本發明涉及一種用于組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊的方法，其中，電化學單元沿堆疊方向相繼跟隨，并且其中，每個電化學單元均包括雙極板和密封組件。
背景技術：
1、電化學裝置例如可以是燃料電池裝置或電解器。
2、每個電化學單元例如可以是燃料電池單元或電解單元。
3、這樣的電化學裝置例如可參閱專利文獻de?10?2014?104?017?a1。
4、如果在組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊時，電化學單元的雙極板與密封組件并未相對彼此精確地定位，則雙極板的結構可能會與密封組件的結構相遇，從而導致相關的密封組件與相關的雙極板之間的密閉的不密封性。
5、在雙極板上構造的結構例如可以是雙極板的凹陷。
6、在密封組件上構造的結構例如可以是密封組件的密封唇。
7、如果密封唇因雙極板與密封組件在垂直于堆疊方向的橫向方向上發生偏移而未貼靠在雙極板的基本上平坦的密封面上，而是到達雙極板的結構區域、尤其是凹陷區域中，則會導致密封組件與雙極板之間的密閉的不密封性。
8、在已知的電化學裝置中，每個雙極板都包括兩個雙極板層，這兩個雙極板層材料鎖合地相互連接、例如通過焊接，從而使得兩個雙極板層的所有結構元件無偏移地相對彼此定位。
9、密封組件具有密封唇，密封唇貼靠在雙極板的基本上平坦的密封面上。
10、密封唇頂的中心線限定密封線，當由電化學單元構成的堆疊的所有組件均已無偏移地彼此組裝后，密封組件沿密封線以流體密封的方式密閉地貼靠在雙極板上。
11、每個雙極板的兩個雙極板層在密封組件以其密封唇密閉地貼靠在雙極板上的區域中，基本上關于垂直于堆疊方向取向的雙極板主平面鏡像對稱。
12、兩個雙極板層均具有支撐元件，兩個雙極板層在支撐元件處彼此貼靠且彼此支撐。這些支撐元件均被構造為凹陷，凹陷與和該凹陷相鄰的雙極板密封面對置。
13、優選地，密封組件的密封線與最近的凹陷的間距全部基本上相同。
14、如果在組裝由電化學單元構成的堆疊時，密封組件在垂直于堆疊方向取向的橫向方向上相對于雙極板發生偏移，則密封唇的密封線可能至少局部滑入被構造為凹陷的支撐元件的區域中。于是，相關的密封線的密封功能將無法得到保證。
15、不僅密封組件作為整體相對于雙極板可能發生偏移，而且同一密封組件中的不同的彈性體密封元件也可能在橫向方向上相對彼此偏移。
16、原則上，雙極板的兩個雙極板層也可能彼此偏移地接合。
技術實現思路
1、本發明的任務是提供一種開頭所述類型的用于組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊的方法，其中，即使雙極板與密封組件沿垂直于堆疊方向取向的橫向方向組裝時存在偏移，并且/或者雙極板的和/或密封組件的子部件沿橫向方向相對彼此組裝時存在偏移公差，也能可靠地避免密封組件與相鄰的雙極板之間的密閉的不密封性。
2、該任務通過根據權利要求1的用于組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊的方法來解決，其中，電化學單元沿堆疊方向相繼跟隨，并且其中，每個電化學單元均包括雙極板和密封組件，該方法包括如下步驟：
3、a）提供雙極板，該雙極板分別具有主側和背離主側的副側；
4、b）提供密封組件，該密封組件分別具有主側和背離主側的副側；
5、c）使密封組件的主側與相鄰的第一雙極板的主側接觸，其中，密封組件的主側與相鄰的第一雙極板的主側相對彼此被定位成沿垂直于堆疊方向取向的橫向方向遵循第一偏移公差；
6、d）使密封組件的副側與相鄰的第二雙極板的副側接觸，其中，密封組件的副側與相鄰的第二雙極板的副側相對彼此被定位成沿橫向方向遵循第二偏移公差；
7、-?重復步驟c）和d），直到所有密封組件與分別要接觸的雙極板接觸；
8、其中，第一偏移公差小于第二偏移公差。
9、每個雙極板可以一件式地形成或者由至少兩個雙極板層形成。
10、每個密封組件可以一件式地形成或者由多個彈性體密封元件構成。
11、雙極板的布置在雙極板的主側上的部件充當用于在堆疊中定位各自的雙極板的主構件或參考構件。
12、密封組件的布置在密封組件的主側上的部件用作用于在由電化學單元構成的堆疊中定位相關密封組件的主構件或參考構件。
13、在下文中，雙極板的布置在雙極板的副側上的部件被稱為雙極板副構件。
14、在下文中，密封組件的布置在密封組件的副側上的部件被稱為密封組件的副構件。
15、雙極板的和密封組件的所有部件都具有須相對彼此取向向和定位的結構，以保證由電化學單元構成的堆疊的功能，尤其是電化學單元的電化學活性單元的密閉。這些結構必須非常精確地相對彼此定位。尤其地，這些結構可以被構造為電化學單元的流動端口或連接通道的區域中的密封線。
16、這樣的流動端口或連接通道在沿堆疊方向貫穿電化學裝置的介質通道與雙極板的針對相關流體介質的流場之間建立流體連接，通過介質通道將流體介質送入電化學裝置的電化學單元或者通過介質通道將流體介質從電化學裝置的電化學單元排出。
17、在組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊時，將雙極板的主構件或參考構件放置到密封組件或膜電極組件的主構件或參考構件上，或者將密封組件或膜電極組件的主構件或參考構件放置到雙極板的主構件上。
18、在此，雙極板的主構件的參考系與密封組件或膜電極組件的主構件的參考系精確地相對彼此取向和定位。
19、雙極板的主構件或參考構件與密封組件或膜電極組件沿電化學裝置的垂直于堆疊方向取向的橫向方向相對彼此具有較小的第一偏移公差。
20、雙極板的與密封組件或膜電極組件的副構件相對彼此被定位成沿垂直于堆疊方向取向的橫向方向遵循較大的第二偏移公差。
21、本發明的一方面的優勢在于，雙極板的結構和密封組件或膜電極組件的結構分布到雙極板或密封組件或膜電極組件的主側和副側上，使得對于密閉作用而言關鍵的結構僅處于能夠遵循窄小的偏移公差的位置處，即在雙極板的主側上和在密封組件或膜電極組件的主側上。
22、反之，雙極板的副側和密封組件或膜電極組件的副側（它們具有較大的偏移公差地沿橫向方向相對彼此組裝）優選沒有構造對于密閉而言關鍵的結構。
23、例如可以設置的是，雙極板的副側被構造成基本上平坦的，即，尤其是沒有被構造為凹陷的支撐元件。
24、替選或附加地可以設置的是，密封組件或膜電極組件的副側被構造成基本上平坦的，即，尤其是沒有密封唇地構造。
25、雙極板的副側與密封組件或膜電極組件的副側之間的偏移公差大于雙極板的主側或者密封組件與膜電極組件的主側之間的偏移公差，其原因在于，在副側的偏移公差中，除了由于組裝電化學單元所發生的堆疊偏移外，在由兩個雙極板層組裝雙極板時還會發生另外的偏移，或者在組裝密封組件或膜電極組件的不同的部件時也會發生另外的偏移。
26、優選地，電化學單元的連接通道的支撐元件僅被構造在一側上，即僅被構造在雙極板的兩個雙極板層之一上，支撐元件例如被構造為雙極板的雙極板層之一中的凹陷。
27、由于在雙極板的副側和密封組件或膜電極組件的副側上不存在對于雙極板與密封組件或膜電極組件之間的密閉而言關鍵的結構（例如，支撐元件、斜坡、壓筋或類似物），因此可以允許雙極板或者密封組件或膜電極組件的形成副側的副構件相對彼此存在較大偏移。由此，在雙極板的副側與密封組件或膜電極組件的副側組裝期間出現的組裝偏移能夠被補償和/或容許。
28、在由現有技術已知類型的電化學裝置中，流動端口或連接通道相對于各自的雙極板的參考水平在兩個方向上開放，其中，在雙極板的兩側或雙極板的兩個雙極板層上構造有斜坡，密封線沿該斜坡從參考水平或區塊水平延伸到流動端口或連接通道上。
29、這些斜坡代表對于雙極板與密封組件之間的密閉而言關鍵的特征，其需要相對于其他密封相關的結構的精確定位。因此，這些對于密閉而言關鍵的結構被布置在雙極板的主側和密封組件或膜電極組件的主側上。
30、相反，雙極板的副側優選沒有構造對于密閉而言關鍵的結構、尤其是沒有連接通道的支撐元件和/或沒有斜坡，而雙極板的主側具有這種對于密閉而言關鍵的結構、尤其是具有連接通道的支撐元件和/或斜坡。
31、因此，雙極板的在與密封組件相鄰的密封區域中平面式的副側允許了更大的偏移公差，并因此與雙極板的副構件相配屬。
32、可以在設計雙極板的主側和副側和/或在設計密封組件的主側或副側時進行進一步的設計調整。
33、例如，密封組件的彈性體密封元件可以噴射成型到相鄰的雙極板上，其中，密封組件包括單獨嵌入的密封件作為第二彈性體密封元件，該密封件具有更大的偏移公差并且與后續疊置的另一個雙極板的密閉相關的結構相配合。
34、密封組件可以在密封組件與雙極板以流體密封方式處于接觸的密閉區域中在其副側上基本上平坦地實施，使得僅在密封組件的對置的主側上、即在布置有一個或多個密封唇的那側上，對由電化學單元構成的堆疊的組裝才有更高的公差要求。
35、支撐元件（其使電化學單元的連接通道的第一邊界壁與連接通道的第二邊界壁沿堆疊方向保持間隔）優選僅被構造在雙極板的一個雙極板層上。這些支撐元件與雙極板的另一個雙極板層接觸，并因此確保連接通道的第一邊界壁支撐在連接通道的第二邊界壁上。
36、構造為凹陷的支撐元件的凹陷底部貼靠在另一個未設置支撐元件的雙極板層的在接觸區域中盡可能平坦的接觸面上并且可以設計得更窄，這是因為無需使對應面與該支撐元件精確配合。
37、優選地，電化學裝置的連接通道的所有密閉相關的結構、尤其是被構造為凹陷的支撐元件以及朝向連接通道的邊界壁之一抬起的斜面或斜坡僅布置在雙極板的雙極板層之一上。
38、密封組件相對于雙極板的連接通道的斜面或斜坡的定位代表了在由電化學單元構成的堆疊的組裝時更高的公差要求。
39、由于密閉相關的結構的非對稱分布，即這些結構僅布置在雙極板的兩個雙極板層之一上，因此相較于現有技術中的連接通道的構造，在設置有密閉相關的結構的雙極板層處的連接通道的區域中的隆突高度更大。該雙極板層處的因隆突更高而加劇的成型難度被如下優勢所抵消，從該優勢中得出，被構造為凹陷的支撐元件不會突出超過連接通道的由第二雙極板層形成的基本上平坦的邊界壁。
40、在本發明的優選設計方案中設置的是，在每個雙極板的主側上布置有至少一個主結構，并且在每個密封組件的主側上布置有至少一個主結構，其中，雙極板的主結構與密封組件的主結構相遇會導致不密封，并且其中，雙極板的主結構與密封組件的主結構之間沿橫向方向的目標間距大于第一偏移公差。
41、在此，雙極板的主結構與密封組件的主結構之間沿橫向方向的目標間距優選小于第二偏移公差。
42、優選地還可設置的是，在雙極板的副側上沒有布置副結構，這些副結構在與密封組件的副側的副結構相遇時會導致不密封。
43、在本發明的優選設計方案中，雙極板在副側上至少在與密封組件的副側對置的密閉區域中被構造成基本上平坦的或被構造成平坦的。
44、如果雙極板均至少包括第一雙極板層和第二雙極板層，則優選地，每個雙極板的主側被構造在第一雙極板層上，并且每個雙極板的副側被構造在第二雙極板層上。
45、在此可以設置的是，每個雙極板的第一雙極板層和第二雙極板層材料鎖合地相互連接，例如通過焊接，尤其是通過激光焊接。
46、優選地，電化學裝置包括至少一個介質通道，流體介質能通過介質通道送入電化學裝置的電化學單元或者從電化學裝置的電化學單元排出。
47、這樣的流體介質例如可以是電化學裝置的陽極氣體（燃氣）、陰極氣體（氧化劑）或冷卻劑。
48、如果雙極板分別具有至少一個針對這種流體介質的流場，則有利的是，每個電化學單元均包括連接通道，各自的雙極板的流場通過該連接通道與配屬的介質通道處于流體連接中，該介質通道在電化學裝置運行期間由與穿流流場的流體介質相同的流體介質穿流。
49、在此可以設置的是，雙極板在主側上分別具有連接通道的至少一個被構造為凹陷的支撐元件。
50、此外可以設置的是，密封組件在副側上分別具有至少一個密封唇。
51、雙極板的各個支撐元件與密封組件的副側上的密封唇之間的目標間距優選大于第一偏移公差和/或優選小于第二偏移公差。
52、特別有利的是，雙極板在副側上沒有連接通道的結構，尤其是既沒有連接通道的支撐元件也沒有連接通道的斜面或斜坡。
53、雙極板的主側可以分別與密封組件的主側材料鎖合地連接。通過這種材料鎖合的連接實現了雙極板的主側相對于密封組件的主側的特別精確且持久的定位。
54、在本發明的特定設計方案中設置的是，密封組件的副側不具有密封唇。
55、本發明還涉及一種電化學裝置，該電化學裝置包括沿堆疊方向相繼跟隨的多個電化學單元，其中，每個電化學單元包括雙極板和密封組件。
56、本發明的另一任務是創建這樣一種電化學裝置，其中，即使密封組件因構件公差和/或因組裝公差而存在沿垂直于電化學單元的堆疊方向取向的橫向方向上的偏移，也能確保由電化學單元構成的堆疊的雙極板與密封組件之間可靠的以流體密封方式的密閉。
57、優選地，橫向方向也垂直于密封組件的周向方向或雙極板的流場的邊緣接片的周向方向。
58、根據本發明，該任務通過根據權利要求15的電化學裝置來解決，其中，每個雙極板均具有主側和背離主側的副側，其中，每個密封組件均具有主側和背離主側的副側，其中，每個密封組件的主側與相鄰的第一雙極板的主側處于接觸中，其中，第一偏移公差通過由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊中的密封組件的主側與相關的密封組件的相鄰的第一雙極板的主側之間的最大偏移來限定，其中，每個密封組件的副側與相鄰的第二雙極板的副側處于接觸中，其中，第二偏移公差通過由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊中的密封組件的副側與相關的密封組件的相鄰的第二雙極板的副側之間的最大偏移來限定，并且其中，第一偏移公差小于第二偏移公差。
59、上面已結合根據本發明的用于組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊的方法的特定設計方案闡述了根據本發明的電化學裝置的特定設計方案。
60、雙極板的和密封組件的主側的特征在于，主側可以比副側更精確地測量和/或更精確地定位。
61、根據本發明的用于組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊的方法特別適用于制造根據本發明的電化學裝置。
62、根據本發明的電化學裝置優選地按照根據本發明的用于組裝由電化學裝置的電化學單元構成的堆疊的方法來制造。
63、根據本發明的電化學裝置優選地被構造為聚合物電解質膜（pem）燃料電池裝置。