隔板以及用于生产该隔板的模具对和方法与流程

本发明涉及一种用于电解器的隔板、一种用于生产该隔板的方法，以及用于生产这种隔板和用于进行所述方法的模具对。

背景技术：

1、电解器通常由成组的电化学电池单体形成。电解器的电化学电池单体包括隔板、布置在隔板之间的膜，以及隔板与两侧上相邻隔板之间的多孔传输层ptl。多孔传输层承载抵靠隔板，隔板由至少一个金属层构成。

2、在电解器的情况下，隔板通常由不锈钢或钛制成，其中这些层材料可以附加地被部分或全部涂覆。多孔传输层(ptl)继而由钛制成，并且在此也可以带有附加的ptl涂层例如以降低与隔板相关的接触电阻或者提高ptl的耐腐蚀性。

3、电解器的隔板通常是单层隔板，包括具有凸压到隔板的金属层中的众多流动通道的活性区域。举例来说，反应介质馈送到这些流动通道中或者从这些流动通道排放。在电解器的情况下，通常为水提供入流通道，并且为水和氧气提供出流通道，以及为氢气提供流动通道，其中用于氧气和用于氢气的流动通道布置在膜的相对两侧上，并且因此也位于ptl的相对两侧上。隔板还可以包括活性区域，在活性区域中分别引导反应介质(反应物和产物)，并且在其中进行电解水的电化学反应。所有这些区域各自具有许多流动通道，这些流动通道具有与其通道底部相邻的通道壁，其中在每种情况下腹板都布置在相邻的通道壁之间，使得通道壁同时形成腹板的外壁。包括众多流动通道的区域因此包含一系列呈沟槽形式的通道和位于沟槽之间的腹板。

4、ptl承载抵靠隔板的腹板，并且由腹板支承。在此的问题在于ptl本身仅具有低的机械稳定性，并且隔板的腹板通常在面朝ptl的一侧上具有圆钝表面。因此，ptl仅承载抵靠隔板的小部分，并且仅由隔板的这些小部分支承。特别地，ptl的未支承区域和支承区域之间的比率是大的并且因此不受欢迎。

技术实现思路

1、由本发明解决的问题是提供一种隔板和用于生产隔板的方法，以及用于进行这种生产方法的模具对，其中，ptl抵靠包含众多流动通道的区域的腹板的承载能力被改善。

2、这一问题通过根据权利要求1的隔板、根据权利要求11的模具对和根据权利要求14的方法来解决。

3、用于电解器的根据本发明的隔板具有至少第一金属层。在该第一金属层中提供的是具有用于反应介质的至少一组众多的流动通道的活性区域，所述流动通道凸压到第一金属层中。流动通道构造成沟槽的形式，沟槽具有通道底部和布置在通道底部两侧的通道壁。腹板布置在该众多的流动通道的相邻的流动通道的通道壁之间，因此活性区域的众多凸压的流动通道形成一系列的沟槽和腹板。

4、根据本发明，目前提供的是，对于众多的流动通道中的一个、一些或全部流动通道，与通道底部相对的第一金属层的表面在横向于相应的流动通道的延伸方向的横截面中、即在其宽度上至少部分地是基本平面的。

5、由于位于与反应介质用通道相对的通道之间的腹板的表面的这种与现有技术不同的设计，能够在这些腹板上安装ptl，其中，所述ptl以更大的表面积承载抵靠金属层，使得ptl的支承提高，并且同时ptl的未支承面积与支承面积之间的比率减小。由此产生的效果在于，根据本发明的隔板与ptl的结合更机械稳定。

6、对于众多的流动通道中的一个、一些或全部，与流动通道底部相对的表面的基本平面区域可以有利地具有宽度be，该宽度be横向于相应的流动通道的延伸方向确定，在活性区域被凸压前，关于第一金属层的活性区域的原始片材厚度ba对宽度be适用以下项：1.5ba≤be≤4ba，较佳地是2ba≤be和/或be≤3ba。隔板的这种设计导致隔板的支承区域的高比例。

7、如果与通道底部相对的第一金属层的表面处于与连接通道底部的具有最大的通道深度的两个点位的线保持基本或完全恒定的距离处，则该区域是基本平面的，例如在上述宽度be上，所述线横向于相应通道的延伸方向延伸。在这种情况下，其中相等距离意味着距离波动≤5％，较佳地≤2％，较佳地≤1％，则与通道底部相对的表面在宽度be上是基本平面的。

8、具体地，如果在宽度be上，与通道底部相对的表面在与上述直线的距离ao处，并且在宽度be上，距离ao在ao的平均值附近变化通道底部与连接最大深度的两个点位的直线的最大距离的至多一半，则给予基本恒定的距离。

9、也有利的是，如果垂直于通道的延伸方向，相邻通道的中心轴线具有间隔ak，该间隔ak适用以下项：7ba≤ak≤13ba，较佳地是9ba≤ak≤11ba。如果金属层的另一侧上的相邻流动通道的通道底部是至少部分地凸形的，特别是在宽度be上，则形成这种基本平面的腹板表面特别有利。换句话说，通道底部是凸形的，并且在金属层的另一侧上的与通道底部直接相对的腹板表面是基本平面的。

10、在本发明中，重要的是通道底部和金属层的相对表面的特定设计使用根据本发明所述的特定方法以特定形状制作。

11、本发明还包括一种用于生产上述隔板的方法，其中，在单级或多级成形工艺中，第一金属层使用阳模具和阴模具作为模具对形成，其中，对于在成形工艺后至少部分地基本为平面的表面中的至少一个、一些或全部表面，在模具之一上形成隔板活性区域的结构具有自由空间，特别是凹形的凹陷，并且在另一个模具上与在第一金属层的成形期间在前述模具上的所述成形结构相对的结构是外倾形的，特别是凸形的。

12、本发明还包括可用于所述方法的模具对，在该模具对中，对于在成形工艺后至少部分地基本为平面的表面中的至少一个、一些或全部表面，在模具之一上形成隔板的活性区域的结构具有自由空间，特别是凹形凹陷，并且在另一个模具上在第一金属层的成形工艺期间与在前述模具上的所述成形结构相对的结构是外倾形的，特别是凸形的。

13、在这个模具对中，在垂直于活性区域的相应的流动通道的延伸方向的横截面中，外倾结构中的一个、一些或全部有利地具有超出相邻于相应的外倾结构的模具区域的升起部u，其中10μm≤u≤150μm，有利的是40μm≤u≤80μm。

14、此外，在这个模具对中，在垂直于活性区域的相应的流动通道的延伸方向的横截面中，外倾结构中的一个、一些或全部有利地具有超出相邻于相应的外倾结构的模具区域的升起部u，其中u≥0.05ba，有利的是u≥0.12ba。

15、在用于生产隔板的方法中，如上所述，金属层可以例如以滚子凸压工艺形成。

16、也可以通过将第一金属层滚子成形来生产根据本发明的隔板，其中，该生产方法使用根据本发明的模具。特别地，第一金属层的成形可以以单级或多级凸压工艺来进行。

17、根据本发明的模具和隔板的单独示例如下所示。相同和类似的活性区域用于相同和类似的部件，并且因此不再全部地重复其说明。下文的示例不仅示出了本发明的基本特征，而且示出了可用于进一步研发本发明的附加可选特征。然而，也可以使用下文介绍的若干特征来进一步研发本发明，或者也可以将这些特征与同一示例或其它示例的附加可选特征结合。

技术特征：

1.一种用于电解器的隔板(10)，具有第一金属层(11)，

2.根据前述权利要求所述的隔板，其特征在于，对于众多的流动通道(13a、13b、13c)的所述通道底部(14a、14b、14c)中的一个、一些或全部，与所述通道底部相对的基本平面的表面区域具有宽度be(20)，所述宽度be横向于相应的所述流动通道的延伸方向确定，在所述活性区域(12)被凸压到所述第一金属层(11)之前，关于所述第一金属层(11)的活性区域(12)的原始片材厚度ba(19)对所述宽度be适用以下项：1.5ba≤be≤4ba，较佳地是2ba≤be和/或be≤3ba。

3.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，基本平面的区域具有宽度be(20)，所述宽度be横向于相应的所述通道(13a、13b、13c)的延伸方向确定，在所述宽度be上，与所述通道底部相对的所述第一金属层(11)的表面(17a、17b、17c)位于与连接所述通道底部(14a、14b、14c)的具有所述通道(13a、13b、13c)的最大深度的两个点位的线(24)基本恒定的距离(25)处，所述线横向于相应的所述通道的延伸方向延伸。

4.根据前述权利要求所述的隔板，其特征在于，如果在所述宽度be(20)上，与所述通道底部(14a、14b、14c)相对的所述表面(17a、17b、17c)位于与连接最大深度的两个点位(23a、23a'、23b、23b'、23c、23c')的直线(24)的距离ao(25)处，则给予基本恒定的距离，其中，在所述宽度be(20)上，所述距离ao(25)在所述宽度be(20)上围绕所述ao(25)的平均值变化至多0.5ag，其中ag是所述通道底部(14a、14b、14c)与连接最大深度的两个点位(23a、23a'、23b、23b'、23c、23c')的直线(24)的最大距离。

5.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，相邻通道(13a、13b、13c)的中心轴线(18)的间距ak(22)为7ba≤ak≤13ba，较佳地为9ba≤ak≤11ba。

6.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，对于众多的流动通道(13a、13b、13c)的所述通道底部(14a、14b、14c)中的一个、一些或全部，在横向于相应的所述流动通道(13a、13b、13c)的延伸方向的横截面中，所述通道底部(14a、14b、14c)是至少部分凸形的，特别是在所述宽度be(20)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述隔板通过单级或多级成形工艺生产。

8.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述第一金属层具有层厚度ba，其中0.2mm≤ba≤0.8mm，较佳地为0.2mm≤ba≤0.5mm，特别是ba＝0.3mm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，所述第一金属层由不锈钢和/或钛制成或者包括不锈钢和/或钛，特别是由钛包钢或不锈钢制成。

10.根据前述权利要求中任一项所述的隔板，其特征在于，对于用于反应介质的凸压到第一金属层中的众多的流动通道(13a、13b、13c)的相邻流动通道之间的平均间距ak，至少部分地适用于以下项：2mm≤ak，较佳地是3mm≤ak，和/或ak≤5mm，较佳地是ak≤4mm。

11.用于生产根据权利要求1至10中任一项所述的隔板(10)的模具对(1)，通过使用阳模具(3)和阴模具(2)作为模具(1)的第一金属层(11)的单级成形来生产，

12.根据前述权利要求的模具对(1)，其特征在于，在垂直于所述活性区域(12)的相应的流动通道的延伸方向的横截面中，外倾结构(y)中的一个、一些或全部具有超出相邻于相应的外倾结构(y)的模具区域的升起部u，其中10μm≤u≤150μm，有利的是40μm≤u≤80μm。

13.根据前权利要求11和12中任一项所述的模具对(1)，其特征在于，在垂直于所述活性区域(12)的相应的流动通道的延伸方向的横截面中，所述外倾结构(y)中的一个、一些或全部具有超出相邻于相应的外倾结构(y)的模具区域的升起部u，其中u≥0.05ba，有利的是u≥0.12ba。

14.用于生产根据权利要求1至10中任一项所述的隔板(10)的方法，

技术总结本发明涉及一种用于电解器的隔板、一种用于生产该隔板的方法，以及用于生产这种隔板和用于进行所述方法的模具对。技术研发人员：B·西斯,C·斯佩希特,J·莱舍尔,S·厄斯勒,F·施魏格加特,H·瓦尔德福格尔受保护的技术使用者：莱茵兹密封垫有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4