DE202020103982U1

DE202020103982U1 - Bipolarplatte mit Schweissverbindungen

Info

Publication number: DE202020103982U1
Application number: DE202020103982.2U
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2021-10-12
Anticipated expiration: 2030-07-10
Also published as: CN113921849A; DE102021207304A1

Abstract

Bipolarplatte (2) für ein elektrochemisches System, umfassend
- zwei miteinander verschweißte metallische Einzelplatten (2a, 2b),
- mindestens ein in sich geschlossenes Dichtelement (30, 32, 32') zum Abdichten eines Bereichs der Bipolarplatte (2),
- mindestens eine zumindest bereichsweise entlang des Dichtelements (30, 32, 32') laufende und in sich geschlossene Schweißnaht (34, 36),
- mindestens eine Schweißverbindung (38, 40), welche auf der gleichen Seite des Dichtelements (30, 32, 32') wie die Schweißnaht (34, 36) angeordnet ist, wobei die Schweißverbindung (38, 40) sich lediglich abschnittsweise entlang der Schweißnaht (34, 36) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für ein elektrochemisches System sowie ein elektrochemisches System mit einer Vielzahl von gestapelten Bipolarplatten. Bei dem elektrochemischen System kann es sich beispielsweise um ein Brennstoffzellensystem, einen elektrochemischen Kompressor, eine Redox-Flow-Batterie oder um einen Elektrolyseur handeln.
Bekannte elektrochemische Systeme umfassen normalerweise einen Stapel elektrochemischer Zellen, die jeweils durch Bipolarplatten voneinander getrennt sind. Solche Bipolarplatten können z. B. der indirekten elektrischen Kontaktierung der Elektroden der einzelnen elektrochemischen Zellen (z. B. Brennstoffzellen) und/oder der elektrischen Verbindung benachbarter Zellen dienen (Serienschaltung der Zellen). Typischerweise sind die Bipolarplatten aus zwei zusammengefügten Einzelplatten gebildet. Die Einzelplatten der Bipolarplatte können stoffschlüssig zusammengefügt sein, z. B. durch eine oder mehrere Schweißverbindungen, insbesondere durch eine oder mehrere Laserschweißverbindungen.
Die Bipolarplatten bzw. die Einzelplatten können jeweils Strukturen aufweisen oder bilden, die z. B. zur Versorgung der von benachbarten Bipolarplatten begrenzten elektrochemischen Zellen mit einem oder mehreren Medien und/oder zum Abtransport von Reaktionsprodukten ausgebildet sind. Bei den Medien kann es sich um Brennstoffe (z. B. Wasserstoff oder Methanol) oder um Reaktionsgase (z. B. Luft oder Sauerstoff) handeln. Ferner können die Bipolarplatten bzw. die Einzelplatten Strukturen zum Führen eines Kühlmediums durch die Bipolarplatte dienen, insbesondere durch einen von den Einzelplatten der Bipolarplatte eingeschlossenen Hohlraum. Ferner können die Bipolarplatten 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.
Ferner weisen die Bipolarplatten üblicherweise jeweils mehrere Durchgangsöffnungen auf. Durch die Durchgangsöffnungen hindurch können die Medien und/oder die Reaktionsprodukte zu den von benachbarten Bipolarplatten des Stapels begrenzten elektrochemischen Zellen oder in den von den Einzelplatten der Bipolarplatte gebildeten Hohlraum geleitet oder aus den Zellen bzw. aus dem Hohlraum abgeleitet werden. Die elektrochemischen Zellen umfassen typischerweise außerdem jeweils eine oder mehrere Membran-Elektrodeneinheiten (Membrane Electrode Assemblies bzw. MEA). Die MEA können eine oder mehrere Gasdiffusionslagen aufweisen, die üblicherweise zu den Bipolarplatten hin orientiert und z. B. als Metall- oder Kohlenstoffvlies ausgebildet sind.
Die Abdichtung zwischen den Bipolarplatten und der MembranElektrodeneinheit erfolgt üblicherweise außerhalb des elektrochemisch aktiven Bereichs und umfasst üblicherweise sowohl mindestens eine um die Durchgangsöffnung angeordnete Portabdichtung sowie eine Außenabdichtung, welche als Sickenanordnungen ausgebildet sein können.
Allgemein ist eine Sickensteifigkeit einer Sickenanordnung bedingt durch eine Form und einen Verlauf von benachbarten Prägeelementen entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Sickenanordnung nicht konstant. Weiter ergeben sich durch unterschiedliche Verlaufsformen, beispielsweise gerade oder gekrümmte Abschnitte, der Sickenanordnung unterschiedliche Sickensteifigkeiten in Abschnitten unterschiedlicher Verlaufsform. Durch die vorgenannten Einflussfaktoren kann die Elastizität der Sickenanordnungen lokal zunehmen, was wiederum einen negativen Einfluss auf die eigentliche Verpressung der jeweiligen Sickenanordnung in ihren verschiedenen Abschnitten haben kann.
Hierbei besteht das Risiko, dass Medien in Bereichen geringerer Verpressung durch die Sickenanordnung hindurch strömen bzw. dass Betriebsmedien in den Innenraum der Bipolarplatte hinein fließen und Kühlmittel in den Außenraum der Bipolarplatte. Die betreffenden Medien gehen dabei einerseits für den Betrieb des elektrochemischen Systems verloren. Andererseits besteht das Risiko, dass Kühlmittel in den Bereich der Betriebsmedien gelangt und dort beispielsweise die MEA beschädigt.
Aufgrund der großen Anzahl an Bipolarplatten bzw. Einzelplatten in einem Stapel kann ein geringer Unterschied in der Verpressung und Rückfederung der Sickenanordnung entlang ihres Verlaufs in einer einzigen Bipolarplatte bzw. in einer einzigen metallischen Einzelplatte zu einer relativ großen Differenz in der Rückfederung der in Serie geschalteten Sickenanordnungen führen, so dass geringe Unterschiede bei den einzelnen Einzelplatten sich signifikant auf die Dichtigkeit des gesamten Stapels auswirken.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bipolarplatte anzugeben, die eine gleichmäßigere Verpressung von gleichartigen Bipolarplatten in einem Stapel erlaubt, ohne dass für die Abdichtung wesentlich mehr Bauraum als für die Abdichtungen des Stands der Technik benötigt wird. Außerdem soll ein elektrochemisches System mit einer Vielzahl von gestapelten Bipolarplatten angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Bipolarplatte und das elektrochemische System gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche sowie Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung.
Dementsprechend wird eine Bipolarplatte für ein elektrochemisches System vorgeschlagen, umfassend:

- zwei miteinander verschweißte metallische Einzelplatten,
- mindestens ein in sich geschlossenes Dichtelement zum Abdichten eines Bereichs der Bipolarplatte,
- mindestens eine zumindest bereichsweise entlang des Dichtelements laufende und in sich geschlossene Schweißnaht,
- mindestens eine Schweißverbindung, welche auf der gleichen Seite des Dichtelements wie die Schweißnaht angeordnet ist, wobei die Schweißverbindung sich lediglich abschnittsweise entlang der Schweißnaht erstreckt.

Durch das Vorsehen der zusätzlichen Schweißverbindung kann das Dichtelement lokal versteift werden, wodurch eine gleichmäßigere Kraftverteilung auf das Dichtelement erreicht werden kann. So kann besser gewährleistet werden, dass die Einzelplatten sich einander im Bereich zwischen dem Dichtelement und der in sich geschlossenen Schweißnaht kontaktieren. Die Schweißverbindung kann auch verhindern, dass sich die Einzelplatten aus der Plattenebene heraus Aufwölben oder Verformen. Insgesamt kann die Verpressungskraft um das Dichtelement herum homogenisiert werden, wodurch ungewollte lokale Deformationen der Bipolarplatte oder der Einzelplatten verringert werden können. Hierdurch ist es sogar möglich, die erforderliche Verpressungskraft im Stapel zu verringern, was einen positiven Effekt auf die Lebensdauer der Bipolarplatte und des elektrochemischen Systems hat. Da der zur Verfügung stehende Platz in diesem Bereich typischerweise beschränkt ist, erstreckt sich die Schweißverbindung nicht komplett entlang der Schweißnaht, sondern lediglich abschnittsweise entlang der Schweißnaht.
Die Schweißverbindung kann unterschiedliche Formen aufweisen. In manchen Ausführungsformen ist die Schweißverbindung punktförmig, linienförmig oder bogenförmig. Die Schweißverbindung kann sich beispielsweise aus Abschnitten der vorgenannten Formen zusammensetzen. Linienförmig soll hierbei gerade Linien aber auch Polygonzüge einschließen. Bogenförmig kann bedeuten, dass mindestens ein Bogenabschnitt vorgesehen ist. Es können auch mehrere Bogenabschnitte zu einem wellenförmigen Abschnitt zusammengefügt werden. Die Schweißverbindung kann zwei Endabschnitte aufweisen, welche voneinander beabstandet und somit nicht miteinander verbunden sind. In einer alternativen Ausführungsform ist die Schweißverbindung in sich geschlossen. In diesem Fall kann die Schweißverbindung z.B. kreisrund, oval oder ellipsenförmig sein. Andere Formen sind jedoch auch denkbar.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung eine Vielzahl von separaten, insbesondere voneinander beabstandeten, Schweißabschnitten aufweist. Beispielsweise weist die Schweißverbindung eine Steppnaht auf, welche aneinander gereihte, insbesondere voneinander beabstandete, linienförmige oder bogenförmige Schweißabschnitte umfasst.
Die in sich geschlossene Schweißnaht kann durch eine einzige durchgehende Schweißverbindung gebildet sein. Alternativ kann die in sich geschlossene Schweißnaht auch mindestens zwei Schweißabschnitte aufweisen, welche sich überlappende Enden zur Ausbildung der geschlossenen Schweißnaht umfassen.
Die Schweißverbindung ist beispielsweise dort angeordnet, wo genügend Platz vorhanden ist. Die Schweißverbindung kann beispielsweise zumindest in Abschnitten zwischen dem Dichtelement und der Schweißnaht angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schweißnaht zwischen dem Dichtelement und Abschnitten der Schweißverbindung angeordnet sein. Das Dichtelement liegt zum Beispiel innerhalb oder außerhalb eines durch die in sich geschlossene Schweißnaht umschlossenen Bereichs. Die Schweißverbindung kann innerhalb oder außerhalb des durch die in sich geschlossene Schweißnaht umschlossenen Bereichs liegen.
Typischerweise sind die Schweißverbindung, die Schweißnaht und/oder das Dichtelement voneinander beabstandet. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der Schweißverbindung und dem Dichtelement mindestens 0,3 mm, vorzugsweise 0,6 mm. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der Schweißnaht und dem Dichtelement mindestens 0,7 mm, vorzugsweise 1,0 mm. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung und die Schweißnaht einerseits und das Dichtelement andererseits sich nicht berühren.
Die Schweißnaht und die Schweißverbindung können hingegen beliebig nahe aneinander angrenzen. In einer weiteren Ausführungsform kreuzen sich die Schweißverbindung und die Schweißnaht. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Schweißnaht und die Schweißverbindung voneinander beabstandet sind. Eine Länge der in sich geschlossenen Schweißnaht ist üblicherweise mindestens zweimal, vorzugsweise mindestens zehnmal größer als eine Länge jeder einzelnen Schweißverbindung.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung, das Dichtelement und/oder die Schweißnaht bereichsweise parallel und/oder konzentrisch zueinander verlaufen. Es kann vorgesehen sein, dass die Schweißverbindung und die Schweißnaht bereichsweise eine Doppelschweißnaht bilden. In diesem Fall können die Schweißverbindung und die Schweißnaht einen gleichen Verlauf bzw. eine gleiche Form haben. In manchen Ausführungsformen haben die Schweißnaht und/oder das Dichtelement einen wellenförmigen Verlauf. Hierbei kann der wellenförmige Verlauf mindestens zwei Wellenperioden mit konvexen und konkaven Abschnitten aufweisen, welche an einem Wendepunkt ineinander übergehen. Mindestens ein Abschnitt der Schweißverbindung kann einem konkaven Abschnitt der Schweißnaht und/oder einem konkaven Abschnitt des Dichtelements zugewandt sein. Ebenso ist es jedoch möglich, dass mindestens ein Abschnitt der Schweißverbindung einem konvexen Abschnitt der Schweißnaht und/oder einem konvexen Abschnitt des Dichtelements zugewandt ist.
In manchen Ausführungsformen sind die Einzelplatten mittels Laserschweißens miteinander verschweißt. In diesem Fall können die Schweißverbindung und/oder die Schweißnaht eine Laserschweißverbindung bzw. eine Laserschweißnaht sein.
Das Dichtelement kann in mindestens einer der Einzelplatten, vorzugsweise in beiden Einzelplatten eine Sickenanordnung aufweisen, welche aus einer Plattenebene der jeweiligen Einzelplatte herausragt. Die Sickenanordnung kann als Prägestruktur ausgebildet sein, welche z.B. mittels Tiefziehens, Prägens und/oder Hydroformings erzeugt ist. Die Sickenanordnung kann z.B. ein Sickendach und mindestens eine an das Sickendach angrenzende Sickenflanke aufweisen. Zum Beispiel weist die Sickenanordnung ein Sickendach, zwei Sickenflanken und zumindest abschnittsweise zwei Sickenfüße auf. Alternativ kann die Sickenanordnung ein gebogenes Sickendach aufweisen, das unmittelbar in ebenfalls gewölbte Flanken übergeht.
Die Bipolarplatte bzw. die metallischen Einzelplatten können Prägestrukturen aufweisen, welche z.B. mittels Tiefziehens, Prägens und/oder Hydroformings erzeugt sind. Diese weiteren Prägestrukturen können neben dem bereits genannten Dichtelement Strukturen zur Medienführung entlang der metallischen Einzelplatte, wie ein Strömungsfeld und/oder Kanalstrukturen, aufweisen. Das Dichtelement kann die Prägestrukturen umgeben, z.B. in sich geschlossen umgeben. Das Dichtelement kann z.B. eine Perimetersicke aufweisen, die das Strömungsfeld umläuft und dieses gegenüber der Umgebung der metallischen Lage abdichtet. In bestimmten Ausführungen kann das Dichtelement zumindest eine in der Einzelplatte ausgebildete Durchgangsöffnung für Gas oder Flüssigkeit in sich geschlossen umgeben. Beispielsweise kann die Dichtungsanordnung eine Portsicke aufweisen, die die Durchgangsöffnung für Medien abdichtet.
Außerdem wird ein elektrochemisches System vorgeschlagen. Das elektrochemische System umfasst eine Vielzahl von gestapelten Bipolarplatten der zuvor beschriebenen Art.
Die Bipolarplatte kann insbesondere in einem nachfolgend beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Zunächst wird eine erste metallische Einzelpatte bereitgestellt. Die erste Einzelplatte wird derart umgeformt, dass ein in sich geschlossenes Dichtelement ausgebildet wird. Danach oder gleichzeitig wird eine zweite metallische Einzelplatte bereitgestellt. Optional kann auch hier ein in sich geschlossenes Dichtelement ausgebildet werden. Anschließend werden beide Einzelplatten zusammengebracht und miteinander zur Bildung der Bipolarplatte verschweißt. Beim Zusammenbringen der Einzelplatten werden die Dichtelemente typischerweise derart zueinander positioniert, dass sie auf gegenüberliegenden Seiten der Bipolarplatte aus der jeweiligen Plattenebene der Einzelplatte herausragen. Beim Verschweißen kann zunächst mindestens eine zumindest bereichsweise entlang des Dichtelements laufende und in sich geschlossene Schweißnaht vorgesehen werden. Danach kann eine Schweißverbindung hergestellt werden, welche auf der gleichen Seite des Dichtelements wie die Schweißnaht angeordnet ist, wobei die Schweißverbindung sich lediglich abschnittsweise entlang der Schweißnaht erstreckt. Alternativ können die Einzelplatten auch zunächst mittels der Schweißverbindung und danach mittels der Schweißnaht verbunden werden. Alternativ können die Schweißnaht und die Schweißverbindung in einem Herstellungsschritt vorgesehen werden. So können die Schweißnaht und die Schweißverbindung zumindest teilweise gleichzeitig oder abwechselnd entstehen.
Es sei hierbei angemerkt, dass Merkmale des beschriebenen Herstellungsverfahrens mit Merkmalen der oben beschriebenen Bipolarplatte kombiniert werden können und andersherum.
Ausführungsbeispiele der Bipolarplatte und des elektrochemischen Systems sind in den beigefügten Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch in einer perspektivischen Darstellung ein elektrochemisches System mit einer Vielzahl von in einem Stapel angeordneten Einzelplatten oder Bipolarplatten;
2 schematisch in einer perspektivischen Darstellung zwei Bipolarplatten des Systems gemäß 1 mit einer zwischen den Bipolarplatten angeordneten Membranelektrodeneinheit (MEA);
3A schematisch einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Bipolarplatte, welche im System gemäß 1 verwendet wird;
3B schematisch einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Bipolarplatte, welche im System gemäß 1 verwendet wird;
3C schematisch einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Bipolarplatte, welche im System gemäß 1 verwendet wird;
4 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
5 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
6 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
7 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
8 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
9 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
10 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
11 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
12 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen;
13 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen; und
14 schematisch eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer weiteren Bipolarplatte mit verschiedenen Schweißverbindungen.

Hier und im Folgenden sind in verschiedenen Figuren wiederkehrende Merkmale jeweils mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein elektrochemisches System 1 mit einer Mehrzahl von baugleichen metallischen Bipolarplatten 2, die in einem Stapel 6 angeordnet und entlang einer z-Richtung 7 gestapelt sind. Die Bipolarplatten 2 des Stapels 6 sind zwischen zwei Endplatten 3, 4 eingespannt. Die z-Richtung 7 wird auch Stapelrichtung genannt. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem System 1 um einen Brennstoffzellenstapel. Je zwei benachbarte Bipolarplatten 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 Bipolarplatten 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 Bipolarplatten verwendet werden. Der Aufbau dieser Bipolarplatten kann dann dem Aufbau der hier näher erläuterten Bipolarplatten 2 entsprechen, auch wenn sich die auf bzw. durch die Bipolarplatten 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.
Die z-Achse 7 spannt zusammen mit einer x-Achse 8 und einer y-Achse 9 ein rechtshändiges kartesisches Koordinatensystem auf. Die Bipolarplatten 2 definieren jeweils eine Plattenebene, wobei die Plattenebenen der Einzelplatten 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 Bipolarplatten 2, 2' eines elektrochemischen Systems von der Art des Systems 1 aus 1 sowie eine zwischen diesen benachbarten Bipolarplatten 2, 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 Bipolarplatte 2 verdeckt ist. Die Bipolarplatte 2 ist aus zwei stoffschlüssig zusammengefügten Einzelplatten 2a, 2b gebildet (siehe auch z. B. die 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 Laserschweißen.
Die Einzelplatten 2a, 2b weisen miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen auf, die Durchgangsöffnungen 11a-c der Bipolarplatte 2 bilden. Bei Stapelung einer Mehrzahl von Bipolarplatten von der Art der Bipolarplatte 2 bilden die Durchgangsöffnungen 11a-c Leitungen, die sich in der Stapelrichtung 7 durch den Stapel 6 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 6 des Systems 1 mit Brennstoff und mit Reaktionsgas sowie zum Ableiten der Reaktionsprodukte aus dem Stapel ausgebildet sein. Die medienführenden Durchgangsöffnungen 11a-11c sind im Wesentlichen parallel zur Plattenebene ausgebildet.
Zum Abdichten der Durchgangsöffnungen 11a-c gegenüber dem Inneren des Stapels 6 und gegenüber der Umgebung weisen die ersten Einzelplatten 2a jeweils Dichtanordnungen in Gestalt von Dichtsicken 12a-c auf, die jeweils um die Durchgangsöffnungen 11a-c herum angeordnet sind und die die Durchgangsöffnungen 11a-c jeweils vollständig umschließen. Die zweiten Einzelplatten 2b weisen an der vom Betrachter der 2 abgewandten Rückseite der Bipolarplatten 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. An der dem Betrachter der 2 zugewandten Vorderseite der Bipolarplatten 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. Generell können die Elemente 17, 18, 20also als medienleitende Prägestrukturen aufgefasst werden.
Die Dichtsicken 12a-12c weisen Durchführungen 13a-13c, die hier als lokale Anhebungen der Sicke ausgeführt sind, auf, von denen die Durchführungen 13a sowohl auf der Unterseite der oben liegenden Einzelplatte 2a als auch auf der Oberseite der unten liegenden Einzelplatte 2b ausgeführt sind, während die Durchführungen 13b in der oben liegenden Einzelplatte 2a und die Durchführungen 13c in der unten liegenden Einzelplatte 2b ausgebildet sind. Beispielsweise ermöglichen die Durchführungen 13a eine Passage von Kühlmittel zwischen der Durchgangsöffnung 12a und dem Verteilbereich, so dass das Kühlmittel in den Verteilbereich zwischen den Einzelplatten gelangt bzw. aus diesem herausgeführt wird. Weiterhin ermöglichen die Durchführungen 13b eine Passage von Wasserstoff zwischen der Durchgangsöffnung 12b und dem Verteilbereich auf der Oberseite der oben liegenden Einzelplatte 2a, diese Durchführungen 13b sind durch von dem Verteilbereich zugewandten, schräg zur Plattenebene verlaufende Perforationen charakterisiert. Durch die Durchführungen 13b strömt also beispielsweise Wasserstoff von der Durchgangsöffnung 12b zum Verteilbereich auf der Oberseite der oben liegenden Einzelplatte 2a oder in entgegengesetzter Richtung. Die Durchführungen 13c ermöglichen eine Passage von beispielsweise Luft zwischen der Durchgangsöffnung 12c und dem Verteilbereich, so dass Luft in den Verteilbereich auf der Unterseite der unten liegenden Einzelplatte 2b gelangt bzw. aus diesem herausgeführt wird. Die zugehörigen Perforationen sind hier nicht sichtbar.
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 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-, Hydroforming- oder Tiefziehprozess. Dasselbe gilt für die entsprechenden Verteilstrukturen und Dichtsicken der zweiten Einzelplatten 2b. Außerhalb des von der Perimetersicke 12d umgebenen Bereichs ergibt sich in jeder Einzelplatte 2a, 2b ein überwiegend unstrukturierter Außenrandbereich 22.
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 Bipolarplatte 2, insbesondere zum Kühlen des elektrochemisch aktiven Bereichs 18 der Bipolarplatte 2.
Die 3A-3C zeigen jeweils schematisch einen Schnitt durch einen Teil einer Bipolarplatte 2, welche im System gemäß 1 verwendet wird und die Einzelplatten 2a, 2b aufweist. Mit den Bezugszeichen 12, 12' ist hier generell eine Sickenanordnung gemeint, wie zum Beispiel eine der Sickenanordnungen 12a-12d. Wie bereits im Zusammenhang mit der 2 beschrieben, umfassen beide Einzelplatten 2a, 2b jeweils eine Sickenanordnung 12, 12', welche gegenüberliegend angeordnet sind und Ausprägungen bilden, die in z-Richtung aus der Plattenebene herausragen. Die Sickenanordnungen 12, 12' umfassen in der Regel jeweils ein Sickendach, zwei an das Sickendach angrenzende Sickenflanken und zwei an die Sickenflanken angrenzende Sickenfüße, wobei die Sickenfüße der Sickenanordnungen 12, 12' einander kontaktieren und in diesem Bereich Kontaktflächen bilden. Alternativ kann die jeweilige Sickenanordnung 12, 12' ein gebogenes Sickendach aufweisen, das unmittelbar in ebenfalls gewölbte Flanken übergeht. Im Stapel 6 sind die Sickenanordnungen 12, 12' von benachbarten Bipolarplatten 2, 2' miteinander verpresst. Konkret sind die Sickendächer von benachbarten Bipolarplatten 2, 2' im Stapel 6 einander zugewandt, wobei typischerweise zumindest ein Teil der MEA 10 zwischen den Sickendächern eingeklemmt ist.
In der 3A ist erkennbar, dass die Einzelplatten 2a, 2b mit zunehmendem lateralen Abstand von den Sickenfüßen auseinanderklaffen. Dies hat einen nachteiligen Einfluss auf die Verpressung der Sickenanordnungen 12, 12' und kann zu undichten Stellen im Stapel 6 führen, welche ungewollte Fluidströmungen zur Folge haben können. Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um diese Problematik zu lösen bzw. abzumildern. Die 3B und 3C zeigen, dass eine dem Dichtelement benachbarte Schweißnaht 34, 36 oder Schweißverbindung dieses Aufklaffen vermindert (3B) bzw. insbesondere bei einer Kombination aus Schweißnaht 34, 36 und Schweißverbindung 38, 40 (3C) im Wesentlichen vollständig verhindert. Hiermit wird die Steifigkeit des benachbarten Dichtelements erhöht bzw. lässt sich durch gezieltes Anbringen von zusätzlichen Schweißverbindungen gezielt einstellen. Insbesondere werden mit der vorliegenden Erfindung verschiedene Schweißverbindungen und Dichtelementen bzw. Sickenanordnungen miteinander kombiniert, um eine homogenere Verpressungskraft auf die Dichtelemente bzw. Sickenanordnungen zu erreichen.
Die 4-14 zeigen Detailansichten von Bipolarplatten 2 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Hierbei sei angemerkt, dass sämtliche in 4-14 gezeigten Bipolarplatten 2 im System gemäß 1 und in der Anordnung gemäß 2 verwendet werden können. Die 4-14 zeigen jeweils einen Teilbereich einer Bipolarplatte 2, welche mindestens ein in sich geschlossenes Dichtelement 30, 32 zum Abdichten eines Bereichs der Bipolarplatte 2 aufweist. Das Dichtelement 30, 32 ist vorzugsweise als Sickenanordnung 12, 12' bzw. 12a-d der zuvor beschriebenen Art ausgeführt.
Weiter ist eine bereichsweise entlang des Dichtelements 30 laufende und in sich geschlossene Schweißnaht 34 vorgesehen. Die Schweißnaht 34 umläuft den aktiven Bereich 18 sowie sämtliche Durchgangsöffnungen 11a-c sowohl an der Fluideingangsseite als auch an der Fluidausgangsseite der Bipolarplatte 2. Außerdem liegen das Dichtelement 30, der aktiven Bereich 18 und die Durchgangsöffnungen 11a-c innerhalb eines durch die in sich geschlossene Schweißnaht 34 umschlossenen Bereichs. Dadurch, dass die 4-14 jeweils nur einen Teilbereich der Bipolarplatte 2 zeigen, ist hier auch nur ein Teil der Schweißnaht 34 bzw. des Dichtelements 30 gezeigt. Die Schweißnaht 34 kann aus einem einzigen durchgehenden Schweißabschnitt bestehen. Es ist jedoch für die Herstellung der Schweißnaht 34 zweckmäßig, wenn die Schweißnaht 34 mehrere Schweißabschnitte umfasst, deren Endabschnitte mit einander verbunden sind und sich an Kreuzungspunkten 35 kreuzen.
Zusätzlich oder alternativ kann eine weitere in sich geschlossene Schweißnaht 36 vorgesehen sein, welche bereichsweise entlang des Dichtelements 32 läuft und zudem um eine der Durchgangsöffnungen 11b-c umläuft. Im Ausführungsbeispiel der 4-14 umläuft die Schweißnaht 36 die Durchgangsöffnung 11b. Insbesondere liegen die Durchgangsöffnung 11b und das Dichtelement 32 vollständig innerhalb eines durch die in sich geschlossene Schweißnaht 36 umschlossenen Bereichs. Wie bei der Schweißnaht 34 kann die Schweißnaht 36 ebenfalls aus einem einzigen durchgehenden Schweißabschnitt bestehen. In der Praxis ist die Schweißnaht 36 häufig aus mehreren Schweißabschnitten zusammengesetzt, welche sich an einem Kreuzungspunkt 37 kreuzen.
Um die Dichtelemente 30, 32 bereichsweise zu versteifen, sind Schweißverbindungen 38, 40 vorgesehen, welche auf der gleichen Seite des Dichtelements 30, 32 wie die Schweißnaht 34, 36 angeordnet sind. Hierbei erstrecken sich die Schweißverbindungen 38, 40 lediglich abschnittsweise entlang der Schweißnaht 34, 36. Die Schweißverbindungen 38, 40 sind vorzugsweise dort angeordnet, wo das entsprechende Dichtelement 30, 32 versteift werden soll und wo genügend Platz ist. Wie aus den Figuren hervorgeht, kann die Schweißverbindung 38, 40 beispielsweise zwischen dem Dichtelement 30, 32 und der Schweißnaht 34, 36 angeordnet sein. Alternativ kann die Schweißnaht 34, 36 zwischen der Schweißverbindung 38, 40 und dem Dichtelement 30, 32 angeordnet sein. Die Schweißverbindung 38, 40 kann innerhalb oder außerhalb des durch die in sich geschlossenen Schweißnaht 34, 36 umschlossenen Bereichs liegen.
Die Schweißverbindungen 38, 40 können verschiedene Formen aufweisen. In den 4-14 sind zum Beispiel Schweißverbindungen 38, 40 mit geraden und bogenförmigen Abschnitten gezeigt. Die Schweißverbindungen 38, 40 können zum Beispiel zwei nicht miteinander verbundene Endabschnitte aufweisen. Alternativ können die Schweißverbindungen 38, 40 in sich geschlossen sein, z.B. kreisrund, oval oder elliptisch (vgl. die kreisrunden Schweißverbindungen der 4, 5 und 14).
Während das Dichtelement 32 um die Durchgangsöffnung 11b in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der 4-13 einen im Wesentlichen runden Verlauf aufweist, ist beispielsweise in den 4, 5, 6, 9, 11 und 14 gezeigt, dass das Dichtelement 32' um die Durchgangsöffnung 11a einen komplexeren Verlauf aufweisen kann mit geraden, gebogenen und/oder wellenförmigen Abschnitten, gleiches gilt für die Durchgangsöffnung 11b in 14. Weiterhin kann auch das Dichtelement 30 verschiedene Abschnitte aufweisen, welche unterschiedlich geformt sind. So kann der Verlauf des Dichtelements 30 zumindest zwei wellenförmige Abschnitte aufweisen, vgl. auch die Perimetersicke 12d aus der 2. Auch beim Dichtelement 32' ist ein wellenförmiger Abschnitt in den in den 4, 5, 6, 9, 11 und 14 gezeigten Ausschnitten zu sehen, ebenso beim Dichtelement 32 in 14. Die Dichtelemente 30, 32, 32' können somit abschnittsweise einen wellenförmigen Verlauf aufweisen, wobei der wellenförmige Verlauf eine Vielzahl von Wellenperioden mit konvexen und konkaven Abschnitten aufweist, welche jeweils an einem Wendepunkt ineinander übergehen. Eine Form der Schweißnaht 34, 36 hängt oftmals von einer Form des jeweiligen Dichtelements 30, 32, 32' ab. In den Ausführungsformen der 5, 6, 9, 11 und 14 erstreckt sich die Schweißnaht 34 im Wesentlichen parallel zum Dichtelement 30 und hat somit auch den gleichen Verlauf. Im Gegensatz dazu hat die Schweißnaht 34 in den 4, 8, 10, 12, 13 einen im Wesentlichen geraden Verlauf, wo das Dichtelement 30 einen wellenförmigen Verlauf aufweist. Allgemein können zumindest die Haupterstreckungsrichtungen des Dichtelements 30 und der Schweißnaht 34 zumindest abschnittsweise parallel verlaufen. Die Schweißnaht 34 und die Schweißverbindungen 38 können sich parallel zueinander erstrecken und in diesem Bereich eine Doppelschweißnaht bilden.
Insbesondere aus Platzgründen ist es oftmals bevorzugt, Schweißverbindungen 38 benachbart zu konkaven Abschnitten der Schweißnaht 34 und/oder konkaven Abschnitten des Dichtelements 30 anzuordnen, wie dies in 4, 5, 8, 10, 13 und 14 gezeigt ist. Funktional kann es jedoch auch bevorzugt sein, Schweißverbindungen 38 benachbart zu konvexen Abschnitten der Schweißnaht 34 und/oder konvexen Abschnitten des Dichtelements 30 vorzusehen, wie dies in 6 dargestellt ist.
Eine Besonderheit der 7 ist, dass sich sowohl das Dichtelement 30 als auch die Schweißnaht 34 abschnittsweise wellenförmig erstrecken, allerdings mit einem Phasenunterschied. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Phasenunterschied 180°. Dort, wo die Schweißnaht 34 und das Dichtelement 30 auseinander gehen, sind die Schweißverbindungen 38 angeordnet. Auch hier sind die Schweißverbindungen 38 also insbesondere den konkaven Abschnitten der Schweißnaht 34 und den konkaven Abschnitten des Dichtelements 30 zugewandt.
Mehrere voneinander in regelmäßigen Abständen angeordnete Schweißverbindungen 38 können eine Steppnaht 42 bilden. Eine derartige Steppnaht 42 ist zum Beispiel in den Ausführungsform der 6, 11 vorgesehen.
In der Regel sind die Schweißverbindung 38, 40, die Schweißnaht 34, 36 und das Dichtelement 30, 32, 32' jeweils voneinander beabstandet und berühren sich somit nicht, vgl. 4-7, 9, 11, 13 und 14. Es kann jedoch manchmal vorgesehen sein, dass sich die Schweißverbindung 38 und die Schweißnaht 34 kreuzen. Ein derartiger Fall ist in den 8, 10, 12 gezeigt.
Für eine weitere Versteifung des Dichtelements 30 sind in der 9 zusätzliche Schweißverbindungen 39 gezeigt, wobei die Schweißnaht 34 und die Schweißverbindungen 39 auf unterschiedlichen Seiten des Dichtelements 30 angeordnet sind. Die Schweißverbindungen 39 sind in regelmäßigen Abständen angeordnet. Manche der Schweißverbindungen 39 sind zwischen dem Dichtelement 30 und der Schweißnaht 36 angeordnet.
In der 14 sind optionale Schweißverbindungen 39 gezeigt, wobei die Schweißnaht 36 und die Schweißverbindungen 39 auf unterschiedlichen Seiten des Dichtelements 32 angeordnet sind. Die Ausführungsform der 14 umfasst außerdem eine weitere optionale Schweißnaht 44, welche abschnittsweise um die Durchgangsöffnung 11a herum angeordnet ist und die Schweißnaht 36 um die Durchgangsöffnung 11b in Richtung der Durchgangsöffnung 11c und der dortigen, hier nicht dargestellten um die Durchgangsöffnung 11c umlaufenden Schweißnaht fortsetzt. In der Ausführungsform der 14 ist ein Schweißabschnitt 45 vorhanden, welcher zwischen den Durchgangsöffnungen 11a und 11b und insbesondere zwischen den Dichtelementen 32, 32' der Durchgangsöffnungen 11a, 11b angeordnet ist. Der Schweißabschnitt 45 ist Bestandteil der Schweißnaht 36.
Im Folgenden wird beschrieben, wie die Bipolarplatte 2 hergestellt werden kann.
Zunächst werden zwei metallische Einzelplatten 2a, 2b hergestellt. Hierfür werden zunächst die Dichtelemente 30, 32 sowie weitere in 2 gezeigte Prägestrukturen mittels Prägens, Tiefziehens oder Hydroformings in metallische Einzellagen eingeformt. Hiernach können beispielsweise verschiedene Oberflächenbehandlungsschritte durchgeführt werden, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind und hier nicht weiter beschrieben werden sollen.
Nach deren Herstellung werden die Einzelplatten 2a, 2b übereinander positioniert und miteinander verschweißt, um die Bipolarplatte 2 zu bilden. Vorzugsweise werden zuerst die Schweißnähte 34, 36 angebracht, wonach die Schweißverbindungen 38, 40 vorgesehen werden. Hierbei sei angemerkt, dass die Schweißnähte 34, 36 und die Schweißverbindungen 38, 40 auch in einem Schritt hergestellt werden können, d.h. gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig.
Vorzugsweise werden die Schweißnähte 34, 36, die Schweißverbindungen 38, 39, 40 mittels Laserschweißens hergestellt. Alternative Schweißmethoden sind aber auch denkbar. Nach den Schweißschritten kann die gefügte Bipolarplatte 2 weiteren Behandlungsschritten zugeführt werden um anschließend in den Stapel 6 des elektrochemischen Systems 1 eingefügt zu werden.
Bezugszeichenliste

1: elektrochemisches System
2: Bipolarplatte
2': Bipolarplatte
2a: Einzelplatte
2b: Einzelplatte
3: Endplatte
4: Endplatte
5: Medienanschluss
6: Stapel
7: z-Richtung
8: x-Richtung
9: y-Richtung
10: Membranelektrodeneinheit
11a-d: Durchgangsöffnungen
12: Sickenanordnung
12': Sickenanordnung
12a-d: Sickenanordnung
13a-c: Durchführungen
17: Strömungsfeld
18: elektrochemisch aktiver Bereich
19: Hohlraum
20: Verteil- und/oder Sammelbereich
22: unstrukturierter Außenbereich
30: Dichtelement
32: Dichtelement
32': Dichtelement
34: Schweißnaht
35: Kreuzungspunkt
36: Schweißnaht
37: Kreuzungspunkt
38: Schweißverbindung
39: Schweißverbindung
40: Schweißverbindung
42: Steppnaht
44: Schweißnaht
45: Schweißabschnitt

Claims

Bipolarplatte (2) für ein elektrochemisches System, umfassend - zwei miteinander verschweißte metallische Einzelplatten (2a, 2b), - mindestens ein in sich geschlossenes Dichtelement (30, 32, 32') zum Abdichten eines Bereichs der Bipolarplatte (2), - mindestens eine zumindest bereichsweise entlang des Dichtelements (30, 32, 32') laufende und in sich geschlossene Schweißnaht (34, 36), - mindestens eine Schweißverbindung (38, 40), welche auf der gleichen Seite des Dichtelements (30, 32, 32') wie die Schweißnaht (34, 36) angeordnet ist, wobei die Schweißverbindung (38, 40) sich lediglich abschnittsweise entlang der Schweißnaht (34, 36) erstreckt.
Bipolarplatte (2) nach Anspruch 1, wobei die Schweißverbindung (38, 40) punktförmig, linienförmig oder bogenförmig ist oder sich aus Abschnitten der vorgenannten Formen zusammensetzt.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schweißverbindung (38, 40) eine Vielzahl von separaten, insbesondere voneinander beabstandeten, Schweißabschnitten aufweist.
Bipolarplatte (2) gemäß den Ansprüchen 2 und 3, die Schweißverbindung (38, 40) aufweisend: - eine Steppnaht (42), welche aneinander gereihte, insbesondere voneinander beabstandete, linienförmige oder bogenförmige Schweißabschnitte umfasst.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (30, 32, 32') innerhalb eines durch die in sich geschlossene Schweißnaht (34, 36) umschlossenen Bereichs liegt.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schweißverbindung (38, 40) innerhalb oder außerhalb des durch die in sich geschlossene Schweißnaht (34, 36) umschlossenen Bereichs liegt.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schweißverbindung (38, 40), die Schweißnaht (34, 36) und/oder das Dichtelement (30, 32, 32') voneinander beabstandet sind.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Schweißverbindung (38, 40) und die Schweißnaht (34, 36) kreuzen.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schweißverbindung (38, 40) und die Schweißnaht (34, 36) bereichsweise eine Doppelschweißnaht bilden.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schweißnaht (34, 36) und/oder das Dichtelement (30, 32, 32') einen wellenförmigen Verlauf haben.
Bipolarplatte (2) nach Anspruch 10, wobei der wellenförmige Verlauf mindestens zwei Wellenperioden mit konvexen und konkaven Abschnitten aufweist, welche an einem Wendepunkt ineinander übergehen, wobei die Schweißverbindung (38, 40) einem konkaven Abschnitt der Schweißnaht (34, 36) und/oder einen konkaven Abschnitt des Dichtelements (30, 32, 32') zugewandt ist.
Bipolarplatte (2) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der wellenförmige Verlauf mindestens zwei Wellenperioden mit konvexen und konkaven Abschnitten aufweist, welche an einem Wendepunkt ineinander übergehen, wobei die Schweißverbindung (38, 40) einem konvexen Abschnitt der Schweißnaht (34, 36) und/oder einen konvexen Abschnitt des Dichtelements (30, 32, 32') zugewandt ist.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einzelplatten (2a, 2b) mittels Laserschweißens miteinander verschweißt sind.
Bipolarplatte (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (30, 32, 32') in mindestens einer der Einzelplatten (2a, 2b), vorzugsweise in beiden Einzelplatten (2a, 2b), eine Sickenanordnung aufweist, welche aus einer Plattenebene der jeweiligen Einzelplatte (2a, 2b) herausragt.
Elektrochemisches System (1), umfassend eine Vielzahl von gestapelten Bipolarplatten (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche.