本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的由两个半板构造成的双极板。此外，本发明还涉及一种制造这样的双极板的方法。
背景技术：
1、例如从de 20 2016 107 302 u1中已知用于电化学系统的这种双极板。已知的双极板由称为隔离板的半板构造成。隔离板具有用于使介质通过的通孔。隔离板的分配或收集区域设置有多个接片，通过所述接片形成与通孔流体连接的通道。此外，通过隔离板形成了流场，所述流场经由分配或收集区域与通孔流体连接并具有用于引导介质通过流场的导向结构。此外存在连续的、降低的过渡区域，所述过渡区域设置在分配或收集区域与流场之间。在根据de 20 2016 107 302 u1的设备中，过渡区域内的导流结构的高度低于流场中的结构的高度，其中高度能分别垂直于隔离板的平坦平面测量。
2、de 10 2019 217 053 a1、de 10 2021 000 629 a1、ep 3 331 076 b1和wo 2019/229138 a1中描述了用于电化学系统尤其是用于燃料电池的隔离板的其他可能的设计。
3、ep 3 529 842 b1公开了一种用于制造燃料电池的隔离板的方法。在该方法的范围内，使用了材料混合物，该材料混合物包含碳粉作为主要成分并且附加地包含不同塑料成分。
技术实现思路
1、本发明的目的是，与上述现有技术相比尤其在制造技术方面进一步研发用于燃料电池的双极板，其中力求高的工艺可靠性以及最终产品即具有大量双极板的燃料电池堆的紧凑结构。
2、根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的双极板实现。同样，该目的通过根据权利要求7的用于制造双极板的方法实现。下面结合制造方法阐述的本发明的设计方案和优点根据意义也适用于设备，即双极板以及包括多个这种双极板的燃料电池堆。
3、双极板由两个彼此叠放的半板构造成并且具有多个介质端口、用于分配流经端口的介质的分配区、反应区以及设置在分配区和反应区之间的过渡区域，所述过渡区域在半板的俯视图中描述条形的通道结构。
4、在每个半板中存在正常压印深度的凹进部、与此相比减小的压印深度的凹进部和增大的压印深度的凹进部，其中两个半板彼此叠放，使得通过半板的不同凹进部和位于其之间的非凹进区域形成通道结构，在所述通道结构内，一个半板的非凹进区域总是位于另一半板的同样非凹进区域之上，使得提供非凹进区域的条形图案。
5、在通过非凹进区域形成的条之间交替设置有不同凹进区域，即正常形成的凹进区域、第一类型的改变的凹进区域、另一正常形成的凹进区域以及第二类型的改变的凹进区域，在所述正常形成的凹进区域中，两半板具有正常压印深度，在所述第一类型的改变的凹进区域中，第一半板具有增大的压印深度，而第二半板具有减小的压印深度，在所述第二类型的改变的凹进区域中，第一半板具有减小的压印深度，而第二半板具有增大的压印深度。
6、替代统一设计的第一类型的改变的凹进区域和同样在所有情况下相同设计的第二类型的改变的凹进区域，也能够构成子类型的凹进区域，所述子类型的凹进区域归属于第一类型的改变的凹进区域及第二类型的改变的凹进区域。例如，存在两个属于集合概念“第一类型的改变的凹进区域”的子类型和属于“第二类型的改变的凹进区域”的两个其他子类型，使得连同正常形成的凹进区域提供总共五个不同形式的凹进部。偶数个不同凹进区域也是可行的。
7、压印深度的有针对性的变化已被证明适合对介质尤其冷却介质在双极板的反应区的整个宽度上的均匀分布产生积极影响。在这种情况下，重要的事实是，具有减小的压印深度的凹进部不与具有同样减小的压印深度的凹进部相对置，而是与具有增大的压印深度的凹进部相对置。因此，在相对于通过凹进部形成的条的横向方向上，具有减小的压印深度的条形部段在双极板的中心平面的两侧上交替设置。尤其，在所有三个不同凹进区域中，在第一半板的凹进部和第二半板的与其相对置的凹进部之间的间距是一致的。
8、根据不同的可行的设计方案，减小的压印深度是整个压印深度的至少75％且至多95％，而增大的压印深度是正常压印深度的至少105％且至多125％。尤其，正常压印深度的量能够相当于在减小的压印深度和增大的压印深度之间的平均值。上述关系适用于双极板的两个半板。通过具有减小或增大的压印深度的区域的不同布置，两个半板之间不是完全镜面对称的。
9、通过半板限定的流动通道的横截面涉及存在的不同设计方案可行性。例如，能够提供在横截面中梯形的结构化部。同样，通道的圆形横截面也是可行的。
10、关于在一方面半板和在半板之间设置的膜电极装置之间的接触部位，可区分出彼此不同的变型形式。一方面，包括许多双极板以及膜电极装置的燃料电池堆能够构造成，使得仅半板的增大地形成的凹进区域与膜电极装置接触。同样可实现如下变型形式，在变型形式中所有凹进区域只要在它们之间存在膜电极装置(mea)就与相关的mea接触。
11、在任何情况下，由于减弱地形成的凹进部，即具有较小压印深度的凹进部，具有正常压印深度的部段以及具有增大的压印深度的部段在不同部段中建立明显不同的流动状况。通常，燃料电池内，冷却液，尤其冷却水，在每个半板的一侧上流动，而气态的流体在半板的相对置的另一侧上流动。因此，一个流动空间的缩小必然伴随着另一流动空间的增大。
12、如果两个半板在其持久彼此连接之前与膜电极装置接触，则增大的压印深度的凹进部最初——以理想的几何条件为前提——与膜电极装置的表面部段接触。如果施加到半板上的压力越来越大，则随着半板之间的间距减小，在正常压印深度或减小的压印深度的凹进部和膜电极装置之间也建立接触。这能够引起在相邻通道之间的有针对性的位移，尤其至少10μm且至多150μm的位移。这与有针对性的拉伸效果有关，所述拉伸效果最终减小了由于单位面积压力导致的通道穿透，而不会发生膜电极装置的较大的变形。
13、本身已知的成型方法，尤其是深冲，适用于制造半板的凹进部。也能够采用连续成型方法，即使用旋转的结构辊。半板例如由钢板制成，并且也可选地设置有涂层。
1.一种由两个彼此叠放的半板(2、3)构造成的双极板(1)，具有：多个介质端口(6、7、8)；分配区(9)，所述分配区设计用于分配流过所述端口(6、7、8)的介质；反应区(11)；以及设置在所述分配区(9)和所述反应区(11)之间的过渡区域(10)，在所述半板(2、3)的俯视图中，所述过渡区域描述条形的通道结构(14)，其特征在于，在每个半板(2、3)中存在正常压印深度(h0)的凹进部(12)、减小的压印深度(h1)的凹进部(13)和增大的压印深度(h2)的凹进部(20)，并且两个半板(2、3)彼此叠放成，使得通过所述半板(2，3)的不同的凹进部(12、13、20)和位于其之间的非凹进区域(16)形成通道结构(14)，在所述通道结构内，一个半板(2，3)的非凹进区域(16)总是位于另一半板(2，3)的同样非凹进区域(16)之上，使得提供所述非凹进区域(16)的条形图案，其中在通过所述非凹进区域(16)形成的条之间交替设置有不同的凹进区域(17、18、19)，即正常形成的凹进区域(17)、至少一个第一类型的改变的凹进区域(18)、另一正常形成的凹进区域(17)以及至少一个第二类型的改变的凹进区域(19)，在所述正常形成的凹进区域中，两个半板(2、3)具有所述正常压印深度(h0)，在所述第一类型的改变的凹进区域中，第一半板(2)具有所述增大的压印深度(h2)，而第二半板(3)具有所述减小的压印深度(h1)，在第二类型的改变的凹进区域中，第一半板(2)具有所述减小的压印深度(h1)，而第二半板(3)具有所述增大的压印深度(h2)。
2.根据权利要求1所述的双极板(1)，其特征在于，所述减小的压印深度(h1)是所述正常压印深度(h0)的至少75％且至多95％，而所述增大的压印深度(h2)是所述正常压印深度(h0)的至少105％且至多125％。
3.根据权利要求1或2所述的双极板(1)，其特征在于，在所有三个凹进区域(17、18、19)中，在第一半板(2)的凹进部(12、13、20)和第二半板(3)的凹进部(12、13、20)之间的间距(h)是一致的。
4.根据权利要求1至3之一所述的双极板(1)，其特征在于，通过所述凹进部(12、13、20)形成在横截面中梯形的结构化部。
5.根据权利要求1至4之一所述的双极板(1)，其特征在于，位于所述半板(2、3)之间的膜电极装置(15)不但与所述正常压印深度(h0)的凹进部(12)接触，而且与所述减小的压印深度(h1)的凹进部(13)和所述增大的压印深度(h2)的凹进部(20)接触。
6.一种燃料电池堆，包括多个根据权利要求1所述的双极板(1)。
7.一种用于制造双极板(1)的方法，其中将两个半板(2，3)通过成型进行结构化，使得在每个半板(2，3)中产生正常压印深度(h0)的凹进部(12)、减小的压印深度(h1)的凹进部(13)和增大的压印深度(h2)的凹进部(20)，并且将两个半板(2，3)彼此叠放，使得通过所述半板(2，3)的不同的凹进部(12、13、20)和位于其之间的非凹进区域(16)产生通道结构(14)，在所述通道结构内，一个半板(2，3)的非凹进区域(16)总是位于另一半板(3，2)的非凹进区域(16)之上，使得形成所述非凹进区域(16)的条形图案，其中在通过所述非凹进区域(16)形成的条之间交替设置有不同的凹进区域(17、18、19)，即正常形成的凹进区域(17)、至少一个第一类型的改变的凹进区域(18)、另一正常形成的凹进区域(17)以及至少一个第二类型的改变的凹进区域(19)，在所述正常形成的凹进区域中，两个半板(2、3)具有所述正常压印深度(h0)，在所述第一类型的改变的凹进区域中，第一半板(2)具有所述增大的压印深度(h2)，而第二半板(3)具有所述减小的压印深度(h1)，在第二类型的改变的凹进区域中，第一半板(2)具有所述减小的压印深度(h1)，而第二半板(3)具有所述增大的压印深度(h2)，并且其中两个半板(2，3)在该定位中彼此牢固连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将膜电极装置(15)插入归属于彼此平行的双极板(1)的两个半板(2、3)之间，使得所述膜电极装置首先由所述增大的压印深度(h2)的凹进部(12)接触。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述增大的压印深度(h2)的凹进部(20)已与所述膜电极装置(15)接触后，将两个半板(2、3)借助越来越大的力彼此压紧，使得所有正常压印深度(h0)的凹进部(12)以及所述减小的压印深度(h1)的凹进部(13)也与所述膜电极装置(15)接触。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述双极板(1)的分配区(9)和反应区(11)之间设置的过渡区域(10)中建立以不同尺寸形成的凹进部(12、13、20)和所述膜电极装置(15)之间的接触。