DE102022132698A1

DE102022132698A1 - Method for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device and electrochemical device

Info

Publication number: DE102022132698A1
Application number: DE102022132698.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dix-Landgraf; Andreas Schmid; Jürgen Kraft
Original assignee: Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Current assignee: Ekpo Fuel Cell Technologies GmbH
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2024-06-13
Also published as: WO2024121055A1

Abstract

Um ein Verfahren zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung, wobei die elektrochemischen Einheiten längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen und wobei jede der elektrochemischen Einheiten eine Bipolarplatte und eine Dichtungsanordnung umfasst, zu schaffen, bei welchem Undichtigkeiten in der Abdichtung zwischen den Dichtungsanordnungen und den benachbarten Bipolarplatten zuverlässig vermieden werden, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst:a) Bereitstellen von Bipolarplatten, welche jeweils eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweisen;b) Bereitstellen von Dichtungsanordnungen, welche jeweils eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweisen;c) Inkontaktbringen der Primärseite einer Dichtungsanordnung und der Primärseite einer ersten benachbarten Bipolarplatte, wobei die Primärseite der Dichtungsanordnung und die Primärseite der Bipolarplatte unter Einhaltung einer ersten Versatztoleranz relativ zueinander positioniert werden;d) Inkontaktbringen der Sekundärseite der Dichtungsanordnung und der Sekundärseite einer zweiten benachbarten Bipolarplatte, wobei die Sekundärseite der Dichtungsanordnung und die Sekundärseite der Bipolarplatte unter Einhaltung einer zweiten Versatztoleranz relativ zueinander positioniert werden;- Wiederholung der Schritte c) und d), bis alle Dichtungsanordnungen mit den jeweils zu kontaktierenden Bipolarplatten in Kontakt gebracht worden sind; wobei die erste Versatztoleranz kleiner ist als die zweite Versatztoleranz.In order to create a method for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device, wherein the electrochemical units follow one another along a stacking direction and wherein each of the electrochemical units comprises a bipolar plate and a sealing arrangement, in which leaks in the seal between the sealing arrangements and the adjacent bipolar plates are reliably avoided, it is proposed that the method comprises the following: a) providing bipolar plates, each of which has a primary side and a secondary side; b) providing sealing arrangements, each of which has a primary side and a secondary side; c) bringing the primary side of a sealing arrangement and the primary side of a first adjacent bipolar plate into contact, wherein the primary side of the sealing arrangement and the primary side of the bipolar plate are positioned relative to one another while maintaining a first offset tolerance; d) bringing the secondary side of the sealing arrangement and the secondary side of a second adjacent bipolar plate into contact, wherein the secondary side of the sealing arrangement and the secondary side of the bipolar plate are positioned relative to one another while maintaining a second offset tolerance; - repeating steps c) and d) until all sealing assemblies have been brought into contact with the respective bipolar plates to be contacted; wherein the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung, wobei die elektrochemischen Einheiten längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen und wobei jede der elektrochemischen Einheiten eine Bipolarplatte und eine Dichtungsanordnung umfasst.The present invention relates to a method for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device, wherein the electrochemical units follow one another along a stacking direction and wherein each of the electrochemical units comprises a bipolar plate and a sealing arrangement.

Die elektrochemische Vorrichtung kann beispielsweise eine Brennstoffzellenvorrichtung oder ein Elektrolyseur sein.The electrochemical device may, for example, be a fuel cell device or an electrolyzer.

Jede elektrochemische Einheit kann beispielsweise eine Brennstoffzelleneinheit oder eine Elektrolyseeinheit sein.Each electrochemical unit can, for example, be a fuel cell unit or an electrolysis unit.

Eine solche elektrochemische Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2014 104 017 A1 bekannt.Such an electrochemical device is known, for example, from EN 10 2014 104 017 A1 known.

Wenn die Bipolarplatten und die Dichtungsanordnungen der elektrochemischen Einheiten beim Assemblieren des Stapels aus elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung nicht präzise relativ zueinander positioniert werden, können Strukturen der Bipolarplatten so mit Strukturen der Dichtungsanordnungen zusammentreffen, dass eine Undichtigkeit der Abdichtung zwischen der betreffenden Dichtungsanordnung und der betreffenden Bipolarplatte resultiert.If the bipolar plates and the sealing assemblies of the electrochemical units are not precisely positioned relative to each other when assembling the stack of electrochemical units of the electrochemical device, structures of the bipolar plates may collide with structures of the sealing assemblies in such a way that a leakage of the seal between the respective sealing assembly and the respective bipolar plate results.

Eine an einer Bipolarplatte ausgebildete Struktur kann beispielsweise eine Vertiefung der Bipolarplatte sein.A structure formed on a bipolar plate can, for example, be a recess in the bipolar plate.

Eine an der Dichtungsanordnung ausgebildete Struktur kann beispielsweise eine Dichtlippe der Dichtungsanordnung sein.A structure formed on the sealing arrangement can, for example, be a sealing lip of the sealing arrangement.

Wenn die Dichtlippe aufgrund eines Versatzes zwischen der Bipolarplatte und der Dichtungsanordnung in einer zu der Stapelrichtung senkrecht ausgerichteten Querrichtung nicht an einer im Wesentlichen ebenen Dichtfläche der Bipolarplatte anliegt, sondern in den Bereich der Struktur, insbesondere der Vertiefung, der Bipolarplatte gelangt, führt dies zu einer Undichtigkeit der Abdichtung zwischen der Dichtungsanordnung und der Bipolarplatte.If the sealing lip does not rest against a substantially flat sealing surface of the bipolar plate due to an offset between the bipolar plate and the sealing arrangement in a transverse direction perpendicular to the stacking direction, but instead reaches the region of the structure, in particular the recess, of the bipolar plate, this leads to a leak in the seal between the sealing arrangement and the bipolar plate.

Bei einer bekannten elektrochemischen Vorrichtung umfasst jede Bipolarplatte zwei Bipolarplattenlagen, welche stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung, miteinander verbunden sind, so dass alle Strukturelemente beider Bipolarplattenlagen ohne Versatz relativ zueinander positioniert sind.In a known electrochemical device, each bipolar plate comprises two bipolar plate layers which are integrally connected to one another, for example by welding, so that all structural elements of both bipolar plate layers are positioned relative to one another without offset.

Die Dichtungsanordnung weist Dichtlippen auf, die an einer im Wesentlichen ebenen Dichtfläche der Bipolarplatte anliegen.The sealing arrangement has sealing lips which rest against a substantially flat sealing surface of the bipolar plate.

Die Mittellinien der Kuppen der Dichtlippen definieren Dichtlinien, längs welchen die Dichtungsanordnung fluiddicht abdichtend an der Bipolarplatte anliegt, wenn alle Komponenten des Stapels aus elektrochemischen Einheiten ohne Versatz zueinander assembliert worden sind.The center lines of the tops of the sealing lips define sealing lines along which the sealing arrangement seals fluid-tight against the bipolar plate when all components of the stack of electrochemical units have been assembled without offset from one another.

Die beiden Bipolarplattenlagen jeder Bipolarplatte sind in dem Bereich, in welchem die Dichtungsanordnung mit ihren Dichtlippen abdichtend an der Bipolarplatte anliegt, im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichteten Hauptebene der Bipolarplatte aufgebaut.The two bipolar plate layers of each bipolar plate are constructed in the region in which the sealing arrangement with its sealing lips sealingly rests against the bipolar plate, essentially mirror-symmetrically with respect to a main plane of the bipolar plate oriented perpendicular to the stacking direction.

Beide Bipolarplattenlagen weisen Abstützelemente auf, an welchen die beiden Bipolarplattenlagen aneinander anliegen und einander abstützen. Diese Abstützelemente sind als jeweils eine Vertiefung gegenüber der jeweils der Vertiefung benachbarten Dichtfläche der Bipolarplatte ausgebildet.Both bipolar plate layers have support elements on which the two bipolar plate layers rest against each other and support each other. These support elements are each designed as a recess opposite the sealing surface of the bipolar plate adjacent to the recess.

Die Dichtlinien der Dichtungsanordnung weisen vorzugsweise alle im Wesentlichen denselben Abstand von der nächstliegenden Vertiefung auf.The sealing lines of the sealing arrangement preferably all have substantially the same distance from the nearest recess.

Wenn es nun beim Assemblieren des Stapels aus elektrochemischen Einheiten zu einem Versatz der Dichtungsanordnung relativ zu der Bipolarplatte in einer senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung kommt, kann die Dichtlinie einer Dichtlippe zumindest lokal in den Bereich eines als Vertiefung ausgebildeten Abstützelements rutschen. Die Dichtfunktion der betreffenden Dichtlinie ist dann nicht mehr gewährleistet.If, when assembling the stack of electrochemical units, the sealing arrangement is offset relative to the bipolar plate in a transverse direction perpendicular to the stacking direction, the sealing line of a sealing lip can slip at least locally into the area of a support element designed as a recess. The sealing function of the sealing line in question is then no longer guaranteed.

Nicht nur die Dichtungsanordnung als Ganzes kann relativ zu den Bipolarplatten versetzt sein, sondern auch verschiedene Elastomer-Dichtelemente derselben Dichtungsanordnung können in der Querrichtung relativ zueinander versetzt sein.Not only the sealing arrangement as a whole can be offset relative to the bipolar plates, but also different elastomer sealing elements of the same sealing arrangement can be offset relative to each other in the transverse direction.

Grundsätzlich können auch die beiden Bipolarplattenlagen einer Bipolarplatte versetzt zueinander gefügt worden sein.In principle, the two bipolar plate layers of a bipolar plate can also be joined offset from each other.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem Undichtigkeiten in der Abdichtung zwischen den Dichtungsanordnungen und den benachbarten Bipolarplatten auch dann zuverlässig vermieden werden, wenn die Bipolarplatten und die Dichtungsanordnungen mit einem Versatz längs einer senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung assembliert werden und/oder wenn Subkomponenten der Bipolarplatten und/oder der Dichtungsanordnungen mit einer Versatztoleranz längs der Querrichtung relativ zueinander assembliert werden.The present invention is based on the object of creating a method for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device of the type mentioned at the outset, in which leaks in the seal between the sealing arrangements and the adjacent bipolar plates are reliably avoided even if the bipolar plates and the sealing arrangements are arranged with an offset along a direction perpendicular to the stack direction and/or when subcomponents of the bipolar plates and/or the sealing assemblies are assembled with an offset tolerance along the transverse direction relative to one another.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung, wobei die elektrochemischen Einheiten längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen und wobei jede der elektrochemischen Einheiten eine Bipolarplatte und eine Dichtungsanordnung umfasst, nach Anspruch 1 gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

a) Bereitstellen von Bipolarplatten, welche jeweils eine Primärseite und eine der Primärseite abgewandte Sekundärseite aufweisen;
b) Bereitstellen von Dichtungsanordnungen, welche jeweils eine Primärseite und eine der Primärseite abgewandte Sekundärseite aufweisen;
c) Inkontaktbringen der Primärseite einer Dichtungsanordnung und der Primärseite einer ersten benachbarten Bipolarplatte, wobei die Primärseite der Dichtungsanordnung und die Primärseite der ersten benachbarten Bipolarplatte unter Einhaltung einer ersten Versatztoleranz längs einer senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung relativ zueinander positioniert werden;
d) Inkontaktbringen der Sekundärseite der Dichtungsanordnung und der Sekundärseite einer zweiten benachbarten Bipolarplatte, wobei die Sekundärseite der Dichtungsanordnung und die Sekundärseite der zweiten benachbarten Bipolarplatte unter Einhaltung einer zweiten Versatztoleranz längs der Querrichtung relativ zueinander positioniert werden;
- - Wiederholung der Schritte c) und d), bis alle Dichtungsanordnungen mit den jeweils zu kontaktierenden Bipolarplatten in Kontakt gebracht worden sind;

wobei die erste Versatztoleranz kleiner ist als die zweite Versatztoleranz.This object is achieved by a method for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device, wherein the electrochemical units follow one another along a stacking direction and wherein each of the electrochemical units comprises a bipolar plate and a sealing arrangement, according to claim 1, the method comprising:

a) providing bipolar plates, each having a primary side and a secondary side facing away from the primary side;
b) providing sealing arrangements each having a primary side and a secondary side facing away from the primary side;
c) bringing the primary side of a sealing arrangement and the primary side of a first adjacent bipolar plate into contact, wherein the primary side of the sealing arrangement and the primary side of the first adjacent bipolar plate are positioned relative to one another while maintaining a first offset tolerance along a transverse direction oriented perpendicular to the stacking direction;
d) bringing the secondary side of the sealing arrangement and the secondary side of a second adjacent bipolar plate into contact, wherein the secondary side of the sealing arrangement and the secondary side of the second adjacent bipolar plate are positioned relative to one another while maintaining a second offset tolerance along the transverse direction;
- - Repeat steps c) and d) until all sealing arrangements have been brought into contact with the bipolar plates to be contacted;

where the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.

Jede der Bipolarplatten kann einteilig oder aus mindestens zwei Bipolarplattenlagen gebildet sein.Each of the bipolar plates can be formed as a single piece or from at least two bipolar plate layers.

Jede Dichtungsanordnung kann einteilig oder aus mehreren Elastomer-Dichtelementen ausgebildet sein.Each sealing arrangement can be made in one piece or from several elastomer sealing elements.

Die Komponenten einer Bipolarplatte, welche auf der Primärseite der Bipolarplatte angeordnet sind, fungieren als Masterbauteile oder als Bezugsbauteile für das Positionieren der jeweiligen Bipolarplatte in dem Stapel.The components of a bipolar plate, which are arranged on the primary side of the bipolar plate, act as master components or as reference components for positioning the respective bipolar plate in the stack.

Die auf der Primärseite einer Dichtungsanordnung angeordneten Komponenten der Dichtungsanordnung dienen als Masterbauteil oder als Bezugsbauteil für das Positionieren der betreffenden Dichtungsanordnung in dem Stapel aus elektrochemischen Einheiten.The sealing assembly components arranged on the primary side of a sealing assembly serve as a master component or reference component for positioning the respective sealing assembly in the stack of electrochemical units.

Die auf der Sekundärseite einer Bipolarplatte angeordneten Komponenten der Bipolarplatte werden im Folgenden als Sekundärbauteile der Bipolarplatte bezeichnet.The components of the bipolar plate arranged on the secondary side of the bipolar plate are referred to below as secondary components of the bipolar plate.

Die auf der Sekundärseite einer Dichtungsanordnung angeordneten Komponenten der Dichtungsanordnung werden im Folgenden als Sekundärbauteile der Dichtungsanordnung bezeichnet.The components of the sealing arrangement arranged on the secondary side of a sealing arrangement are hereinafter referred to as secondary components of the sealing arrangement.

Alle Komponenten der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen weisen Strukturen auf, die relativ zueinander ausgerichtet und positioniert werden müssen, um eine Funktion des Stapels aus elektrochemischen Einheiten, insbesondere das Abdichten der elektrochemisch aktiven Einheiten der elektrochemischen Einheiten, zu gewährleisten. Diese Strukturen müssen sehr genau relativ zueinander positioniert werden. Diese Strukturen können insbesondere als Dichtungslinien im Bereich einer Strömungspforte oder eines Verbindungskanals einer elektrochemischen Einheit ausgebildet sein.All components of the bipolar plates and the sealing arrangements have structures that must be aligned and positioned relative to one another in order to ensure the functionality of the stack of electrochemical units, in particular the sealing of the electrochemically active units of the electrochemical units. These structures must be positioned very precisely relative to one another. These structures can in particular be designed as sealing lines in the region of a flow port or a connecting channel of an electrochemical unit.

Eine solche Strömungspforte oder Verbindungskanal stellt eine Fluidverbindung her zwischen einem die elektrochemische Vorrichtung längs der Stapelrichtung durchsetzenden Mediumkanal, durch welchen ein fluides Medium den elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung zugeführt wird oder durch welchen ein fluides Medium aus den elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung abgeführt wird, und einem Strömungsfeld einer Bipolarplatte für das betreffende fluide Medium.Such a flow port or connecting channel establishes a fluid connection between a medium channel which passes through the electrochemical device along the stacking direction and through which a fluid medium is supplied to the electrochemical units of the electrochemical device or through which a fluid medium is discharged from the electrochemical units of the electrochemical device, and a flow field of a bipolar plate for the respective fluid medium.

Beim Assemblieren des Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung wird ein Masterbauteil oder Bezugsbauteil einer Bipolarplatte auf das Masterbauteil oder Bezugsbauteil einer Dichtungsanordnung oder Membran-Elektroden-Anordnung abgelegt, oder ein Masterbauteil oder Bezugsbauteil einer Dichtungsanordnung oder einer Membran-Elektroden-Anordnung wird auf das Masterbauteil einer Bipolarplatte abgelegt.When assembling the stack of electrochemical units of an electrochemical device, a master component or reference component of a bipolar plate is placed on the master component or reference component of a sealing assembly or membrane electrode assembly, or a master component or reference component of a sealing assembly or membrane electrode assembly is placed on the master component of a bipolar plate.

Dabei werden die Bezugssysteme des Masterbauteils der Bipolarplatte einerseits und des Masterbauteils der Dichtungsanordnung oder der Membran-Elektroden-Anordnung andererseits präzise relativ zueinander ausgerichtet und positioniert.The reference systems of the master component of the bipolar plate on the one hand and the master component of the sealing arrangement or the membrane ran electrode arrangement, on the other hand, is precisely aligned and positioned relative to each other.

Die Masterbauteile oder Bezugsbauteile der Bipolarplatten einerseits und der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen andererseits weisen eine kleine erste Versatztoleranz relativ zueinander längs einer senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung der elektrochemischen Vorrichtung auf.The master components or reference components of the bipolar plates on the one hand and the sealing assemblies or membrane electrode assemblies on the other hand have a small first offset tolerance relative to each other along a transverse direction of the electrochemical device oriented perpendicular to the stacking direction.

Die Sekundärbauteile der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen sind relativ zueinander unter Einhaltung einer größeren zweiten Versatztoleranz längs der senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung relativ zueinander positioniert.The secondary components of the bipolar plates and the sealing assemblies or membrane electrode assemblies are positioned relative to each other while maintaining a larger second offset tolerance along the transverse direction oriented perpendicular to the stacking direction.

Ein Aspekt der Erfindung liegt nun darin, dass die Strukturen der Bipolarplatten und die Strukturen der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen so auf die Primärseiten und die Sekundärseiten der Bipolarplatten beziehungsweise der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen verteilt werden, dass für die Abdichtwirkung kritische Strukturen nur dort vorhanden sind, wo enge Versatztoleranzen eingehalten werden können, nämlich auf der Primärseite der Bipolarplatten und auf der Primärseite der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen.One aspect of the invention is that the structures of the bipolar plates and the structures of the sealing arrangements or membrane electrode arrangements are distributed over the primary sides and the secondary sides of the bipolar plates or the sealing arrangements or membrane electrode arrangements in such a way that structures critical for the sealing effect are only present where narrow offset tolerances can be maintained, namely on the primary side of the bipolar plates and on the primary side of the sealing arrangements or membrane electrode arrangements.

Hingegen werden die Sekundärseiten der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen, welche mit großen Versatztoleranzen längs der Querrichtung relativ zueinander assembliert werden, vorzugsweise ohne für die Abdichtung kritische Strukturen ausgebildet.In contrast, the secondary sides of the bipolar plates and the sealing assemblies or membrane-electrode assemblies, which are assembled with large offset tolerances along the transverse direction relative to each other, are preferably formed without structures critical for sealing.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sekundärseite der Bipolarplatten im Wesentlichen eben ausgebildet ist, das heißt insbesondere ohne als Vertiefungen ausgebildete Abstützelemente.For example, it can be provided that the secondary side of the bipolar plates is essentially flat, that is to say in particular without support elements designed as depressions.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Sekundärseite der Dichtungsanordnungen oder der Membran-Elektroden-Anordnungen im Wesentlichen eben ausgebildet ist, das heißt insbesondere ohne Dichtlippen ausgebildet ist.Alternatively or additionally, it can be provided that the secondary side of the sealing arrangements or the membrane electrode arrangements is essentially flat, that is to say in particular is designed without sealing lips.

Die Versatztoleranz zwischen den Sekundärseiten der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen ist größer als die Versatztoleranz zwischen den Primärseiten der Bipolarplatten beziehungsweise der Dichtungsanordnungen oder der Membran-Elektroden-Anordnungen, da bei der Versatztoleranz der Sekundärseiten zusätzlich zu dem durch das Assemblieren der elektrochemischen Einheiten auftretenden Stapelversatz weitere Versätze bei der Assemblierung einer Bipolarplatte aus den beiden Bipolarplattenlagen beziehungsweise weitere Versätze bei der Assemblierung der verschiedenen Komponenten der Dichtungsanordnung oder der Membran-Elektroden-Anordnung auftreten können.The offset tolerance between the secondary sides of the bipolar plates and the sealing arrangements or membrane electrode arrangements is greater than the offset tolerance between the primary sides of the bipolar plates or the sealing arrangements or the membrane electrode arrangements, since with the offset tolerance of the secondary sides, in addition to the stack offset occurring due to the assembly of the electrochemical units, further offsets can occur when assembling a bipolar plate from the two bipolar plate layers or further offsets can occur when assembling the various components of the sealing arrangement or the membrane electrode arrangement.

Vorzugsweise werden die Abstützelemente eines Verbindungskanals einer elektrochemischen Einheit, die beispielsweise als Vertiefungen in einer der Bipolarplattenlagen einer Bipolarplatte ausgebildet sind, nur einseitig, also nur an einer der beiden Bipolarplattenlagen einer Bipolarplatte, ausgebildet.Preferably, the support elements of a connecting channel of an electrochemical unit, which are formed, for example, as depressions in one of the bipolar plate layers of a bipolar plate, are formed only on one side, i.e. only on one of the two bipolar plate layers of a bipolar plate.

Da an den Sekundärseiten der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen keine für die Abdichtung zwischen den Bipolarplatten und den Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen kritische Strukturen (beispielsweise Abstützelemente, Rampen, Sicken oder Ähnliches) vorhanden sind, kann ein höherer Versatz der die Sekundärseiten bildenden Sekundärbauteile der Bipolarplatten beziehungsweise der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen relativ zueinander zugelassen werden. Dadurch können die bei der Assemblierung der Sekundärseiten der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen oder Membran-Elektroden-Anordnungen auftretenden Assemblierungsversätze ausgeglichen und/oder toleriert werden.Since there are no structures (e.g. support elements, ramps, beads or similar) on the secondary sides of the bipolar plates and the sealing arrangements or membrane electrode arrangements that are critical for the seal between the bipolar plates and the sealing arrangements or membrane electrode arrangements, a greater offset of the secondary components of the bipolar plates or the sealing arrangements or membrane electrode arrangements that form the secondary sides relative to one another can be permitted. This allows the assembly offsets that occur when assembling the secondary sides of the bipolar plates and the sealing arrangements or membrane electrode arrangements to be compensated and/or tolerated.

Bei elektrochemischen Vorrichtungen der aus dem Stand der Technik bekannten Art öffnen sich die Strömungspforten oder Verbindungskanäle in beide Richtungen gegenüber einem Bezugsniveau der jeweiligen Bipolarplatte, wobei auf beiden Seiten der Bipolarplatte beziehungsweise an beiden Bipolarplattenlagen der Bipolarplatte Rampen ausgebildet sind, längs welcher die Dichtungslinien von dem Bezugsniveau oder Blockniveau auf die Strömungspforte oder den Verbindungskanal laufen.In electrochemical devices of the type known from the prior art, the flow ports or connecting channels open in both directions relative to a reference level of the respective bipolar plate, with ramps being formed on both sides of the bipolar plate or on both bipolar plate layers of the bipolar plate, along which ramps the sealing lines run from the reference level or block level to the flow port or the connecting channel.

Diese Rampen stellen ein für die Abdichtung zwischen den Bipolarplatten und den Dichtungsanordnungen kritisches Merkmal dar, das eine exakte Positionierung relativ zu anderen dichtungsrelevanten Strukturen erfordert. Diese für die Abdichtung kritischen Strukturen sind daher an der Primärseite der Bipolarplatte und an der Primärseite der Dichtungsanordnung oder Membran-Elektroden-Anordnung angeordnet.These ramps represent a critical feature for the seal between the bipolar plates and the seal assemblies, which requires exact positioning relative to other seal-relevant structures. These structures critical for sealing are therefore arranged on the primary side of the bipolar plate and on the primary side of the seal assembly or membrane electrode assembly.

Die Sekundärseite der Bipolarplatten ist hingegen vorzugsweise ohne solche für die Abdichtung kritischen Strukturen, insbesondere ohne Abstützelemente von Verbindungskanälen und/oder ohne Rampen ausgebildet, während die Primärseite der Bipolarplatte solche für die Abdichtung kritischen Strukturen, insbesondere Abstützelemente eines Verbindungskanals und/oder Rampen, aufweist.The secondary side of the bipolar plates, on the other hand, is preferably designed without such structures critical for sealing, in particular without supporting elements of connecting channels and/or without ramps, while the primary side of the bipolar plate is designed without such structures critical for sealing. Structures, in particular support elements of a connecting channel and/or ramps.

Die in dem der Dichtungsanordnung benachbarten Dichtungsbereich plane Sekundärseite der Bipolarplatte erlaubt es daher, größere Versatztoleranzen zuzulassen, und ist somit dem Sekundärbauteil der Bipolarplatte zugeordnet.The secondary side of the bipolar plate, which is flat in the sealing area adjacent to the sealing arrangement, therefore allows for larger offset tolerances and is thus assigned to the secondary component of the bipolar plate.

Weitere Designanpassungen können bei der Ausgestaltung der Primärseite und der Sekundärseite der Bipolarplatten und/oder bei der Gestaltung der Primärseiten oder der Sekundärseiten der Dichtungsanordnungen vorgenommen werden.Further design adjustments may be made in the design of the primary side and the secondary side of the bipolar plates and/or in the design of the primary sides or the secondary sides of the sealing arrangements.

Beispielsweise kann ein Elastomer-Dichtelement der Dichtungsanordnung an eine benachbarte Bipolarplatte angespritzt sein, wobei die Dichtungsanordnung als zweites Elastomer-Dichtelement eine separat eingelegte Dichtung umfasst, welche eine höhere Versatztoleranz aufweist und mit den für die Abdichtung relevanten Strukturen der nachfolgend aufgelegten weiteren Bipolarplatte kommuniziert.For example, an elastomer sealing element of the sealing arrangement can be molded onto an adjacent bipolar plate, wherein the sealing arrangement comprises a separately inserted seal as a second elastomer sealing element, which has a higher offset tolerance and communicates with the structures relevant for sealing of the subsequently placed further bipolar plate.

Die Dichtungsanordnung kann in dem Abdichtbereich, in welchem die Dichtungsanordnung mit der Bipolarplatte fluiddicht in Kontakt steht, auf ihrer Sekundärseite im Wesentlichen eben ausgeführt werden, so dass nur auf der gegenüberliegenden Primärseite der Dichtungsanordnung, auf welcher eine oder mehrere Dichtlippen angeordnet sind, erhöhte Toleranzanforderungen für die Assemblierung des Stapels aus elektrochemischen Einheiten entstehen.The sealing arrangement can be designed to be substantially flat on its secondary side in the sealing region in which the sealing arrangement is in fluid-tight contact with the bipolar plate, so that increased tolerance requirements for the assembly of the stack of electrochemical units arise only on the opposite primary side of the sealing arrangement, on which one or more sealing lips are arranged.

Die Abstützelemente, welche eine erste Begrenzungswand eines Verbindungskanals einer elektrochemischen Einheit längs der Stapelrichtung auf Abstand von einer zweiten Begrenzungswand des Verbindungskanals halten, sind vorzugsweise an nur einer Bipolarplattenlage der Bipolarplatte ausgebildet. Diese Abstützelemente kontaktieren die jeweils andere Bipolarplattenlage der Bipolarplatte und stellen so die Abstützung der ersten Begrenzungswand des Verbindungskanals an der zweiten Begrenzungswand des Verbindungskanals sicher.The support elements, which keep a first boundary wall of a connecting channel of an electrochemical unit at a distance from a second boundary wall of the connecting channel along the stacking direction, are preferably formed on only one bipolar plate layer of the bipolar plate. These support elements contact the other bipolar plate layer of the bipolar plate and thus ensure that the first boundary wall of the connecting channel is supported on the second boundary wall of the connecting channel.

Der Vertiefungsgrund der als Vertiefungen ausgebildeten Abstützelemente liegt an einer im Kontaktbereich weitgehend ebenen Kontaktfläche der jeweils anderen, nicht mit Abstützelementen versehenen Bipolarplattenlage an und kann schmaler ausgebildet werden, da keine Gegenfläche mit diesem Abstützelement genau getroffen werden muss.The base of the recessed support elements rests against a largely flat contact surface of the other bipolar plate layer not provided with support elements in the contact area and can be made narrower since no counter surface has to be precisely hit with this support element.

Vorzugsweise werden alle für die Abdichtung relevanten Strukturen des Verbindungskanals einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere die als Vertiefungen ausgebildeten Abstützelemente und die Schrägen oder Rampen, die zu einer der Begrenzungswände des Verbindungskanals hin ansteigen, nur an einer der Bipolarplattenlagen der Bipolarplatte angeordnet.Preferably, all structures of the connecting channel of an electrochemical device that are relevant for sealing, in particular the support elements designed as depressions and the slopes or ramps that rise towards one of the boundary walls of the connecting channel, are arranged only on one of the bipolar plate layers of the bipolar plate.

Die Positionierung der Dichtungsanordnung relativ zu den Schrägen oder Rampen des Verbindungskanals der Bipolarplatte stellt eine erhöhte Toleranzanforderung bei der Assemblierung des Stapels aus elektrochemischen Einheiten dar.The positioning of the sealing arrangement relative to the slopes or ramps of the connecting channel of the bipolar plate represents an increased tolerance requirement when assembling the stack of electrochemical units.

Durch die unsymmetrische Verteilung der für die Abdichtung relevanten Strukturen derart, dass diese Strukturen nur an einer der beiden Bipolarplattenlagen der Bipolarplatte angeordnet sind, wird die Höhe der Auswölbung im Bereich des Verbindungskanals an der mit den für die Abdichtung relevanten Strukturen versehenen Bipolarplattenlage größer als bei der Ausbildung des Verbindungskanals gemäß dem Stand der Technik. Die Schwierigkeiten des höheren Umformgrades der stärkeren Auswölbung an dieser Bipolarplattenlage werden aber durch die Vorteile wettgemacht, die sich daraus ergeben, dass die als Vertiefungen ausgebildeten Abstützelemente nicht über die durch die zweite Bipolarplattenlage gebildete, im Wesentlichen ebene Begrenzungswand des Verbindungskanals hinausragen.Due to the asymmetrical distribution of the structures relevant for sealing in such a way that these structures are only arranged on one of the two bipolar plate layers of the bipolar plate, the height of the bulge in the area of the connecting channel on the bipolar plate layer provided with the structures relevant for sealing is greater than when the connecting channel is formed according to the prior art. However, the difficulties of the higher degree of deformation of the stronger bulge on this bipolar plate layer are offset by the advantages that result from the fact that the support elements designed as depressions do not protrude beyond the essentially flat boundary wall of the connecting channel formed by the second bipolar plate layer.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Primärseite jeder Bipolarplatte mindestens eine Primärstruktur angeordnet ist und auf der Primärseite jeder Dichtungsanordnung mindestens eine Primärstruktur angeordnet ist, wobei ein Zusammentreffen der Primärstruktur der Bipolarplatte und der Primärstruktur der Dichtungsanordnung eine Undichtigkeit zur Folge hätte und wobei ein Soll-Abstand zwischen der Primärstruktur der Bipolarplatte und der Primärstruktur der Dichtungsanordnung längs der Querrichtung größer ist als die erste Versatztoleranz.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that at least one primary structure is arranged on the primary side of each bipolar plate and at least one primary structure is arranged on the primary side of each sealing arrangement, wherein a meeting of the primary structure of the bipolar plate and the primary structure of the sealing arrangement would result in a leak and wherein a desired distance between the primary structure of the bipolar plate and the primary structure of the sealing arrangement along the transverse direction is greater than the first offset tolerance.

Der Soll-Abstand zwischen der Primärstruktur der Bipolarplatte und der Primärstruktur der Dichtungsanordnung längs der Querrichtung ist dabei vorzugsweise kleiner als die zweite Versatztoleranz.The desired distance between the primary structure of the bipolar plate and the primary structure of the sealing arrangement along the transverse direction is preferably smaller than the second offset tolerance.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass auf der Sekundärseite der Bipolarplatten keine Sekundärstrukturen angeordnet sind, welche bei einem Zusammentreffen mit Sekundärstrukturen der Sekundärseite einer Dichtungsanordnung eine Undichtigkeit zur Folge hätten.Furthermore, it is preferably provided that no secondary structures are arranged on the secondary side of the bipolar plates which would result in a leak if they came into contact with secondary structures on the secondary side of a sealing arrangement.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bipolarplatten auf der Sekundärseite zumindest in einem Abdichtbereich, welcher einer Sekundärseite einer Dichtungsanordnung gegenüberliegt, im Wesentlichen eben oder eben ausgebildet sind.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the bipolar plates on the secondary side are substantially flat or planar at least in a sealing region which is opposite a secondary side of a sealing arrangement.

Wenn die Bipolarplatten jeweils mindestens eine erste Bipolarplattenlage und eine zweite Bipolarplattenlage umfassen, so ist vorzugsweise die Primärseite jeder Bipolarplatte an der ersten Bipolarplattenlage ausgebildet und die Sekundärseite jeder Bipolarplatte an der zweiten Bipolarplattenlage ausgebildet.If the bipolar plates each comprise at least a first bipolar plate layer and a second bipolar plate layer, the primary side of each bipolar plate is preferably formed on the first bipolar plate layer and the secondary side of each bipolar plate is formed on the second bipolar plate layer.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Bipolarplattenlage und die zweite Bipolarplattenlage jeder Bipolarplatte stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere durch Laserschweißung, miteinander verbunden sind.It can be provided that the first bipolar plate layer and the second bipolar plate layer of each bipolar plate are connected to one another in a materially bonded manner, for example by welding, in particular by laser welding.

Die elektrochemische Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Mediumkanal, durch welchen ein fluides Medium den elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung zuführbar oder aus den elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung abführbar ist.The electrochemical device preferably comprises at least one medium channel through which a fluid medium can be supplied to the electrochemical units of the electrochemical device or discharged from the electrochemical units of the electrochemical device.

Ein solches fluides Medium kann beispielsweise ein Anodengas (Brenngas), ein Kathodengas (Oxidationsmittel) oder ein Kühlmittel der elektrochemischen Vorrichtung sein.Such a fluid medium can be, for example, an anode gas (fuel gas), a cathode gas (oxidizing agent) or a coolant of the electrochemical device.

Wenn die Bipolarplatten jeweils mindestens ein Strömungsfeld für ein solches fluides Medium aufweisen, ist es günstig, wenn jede elektrochemische Einheit einen Verbindungskanal umfasst, durch welchen ein Strömungsfeld der jeweiligen Bipolarplatte mit einem zugeordneten Mediumkanal, welcher im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung von demselben fluiden Medium durchströmt wird, welches das Strömungsfeld durchströmt, in Fluidverbindung steht.If the bipolar plates each have at least one flow field for such a fluid medium, it is advantageous if each electrochemical unit comprises a connecting channel through which a flow field of the respective bipolar plate is in fluid communication with an associated medium channel through which, during operation of the electrochemical device, the same fluid medium flows through which the flow field flows.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bipolarplatten auf der Primärseite jeweils mindestens ein als eine Vertiefung ausgebildetes Abstützelement eines Verbindungskanals aufweisen.It can be provided that the bipolar plates on the primary side each have at least one support element of a connecting channel designed as a recess.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsanordnungen auf der Sekundärseite jeweils mindestens eine Dichtlippe aufweisen.Furthermore, it can be provided that the sealing arrangements on the secondary side each have at least one sealing lip.

Der Soll-Abstand zwischen jeweils einem Abstützelement der Bipolarplatte und den Dichtlippen auf der Sekundärseite der Dichtungsanordnung ist vorzugsweise größer als die erste Versatztoleranz und/oder vorzugsweise kleiner als die zweite Versatztoleranz.The desired distance between each support element of the bipolar plate and the sealing lips on the secondary side of the sealing arrangement is preferably greater than the first offset tolerance and/or preferably smaller than the second offset tolerance.

Besonders günstig ist es, wenn die Bipolarplatten auf der Sekundärseite keine Strukturen eines Verbindungskanals aufweisen, insbesondere keine Abstützelemente und keine Schrägen oder Rampen eines Verbindungskanals.It is particularly advantageous if the bipolar plates on the secondary side do not have any structures of a connecting channel, in particular no support elements and no slopes or ramps of a connecting channel.

Die Primärseite der Bipolarplatten kann mit jeweils einer Primärseite einer Dichtungsanordnung stoffschlüssig verbunden werden. Durch eine solche stoffschlüssige Verbindung wird eine besonders präzise und dauerhafte Positionierung der Primärseite der Bipolarplatte relativ zu der Primärseite der Dichtungsanordnung erreicht.The primary side of the bipolar plates can be bonded to a primary side of a sealing arrangement. Such a bonded connection achieves a particularly precise and permanent positioning of the primary side of the bipolar plate relative to the primary side of the sealing arrangement.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sekundärseiten der Dichtungsanordnungen keine Dichtlippen aufweisen.In a particular embodiment of the invention, it is provided that the secondary sides of the sealing arrangements do not have sealing lips.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Einheiten umfasst, die längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen, wobei jede der elektrochemischen Einheiten eine Bipolarplatte und eine Dichtungsanordnung umfasst.The present invention further relates to an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical units arranged one after the other along a stacking direction, each of the electrochemical units comprising a bipolar plate and a sealing arrangement.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine solche elektrochemische Vorrichtung zu schaffen, bei welcher eine zuverlässige fluiddichte Abdichtung zwischen den Bipolarplatten und den Dichtungsanordnungen des Stapels aus elektrochemischen Einheiten auch dann gewährleistet ist, wenn die Dichtungsanordnungen aufgrund von Bauteiltoleranzen und/oder aufgrund von Assemblierungstoleranzen ein Versatz längs einer senkrecht zu der Stapelrichtung der elektrochemischen Einheit ausgerichteten Querrichtung aufweisen.The present invention is based on the further object of creating such an electrochemical device in which a reliable fluid-tight seal between the bipolar plates and the sealing arrangements of the stack of electrochemical units is ensured even if the sealing arrangements have an offset along a transverse direction oriented perpendicular to the stacking direction of the electrochemical unit due to component tolerances and/or due to assembly tolerances.

Die Querrichtung ist vorzugsweise auch senkrecht zu einer Umfangsrichtung der Dichtungsanordnung oder eines Randstegs eines Strömungsfelds einer Bipolarplatte ausgerichtet.The transverse direction is preferably also aligned perpendicular to a circumferential direction of the sealing arrangement or an edge web of a flow field of a bipolar plate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrochemische Vorrichtung nach Anspruch 15 gelöst, bei welcher jede Bipolarplatte jeweils eine Primärseite und eine der Primärseite abgewandte Sekundärseite aufweist,
wobei jede Dichtungsanordnung jeweils eine Primärseite und eine der Primärseite abgewandte Sekundärseite aufweist,
wobei die Primärseite jeder Dichtungsanordnung in Kontakt mit einer Primärseite einer ersten benachbarten Bipolarplatte steht,
wobei eine erste Versatztoleranz durch den größten Versatz zwischen einer Primärseite einer Dichtungsanordnung und der Primärseite der ersten benachbarten Bipolarplatte der betreffenden Dichtungsanordnung in dem Stapel aus elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung definiert ist,
wobei die Sekundärseite jeder Dichtungsanordnung in Kontakt mit einer Sekundärseite einer zweiten benachbarten Bipolarplatte steht,
wobei eine zweite Versatztoleranz durch den größten Versatz zwischen einer Sekundärseite einer Dichtungsanordnung und der Sekundärseite der zweiten benachbarten Bipolarplatte der betreffenden Dichtungsanordnung in dem Stapel aus elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung definiert ist und
wobei die erste Versatztoleranz kleiner ist als die zweite Versatztoleranz.This object is achieved according to the invention by an electrochemical device according to claim 15, in which each bipolar plate has a primary side and a secondary side facing away from the primary side,
wherein each sealing arrangement has a primary side and a secondary side facing away from the primary side,
wherein the primary side of each sealing arrangement is in contact with a primary side of a first adjacent bipolar plate,
wherein a first offset tolerance is defined by the largest offset between a primary side of a sealing arrangement and the primary side of the first adjacent bipolar plate of the respective sealing arrangement in the stack of electrochemical units of the electrochemical device,
wherein the secondary side of each sealing arrangement is in contact with a secondary side of a second adjacent bipolar plate,
where a second offset tolerance is determined by the largest Offset between a secondary side of a sealing arrangement and the secondary side of the second adjacent bipolar plate of the respective sealing arrangement in the stack of electrochemical units of the electrochemical device is defined and
where the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.

Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung erläutert worden.Particular embodiments of the electrochemical device according to the invention have already been explained above in connection with particular embodiments of the method according to the invention for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device.

Die Primärseiten der Bipolarplatten und der Dichtungsanordnungen zeichnen sich dadurch aus, dass diese genauer vermessen und/oder genauer positioniert werden können als die Sekundärseiten.The primary sides of the bipolar plates and the sealing arrangements are characterized by the fact that they can be measured and/or positioned more precisely than the secondary sides.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung.The method according to the invention for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device is particularly suitable for producing the electrochemical device according to the invention.

Die erfindungsgemäße elektrochemische Vorrichtung wird vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Assemblieren eines Stapels aus elektrochemischen Einheiten einer elektrochemischen Vorrichtung hergestellt.The electrochemical device according to the invention is preferably manufactured according to the method according to the invention for assembling a stack of electrochemical units of an electrochemical device.

Die erfindungsgemäße elektrochemische Vorrichtung ist vorzugsweise als eine Polymerelektrolytmembran(PEM)-Brennstoffzellenvorrichtung ausgebildet.The electrochemical device according to the invention is preferably designed as a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell device.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawing of an embodiment.

In den Zeichnungen zeigen:

1 einen Querschnitt durch einen Randbereich einer elektrochemischen Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Einheiten, die längs einer Stapelrichtung aufeinander folgen, umfasst, und eine Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit, wobei die elektrochemische Einheit eine Membran-Elektroden-Anordnung, eine Bipolarplatte, an der ein Strömungsfeld für ein fluides Medium ausgebildet ist, und eine Dichtungsanordnung umfasst, wobei die Dichtungsanordnung zwei Elastomer-Dichtelemente umfasst, wobei die elektrochemische Vorrichtung mindestens einen von einem fluiden Medium durchströmbaren Mediumkanal, der sich parallel zu der Stapelrichtung erstreckt, und mindestens einen Verbindungskanal umfasst, durch welchen der Mediumkanal in Fluidverbindung mit einem Strömungsfeld der Bipolarplatte steht, in einem regulären Zustand der elektrochemischen Vorrichtung, in welchem Dichtlippen eines der Elastomer-Dichtelemente der Dichtungsanordnung fluiddicht abdichtend an einer ersten Begrenzungswand des Fluidkanals anliegen;
2 einen der 1 entsprechenden Querschnitt durch den Randbereich der elektrochemischen Einheit und der Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit der elektrochemischen Vorrichtung, wobei die Dichtungsanordnung der elektrochemischen Einheit so längs einer senkrecht zu der Stapelrichtung ausgerichteten Querrichtung relativ zu der Bipolarplatte verschoben ist, dass Dichtlippen eines der Elastomer-Dichtelemente der Dichtungsanordnung in den Bereich von Abstützelementen gelangen, welche als Vertiefungen in einer ersten Bipolarplattenlage der Bipolarplatte der elektrochemischen Einheit ausgebildet sind, so dass die Dichtlippen nicht mehr in Kontakt mit der ersten Begrenzungswand des Fluidkanals stehen und daher keine Dichtwirkung mehr entfalten; und
3 einen der 1 entsprechenden Querschnitt durch einen Randbereich einer elektrochemischen Einheit und einer Bipolarplatte einer benachbarten elektrochemischen Einheit bei einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung, bei welcher jede Bipolarplatte einer elektrochemischen Einheit der elektrochemischen Vorrichtung jeweils eine Primärseite und eine der Primärseite abgewandte Sekundärseite aufweist, wobei jede Dichtungsanordnung jeweils eine Primärseite und eine der Primärseite abgewandte Sekundärseite aufweist, wobei die Primärseite jeder Dichtungsanordnung in Kontakt mit einer Primärseite einer ersten benachbarten Bipolarplatte steht und eine erste Versatztoleranz durch den größten Versatz zwischen einer Primärseite einer Dichtungsanordnung und der Primärseite der ersten benachbarten Bipolarplatte der betreffenden Dichtungsanordnung definiert ist, wobei die Sekundärseite jeder Dichtungsanordnung in Kontakt mit einer Sekundärseite einer zweiten benachbarten Bipolarplatte steht und eine zweite Versatztoleranz durch den größten Versatz zwischen einer Sekundärseite einer Dichtungsanordnung und der Sekundärseite der zweiten benachbarten Bipolarplatte der betreffenden Dichtungsanordnung definiert ist und wobei die erste Versatztoleranz kleiner ist als die zweite Versatztoleranz.

The drawings show:

1 a cross section through an edge region of an electrochemical unit of an electrochemical device, which comprises a plurality of electrochemical units which follow one another along a stacking direction, and a bipolar plate of an adjacent electrochemical unit, wherein the electrochemical unit comprises a membrane electrode arrangement, a bipolar plate on which a flow field for a fluid medium is formed, and a sealing arrangement, wherein the sealing arrangement comprises two elastomer sealing elements, wherein the electrochemical device comprises at least one medium channel through which a fluid medium can flow, which extends parallel to the stacking direction, and at least one connecting channel through which the medium channel is in fluid connection with a flow field of the bipolar plate, in a regular state of the electrochemical device, in which sealing lips of one of the elastomer sealing elements of the sealing arrangement rest in a fluid-tight manner against a first boundary wall of the fluid channel;
2 one of the 1 corresponding cross-section through the edge region of the electrochemical unit and the bipolar plate of an adjacent electrochemical unit of the electrochemical device, wherein the sealing arrangement of the electrochemical unit is displaced relative to the bipolar plate along a transverse direction aligned perpendicular to the stacking direction such that sealing lips of one of the elastomer sealing elements of the sealing arrangement reach the region of support elements which are designed as depressions in a first bipolar plate layer of the bipolar plate of the electrochemical unit, so that the sealing lips are no longer in contact with the first boundary wall of the fluid channel and therefore no longer exert a sealing effect; and
3 one of the 1 corresponding cross-section through an edge region of an electrochemical unit and a bipolar plate of an adjacent electrochemical unit in an electrochemical device according to the invention, in which each bipolar plate of an electrochemical unit of the electrochemical device has a primary side and a secondary side facing away from the primary side, wherein each sealing arrangement has a primary side and a secondary side facing away from the primary side, wherein the primary side of each sealing arrangement is in contact with a primary side of a first adjacent bipolar plate and a first offset tolerance is defined by the largest offset between a primary side of a sealing arrangement and the primary side of the first adjacent bipolar plate of the sealing arrangement in question, wherein the secondary side of each sealing arrangement is in contact with a secondary side of a second adjacent bipolar plate and a second offset tolerance is defined by the largest offset between a secondary side of a sealing arrangement and the secondary side of the second adjacent bipolar plate of the sealing arrangement in question and wherein the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are designated by the same reference numerals in all figures.

Eine in den 1 und 2 dargestellte elektrochemische Vorrichtung 100 umfasst mehrere elektrochemische Einheiten 102, 102', die längs einer Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 aufeinander folgen.One in the 1 and 2 The electrochemical device 100 shown comprises a plurality of electrochemical units 102, 102' which follow one another along a stacking direction 104 of the electrochemical device 100.

Jede elektrochemische Einheit 102 umfasst eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) 106, eine erste Gasdiffusionslage 108, eine zweite Gasdiffusionslage 110, eine Dichtungsanordnung 112 und eine Bipolarplatte 114.Each electrochemical unit 102 includes a membrane electrode assembly (MEA) 106, a first gas diffusion layer 108, a second gas diffusion layer 110, a sealing assembly 112, and a bipolar plate 114.

Die Dichtungsanordnung 112 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel ein erstes Elastomer-Dichtelement 116, welches - vorzugsweise stoffschlüssig - mit der ersten Gasdiffusionslage 108 verbunden ist, und ein zweites Elastomer-Dichtelement 118, welches - vorzugsweise stoffschlüssig - mit der zweiten Gasdiffusionslage 110 verbunden ist.In this embodiment, the sealing arrangement 112 comprises a first elastomer sealing element 116, which is connected - preferably in a material-locking manner - to the first gas diffusion layer 108, and a second elastomer sealing element 118, which is connected - preferably in a material-locking manner - to the second gas diffusion layer 110.

Die Bipolarplatte 114 umfasst eine erste Bipolarplattenlage 120, an welcher das erste Elastomer-Dichtelement 116 der Dichtungsanordnung 112 mit zwei Dichtlippen 122 und mit zwei Dichtlippen 124 anliegt, und eine zweite Bipolarplattenlage 126, an welcher das erste Elastomer-Dichtelement 116 der Dichtungsanordnung 112 einer benachbarten elektrochemischen Einheit 102' mit zwei Dichtlippen 128 und ein zweites Elastomer-Dichtelement 118 der Dichtungsanordnung 112 der benachbarten elektrochemischen Einheit 102 mit zwei Dichtlippen 130 anliegt.The bipolar plate 114 comprises a first bipolar plate layer 120, against which the first elastomer sealing element 116 of the sealing arrangement 112 with two sealing lips 122 and with two sealing lips 124 rests, and a second bipolar plate layer 126, against which the first elastomer sealing element 116 of the sealing arrangement 112 of an adjacent electrochemical unit 102' with two sealing lips 128 and a second elastomer sealing element 118 of the sealing arrangement 112 of the adjacent electrochemical unit 102 with two sealing lips 130 rests.

Jede der Bipolarplattenlagen 120, 126 umfasst in ihrem zentralen Bereich jeweils ein Strömungsfeld 132, von welchem in den 1 und 2 jeweils nur ein das jeweilige Strömungsfeld 132 nach außen begrenzender Randsteg 134 dargestellt ist.Each of the bipolar plate layers 120, 126 comprises in its central region a flow field 132, from which in the 1 and 2 in each case only one edge web 134 is shown which delimits the respective flow field 132 to the outside.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Bipolarplattenlage 120 ein Anodengas-Strömungsfeld 136 umfasst und dass die zweite Bipolarplattenlage 126 ein Kathodengas-Strömungsfeld 138 umfasst.For example, it may be provided that the first bipolar plate layer 120 comprises an anode gas flow field 136 and that the second bipolar plate layer 126 comprises a cathode gas flow field 138.

Zwischen den beiden Bipolarplattenlagen 120 und 126 der Bipolarplatte 114 kann ferner ein (nicht dargestelltes) Kühlmittel-Strömungsfeld ausgebildet sein.Furthermore, a coolant flow field (not shown) can be formed between the two bipolar plate layers 120 and 126 of the bipolar plate 114.

Die elektrochemische Vorrichtung 100 umfasst ferner mehrere Mediumkanäle 140, welche sich parallel zu der Stapelrichtung 104 erstrecken und durch welche den elektrochemischen Einheiten 102 die für den Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 erforderlichen fluiden Medien, beispielsweise ein Anodengas (Brenngas), ein Kathodengas (Oxidationsmittel) und ein Kühlmittel, zuführbar sind.The electrochemical device 100 further comprises a plurality of medium channels 140 which extend parallel to the stacking direction 104 and through which the fluid media required for the operation of the electrochemical device 100, for example an anode gas (fuel gas), a cathode gas (oxidizing agent) and a coolant, can be supplied to the electrochemical units 102.

Einer dieser Mediumkanäle 140 liegt in den 1 und 2 rechts von dem äußeren Rand 142 der Dichtungsanordnung 112.One of these medium channels 140 is located in the 1 and 2 to the right of the outer edge 142 of the sealing arrangement 112.

Jeder Mediumkanal 140, durch welchen ein fluides Medium der elektrochemischen Vorrichtung 100 zuführbar oder aus der elektrochemischen Vorrichtung 100 abführbar ist, steht über jeweils einen Verbindungskanal 144 in Fluidverbindung mit einem zugehörigen Strömungsfeld 132 für das betreffende fluide Medium.Each medium channel 140, through which a fluid medium can be supplied to the electrochemical device 100 or discharged from the electrochemical device 100, is in fluid communication with an associated flow field 132 for the respective fluid medium via a connecting channel 144.

In den 1 und 2 sind beispielhaft zwei Verbindungskanäle 144 dargestellt, durch welche ein Anodengas aus dem Mediumkanal 140 in einer durch die Pfeile 146 angezeigten, zur Stapelrichtung 104 senkrechten Richtung jeweils einem Anodengas-Strömungsfeld 136 zuführbar ist.In the 1 and 2 Two connecting channels 144 are shown by way of example, through which an anode gas from the medium channel 140 can be fed to an anode gas flow field 136 in a direction indicated by the arrows 146 and perpendicular to the stacking direction 104.

Jeder Fluidkanal umfasst eine erste Begrenzungswand 148 und eine zweite Begrenzungswand 150, welche den Strömungsweg für das jeweilige fluide Medium durch den Verbindungskanal 144 begrenzen.Each fluid channel comprises a first boundary wall 148 and a second boundary wall 150, which limit the flow path for the respective fluid medium through the connecting channel 144.

Ferner umfasst jeder Verbindungskanal 144 eines oder mehrere Abstützelemente 152, durch welche die erste Begrenzungswand 148 und die zweite Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 auf Abstand längs der Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 voneinander gehalten werden.Furthermore, each connecting channel 144 comprises one or more support elements 152, by means of which the first boundary wall 148 and the second boundary wall 150 of the connecting channel 144 are kept at a distance from one another along the stacking direction 104 of the electrochemical device 100.

Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Abstützelemente 152 als Vertiefungen 154 ausgebildet, welche in der ersten Bipolarplattenlage 120 ausgebildet sind, während zwischen den Vertiefungen 154 liegende Bereiche der ersten Bipolarplattenlage 120 die erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 bilden.In the 1 and 2 In the embodiment shown, support elements 152 are designed as recesses 154 which are formed in the first bipolar plate layer 120, while regions of the first bipolar plate layer 120 lying between the recesses 154 form the first boundary wall 148 of the connecting channel 144.

Jedem Abstützelement 152, das an der ersten Bipolarplattenlage 120 ausgebildet ist, ist jeweils ein Abstützelement 152' zugeordnet, welches als Vertiefung 154' in der zweiten Bipolarplattenlage 126 ausgebildet ist, während zwischen den Vertiefungen 154' liegende Bereiche der zweiten Bipolarplattenlage 126 die zweite Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 bilden.Each support element 152 formed on the first bipolar plate layer 120 is assigned a support element 152' which is formed as a recess 154' in the second bipolar plate layer 126, while regions of the second bipolar plate layer 126 lying between the recesses 154' form the second boundary wall 150 of the connecting channel 144.

Der Grund der Vertiefungen 154 in der ersten Bipolarplattenlage 120 liegt jeweils an dem Grund der zugeordneten Vertiefung 154' in der zweiten Bipolarplattenlage 126 an, wodurch die erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 mittels der Abstützelemente 152 und 152' an der zweiten Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144 abgestützt ist.The bottom of the depressions 154 in the first bipolar plate layer 120 rests against the bottom of the associated depression 154' in the second bipolar plate layer 126, whereby the first boundary wall 148 of the connecting channel 144 is secured to the second boundary wall 150 of the connecting channel 144.

Die zweite Bipolarplattenlage 126 ist im Bereich des Verbindungskanals 144 vorzugsweise im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der ersten Bipolarplattenlage 120 ausgebildet.The second bipolar plate layer 126 is preferably formed in the region of the connecting channel 144 substantially mirror-symmetrically to the first bipolar plate layer 120.

Die Dichtungsanordnung 112 umfasst einen Strömungsfeld-Abdichtbereich 156, welcher sich um die Strömungsfelder 132 der an die Dichtungsanordnung 112 angrenzenden Bipolarplattenlagen 120 und 126 herum erstreckt und diese gegenüber der Umgebung der elektrochemischen Vorrichtung 100 und gegenüber den Mediumkanälen 140 abdichtet.The sealing arrangement 112 comprises a flow field sealing region 156 which extends around the flow fields 132 of the bipolar plate layers 120 and 126 adjacent to the sealing arrangement 112 and seals them from the environment of the electrochemical device 100 and from the medium channels 140.

Dieser Strömungsfeld-Abdichtbereich 156 umfasst die Dichtlinien, längs welcher die Dichtlippen 122 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 und die Dichtlippen 130 des zweiten Elastomer-Dichtelements 118 an den jeweils benachbarten Bipolarplattenlagen 120 bzw. 126 abdichtend anliegen.This flow field sealing region 156 comprises the sealing lines along which the sealing lips 122 of the first elastomer sealing element 116 and the sealing lips 130 of the second elastomer sealing element 118 sealingly abut the adjacent bipolar plate layers 120 and 126, respectively.

Ferner umfasst die Dichtungsanordnung 112 mehrere Mediumkanal-Abdichtbereiche 158, von denen in den 1 und 2 einer dargestellt ist. Diese Mediumkanal-Abdichtbereiche 158 erstrecken sich jeweils um einen der Mediumkanäle 140 der elektrochemischen Vorrichtung 100 herum und dichten den betreffenden Mediumkanal 140 gegenüber der Umgebung der elektrochemischen Vorrichtung, gegenüber den Strömungsfeldern 132 und gegenüber den anderen Mediumkanälen 140 ab.Furthermore, the sealing arrangement 112 comprises a plurality of medium channel sealing areas 158, of which in the 1 and 2 one is shown. These medium channel sealing regions 158 each extend around one of the medium channels 140 of the electrochemical device 100 and seal the respective medium channel 140 from the environment of the electrochemical device, from the flow fields 132 and from the other medium channels 140.

Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Dichtungsanordnung 112 umfasst der Mediumkanal-Abdichtbereich 158 die Dichtlinien, längs welcher die Dichtlippen 124 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 an der benachbarten ersten Bipolarplattenlage 120 anliegen, sowie die Dichtlinien, längs welcher die Dichtlippen 128 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 an der benachbarten zweiten Bipolarplattenlage 126 abdichtend anliegen.In the 1 and 2 In the embodiment of the sealing arrangement 112 shown, the medium channel sealing region 158 comprises the sealing lines along which the sealing lips 124 of the first elastomer sealing element 116 abut against the adjacent first bipolar plate layer 120, as well as the sealing lines along which the sealing lips 128 of the first elastomer sealing element 116 abut against the adjacent second bipolar plate layer 126 in a sealing manner.

Wie aus 1 zu ersehen ist, liegen die Dichtlippen 122 und 124 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 der Dichtungsanordnung 112 in den zwischen den Abstützelementen 152 liegenden Bereichen der benachbarten ersten Bipolarplattenlage 120 an der ersten Bipolarplattenlage 120 abdichtend an.As from 1 As can be seen, the sealing lips 122 and 124 of the first elastomer sealing element 116 of the sealing arrangement 112 lie sealingly against the first bipolar plate layer 120 in the areas of the adjacent first bipolar plate layer 120 located between the support elements 152.

Aufgrund von herstellungsbedingten Bauteiltoleranzen und/oder von durch den Assemblierungsprozess der elektrochemischen Vorrichtung 100 verursachten Assembliertoleranzen können die Dichtungsanordnung 112 einerseits und die der Dichtungsanordnung 112 benachbarten Bipolarplattenlagen 120 und 126 andererseits jedoch in einer senkrecht zu der Stapelrichtung 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und senkrecht zur Umfangsrichtung 160 der Dichtungsanordnung 112 ausgerichteten Querrichtung 162 gegeneinander versetzt sein, wobei der Versatz so groß sein kann, dass eine der Dichtlippen 122 des Strömungsfeld-Abdichtbereichs 156 der Dichtungsanordnung 112 und/oder eine der Dichtlippen 124 des Mediumkanal-Abdichtbereichs 158 der Dichtungsanordnung 112 in den Bereich jeweils eines der als Vertiefungen 154 ausgebildeten Abstützelemente 152 gelangen und nicht mehr in Kontakt mit der ersten Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 stehen.However, due to manufacturing-related component tolerances and/or assembly tolerances caused by the assembly process of the electrochemical device 100, the sealing arrangement 112 on the one hand and the bipolar plate layers 120 and 126 adjacent to the sealing arrangement 112 on the other hand can be offset from one another in a transverse direction 162 oriented perpendicular to the stacking direction 104 of the electrochemical device 100 and perpendicular to the circumferential direction 160 of the sealing arrangement 112, wherein the offset can be so large that one of the sealing lips 122 of the flow field sealing region 156 of the sealing arrangement 112 and/or one of the sealing lips 124 of the medium channel sealing region 158 of the sealing arrangement 112 reach the region of one of the support elements 152 designed as depressions 154 and are no longer in contact with the first boundary wall 148 of the connecting channel 144.

Durch diesen Versatz zwischen der Dichtungsanordnung 112 und den benachbarten Bipolarplattenlagen 120, 126 ist somit an den betreffenden Dichtlippen 122 und 124 keine fluiddichte Abdichtung mehr gewährleistet.Due to this offset between the sealing arrangement 112 and the adjacent bipolar plate layers 120, 126, a fluid-tight seal is no longer ensured at the respective sealing lips 122 and 124.

Aufgrund des Versatzes zwischen der Dichtungsanordnung 112 einerseits und den der Dichtungsanordnung 112 benachbarten Bipolarplattenlagen 120 und 126 andererseits längs der Querrichtung 162 kann ferner eine der an der zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114' der benachbarten elektrochemischen Einheit 102' anliegenden Dichtlippen 128 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 und/oder eine der an der zweiten Bipolarplattenlage 126 der Bipolarplatte 114' der benachbarten elektrochemischen Einheit 102' anliegenden Dichtlippen 130 des zweiten Elastomer-Dichtelements 118 in den Bereich jeweils eines der als Vertiefungen 154' in der zweiten Bipolarplattenlage 126 ausgebildeten Abstützelemente 152' gelangen und dann nicht mehr in Kontakt mit der zweiten Begrenzungswand 150 des Verbindungskanals 144' der benachbarten elektrochemischen Einheit 102' stehen.Due to the offset between the sealing arrangement 112 on the one hand and the bipolar plate layers 120 and 126 adjacent to the sealing arrangement 112 on the other hand along the transverse direction 162, one of the sealing lips 128 of the first elastomer sealing element 116 resting on the second bipolar plate layer 126 of the bipolar plate 114' of the adjacent electrochemical unit 102' and/or one of the sealing lips 130 of the second elastomer sealing element 118 resting on the second bipolar plate layer 126 of the bipolar plate 114' of the adjacent electrochemical unit 102' can reach the area of one of the support elements 152' formed as depressions 154' in the second bipolar plate layer 126 and then no longer be in contact with the second boundary wall 150 of the connecting channel 144' of the adjacent electrochemical unit 102'.

Durch diesen Versatz zwischen der Dichtungsanordnung 112 und den benachbarten Bipolarplattenlagen 120, 126 ist somit an den betreffenden Dichtlippen 128 und 130 keine fluiddichte Abdichtung mehr gewährleistet.Due to this offset between the sealing arrangement 112 and the adjacent bipolar plate layers 120, 126, a fluid-tight seal is no longer ensured at the respective sealing lips 128 and 130.

Um zu verhindern, dass aufgrund von Bauteiltoleranzen und/oder Assemblierungstoleranzen Dichtlippen der Dichtungsanordnung 112 in den Bereich der als Vertiefungen 154 ausgebildeten Abstützelemente 152 des Verbindungskanals 144 und/oder in den Bereich der als Vertiefungen 154' ausgebildeten Abstützelemente 152' des Verbindungskanals 144' gelangen, müssten die Abstände zwischen den Dichtlippen 122, 124, 128 und 130 der Dichtungsanordnung 112 einerseits und den Abstützelementen 152, 152' der Verbindungskanäle 144, 144' andererseits vergrößert werden.In order to prevent sealing lips of the sealing arrangement 112 from reaching the area of the support elements 152 of the connecting channel 144, which are designed as recesses 154, and/or the area of the support elements 152' of the connecting channel 144', which are designed as recesses 154', due to component tolerances and/or assembly tolerances, the distances between the sealing lips 122, 124, 128 and 130 of the sealing arrangement 112 on the one hand and the support elements 152, 152' of the connecting channels 144, 144' on the other hand would have to be increased.

Eine Vergrößerung dieses Abstandes führt aber auch zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den Abstützelementen 152, 152' der Verbindungskanäle 144, 144', was eine hohe Durchbiegung der Bipolarplatten 114 und 114' aufgrund der über die Dichtlippen 122, 124, 128 und 130 übertragenen Druckkräfte zur Folge hätte.However, an increase in this distance also leads to an increase in the distance between between the support elements 152, 152' of the connecting channels 144, 144', which would result in a high deflection of the bipolar plates 114 and 114' due to the pressure forces transmitted via the sealing lips 122, 124, 128 and 130.

Durch eine solche hohe Durchbiegung der Bipolarplatten 114 und 114' würde sich die Abdichtkraft an den Dichtlippen 122, 124, 128, 130 der Dichtungsanordnung 112 weiter reduzieren, und diese hohe Durchbiegung würde eine Verkleinerung des durchströmbaren Querschnittes der Verbindungskanäle 144 und 144' bewirken.Such a high deflection of the bipolar plates 114 and 114' would further reduce the sealing force on the sealing lips 122, 124, 128, 130 of the sealing arrangement 112, and this high deflection would cause a reduction in the flow-through cross-section of the connecting channels 144 and 144'.

Eine Verringerung der Abdichtkraft der Dichtungsanordnung 112 würde die Gefahr von Undichtigkeiten bei hohen Betriebsdrücken der elektrochemischen Vorrichtung 100 hervorrufen.A reduction in the sealing force of the sealing arrangement 112 would create the risk of leaks at high operating pressures of the electrochemical device 100.

Um das Problem einer durch den Versatz zwischen der Dichtungsanordnung 112 und den benachbarten Bipolarplattenlagen 120, 126 auftretenden Undichtigkeit zu lösen, ohne die Abstände zwischen den Dichtlippen 122, 124, 128 und 130 und den Abstützelementen 152, 152' der Verbindungskanäle 144, 144' vergrößern zu müssen, ist die in 3 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung 100 vorgesehen.In order to solve the problem of leakage caused by the offset between the sealing arrangement 112 and the adjacent bipolar plate layers 120, 126 without having to increase the distances between the sealing lips 122, 124, 128 and 130 and the support elements 152, 152' of the connecting channels 144, 144', the 3 illustrated embodiment of an electrochemical device 100 according to the invention is provided.

Bei dieser Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 sind nur an der ersten Bipolarplattenlage 120 Abstützelemente 152 in Form von Vertiefungen 154 ausgebildet, während die zweite Bipolarplattenlage 126 jeder Bipolarplatte 114 beziehungsweise 114' im Bereich des Verbindungskanals 144 beziehungsweise 144' im Wesentlichen eben ausgebildet ist.In this embodiment of an electrochemical device 100, support elements 152 in the form of depressions 154 are formed only on the first bipolar plate layer 120, while the second bipolar plate layer 126 of each bipolar plate 114 or 114' is formed substantially flat in the region of the connecting channel 144 or 144'.

Die zwischen den Vertiefungen 154 liegenden Bereiche der ersten Bipolarplattenlage 120 bilden jeweils die erste Begrenzungswand 148 des Verbindungskanals 144 beziehungsweise 144', während die im Wesentlichen ebenen Bereiche der zweiten Bipolarplattenlage 126 im Bereich des Verbindungskanals 144 beziehungsweise 144' jeweils die zweite Begrenzungswand 150 des betreffenden Verbindungskanals 144 oder 144' bilden.The regions of the first bipolar plate layer 120 located between the recesses 154 each form the first boundary wall 148 of the connecting channel 144 or 144', while the substantially flat regions of the second bipolar plate layer 126 in the region of the connecting channel 144 or 144' each form the second boundary wall 150 of the respective connecting channel 144 or 144'.

Da bei der in 3 zeichnerisch dargestellten Ausführungsform einer elektrochemischen Vorrichtung 100 die Auswölbungen der Verbindungskanäle 144 und 144' zwischen den Abstützelementen 152 nur an der ersten Bipolarplattenlage 120 ausgebildet und gleich hoch sind wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, ist die durchströmbare Querschnittsfläche der Verbindungskanäle 144 und 144' bei der Ausführungsform aus 3 kleiner als bei der Ausführungsform aus 1. Dies kann dadurch ausgeglichen werden, dass die Auswölbungen zwischen den Abstützelementen 152 bei der Ausführungsform aus 3 höher ausgebildet werden, also mit einer größeren Erstreckung längs der Stapelrichtung 104.Since the 3 In the embodiment of an electrochemical device 100 shown in the drawing, the bulges of the connecting channels 144 and 144' between the support elements 152 are formed only on the first bipolar plate layer 120 and are of the same height as in the embodiment shown in 1 illustrated first embodiment, the flow-through cross-sectional area of the connecting channels 144 and 144' in the embodiment of 3 smaller than in the embodiment of 1 This can be compensated by the fact that the bulges between the support elements 152 in the embodiment of 3 be made higher, i.e. with a greater extension along the stacking direction 104.

Die Seite jeder Bipolarplatte 114, 114', auf welcher jeweils die erste Bipolarplattenlage 120 angeordnet ist, welche mit den als Vertiefungen 154 ausgebildeten Abstützelementen 152 versehen ist, bildet eine Primärseite 200 der jeweiligen Bipolarplatte 114, 114'.The side of each bipolar plate 114, 114' on which the first bipolar plate layer 120 is arranged, which is provided with the support elements 152 designed as recesses 154, forms a primary side 200 of the respective bipolar plate 114, 114'.

Die erste Bipolarplattenlage 120 bildet somit ein Masterbauteil 212 der Bipolarplatte 114 beziehungsweise 114'.The first bipolar plate layer 120 thus forms a master component 212 of the bipolar plate 114 or 114'.

Die der Primärseite 200 der Bipolarplatte 114, 114' abgewandte Seite der Bipolarplatte 114, 114', auf welcher die jeweilige zweite Bipolarplattenlage 126 angeordnet ist, welche im Bereich des Verbindungskanals 144, 144' im Wesentlichen eben ausgebildet ist, bildet eine Sekundärseite 202 der Bipolarplatte 114, 114'.The side of the bipolar plate 114, 114' facing away from the primary side 200 of the bipolar plate 114, 114', on which the respective second bipolar plate layer 126 is arranged, which is essentially flat in the region of the connecting channel 144, 144', forms a secondary side 202 of the bipolar plate 114, 114'.

Die zweite Bipolarplattenlage 126 bildet somit ein Sekundärbauteil 214 der Bipolarplatte 114 beziehungsweise 114'.The second bipolar plate layer 126 thus forms a secondary component 214 of the bipolar plate 114 or 114'.

Die mit der Primärseite 200 einer ersten benachbarten Bipolarplatte 114 in Kontakt stehende Seite jeder Dichtungsanordnung 112, auf welcher die Dichtlippen 122 und 124 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 angeordnet sind, bilden eine Primärseite 204 der Dichtungsanordnung 112.The side of each sealing arrangement 112 in contact with the primary side 200 of a first adjacent bipolar plate 114, on which the sealing lips 122 and 124 of the first elastomer sealing element 116 are arranged, forms a primary side 204 of the sealing arrangement 112.

Das erste Elastomer-Dichtelement 116 bildet somit ein Masterbauteil 216 der Dichtungsanordnung 112.The first elastomer sealing element 116 thus forms a master component 216 of the sealing arrangement 112.

Die der Primärseite 204 der Dichtungsanordnung 112 jeweils abgewandte Seite jeder Dichtungsanordnung 112, welche in Kontakt mit einer Sekundärseite 202 einer zweiten benachbarten Bipolarplatte 114' steht und auf welcher die Dichtlippen 128 des ersten Elastomer-Dichtelements 116 und die Dichtlippen 130 des zweiten Elastomer-Dichtelements 118 angeordnet sind, bildet eine Sekundärseite 206 der jeweiligen Dichtungsanordnung 112.The side of each sealing arrangement 112 facing away from the primary side 204 of the sealing arrangement 112, which is in contact with a secondary side 202 of a second adjacent bipolar plate 114' and on which the sealing lips 128 of the first elastomer sealing element 116 and the sealing lips 130 of the second elastomer sealing element 118 are arranged, forms a secondary side 206 of the respective sealing arrangement 112.

Das zweite Elastomer-Dichtelement 118 bildet somit ein Sekundärbauteil 218 der Dichtungsanordnung 112.The second elastomer sealing element 118 thus forms a secondary component 218 of the sealing arrangement 112.

Eine erste Versatztoleranz ist durch den größten Versatz zwischen einer Primärseite 204 einer Dichtungsanordnung 112 und der Primärseite 200 der jeweiligen ersten benachbarten Bipolarplatte 114 der betreffenden Dichtungsanordnung 112 definiert, welcher in dem Stapel aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 auftritt.A first offset tolerance is defined by the largest offset between a primary side 204 of a sealing arrangement 112 and the primary side 200 of the respective first adjacent bipolar plate 114 of the respective sealing arrangement 112, which in the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100.

Eine zweite Versatztoleranz ist durch den größten Versatz zwischen einer Sekundärseite 206 einer Dichtungsanordnung 112 und der Sekundärseite 202 der jeweiligen zweiten benachbarten Bipolarplatte 114' der betreffenden Dichtungsanordnung 112 definiert, welcher in dem Stapel aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 auftritt.A second offset tolerance is defined by the largest offset between a secondary side 206 of a sealing assembly 112 and the secondary side 202 of the respective second adjacent bipolar plate 114' of the respective sealing assembly 112 that occurs in the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100.

Da beim Assemblieren des Stapels aus elektrochemischen Einheiten 102 die Primärseiten 204 der Dichtungsanordnungen 112 jeweils sehr präzise relativ zu der Primärseite 200 der jeweiligen ersten benachbarten Bipolarplatte 114 positioniert werden, während bei der Positionierung der Sekundärseiten 206 der Dichtungsanordnungen 112 in Bezug auf die Sekundärseiten 202 der jeweiligen zweiten benachbarten Bipolarplatte 114' der betreffenden Dichtungsanordnung 112 ein größerer Versatz toleriert wird, ist die erste Versatztoleranz kleiner als die zweite Versatztoleranz.Since, when assembling the stack of electrochemical units 102, the primary sides 204 of the sealing arrangements 112 are each positioned very precisely relative to the primary side 200 of the respective first adjacent bipolar plate 114, while a larger offset is tolerated when positioning the secondary sides 206 of the sealing arrangements 112 with respect to the secondary sides 202 of the respective second adjacent bipolar plate 114' of the respective sealing arrangement 112, the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.

Vorzugsweise beträgt die erste Versatztoleranz weniger als 50 %, insbesondere weniger als 20 %, besonders bevorzugt weniger als 10 %, der zweiten Versatztoleranz.Preferably, the first offset tolerance is less than 50%, in particular less than 20%, particularly preferably less than 10%, of the second offset tolerance.

Hierdurch ist gewährleistet, dass der Versatz zwischen den Primärseiten der Dichtungsanordnungen 112 und den jeweils mit denselben in Kontakt stehenden Primärseiten 200 der Bipolarplatten 114 in allen elektrochemischen Einheiten 102 des Stapels aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 so klein ist, dass die Dichtlippen 122, 124 auf der Primärseite 204 der Dichtungsanordnungen 112 nirgends in den Bereich eines als Vertiefung 154 ausgebildeten Abstützelements 152 und somit nirgends außer Eingriff mit der ersten Begrenzungswand 148 des jeweils benachbarten Verbindungskanals 144 gelangen. Das Auftreten von Undichtigkeiten zwischen den Primärseiten 204 der Dichtungsanordnungen 112 und den Primärseiten 200 der Bipolarplatten 114 ist somit ausgeschlossen.This ensures that the offset between the primary sides of the sealing arrangements 112 and the primary sides 200 of the bipolar plates 114 in contact with them in all electrochemical units 102 of the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100 is so small that the sealing lips 122, 124 on the primary side 204 of the sealing arrangements 112 never reach the area of a support element 152 designed as a recess 154 and thus never disengage from the first boundary wall 148 of the adjacent connecting channel 144. The occurrence of leaks between the primary sides 204 of the sealing arrangements 112 and the primary sides 200 of the bipolar plates 114 is thus excluded.

Die Versätze längs der Querrichtung 162, welche zwischen den Sekundärseiten 206 der Dichtungsanordnungen 112 und den Sekundärseiten 202 der Bipolarplatten 114' auftreten, sind zwar deutlich größer, was aber für die Abdichtwirkung der Dichtungsanordnungen 112 unschädlich ist, weil die Dichtlippen 128, 130 auf den Sekundärseiten 206 der Dichtungsanordnungen 112 in Kontakt mit den im Wesentlichen eben ausgebildeten Sekundärseiten 202 der Bipolarplatten 114' stehen, so dass von vornherein keine der Dichtlippen 128, 130 in den Bereich eines als Vertiefung 154 ausgebildeten Abstützelements 152 und somit außer Eingriff mit der zweiten Begrenzungswand 150 des jeweils benachbarten Verbindungskanals 144' gelangen kann.The offsets along the transverse direction 162 which occur between the secondary sides 206 of the sealing arrangements 112 and the secondary sides 202 of the bipolar plates 114' are significantly larger, but this is not detrimental to the sealing effect of the sealing arrangements 112 because the sealing lips 128, 130 on the secondary sides 206 of the sealing arrangements 112 are in contact with the essentially flat secondary sides 202 of the bipolar plates 114', so that from the outset none of the sealing lips 128, 130 can reach the region of a support element 152 designed as a recess 154 and thus disengage from the second boundary wall 150 of the respective adjacent connecting channel 144'.

Trotz der möglicherweise großen Versätze, welche zwischen den Sekundärseiten 206 der Dichtungsanordnungen 112 und den Sekundärseiten 202 der Bipolarplatten 114' auftreten können, ist somit dennoch eine zuverlässige Abdichtwirkung zwischen den Sekundärseiten 206 der Dichtungsanordnungen 112 und den Sekundärseiten 202 der Bipolarplatten 114' in jeder elektrochemischen Einheit 102 des Stapels aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 gewährleistet.Despite the potentially large offsets that may occur between the secondary sides 206 of the sealing arrangements 112 and the secondary sides 202 of the bipolar plates 114', a reliable sealing effect is thus nevertheless ensured between the secondary sides 206 of the sealing arrangements 112 and the secondary sides 202 of the bipolar plates 114' in each electrochemical unit 102 of the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100.

Zum Assemblieren des Stapels aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 wird wie folgt vorgegangen:

Es werden die Bipolarplatten 114, 114' bereitgestellt, welche jeweils eine Primärseite 200 und eine der Primärseite 200 abgewandte Sekundärseite 202 aufweisen.

To assemble the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100, proceed as follows:

The bipolar plates 114, 114' are provided, each having a primary side 200 and a secondary side 202 facing away from the primary side 200.

Es werden die Dichtungsanordnungen 112 bereitgestellt, welche jeweils eine Primärseite 204 und eine der Primärseite 204 abgewandte Sekundärseite 206 aufweisen.The sealing arrangements 112 are provided, each having a primary side 204 and a secondary side 206 facing away from the primary side 204.

Die Primärseite 204 einer Dichtungsanordnung 112 und die Primärseite 200 einer ersten benachbarten Bipolarplatte 114 werden miteinander in Kontakt gebracht, wobei die Primärseite 204 der Dichtungsanordnung 112 und die Primärseite 200 der ersten benachbarten Bipolarplatte 114 unter Einhaltung einer ersten Versatztoleranz längs der senkrecht zu der Stapelrichtung 104 ausgerichteten Querrichtung 162 der elektrochemischen Vorrichtung relativ zueinander positioniert werden.The primary side 204 of a sealing arrangement 112 and the primary side 200 of a first adjacent bipolar plate 114 are brought into contact with one another, wherein the primary side 204 of the sealing arrangement 112 and the primary side 200 of the first adjacent bipolar plate 114 are positioned relative to one another while maintaining a first offset tolerance along the transverse direction 162 of the electrochemical device oriented perpendicular to the stacking direction 104.

Die Sekundärseite 206 der Dichtungsanordnung 112 und die Sekundärseite 202 einer zweiten benachbarten Bipolarplatte 114' werden miteinander in Kontakt gebracht, wobei die Sekundärseite 206 der Dichtungsanordnung 112 und die Sekundärseite 202 der zweiten benachbarten Bipolarplatte 114' unter Einhaltung einer zweiten Versatztoleranz längs der Querrichtung 162 relativ zueinander positioniert werden.The secondary side 206 of the sealing arrangement 112 and the secondary side 202 of a second adjacent bipolar plate 114' are brought into contact with one another, wherein the secondary side 206 of the sealing arrangement 112 and the secondary side 202 of the second adjacent bipolar plate 114' are positioned relative to one another while maintaining a second offset tolerance along the transverse direction 162.

Die vorstehend erläuterten Schritte des Inkontaktbringens der Primärseite 204 einer Dichtungsanordnung 112 mit der Primärseite 200 einer ersten benachbarten Bipolarplatte 114 und des Inkontaktbringens der Sekundärseite 206 der Dichtungsanordnung 112 mit der Sekundärseite 202 einer zweiten benachbarten Bipolarplatte 114' werden wiederholt, bis alle Dichtungsanordnungen 112 mit den jeweils zu kontaktierenden Bipolarplatten 114, 114' in Kontakt gebracht worden sind.The steps explained above of bringing the primary side 204 of a sealing arrangement 112 into contact with the primary side 200 of a first adjacent bipolar plate 114 and bringing the secondary side 206 of the sealing arrangement 112 into contact with the secondary side 202 of a second adjacent bipolar plate 114' are repeated until all sealing arrangements 112 have been brought into contact with the respective bipolar plates 114, 114' to be contacted.

Dabei ist die erste Versatztoleranz zwischen der Primärseite 204 der Dichtungsanordnungen 112 und den jeweils damit in Kontakt stehenden Primärseiten 200 der ersten benachbarten Bipolarplatten 114 kleiner als die zweite Versatztoleranz zwischen den Sekundärseiten 206 der Dichtungsanordnungen 112 und den jeweils mit denselben in Kontakt stehenden Sekundärseiten 202 der zweiten benachbarten Bipolarplatten 114'.The first offset tolerance between the primary side 204 of the sealing arrangements 112 and the primary sides 200 of the first adjacent bipolar plates 114 in contact therewith is smaller than the second offset tolerance between the secondary sides 206 of the sealing arrangements 112 and the secondary sides 202 of the second adjacent bipolar plates 114' in contact therewith.

Auf der Primärseite 200 jeder Bipolarplatte 114 sind als Primärstrukturen 208 die als Vertiefungen 154 ausgebildeten Abstützelemente 152 angeordnet.On the primary side 200 of each bipolar plate 114, the support elements 152 designed as recesses 154 are arranged as primary structures 208.

Auf der Primärseite 204 jeder Dichtungsanordnung 112 sind als Primärstrukturen 210 die Dichtlippen 122 und 124 der Dichtungsanordnung 112 angeordnet.On the primary side 204 of each sealing arrangement 112, the sealing lips 122 and 124 of the sealing arrangement 112 are arranged as primary structures 210.

Ein Zusammentreffen einer Primärstruktur 208 der Bipolarplatte 114 und der Primärstruktur 210 einer benachbarten Dichtungsanordnung 112 hätte eine Undichtigkeit zwischen der Dichtungsanordnung 112 und der Bipolarplatte 114 zur Folge, was aber dadurch vermieden wird, dass ein Soll-Abstand zwischen jeder Primärstruktur 208 der Bipolarplatte 114 einerseits und jeder Primärstruktur 210 der benachbarten Dichtungsanordnung 112 anderseits längs der Querrichtung 162 größer ist als die erste Versatztoleranz, welche bei der Assemblierung des Stapels aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 eingehalten wird.A collision of a primary structure 208 of the bipolar plate 114 and the primary structure 210 of an adjacent sealing arrangement 112 would result in a leak between the sealing arrangement 112 and the bipolar plate 114, but this is avoided by a desired distance between each primary structure 208 of the bipolar plate 114 on the one hand and each primary structure 210 of the adjacent sealing arrangement 112 on the other hand along the transverse direction 162 being greater than the first offset tolerance which is maintained during the assembly of the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100.

Vorzugsweise ist dieser Soll-Abstand zwischen den Primärstrukturen 208 der Bipolarplatte 114 und den Primärstrukturen 210 der benachbarten Dichtungsanordnung 112 kleiner als die zweite Versatztoleranz.Preferably, this desired distance between the primary structures 208 of the bipolar plate 114 and the primary structures 210 of the adjacent sealing arrangement 112 is smaller than the second offset tolerance.

Auf der Sekundärseite 202 jeder Bipolarplatte 114' sind keine Sekundärstrukturen angeordnet, welche bei einem Zusammentreffen mit Sekundärstrukturen auf der Sekundärseite 206 der jeweils benachbarten Dichtungsanordnung 112 eine Undichtigkeit der Dichtungsanordnung 112 zur Folge hätten. On the secondary side 202 of each bipolar plate 114', there are no secondary structures arranged which, if they come into contact with secondary structures on the secondary side 206 of the respectively adjacent sealing arrangement 112, would result in a leak in the sealing arrangement 112.

Die erste Bipolarplattenlage 120 und die zweite Bipolarplattenlage 126 jeder Bipolarplatte 114, 114' sind vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschweißung, besonders bevorzugt durch Laserschweißung.The first bipolar plate layer 120 and the second bipolar plate layer 126 of each bipolar plate 114, 114' are preferably materially connected to one another, for example by welding, particularly preferably by laser welding.

Der Soll-Abstand zwischen jedem der als Vertiefung 154 ausgebildeten Abstützelemente 152 einer Bipolarplatte 114 und jeder der Dichtlippen 122, 124 der jeweils benachbarten Dichtungsanordnung 112 ist vorzugsweise größer als die erste Versatztoleranz und/oder kleiner als die zweite Versatztoleranz, welche bei der Assemblierung des Stapels aus elektrochemischen Einheiten 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 eingehalten wird.The desired distance between each of the support elements 152 of a bipolar plate 114, formed as a recess 154, and each of the sealing lips 122, 124 of the respectively adjacent sealing arrangement 112 is preferably greater than the first offset tolerance and/or smaller than the second offset tolerance, which is maintained during the assembly of the stack of electrochemical units 102 of the electrochemical device 100.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014104017 A1 [0004]

Claims

Method for assembling a stack of electrochemical units (102) of an electrochemical device (100), wherein the electrochemical units (102) follow one another along a stacking direction (104) and wherein each of the electrochemical units (102) comprises a bipolar plate (114; 114') and a sealing arrangement (112), the method comprising the following: a) providing bipolar plates (114; 114'), each of which has a primary side (200) and a secondary side (202) facing away from the primary side (200); b) providing sealing arrangements (112), each of which has a primary side (204) and a secondary side (206) facing away from the primary side (204); c) bringing the primary side (204) of a sealing arrangement (112) and the primary side (200) of a first adjacent bipolar plate (114) into contact, wherein the primary side (204) of the sealing arrangement (112) and the primary side (200) of the first adjacent bipolar plate (114) are positioned relative to one another while maintaining a first offset tolerance along a transverse direction (162) oriented perpendicular to the stacking direction (104); d) bringing the secondary side (206) of the sealing arrangement (112) and the secondary side (202) of a second adjacent bipolar plate (114') into contact, wherein the secondary side (206) of the sealing arrangement (112) and the secondary side (202) of the second adjacent bipolar plate (114') are positioned relative to one another while maintaining a second offset tolerance along the transverse direction (162); - repeating steps c) and d) until all sealing arrangements (112) have been brought into contact with the respective bipolar plates (114, 114') to be contacted; wherein the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least one primary structure (208) is arranged on the primary side (200) of each bipolar plate (114) and at least one primary structure (210) is arranged on the primary side (204) of each sealing arrangement (112), wherein a meeting of the primary structure (208) of the bipolar plate (114) and the primary structure (210) of the sealing arrangement (112) would result in a leak and wherein a desired distance between the primary structure (208) of the bipolar plate (114) and the primary structure (210) of the sealing arrangement (112) along the transverse direction (162) is greater than the first offset tolerance.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the desired distance between the primary structure (208) of the bipolar plate (114) and the primary structure (210) of the sealing arrangement (112) along the transverse direction (162) is smaller than the second offset tolerance.

Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that no secondary structures are arranged on the secondary side (202) of the bipolar plates (114; 114') which would result in a leak if they came into contact with secondary structures of the secondary side (206) of a sealing arrangement (112).

Method according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the bipolar plates (114; 114') on the secondary side (202) are substantially planar at least in a sealing region which lies opposite a secondary side (206) of a sealing arrangement (112).

Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the bipolar plates (114; 114') each comprise at least a first bipolar plate layer (120) and a second bipolar plate layer (126), wherein the primary side (200) of each bipolar plate (114; 114') is formed on the first bipolar plate layer (120) and the secondary side (202) of each bipolar plate (114; 114') is formed on the second bipolar plate layer (126).

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the first bipolar plate layer (120) and the second bipolar plate layer (126) of each bipolar plate (114; 114') are materially connected to one another.

Method according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the electrochemical device (100) comprises at least one medium channel (140) through which a fluid medium can be supplied to the electrochemical units (102) of the electrochemical device (100) or discharged from the electrochemical units (102) of the electrochemical device (100), wherein the bipolar plates (114; 114') each have at least one flow field (132) for such a fluid medium and each electrochemical unit (102) comprises a connecting channel (144) through which a flow field (132) is in fluid communication with an associated medium channel (140).

Procedure according to Claim 8 , characterized in that the bipolar plates (114; 114') on the primary side (200) each have at least one support element (152) of a connecting channel (144) designed as a recess (154).

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the sealing arrangements (112) on the secondary side (206) each have at least one sealing lip (128, 130).

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the desired distance between each support element (152) of the bipolar plate (114; 114') and the sealing lips (128, 130) on the secondary side (206) of the sealing arrangement (112) is greater than the first offset tolerance and smaller than the second offset tolerance.

Method according to one of the Claims 8 until 11 , characterized in that the bipolar plates (114; 114') on the secondary side (202) have no structures of a connecting channel (144; 144').

Method according to one of the Claims 1 until 12 , characterized in that the primary side (200) of the bipolar plates (114; 114') are each materially connected to a primary side (204) of a sealing arrangement (112).

Method according to one of the Claims 1 until 13 , characterized in that the secondary sides (206) of the sealing arrangements (112) have no sealing lips.

Electrochemical device comprising a plurality of electrochemical units (102) which follow one another along a stacking direction (104), each of the electrochemical units (102) comprising a bipolar plate (114; 114') and a sealing arrangement (112), wherein each bipolar plate (114; 114') has a primary side (200) and a secondary side (202) facing away from the primary side (200), each sealing arrangement (112) has a primary side (204) and a secondary side (206) facing away from the primary side (204), the primary side (204) of each sealing arrangement (112) being in contact with a primary side (200) of a first adjacent bipolar plate (114) and a first offset tolerance being determined by the largest offset between a primary side (204) of a sealing arrangement (112) and the primary side (200) of the first adjacent bipolar plate (114) of the respective sealing arrangement (112) in the stack of electrochemical units (102) of the electrochemical device (100), wherein the secondary side (206) of each sealing arrangement (112) is in contact with a secondary side (202) of a second adjacent bipolar plate (114') and a second offset tolerance is defined by the largest offset between a secondary side (206) of a sealing arrangement (112) and the secondary side (202) of the second adjacent bipolar plate (114') of the respective sealing arrangement (112) in the stack of electrochemical units (102) of the electrochemical device (100) and wherein the first offset tolerance is smaller than the second offset tolerance.