(57)【要約】  本文書は、２つの金属セパレータプレート（２ａ、２ｂ）を有し、セパレータプレート（２ａ、２ｂ）間に配置され、かつ、少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）によりシーリングされている電気化学セルを有し、セパレータプレート（２ａ、２ｂ）を固定するための固定要素（１３ａ、１３ｂ）を有する電気化学システム（１）に関する。固定要素は、少なくとも２つの固定要素（１３ａ、１３ｂ）を有し、少なくとも２つの固定要素（１３ａ、１３ｂ）は、第１（２ａ）又は第２セパレータプレート（２ｂ）と一体となるように設計されており、少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）とは異なり、セパレータプレート（２ａ、２ｂ）のプレート面に平行な少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）から離間しており、かつ、積層方向（８）にセパレータプレート（２ａ、２ｂ）のプレート面を越えて部分的に少なくとも突出している。それにより、プレート面に平行に整列された軸線又は直線に沿う２つの反対方向のうちの少なくとも一方において、第２固定要素（１３ｂ）が第２セパレータプレート（２ｂ）に対する第１セパレータプレート（２ａ）の変位を防ぐような方法で、第１固定要素（１３ａ）は第２固定要素（１３ｂ）に支持される。
2021507477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学システムであって、
第１セパレータプレートを有し、及び、第２セパレータプレートを有しており、それぞれがプレート面を画定し、前記プレート面に垂直な積層方向に積層されており、
前記第１セパレータプレートと前記第２セパレータプレートとの間に電気化学セルを形成するために、前記第１セパレータプレートと前記第２セパレータプレートとの間に配置される膜、特に、電解質膜又は水交換膜を有し、
前記電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素を有し、
前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートの前記プレート面に対して平行に互いに対する前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートの変位に対して前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートを固定するための固定要素を有し、
前記固定要素は、少なくとも１つの第１固定要素を有し、前記少なくとも１つの第１固定要素は、前記第１セパレータプレートと一体となるように設計され、前記少なくとも１つのシーリング要素とは異なり、前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートの前記プレート面に平行な平面において前記少なくとも１つのシーリング要素から離間しており、かつ、前記積層方向に前記第１セパレータプレートの前記プレート面を越えて部分的に少なくとも突出しており、
前記固定要素は、少なくとも１つの第２固定要素を有し、前記少なくとも１つの第２固定要素は、前記第２セパレータプレートと一体となるように設計され、前記少なくとも１つのシーリング要素とは異なり、前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートの前記プレート面に平行な平面において前記少なくとも１つのシーリング要素から離間しており、かつ、前記積層方向に前記第２セパレータプレートの前記プレート面を越えて部分的に少なくとも突出しており、
前記プレート面に平行に整列された軸線又は直線に沿う２つの反対方向のうちの少なくとも一方において、前記第２セパレータプレートに対する前記第１セパレータプレートの変位を前記第２固定要素が防ぐような方法で、前記第１固定要素は、前記第２固定要素に支持されている、電気化学システム。
【請求項２】
前記第１固定要素及び／又は前記第２固定要素は、前記少なくとも１つのシーリング要素を越えて、又は、前記少なくとも１つのシーリング要素のうちの少なくとも１つを越えて、前記積層方向に突出する、請求項１に記載の電気化学システム。
【請求項３】
前記膜の少なくとも１つのセクション、又は、前記膜に接続され、かつ、前記膜を取り囲むフレームの少なくとも１つのセクションは、前記第１固定要素と、前記第２固定要素との間に収容されている、請求項１又は２に記載の電気化学システム。
【請求項４】
前記第１固定要素及び前記第２固定要素を互いから電気的に絶縁するような方法で、前記膜のセクション又はフレームのセクションは、前記第１固定要素と、前記第２固定要素との間に収容及び配置されている、請求項３に記載の電気化学システム。
【請求項５】
前記第１固定要素及び／又は前記第２固定要素は、前記第２固定要素から前記第１固定要素を電気的に絶縁するための電気的に絶縁するコーティングを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【請求項６】
前記固定要素は、それぞれ、前記少なくとも１つのシーリング要素によりシーリングされる前記電気化学セルから離れた方を向いた前記少なくとも１つのシーリング要素の側に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【請求項７】
前記固定要素は、それらの形及び／又はそれらのアライメントを変更することにより、前記積層方向に沿う前記第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの互いからの特定の距離の変化に前記固定要素が従うよう構成されるように、領域において少なくとも伸縮する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【請求項８】
前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートはそれぞれ、金属シートから、好ましくは、ステンレス鋼シートから形成され、
前記第１固定要素は、前記第１セパレータプレートにモールドされており、及び／又は、前記第２固定要素は、前記第２セパレータプレートにモールドされており、すなわち、各事例において好ましくは、エンボス加工又は深絞り加工によりモールドされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのシーリング要素は、前記第１セパレータプレートと一体となるように設計される少なくとも１つの第１シーリング要素を有し、前記少なくとも１つのシーリング要素は、前記第２セパレータプレートと一体となるように設計される少なくとも１つの第２シーリング要素を有し、
前記第１シーリング要素は、前記第１セパレータプレートにモールドされた第１シーリングビードを有し、前記第２シーリング要素は、前記第２セパレータプレートにモールドされた第２シーリングビードを有し、前記第１シーリングビード及び前記第２シーリングビードは、好ましくは、前記膜又は前記膜に接続されたフレームを少なくとも部分的に収容し、かつ、前記第１シーリングビードと前記第２シーリングビードとの間で前記膜を取り囲みつつ、互いに相互に支持している、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【請求項１０】
前記第１固定要素は、前記第１セパレータプレートの前記プレート面に対して少なくとも部分的に角度のある前記第１セパレータプレートの拡張部分として設計されており、前記第２固定要素は、前記第２セパレータプレートの前記プレート面に対して少なくとも部分的に角度のある前記第２セパレータプレートの拡張部分として設計されており、前記第１固定要素及び前記第２固定要素は、領域において少なくとも互いに入れ子式で配置されており、
前記第１固定要素及び前記第２固定要素が、それぞれのセパレータプレートの前記プレート面で、又は、それぞれのセパレータプレートの前記プレート面に平行な平面で画定する前記角度は、各事例において、少なくとも部分的に９１度と１３５度との間、好ましくは、部分的に少なくとも１００度と１２０度との間であり、
前記拡張部分は、それぞれのセパレータプレートの隅の領域に配置され、かつ、前記プレート面に平行な平面において少なくとも部分的に、それらの断面が湾曲した形状、例えば、円弧線又は楕円線の形状をとるような方法で設計されており、
前記第１固定要素及び前記第２固定要素を形成する前記拡張部分は、前記積層方向に沿って少なくとも１つのセクションにおいて、前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートの前記プレート面に垂直に整列された平面においてＵ字又はＶ字形状の断面を有し、かつ、確実なロック方法で互いに入れ子式で配置されており、
前記拡張部分はそれぞれ、それらの剛性を向上させるためのビード状の窪みを有し、前記窪みは、好ましくは、前記プレート面に対して角度を有するそれぞれの拡張部分の前記セクションに沿って、整列されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【請求項１１】
前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートはそれぞれ、２つの個別プレートを有し、前記２つの個別プレートは、好ましくは、溶接接続により、特に、好ましくは、レーザ溶接接続により、互いに物質的に接続され、
各事例において、前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートのそれぞれの前記個別プレートのちょうど１つのみがこの個別プレートの少なくとも１つの拡張部分の形式で少なくとも１つの固定要素を有し、
前記第１セパレータプレート及び前記第２セパレータプレートのそれぞれの前記個別プレートの両方は、それぞれの個別プレートの少なくとも１つの拡張部分の各事例における形式で、少なくとも１つの固定要素を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気化学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのセパレータプレートと、セパレータプレート間に配置される電気化学セルとを有する電気化学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の電気化学システムは、セパレータプレートにより、それぞれ互いから分離された電気化学セルの積層体を通常備える。本文書の枠組み内で、電気化学セルという用語は、特に、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するためのセル（例えば、燃料電池）、電気エネルギーを与えることによる化学反応を誘導するためのセル（すなわち、電気セル）、又は、ガス間の蒸気を交換するためのセル（すなわち、加湿器セル）を含む。
【０００３】
典型的には、セパレータプレートは、２つの共に接合された個別プレートから形成される。セパレータプレートの個別プレートは、例えば、１又は複数の溶接接続により、特に、１又は複数のレーザ溶接接続により共に物質的に接合され得る。さらに、セパレータプレートは、通常、少なくとも１又は複数の貫通開口を有する。媒体及び／又は反応生成物は、積層体の隣接するセパレータプレート間に配置された内部へと、又は、セパレータプレートの個別プレートにより形成された内部へと、又は、貫通開口を通じて、セルから遠ざかる又は当該内部から電気化学セルに導かれ得る。
【０００４】
当該セパレータプレートは、例えば、個別の電気化学セル（例えば、燃料電池）の電極の電気的な接触のために、及び／又は、隣接するセルの電気的な接続（セルの直列接続）のために機能してよい。セパレータプレートはそれぞれ、例えば、１又は複数の媒体を有する隣接するセパレータプレート間に配置される電気化学セルを供給するために、及び／又は、反応生成物を取り除くために設計された構造を有する又は形成してよい。媒体は、燃料（例えば、水素又はメタノール）、又は、反応ガス（例えば、空気又は酸素）であってよい。さらに、セパレータプレートは、それぞれのセパレータプレートを通じて冷却剤を案内するための、例えば、空洞を通じて冷却剤を案内するための構造を有してよく、当該構造は、セパレータプレートを形成する２つの個別プレートにより取り囲まれている。
【０００５】
セパレータプレート間に配置された電気化学セルは、典型的にはそれぞれ、１又は複数の電解質膜（例えば、燃料電池の場合）、又は、１又は複数の水交換膜（例えば、加湿セルの場合）を有する。膜に加えて、電気化学セルは、ガス拡散層を有してもよく、ガス拡散層は、好ましくは、膜の両側に配置され、媒体転送の速度又は膜にわたる媒体交換を向上させるのに役立ち得る。ガス拡散層は、例えば、金属又はカーボン不織布として、加湿セルの場合には、プラスチック不織布としても設計されてよい。
【０００６】
電気化学セルをシーリングするために、及び／又は、それぞれの電気化学システムを取り囲むことに関する、又は、それぞれの電気化学システムの他の領域に関するセパレータプレートにある貫通開口により形成される媒体チャネルをシーリングするために、公知の電気化学システムは典型的には、シーリング要素を有し、シーリング要素は、例えば、シーリングビードの形式で、セパレータプレートにモールドされてよい、又は、エンボス加工されてよい。積層体の隣接するセパレータプレートのシーリング要素は、互いに相互に支持していてよい。それにより、例えば、電解質膜のエッジ領域又は電気化学セルの加湿膜は、隣接するセパレータプレートの相互に支持するシーリング要素間に収容されてよい。
【０００７】
セパレータプレートは、電気化学システムのセパレータプレートを通じて、及び／又は、電気化学システムのセパレータプレート間で、できるだけ正確にチャネル及び／又はシーリング要素を形成するために、最高レベルの精度で互いに対する固定可能であるべきである。セパレータプレートを有する燃料電池積層体は、文書ＵＳ９５９０２６３Ｂ２から分かり、円錐構造を有する側方固定要素は、別個のコンポーネントとして、当該セパレータプレートに適用される。隣接するセパレータプレートの固定要素の円錐構造は、互いに係合しており、これにより、これらは、積層方向に垂直に、互いに対するセパレータプレートの変位を減らす。これらの固定要素の製造及びセパレータプレートに対する固定要素の適用は、しかしながら、材料、労力及び費用が掛かり得る。さらに、文書ＵＳ９５９０２６３Ｂ２に開示される解決策を用いて互いに対するセパレータプレートの十分に正確な固定を実現することが困難である。
【０００８】
これに基づいて、本発明の基本的な目的は、積層されたセパレータプレートを有する電気化学システムを、できるだけ簡単に生産可能であり、できるだけ安価に生成することであり、システムのセパレータプレートは、できるだけ精密に互いに対する配置可能であるべきである。
【０００９】
この課題は、請求項１に係る電気化学システムにより解決される。本発明の改良は、従属項に説明される。
【００１０】
よって、電気化学システムは、
少なくとも１つの第１セパレータプレート及び１つの第２セパレータプレートであって、それぞれがプレート面を画定し、かつ、プレート面に垂直な積層方向に積層される少なくとも１つの第１セパレータプレート及び１つの第２セパレータプレートを有し、
第１セパレータプレートと第２セパレータプレートとの間に電気化学セルを形成するために、第１セパレータプレートと第２セパレータプレートの間に配置される膜、特に、電解質膜又は水交換膜を有し、
電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素を有し、
セパレータプレートのプレート面に平行な互いに対するセパレータプレートの変位に対して、セパレータプレートを固定するための固定要素を有する、
ことが提案される。
【００１１】
固定要素は、少なくとも１つの第１固定要素を有し、少なくとも１つの第１固定要素は、第１セパレータプレートと一体となるように設計され、少なくとも１つのシーリング要素とは異なり、セパレータプレートのプレート面に平行な平面において、少なくとも１つのシーリング要素から離間しており、かつ、積層方向において、第１セパレータプレートのプレート面を部分的に越えて少なくとも突出する。固定要素は、さらに、少なくとも１つの第２固定要素を有し、少なくとも１つの第２固定要素は、第２セパレータプレートと一体となるように設計され、少なくとも１つのシーリング要素とは異なり、セパレータプレートのプレート面に平行な平面において、少なくとも１つのシーリング要素から離間しており、かつ、積層方向において、第２セパレータプレートのプレート面を部分的に越えて少なくとも突出する。第１固定要素は、プレート面に平行に整列された軸線又は直線に沿う２つの反対方向のうちの少なくとも一方において、第２セパレータプレートに対する第１セパレータプレートの変位を第２固定要素が防ぐような方法で、第２固定要素に支持されている。
【００１２】
結果的に、第１固定要素が第１セパレータプレートと一体となるように設計され、第２固定要素が、第２セパレータプレートと一体となるように設計されるので、本明細書において開示される電気化学システムは、特に、生成するのが簡単であり、費用が掛からない。さらに、本明細書で開示されるシステムでは、まずセパレータプレートに取り付けられるはずの固定要素を分離した公知のシステムとは異なり、対応する組立公差が生じないので、互いに対するセパレータプレートの特に正確な固定が実現され得る。
【００１３】
第１固定要素及び第２固定要素は、例えば、第１固定要素ペアを形成する。典型的には、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素は、この第１固定要素ペアのタイプの追加の固定要素ペアを有し、よって、各事例において、上述したタイプの少なくとも１つの追加の第１固定要素を有し、かつ、少なくとも１つの追加の第２固定要素を有する。これらの追加の固定要素ペアは、好ましくは、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素ペアの全体が、セパレータプレートのプレート面に平行なすべての空間方向において、第１セパレータプレートと第２セパレータプレートの間の形状に合った接続をもたらすような方法で、配置及び設計される。
【００１４】
膜の少なくとも１つのセクション、又は、膜に接続され、かつ、膜を取り囲むフレームの少なくとも１つのセクションは、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素間、特に、第１固定要素と第２固定要素との間に収容されてよい、及び／又は、押しつけられてよい。特に、膜のセクション又はフレームのセクションは、次に、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素間、特に、第１固定要素と第２固定要素との間で、膜のセクション又はフレームのセクションが互いからこれらの固定要素を電気的に絶縁するような方法で、収容及び配置されてよい。
【００１５】
電気化学システムは、通常、上述したタイプの複数のセパレートプレートを有し、積層体に配置される。各事例において少なくとも１つの膜を有し、かつ、各事例においてシーリング要素によりシーリングされた電気化学セルは、その結果、積層体の各２つの隣接するセパレータプレート間に通常配置される。積層体のセパレータプレートは、好ましくは、各事例において、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートに関して上述したタイプの固定要素も有し、隣接するセパレータプレートの少なくとも２つの固定要素は、上述したように、それぞれがプレート面に平行に整列される軸線又は直線に沿う２つの反対方向のうちの少なくとも一方において、互いに対する隣接するセパレータプレートの変位を防ぐような方法で互いに支持されている。よって、積層体の隣接するセパレータプレートの固定要素ペアは、好ましくは、それらが全体として、セパレータプレートのプレート面に平行なすべての空間方向において、確実なロック方法で互いに係合するような方法で配置及び設計される。
【００１６】
プレート面に平行な全部で４つの空間方向において、隣接するセパレータプレート間の確実なロック接続をもたらすべく、当該セパレータプレートはそれぞれ、上述したタイプの複数の固定要素ペアを有してよく、各事例において、例えば、典型的に少なくとも略矩形状のセパレータプレートの反対側のエッジに配置され得る。例えば、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの第１固定要素ペアは、セパレータプレートのプレート面に平行な正のｘ方向における第２セパレータプレートに対する第１セパレータプレートの変位を防ぐような方法で配置及び設計されてよい。さらに、例えば、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの第２固定要素ペアが、次に提供されてよく、負のｘ方向における第２セパレータプレートに対する第１セパレータプレートの変位も防ぐような方法で配置及び設計されてよい。よって、この場合、第１固定要素ペア及び第２固定要素ペアは、ｘ方向に沿う第１セパレータプレートと第２セパレータプレートの間の確実なロック接続をもたらす。しかしながら、隣接するセパレータプレートの固定要素は、互いに係合する隣接するプレートの１組の固定要素が、プレート面に平行な１つの空間方向より多い方向で、例えば、各事例において、少なくとも２つの空間方向又は４つの空間方向での確実なロック接続をもたらすような方法で設計されることも考えられる。この例は、以下でより詳細に説明される。
【００１７】
膜の少なくとも１つのセクション、又は、膜に接続されており、かつ、膜を取り囲んでいるフレームの少なくとも１つのセクションは、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素間、又は、それらのいくつかの間、特に、第１固定要素と第２固定要素との間に収容され、及び／又は、押しつけられ得る。特に、膜のセクション又はフレームのセクションは、次に、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートのこれらの固定要素間に、そのような方法で収容及び配置されてよく、これにより、膜のセクション又はフレームのセクションが、互いからそれらを電気的に絶縁する。第１セパレータプレートの固定要素と第２セパレータプレートの固定要素との間に収容された膜のセクション又はフレームのセクションは、例えば、互いに相対的に固定要素の滑りを減らし得る又は防ぎ得る。このように、例えば、セパレータプレート間に配置された電気化学セルをシーリングするためおシーリング要素のシーリング効果が改善され得る。これは、システムの効率及び寿命を向上し得る。膜のセクション又はフレームのセクションは、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素が互いから電気的に絶縁されるような方法で、それらの間に配置される場合、例えば、固定要素の領域において追加の絶縁を適用する必要がない。
【００１８】
第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素を互いから電気的に絶縁するために、特に、第１固定要素を第２固定要素から電気的に絶縁するために、これらの固定要素は、代わりに、又は、さらに、電気的に絶縁するコーティングを有してもよい。
【００１９】
セパレータプレートはそれぞれ、少なくとも１つの金属シートから、例えば、各事例において、少なくとも１つのステンレス鋼シートから形成され得る。セパレータプレートはそれぞれ、各事例において、２つの個別プレートを備えてもよい、又は、２つの個別プレートから形成されてよい。この場合、個別プレートのそれぞれは、金属シートから、例えば、ステンレス鋼シートから形成されてよい。個別プレートは、例えば、それぞれのセパレータプレートを形成するために、溶接接続により、好ましくは、レーザ溶接接続により、互いに物質的に接続されてよい。典型的には、セパレータプレート又は個別プレートは、次に、それぞれのセパレータプレート又はそれぞれの個別プレートにモールドされるシーリング構造及び／又はチャネル構造を有する。例えば、これらのシーリング及び／又はチャネル構造は、エンボス加工により、及び／又は、深絞り加工により、セパレータプレート又は個別プレートにモールドされてよい。第１固定要素及び／又は第２固定要素は、例えば、エンボス加工により及び／又は深絞り加工により、第１セパレータプレートにモールドされてもよい。
【００２０】
セパレータプレート間に配置された電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素は、少なくとも１つの第１シーリング要素を有してよく、第１セパレータプレートと、又は、第１セパレータプレートの個別プレートのうちの１つと一体となるように設計される。第１シーリング要素は、第１セパレータプレートに、又は、第１セパレータプレートの個別プレートのうちの１つにモールドされる第１シーリングビードを有してよい。さらに、セパレータプレート間に配置された電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素は、少なくとも１つの第２シーリング要素を有してよく、第２セパレータプレートと、又は、第２セパレータプレートの個別プレートのうちの１つと一体となるように設計されてよい。第２シーリング要素は、第２セパレータプレートに、又は、第２セパレータプレートの個別プレートのうちの１つにモールドされる第２シーリングビードを有してよい。第１シーリングビード及び第２シーリングビードは、好ましくは、膜、又は、膜に接続され、かつ、第１シーリングビードと第２シーリングビードとの間の膜を取り囲むフレームを少なくとも部分的に収容しつつ、互いに支持されてよい。
【００２１】
代わりに、又は、さらに、第１セパレータプレートと第２セパレータプレートの間に配置された電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素は、第１セパレータプレートと第２セパレータプレートとの間に配置され、かつ、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートとは異なるシーリング要素、例えば、エラストマーシールを有してもよい。これは、例えば、セパレータプレート間に挿入され、又は、セパレータプレートのうちの少なくとも１つに接着又はスプレーされてよい。
【００２２】
セパレータプレートが金属シートから形成されている場合、それぞれのセパレータプレートのプレート面が、例えば、このセパレータプレートが形成される金属シートの未加工の領域により画定される。セパレータプレートはそれぞれが２つの個別プレートを有する場合、各セパレータプレートのプレート面が、例えば、このセパレータプレートから形成された個別プレートが互いに接続される接続平面により画定される。
【００２３】
第１セパレータプレート及び／又は第２セパレータプレートの固定要素、又は、それらの少なくともいくつか、特に、第１固定要素及び／又は第２固定要素は、結果として、それらが少なくとも１つのシーリング要素を越えて、少なくとも１つのシーリング要素のうちの少なくとも１つを越えて、積層方向に突出するような方法で設計されてよい。これは、セパレータプレートの積層、及び／又は、互いに対してセパレータプレートの位置調整を容易にし、改善し得る。よって、例えば、隣接するセパレータプレートは、積層している間に固定要素に沿って互いに最初に接触することが確保され得る。このように、固定要素は、積層している間のガイド要素として機能し、隣接するセパレータプレートが高い精度で所望の位置に互いに相対的にスライドすることを可能にする。
【００２４】
第１セパレータプレートが、例えば、第１セパレータプレートにモールドされる第１シーリングビードを有する場合、第１セパレータプレートの固定要素、又は、それらの少なくともいくつか、特に、第１固定要素は、その結果、積層方向にこの第１シーリングビードを越えて、例えば、少なくとも１．５倍又は少なくとも２倍程度突出するような方法で設計されてよい。また、第２セパレータプレートが、例えば、第２セパレータプレートにモールドされる第２シーリングビードを有する場合、第２セパレータプレートの固定要素、又は、それらの少なくともいくつか、特に、第２固定要素は、その結果、積層方向にこの第２シーリングビードを越えて、例えば、少なくとも１．５倍又は少なくとも２倍程度突出するような方法で設計されてよい。
【００２５】
例えば、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素は、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素が互いに確実なロック方法で係合する、積層方向に沿う平面の特定の距離が、積層方向に沿って、かつ、第１セパレータプレートのプレート面から生じる少なくとも１つのシーリング要素のある最高の高さよりも大きいような方法で配置及び設計されてよい。また、代わりに、又は、さらに、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素は、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素が互いに確実なロック方法で係合する積層方向に沿う平面の特定の距離が、第２セパレータプレートのプレート面から積層方向に沿いかつプレート面から生じる少なくとも１つのシーリング要素のある最高の高さよりも大きいような方法で配置及び設計されてよい。
【００２６】
第１セパレータプレートが２つの個別プレートから形成される場合、第１セパレータプレートの固定要素、特に、第１固定要素は、第１セパレータプレートを形成する個別プレートのうちの少なくとも１つと、又は、１つのみと一体となるように設計されてよい。第２セパレータプレートが２つの個別プレートから形成される場合、第２セパレータプレートの固定要素、特に、第２固定要素は、第２セパレータプレートを形成する個別プレートのうちの少なくとも１つと、又は、１つのみと一体となるように設計されてよい。
【００２７】
固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素はそれぞれ、少なくとも１つのシーリング要素によりシーリングされる電気化学セルから見て外側に向いた少なくとも１つのシーリング要素の側面に、又は、少なくとも１つのシーリング要素によりシーリングされる電気化学的活性領域から見て外側に向いた少なくとも１つのシーリング要素の側面に配置されてよい。すなわち、固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素、及び、セパレータプレートの電気化学的活性領域はそれぞれ、少なくとも１つのシーリング要素の異なる側面に配置されてよい。よって、膜への流れ及び／又は膜にわたる媒体転送に対して、固定要素が影響を与えないことが確保され得る。
【００２８】
固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、特に、セパレータプレートのプレート面に垂直及び／又は平行な領域において、少なくとも伸縮し得る。固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、それらの形状及び／又はそれらの方向を変更することにより、積層方向に沿って、セパレータプレートの互いからの特定の距離の変化に従うように構成されてよい。互いのセパレータプレートの距離の変化は、例えば、システムの動作温度の変化により引き起こされる可能性があり、少なくとも領域において、特に、セパレータプレートの及び／又はセパレータプレート間に配置された電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素の一次的な変形を引き起こし得る。よって、固定要素の弾性に起因して、システムの基板の温度範囲にわたるそれらの機能を固定要素が満たすことが確保される。
【００２９】
固定要素又は固定要素の少なくともいくつかは、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、それぞれのセパレータプレートと一体的それぞれのセパレータプレートの加工された拡張部分として設計されてよい。また、セパレータプレートがそれぞれ、互いに接続された２つの個別プレートを有する場合、固定要素又は固定要素の少なくともいくつか、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、対応して、個別プレートのうちの少なくとも１つと一体的にそれぞれの個別プレートの加工された拡張部分として設計されてよい。この場合、それぞれ正確に、個別プレートのうちの１つだけ又はセパレータプレートの少なくともいくつかは、これらの個々のプレートの拡張部分の形状の固定要素を有することが考えられる。しかしながら、代わりに、この場合それぞれ、セパレータプレートの個別プレート、又は、セパレータプレートの少なくともいくつかの両方は、これらの個々のプレートの拡張部分の形状の固定要素を有してもよい。
【００３０】
セパレータプレートの又は個別プレートの拡張部分として設計された固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、それぞれのセパレータプレートのプレート面に対して少なくとも部分的に角度を有してよい。プレート面に対して角度を有する固定要素のこれらのセクションにおいて、固定要素は真っ直ぐな進路を典型的に有する。例えば、固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素が、それぞれのセパレータプレートのプレート面で、又は、それぞれのセパレータプレートのプレート面に平行な平面で画定する角度は少なくとも部分的に９１度と１３５度との間、好ましくは、部分的に少なくとも１００度と１２０度との間である。固定要素、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、セパレータプレートの拡張部分として、又は、個々のプレートの拡張部分として設計され、それらは、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの固定要素間の膜のセクション又はフレームのセクションを収容しつつ、少なくとも１つのコーティングにより互いに電気的に絶縁されつつ、領域において少なくとも互いに入れ子式で配置されてよい。
【００３１】
セパレータプレートの又は個別プレートの拡張部分として設計された固定要素又はそれらの少なくともいくつか、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、それぞれのセパレータプレートの隅の領域に配置されてよい。それらは、プレート面に平行な平面における断面が、少なくとも部分的、湾曲した形状、例えば、円弧線又は楕円線の形状をなすような方法でさらに設計されてよい。隅の領域に配置されたこれらの拡張部分は、例えば、円錐断面の形式で、積層方向に少なくとも部分的円錐状に拡張されてもよい。さらに、直線断面を有するセクションが湾曲した断面を有するセクションを接続するような方法で、隅の領域に配置される拡張部分が設計されてよい。
【００３２】
第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートはそれぞれ、同一の隅の領域における拡張部分の形式で固定要素を有してよい。これらは、積層方向に沿う同一方向におけるプレート面に対して角度を有してよく、説明したように、それぞれ、少なくとも部分的に湾曲し、かつ、プレート面に平行な断面を有し得る。対応して、第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの設計された固定要素は、必要であれば、膜のセクション又はフレームのセクションを収容しつつ、積層方向に沿って入れ子式で配置されてよい。
【００３３】
第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの、セパレータプレートの拡張部分として、又は、個々のプレートの拡張部分として設計された固定要素又はそれらの少なくともいくつか、特に、第１固定要素及び第２固定要素は、セパレータプレートのプレート面に垂直に整列された平面に積層方向に沿って少なくとも１つのセクションにおいて、Ｕ字又はＶ字形状の断面を有し得る。そうすることで、このＵ字又はＶ字形状の断面の区間は、特に、異なる長さを有してよい。Ｕ字又はＶ字形状の断面を有するこれらの固定要素の第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートは、必要ならば、それらがそれぞれ第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートのプレート面に平行な２つの空間方向において確実なロック接続に影響を与えるような方法でこれらの固定要素間に膜のセクション又はフレームのセクションを収容しつつ、別の入れ子式で配置されてよい。
【００３４】
それらの剛性を高めるために、セパレータプレートの拡張部分として、又は、個々のプレートの拡張部分として設計された固定要素又はそれらの少なくともいくつか、特に、第１固定要素及び第２固定要素はそれぞれ、ビード状の窪みを有してよい。これは、例えば、細長い形状を有してよく、セパレータプレートのプレート面に対して、角度を有する進路、好ましくは、それぞれの拡張部分の真っ直ぐなセクションにそれぞれ従っていてよい。拡張部分の安定性が高められてよく、互いに対するセパレータプレートの固定が、対応するビード状の窪みによってより改善され得る。
【００３５】
第１セパレータプレートの固定要素のうちの少なくとも１つ、特に、第１固定要素は、第２セパレータプレートに向き合う第１の高くなった領域を有してよい。この第１の高くなった領域は、例えば、第１セパレータプレート又は第１セパレータプレートの個別プレートのうちの１つにモールドされ、特に、エンボス加工されてよい。また、第２セパレータプレートの固定要素のうちの少なくとも１つ、特に、第２固定要素は、第１セパレータプレートに向き合う第２隆起領域を有してよい。この第２隆起領域は、第２セパレータプレート又は第２セパレータプレートの個別プレートのうちの１つにモールドされ、特に、エンボス加工されてよい。第２セパレータプレートの第２隆起領域は、第１セパレータプレートの第１領域に対する領域において、少なくとも相補的な形状を有する窪みを有してよい。第１セパレータプレートの第１の高くなった領域は、すなわち、第１隆起と、第２隆起に形成された窪みとの間の膜のセクション又はフレームのセクションを収容しつつ、第２セパレータプレートの第２隆起領域の窪みにおける領域に少なくとも収容されてよい。確実なロック接続は、各事例において、例えば、領域において少なくとも互いに収容される第１セパレータプレート及び第２セパレータプレートの対応する固定要素により、セパレータプレートのプレート面に平行な２つの独立した方向に影響を与え得る。
【００３６】
有利には、電気化学システムのすべてのセパレータプレートは、これが製造コストを減らすように、同様に設計される。しかしながら、第１セパレータプレート及び／又は電気化学システムのセパレータプレート積層体のセパレータプレートのうちの一番下は、これから逸脱するように構成されることが可能であり、よって、例えば、固定要素を有していない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本明細書において開示される電気化学システムの例示的な実施形態は、図において示され、以下の説明においてより詳細に説明される。本発明に必須であるか、また、有利に改良した要素であるかのいずれかの異なる要素は、それにより、各事例において特定の例の文脈内にリストアップされ、そのようなものとしてこれらの要素のそれぞれは、本発明を改良するために用いられてよく、また、それぞれの例の文脈から、及び、それぞれの例の追加の特徴から抽出されてもよい。 同一又は類似の要素に対して、同一又は類似の参照符号が、図において用いられる。図面において、
【図１】積層体に配置される複数のセパレートプレートを有する本発明に係る電気化学システムを概略的に示す。
【図２ａ】断面図において、第１実施形態に係る図１に係るシステムの積層体から見たセクションを概略的に示す。
【図２ｂ】図２ａから見たセクションの斜視図を概略的に示す。
【図２ｃ】上面図において、図２ａから見たセクションを概略的に示す。
【図３ａ】断面図において、第２実施形態に係る図１に従うシステムの積層体から見たセクションを概略的に示す。
【図３ｂ】図３ａから見たセクションの斜視図を概略的に示す。
【図３ｃ】上面図において、図３ａから見たセクションを概略的に示す。
【図４ａ】断面図において、第３実施形態に係る図１に従うシステムの積層体からのセクションを概略的に示す。
【図４ｂ】図４ａから見たセクションの斜視図を概略的に示す。
【図４ｃ】上面図において、図４ａから見たセクションを概略的に示す。
【図５ａ】断面図において、第４実施形態に係る図１に従うシステムの積層体から見たセクションを概略的に示す。
【図５ｂ】図５ａから見たセクションの斜視図を概略的に示す。
【図５ｃ】上面図において、図５ａから見たセクションを概略的に示す。
【図６ａ】断面図において、第５実施形態に係る図１に従うシステムの積層体から見たセクションを概略的に示す。
【図６ｂ】図６ａから見たセクションの斜視図を概略的に示す。
【図６ｃ】図６ａから見たセクションの別の断面図を概略的に示す。
【図６ｄ】上面図における図６ａから見たセクションを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、複数の同一の金属セパレータプレート２を有する本発明に係る電気化学システム１を示し、当該複数の同一の金属セパレータプレート２は、積層体に配置され、ｚ方向８に沿って積層される。積層体のセパレータプレート２は、２つのエンドプレート３、４間に固定されている。ｚ方向８はまた、積層方向と呼ばれる。セパレータプレート２はそれぞれ、互いに接続された２つの個別プレートを有する（例えば、２ａを参照）。本例において、システム１は、燃料電池積層体である。よって、積層体の各２つの隣接するセパレータプレート２は、例えば、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するために機能する電気化学セルをそれらの間に取り囲む。電気化学セルはそれぞれ、通常、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）（例えば、図２ａを参照）を有する。ＭＥＡはそれぞれ、典型的には、少なくとも１つの膜、例えば、電解質膜を含む。さらに、ＭＥＡはそれぞれ、膜の両側に配置されるガス拡散層（ＧＤＬ）を有してよい。
【００３９】
代替の実施形態において、システム１は、同様に、電解槽、コンプレッサ又はレドックスフロー電池として設計され得る。これらの電気化学システムにおいて、セパレータプレートは、同様に用いられてよい。よって、電解槽の場合、コンプレッサの場合又はレドックスフロー電池の場合、たとえ、セパレータプレートに又はこれを通じてガイドされる媒体がそれぞれ、燃料電池システムに用いられる媒体とは異なり得るとしても、ここでより詳細に説明されるこれらのセパレータプレートの構造は、セパレータプレート２の構造に対応し得る。
【００４０】
ｚ軸８は、ｘ軸６及びｙ軸７と共に、左下隅に原点を有するデカルト座標系に広がる。エンドプレート４は、媒体がシステム１に供給可能であり、かつ、媒体がシステム１から排出可能である複数の媒体接続５を有する。システム１に供給可能であり、かつ、システム１から排出可能であるこれらの媒体は、例えば、水素分子又はメタノールのような燃料、空気又は酸素のような反応ガス、水蒸気のような反応生成物又は水及び／又はグリコールのような冷却剤を有してよい。
【００４１】
図２ａ〜図２ｃは、第１実施形態に係る図１に示される電気化学システム１の積層体１００のセクションを概略的に示す。図２ａは、このセクションの断面図を示し、断面は、ｘｚ平面に平行に整列されている。図２ｂは、図２ａに示されるセクションの斜視図を示す。図２ｃは、図２ａ及び図２ｂに示されるセクションの上面図を示し、視線が積層方向８に沿って整列されている。
【００４２】
図２ａ〜図２ｃに示される積層体のセクションは、複数のセパレートプレート２ａ−ｅを示し、積層方向８に沿って積層される。積層体１００のセパレータプレート２ａ−ｅは、この場合、同様に設計される。しかしながら、積層体１００が、例えば、交互に配置される２つの異なるタイプのセパレータプレートを有することが同様に考えられる。セパレータプレート２ａ−ｅはそれぞれ、互いに接続される２つの個別プレートを有し、ここでは、２ａ'、２ａ"、２ｂ'、２ｂ"など指定されている。セパレータプレートの個別プレートはそれぞれ、金属シート、例えば、ステンレス鋼シートから形成され、少なくとも部分的にコーティングされてよい。これらの金属シートはそれぞれ、通常、１５０μｍよりも小さい、又は、１００μｍよりも小さい厚みを有する。個別プレートはそれぞれ、典型的には、例えば、溶接接続により、特に、レーザ溶接接続により、互いに物質的に接続されている。セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面は、積層方向８に対して垂直、よって、ｘｙ平面に平行に整列されている。セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面は、例えば、セパレータプレートの個別プレートがそれに沿って互いに接続される平面により画定され得る。よって、図２ａでは、セパレータプレート２ｂのプレート面２０ｂが、例として、破線で強調される。
【００４３】
セパレータプレート２ａ−ｅの電気化学的活性領域１０において、セパレータプレートはそれぞれ、例えば、セパレータプレート２ａ−ｅの個別プレートにエンボス加工が行われた媒体を搬送するための構造を有する。媒体を搬送するためのこれらの構造は、例えば、チャネル１０ａと、チャネル１０ａを画定するウェブ１０ｂとを有してよい。さらに、電気化学セルはそれぞれ、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を有し、各事例において、２つの隣接するセパレータプレート間のセパレータプレート２ａ−ｅの活性領域１０に配置される。ＭＥＡは、ここでは、９ａ−ｄとして指定されている。ここで示される実施形態において、ＭＥＡ９ａ−ｄはそれぞれ、特に電解質膜の形式の膜を有する。さらに、ＭＥＡ９ａ−ｄはそれぞれ、膜の両側に配置されたガス拡散層（ＧＤＬ）を有し得る。ＧＤＬは、ＭＥＡ９ａ−ｄの膜が、活性領域１０のウェブ１０ｂの領域に対して流れてもよく、よって、ＭＥＡ９ａ−ｄの膜にわたる媒体交換を改善し得ることを容易にする。
【００４４】
セパレータプレート２ａ−ｅ間に配置される電気化学セルをシーリングするために、セパレータプレートは、シーリング領域１１内の積層体１００の個別プレート２ａ'、２ａ"、２ｂ'、２ｂ"などにエンボス加工されるシーリングビード１１ａ'、１１ａ"、１１ｂ'、１１ｂ"などの形式のシーリング要素を有する。シーリングビード１１ａ'、１１ａ"、１１ｂ'、１１ｂ"などは、積層方向８に沿って、それぞれのプレート面から一定の高さ１４を有し、当該高さは、個別プレート１１ｂのシーリングビード１１ｂ'に対して、図２ａにおける例により強調され、個別プレート１１ｂの材料の厚さは、ここに含まれる。電気化学セルをシーリングするために、シーリングビード１１ａ'、１１ａ"、１１ｂ'、１１ｂ"などを有するシーリング領域１１は、活性領域１０を完全に囲む（ここでは図示しない）。それにより、各２つのシーリングビードは、隣接するセパレータプレートの側面に向いて、すなわち、各事例においてフレームを収容しつつ、相互に支持されており、当該フレームは、それぞれのセパレータプレート間に配置されるＭＥＡの膜に接続され、それぞれのシーリングビード間で、この膜を囲む。これらのフレームは、１２ａ〜ｄで図２ａにおいて指定される。よって、図２ａにおいて、セパレータプレート２ａの個別プレート２ａ"にエンボス加工されるシーリングビード１１ａ"は、セパレータプレート２ｂの個別プレート２ｂ'にエンボス加工されるシーリングビード１１ｂ'に対して支持され、セパレータプレート２ａ及び２ｂ間に配置されるＭＥＡ９ａの膜を囲むフレーム１２ａは、シーリングビード１１ａ"及び１１ｂ'などの間に収容される。
【００４５】
ここでは明示的に図示されない代替の実施形態において、例えば、各２つの隣接するセパレータプレート間に配置されるエラストマーシーリング形式で、セパレータプレート２ａ−ｅから電気化学セルを同様にシーリングするために、シーリングビード１１ａ'、１１ａ"、１１ｂ'、１１ｂ"などの代わりに、異なるシーリング要素が提供され得る。これらはそれぞれ、例えば、セパレータプレート間に挿入され得る、又は、セパレータプレートに接着又はスプレーされ得る。
【００４６】
セパレータプレート２ａ−ｅはさらに、固定要素１３ａ−ｅを有し、互いに対してセパレータプレート２ａ−ｅを位置調整及び固定する機能を有し、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行である。図２ａに示される積層体１００の第１実施形態において、固定要素１３ａ−ｅは、セパレータプレート２ａ−ｅのエッジにおけるセパレータプレートの拡張部分として２ａ−ｅとして設計される。図２ａにおける固定要素１３ａ−ｅのそれぞれは、積層体１００のセパレータプレート２ａ−ｅの個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"のうちのそれぞれ１つのみの拡張部分により画定され、各事例において、これらの個別プレートと一体化されるように設計される。ここで、完全性とは、特に、少なくとも１つの固定要素が、対応する個別プレートと一体的に生成されることを意味する。よって、材料の均質性も要求されるが、しかしながら、例えば、厚さは全体を通じて一貫していなくてもよい。
【００４７】
固定要素１３ａ−ｅはそれぞれ、活性領域１０から見て外側に向いたシーリングビード１１ａ'、１１ａ"、１１ｂ'、１１ｂ"などの側面の一方に配置される。固定要素１３ａ−ｅは、シーリングビード１１ａ'、１１ａ"、１１ｂ'、１１ｂ"などとは異なり、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な方向、特に、図２ａにおけるｘ方向６に沿ってこれらから離間する。
【００４８】
固定要素１３ａ−ｅを形成する個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"の拡張部分はそれぞれ、積層方向に向けて、特に、図２ａにおいて正のｚ方向８に向けて個別プレートのプレート面に対して湾曲している。セパレータプレート２ａ−ｅの拡張部分を形成する固定要素１３ａ−ｅの湾曲した端部は、少なくとも部分的に真っ直ぐ延在している。示さる断面に真っ直ぐ延在する固定要素１３ａ−ｅのセクションは、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面と又はセパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行に延在する平面と角度αをそれぞれ画定する。図２ａにおいて、角度αは、約１００度の値を有する。ここで示される実施形態の変形例において、角度αはまた、他の値、例えば、９１≦α≦１３５度、又は、１００度≦α≦１２０度が想定されてもよい。
【００４９】
画定されたセパレータプレートの固定要素は、それぞれのセパレータプレートのプレート面から始まって、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に垂直な同一のセパレータプレートのシーリング要素を越えて、例えば、このセパレータプレートのシーリング要素の最大高さの少なくとも１．１倍、少なくとも１．５倍、又は、少なくとも２倍突出している。よって、図２ａにおいて、セパレータプレート２ｂの固定要素１３ｂは、積層方向８に沿ってセパレータプレート２ｂのシーリングビード１１ｂ'の高さ１４を越えて、この場合、例えば、高さ１４の少なくとも３倍突出している。
【００５０】
積層体１００のセパレータプレート２ａ−ｅの固定要素１３ａ−ｅは、互い入れ子になっている。ここで示される実施形態において、各事例において、少なくとも１つのセクション又はフレームの拡張部分は、それにより、隣接するセパレータプレートの固定要素間に収容及び押しつけられ、当該フレームは、それぞれのセパレータプレート間に配置されるＭＥＡの膜に接続され、この薄膜を囲む。よって、図２ａでは、例えば、フレーム１２ａは、セパレータプレート２ａの固定要素１３ａと、セパレータプレート２ｂの固定要素１３ｂとの間に収容及び押しつけられ、当該フレームは、ＭＥＡ９ａの膜に接続され、セパレータプレート２ａ及び２ｂの間に配置される。対応して、フレーム１２ｂは、セパレータプレート２ｂ及び２ｃの固定要素１３ｂと１３ｃとの間などに収容及び押しつけられる。
【００５１】
フレーム１２ａ−ｄはそれぞれ、それらをそれぞれ接触する固定要素の全体的に重ね合わさる領域に少なくともわたってこれらのフレームが延在し、それによって、互いに完全に固定要素を電気的に絶縁するような方法で、セパレータプレート２ａ−ｅの固定要素１３ａ−ｅ間に収容される。固定要素１３ａ及び１３ｂが互いに重なり合い、接触した状態になる領域全体にわたって延在するような方法で、フレーム１２ａは、固定要素１３ａ及び１３ｂの間に収容及び配置されることが、図２ｂにおいて明確に理解可能である。このように、固定要素１３ａ及び１３ｂの間に収容されるフレーム１２ａのセクションは、セパレータプレート２ａ及び２ｂの間、又は、固定要素１３ａ及び１３ｂの領域内の個別プレート２ａ"及び２ｂ"の間に望ましくない短絡が発生することを防ぐ。
【００５２】
セパレータプレート２ａ−ｅの固定要素１３ａ−ｅの入れ子方式は、各事例において、固定要素間にフレーム１２ａ−ｄのうちの１つを収容しつつ、隣接するセパレータプレートの固定要素が互いに支持することに影響を与える。図２ａにおいて、セパレータプレート２ａの固定要素１３ａは、すなわち、固定要素１３ａ及び１３ｂの間にフレーム１２ａを収容しつつ、固定要素１３ｂが、負のｘ方向６におけるセパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な第２セパレータプレート２ｂに対する第１セパレータプレート２ａの変位を防ぐような方法で、例えば、セパレータプレート２ｂの固定要素１３ｂに支持される。
【００５３】
図２ａに図示されていないが、ｘ方向６に沿う固定要素１３ａ−ｅとは反対のセパレータプレート２ａ−ｅの側面にある、固定要素１３ａ−ｅに対応する固定要素は、対応する方法で互いに支持され、かつ、正のｘ方向６において、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行に互いに対するセパレータプレート２ａ−ｅの変位を防ぐ。さらに、セパレータプレート２ａ−ｅは、好ましくは、追加の固定要素を有し、ｙ方向７に沿うセパレータプレート２ａ−ｅの反対側に沿って配置された固定要素１３ａ−ｅに対応する。相互にセパレータプレート２ａ−ｅのすべての側面に配置される固定要素は、各事例において、ｘｙ平面において積層体１００の隣接するセパレータプレート間で確実なロック接続を生成する。このように、固定要素１３ａ−ｅは、互いに対してセパレータプレート２ａ−ｅを位置調整及び固定することに寄与する。
【００５４】
固定要素１３ａ−ｅは、それらが、それらの形状及び／又はそれらのアライメントを変更することにより、積層方向８に沿うセパレータプレート２ａ−ｅの互いからの特定の距離の変化に従い得るように、少なくとも部分的に伸縮するように設計される。 例えば、固定要素１３ａ−ｅのストレートエンドがセパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に対して角度を有する角度ａは、固定要素１３ａ−ｅの弾性を受けてわずかに可変であり得る。固定要素１３ａ−ｅを形成するセパレータプレート２ａ−ｅの、又は、個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"の拡張部分の弾性は、例えば、それらの長さがそれらの幅よりもそれぞれ大きいという点で提供されてよく、例えば、固定要素１３ａ−ｅの長さ１７は、各事例において、固定要素１３ａ−ｅの幅１８の少なくとも３倍又は少なくとも５倍であってよい（図２ｂを参照）。固定要素１３ａ−ｅの長さ１７は、例えば、固定要素のストレートエンドに沿って決定されてよい。固定要素１３ａ−ｅの幅１８は、例えば、固定要素１３ａ−ｅが形成されるセパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行であり、かつ、セパレータプレート２ａ−ｅの、又は、個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"の厚さ方向に対して垂直であると決定されてよい。
【００５５】
固定要素１３ａ、及び、固定要素１３ａと固定要素１３ｂとの間に配置されるフレーム１２ａのセクション、並びに、シーリング領域１１及び活性領域１０が、特に、図２ｃからの上面図において示される。
【００５６】
図３ａ〜図３ｃは、第２実施形態に係る図１に示される電気化学システム１の積層体２００のセクションを概略的に示す。図３ａは、このセクションの断面図を示し、断面がｘｚ平面に平行に整列される。図３ｂは、図３ａからのセクションの斜視図を示す。図３ｃは、図３ａ及び図３ｂに示されるセクションの上面図を示す。しかしながら、図２ｃとは異なり、図３ｃにおける視線は、積層方向８に沿って整列されていないが、代わりに、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に対して角度α分の角度を有する方向に沿っており、方向が、固定要素１３ａ−ｅのストレートエンドに平行に整列されている。
【００５７】
図３ａ〜図３ｃに係る積層体２００は、固定要素１３ａ−ｅを形成する個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"の拡張部分が、それらの剛性を高めるために、ビード状の窪み２１ａ'、２１ｂ'、２１ｃ'、２１ｄ'、２１ｅ'を有する（図３ｃを参照）点で、図２ａ〜図２ｃに係る積層体１００とは異なる。固定要素１３ａにエンボス加工されたビード状の窪み２１ａ'は、特に、図３ｂにおいて明確に理解可能である。図３ａにおいて、固定要素１３ａ及び１３ｅのビード状の窪み２１ａ'及び２１ｅ'のみが、明確にするために明示的に協調されている。積層体２００の固定要素１３ａ−ｅのビード状の窪み２１ａ'、２１ｂ'、２１ｃ'、２１ｄ'、２１ｅ'はそれぞれ、細長い形状を有し、固定要素１３ａ−ｅのストレートエンドの進路に従う。ビード状の窪みが互いに入れ子になっているということが、図３ｃの表現から集められ得る。固定要素１３ａ−ｅの、互いに入れ子式の窪み２１ａ'２１ｂ'、２１ｃ'、２１ｄ'、２１ｅ'はさらに、積層体２００の隣接するセパレータプレート間におけるｙ方向７に沿う確実なロック接続に影響を与える。図２ａ〜図２ｃの積層体１００とは異なり、積層体２００のフレーム１２ａ−ｄは、図３ａ〜図３ｃに係る固定要素１３ａ−ｅ間には収容されていない。積層体２００の隣接するセパレータプレートの固定要素１３ａ−ｅを互いから電気的に絶縁すべく、積層体２００の固定要素１３ａ−ｅはそれぞれ、少なくとも一方の側で電気的に絶縁するコーティング１９を有する。例えば、固定要素１３ａ−ｅを形成する図３ａ〜図３ｃに係る積層体２００において個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"はそれぞれ、正のｚ方向８に向いており、かつ、正のｘ方向６に面する側に、少なくとも電気的に絶縁するコーティング１９ａ−ｅを有する。
【００５８】
図４ａ〜図４ｃは、第３実施形態に係る図１に示される電気化学システム１の積層体３００のセクションを概略的に示す。図４ａは、このセクションの断面図を示し、断面は、ｘｚ平面に平行に整列されている。図４ｂは、図４ａからのセクションの斜視図を示す。図４ｃは、図４ａ及び図４ｂに示されるセクションの上面図を示し、視線が図２ｃのような積層方向８に沿って整列される。
【００５９】
図４ａ〜図４ｃに係積層体３００は、セパレータプレート２ａ−ｅがそれぞれ２つの固定要素を有するという点で図２ａ〜図２ｃに係る積層体１００とは異なり、それぞれは、それぞれのセパレータプレートの個別プレートのうちの１つのみの拡張部分により形成される。よって、セパレータプレート２ａは、個別プレート２ａ'の拡張部分により形成される第１固定要素１３ａ'及び個別プレート２ａ"の拡張部分により形成される第２固定要素１３ａ"の拡張部分を有する。セパレータプレート２ｂは、個別プレート２ｂ'の拡張部分により形成される第１固定要素１３ｂ'及び個別プレート２ｂ"の拡張部分により形成される第２固定要素１３ｂ"などを有する。積層体３００の固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などは、積層方向８に平行な同一の方向において、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に対して湾曲している。すなわち、前に述べたように、各フレーム１２ａ−ｄのうちの１つを収容しつつ、各事例において、これらの固定要素の間にフレーム１２ａ−ｄのうちの１つについての少なくとも１つのセクションを収容しつつ、各事例において、隣接するセパレータプレートの互いに向き合う個別プレートの固定要素は、互いに入れ子になっている。よって、セパレータプレート２ａの固定要素１３ａ"及びセパレータプレート２ｂの固定要素１３ｂ'は、固定要素１３ａ"及び１３ｂ'の間にフレーム１２ａを収容しつつ、互いに入れ子になっている。セパレータプレート２ｂの固定要素１３ｂ"及びセパレータプレート２ｃの固定要素１３ｃ'は、固定要素１３ｂ"及び１３ｃ'などの間にフレーム１２ｂを収容しつつ、互いに入れ子になっている。
【００６０】
図２ａ〜図２ｃに係る積層体１００とは異なり、図４ａ〜図４ｃに係る積層体３００の固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などはそれぞれ、セパレータプレート２ａ−ｅの隅の領域に配置される。積層体３００の固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などはそれぞれさらに、例えば、積層方向８に沿って１つのセクションにおいて、少なくともセパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行である円形の形式で、湾曲又は弧状の進路をそららの断面が有するような方法で設計される。さらに、積層体３００の固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などを形成する拡張部分は、積層方向８において、少なくとも部分的に円錐である。
【００６１】
積層体３００の固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などの湾曲した断面に起因して、及び、セパレータプレート２ａ−ｅの隅の領域におけるそれらの配置に起因して、隣接するセパレータプレートの隣接する固定要素は、例えば、固定要素１３ａ"及び１３ｂ'は、２つの方向において互いにもたれている。セパレータプレートのプレート面に平行な全部で４つの空間方向のセパレータプレート２ａ−ｅの確実なロックであるが、まだ、リバーシブルな接続について、積層体３００のセパレータプレート２ａ−ｅはそれぞれ、好ましくは、セパレータプレート２ａ−ｅの対角線上で反対側の隅に図４ａ〜図４ｃにおいて示されるタイプの固定要素についての少なくとも２つのペアを有する。
【００６２】
図５ａ〜図５ｃは、第４実施形態に係る図１に示される電気化学システム１の積層体４００のセクションを概略的に示す。図５ａは、このセクションの断面図を示し、この断面は、ｘｚ平面に平行に整列されている。図５ｂは、図５ａに示されるセクションの斜視図を示す。図５ｃは、図５ａ及び図５ｂに示されるセクションの上面図を示し、図３ｃに示されるように、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に対して角度αにより角度が付けられた方向に沿って、視線が整列されており、方向は、積層体４００の固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などのストレートエンドに平行に延在する。
【００６３】
図４ａ〜図４ｃに係る積層体３００に示されるように、図５ａ〜図５ｃに係る積層体４００のセパレータプレート２ａ−ｅのそれぞれは、２つの固定要素をそれぞれ有し、それぞれは、それぞれのセパレータプレートの個別プレートのうちの１つのみの拡張部分により形成され、これらの拡張部分は、例えば、図２ａ〜図２ｃに係る積層体１００の固定要素１３ａ−ｅと同様に、セパレータプレート２ａ−ｅのエッジ上に横方向に配置される。
【００６４】
固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などを形成する積層体４００の個別プレート２ａ'、２ａ"、２ｂ'、２ｂ"などの拡張部分はそれぞれ、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に垂直に整列されたｘ−ｚ平面における積層方向８に沿う１つのセクションにおいて、少なくともＵ字又はＶ字形状の断面を有する。しかしながら、Ｕ字又はＶ字形状は、それにより、対称的に設計されていない。それにより、固定要素１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などを形成する積層体４００の個別プレート２ａ'、２ａ"、２ｂ'、２ｂ"などの拡張部分の外側ストレートエンドはそれぞれ、この場合、正のｚ方向において、積層方向８に沿って同一方向に湾曲しており、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面と同一の角度αを各事例において画定する。固定要素１３ａ'１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"などの安全性を高めるために、同一のセパレータプレートの個別プレートの固定要素の外側ストレートエンドはそれぞれ、少なくとも部分的に相互に支持されており、任意に、例えば、材料接続により、特に溶接接続により、このセクションに沿って互いに接続されてよい。よって、例えば、固定要素１３ａ'、１３ａ"を形成するセパレータプレート２ａの個別プレート２ａ'、２ａ"の拡張部分の外側ストレートエンドは、少なくとも部分的に互いに相互に支持する。固定要素１３ｂ'、１３ｂ"を形成するセパレータプレート２ｂの個別プレート２ｂ'、２ｂ"の拡張部分の外側ストレートエンドは、少なくとも部分的に互いに相互に支持するなどである。
【００６５】
示される実施形態において、個別プレート２ａ"、２ｂ"などの固定要素１３ａ"、１３ｂ"などは、個別プレート２ａ'、２ｂ'などの固定要素１３ａ'、１３ｂ'などよりも、プレート面２０ａ、２０ｂなどから先に突出しており、すなわち、矢印１５ａ"、１５ａ'による例を用いて示されるように、全体的に長いが、これから逸脱した実施形態も可能である。本明細書に示される実施形態の場合、フレーム１２ａ、１２ｂなどが常にフレームに接触する２つの固定要素のうちの短い方まで少なくとも突出することで、フレームがそれらを完全に電気的に絶縁することが不可欠である。
【００６６】
すなわち、前に述べたように、隣接するセパレータプレートの互いに向き合う個別プレートの固定要素の間に、各事例において、フレーム１２ａ−ｄのうちの１つ、又は、各事例において、のフレーム１２ａ−ｄのうちの１つについての１つのセクションを収容しつつ、図４ａ〜図４ｃに係る積層体３００と同様に、これらの固定要素のそれぞれは、それにより、互いに入れ子になっている。よって、セパレータプレート２ａの個別プレート２ａ"の固定要素１３ａ"及びセパレータプレート２ｂの個別プレート２ｂ'の固定要素１３ｂ'は、固定要素１３ａ"と１３ｂ'との間にフレーム１２ａを収容しつつ、互いに入れ子になっている。セパレータプレート２ｂの個別プレート２ｂ"の固定要素１３ｂ"及びセパレータプレート２ｃの個別プレート２ｃ'の固定要素１３ｃ'は、固定要素１３ｂ"と１３ｃ'などとの間にフレーム１２ｂを収容しつつ、互いに入れ子になっている。
【００６７】
それにより、隣接するセパレータプレートの互いに向き合う個別プレートの、Ｕ字形状又はＶ字形状に成形された固定要素はそれぞれ、ｘ方向６の両方の方向において、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行なセパレータプレートの固定に影響を与えるような方法で、互いに入れ子になっている。例えば、セパレータプレート２ａの個別プレート２ａ"の固定要素１３ａ"は、正及び負のｘ方向６において、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な平面でセパレータプレート２ｂの個別プレート２ｂ'の固定要素１３ｂ'に支持される。ｘｙ平面において、個別プレート２ａ"と２ｂ'との間で確実なロック接続を実現するために、固定要素１３ａ"、１３ｂ'の同様に設計されたペアで十分であり得、当該ペアは、検討中のセパレータプレートの外縁に対して直角に配置されるセパレータプレートの外縁のうちの１つにおいて設計される。このように、固定要素１３ａ"及び１３ｂ'は、セパレータプレート２ａ及び２ｂを積層するときに、ガイド構造として機能し得るので、積層体４００の組み立てを容易にする。
【００６８】
図６ａ〜図６ｄは、第５実施形態に係る図１に示される電気化学システム１の積層体５００のセクションを概略的に示す。図６ａは、このセクションの断面図を示し、断面２６は、ｘｚ平面に平行に整列されている（図６ｄを参照）。図６ｂは、図６ａに示されるセクションの斜視図を示す。図６ｃは、このセクションの別の断面図を示し、図６ｃに係る断面２７は、図６ａに係る断面に平行に整列されている（図６ｄを参照）。さらに、図６ｄは、図６ａ〜図６ｃに示されるセクションの上面図を示し、視線は、積層方向８に沿って整列されている。さらに、図６ａ、６ｃの断面２６、２７は、図６ｄにおいて破線で強調されている。
【００６９】
積層体５００のセパレータプレート２ａ−ｅはそれぞれ、セパレータプレート２ａ−ｅにモールドされる隆起領域２２ａ'、２２ａ"、２２ｂ'、２２ｂ"、２２ｃ'、２２ｃ"、２２ｄ'、２２ｄ"、２２ｅ'、２２ｅ"の形式の固定要素を有する。互いに隣接するセパレータプレートの固定要素を形成する隆起領域はそれぞれ、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な平面において、少なくとも互いに確実なロック方法でそれぞれが係合するような方法で、すなわち、前に示した実施形態のいくつかにおいて、隣接するセパレータプレートの隆起領域間にフレーム１２ａ−ｄの少なくとも１つのセクションを収容しつつ、互いに相補的となるように配置及び設計される。さらに、隆起領域２２ａ'、２２ａ"、２２ｂ'、２２ｂ"、２２ｃ'、２２ｃ"、２２ｄ'、２２ｄ"、２２ｅ'、２２ｅ"はそれぞれ、活性領域１０の外側に配置される。
【００７０】
積層体５００のセパレータプレート２ａ−ｅの個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"はそれぞれ、それぞれの個別プレートにモールドされ、かつ、それぞれの個別プレートと一体となるように設計されるある第１隆起領域２２ａ"、２２ｂ"、２２ｃ"、２２ｄ"、２２ｅ"を有する。第１隆起領域２２ａ"、２２ｂ"、２２ｃ"、２２ｄ"、２２ｅ"はそれぞれ、個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"のシーリングビード１１ａ"、１１ｂ"、１１ｃ"、１１ｄ"、１１ｅ"を越えて、負のｚ方向８に突出している。例えば、セパレータプレート２ａのプレート面２０ａから生じ、積層方向８に沿う個別プレート２ａ"の第１隆起領域２２ａ"のある高さ２４ａ"は、同一のプレート面２０ａから生じ、かつ、積層方向８に沿う同一の個別プレート２ａ"のシーリングビード１１ａ"のある高さ２５ａ"よりも大きい。
【００７１】
積層体５００のセパレータプレート２ａ−ｅの個別プレート２ａ'、２ｂ'、２ｃ'、２ｄ'、２ｅ'はそれぞれ、それぞれの個別プレートにモールドされ、かつそれぞれの個別プレートと一体となるように設計される第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'を有する。第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'はそれぞれ、正のｚ方向８に突出しており、それらは、シーリングビード１１ａ'、１１ｂ'、１１ｃ'、１１ｄ'、１１ｅ'として、個別プレート２ａ'、２ｂ'、２ｃ'、２ｄ'、２ｅ'から同程度に形成される。例えば、セパレータプレート２ｂのプレート面２０ｂから生じ、かつ、積層方向８に沿う個別プレート２ｂ'の第２隆起領域２２ｂ'のある高さ２４ｂ'は、同一のプレート面２０ｂから生じ、かつ、積層方向８に沿う同一の個別プレート２ｂ'のシーリングビード１１ｂ'のある高さ２５ｂ'に実質的に等しい。
【００７２】
正のｚ方向８に向いた個別プレート２ａ'、２ｂ'、２ｃ'、２ｄ'、２ｅ'の第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'はそれぞれ、窪み２３ａ'、２３ｂ'、２３ｃ'、２３ｄ'、２３ｅ'を有する。負のｚ方向８に向いた個別プレート２ａ"、２ｂ"、２ｃ"、２ｄ"、２ｅ"の第１隆起領域２２ａ"、２２ｂ"、２２ｃ"、２２ｄ"、２２ｅ"はそれぞれ、第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'の窪み２３ａ'、２３ｂ'、２３ｃ'、２３ｄ'、２３ｅ'に相補的な形状を有し、フレーム１２ａ−ｄのうちの１つの少なくとも１つのセクションを収容しつつ、第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'の窪み２３ａ'、２３ｂ'、２３ｃ'、２３ｄ'、２３ｅ'にそれぞれ収容される。
【００７３】
積層体５００において、第１隆起領域２２ａ"、２２ｂ"、２２ｃ"、２２ｄ"、２２ｅ"及び第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'は、互いに相補的となるような方法で形成され、かつ、隣接するセパレータプレート２ａ−ｅの互いに向き合う個別プレートにおける第１隆起領域及び第２隆起領域の各ペアが、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な２つの方向において確実なロック接続に影響を与えるような方法で配置される。
【００７４】
例えば、第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'の窪み２３ａ'、２３ｂ'、２３ｃ'、２３ｄ'、２３ｅ'はそれぞれ、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な丸い断面を有し、断面は、正のｚ方向８に少なくとも部分的に円錐状に拡張している。図６ｂでは、セパレータプレート２ａの個別プレート２ａ'の第２領域２２ａ'は、窪み２３ａ'で示され、窪み２３ａ'は、正のｚ方向８に少なくとも部分的に円錐状に拡張する。第１隆起領域２２ａ"、２２ｂ"、２２ｃ"、２２ｄ"、２２ｅ"はそれぞれ、セパレータプレート２ａ−ｅのプレート面に平行な丸い断面を有し、例えば、第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'の窪み２３ａ'、２３ｂ'、２３ｃ'、２３ｄ'、２３ｅ'に対して相補的であり、断面は、負のｚ方向８に少なくとも部分的に円錐状にテーパ状である。しかしながら、第２隆起領域２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'、２２ｅ'の窪み２３ａ'、２３ｂ'、２３ｃ'、２３ｄ'、２３ｅ'、及び、これらの窪みに収容される第１隆起領域２２ａ"、２２ｂ"、２２ｃ"、２２ｄ"、２２ｅ"は、互いに相補的な他の断面を有することも考えられる。
［項目１］
電気化学システム（１）であって、
第１金属セパレータプレート（２ａ）を有し、及び、第２金属セパレータプレート（２ｂ）を有しており、それぞれがプレート面を画定し、上記プレート面に垂直な積層方向（８）に積層されており、
上記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）間に電気化学セルを形成するために、上記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）間に配置される膜、特に、電解質膜又は水交換膜を有し、
上記電気化学セルをシーリングするための少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）を有し、
上記セパレータプレートの上記プレート面に対して平行に互いに対する上記セパレータプレートの変位に対して上記セパレータプレートを固定するための固定要素を有し、
上記固定要素は、少なくとも１つの第１固定要素を有し、上記少なくとも１つの第１固定要素は、上記第１セパレータプレートと一体となるように設計され、上記少なくとも１つのシーリング要素とは異なり、上記セパレータプレートの上記プレート面に平行な平面において上記少なくとも１つのシーリング要素から離間しており、かつ、上記積層方向に上記第１セパレータプレートの上記プレート面を越えて部分的に少なくとも突出しており、
上記固定要素は、少なくとも１つの第２固定要素を有し、上記少なくとも１つの第２固定要素は、上記第２セパレータプレートと一体となるように設計され、上記少なくとも１つのシーリング要素とは異なり、上記セパレータプレートの上記プレート面に平行な平面において上記少なくとも１つのシーリング要素から離間しており、かつ、上記積層方向に上記第２セパレータプレートの上記プレート面を越えて部分的に少なくとも突出しており、
上記プレート面に平行に整列された軸線又は直線に沿う２つの反対方向のうちの少なくとも一方において、上記第２セパレータプレートに対する上記第１セパレータプレートの変位を上記第２固定要素が防ぐような方法で、上記第１固定要素は、上記第２固定要素に支持されている、電気化学システム（１）。
［項目２］
上記第１固定要素及び／又は上記第２固定要素は、上記少なくとも１つのシーリング要素を越えて、又は、上記少なくとも１つのシーリング要素のうちの少なくとも１つを越えて、上記積層方向に突出することを特徴とする、項目１に記載の電気化学システム（１）。
［項目３］
上記膜の少なくとも１つのセクション、又は、上記膜に接続され、かつ、上記膜を取り囲むフレーム（１２ａ）の少なくとも１つのセクションは、上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）と、上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ"）との間に収容されていることを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目４］
上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）及び上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）を互いから電気的に絶縁するような方法で、上記膜のセクション又はフレームのセクション（１２ａ）は、上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）と、上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）との間に収容及び配置されていることを特徴とする、項目３に記載の電気化学システム（１）。
［項目５］
上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）及び／又は上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）は、上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）から上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）を電気的に絶縁するための電気的に絶縁するコーティング（１９）を有することを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目６］
上記固定要素（１３ａ、１３ｂ：１３ａ"、１３ｂ'）は、それぞれ、上記少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）によりシーリングされる上記電気化学セルから離れた方を向いた上記少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）の側に配置されることを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目７］
上記固定要素（１３ａ、１３ｂ：１３ａ"、１３ｂ'）は、それらの形及び／又はそれらのアライメントを変更することにより、上記積層方向（８）に沿う上記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の互いからの特定の距離の変化に上記固定要素が従うよう構成されるように、領域において少なくとも伸縮することを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目８］
上記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）はそれぞれ、金属シートから、好ましくは、ステンレス鋼シートから形成されることを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目９］
上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）は、上記第１セパレータプレート（２ａ）にモールドされており、及び／又は、上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）は、上記第２セパレータプレート（２ｂ）にモールドされており、すなわち、各事例において好ましくは、エンボス加工又は深絞り加工によりモールドされていることを特徴とする、項目８に記載の電気化学システム（１）。
［項目１０］
上記少なくとも１つのシーリング要素（１１ａ"、１１ｂ'）は、上記第１セパレータプレート（２ａ）と一体となるように設計される少なくとも１つの第１シーリング要素（１１ａ"）を有し、上記少なくとも１つのシーリング要素は、上記第２セパレータプレート（２ｂ）と一体となるように設計される少なくとも１つの第２シーリング要素（１１ｂ'）を有することを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目１１］
上記第１シーリング要素は、上記第１セパレータプレート（２ａ）にモールドされた第１シーリングビード（１１ａ"）を有し、上記第２シーリング要素は、上記第２セパレータプレート（２ｂ）にモールドされた第２シーリングビード（１１ｂ'）を有し、上記第１シーリングビード（１１ａ"）及び上記第２シーリングビード（１１ｂ'）は、好ましくは、上記膜又は上記膜に接続されたフレーム（１２ａ）を少なくとも部分的に収容し、かつ、上記第１シーリングビード（１１ａ"）と上記第２シーリングビード（１１ｂ'）との間で上記膜を取り囲みつつ、互いに相互に支持していることを特徴とする、項目１０に記載の電気化学システム（１）。
［項目１２］
上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）は、上記第１セパレータプレート（２ａ）の上記プレート面に対して少なくとも部分的に角度のある上記第１セパレータプレート（２ａ）の拡張部分として設計されており、上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）は、上記第２セパレータプレート（２ｂ）の上記プレート面に対して少なくとも部分的に角度のある上記第２セパレータプレート（２ｂ）の拡張部分として設計されており、上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）及び上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）は、領域において少なくとも互いに入れ子式で配置されていることを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目１３］
上記第１固定要素（１３ａ；１３ａ"）及び上記第２固定要素（１３ｂ；１３ｂ'）が、それぞれのセパレータプレートの上記プレート面で、又は、それぞれのセパレータプレートの上記プレート面に平行な平面で画定する上記角度は、各事例において、少なくとも部分的に９１度と１３５度との間、好ましくは、部分的に少なくとも１００度と１２０度との間であることを特徴とする、項目１２に記載の電気化学システム（１）。 
［項目１４］
上記拡張部分は、それぞれのセパレータプレートの隅の領域に配置され、かつ、上記プレート面に平行な平面において少なくとも部分的に、それらの断面が湾曲した形状、例えば、円弧線又は楕円線の形状をとるような方法で設計されていることを特徴とする、項目１２及び１３のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目１５］
上記第１固定要素及び上記第２固定要素を形成する上記拡張部分は、上記積層方向に沿って少なくとも１つのセクションにおいて、上記セパレータプレートの上記プレート面に垂直に整列された平面においてＵ字又はＶ字形状の断面を有し、かつ、確実なロック方法で互いに入れ子式で配置されていることを特徴とする、項目１２から１４のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目１６］
上記拡張部分はそれぞれ、それらの剛性を向上させるためのビード状の窪み（２１ａ'、１２ｂ'、２１ｃ'、２１ｅ'）を有し、上記窪みは、好ましくは、上記プレート面に対して角度を有するそれぞれの拡張部分の上記セクションに沿って、整列されていることを特徴とする、項目１２から１５のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目１７］
上記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）はそれぞれ、２つの個別プレート（２ａ'、２ａ"、２ｂ'、２ｂ"）を有し、上記２つの個別プレートは、好ましくは、溶接接続により、特に、好ましくは、レーザ溶接接続により、互いに物質的に接続されることを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
［項目１８］
各事例において、上記セパレータプレートのそれぞれの上記個別プレートのちょうど１つのみがこの個別プレートの少なくとも１つの拡張部分の形式で少なくとも１つの固定要素を有することを特徴とする、項目１７に記載の電気化学システム（１）。
［項目１９］
上記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）のそれぞれの上記個別プレート（２ａ'、２ａ"；２ｂ'、２ｂ"）の両方は、それぞれの個別プレートの少なくとも１つの拡張部分の各事例における形式で、少なくとも１つの固定要素（１３ａ'、１３ａ"、１３ｂ'、１３ｂ"）を有することを特徴とする、項目１７に記載の電気化学システム（１）。
［項目２０］
上記第１固定要素は、上記第１セパレータプレート（２ａ）にモールドされ、かつ、上記第２セパレータプレート（２ｂ）に面する隆起領域（２２ａ"）を有し、上記第２固定要素は、上記第２セパレータプレート（２ｂ）にモールドされ、かつ、上記第１セパレータプレート（２ａ）に面する第２隆起領域（２２ｂ'）を有し、上記第２セパレータプレート（２ｂ）の上記第２隆起領域（２２ｂ'）は、上記第１セパレータプレート（２ａ）の上記第１隆起領域（２２ａ"）に対して、少なくとも領域において相補的な形状を有する窪み（２３ｂ'）を有し、上記第１セパレータプレート（２ａ）の上記第１隆起領域（２２ａ"）は、少なくとも領域において、上記第２セパレータプレート（２２ｂ）の上記第２隆起領域（２２ｂ'）の上記窪み（２３ｂ'）に収容されることを特徴とする、前述の項目のいずれか一項に記載の電気化学システム（１）。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【国際調査報告】
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