegen angeordneten Kanälen, Durchgangsöffnungen 11a-c, Dichtanordnungen 12a-d, hier in Gestalt von in das Metallblech 100a eingeformten Dichtsicken, und Durchführungen 13a, 13b durch die Dichtanordnungen 12a, 12b. Bei alternativen Ausführungsformen können die Dichtanordnungen 12a-d des Metallblechs 100a auch durch von dem Metallblech 100a verschiedene und mit dem Metallblech 100a verbundene Elemente gegeben sein. Die Dichtanordnung 12d umläuft den aktiven Bereich 18 vollständig und dient zum Abdichten des aktiven Bereichs 18, insbesondere gegenüber der Umgebung und gegenüber weiteren Bereichen des elektrochemischen Systems 1. Das zweite Metallblech 100b, das in 4 im Wesentlichen durch das erste Metallblech 100a verdeckt ist, kann den Merkmalen des ersten Metallblechs 100a entsprechende Merkmale aufweisen, wobei allerdings anstelle von Durchführungen 13b durch die Sicke 12b Durchführungen 13c durch die Sicke 12c vorhanden sind. Insbesondere kann das zweite Metallblech 100b also ebenfalls einen elektrochemisch aktiven Bereich entsprechend dem elektrochemisch aktiven Bereich 18, Durchgangsöffnungen entsprechend den Durchgangsöffnungen 11a-c, Dichtsicken entsprechend den Dichtsicken 11a-c sowie eine Perimetersicke 12d aufweisen, auf deren Stirnfläche jeweils wieder eine Beschichtung 14a-d aufgebracht ist.
Die Separatorplattenanordnung 100 gemäß 4 zeichnet sich gegenüber den in den 1-3 dargestellten bekannten Separatorplatten 2 dadurch aus, dass das erste Metallblech 100a zusätzlich Ausnehmungen 30a, 31a und in das erste Metallblech 100a eingeprägte Prägestrukturen 32a, 33a aufweist, die jeweils außerhalb der um den elektrochemisch aktiven Bereich 18 umlaufenden Dichtanordnung 12d angeordnet sind, das heißt auf einer vom aktiven Bereich 18 abgewandten Seite der umlaufenden Dichtanordnung 12d. Die Ausnehmungen 30a, 31a des ersten Metallblechs 100a sind als Durchgangsöffnungen im ersten Metallblech 100a ausgebildet und jeweils von einem äußeren Rand 25a des ersten Metallblechs 100a beabstandet. Das zweite Metallblech 100b weist den Ausnehmungen 30a, 31a des ersten Metallblechs 100a entsprechende Ausnehmungen 30b, 31b, die in 4 durch das erste Metallblech 100a verdeckt sind, und den Prägestrukturen 32a, 33a des ersten Metallblechs 100a entsprechende Prägestrukturen 32b, 33b auf, die durch die Ausnehmungen 30a, 31a sichtbar sind und ebenfalls außerhalb einer umlaufenden Dichtanordnung zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs des zweiten Metallblechs 100b angeordnet sind. Wie die Ausnehmungen 30a, 31a des ersten Metallblechs 100a sind auch diese in 4 verdeckten Ausnehmungen 30b, 31b des zweiten Metallblechs 100b als Durchgangsöffnungen im zweiten Metallblech 100b ausgebildet und jeweils von einem äußeren Rand des zweiten Metallblechs 100b beabstandet.
Die 5a-c zeigen schematisch ein Detail der Separatorplattenanordnung 100 gemäß 4, wobei das dargestellte Detail die Ausnehmung 30a und die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a sowie die Ausnehmung 30b und die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b umfasst. 5a zeigt das Detail in einer Schnittdarstellung, wobei die Schnittebene entlang der y-z-Achse ausgerichtet ist und entlang der in den 4, 5b und 5c eingezeichneten Schnittgeraden 26 verläuft. 5b zeigt das Detail in einer Draufsicht, wobei die Blickrichtung in die negative z-Richtung 7 zeigt. Und 5c zeigt das Detail in einer weiteren Draufsicht, wobei die Blickrichtung in die positive z-Richtung 7 und damit in eine der Blickrichtung der 5b entgegengesetzte Richtung zeigt.
Den 5a und 5b ist entnehmbar, dass die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a und die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Prägestruktur 32b in einem Bereich des zweiten Metallblechs 100b angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a auf das zweite Metallblech 100b gegeben ist, so dass die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b bei Blickrichtung in der negativen z-Richtung 7 durch die Ausnehmung 31a des ersten Metallblechs 100a hindurch sichtbar ist. Und den 5a und 5c ist entnehmbar, dass die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b und die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Prägestruktur 32a in einem Bereich des ersten Metallblechs 100a angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b auf das erste Metallblech 100a gegeben ist, so dass die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a bei Blickrichtung in der positiven z-Richtung 7 durch die Ausnehmung 31b des zweiten Metallblechs 100b hindurch sichtbar ist.
Die senkrechte Projektion der Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a auf das zweite Metallblech 100b erfolgt entlang der negativen z-Richtung 7 und damit entlang einer Richtung senkrecht zum zweiten Metallblech 100b oder senkrecht zu einer durch das zweite Metallblech 100b gegebenen Ebene, die beispielsweise durch nicht verformte oder nicht geprägte ebene Bereiche 22b des zweiten Metallblechs 100b gegeben sein kann und hier parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet ist. Und die senkrechte Projektion der Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b auf das erste Metallblech 100a erfolgt entlang der positiven z-Richtung 7 und damit entlang einer Richtung senkrecht zum ersten Metallblech 100a oder senkrecht zu einer durch das erste Metallblech 100a gegebenen Ebene, die beispielsweise durch nicht verformte oder nicht geprägte ebene Bereiche 22a des ersten Metallblechs 100a gegeben sein kann und hier parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet ist.
Die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a wird durch eine kreisrunde Kante 33a begrenzt und eingefasst, so dass die Ausnehmung 30a eine kreisrunde Durchgangsöffnung oder ein kreisrundes Durchgangsloch im ersten Metallblech 100a bildet. Die durch die Ausnehmung 30a sichtbare Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b hat ebenfalls eine kreisrunde Form. Die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b umfasst eine Erhöhung, die in eine von dem ersten Metallblech 100a abgewandte Richtung weist. Insbesondere umfasst die Prägestruktur 32b eine ringförmige Flanke 34b und ein von der ringförmigen Flanke 34b eingefasstes kreisrundes ebenes Plateau 35b. Die Ausnehmung 30a und die Prägestruktur 32b sind konzentrisch und symmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieachse 36 angeordnet, die senkrecht auf den parallel zueinander ausgerichteten Metallblechen 100a, 100b steht. Insbesondere weisen die Ausnehmung 30a und die Prägestruktur 32b bezüglich der Symmetrieachse 36 eine kontinuierliche Rotationssymmetrie auf. Ein Durchmesser der Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b ist kleiner als ein Durchmesser der Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a. Die kreisrunde Prägestruktur 32b ist durch die Ausnehmung 30a hindurch vollständig sichtbar.
Die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b wird durch eine kreisrunde Kante 33b begrenzt und eingefasst, so dass die Ausnehmung 30b eine kreisrunde Durchgangsöffnung oder ein kreisrundes Durchgangsloch im zweiten Metallblech 100b bildet. Die durch die Ausnehmung 30b sichtbare Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a hat ebenfalls eine kreisrunde Form. Die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a umfasst eine Erhöhung, die in eine von dem zweiten Metallblech 100b abgewandte Richtung weist. Insbesondere umfasst die Prägestruktur 32a eine ringförmige Flanke 34a und ein von der ringförmigen Flanke 34a eingefasstes kreisrundes ebenes Plateau 35a. Die Ausnehmung 30b und die Prägestruktur 32a sind konzentrisch und symmetrisch bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieachse 37 angeordnet, die senkrecht auf den parallel zueinander ausgerichteten Metallblechen 100a, 100b steht. Insbesondere weisen die Ausnehmung 30b und die Prägestruktur 32a bezüglich der Symmetrieachse 37 eine kontinuierliche Rotationssymmetrie auf. Ein Durchmesser der Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a ist kleiner als ein Durchmesser der Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b. Die kreisrunde Prägestruktur 32a ist durch die Ausnehmung 30b hindurch vollständig sichtbar.
Bei Separatorplattenanordnung 100 gemäß den 4, 5a-c ist ein maximaler Durchmesser der Ausnehmungen 30a, 30b jeweils kleiner als ein maximaler Durchmesser der kleinsten der Durchgangsöffnungen 11a-c. Beispielsweise beträgt der maximale Durchmesser der Ausnehmungen 30a, 30b jeweils weniger als die Hälfte oder weniger als ein Drittel des maximalen Durchmessers der kleinsten der Durchgangsöffnungen 11a-c. Ferner beträgt ein kleinster Abstand zwischen den Mittelpunkten bzw. Flächenschwerpunkten 36, 37 der Ausnehmung 30a und der Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a weniger als das Dreifache oder weniger als das 2,5 fache des maximalen Durchmessers der Ausnehmung 30a, und ein kleinster Abstand zwischen den Mittelpunkten bzw. Flächenschwerpunkten 36, 37 der Ausnehmung 30b und der Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b beträgt weniger als das Dreifache oder weniger als das 2,5 fache des maximalen Durchmessers der Ausnehmung 30b. Bei der in den 4 und 5a-c gezeigten Ausführungsform sind die Ausnehmungen 30a, 30b und die Prägestrukturen 32a, 32b jeweils identisch ausgebildet und haben jeweils die gleiche Geometrie und die gleichen Abmessungen. Bei alternativen Ausführungsformen können die Ausnehmungen 30a, 30b und die Prägestrukturen 32a, 32b jeweils unterschiedlich ausgebildet sein.
Bei der Separatorplattenanordnung 100 gemäß den 4, 5a-c sind die Ausnehmung 30a und die Prägestruktur 32a einerseits und die Ausnehmung 31a und die Prägestruktur 33a andererseits in einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Metallblechs 100a angeordnet, und die Ausnehmung 30b und die Prägestruktur 32b einerseits und die Ausnehmung 31b und die Prägestruktur 33b andererseits sind in einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Metallblechs 100b angeordnet.
Die Ausnehmung 31a des ersten Metallblechs 100a, die in 4 durch das erste Metallblech 100a verdeckte Ausnehmung 31b des zweiten Metallblechs 100b sowie die Prägestrukturen 33a, 33b der Metallbleche 100a, 100b können ganz analog zu den oben beschriebenen Ausnehmungen 30a, 30b und Prägestrukturen 32a, 32b der Metallbleche 100a, 100b ausgebildet und angeordnet sein. Z. B. können die Ausnehmung 30a und die Prägestruktur 32a durch Drehung um 180 Grad um eine Drehachse, die senkrecht auf den Schnittpunkten der Flächendiagonalen des Metallblechs 100a steht, in die Ausnehmung 31a und in die Prägestruktur 33a übergehen, und umgekehrt. Und die Ausnehmung 30b und die Prägestruktur 32b können durch Drehung um 180 Grad um eine Drehachse, die senkrecht auf den Schnittpunkten der Flächendiagonalen des Metallblechs 100b steht, in die Ausnehmung 31b und in die Prägestruktur 33b übergehen, und umgekehrt.
Der Abstand zwischen den Ausnehmungen 30a, 31a des ersten Metallblechs 100a voneinander beträgt wenigstens das Doppelte der in der Flächenebene des ersten Metallblechs 100a, also in der x-y-Ebene bestimmten Breite des ersten Metallblechs 100a. Und der Abstand zwischen den Prägestrukturen des ersten Metallblechs 100a voneinander beträgt wenigstens das Doppelte der in der Flächenebene des ersten Metallblechs 100a, also in der x-y-Ebene bestimmten Breite des ersten Metallblechs 100a. Weiter beträgt der Abstand zwischen den Prägestrukturen 32a, 33a des ersten Metallblechs 100a voneinander wenigstens 90% der in der Flächenebene des ersten Metallblechs 100a, also in der x-y-Ebene bestimmten Länge des ersten Metallblechs 100a. Entsprechendes gilt für die Abstände der Ausnehmungen 30b, 31b des zweiten Metallblechs 100b voneinander und für die Abstände der Prägestrukturen 32b, 33b des zweiten Metallblechs 100b voneinander.
Die großen Abstände, beispielsweise der Prägestrukturen 32a, 33a des ersten Metallblechs 100a untereinander und der Prägestrukturen 32b, 33b des zweiten Metallblechs 100b untereinander ermöglichen es, eine Fehlpositionierung des ersten Metallblechs 100a relativ zum zweiten Metallblech 100b, beispielsweise vor der Schweißverbindung der beiden Metallbleche 100a, 100b miteinander, besonders einfach von nur einer Oberfläche, nämlich der dem Betrachter in 4 zugewandten Oberfläche her, zu detektieren.
Die 6a-c zeigen schematisch eine Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Die in den 6a-c gezeigte Abwandlung unterscheidet sich von dem in den 4 und 5a-c gezeigten Detail nur dadurch, dass die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b bei der Abwandlung gemäß den 6a-c eine in der Draufsicht dreieckähnliche Form mit abgerundeten Ecken und teilweise bauchigen Kanten aufweist. Die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b gemäß den 6a-c ist symmetrisch bezüglich einer Symmetriebene 38 ausgebildet, die senkrecht zum Metallblech 100b ausgerichtet ist. Bei der Abwandlung gemäß den 6a-c sind also die Prägestrukturen 32a, 32b der beiden Metallbleche 100a, 100b unterschiedlich ausgebildet.
Die 7 zeigt schematisch zwei perspektivische Ansichten einer weiteren Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Dabei zeigt die obere der beiden Ansichten gemäß 7 das Detail entlang einer auf das erste Metallblech 100a gerichteten Blickrichtung, in der das zweite Metallblech 100b weitgehend durch das erste Metallblech 100a verdeckt ist, so dass die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b nur durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a hindurch sichtbar ist. Und umgekehrt zeigt die untere der beiden Ansichten gemäß 7 das Detail entlang einer auf das zweite Metallblech 100b gerichteten Blickrichtung, in der das erste Metallblech 100a weitgehend durch das zweite Metallblech 100b verdeckt ist, so dass die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a nur durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b hindurch sichtbar ist.
Die Abwandlung gemäß 7 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungen dadurch, dass die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a bis an die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a heranreicht, so dass die Prägestruktur 32a eine Verformung der die Ausnehmung 30a einfassenden Kante 33a des ersten Metallblechs 100a umfasst. In analoger Weise reicht die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b bis an die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b heran, so dass die Prägestruktur 32b eine Verformung der die Ausnehmung 30b einfassenden Kante 33b des zweiten Metallblechs 100b umfasst. Ferner haben die Prägestrukturen 32a, 32b gemäß 7 jeweils keine abgeflachte, sondern eine noppenartige oder domartige Form, wobei die Noppen bzw. die Dome an der die Ausnehmung 30a, 30b einfassenden Kante 33a, 33b jeweils teilweise abgeschnitten sind.
Die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a ist durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b hindurch vollständig sichtbar, und die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b ist durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a hindurch vollständig sichtbar. Zudem sind die Ausnehmungen 30a, 30b der Metallbleche 100a, 100b derart ausgebildet und angeordnet, dass eine im zuvor beschriebenen Sinne senkrechte Projektion der Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a auf eine durch das erste Metallblech 100a oder durch das zweite Metallblech 100b gegebene Ebene und eine senkrechte Projektion der Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b auf die genannte Ebene einander wenigstens bereichsweise überlappen. Hier ist die genannte Ebene z. B. wieder parallel zu nicht geprägten ebenen Bereichen 22a, 22b der Metallbleche 100a, 100b und damit parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet. Folglich ist durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a hindurch ein Abschnitt der Kante 33b sichtbar, die die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b einfasst, und durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b hindurch ist ein Abschnitt der Kante 33a sichtbar, die die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a einfasst.
Die 8a zeigt schematisch zwei perspektivische Ansichten einer weiteren Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Dabei zeigt die obere der beiden Ansichten gemäß 8a das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der unteren Ansicht der 7, und die untere der beiden Ansichten gemäß 8a zeigt das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der oberen Ansicht der 7.
Die Abwandlung gemäß 8a unterscheidet sich von dem in den 4 und 5a-c gezeigten Detail dadurch, dass die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a eine Erhöhung aufweist, die in eine dem zweiten Metallblech 100b zugewandte Richtung weist, und dass die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b eine Erhöhung aufweist, die in eine dem ersten Metallblech 100b zugewandte Richtung weist. Die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a greift durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b hindurch. Insbesondere ragt die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a über eine von dem ersten Metallblech 100a abgewandte Oberfläche des zweiten Metallblechs 100b oder über die die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b einfassende Kante 33b hinaus. Und die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b greift durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a hindurch. Insbesondere ragt die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b über eine von dem zweiten Metallblech 100b abgewandte Oberfläche des ersten Metallblechs 100a oder über die die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a einfassende Kante 33a hinaus.
Die 8b zeigt schematisch zwei perspektivische Ansichten einer weiteren Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Dabei zeigt die obere der beiden Ansichten gemäß 8b das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der oberen Ansicht der 8a, und die untere der beiden Ansichten gemäß 8b zeigt das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der unteren Ansicht der 8a.
Die Abwandlung gemäß 8b unterscheidet sich von derjenigen gemäß 8a dadurch, dass die Ausnehmungen 30a, 30b der Metallbleche 100a, 100b bei der Abwandlung gemäß 8b jeweils an einen äußeren Rand 25a, 25b des jeweilgen Metallblechs 100a, 100b heranreichen, so dass die Ausnehmungen 30a, 30b nicht wie bei den vorherigen Ausführungen als Durchgangsöffnungen, sondern als Einbuchtungen des äußeren Randes 25a, 25b ausgebildet sind. In 8b haben die Ausnehmungen 30a, 30b jeweils die Form eines Halbkreises, und die Prägestrukturen 32a, 32b reichen jeweils bis an den äußeren Rand 25a, 25b des jeweiligen Metallblechs 100a, 100b heran und haben die Form einer halben Noppe oder eines halben Domes. Die Ausnehmungen 30a, 30b und die Prägestrukturen 32a, 32b sind somit jeweils symmetrisch bezüglich zwei möglicher Symmetrieebenen angeordnet, die senkrecht auf den Metallblechen 100a, 100b stehen, d. h. in 8b senkrecht zur x-y-Ebene. Eine dieser Symmetrieebenen ist parallel zur x-z-Ebene ausgerichtet, und die anderer dieser Symmetrieebenen ist parallel zur y-z-Ebene ausgerichtet.
8c zeigt die Abwandlungen gemäß den 8a, 8b in einer Schnittdarstellung, wobei die Schnittebene parallel zur y-z-Ebene ausgerichtet ist und in den 8a, 8b jeweils durch die Schnittgerade 26 wiedergegeben ist. 8c zeigt deutlich das Hindurchgreifen der Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b und das Hindruchgreifen der Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a.
Die 9 zeigt schematisch zwei perspektivische Ansichten einer weiteren Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Dabei zeigt die obere der beiden Ansichten gemäß 9 das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der oberen Ansicht der 8b, und die untere der beiden Ansichten gemäß 9 zeigt das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der unteren Ansicht der 8b.
Die Abwandlung gemäß 9 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 8b dadurch, dass die Prägestrukturen 32a, 32b jeweils vom äußeren Rand 25a, 25b des jeweiligen Metallblechs 100a, 100b beabstandet sind und jeweils eine kreisrunde Form haben. Die Prägestrukturen 32a, 32b der Abwandlung gemäß 9 weisen somit jeweils eine kontinuierliche Rotationssymmetrie bezüglich einer Symmetrieachse auf, die jeweils senkrecht auf den Metallblechen 100a, 100b steht. In 9 sind diese Symmetrieachsen somit jeweils parallel zur z-Achse 7 ausgerichtet.
Die 10 zeigt schematisch zwei perspektivische Ansichten einer weiteren Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Dabei zeigt die obere der beiden Ansichten gemäß 10 das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der oberen Ansicht der 9, und die untere der beiden Ansichten gemäß 10 zeigt das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der unteren Ansicht der 9.
Die Abwandlung gemäß 10 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 9 dadurch, dass der äußere Rand 25a des ersten Metallblechs 100a eine Prägung in Gestalt einer Erhebung aufweist, die in eine vom zweiten Metallblech 100b abgewandte Richtung weist und die die Prägestruktur 32a sowie eine die Ausnehmung 30a umlaufende und die Kante 33a der Ausnehmung 30a enthaltende Prägestruktur 39a umfasst. In entsprechender Weise weist der äußere Rand 25b des zweiten Metallblechs 100b eine Prägung in Gestalt einer Erhebung auf, die in eine vom ersten Metallblech 100a abgewandte Richtung weist und die die Prägestruktur 32b sowie eine die Ausnehmung 30b umlaufende und die Kante 33b der Ausnehmung 30b enthaltende Prägestruktur 39b umfasst.
Die Ausnehmungen 30a, 30b sind wie bei den in den 8b und 9 dargestellten Abwandlungen als Einbuchtungen des äußeren Randes 25a, 25b des jeweiligen Metallbleches 100a, 100b ausgebildet. Durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallbleches 100a hindurch sind sowohl die Prägestruktur 32b des zweiten Metallblechs 100b als auch ein Teil des nicht geprägten ebenen Bereichs 22b des zweiten Metallblechs 100b sichtbar, so dass die Grenzen der Prägestruktur 32b durch die Ausnehmung 30a hindurch erkennbar oder wenigstens bereichsweise erkennbar sind. Und entsprechend sind durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallbleches 100b hindurch sowohl die Prägestruktur 32a des ersten Metallblechs 100a als auch ein Teil des nicht geprägten ebenen Bereichs 22a des ersten Metallblechs 100a sichtbar, so dass die Grenzen der Prägestruktur 32a durch die Ausnehmung 30b hindurch erkennbar oder wenigstens bereichsweise erkennbar sind. Die Prägestrukturen 32a, 32b sind jeweils so gestaltet, dass sie spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zur Außenkante 25a bzw. 25b verlaufenden Spiegelebene verlaufen, zudem weisen sie einen Punkt auf, an dem sie jeweils ihre weiteste Entfernung zu der Außenkante 25a bzw. 25b oder einer die jeweilige Außenkante über die Ausnehmung fortsetzenden gedachten Linie haben.
Die 11 zeigt schematisch zwei perspektivische Ansichten einer weiteren Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100. Dabei zeigt die obere der beiden Ansichten gemäß 11 das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der oberen Ansicht der 10, und die untere der beiden Ansichten gemäß 11 zeigt das Detail entlang einer Blickrichtung entsprechend der Blickrichtung gemäß der unteren Ansicht der 10.
Die Abwandlung gemäß 11 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 10 dadurch, dass die Ausnehmungen 30a, 30b als Durchgangsöffnungen des jeweiligen Metallblechs 100a, 100b ausgebildet und vom äußeren Rand 25a, 25b des jeweiligen Metallblechs 100a, 100b beabstandet sind. Wie bei der Abwandlung gemäß 10 weist der äußere Rand 25a, 25b der Metallbleche 100a, 100b wiederum eine Prägung auf. Anders als bei der Abwandlung gemäß 10 erstreckt sich diese Prägung jedoch jeweils nicht bis zur Kante 33a, 33b, die die Ausnehmung 30a, 30b einfasst. Wie bei der Abwandlung gemäß 10 sind durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a die Prägestruktur 32b und ein Teil des nicht geprägten Bereichs 22b des zweiten Metallblechs 100b sichtbar, und durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b sind die Prägestruktur 32a und ein Teil des nicht geprägten Bereichs 22a des ersten Metallblechs 100a sichtbar. Hinsichtlich der Symmetrie bzw. der Festlegung eines Bezugspunktes sind die Prägestrukturen 32a, 32b der 11 der 10 vergleichbar.
Die 12 zeigt schematisch eine weitere Abwandlung des zuvor beschriebenen und in den 4 und 5a-c dargestellten Details der Separatorplattenanordnung 100 in einer Draufsicht. Die Blickrichtung zeigt dabei in die negative z-Richtung 7 und ist vornehmlich auf das erste Metallblech 100a gerichtet, das das in Blickrichtung darunter angeordnete zweite Metallblech 100b zum größten Teil verdeckt. Das erste Metallblech 100a weist eine Ausnehmung 30a in Gestalt einer im Wesentlichen rechteckigen, länglichen Durchgangsöffnung sowie beiderseits der länglichen Ausnehmung 30a angeordnete, ringförmige Prägestrukturen 32a gleicher Größe auf. Und das zweite Metallblech 100b weist eine Ausnehmung 30b in Gestalt einer im Wesentlichen rechteckigen, länglichen Durchgangsöffnung sowie beiderseits der länglichen Ausnehmung 30b angeordnete, ringförmige Prägestrukturen 32b gleicher Größe auf. Die Ausnehmungen 30a, 30b sind derart ausgebildet und angeordnet, dass senkrechte Projektionen der Ausnehmungen 30a, 30b auf eine Ebene parallel zu den Metallblechen 100a, 100b und parallel zur x-y-Ebene einander überlappen. Hier bilden die senkrechten Projektionen der Ausnehmungen 30a, 30b auf die x-y-Ebene gemeinsam ein Kreuz mit vierzahliger Drehsymmetrie bezüglich einer Symmetrieachse parallel zur z-Richtung 7. Projektionen der Prägestrukturen 32a, 32b auf die x-y-Ebene sind jeweils im Bereich der Enden der Arme des so gebildeten Kreuzes angeordnet. Die gestrichelten Linien 38a, 38b geben die Symmetrieebenen der Spiegelsymmetrie der Prägestrukturen 32a bzw. 32b an.
Die Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 100a sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie bei Blickrichtung in der positiven z-Richtung 7 durch die Ausnehmung 30b des zweiten Metallblechs 100b hindurch sichtbar sind, und die Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 100b sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie bei Blickrichtung in der negativen z-Richtung 7 durch die Ausnehmung 30a des ersten Metallblechs 100a hindurch sichtbar sind. Um die Anordnungen der Ausnehmungen 30a, 30b und der Prägestrukturen 32a, 32b zu illustrieren, sind die durch jeweils eine der Ausnehmungen sichtbaren Bereiche der Metallbleche 100a, 100b in 12 unterschiedlich schraffiert. So ist in 12 der durch die Ausnehmung 30a hindurch sichtbare Bereich des zweiten Metallblechs 100b, in dem die Prägestrukturen 32b angeordnet sind, von links unten nach rechts oben schraffiert, und der durch die Ausnehmung 30b hindurch sichtbare Bereich des ersten Metallblechs 100a, in dem die Prägestrukturen 32a angeordnet sind, ist von links oben nach rechts unten schraffiert. Der die Ausnehmung 30a umgebende ebene Bereich 22a des ersten Metallblechs 100a ist kreuzweise schraffiert, wodurch das Überlappen beider Metallbleche 100a, 100b in diesem Bereich illustriert wird. Und derjenige Bereich, in dem sich die Projektionen der Ausnehmungen 30a, 30b auf die x-y-Ebene überlappen, ist nicht schraffiert. In diesem Bereich weist die Separatorplattenanordnung 100 eine Durchgangsöffnung auf.
13 zeigt eine Draufsicht auf eine Separatorplattenanordnung 200, die eine Variante der Separatorplattenanordnung 100 gemäß 4 ist. Die Separatorplattenanordnung 200 kann somit jeweils die Separatorplatten 2 im System 1 gemäß 1 ersetzen. Die Anordnung 200 umfasst zwei miteinander verbundene, im Wesentlichen rechteckige Metallbleche 200a, 200b gleicher oder im Wesentlichen gleicher Größe. Das dem Betrachter zugewandte erste Metallblech 200a umfasst unter anderem Durchgangsöffnungen 11a-c, einen elektrochemisch aktiven Bereich 18 und Dichtanordnungen 12a-d. Die Dichtanordnung 12d umschließt den aktiven Bereich 18 und sämtliche Durchgangsöffnungen 11a-c vollständig und dient insbesondere zur Abdichtung des aktiven Bereichs 18 gegenüber der Umgebung und gegenüber den übrigen Bereichen des Systems 1 (siehe 1). Das vom Betrachter abgewandte und vom Metallblech 200a beinahe vollständig verdeckte zweite Metallblech 200b weist entsprechende Durchgangsöffnungen, einen entsprechenden elektrochemisch aktiven Bereich und entsprechende Dichtanordnungen auf (hier verdeckt).
In einander diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen 40b weist das zweite Metallblech 200b ringförmige Prägestrukturen 32b auf. Und in entsprechenden einander diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen 40a des ersten Metallblechs 200a weist das erste Metallblech 200a Ausnehmungen 30a in Gestalt von Aussparungen, genauer stärker abgerundeten Ecken, auf. Die Ausnehmungen 30a in den Eckbereichen 40a des ersten Metallblechs 200a und die Prägestrukturen 32b in den Eckbereichen 40b des zweiten Metallblechs 200b sind derart angeordnet und ausgebildet, dass die Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 200b bei Blickrichtung entlang der negativen z-Richtung 7 durch die Ausnehmungen 30a des ersten Metallblechs 100a hindurch in den ausgesparten Eckbereichen 40a des ersten Metallblechs 100a sichtbar sind.
Umgekehrt weist das erste Metallblech 200a in den zwei übrigen einander wiederum diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen 41a ringförmige Prägestrukturen 32a auf. Und in entsprechenden einander diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen 41b des zweiten Metallblechs 200b weist das zweite Metallblech 200b Ausnehmungen 30b in Gestalt von Aussparungen auf, die in 13 durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Die Ausnehmungen 30b in den Eckbereichen 41b des zweiten Metallblechs 200b und die Prägestrukturen 32a in den Eckbereichen 41a des ersten Metallblechs 200a sind derart angeordnet und ausgebildet, dass die Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 200a bei Blickrichtung entlang der positiven z-Richtung 7 durch die Ausnehmungen 30b des zweiten Metallblechs 100b hindurch in den ausgesparten Eckbereichen 41b des zweiten Metallblechs 100b sichtbar sind.
Die Ausnehmungen 30a, 30b und die Prägestrukturen 32a, 32b sind jeweils außerhalb der den aktiven Bereich des jeweiligen Metallblechs umlaufenden Dichtanordnung angeordnet.
Die ausgesparten bzw. zurückgezogenen Ecken 30a des ersten Metallblechs ermöglichen eine Lokalisierung beider Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs durch die Ausnehungen des ersten Metallblechs hindurch. Die beiden Prägestrukturen 32b liegen in einer gemeinsamen Ebene. Somit ermöglichen diese beiden Prägestrukturen 32b eine vollständige Bestimmung der Lage des ersten Metallblechs. Da die Prägestrukturen 32b im selben Umformschritt wie die Dichtsicken und/oder die Stege des aktiven Bereichs in das zweite Metallblech eingeformt wurden, lässt sich anhand der Lage der beiden Prägestrukturen 32b die Lage der Dichtsicken und/oder der Stege des aktiven Bereichs des betreffenden Metallblechs durch das erste Metallblech hindurch bestimmen. Dies ermöglicht es beispielsweise mittels Positionssensoren, die auf der dem zweiten Metallblech abgewandten Seite des ersten Metallblech angeordnet sind, durch die Ausnehmungen 30a die Positionen von zu beschichtenden Bereichen zu bestimmen und eine partielle Beschichtung ohne Beeinträchtigung durch im Weg stehende Positionssensoren auf der dem ersten Metallblech abgewandten Seite des zweiten Metallblechs vorzunehmen.
14 zeigt eine Draufsicht auf eine Separatorplattenanordnung 300, die eine weitere Variante der Separatorplattenanordnungen 100, 200 gemäß den 4 und 13 ist. Die Separatorplattenanordnung 300 kann somit jeweils die Separatorplatten 2 im System 1 gemäß 1 ersetzen. Die Separatorplattenanordnung 300 umfasst wiederum ein erstes Metallblech 300a und ein zweites Metallblech 300b, wobei das zweite Metallblech 300b zum größten Teil durch das dem Betrachter zugewandte erste Metallblech 300a verdeckt ist. Das erste Metallblech 300a weist u. a. wiederum einen elektrochemisch aktiven Bereich 18 und eine den aktiven Bereich 18 vollständig umlaufenden Dichtanordnung 12d auf, die zu dessen Abdichtung dient. Auf die Darstellung einiger Details, wie etwa des Verteilbereichs oder der die Durchgangsöffnung abdichtenden Sicken, wurde zur Vereinfachung der Darstellung hier wie auch in 15a und 15b verzichtet. Außerhalb der den aktiven Bereich 18 umlaufenden Dichtanordnung 12d weist das erste Metallblech 300a vier jeweils als Einbuchtung des Außenrandes ausgebildete Ausnehmungen 30a und diesen benachbart jeweils eine Prägestruktur 32a auf. Während die Prägestrukturen 32a jeweils kreisförmig sind, sind die Ausnehmungen 30a rechteckig mit einem stark verrundeten inneren Ende, sie könnten auch als halbe Langlöcher bezeichnet werden. Das zweite Metallblech 300b weist außerhalb einer der Dichtanordnung 12d entsprechenden Dichtanordnung, die ihrerseits einen elektrochemisch aktiven Bereich des zweiten Metallblechs 300b umschließt und diesen abdichtet, dieselbe Anzahl entsprechender Ausnehmungen 30b (verdeckt) und Prägestrukturen 32b auf, wobei jede der vier Prägestrukturen 32b des zum größten Teil verdeckten zweiten Metallblechs 300b jeweils durch eine der vier Ausnehmungen 30a des ersten Metallblechs 300a zumindest soweit sichtbar ist, dass ihr Flächenschwerpunkt eindeutig bestimmbar ist. Die Lage dieser Flächenschwerpunkte der Prägestrukturen 32b ermöglicht durch die Ausnehmungen 30a hindurch eine eindeutige Bestimmung der Position sämtlicher mit den Prägestrukturen 32b in einem Verformungsschritt eingebrachter Prägestrukturen des zweiten Metallblechs 300b. Entsprechend ist jede der vier Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 300a jeweils durch eine der vier Ausnehmungen 30b des ersten Metallblechs 300b zumindest abschnittsweise sichtbar (nicht gezeigt).
Die 15a, 15b zeigen jeweils eine Draufsicht auf eine Separatorplattenanordnung 400, die eine weitere Variante der Separatorplattenanordnungen 100, 200, 300 gemäß den 4,13 und 14 ist. Die Separatorplattenanordnung 400 kann somit jeweils die Separatorplatten 2 im System 1 gemäß 1 ersetzen.
Die Separatorplattenanordnung 400 umfasst zwei Metallbleche 400a, 400b, wobei das zweite Metallblech 400b zum größten Teil durch das dem Betrachter zugewandte erste Metallblech 400a verdeckt ist. Das erste Metallblech 400a weist u. a. wiederum einen elektrochemisch aktiven Bereich 18 und eine den aktiven Bereich 18 vollständig umlaufenden Dichtanordnung 12d auf, die zu dessen Abdichtung dient. Außerhalb der den aktiven Bereich 18 umlaufenden Dichtanordnung 12d weist das erste Metallblech 400a an einander gegenüberliegenden Stirnflächen jeweils eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung 30a und dieser benachbart jeweils eine Prägestruktur 32a auf. Das zweite Metallblech 400b weist außerhalb einer der Dichtanordnung 12d entsprechenden Dichtanordnung, die ihrerseits einen elektrochemisch aktiven Bereich des zweiten Metallblechs 400b umschließt und diesen abdichtet, ebenfalls zwei entsprechende Ausnehmungen 30b (verdeckt) und Prägestrukturen 32b auf, wobei jede der zwei Prägestrukturen 32b des zum größten Teil verdeckten zweiten Metallblechs 400b jeweils durch eine der zwei Ausnehmungen 30a des ersten Metallblechs 400a sichtbar ist. Entsprechend ist jede der zwei Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 400a jeweils durch eine der zwei Ausnehmungen 30b des ersten Metallblechs 400b sichtbar (nicht gezeigt).
Durch eine in der negativen z-Richtung 7 blickende Bilderfassungseinheit, beispielsweise eine Kamera, kann wenigstens ein Bild der Anordnung 400 mit den Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 400a und mit den zweiten Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 400b erstellt werden. Anhand dieses Bildes oder dieser Bilder kann ein Flächenschwerpunkt einer Projektion jeder der zwei Prägestrukturen 32a und jeder der zwei Prägestrukturen 32b auf die x-y-Ebene bestimmt werden. Dies kann z. B. unter Benutzung an sich bekannter Bilderkennungsverfahren vorgenommen werden. Anschließend kann ein Abstand zwischen dem Flächenschwerpunkt jeder der zwei Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 400a und dem Flächenschwerpunkt der jeweils nächstgelegenen der zwei Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 400b ermittelt oder bestimmt werden. Basierend auf wenigstens einem Bild der Anordnung 400 können also zwei Abstandswerte ermittelt oder bestimmt werden, die jeweils ein Maß für die relative Lage eines der Paare von Prägestrukturen 32a, 32b sind, wobei jedes dieser Paare jeweils eine der Prägestrukturen 32a des ersten Metallblechs 400a und eine der Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 400b umfasst. Jeder dieser Abstandswerte kann dann mit einem vorgegebenen Abstandswert verglichen werden. Die Abweichung der so ermittelten oder bestimmten Abstandswerte von dem vorgegebenen Abstandswert ist dann ein Maß für die Güte der relativen Ausrichtung der Metallbleche 400a, 400b der Anordnung 400 zueinander.
Sind die ermittelten oder bestimmten Abstände jeweils kleiner oder gleich einem vorgegebenen maximalen Toleranzwert oder maximalen Toleranzabstand, so entspricht die Güte der relativen Ausrichtung der Metallbleche 400a, 400b zueinander den vorgegebenen Anforderungen. Dieser Fall ist in 15a dargestellt. Dort sind die Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 400b jeweils konzentrisch zu den Ausnehmungen 30a des ersten Metallblechs 400a angeordnet, durch die hindurch sie sichtbar sind. Die Metallbleche 400a, 400b können dann z. B. in einem Fügewerkzeug verbunden werden, oder die Anordnung 400 kann in einem weiteren Arbeitsschritt weiterverarbeitet werden. Dies kann z. B. das Beschichten oder Bedrucken wenigstens eines der Metallbleche 400a, 400b der Anordnung 400 umfassen, insbesondere das Beschichten oder Bedrucken wenigstens eines der Metallbleche 400a, 400b im verbundenen Zustand der beiden Metallbleche.
Sind die ermittelten oder bestimmten Abstände dagegen jeweils größer als der maximale Toleranzwert oder der maximale Toleranzabstand, so entspricht die Güte der relativen Ausrichtung der Metallbleche 400a, 400b zueinander nicht den vorgegebenen Anforderungen. Dieser Fall ist in 15b dargestellt. Dort sind die Prägestrukturen 32b des zweiten Metallblechs 400b jeweils nicht konzentrisch zu den Ausnehmungen 30a des ersten Metallblechs 400a angeordnet, durch die hindurch sie sichtbar sind, sondern diesen gegenüber deutlich verschoben. Dies kann z. B. ein Warnsignal auslösen, ein Aussortieren der Anordnung 400 einleiten oder ein Nachjustieren der relativen Ausrichtung der Metallbleche 400a, 400b zueinander veranlassen. Das Nachjustieren kann so lange vorgenommen werden, bis die ermittelten oder bestimmten Abstände jeweils kleiner oder gleich dem maximalen Toleranzwert oder dem maximalen Toleranzabstand sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012002053 A1 [0005]
DE 202015102771 U1 [0006]

Claims

Separatorplattenanordnung (100) für ein elektrochemisches System mit einem ersten Metallblech (100a) und mit einem zweiten Metallblech (100b), die sich entlang ihrer einander zugewandten Flachseiten wenigstens bereichsweise berühren, wobei das erste Metallblech (100a) eine erste umlaufende Dichtstruktur (12d) zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs (18), eine außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete erste Ausnehmung (30a) sowie eine außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete erste Prägestruktur (32a) aufweist, wobei das zweite Metallblech (100b) eine zweite umlaufende Dichtstruktur (12d) zum Abdichten eines elektrochemisch aktiven Bereichs, eine außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete zweite Ausnehmung (30b) sowie eine außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete zweite Prägestruktur (32b) aufweist, wobei die zweite Prägestruktur (32b) zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs (100b) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung (30a) auf das zweite Metallblech (100b) gegeben ist, so dass die zweite Prägestruktur (32b) durch die erste Ausnehmung (30a) hindurch sichtbar ist, und wobei die erste Prägestruktur (32a) zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs (100a) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung (30b) auf das erste Metallblech (100a) gegeben ist, so dass die erste Prägestruktur (32a) durch die zweite Ausnehmung (30b) hindurch sichtbar ist.
Separatorplattenanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die erste Ausnehmung (30a) eine Durchgangsöffnung im ersten Metallblech (100a) umfasst und/oder wobei die zweite Ausnehmung (30b) eine Durchgangsöffnung im zweiten Metallblech (100b) umfasst.
Separatorplattenanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Ausnehmung (30a) an einen äußeren Rand (25a) des ersten Metallblechs (100a) heranreicht, so dass der äußere Rand (25a) des ersten Metallblechs (100a) die erste Ausnehmung (30a) wenigstens bereichsweise begrenzt und/oder wobei die zweite Ausnehmung (30b) an einen äußeren Rand (25b) des zweiten Metallblechs (100b) heranreicht, so dass der äußere Rand (25b) des zweiten Metallblechs (100b) die zweite Ausnehmung (30b) wenigstens bereichsweise begrenzt.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Prägestruktur (32a) an den äußeren Rand (25a) des ersten Metallblechs (100a) heranreicht und/oder wobei die zweite Prägestruktur (32b) an den äußeren Rand (25b) des zweiten Metallblechs (100b) heranreicht.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Prägestruktur (32a) wenigstens eine Erhebung aufweist, die ganz oder wenigstens teilweise in eine vom zweiten Metallblech (100b) abgewandte Richtung weist, und/oder wobei die zweite Prägestruktur (32b) wenigstens eine Erhebung aufweist, die ganz oder wenigstens teilweise in eine vom ersten Metallblech (100a) abgewandte Richtung weist.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Prägestruktur (32a) wenigstens eine Erhebung aufweist, die ganz oder wenigstens teilweise in eine dem zweiten Metallblech (100b) zugewandte Richtung weist, und/oder wobei die zweite Prägestruktur (32b) wenigstens eine Erhebung aufweist, die ganz oder wenigstens teilweise in eine dem ersten Metallblech (100a) zugewandte Richtung weist.
Separatorplattenanordnung (100) nach Anspruch 6, wobei die erste Prägestruktur (32a) durch die zweite Ausnehmung (30b) hindurchgreift und/oder wobei die zweite Prägestruktur (32b) durch die erste Ausnehmung (30a) hindurchgreift.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Metallblech (100b) im durch die senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung (30a) auf das zweite Metallblech (100b) gegebenen Bereich des zweiten Metallblechs (100b) neben der zweiten Prägestruktur (32b) eine Ausnehmung aufweist, vorzugsweise in Form einer Durchgangsöffnung des zweiten Metallblechs (100b), und/oder wobei das erste Metallblech (100a) im durch die senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung (30b) auf das erste Metallblech (100a) gegebenen Bereich des ersten Metallblechs (100) neben der ersten Prägestruktur (32a) eine Ausnehmung aufweist, vorzugsweise in Form einer Durchgangsöffnung des ersten Metallblechs (100a).
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine senkrechte Projektion der ersten Ausnehmung (30a) auf eine durch das erste Metallblech (100a) oder durch das zweite Metallblech (100b) gegebene Ebene und eine senkrechte Projektion der zweiten Ausnehmung (30b) auf die genannte Ebene einander wenigstens bereichsweise überlappen.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Prägestruktur (32a) eine Symmetrie bezüglich einer ersten Symmetrieebene oder bezüglich einer ersten Symmetrieachse aufweist, wobei die erste Symmetrieebene oder die erste Symmetrieachse senkrecht zu einer durch das erste Metallblech (100a) gegebenen ersten Blechebene ausgerichtet ist, und/oder wobei die zweite Prägestruktur (32b) eine Symmetrie bezüglich einer zweiten Symmetrieebene oder bezüglich einer zweiten Symmetrieachse aufweist, wobei die zweite Symmetrieebene oder die zweite Symmetrieachse senkrecht zu einer durch das zweite Metallblech (100b) gegebenen zweiten Blechebene ausgerichtet ist.
Separatorplattenanordnung (100) nach Anspruch 10, wobei die erste Prägestruktur (32a) bezüglich der ersten Symmetrieachse eine ganzzahlige oder eine kontinuierliche Rotationssymmetrie aufweist und/oder wobei die zweite Prägestruktur (32b) bezüglich der zweiten Symmetrieachse eine ganzzahlige oder eine kontinuierliche Rotationssymmetrie aufweist.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallblech (100a) eine die erste Ausnehmung (30a) umlaufende Prägestruktur oder eine Vielzahl von um die erste Ausnehmung (30a) herum angeordneten Prägestrukturen aufweist und/oder wobei das zweite Metallblech (100b) eine die zweite Ausnehmung (30b) umlaufende Prägestruktur oder eine Vielzahl von um die zweite Ausnehmung (30b) herum angeordneten Prägestrukturen aufweist.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallblech (100a) eine weitere außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete Ausnehmung (31a) sowie eine weitere außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete Prägestruktur (33a) aufweist, wobei das zweite Metallblech (100b) eine weitere außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete Ausnehmung (31b) sowie eine weitere außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete Prägestruktur (33b) aufweist, wobei die weitere Prägestruktur (33b) des zweiten Metallblechs (100b) zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs (100b) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der weiteren Ausnehmung (31a) des ersten Metallblechs (100a) auf das zweite Metallblech (100b) gegeben ist, so dass die weitere Prägestruktur (33b) des zweiten Metallblechs (100b) durch die weitere Ausnehmung (31a) des ersten Metallblechs (100a) hindurch sichtbar ist, und wobei die weitere Prägestruktur (33a) des ersten Metallblechs (100a) zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs (100a) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion der weiteren Ausnehmung (31b) des zweiten Metallblechs (100b) auf das erste Metallblech (100a) gegeben ist, so dass die weitere Prägestruktur (33a) des ersten Metallblechs (100a) durch die weitere Ausnehmung (31b) des zweiten Metallblechs (100b) hindurch sichtbar ist.
Separatorplattenanordnung (100) nach Anspruch 13, wobei das erste Metallblech (100a) und das zweite Metallblech (100b) jeweils eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form mit einer Länge und einer Breite haben, wobei die Breite jeweils kleiner oder gleich der Länge ist, wobei ein kleinster Abstand der ersten Prägestruktur (32a) von der weiteren Prägestruktur (33a) des ersten Metallblechs (100a) wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Breite des ersten Metallblechs (100a) beträgt und/oder wobei ein kleinster Abstand der zweiten Prägestruktur (32b) von der weiteren Prägestruktur (33b) des zweiten Metallblechs (100b) wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Breite des zweiten Metallblechs (100b) beträgt.
Separatorplattenanordnung (100) nach Anspruch 13, wobei das erste Metallblech (100a) und das zweite Metallblech (100b) jeweils eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form mit einer Länge und einer Breite haben, wobei die Breite jeweils kleiner oder gleich der Länge ist, wobei ein kleinster Abstand der ersten Prägestruktur (32a) von der weiteren Prägestruktur (33a) des ersten Metallblechs (100a) wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Länge des ersten Metallblechs (100a) beträgt und/oder wobei ein kleinster Abstand der zweiten Prägestruktur (32b) von der weiteren Prägestruktur (33b) des zweiten Metallblechs (100b) wenigstens 80 Prozent, vorzugsweise wenigstens 90 Prozent der Länge des zweiten Metallblechs (100b) beträgt.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei durch eine senkrechte Projektion der ersten Prägestruktur (32a) auf eine durch das erste oder durch das zweite Metallblech (100b) gegebene Ebene ein Flächenschwerpunkt der ersten Prägestruktur (32a) in der genannten Ebene gegeben ist, wobei durch eine senkrechte Projektion der zweiten Prägestruktur (32b) auf die genannte Ebene ein Flächenschwerpunkt der zweiten Prägestruktur (32b) in der genannten Ebene gegeben ist, wobei durch eine senkrechte Projektion der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs (100a) auf die genannte Ebene ein Flächenschwerpunkt der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs (100a) in der genannten Ebene gegeben ist, und wobei durch eine senkrechte Projektion der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs auf die genannte Ebene ein Flächenschwerpunkt der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs in der genannten Ebene gegeben ist; wobei ein Abstand und ein maximaler Toleranzwert vorgegeben sind; und wobei ein tatsächlicher Abstand des Flächenschwerpunktes der ersten Prägestruktur (32a) vom Flächenschwerpunkt der zweiten Prägestruktur (32b) um weniger als der vorgegebene maximale Toleranzwert von dem vorgegebenen Abstand abweicht und wobei ein tatsächlicher Abstand des Flächenschwerpunktes der weiteren Prägestruktur des ersten Metallblechs (100a) vom Flächenschwerpunkt der weiteren Prägestruktur des zweiten Metallblechs um weniger als der vorgegebene maximale Toleranzwert von dem vorgegebenen Abstand abweicht.
Separatorplattenanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallblech (100a) wenigstens drei außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete und voneinander beabstandete Ausnehmungen sowie wenigstens drei außerhalb der ersten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete und voneinander beabstandete Prägestrukturen aufweist, wobei das zweite Metallblech wenigstens drei außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete und voneinander beabstandete Ausnehmungen sowie wenigstens drei außerhalb der zweiten umlaufenden Dichtstruktur (12d) angeordnete und voneinander beabstandete Prägestrukturen aufweist, wobei jede der wenigstens drei Prägestrukturen des zweiten Metallblechs jeweils zumindest abschnittsweise in einem Bereich des zweiten Metallblechs angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion einer der wenigstens drei Ausnehmungen des ersten Metallblechs (100a) auf das zweite Metallblech gegeben ist, so dass durch jede der wenigstens drei Ausnehmungen des ersten Metallblechs (100a) hindurch jeweils wenigstens eine der wenigstens drei Prägestrukturen des zweiten Metallblechs sichtbar ist, und wobei jede der wenigstens drei Prägestrukturen des ersten Metallblechs (100a) jeweils zumindest abschnittsweise in einem Bereich des ersten Metallblechs (100a) angeordnet ist, der durch eine senkrechte Projektion einer der wenigstens drei Ausnehmungen des zweiten Metallblechs auf das erste Metallblech (100a) gegeben ist, so dass durch jede der wenigstens drei Ausnehmungen des zweiten Metallblechs hindurch jeweils wenigstens eine der wenigstens drei Prägestrukturen des ersten Metallblechs (100a) sichtbar ist.