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特開2024-89662支持ビードを有する電気化学システムのセパレータプレート
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024089662
(43)【公開日】2024-07-03
(54)【発明の名称】支持ビードを有する電気化学システムのセパレータプレート
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0276 20160101AFI20240626BHJP
H01M 8/0206 20160101ALI20240626BHJP
C25B 13/02 20060101ALI20240626BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0276
H01M8/0206
C25B13/02 302
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023215146
(22)【出願日】2023-12-20
(31)【優先権主張番号】20 2022 107 165.9
(32)【優先日】2022-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】505467753
【氏名又は名称】レインツ デッチタングス ゲー エム ベー ハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マヌエル カム
(72)【発明者】
【氏名】ヨハネス ケーベレ
(72)【発明者】
【氏名】ハラルド レビアン
(72)【発明者】
【氏名】ベルント ゴーグラー
(72)【発明者】
【氏名】フェリックス センフ
【テーマコード（参考）】
5H126
【Ｆターム（参考）】
5H126AA12
5H126AA13
5H126BB06
5H126DD05
5H126EE03
5H126EE11
5H126GG02
5H126HH01
5H126JJ03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】大きい機械的な力の影響下においてさえ不可逆的な塑性変形からシーリング要素を可能な限り保護する支持又は保護機構を有する電気化学システム又はそのセパレータプレートの提供。
【解決手段】セパレータプレート２ａは、セパレータプレートの領域をシールするためのシーリングビード１２ａ～１２ｄ、シーリングビードは、少なくとも断面において、少なくとも２つの波周期（ＰＤ）を伴う波状の進路を有する及び特に激突状況において、シーリングビードを支持するための支持ビード２０ａ、２０ｂを備え、ここで、支持ビードは、シーリングビードから離間され、シーリングビードの波状の進路に沿って延在し、ここで、支持ビードは、少なくとも２つの周期（ＰＡ）を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅（ＢＡ）を有し、支持ビードの幅は、支持ビードの延在部Ｒの方向に垂直に、支持ビードの第１外側ビード下部２１から第２外側ビード下部２７へ測定される。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】セパレータプレート２ａは、セパレータプレートの領域をシールするためのシーリングビード１２ａ～１２ｄ、シーリングビードは、少なくとも断面において、少なくとも２つの波周期（ＰＤ）を伴う波状の進路を有する及び特に激突状況において、シーリングビードを支持するための支持ビード２０ａ、２０ｂを備え、ここで、支持ビードは、シーリングビードから離間され、シーリングビードの波状の進路に沿って延在し、ここで、支持ビードは、少なくとも２つの周期（ＰＡ）を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅（ＢＡ）を有し、支持ビードの幅は、支持ビードの延在部Ｒの方向に垂直に、支持ビードの第１外側ビード下部２１から第２外側ビード下部２７へ測定される。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セパレータプレート平面を有する電気化学システムについてのセパレータプレートであって、
前記セパレータプレートの領域をシールするためのシーリングビード、前記シーリングビードは、少なくとも断面において、少なくとも２つの波周期（ＰＤ）を伴う波状の進路を有する、及び
特に激突状況において、又は、衝撃の際に、前記シーリングビードを支持するための支持ビード
を備え、
ここで、前記支持ビードは、前記シーリングビードから離間され、前記シーリングビードの前記波状の進路に沿って延在し、
ここで、前記支持ビードは、少なくとも２つの周期（ＰＡ）を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅（ＢＡ）を有し、前記支持ビードの前記幅は、前記支持ビードの延在部（Ｒ）の方向に垂直に、前記支持ビードの第１外側ビード下部から第２外側ビード下部へ測定される、
セパレータプレート。
前記セパレータプレートの領域をシールするためのシーリングビード、前記シーリングビードは、少なくとも断面において、少なくとも２つの波周期（ＰＤ）を伴う波状の進路を有する、及び
特に激突状況において、又は、衝撃の際に、前記シーリングビードを支持するための支持ビード
を備え、
ここで、前記支持ビードは、前記シーリングビードから離間され、前記シーリングビードの前記波状の進路に沿って延在し、
ここで、前記支持ビードは、少なくとも２つの周期（ＰＡ）を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅（ＢＡ）を有し、前記支持ビードの前記幅は、前記支持ビードの延在部（Ｒ）の方向に垂直に、前記支持ビードの第１外側ビード下部から第２外側ビード下部へ測定される、
セパレータプレート。
【請求項2】
前記支持ビードは、ビード下部から開始する２つのビード側面、及び、前記支持ビードの前記ビード側面の間に延在するビード最上部を含み、前記ビード最上部は、第１部分において、実質的に平面であるか、又は、前記セパレータプレート平面に対して凸状であり、第２部分において、前記セパレータプレート平面に対して少なくとも１つのアーチを有し、前記アーチは、前記ビード最上部における窪みとして構成されている、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項3】
前記支持ビードの前記幅は、最小幅及び最大幅の間で変動し、前記アーチは、前記支持ビードの前記最大幅の前記領域に配置され、及び／又は、前記ビード最上部は、平面であるか、又は、前記最小幅の前記領域において前記セパレータプレート平面に対して凸状である、請求項２に記載のセパレータプレート。
【請求項4】
前記セパレータプレート平面に対する前記アーチは、最大で、前記支持ビードの前記周期的に変化する幅の単一周期に及ぶ領域において延在する、請求項２に記載のセパレータプレート。
【請求項5】
前記ビード最上部は、前記セパレータプレート平面に対する少なくとも２つのアーチ、特に、前記幅の周期あたり少なくとも２つのアーチを有し、前記アーチは、異なるエンボス深度及び／又は異なる寸法及び／又は異なる幾何学形状を有する、請求項２に記載のセパレータプレート。
【請求項6】
前記アーチは、少なくとも前記セパレータプレートの非圧縮状態において、前記セパレータプレート平面から少なくとも部分的に離間され、及び／又は、前記セパレータプレートの圧縮状態において、少なくとも部分的にセパレータプレート平面に位置する、請求項２に記載のセパレータプレート。
【請求項7】
前記シーリングビードの前記波周期及び前記支持ビードの幅周期は、同一の周期長及び／又は同一の位相及び／又は実質的に１８０°シフトされた位相を有する、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項8】
前記支持ビードの凹領域は、前記シーリングビードの凸領域の方を向き、及び／又は、前記支持ビードの凸領域は、前記シーリングビードの凹領域の方を向く、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項9】
前記セパレータプレートは金属層であり、前記シーリングビード及び前記支持ビードは、前記金属層において一体的に形成され、前記セパレータプレート平面に垂直に測定される前記支持ビードの最大エンボス高は、少なくとも前記セパレータプレートの非圧縮状態における前記シーリングビードの最大エンボス高より小さい、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項10】
前記支持ビードは、前記セパレータプレートの圧縮状態における前記シーリングビードと同程度に、前記セパレータプレート平面から突出する、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項11】
前記シーリングビード及び支持ビードの延在部（ＲＤ、Ｒ）の主方向は、互いに平行に延在し、及び／又は、前記支持ビードの延在部（Ｒ）の主方向は、前記セパレータプレートの縁部に実質的に平行に延在する、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項12】
前記シーリングビードの前記波状の進路は、少なくとも３、好ましくは少なくとも１０、特に少なくとも２０の周期を有し、及び／又は、前記支持ビードの前記周期的に変化する幅は、少なくとも３の周期、好ましくは、少なくとも１０、特に、少なくとも２０の周期を有する、請求項１に記載のセパレータプレート。
【請求項13】
互いに接続され、その下側が互いの方を向き、前記２つのセパレータプレートの前記シーリングビード及び支持ビードは、ビード最上部が互いから離れる方を向くように配置される、請求項１に記載のセパレータプレートを２つ備えるバイポーラプレート。
【請求項14】
前記２つのセパレータプレートが少なくとも１つの溶接接合によって互いに接続され、前記溶接接合は、前記支持ビード及び前記シーリングビードの間に、特に、前記支持ビード及び前記シーリングビードの間の中心に延在する、請求項１３に記載のバイポーラプレート。
【請求項15】
前記セパレータプレートは、溶接接合によって、前記支持ビードの両方の側で少なくとも部分的に互いに接続される、請求項１３に記載のバイポーラプレート。
【請求項16】
前記セパレータプレート平面に垂直に積層されて積層体となる、請求項１から１２のいずれか一項に記載のセパレータプレートを複数備える、及び／又は、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の複数のバイポーラプレートを複数備える電気化学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気化学システムのセパレータプレート、及び、２つのそのような電気化学システムのセパレータプレートを含むバイポーラプレートに関する。本発明は更に、少なくとも２つのセパレータプレート又は１つのバイポーラプレートを含む電気化学システムに関する。電気化学システムは、燃料電池システム、電気化学コンプレッサ、レドックスフロー電池、又は電気分解装置であり得る。
【0002】
既知の電気化学システムは通常、バイポーラプレートによって互いに分離される電気化学電池の積層体を含む。寸法的に安定かつ構造的に剛性のエンドプレートが通常、積層体の両端に配置される。そのようなバイポーラプレートは、例えば、個別の電気化学電池（例えば燃料電池）の電極を間接的に電気的に接触させるように、及び／又は、隣接する電池を電気的に接続する（電池の直列接続）ために機能し得る。バイポーラプレートは典型的には、共に接合される２つの個別のプレートから形成され、これらは以下、セパレータプレートと称される。バイポーラプレートのセパレータプレートは、物質的に結合される方式で、例えば、１又は複数の溶接接合によって、特に、１又は複数のレーザ溶接接合によって、共に接合され得る。２つのセパレータプレートから構成されるバイポーラプレートがほぼ常に燃料電池システムにおいて使用されるが、２層バイポーラプレート及び単層セパレータプレートの両方が、言及された他の電気化学システムにおいてバイポーラプレートの代わりに使用され得ることが可能である。
【0003】
電気化学電池は典型的には、各場合において、１又は複数の膜電極接合体（ＭＥＡ）も含む。実際の膜及び触媒層及び電極に加えて、ＭＥＡは各々、１又は複数のガス拡散層（ＧＤＬ）を有し得、これらは通常、バイポーラプレートに向けられ、例えば、金属又は炭素フリースから形成される。膜電極接合体の各々はまた、実際の膜を包囲する補強境界／フレームを含み得る。
【0004】
バイポーラプレート又は個々のセパレータプレートの各々は、例えば、隣接するバイポーラプレートと境界を接する電気化学電池に１又は複数の反応媒体を供給するために、及び／又は、反応生成物をそこから運搬するために設計される構造を有する又は形成し得る。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）であり得る。バイポーラプレート又はセパレータプレートはまた、バイポーラプレートを通じて、特に、２層バイポーラプレートの２つのセパレータプレートによって囲まれた空洞を通じて冷却媒体を案内するための構造を有し得る。バイポーラプレートは追加的に、電気化学電池における電気又は化学エネルギーの変換中に生成された廃熱を伝達するために、及び、異なる媒体チャネル及び／又は冷却チャネルを互いに対して及び／又は外側に対してシールするために設計され得る。反応媒体、反応生成物、及び、新鮮な又は加熱された冷却媒体は、「媒体」という用語の下に共にグループ化され得る。
【0005】
さらに、バイポーラプレート又は個々のセパレータプレートの各々は通常、複数の貫通開口を有する。貫通開口を通じて、媒体は、積層方向において、積層体の隣接するセパレータプレートと境界を接する電気化学電池の方へ、又は、バイポーラプレートのセパレータプレートによって形成される空洞内へ送られ得るか、又は、電池の外へ又は空洞の外へ送られ得る。さらに、セパレータプレートはまた、１又は複数の媒体を電気化学電池の活性領域に供給するための、及び／又は、媒体をそこから運搬するためのチャネル構造体を有し得る。この目的で、特に各媒体について、少なくとも２つの貫通開口、少なくとも１つの入口開口及び少なくとも１つの出口開口が、分配領域、流れ領域、及び回収領域を介して互いに流体的に接続され得る。流れ領域は有利なことに、電池の電気化学的活性領域の反対に位置する。分配領域、流れ領域、及び回収領域の各々は、媒体を案内するためのチャネル構造体を有し得る。
【0006】
バイポーラプレート及び膜電極接合体の間、又は、セパレータプレート及び膜電極接合体の間のシールは通常、電気化学的活性領域の外側に配置されたシーリング要素によって生じ、通常、貫通開口の周りに配置される少なくとも１つのポートシール、及び、シーリング要素がシーリングビードとして設計され得る外側シール（周辺シーリング要素）の両方を含む。
【0007】
それぞれの支配的な動作状態に関わらず、シーリング要素が常に良好なシール効果を達成することができるようにするために、特にシーリング要素が弾性的に変形可能、すなわち、少なくとも指定された許容範囲内で可逆的に変形可能であることが望ましい。しかしながら、シーリング要素が許容範囲を超えて変形される場合、シーリング要素の塑性変形、すなわち、不可逆的変形が生じ得る。これは、シーリング要素がもはやそれらのシール効果を実現できないことをもたらし得る。これは、システムの効率を著しく低減し、又は、システムの動作を維持することを完全に不可能にし得る。システムが、例えば水素などの可燃性の高い媒体で動作する場合、又は、そのような媒体が動作中に発生する場合、シーリング要素に対する損傷は、大きい安全上のリスクをもたらすことさえあり得る。バイポーラプレート又はセパレータプレートのシーリング要素の不可逆的変形が、例えば自動車事故の際に生じ得るように、例えばプレート積層体に突然作用する大きい機械的な力の結果として生じ得る。特に、バイポーラプレートが水平に、すなわち、鉛直の積層方向で設置される場合、非常に不均一な地形の上で運転しているとき、及び、大きいポットホール又は同様のものの場合においても、過剰な機械的力がプレート積層体上に生じ得る。しかしながら、例えばその設置場所への積層体の運送中の事故の際では、プレート積層体が設置される前に、大きい機械的な力が突然生じ得ることさえある。
【0008】
例えば衝突に起因して、そのような電気化学電池が力の衝撃を受けるとき、シーリング要素は場合により、著しい変形を受け得る。コンポーネント及びその中を案内される媒体、特に冷却剤の慣性に起因して、衝突中に、バイポーラプレート又はセパレータプレートのシーリング要素上で衝撃の方向に過剰な力が生る。この力は、シーリング要素の永続的変形をもたらし得る。実際の衝突中、力が加わった点から短い距離に位置し、したがって、第１エンドプレートと称されるエンドプレートのより近くに配置されるセパレータプレートのシーリング要素上で、力は特に強く作用する。セパレータプレートの距離が増加するにつれて、衝突中にシーリング要素に作用する力は減少する。積層体がその後「跳ね返る（ｒｅｂｏｕｎｄ）」とき、衝撃から遠い側のアンロード（ｕｎｌｏａｄｅｄ）されたセパレータプレートのシーリング要素は、第２エンドプレートに対する衝突の結果として突然に圧縮され、ここで、衝撃の場所からのセパレータプレートの距離が増加するにつれて、力はより大きくなる。衝撃波と同等である両方の現象は、全体的な積層体のシールの喪失をもたらし得、したがって、それを使用不能にし得る。
【0009】
したがって、大きい機械的な力の影響下においてさえ不可逆的な塑性変形からシーリング要素を可能な限り保護する支持又は保護機構を有する電気化学システム又はそのセパレータプレートを提供することが有利である。
【0010】
１つの既知の解決手段は、高い強度及び良好な機械的安定性を有する保護コンテナで電気化学システムを囲むことを提供する。しかしながら、衝撃の際に、保護コンテナによって吸収及び／又は除去できないほど大きい衝撃伝達が生じ得る。したがって、それは実質的に軽減されない形式でプレート積層体に伝えられる。さらに、そのような保護コンテナは通常、追加のコスト、重量、設置スペース要件及び材料の支出に関連し、これらは多くの場合、特にモバイル用途では望ましくない。
【0011】
他の既知の解決手段は、電子スイッチオフ機構を提供するが、これらは単に、媒体の流れを遮断するだけであり、機械的破壊からのいかなる保護も提供しない。
【0012】
したがって、可能な限り大きい機械的負荷に耐えることができ、したがって、可能な限り安全な動作を確実にする接合体が作成され得る場合、望ましい。目指す接合体の設置スペース要件及び重量の増加は、既知の解決手段と比較して、可能な限り小さい、又は、ほとんどない必要がある。
【0013】
ＷＯ ２０１９／０７６８１３ Ａ１は、衝撃エネルギーを吸収するためのパッド状のショックアブソーバを提示し、これは、例えばその上に配置される又は差し込まれることによって、又は、それに接着的に結合されることによって、バイポーラプレートの境界領域に適用される。したがって、これらのショックアブソーバの適用は、追加の労力に関連し、多くの場合、少なくとも１つの追加的な製造ステップに関連する。ＵＳ２０２０／０３８８８５８に開示されるものなど、印刷によって適用される、又は、フィルムの形態である圧力アブソーバについても同じである。セパレータプレートの生産が単純化され得る場合、望ましい。
【0014】
したがって、本発明の目的は、よりロバストなセパレータプレート又はバイポーラプレート又は少なくとも１つのセパレータプレートを含む電気化学電池を開発することであり、これにより上で言及された問題を少なくとも部分的に解決する。
【0015】
目的は独立請求項の主題によって達成される。
【0016】
第１態様によれば、セパレータプレート平面を有する、電気化学システムについてのセパレータプレートが提供される。セパレータプレートは：
・セパレータプレートの領域をシールするシーリングビード、シーリングビードは、少なくとも２つの波周期を伴う少なくとも部分的に波状の進路を有する、及び
・特に激突状況において、又は衝撃の際に、シーリングビードを支持するための支持ビード
を含む。
・セパレータプレートの領域をシールするシーリングビード、シーリングビードは、少なくとも２つの波周期を伴う少なくとも部分的に波状の進路を有する、及び
・特に激突状況において、又は衝撃の際に、シーリングビードを支持するための支持ビード
を含む。
【0017】
支持ビードはシーリングビードから離間され、シーリングビードの波状の進路に沿って延在する。支持ビードは、少なくとも２つの周期を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅を有し、支持ビードの幅は、支持ビードの延在の方向に、支持ビードの第１外側ビード下部から第２外側ビード下部へ垂直に測定される。
【0018】
上の衝撃はまた、（設置前の）取り扱い中の衝撃を伴う状況、一般的な外部の力の適用、及び、一般的な「不適切な」加速を含むべきである。
【0019】
直線的に延在するシーリングビードと比較して、波状のシーリングビードは、特にシーリングビードの比較的長い進路にわたってさえ、すなわち、特に周囲ビードの場合において、より大きい剛性を可能にする。しかしながら、ポートビードの場合でも、波状のシーリングビードによって、より高いレベルの力が達成される。隣接するが離間したシーリングビード及び支持ビードの進路は、隣接するコンポーネント、特に、ＭＥＡ又はその補強境界を支えるように機能する２つの要素をもたらす。動作条件下で圧縮されるとき、シーリングビードは通常、圧縮されない、又は、最小限に圧縮された支持ビードの高さに対応する凡その高さを有する程度に圧縮される。結果として、シーリングビードは、通常動作条件下で弾性的に曲がり、積層体のクランプによって導入される力のほぼすべてを吸収し、一方、支持ビードは、小さい量の力のみを受ける。支持ビードの幅周期は、支持ビードの剛性が、狙った方式で構成されることを可能にし、これは、シーリングビード及び支持ビードの間の力の分配に対して、したがって、衝撃の際に生じ得るような、より強い圧縮下で２つの要素の更なる変形に対して、著しい影響を有する。一定の幅で線形的に延在する支持ビードと比較して、幅が周期的に変化して同等の量の空間を占める支持ビードは、より良好な支持を提供し、したがって、過剰な圧縮の際に圧縮エネルギーをより効果的に吸収するために使用され得る。離間されたナブ（ｎｕｂ）のみから成る支持要素と比較して、より均一で改善された支持効果、すなわち、より高いレベルの力が達成される。したがって、塑性変形が生じる前に、より大きい力が吸収され得る。
【0020】
任意選択的に、支持ビードは、上記ビード下部から開始する２つのビード側面、及び、支持ビードのビード側面の間に延在するビード最上部を含む。特に、セパレータプレートの非圧縮状態において、ビード最上部は、第１部分において実質的に平面であり得るか、又は、セパレータプレート平面に対して凸状であり得、第２部分においてセパレータプレート平面に対して少なくとも１つのアーチ（表面湾曲又はボールト）を有し得、上記アーチは、ビード最上部において窪みとして構成されている。そのようなアーチは、追加の設置スペースを占有することなく、支持ビードの剛性の更なる調整を可能にする。１つの変形例において、少なくとも１つのそのようなアーチは、その凹側上で圧縮不可能なエラストマー製の充填物を有し得；他の変形例において、すべてのアーチはそのような充填物を有しないが、それでもセパレータプレートの表面の残りと同じ方式でコーティングされ得る。
【0021】
任意選択的に、支持ビードの幅は、最小幅及び最大幅の間で変動し得、アーチは、支持ビードの最大幅の領域に配置され、及び／又は、ビード最上部は、最小幅の領域において、平面であるか、又は、セパレータプレート平面に対して凸状である。結果として、支持ビードの剛性は、均一に作られ得るか、又は、そうでなければ、狙った方式で構成され得る。
【0022】
セパレータプレート平面に対するアーチが、最大で支持ビードの波状の進路の周期的に変化する幅の単一周期に及ぶ領域に延在することが提供され得る。例として、アーチは、支持ビードの周期長の１０～８０％の間の長さにわたって延在し得る。典型的には、周期長あたり１つのアーチの場合、アーチの長さは、周期長の１５％～６５％の間であり、このアーチは、特に最大幅の領域の中心に延在する。
【0023】
いくつかの実施形態において、ビード最上部は、セパレータプレート平面に対する少なくとも２つのアーチを、特に、幅の周期あたり少なくとも２つのアーチを有し、上記アーチは異なるエンボス深度及び／又は異なる寸法及び／又は異なる幾何学形状を有する。これは、特に異なるレベルの力の適用に関して、特に狙った方式で支持ビードの剛性を調整することを可能にする。
【0024】
アーチは、少なくともセパレータプレートの非圧縮状態において、セパレータプレート平面から少なくとも部分的に離間され、及び／又は、セパレータプレートの圧縮状態において、セパレータプレート平面に少なくとも部分的に位置することが提供され得る。アーチは中央領域を有し、ここで中央領域は、少なくともセパレータプレートの非圧縮状態において、セパレータプレート平面から少なくとも部分的に離間され、及び／又は、セパレータプレートの圧縮状態においてセパレータプレート平面に位置することが提供され得る。非圧縮状態において、アーチ、特にその中央領域は通常、支持ビード、すなわち、特にビード側面より小さい高さを有する。非圧縮状態において、中央領域の高さは、例えば、支持ビードの高さの６０％～９５％の間、特に、８０％～９２％の間であり得る。例として、通常動作条件下の圧縮を超えてシーリングビードが圧縮されるとき（これは既に、支持ビードに対する力の適用の増加、したがって、後者の変形をもたらしている）のみ、アーチが支えるようになり、場合よっては更なる力が印加されるときに変形もされることが可能である。他の高さ勾配の場合において、特に、異なる高さの少なくとも２つのアーチがある場合、より大きい高さのアーチ（ここでは第１アーチと称される）は、通常動作条件下で既に支えるようになり得、一方、より大きい圧縮下で、第１アーチは次に圧縮され得、より強い圧縮下で、より小さい高さのアーチ（ここでは第２アーチと称される）も最終的に支えるようになり得、任意選択的に、圧縮もされ得る。
【0025】
支持ビードの第１ビード側面はシーリングビードの方を向き得、周期的及び／又は波状の進路を有し得る。
【0026】
支持ビードの第２ビード側面は、シーリングビードから離れる方を向き得、周期的及び／又は波状の進路又は直線状の進路を有し得る。特に、支持ビードの２つのビード側面が、互いに対して１８０°ずれている周期的及び／又は波状の進路を有することが可能であり、ここで、各場合においてビード最上部及び関連するビード側面の間の境界管路において測定される振幅は、第１ビード側面の側より第２ビード側面の側で低いことがあり得る。
【0027】
シーリングビードの波周期及び支持ビードの幅周期は多くの場合、同一の周期長及び／又は同一の位相及び／又は実質的に１８０°シフトされた位相を有する。シーリングビードのビード側面は互いに同相に延在し得るが、支持ビードのビード側面は互いに対して位相が１８０°シフトした状態で延在し得る。結果として、支持ビードの１つのビード側面は、シーリングビードのビード側面と同相で延在し、支持ビードの他のビード側面は、シーリングビードのビード側面に対して１８０°シフトした位相で延在することが可能である。特に、シーリングビードの方を向いた支持ビードのビード側面が、シーリングビードのビード側面と同相に延在する場合、好ましい。これは特に、設置スペースの効率的な使用を可能にするが、シーリングビードについての支持ビードの支持効果に対しても有利であり得る。
【0028】
支持ビードの凹領域がシーリングビードの凸領域の方を向き、及び／又は、支持ビードの凸領域がシーリングビードの凹領域の方を向くことが提供され得る。これは特に、シーリングビードの方を向く支持ビードのビード側面及びシーリングビードのビード側面が同相である場合に当てはまる。
【0029】
セパレータプレートは多くの場合、金属層である。この場合、シーリングビード及び支持ビードは通常、金属層において一体的に形成され、セパレータプレート平面に垂直に測定される支持ビードの最大エンボス高は、少なくともセパレータプレートの非圧縮状態においてシーリングビードの最大エンボス高より小さい。アーチが存在する場合、好ましくは、非圧縮状態において、シーリングビードの高さ＞支持ビードの高さ＞アーチの高さであることが当てはまる。ここで、非圧縮状態とは、特に、セパレータプレートが（まだ）電池積層体に設置されていない、又は、電池及び／又はＭＥＡ及びＧＤＬと共に積層されて電池積層体を形成するが、積層体がまだ圧縮されていない状態を意味すると理解されたい。これらの高さの比率は、単層セパレータプレート、及び、特に２つのセパレータプレートから成るバイポーラプレートの一部であるセパレータプレートの両方に当てはまる。
【0030】
支持ビードは通常、セパレータプレートの圧縮状態におけるシーリングビードと同程度にセパレータプレート平面から突出する。これは、例えば衝撃の結果として少なくとも２つの要素のいずれも望ましくない不可逆的変形を受けていない場合に、通常動作状態、及び、より高い圧縮の状態の両方に当てはまり得る。
【0031】
支持ビードは例えば、ビード側面の間に、少なくともシーリングビードの少なくとも２つの波周期に沿って直線的に延在する（実質的な）中心管路を有し得る。
【0032】
シーリングビード及び支持ビードの延在の主方向は、互いに平行に延在し得る。さらに、支持ビードの延在の主方向は、セパレータプレートの縁部に実質的に平行に延在し得る。
【0033】
別の変形例において、支持ビードの幅周期は、シーリングビードの波状の進路の各周期に割り当てられる。
【0034】
シーリングビードは多くの場合、セパレータプレートにおいて形成される貫通開口をシールするためのポートビードとして、又は、セパレータプレートの流れ場をシールするための周囲ビードとして構成される。
【0035】
シーリングビードの波状の進路は、少なくとも３、好ましくは少なくとも１０、特に少なくとも２０の周期を有し得る。後者の２つの数は特に周囲ビードに関する。支持ビードの周期的に変化する幅はまた、少なくとも３周期、好ましくは少なくとも１０、特に少なくとも２０周期を有し得る。
【0036】
支持ビードは、シーリングビード及びセパレータプレートの縁部（特に、セパレータプレートの外周を画定する外縁部、又は、セパレータプレートに形成される貫通開口を画定する内縁部）の間、及び／又は、２つのシーリングビードの間に配置されることが提供され得る。
【0037】
例として、支持ビードは、セパレータプレートの角領域又は境界領域に配置される。例として、支持ビードは、電気化学システムの動作中に流体を案内しない領域に配置される。しかしながら、燃料電池システムにおいて、支持ビードはまた、冷却剤を案内する領域に配置され得る。
【0038】
本明細書の別の態様によれば、バイポーラプレートが提供される。バイポーラプレートは、上に記載されたタイプの少なくとも１つ、好ましくは２つのセパレータプレートを含む。２層バイポーラプレートにおいて、セパレータプレートは互いに接続され、その下側が互いの方を向き、２つのセパレータプレートのシーリングビード及び支持ビードはビード最上部が互いから離れる方を向くように配置される。
【0039】
一実施形態において、２つのセパレータプレートは、少なくとも１つの溶接接合によって互いに接続される。溶接接合は、支持ビード及びシーリングビードの間に、特に、支持ビード及びシーリングビードの間の中心に延在し得る。好ましくは、シーリング溶接接合、すなわち、特に、複数の溶接から構成される連続的な溶接接合又は途切れない溶接接合が、支持ビード及びシーリングビードの間に配置される。
【0040】
セパレータプレートは多くの場合、溶接接合によって、支持ビードの両方の側で互いに少なくとも部分的に接続される。特に、支持ビード及びシーリングビードの間のシーリング溶接接合に加えて、短い溶接管路又は溶接点が支持ビードの他の側に、特に、その凹領域に配置される、又は、上記領域に対して横方向にずれている場合、有利であり得、これらの溶接管路又は溶接点は、例えば、圧縮下におけるバイポーラプレートの境界の望ましくない変形を防止する。
【0041】
本明細書の別の態様によれば、電気化学システムが提案される。電気化学システムは、上に記載されるタイプの複数のセパレータプレート、及び／又は、上に記載されるタイプの複数のバイポーラプレートを含む。セパレータプレート及び／又はバイポーラプレートは、セパレータプレート平面に対して垂直に積層されて積層体になる。用途に応じて、電気化学電池が、単層セパレータプレートの間に（例えば、電気分解装置の場合）、又は、２層バイポーラプレートの間に（例えば、燃料電池の場合）配置される。電気化学電池及びセパレータプレート又はバイポーラプレートは、セパレータプレート平面に垂直に積層されて積層体となり、エンドプレートの間に共に圧迫され、任意選択的に、更なるコンポーネントが介在する。
【0042】
電気化学システム及びバイポーラプレートの利点及び有利な実施形態は、主として、セパレータプレートについて有利な記載される利点及び有利な実施形態に対応する。
【0043】
セパレータプレート、バイポーラプレート、及び電気化学システムの例示的実施形態が添付図に示され、以下の説明を基礎として、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】積層体に配置された複数のセパレータプレート又はバイポーラプレートを含む電気化学システムを斜視図で概略的に示す。
【図3A】発明の第１変形例におけるセパレータプレート又はバイポーラプレートの一部の平面図、及び、断面線Ｃ－Ｃに沿った断面を概略的に示す。
【図3B】発明の第１変形例におけるセパレータプレート又はバイポーラプレートの一部の平面図、及び、断面線Ｃ－Ｃに沿った断面を概略的に示す。
【図7】更なる変形例におけるセパレータプレートの平面図を概略的に示す。
【図8】更なる変形例における２つのセパレータプレートから成るバイポーラプレートの平面図を概略的に示す。
【図9】更なる変形例における２つのセパレータプレートから成るバイポーラプレートの平面図を概略的に示す。
【図10】更なる変形例における２つのセパレータプレートから成るバイポーラプレートの平面図を概略的に示す。
【図11A】支持及びシーリングビードの可能な進路を有するセパレータプレートの平面図を示す。
【図11B】支持及びシーリングビードの可能な進路を有するセパレータプレートの平面図を示す。
【図11C】支持及びシーリングビードの可能な進路を有するセパレータプレートの平面図を示す。
【図11D】支持及びシーリングビードの可能な進路を有するセパレータプレートの平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0045】
以降、異なる図に繰り返し現れる特徴は、各場合において、同一又は同様の参照符号によって示される。明確にする目的で、図における参照符号の繰り返しは、場合により省略される。
【0046】
図１は、積層体６に配置され、ｚ方向７に沿って積層されている、構造的に同一の複数の金属バイポーラプレート２を備える電気化学システム１を示す。積層体６のバイポーラプレート２は２つのエンドプレート３、４の間にクランプされている。クランプは、例えば、ストラップ５０又はタイロッド又はテンションプレート（ここでは図示せず）によって生じ得る。ストラップの閉鎖機構は、エンドプレート３上に配置され得、示される図では見えない。ｚ方向７は積層方向とも称されることもある。本例において、システム１は、燃料電池積層体である。したがって、積層体のそれぞれの２つの隣接するバイポーラプレート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ように機能する電気化学電池と境界を接する。それぞれの場合において、システム１の電気化学電池を形成するために、積層体の隣接するバイポーラプレート２の間に膜電極接合体（ＭＥＡ）１０が配置される（例えば図２を参照）。各ＭＥＡ１０は典型的には少なくとも１つの膜、例えば電解質膜を含む。ＭＥＡ１０は追加的に、電解質膜のフレームとなり実際の電解質膜との重複の領域においてそれを補強するフレーム状補強層を含むことが多い。補強層は通常、電気絶縁性であり、電気化学システム１の動作中に短絡の発生を防止する。
【0047】
代替の実施形態では、システム１は電気分解装置として、電気化学コンプレッサとして、又はレドックスフロー電池としても設計され得る。これらの電気化学システムでは、セパレータプレートも使用され得る。これらのセパレータプレートの構造は次に、ここで詳細に説明されるバイポーラプレート２のセパレータプレート２ａ、２ｂの構造に対応し得るが、電気分解装置、電気化学コンプレッサ、又はレドックスフロー電池の場合において、セパレータプレート上で及び／又はそれを通じて案内される媒体は、各場合において、燃料電池システムに使用される媒体と異なり得、任意選択的に、１つだけのセパレータプレート（すなわち、２つのセパレータプレートから成るバイポーラプレートでない）は、互いに最も近くに位置する２つの膜の間に設置される。
【0048】
ｚ軸７は、ｘ軸８及びｙ軸９と共に右手デカルト座標系に及ぶ。バイポーラプレート２はそれぞれプレート平面を画定し、セパレータプレートのプレート平面の各々は、ｘ－ｙ平面に対して平行に方向付けられ、したがって積層方向又はｚ軸７に対して垂直に方向付けられる。エンドプレート４は、普通は複数の媒体ポート５を有し、それらを介してシステム１へと媒体を供給することができ、それらを介してシステム１から媒体を排出することができる。システム１へと供給することができ、システム１から排出することができる上記媒体は、例えば水素分子又はメタノールなどの燃料、空気又は酸素などの反応ガス、水蒸気又は減損燃料などの反応生成物、又は水及び／又はグリコールなどの冷却剤を含んでもよい。
【0049】
【0050】
図２には、図１のシステム１と同じタイプの電気化学システムの、従来技術から知られている２つの隣接するバイポーラプレート２、２'と、同様に従来技術から知られており、これらの隣接するバイポーラプレート２の間に配置された膜電極接合体（ＭＥＡ）１０とが斜視図で示してあり、図２のＭＥＡ１０は、見る人の方に向いたバイポーラプレート２によって大部分が隠されている。バイポーラプレート２は、物質的に結合される方式で共に接合された２つのセパレータプレート２ａ、２ｂで形成され、図２では、これらのうち、見る人の方に向いた第１セパレータプレート２ａのみが見えており、上記第１セパレータプレートが第２セパレータプレート２ｂを隠している。セパレータプレート２ａ、２ｂは各々、金属シートから、例えば、任意選択的に（予め）コーティングされたステンレス鋼シートから製造され得る。セパレータプレート２ａ、２ｂは、例えば、レーザ溶接接合によって、例えばそれらの外縁部に沿って互いに溶接され得る。
【0051】
セパレータプレート２ａ、２ｂは、典型的には、互いに対して整列してバイポーラプレート２の貫通開口１１ａ～ｃを形成する貫通開口を有する。バイポーラプレート２と同じタイプの複数のバイポーラプレートが積層されると、貫通開口１１ａ～ｃは、積層体６を通って積層方向７に延在する管路を形成する（図１を参照）。典型的には、貫通開口１１ａ～ｃによって形成される管路のそれぞれは、システム１のエンドプレート４の媒体ポート５のうちの１つに流体的に接続される。例えば、冷却剤は、貫通開口１１ａによって形成される管路を介して積層体６に導入され得、一方、冷却剤は、他の貫通開口１１ａを介して積層体６から排出される。対照的に、貫通開口１１ｂ、１１ｃによって形成される管路は、システム１の燃料電池積層体６の電気化学電池へと燃料及び反応ガスを供給し、積層体６から反応生成物を排出するように設計することができる。媒体を案内する貫通開口１１ａ～ｃは、プレート平面に対して実質的に平行である。
【0052】
積層体６の内部に対して、また周囲環境に対して貫通開口１１ａ～ｃをシールするために、第１セパレータプレート２ａはポートビード１２ａ～ｃの形態をとったシーリング機構をそれぞれ有し、これらはそれぞれの場合において、貫通開口１１ａ～ｃの周りに配置され、それぞれの場合において、貫通開口１１ａ～ｃを完全に包囲する。第２セパレータプレート２ｂは、図２を見る人に背を向けたバイポーラプレート２の後ろ側に、貫通開口１１ａ～ｃ（図示せず）をシールするための対応するポートビードを有する。断面において、ポートビード１２ａ～１２ｃの各シーリングビードは、少なくとも１つのビード最上部及び２つのビード側面を有し得るが、これらの要素の間の実質的に角のある配置は必須ではなく；湾曲した遷移も提供され得、すなわち、断面が弓形のビード又は凸状の最上部を有するビードも可能である。
【0053】
ＭＥＡの電気化学的活性領域１８に隣接する第１セパレータプレート２ａは、図２を見る人の方に向いたその前側に、セパレータプレート２ａの外側に（又は前側にも）沿って反応媒体を案内するための第１構造体１４を備えた流れ場１７を有する。図２では、これらの第１構造体１４は、複数のウェブ、及びウェブの間に延在し、ウェブによって境界を画定されたチャネルによって画定される。図２の見る人の方を向いた、バイポーラプレート２の前側において、第１セパレータプレート２ａは追加的に、分配及び回収領域１９を有する。分配及び回収領域１９は、セパレータプレート２ａの外側（又は前側も）に沿って反応媒体を案内するための第２構造体１６を含み、これらの第２構造体は、流れ場１７の上に、したがって、活性領域１８の上に、２つの貫通開口１１ｂの第１のものから隣接分配領域１９へ導入される媒体を分配するように、及び、流れ領域１７から貫通開口１１ｂの第２のものに向かって流れる媒体を、回収領域１９を介して回収又はプールするように設計されている。図２において、第２構造体１６、すなわち、分配及び回収領域１９の構造は、ウェブによって、及び、ウェブの間に延在しウェブによって画定されるチャネルによって同様に画定される。
【0054】
ポートビード１２ａ～１２ｃは運搬チャネル１３ａ～１３ｃと交差し、それらは、各場合において、すべてのセパレータプレート２ａ、２ｂにおいて一体的に形成され、その上方セパレータプレート２ａの下側及び下方セパレータプレート２ｂの上側の両方の上の運搬チャネル１３ａは、貫通開口１１ａ及び分配領域１９の間の接続を形成する。一例として、運搬チャネル１３ａにより、貫通開口１１ａと分配及び回収領域１９との間を冷却剤が通過することが可能になり、したがって、冷却剤はセパレータプレート２ａ、２ｂの間で分配及び回収領域１９に入り、そこから外に案内される。
【0055】
上方セパレータプレート２ａにおける運搬チャネル１３ｂ及び下方セパレータプレート２ｂにおける運搬チャネル１３ｃは、すべての運搬チャネル１３ｂ及び１３ｃを接続する接続チャネル１５の側面において、開口部１５'と共に、貫通開口１１ｂ又は１１ｃ及びそれぞれ隣接する分配又は回収領域１９の間の対応する接続を確立する。したがって、運搬チャネル１３ｂは、上方セパレータプレート２ａの上側で、貫通開口１２ｂ及び隣接する分配又は回収領域の間を水素が通過することを可能にする。これらの運搬チャネル１３ｂは、分配又は回収領域の方を向き、プレート平面に対して角度を付けて延在する（ここでは接続チャネル１５の側面における）開口部１５'と隣り合い、その開口部を通じて水素が流れることができる。運搬チャネル１３ｃは、接続チャネル１５の側面における開口部１５'と共に、例えば空気が、バイポーラプレート２の後ろ側において、貫通開口１２ｃ及び分配又は回収領域の間を通過することを可能にし、その結果、空気は、下方セパレータプレート２ｂの下側における分配又は回収領域に入り、そこから外へ案内される（図２では見えない）。運搬チャネル及び開口部の可能な更なる実施形態が、例えば、上で言及された文書ＤＥ ２０ ２０２２ １０１ ８６１、ＤＥ ２０ ２０１５ １０４ ９７２、ＤＥ ２０ ２０１５ １０４ ９７３及びＤＥ １０２ ４８ ５３１ Ａ１において開示される。
【0056】
第１セパレータプレート２ａはまた、各々、周囲ビード１２ｄの形態である更なるシーリング機構を有し、それは、活性領域１８の流れ場１７の周りに、また、分配又は回収領域１９及び貫通開口１１ｂ、１１ｃの周りに延在し、システム１の周囲の環境に対してこれらをシールし、ポートビード１２ａと共に、貫通開口１１ａに対して、すなわち、冷却剤回路に対してこれらをシールする。第２セパレータプレート２ｂは、対応する周囲ビード１２ｄをそれぞれ備える。流れ領域１７の構造、分配又は回収領域１９及びシーリングビード１２ａ～ｄの分配又は回収構造は各々、セパレータプレート２ａと共に１つの部品として形成され、例えば、エンボス、ハイドロフォーミング、又は深絞りプロセスでセパレータプレート２ａにおいて一体的に形成される。第２セパレータプレート２ｂの対応する流れ場、分配構造及びシーリングビードについても同じである。
【0057】
ポートビード１２ａ～１２ｃは実質的に円形の進路（それにもかかわらず、主に関連する貫通開口１１ａ～１１ｃの形状に依存する）を有するが、周囲ビード１２ｄは、異なる形状の様々な部分を有する。例えば、周囲ビード１２ｄの進路は、少なくとも２つの波状部分を含み得、ポートビード１２ａ～１２ｃも、少なくとも部分的に波状に延在し得る。
【0058】
上で言及したように、本発明は、激突の際における永続的変形から、積層体において圧縮されたセパレータプレート、特に、シーリングビード１２ａ～１２ｄを保護するように設計されている。この目的で、追加の構造、すなわち支持ビードが提供され、これにより、衝撃エネルギーを吸収することを可能にする。後続の図３Ａ～図１１Ｄにおいて、平坦なビード最上部を有するシーリングビードが示されているが、これは必須ではない。すなわち、シーリングビードはまた、従来技術についてＤＥ １０ ２００９ ０１２ ７３０ Ａ１で示されるような、断面が弓形であるビード最上部、及び、それぞれの上方セパレータプレートを有し得る。
【0059】
図３Ａは、見る人の方を向くバイポーラプレート２の層を形成する、図１に示されるような、電気化学システム１についてのセパレータプレート２ａの部分の平面図を示す。図２のように、運搬チャネル１３ａ～１３ｃを介して分配又は回収領域１９（これは次に、ＭＥＡの活性領域（図示せず）と反対に位置する流れ場１７に流体的に接続される）へ流体的に接続され得る、媒体のための３つの貫通開口１１ａ～１１ｃが提供される。貫通開口１１ａ～１１ｃは各々、ポートビード１２ａ～１２ｃによって、外側から個別にシールされ、周囲ビード１２ｄによって、分配及び回収領域１９及び流れ場１７と併せてシールされる。一方では、図３Ａのセパレータプレート２ａは、貫通開口１１ａ～１１ｃの異なる形状によって、ここではすべての貫通開口１１ａ～１１ｃを囲む周囲ビード１２ｄの修正されたルートによって、及び、分配又は回収領域１９のナブ状の第２構造体１６によって、図２のものと異なる。しかしながら、これらの要素に関して、本発明によるセパレータプレート２ａ又はバイポーラプレート２も、図２に示されるように設計され得る。
【0060】
【0061】
したがって、図３Ａのセパレータプレート２ａは、セパレータプレートの領域の外側、すなわち、貫通開口１１ａ～ｃ又はセパレータプレートの領域全体からシールするための、少なくとも１つのシーリングビード１２、具体的にはポートビード１２ａ～１２ｃ及び周囲ビード１２ｄを有する。これらのシーリングビードの各々は、少なくとも２つの波周期を有する少なくとも部分的に波状の進路を有し、その各々は周期長ＰＤを有するが、特にその角領域においてそのような波構造無しで設計される。さらに、図３Ａのセパレータプレート２ａは、特に激突状況又はいくつかの他の種類の衝撃の際にシーリングビード１２ａ～ｄを支持し、特に過剰な変形から保護する少なくとも１つの支持ビード２０、具体的には支持ビード２０ａ、２０ｂを有する。支持ビード２０ａ、２０ｂは、シーリングビード１２ａ～ｄから離間され、それぞれのシーリングビードの波状の進路に沿って延在する。支持ビード２０ａ、２０ｂは、各々が周期長ＰＡを有する少なくとも２つの周期を有する、周期的に変化する非ゼロの幅ＢＡを有する。ここで、少なくとも支持ビード２０ａの幅周期の周期長ＰＡ及びシーリングビード１２ｄの周期長ＰＤは実質的に等しい。支持ビードの幅ＢＡは、支持ビードの延在部Ｒの方向に垂直に、支持ビード２０の第１外側ビード下部２１から第２外側ビード下部２７まで測定される。ここで、「外側ビード下部」とは、金属シートが平面を出て半径に遷移する、支持ビードの断面における、支持ビード及びシーリングビードがそれに向かって湾曲する、セパレータプレートの側における点を指す。
【0062】
支持ビード２０ａ、２０ｂは各々、２つのビード側面２３、２４を有し、それらは、特に図４からも明確であるように、上記ビード下部２１、２７から上向きに上昇し、それらの間にビード最上部２２が延在する。図３Ａの支持ビード２０ｂは、ビード側面２３、２４の間で実質的に平面状の方式で延在するビード最上部を有するが、支持ビード２０ａのビード最上部２２は、同様に実質的に平面状である第１部分を有し、一方、セパレータプレート平面に対する少なくとも１つのアーチ３０、３０ａ、３０ｂは第２部分において形成され、上記アーチは、ビード最上部２２において窪みとして構成される。平面状の最上部２２の代わりに、支持ビード２０ａ、２０ｂはまた、上述の第１部分において、セパレータプレート平面からわずかに凸状に湾曲し得る。第１部分における凸状の湾曲とは対照的に、アーチ３０、３０ａ、３０ｂは、最上部２２の凹状部分として解釈され得る。
【0063】
図３Ａにおいて、それぞれの支持ビード２０ｂが、一方ではポートビード１２ｂ及び１２ａの間に、他方ではポートビード１２ａ及び１２ｃの間に配置される。図３Ａにおける断面線Ｃ－Ｃに沿った貫通開口１１ｂから貫通開口１１ａへの断面が図３Ｂに示される。そこから、支持ビード２０ｂが２つのシーリングビード１２ａ及び１２ｃより低いことが明確である。図３Ｂは、互いに接続される２つのセパレータプレート２ａ、２ｂを示し、その下側は互いの方を向き、一方、２つのセパレータプレート２ａ、２ｂのシーリングビード１２及び支持ビード２０は、ビード最上部２２、１２１が互いから離れる方を指す。ここで、２つのセパレータプレート２ａ、２ｂは、支持ビード２０及びシーリングビード１２の間に、より正確には、支持ビード２０及びシーリングビード１２の間の中心に部分的に延在する溶接接合４１によって互いに接続される。溶接接合４１は、支持ビード２０の両方の側で少なくとも部分的に延在する。
【0064】
既に言及したように、支持ビードの幅ＢＡは、最小幅及び最大幅の間で変動する。アーチ３０は好ましくは、支持ビードの最大幅の領域に配置される。他方、図３Ａにおいて分配領域１９及び流れ場１７に沿って延在する支持ビード２０ａの部分において示されるように、異なるサイズのアーチ３０ａ、３０ｂが提供される場合、最大及び／又は最高のアーチ３０ａは、セパレータプレート平面への突出エリアの観点から、支持ビードの最大幅の領域２６に配置されることが好ましい。対照的に、支持ビードの最小幅の領域２５において、ビード最上部２２は好ましくは平面であり、すなわち、アーチ無しで形成され、又は、図４においても示されるように最大でもわずかに凸状に湾曲する。図４は、斜め図における支持ビード２０の部分を示す。当該部分は、支持ビードの周期長ＰＡの半分に対応し、最大幅Ｂｍａｘの領域２６から最小幅Ｂｍｉｎの領域２５に延在する。一般的には、セパレータプレート平面に対するアーチが最大でも支持ビード２０の波状の進路の周期的に変化する幅の単一周期に及ぶ領域にわたって、すなわち、最大でも１周期長ＰＡにわたって延在する場合、好ましい。さらに、支持ビードのビード最上部が、セパレータプレート平面に対して少なくとも２つのアーチ、特に、幅周期あたり少なくとも２つのアーチを有する場合、好ましい。２つのアーチが異なるエンボス深度、及び／又は、異なる寸法、及び／又は、異なる幾何学形状を有する場合、有利である。図４において、支持ビード２０は、周期長の半分あたり、１つの完全な短いアーチ３０ｂ（その表面積及びその深度の両方の観点において短い）、及び、１つの大きいアーチ３０ａの半分（その表面積及びその深度の両方の観点において大きい）を有する。したがって、１つの周期長全体あたり、対称的に延在する２つの短いアーチ３０ｂ及び１つの大きいアーチ３０ａがある。
【0065】
図５Ａ～図５Ｅは、支持ビード２０の一部、及び、この支持ビードに隣接して延在し、かつ、そこから離間するシーリングビード１２の形状が、圧縮の増加につれてどのように変動するかを５つの副図面５Ａ～５Ｅにおいて示す。各場合における、金属層として構成され、セパレータプレート平面Ｅ上に位置するセパレータプレート２ａが示される。２つのセパレータプレート２ａ、２ｂを含むバイポーラプレート２において、示される領域におけるこのセパレータプレート平面は、２つのセパレータプレート２ａ、２ｂ間の鏡面に対応する。副図面５Ａ～５Ｅはそれぞれ、図３Ａにおける断面線Ａ－Ａ及び断面線Ｂ－Ｂに沿った、図４の見る人の方を向いた図４の断面に沿った、及び、それにも示される断面線Ｂ－Ｂに沿った断面を示す。したがって、各場合における、図４における断面に示されるより大きいアーチ３０ａの断面線、及び、図４における斜め図のみに示される短いアーチ３０ｂの断面線が示される。したがって、図５Ａ～図５Ｅの断面図は、各場合における、金属層において一体的に形成されるシーリングビード１２及び支持ビード２０を示す。明確にする目的で、ビード下部２１、２７及びビード側面２３、２４は、より大きいアーチ３０ａの断面線のみについての参照符号を提供される。同様に、シーリングビードについての２つの断面も示される。支持ビードに隣接して、断面Ｂ－Ｂにおけるシーリングビードの上昇する側面がまず示され、その右に断面Ａ－Ａにおけるシーリングビードの上昇する側面が続き、次に、断面Ｂ－Ｂにおけるシーリングビードの下降する側面、及び、最終的に、最も右に示すように、断面Ａ－Ａにおけるシーリングビードの下降する側面が続く。
【0066】
図５Ａは、圧縮前の状態を示す。シーリングビード１２は支持ビード２０より明確に大きく、ＭＥＡ１０の補強境界（以下では、単にＭＥＡ１０とも称される）はシーリングビード上に緩く載っている。支持ビード２０の高さは、セパレータプレート平面及びＭＥＡ１０の間の距離（理想的な形態で示される）を橋渡しすることができない。アーチ３０ａ、３０ｂは、異なる高さ及び幅で、互いに突出し、セパレータプレート２ａ、２ｂのこの非圧縮状態において、セパレータプレート平面Ｅから離間される。セパレータプレート２ａのこの非圧縮状態において、セパレータプレート平面に垂直に測定された支持ビード２０の最大エンボス高はシーリングビード１２の最大エンボス高より小さい。また、部分３０ａの中央領域３１は、セパレータプレート平面Ｅに関して部分３０ａの高さより小さい深度を含む。図５Ｂは、通常動作条件下の状態（すなわち、既に第１圧縮状態）を示す。シーリングビード１２及び支持ビード２０の両方は、それぞれの最上部１２１、２２を用いてＭＥＡ１０を支え、シーリングビード１２の下部１２２、１２３、また、ビード下部２１、２７は、セパレータプレート平面に位置する、又は、後者に直接隣り合せ、シーリングビード１２及び支持ビード２０の高さは、各場合において、ｘ１である。したがって、通常の動作条件に対応するこの圧縮状態において、支持ビード２０は、シーリングビード１２と同程度に、セパレータプレート平面から外に突出する。アーチ３０ａ、３０ｂは、セパレータプレート平面Ｅから対照的に離間されている。これはまた、図６の力－変位特性曲線における最も右に示される圧縮状態である。シーリングビード１２は、支持ビード２０の高さに弾性的に圧縮され、すなわち、プレート積層体のクランプの結果生じる力を吸収し、また、クランプ要素が許容する程度に、この状態に戻り得る。対照的に、支持ビード２０はまだ、いかなる圧縮もまったく受けていないか、又は、わずかな圧縮のみを受けており、すなわち、図５Ａと比較してまだ実質的に変形されていない。図５Ｃは、わずかにより大きい力がセパレータプレート２ａに作用する状態を示す。ここで、シーリングビード１２及び支持ビード２０の両方は高さｘ２まで圧縮される。より大きいアーチの最も低い領域（中央領域３１とも称される）は、セパレータプレート平面に到達し、すなわち、また高さｘ２を有する。この状態は、図６の力－変位特性曲線における右の点線に対応する。ｘ１からｘ２への圧縮中に、支持ビードは、ますます多くの力を吸収するが、また、この領域についての図６における上昇する曲線から分かるように、更なる圧縮に対する抵抗の増加を提供する。高さｘ３へのセパレータプレート２ａの更なる圧縮中、すなわち、図５Ｄに示す状態において、シーリングビード１２、支持ビード２０、及び第１アーチ３０ａはすべて圧縮を受け、すなわち、シーリングビード１２及び支持ビード２０は更なる圧縮を受ける。ここでも第２アーチ３０ｂはまだセパレータプレート平面Ｅを支えていない。図６の力－変位曲線における点線の円によって示されるねじれは、第１アーチ３０ａも力の吸収を開始し、全体の剛性に寄与する点を強調する。高さｘ４への更なる圧縮中に、第２アーチも最初に支え、次に圧縮もされ、これは、図６の力－変位特性曲線において、一点鎖線の円によって示されるねじれによって示され、力吸収が更に増加する。したがって、セパレータプレート２ａのこの強く圧縮された状態において、アーチ３０ａ、３０ｂは、少なくとも部分的にセパレータプレート平面Ｅに位置する。対照的に、支持ビード２０及びアーチ３０ａ、３０ｂによる力吸収に起因して、シーリングビード１２は、例えば衝撃によって誘導される力の小さい割合のみを吸収する。したがって、エネルギーは吸収されるが、シーリングビード１２、支持ビード２０、及びアーチ３０ａ、３０ｂはすべて、弾性圧縮範囲内にあり、その結果、それらは、何等かの著しい塑性変形無しで、それらの元の状態に戻り得る。
【0067】
図７は、このセパレータプレート２ａの側縁部６１に隣接するセパレータプレート２ａの部分の平面図を示す。側縁部６１及び波状のシーリングビード１２の間には、示されるエリア全体において、波状のシーリングビードと同一の数の周期である周期的に変化する非ゼロの幅ＢＡを有する支持ビード２０が延在する。支持ビードは常に、周期長ＰＡあたり１つのアーチ３０を有する。図３Ａ～図３Ｂにおける水平に延在する支持ビードと比較して、ここでのアーチ３０は遥かに大きく；それらは周期長の約１／３にわたって延在し、ビード最上部２２の最大幅の約２／３に対応する最大幅を有する。支持ビード２０は、そのアーチ３０と共に、延在部Ｒのその主方向に関して鏡面対称である。支持ビード２０は、幅周期の観点から、正弦波に対応しないが、その周期長ＰＡは、シーリングビード１２の周期長ＰＤに等しい。支持ビード２０の第１ビード側面２３は、シーリングビード１２の波形と同一の位相を有するが、第２ビード側面２４は、それに対して１８０°シフトされた位相を有する。結果として、支持ビード２０の凹領域は、シーリングビード１２の凸領域の方を向き、支持ビード２０の凸領域は、シーリングビード１２の凹領域の方を向く。図７の例において、側縁部６１には凹部６９が提供され、これは、例えば、図１に示すようなクランプストラップ５０を収容するように機能し得る。
【0068】
図８は、やはり側縁部６１に隣接するバイポーラプレート２のセパレータプレート２ａの一部の平面図を示す。ここで支持ビード２０は、非対称性を有し；幅の変化は、第２ビード側面２４に隣接する部分と比べて、第１ビード側面２３に隣接する部分で、より目立っている。これは、設置スペースのより良い使用を可能にする。アーチ３０ａ、３０ｂは、図４と実質的に同等である。バイポーラプレート２の２つのセパレータプレートは、支持ビード２０及びシーリングビード１２の間の領域４０における連続的な溶接４１によって互いにシーリング接続される。溶接４１は、シーリングビード１２の側面及び支持ビード２０の第１側面２３と同一の周期長及び同一の位相で、波状に、シーリングビード１２及び支持ビード２０の間の中心に延在する。これにより、支持ビード２０及びシーリングビード１２の間の必要な離間を最小限にすることが可能となる。加えて、バイポーラプレート２のセパレータプレートは、側縁部６１に隣接し、第２ビード側面２４の凹領域に隣接する短い溶接部分４１'によって接続される。これにより、そのような溶接４１無しで、セパレータプレートについて図５Ｄ及び５Ｅに示されるように、より強い圧縮下における側縁部６１の任意の曲げを回避することが可能となる。図７のように、シーリングビード１２の延在部ＲＤの主方向及び支持ビード２０の延在部Ｒの主方向は、互いに平行に、また、セパレータプレート２ａの隣接する縁部６１に実質的に平行に延在する。
【0069】
図９は、同様に側縁部６１に隣接する、バイポーラプレート２の別のセパレータプレート２ａの部分の平面図を示す。ここで、支持ビード２０は非対称であり、その結果、第１ビード側面２３のみが波状の進路を有する一方、第２ビード側面２４は、側縁部６１に対して平行に、直線的に延在する。それにもかかわらず、支持ビード２０はなお周期的に変化する非ゼロの幅ＢＡを有する。そのような解決手段は、空間の理由から好ましいことがあり得る。それはまた、２つのセパレータプレートが、溶接４１によって側縁部６１に沿って空間を節約する方式で連続的に溶接されることを可能にする。強い圧縮下において、支持ビード２０及びシーリングビード１２の間の領域４０における望ましくない上昇を回避するために、この領域に溶接４１'が追加的に提供され得る。ここで、図４及び８と同様の方式で、支持ビード２０は、周期長あたり３つのアーチ３０ａ、３０ｂを有し、上記アーチのいくつかは、異なる形状である。大きいアーチ３０ａが支持ビードの領域において実質的に中心に形成されるが、前のように、短いアーチ３０ｂが第２ビード側面２４の方へ少しシフトされる。これらのアーチ間の領域３３は、ビード最上部２２のレベルに到達しない。代わりに、ビード最上部２２と比較して幾分低下するが、この低下は、より小さいアーチ３０ｂのものより小さい。これらの変更された形状は、シーリングビード１２、支持ビード２０、及びアーチ３０ａ、３０ｂから成る効果的なユニットの剛性の更に狙いを定めて調整を可能にする。アーチ３０ａ、３０ｂ及び中間領域３３から成る組み合わせに代えて、例えば、傾斜する底部を有する単一のアーチがセパレータプレートにおいて一体的に形成されることも可能である。
【0070】
図１０は、やはり側縁部６１に隣接する、バイポーラプレート２の別のセパレータプレート２ａの部分の平面図を示す。実施形態は図８のものと同様である。しかしながら、小さいアーチ３０ｂはここでは円形でなく、代わりに、上記方向の垂直の方向に比べて、延在部Ｒの主方向に沿った、より大きい延在部を有する。これは、剛性お更なる調整を可能にする。図８と異なる方式において、支持ビード２０は鏡面対称である。さらに、支持ビード２０のビード側面２３、２４は各々、異なる勾配の２つの領域を有する。支持ビードのビード側面のそのような設計は、まだ公開されていない独国実用新案登録出願ＤＥ ２０ ２０２２ １０６ ５０５．５に説明されるような、圧縮挙動の更に細かい調整を可能にする。上記文書の内容は、参照によって本明細書に完全に組み込まれる。
【0071】
支持ビード２０ａ、２０ｂは、図３Ａに示されるようにセパレータプレートと併せて使用され得る。しかしながら、セパレータプレート２ａ又はバイポーラプレート２において、支持ビード２０ａのみ、例えば、アーチを有する支持ビード、及び／又は、支持ビード２０ｂ、例えば、アーチを有しない支持ビードを使用することも可能である。図１１Ａ～１１Ｄは、セパレータプレート２ａ又はバイポーラプレート２における支持ビード２０の異なる配置を示す。各場合において、支持ビード２０は、外周のシーリングビード１２ｄに沿って、そこから離間する方式で延在し、更には、延在の主方向に関してこの周囲ビード１２ｄに主に平行に延在する。シーリングビード１２ｄは、少なくとも２つの波周期を有する波状の進路を少なくとも部分的に有する。しかしながら、波状の進路は、角領域６２において中断される。周囲ビード１２ｄの波状の進路は、より長い側において、側縁部６１に沿って３より多い、又は、１０より多い周期、更には、２０より多い周期、及び、３０より多い波周期を有する。図１１Ａにおける支持ビード２０は、すべての側縁部６１の進路全体に沿って、少なくとも２つの周期を伴う周期的に変化する非ゼロの幅を有するように構成されるが、それはまた、図１１Ｂ～１１Ｄにおけるセパレータプレート２ａ又はバイポーラプレート２の概略的平面図に示されるように、側縁部６１に沿って部分的にのみ延在し得る。図１１Ａにおいて、支持ビードの周期的に変化する幅は、３より多い周期、１０より多い周期、及び、より長い側縁部では、更には２０より多い周期にわたって延在する。４つの実施形態すべてにおいて、シーリングビード１２ｄ及び支持ビード２０の間の領域４０において、セパレータプレート２ａは、実質的に平面的な方式で、セパレータプレート平面に平行に延在し、エンボス構造を有しない。
【0072】
図１１Ｂにおいて、支持ビードは、セパレータプレート２ａの外周を画定する側縁部６１、及び、シーリングビード１２ｄの間に配置され、周囲の一部に、特に角領域６２において、及び、各場合においてセパレータプレート２ａの側縁部６１の中央に沿って延在する。図１１Ｃにおいて、外側境界領域６０における支持ビード２０は、多くの短い部分、及び、角領域に延在する、より長い部分から成る。これらの部分の各々は、周期的に変化する幅の少なくとも２つの周期にわたって延在する。対照的に、図１１Ｄの実施形態において、支持ビード２０の進路は、角領域６２に実質的に限定される。
【0073】
参照符号のリスト：
１ 電気化学システム
２ バイポーラプレート
２' 第２バイポーラプレート
２ａ セパレータプレート
２ｂ セパレータプレート
３ エンドプレート
４ エンドプレート
５ 媒体ポート
６ 積層体
７ ｚ方向
８ ｘ方向
９ ｙ方向
１０ 膜電極接合体
１１ａ～ｃ 貫通開口
１２、１２ａ～ｄ シーリングビード
１２１ シーリングビードの最上部
１２２ シーリングビードのビード下部
１２３ ロードシーリングビードのビード下部
１３ａ～ｃ 運搬チャネル
１４ 第１構造体
１５ 接続チャネル
１５' 接続チャネルの側面における開口部
１６ 第２構造体
１７ 流れ場
１８ 活性領域
１９ 分配又は回収領域
２０、２０ａ～ｃ 支持ビード
２１ 支持ビードの第１ビード下部
２２ 支持ビードのビード最上部
２３ 支持ビードの第１ビード側面
２４ 支持ビードの第２ビード側面
２５ 支持ビードの最小幅の領域
２６ 支持ビードの最大幅の領域
２７ 支持ビードの第２ビード下部
３０ 湾曲
３０ａ 第１湾曲
３０ｂ、３０ｂ' 第２湾曲
３１ 湾曲の中央領域
３３ 中間領域／遷移領域
４０ 支持ビード及びシーリングビードの間の領域
４１ シーリング溶接接合
４１' 非シーリング、部分的なだけの溶接接合
６０ 外側境界領域
６１ 側縁部
６２ 角領域
６９ 凹部
Ｂｍａｘ 支持ビードの最大幅
Ｂｍｉｎ 支持ビードの最小幅
ＰＤ シーリングビードの周期長
ＰＡ 支持ビードの周期長
ＲＤ シーリングビードの延在部の主方向
Ｒ 支持ビードの延在部の主方向
（他の可能な項目）
（項目１）
セパレータプレート平面（Ｅ）を有する電気化学システム（１）についてのセパレータプレート（２ａ、２ｂ）であって、
前記セパレータプレートの領域をシールするためのシーリングビード（１２）、前記シーリングビード（１２）は、少なくとも断面において、少なくとも２つの波周期（ＰＤ）を伴う波状の進路を有する、及び
特に激突状況において、又は、衝撃の際に、前記シーリングビード（１２）を支持するための支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）
を備え、
ここで、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記シーリングビード（１２）から離間され、前記シーリングビード（１２）の前記波状の進路に沿って延在し、
ここで、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、少なくとも２つの周期（ＰＡ）を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅（ＢＡ）を有し、前記支持ビードの前記幅は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の延在部（Ｒ）の方向に垂直に、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の第１外側ビード下部（２１）から第２外側ビード下部（２４）へ測定される、
セパレータプレート。
（項目２）
前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記ビード下部（２１、２７）から開始する２つのビード側面（２３、２４）、及び、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記ビード側面（２３、２４）の間に延在するビード最上部（２２）を含み、前記ビード最上部（２２）は、第１部分において、実質的に平面であるか、又は、前記セパレータプレート平面（Ｅ）に対して凸状であり、第２部分において、前記セパレータプレート平面（Ｅ）に対して少なくとも１つのアーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）を有し、前記アーチは、前記ビード最上部（２２）における窪みとして構成されている、項目１に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目３）
前記支持ビードの前記幅は、最小幅（Ｂｍｉｎ）及び最大幅（Ｂｍａｘ）の間で変動し、前記アーチ（３０、３０ａ）は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記最大幅（Ｂｍａｘ）の前記領域に配置され、及び／又は、前記ビード最上部（２２）は、平面であるか、又は、前記最小幅（Ｂｍｉｎ）の前記領域において前記セパレータプレート平面に対して凸状である、項目２に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目４）
前記セパレータプレート平面に対する前記アーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）は、最大で、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記周期的に変化する幅の単一周期に及ぶ領域において延在する、項目２から３のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目５）
前記ビード最上部は、前記セパレータプレート平面に対する少なくとも２つのアーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）、特に、前記幅の周期あたり少なくとも２つのアーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）を有し、前記アーチは、異なるエンボス深度及び／又は異なる寸法及び／又は異なる幾何学形状を有する、項目２から４のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目６）
前記アーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）は、少なくとも前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の非圧縮状態において、前記セパレータプレート平面から少なくとも部分的に離間され、及び／又は、前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の圧縮状態において、少なくとも部分的にセパレータプレート平面に位置する、項目２から５のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目７）
前記シーリングビード（１２）の前記波周期及び前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記幅周期は、同一の周期長及び／又は同一の位相及び／又は実質的に１８０°シフトされた位相を有する、項目１から６のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目８）
前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の凹領域は、前記シーリングビード（１２）の凸領域の方を向き、及び／又は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の凸領域は、前記シーリングビード（１２）の凹領域の方を向く、項目１から７のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目９）
前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）は金属層であり、前記シーリングビード（１２）及び前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記金属層において一体的に形成され、前記セパレータプレート平面に垂直に測定される前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の最大エンボス高は、少なくとも前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の非圧縮状態における前記シーリングビード（１２）の最大エンボス高より小さい、項目１から８のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１０）
前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の圧縮状態における前記シーリングビード（１２）と同程度に、前記セパレータプレート平面から突出する、項目１から９のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１１）
前記シーリングビード（１２）及び支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の延在部（ＲＤ、Ｒ）の主方向は、互いに平行に延在し、及び／又は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の延在部（Ｒ）の主方向は、前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の縁部（６１）に実質的に平行に延在する、項目１から１０のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１２）
前記シーリングビード（１２）の前記波状の進路は、少なくとも３、好ましくは少なくとも１０、特に少なくとも２０の周期を有し、及び／又は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記周期的に変化する幅は、少なくとも３の周期、好ましくは、少なくとも１０、特に、少なくとも２０の周期を有する、項目１から１１のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１３）
互いに接続され、その下側が互いの方を向き、前記２つのセパレータプレート（２ａ、２ｂ）の前記シーリングビード（１２）及び支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、ビード最上部（２２、１２１）が互いから離れる方を向くように配置される、項目１から１２のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）を２つ備えるバイポーラプレート（２）。
（項目１４）
前記２つのセパレータプレート（２ａ、２ｂ）が少なくとも１つの溶接接合（４１）によって互いに接続され、前記溶接接合（４１）は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）及び前記シーリングビード（１２）の間に、特に、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）及び前記シーリングビード（１２）の間の中心に延在する、項目１３に記載のバイポーラプレート（２）。
（項目１５）
前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）は、溶接接合（４１）によって、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の両方の側で少なくとも部分的に互いに接続される、項目１３または１４に記載のバイポーラプレート（２）。
（項目１６）
前記セパレータプレート平面（Ｅ）に垂直に積層されて積層体（６）となる、項目１から１２のいずれか一項に記載の複数のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）、及び／又は、項目１３から１５のいずれか一項に記載のバイポーラプレート（２）を複数備える電気化学システム（１）。
１ 電気化学システム
２ バイポーラプレート
２' 第２バイポーラプレート
２ａ セパレータプレート
２ｂ セパレータプレート
３ エンドプレート
４ エンドプレート
５ 媒体ポート
６ 積層体
７ ｚ方向
８ ｘ方向
９ ｙ方向
１０ 膜電極接合体
１１ａ～ｃ 貫通開口
１２、１２ａ～ｄ シーリングビード
１２１ シーリングビードの最上部
１２２ シーリングビードのビード下部
１２３ ロードシーリングビードのビード下部
１３ａ～ｃ 運搬チャネル
１４ 第１構造体
１５ 接続チャネル
１５' 接続チャネルの側面における開口部
１６ 第２構造体
１７ 流れ場
１８ 活性領域
１９ 分配又は回収領域
２０、２０ａ～ｃ 支持ビード
２１ 支持ビードの第１ビード下部
２２ 支持ビードのビード最上部
２３ 支持ビードの第１ビード側面
２４ 支持ビードの第２ビード側面
２５ 支持ビードの最小幅の領域
２６ 支持ビードの最大幅の領域
２７ 支持ビードの第２ビード下部
３０ 湾曲
３０ａ 第１湾曲
３０ｂ、３０ｂ' 第２湾曲
３１ 湾曲の中央領域
３３ 中間領域／遷移領域
４０ 支持ビード及びシーリングビードの間の領域
４１ シーリング溶接接合
４１' 非シーリング、部分的なだけの溶接接合
６０ 外側境界領域
６１ 側縁部
６２ 角領域
６９ 凹部
Ｂｍａｘ 支持ビードの最大幅
Ｂｍｉｎ 支持ビードの最小幅
ＰＤ シーリングビードの周期長
ＰＡ 支持ビードの周期長
ＲＤ シーリングビードの延在部の主方向
Ｒ 支持ビードの延在部の主方向
（他の可能な項目）
（項目１）
セパレータプレート平面（Ｅ）を有する電気化学システム（１）についてのセパレータプレート（２ａ、２ｂ）であって、
前記セパレータプレートの領域をシールするためのシーリングビード（１２）、前記シーリングビード（１２）は、少なくとも断面において、少なくとも２つの波周期（ＰＤ）を伴う波状の進路を有する、及び
特に激突状況において、又は、衝撃の際に、前記シーリングビード（１２）を支持するための支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）
を備え、
ここで、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記シーリングビード（１２）から離間され、前記シーリングビード（１２）の前記波状の進路に沿って延在し、
ここで、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、少なくとも２つの周期（ＰＡ）を伴う、周期的に変化する非ゼロの幅（ＢＡ）を有し、前記支持ビードの前記幅は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の延在部（Ｒ）の方向に垂直に、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の第１外側ビード下部（２１）から第２外側ビード下部（２４）へ測定される、
セパレータプレート。
（項目２）
前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記ビード下部（２１、２７）から開始する２つのビード側面（２３、２４）、及び、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記ビード側面（２３、２４）の間に延在するビード最上部（２２）を含み、前記ビード最上部（２２）は、第１部分において、実質的に平面であるか、又は、前記セパレータプレート平面（Ｅ）に対して凸状であり、第２部分において、前記セパレータプレート平面（Ｅ）に対して少なくとも１つのアーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）を有し、前記アーチは、前記ビード最上部（２２）における窪みとして構成されている、項目１に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目３）
前記支持ビードの前記幅は、最小幅（Ｂｍｉｎ）及び最大幅（Ｂｍａｘ）の間で変動し、前記アーチ（３０、３０ａ）は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記最大幅（Ｂｍａｘ）の前記領域に配置され、及び／又は、前記ビード最上部（２２）は、平面であるか、又は、前記最小幅（Ｂｍｉｎ）の前記領域において前記セパレータプレート平面に対して凸状である、項目２に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目４）
前記セパレータプレート平面に対する前記アーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）は、最大で、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記周期的に変化する幅の単一周期に及ぶ領域において延在する、項目２から３のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目５）
前記ビード最上部は、前記セパレータプレート平面に対する少なくとも２つのアーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）、特に、前記幅の周期あたり少なくとも２つのアーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）を有し、前記アーチは、異なるエンボス深度及び／又は異なる寸法及び／又は異なる幾何学形状を有する、項目２から４のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目６）
前記アーチ（３０、３０ａ、３０ｂ）は、少なくとも前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の非圧縮状態において、前記セパレータプレート平面から少なくとも部分的に離間され、及び／又は、前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の圧縮状態において、少なくとも部分的にセパレータプレート平面に位置する、項目２から５のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目７）
前記シーリングビード（１２）の前記波周期及び前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記幅周期は、同一の周期長及び／又は同一の位相及び／又は実質的に１８０°シフトされた位相を有する、項目１から６のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目８）
前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の凹領域は、前記シーリングビード（１２）の凸領域の方を向き、及び／又は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の凸領域は、前記シーリングビード（１２）の凹領域の方を向く、項目１から７のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目９）
前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）は金属層であり、前記シーリングビード（１２）及び前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記金属層において一体的に形成され、前記セパレータプレート平面に垂直に測定される前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の最大エンボス高は、少なくとも前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の非圧縮状態における前記シーリングビード（１２）の最大エンボス高より小さい、項目１から８のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１０）
前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の圧縮状態における前記シーリングビード（１２）と同程度に、前記セパレータプレート平面から突出する、項目１から９のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１１）
前記シーリングビード（１２）及び支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の延在部（ＲＤ、Ｒ）の主方向は、互いに平行に延在し、及び／又は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の延在部（Ｒ）の主方向は、前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）の縁部（６１）に実質的に平行に延在する、項目１から１０のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１２）
前記シーリングビード（１２）の前記波状の進路は、少なくとも３、好ましくは少なくとも１０、特に少なくとも２０の周期を有し、及び／又は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の前記周期的に変化する幅は、少なくとも３の周期、好ましくは、少なくとも１０、特に、少なくとも２０の周期を有する、項目１から１１のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）。
（項目１３）
互いに接続され、その下側が互いの方を向き、前記２つのセパレータプレート（２ａ、２ｂ）の前記シーリングビード（１２）及び支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）は、ビード最上部（２２、１２１）が互いから離れる方を向くように配置される、項目１から１２のいずれか一項に記載のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）を２つ備えるバイポーラプレート（２）。
（項目１４）
前記２つのセパレータプレート（２ａ、２ｂ）が少なくとも１つの溶接接合（４１）によって互いに接続され、前記溶接接合（４１）は、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）及び前記シーリングビード（１２）の間に、特に、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）及び前記シーリングビード（１２）の間の中心に延在する、項目１３に記載のバイポーラプレート（２）。
（項目１５）
前記セパレータプレート（２ａ、２ｂ）は、溶接接合（４１）によって、前記支持ビード（２０、２０ａ、２０ｂ）の両方の側で少なくとも部分的に互いに接続される、項目１３または１４に記載のバイポーラプレート（２）。
（項目１６）
前記セパレータプレート平面（Ｅ）に垂直に積層されて積層体（６）となる、項目１から１２のいずれか一項に記載の複数のセパレータプレート（２ａ、２ｂ）、及び／又は、項目１３から１５のいずれか一項に記載のバイポーラプレート（２）を複数備える電気化学システム（１）。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【外国語明細書】