1.本发明涉及一种用于制造具有膜电极装置的燃料电池的双极板的方法，该方法包括如下步骤：提供第一燃料电池半板，该第一燃料电池半板具有环绕的板边缘，该第一燃料电池半板具有从该板边缘向内部偏移的第一介质通道以及第一流场；提供第二燃料电池半板，该第二燃料电池半板具有与第一燃料电池半板的板边缘对应的板边缘，并且该第二燃料电池半板具有从其板边缘向内部偏移的第二介质通道以及第二流场，其中当这两个燃料电池半板以边缘相等的方式重叠地被堆叠时，第二介质通道与第一介质通道对齐；而且将第一燃料电池半板与第二燃料电池半板沿着形成这些介质通道的框架的介质通道接合线接合。本发明还涉及一种燃料电池半板、一种双极板和一种燃料电池。
背景技术：
2.双极板在燃料电池和燃料电池堆中被使用。在此，借助于这些双极板，一方面将燃料引导和分配给第一燃料电池的相邻的阳极，并且将阴极气体引导和分配给相邻的第二燃料电池的阴极，其中双极板还提供用于引导冷却介质的管线。双极板大多由两个形成为半壳的燃料电池半板制成，在双极板由石墨形成的情况下，这两个燃料电池半板彼此粘合。金属双极板通常包括两个至少部分地彼此焊接的燃料电池半板。
3.焊接双极板能从出版文献kr 101 410 480 b1、us 10,199,662 b2、de 103 010 52 b4和de 10 2007 048 184 b3中得知。
4.在出版文献中示出的双极板在最小的空间上将三种不同的介质（反应气体和冷却剂）经过燃料电池堆引导到其活性区，在这些活性区进行燃料电池的电化学反应。在此，需要彼此在技术上严密分离地引导这三种介质，其中在这两个燃料电池半板之间流动的冷却剂的分离或密封通常通过环绕的焊缝来被实现，该焊缝通常位于相对于邻近的膜单元密封的最外面的密封轨道之外。在该最外面的密封轨道之内，附加地必须进行另外的焊接或者另外的接合，以便将其它两种介质（反应气体）与冷却剂分开。这种焊接环绕着主通道进行。
技术实现要素：
5.因而，本发明的任务在于说明一种用于制造双极板的方法，使得可以在降低制造复杂性的情况下使活性区最大化。本发明的任务还在于说明一种相对应的双极板、一种燃料电池半板和一种燃料电池。
6.该任务通过具有权利要求1的特征的方法、通过具有权利要求8的特征的燃料电池半板、通过具有权利要求9的特征的双极板并且通过具有权利要求10的特征的燃料电池来被解决。本发明的具有适宜的扩展方案的有利的设计方案在从属权利要求中说明。
7.要相互连接的燃料电池半板的板边缘具有密封区域，该密封区域尤其是紧邻这些板边缘并且被设计成没有接合线。密封件固定或者可以被固定到该密封区域上。附加地，将第一燃料电池半板与第二燃料电池半板沿着与介质通道接合线邻接的或者与该介质通道接合线相交的另外的框架接合线接合，该另外的框架接合线至少部分地沿着这些板边缘相
对于密封区域偏移地走向。
8.这样做的优点在于：最外面的接合被转移到外部密封件的内侧，使得主要在介质通道的区域有结构空间优势并且结构空间利用率被改善。附加地，避免了冷却剂旁路，原因在于外部密封件防止额外的溢出。通过避免冷却剂旁路，能够实现冷却剂在通道之间的更好的均匀分布。附加地，减少了冷却剂的压力损失。
9.已经被证明为有利的是：框架接合线被引导经过第一和第二流场的边缘侧流场通道。即，借此，接合线、尤其是焊缝被铺设到活性表面的第一个和最后一个通道中，该通道可以被设计成具有或者没有偏转（蛇形）。为了提供可靠的密封接合线，已经被证明为有利的是：这些边缘侧流场通道相对于常见的流场通道而言被形成得更宽。借此，也可以提供直线轮廓以外的轮廓用于接合。
10.还开辟了如下可能性：框架结合线在这些燃料电池半板的过渡区域内被引导，该过渡区域形成膜电极装置的在其中发生燃料电池反应的电化学活性区到在其中不发生燃料电池反应的非活性区的过渡。在一个特殊的设计方案中，该区域可以被理解成膜密封区域，用于膜电极装置的密封件固定或者被固定在该膜密封区域内，以便将膜电极装置横向地密封。通过膜电极装置的尺寸来指定该过渡区域的宽度，使得该过渡区域根据膜电极装置的实施方案被设计得更宽或不那么宽。因为在该区域内已经有——微小的——气体旁路在燃料电池的活性表面处流过，所以由于接合走向、尤其是焊接走向而引起的附加旁路不那么重要。
11.在此，已经被证明为有利的是：框架接合线直线地走向，原因在于这样能实现非常短的焊缝并且借此能实现双极板的非常短的制造时间。
12.但是，为了避免可能的旁路质量流，还已经被证明为有利的是：框架接合线锯齿状地、齿形地、矩形地、阶梯形地或者波浪形地走向，其中由于之字形（zick-zack）接合而在适度的压力损失的情况下存在仅仅仍适度的旁路。
13.还已经被证明为有利的是：框架接合线形成不交叉的环，使得能实现在接合缝上的具有更长的长度但是也具有尽可能大的压力损失以及具有最小的旁路的特殊走向。
14.按照本发明的燃料电池半板尤其适合于根据上述方法来制造双极板。该燃料电池半板具有环绕的板边缘，其具有从该板边缘向内部偏移的介质通道以及具有流场，其中没有接合线的密封区域紧邻该板边缘，密封件固定或者能固定在该密封区域处。结合按照本发明的用于制造双极板的方法所提及的优点和有利的设计方案也同样适用于按照本发明的燃料电池半板。
15.按照本发明的双极板尤其根据上述方法来被制造，其中该双极板包括第一燃料电池半板和第二燃料电池半板。第一燃料电池半板具有板边缘或者环绕的板边缘，并且包括从该板边缘向内部偏移的第一介质通道以及第一流场。该双极板还具有第二燃料电池半板，该第二燃料电池半板具有与第一燃料电池半板的板边缘对应的板边缘，并且该第二燃料电池半板包括从其板边缘向内部偏移的第二介质通道以及第二流场，其中第二介质通道与第一介质通道对齐。没有接合线的密封区域邻接这些板边缘，密封件固定或者能固定在该密封区域处。第一燃料电池半板与第二燃料电池半板沿着形成这些介质通道的框架的介质通道接合线接合，其中第一燃料电池半板与第二燃料电池半板沿着与介质通道接合线邻接的或者与该介质通道接合线相交的另外的框架接合线接合，该另外的框架接合线至少部
分地沿着板边缘相对于密封区域偏移地走向。在该双极板的情况下，框架接合线始终布置在与这些板边缘邻接的密封区域内，使得得到该双极板的活性表面的最大化。
16.按照本发明的方法的优点和有利的设计方案也在按照本发明的双极板的情况下被实现。相对应的情况适用于按照本发明的燃料电池，该燃料电池包括膜电极装置和按照本发明的双极板。
17.上文在描述中提到的特征和特征组合以及随后在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应所说明的组合来应用而且能以其它组合或单独地被应用，而并不脱离本发明的保护范围。因此，在附图中未明确示出或阐述、然而通过从所阐述的实施方案中分选的特征组合得知并能产生的实施方案应被视为由本发明所包括并且公开。
附图说明
18.本发明的其它优点、特征和细节根据权利要求书、随后对优选的实施方式的描述以及依据附图来得到。在此：图1示出了具有由两个燃料电池半板形成的双极板的燃料电池堆的片段的详细剖视图；图2示出了双极板的示意图；图3示出了对第一双极板的详细视图；图4示出了对第二双极板的详细视图；图5示出了对第三双极板的详细视图；图6示出了对第四双极板的详细视图；以及图7示出了对第五双极板的详细视图。
具体实施方式
19.在图1中能看到燃料电池堆的片段，该燃料电池堆由多个燃料电池形成。每个燃料电池都形成有膜电极装置202，该膜电极装置包括质子传导膜，该质子传导膜在两侧分别分配有电极。膜电极装置202被设计为实施燃料电池的电化学反应。在此，燃料（例如氢气）被引导到形成阳极的电极上，在该电极处，该燃料在释放电子的情况下被催化氧化成质子。这些质子通过质子传导膜（或者离子交换膜）被转移到阴极。从燃料电池中引出的电子流经耗电器，优选地流经用于驱动车辆的电机，或者流到电池组。然后，这些电子被传导到阴极或者在该阴极处提供电子。在阴极处，氧化介质（例如氧气或含有氧气的空气）通过吸收这些电子被还原成阴离子，这些阴离子紧接着与这些质子反应生成水。
20.借助于双极板200，将燃料或阴极气体传导给气体扩散层204，这些气体扩散层将相应的气体扩散分布地引导到膜电极装置202的电极上。燃料、氧化介质以及必要时冷却介质通过双极板200的通道来被传导，这些通道通过双极板200的具有腹板背的腹板来在两侧被界定。如从图1中得出：为此，各有一组腹板背贴靠在气体扩散层204上，使得在这些通道中流动的反应物可以被释放到气体扩散层204上并且借此被释放到膜电极装置202的电极上。
21.在当前情况下，双极板202包括两个彼此叠放的燃料电池半板100、102，这两个燃
料电池半板可以选择性地在它们的所朝向的腹板206处、尤其是在它们的相应的腹板背处彼此连接、尤其是焊接。燃料电池半板100、102的朝向彼此的腹板通常与位于这些腹板之间的通道一起形成用于冷却介质的管线，因此形成冷却剂流场206。
22.从图1中还能看出：燃料电池半板100、102的腹板或这些腹板的腹板背不一定必须具有相同的宽度，使得对于通道来说也可能存在不同的宽度和/或深度。然而，为了两个燃料电池半板的持久连接，应该确保：彼此相对的腹板中的至少两个腹板彼此贴靠，所述腹板可以持久地彼此连接、尤其是接合、优选焊接。
23.即，双极板200包括多个介质通道108，其中每个燃料电池半板100、102也配备有相对应的数目的介质通道108。每个燃料电池半板100、102都具有板边缘104，其中介质通道108相对于板边缘104而言向内部偏移，并且每两个介质通道与流场106、110之一以流体力学方式连接，以便使反应介质和/或冷却剂进入这些流场。由于这两个燃料电池半板100、102在当前情况下设计得相同，所以当这两个燃料电池半板以板相等的方式重叠地被堆叠时，这两个燃料电池半板的介质通道108对齐。
24.依据细节a，在下文旨在阐述双极板200如何由这两个燃料电池半板100、102组成。
25.为了使冷却剂相对于反应物而言密封，使双极板200环绕着介质通道108接合、尤其是焊接。这借助于形成介质通道108的框架的介质通道接合线114来实现。接着，外部密封件在该介质通道接合线114外部横向地布置在燃料电池半板100、102的没有接合线的密封区域112内，该密封区域尤其是邻接板边缘104。密封件可以被固定或者已经固定在该没有接合线的密封区域112内。附加地，第一燃料电池半板100与第二燃料电池半板102沿着与介质通道接合线114邻接的或者与该介质通道接合线相交的另外的框架接合线116接合，该另外的框架接合线至少部分地沿着板边缘104但是始终相对于密封区域112偏移地走向。即，因此提供没有接合线的密封区域，以便安置周向的密封件，该密封件包围任何接合线。以这种方式，完全避免了由于外部密封件所引起的冷却剂旁路，借此改善了冷却剂在冷却剂通道中的均匀分布。冷却剂的压力损失被减少。
26.在此，图3指出如下可能性：将框架接合线116铺设到第一和第二流场106、110的整个侧面的流侧通道118中，其中边缘侧流场通道118在此也可以相对于常见的流场通道120而言被设计得更宽，以便这样引起在这两个燃料电池半板100、102之间的所希望的接合轮廓。在根据图3的设计方案中，框架接合线116沿着同样直线地走向的流场通道118直线地走向。但是，在这种情况下，也开辟了如下可能性：提供蛇形流场并且框架接合线116遵循最外面的通道。
27.图4指出将框架接合线116铺设到燃料电池半板100、102的过渡区域120中的可能性，用于膜电极装置的密封件固定或者稍后还被固定在该过渡区域内。在该区域内总归存在反应物的已经微小的旁路，使得由于接合线走向而引起的附加旁路不那么重要。这里，还开辟了如下可能性：设置直线接合缝或焊缝，该直线接合缝或焊缝关于其制造的时间方面被优化。
28.由于在直线地走向的框架接合线116的情况下也还总是可以得出大的旁路损失，所以图5指出波浪形或锯齿状的框架接合线116的可能性，该波浪形或锯齿状的框架接合线虽然具有更长的制造时间，但是为反应物提供了减少的旁路。
29.为了进一步减少该旁路，图6指出如下可能性：借助于不交叉的环来设计框架接合
线116。在图7中示出了框架接合线116的矩形走向。
30.所有实施方式的框架接合线116都优选地与介质通道接合线114共同提供框架状的接合走向。该框架状的接合走向适合于：反应物和冷却剂相对于彼此但是也相对于周围环境通过该接合走向来附加地被密封。通过相对于边缘密封而言向内部铺设的接合缝走向，活性表面被最大化并且制造复杂性被降低。
31.附图标记清单：100
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（第一）燃料电池半板102
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（第二）燃料电池半板104
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板边缘106
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（第一）流场108
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介质通道110
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（第二）流场112
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密封区域114
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介质通道接合线116
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框架接合线118
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流场通道120
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过渡区域122
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环200
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双极板202
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膜电极装置204
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气体扩散层206
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冷却剂流场