燃料电池的互连件、用于制造燃料电池的互连件的方法

摘要

一种用于燃料电池的互连件由压制的金属片制成。所述互连件在所述互连件的两侧上结合均通过片的变形制成的不连续的点或长椭圆形突起形成并限定的入口和出口、流分配入口和出口区、密封表面和流路径。所述互连件的一侧上的突起对应于另一侧上的凹入，但是因为所述互连件包括三个水平，所以可以基本上独立于所述第二侧来设计所述互连件的第一侧。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过薄金属片的塑性变形产生的用于燃料电池的互连件，由此将用于流路径的突起和凹入、入口区和出口区、密封表面以及吹扫通道集成在单件片中。

背景技术

下面将围绕固体氧化物燃料电池解释本发明。然而，根据本发明的互连件还可以用于其它类型的燃料电池，例如聚合物电解质燃料电池（PEM）或直接甲醇燃料电池（DMFC）。固体氧化物燃料电池（SOFC）包括固体电解质、阴极和阳极，固体电解质能够传导氧离子，在阴极处氧被还原为氧离子，在阳极处氢被氧化。SOFC中的整个反应是氢和氧起电化学反应，从而产生电、热和水。为了产生需要的氢，阳极通常具有用于使烃特别是天然气发生蒸气重整的催化活性，由此产生氢、二氧化碳和一氧化碳。作为天然气的主要组分的甲烷的蒸气重整可以由下式描述：

CH₄ + H₂O→CO + 3H₂

CH₄ + CO₂→2CO + 2H₂

CO + H₂O→CO₂ + H₂

在操作期间，诸如空气之类的氧化剂在阴极区域提供到固体氧化物燃料电池。在燃料电池的阳极区域提供诸如氢之类的燃料。可选地，在阳极区域提供诸如甲烷之类的烃燃料，在阳极区域中，烃燃料通过以上反应转化为氢和碳氧化物。氢穿过有孔的阳极，并在阳极/电解质界面处与已经扩散通过电解质的在阴极侧上产生的氧离子反应。氧离子在阴极侧产生，其中电子从电池的外部电路输入。

为了提高电压，将若干个电池单元组装以形成堆，并通过互连件连接在一起。互连件用作为气障，从而将相邻的电池单元的阳极（燃料）侧和阴极（空气/氧）侧隔开，同时互连件能够使电流在相邻的电池之间传导，即，在具有过剩电子的一个电池的阳极和需要电子用于还原过程的相邻电池的阴极之间传导。此外，互连件通常设有多个流路径，以使互连件的一侧上的燃料气体以及相对侧上的氧化剂气体流通。为了使SOFC堆的性能最佳化，在不使应当被最小化的另一系列相关负值产生不可接受的结果的情况下，应当将一系列正值最大化。这些值中的一些值为：

互连件对多个上述值产生直接影响。几乎所有的值都是相互关联的，这意味着改变一个值将影响其它值。这里讨论了互连件的特性和以上值之间的一些关系：

燃料利用率：

互连件的燃料侧上的流路径应当被设计为试图使相等量的燃料到达堆中的每个电池，即，通过堆的燃料侧应当没有流-“捷径”。

寄生损失：

互连件上的流路径的设计应当试图至少在空气侧上且潜在地在互连件的燃料侧上实现每流动体积的低压力损失，这将减小对风机的寄生损失。

电效率：

互连件引导相邻电池的阳极层和阴极层之间的电流。因此，为了减小内阻，互连件的导电接触点（后面仅称作“接触点”）应当被设计为建立对电极（阳极和阴极）的良好电接触，接触点应当不相隔较远，否则这将迫使电流行进通过较长距离的电极，从而导致较高的内阻。

寿命：

与互连件有关，依赖于互连件的燃料侧和空气侧上的均匀流分配、较少的组件和材料的均匀保护性涂层等。

成本：

互连件成本影响可以通过不使用昂贵材料来减小，通过减少互连件的生产时间并使材料损失最小化来减小。

尺寸：

当互连件设计确保活性电池区域的高利用率时，燃料堆的整体尺寸得到减小。应当减小具有低燃料或空气流动的死区，并应当使用于密封表面的非活性区最小化。

温度：

温度应当足够高，以确保电池中的催化反应，然而又应当足够低，以避免电池组件的加速劣化。因此，互连件应当有助于均匀的温度分布，以在不超过最高温度的情况下给出高平均温度。

生产时间：

应当使互连件自身的生产时间最少化，互连件设计还应当有助于整个堆的快速组装。通常，对于互连件设计所不必要的每个组件，在生产时间方面都可以获益。

失效率：

互连件生产方法和材料应当准许低的互连件失效率（例如，互连件气障中的不期望的孔、不均匀的厚度或特性）。此外，当互连件设计减少待被组装的组件的总数量并减小密封表面的长度时，所组装的电池堆的失效率可得到减小。

组件的数量：

除了使差错和已经描述的组装时间最小化之外，组件数量的减少使得成本降低。

US 20040219423描述了一种例如由厚度为0.1-2mm的不锈钢金属片制得的内部歧管装置互连件。片可被冲压成提供在互连件的两侧上限定流路径的凸起的脊和/或凹入。

US 7318973讨论了与电池堆层的密封有关的问题。公开了一种内歧管装置互连件，其由经冲压的金属片制成，该金属片具有两个表面，每个表面上具有流场。流路径由组装有互连件板的分开的经冲压桥构件限定。

在US 20030124405中，当进一步包括交错的密封布置以引导流时，在由金属片制成的经冲压双极板的相对侧上限定流场。

为了减少组件数量，US 5424144的互连件通过并入插入环以形成插入环密封以及外围湿密封而将密封区域结合在单件经压制的金属板中。尽管称为单件分隔板，但是US 5424144的互连件仍需要多个金属插入环以将压缩力传递到密封体。

此外，在US 6699614、WO 2005112165、EP 1284512、US 7186476和US 20080026279中描述了金属片互连件。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于燃料电池堆的互连件，其通过在电池中具有燃料的均匀停留时间来提高燃料利用率，而不考虑燃料穿过哪条流路径。

本发明的目的是提供一种具有减少寄生损失的低压力损失的互连件。

本发明的另一目的是提供一种具有有助于燃料电池堆的高电效率的接触点设计的互连件。

本发明的另一目的是提供一种具有使电池区域上的流分配和平均温度最佳化同时不超过最大温度的设计的互连件。

本发明的目的是进一步减小互连件和电池堆的成本、尺寸、生产时间和失效率。

本发明的另一目的是提供一种减少燃料电池堆中的组件数量和密封数量以及表面面积的互连件。

本发明的其它目的是提供一种用于燃料电池堆的互连件，其不使未被燃烧的燃料通过堆的外表面散发。

通过如下所述的本发明来实现这些和其它目的。

因此，提供了一种特别是用于固体氧化物燃料电池、但也潜在地用于其它燃料电池例如PEM和DMFC的互连件。在任何情况下，燃料电池包括多个流提供歧管，其可以是内部歧管装置类型、外部歧管装置类型或两者的结合。所述互连件由金属片制成，并包括第一氧化剂侧和氧化剂侧相对的第二燃料侧。所述第一氧化剂侧包括多个氧化剂气体流路径，燃料侧包括多个燃料气体流路径。应当理解的是，互连件的氧化剂侧和燃料侧分别对应于两个相邻的电池阴极和阳极侧。因此，互连件的第一侧（面）限定氧化剂侧，相对侧（面）限定燃料侧。氧化剂和燃料气体流路径在两端是开放的，并具有一个或多个流入口和流出口，其在内部歧管装置的情况下在互连件中可采用孔的形式，或者在外部歧管装置的情况下可形成在互连件的边缘的一部分上。下面，将公开在第一氧化剂侧上具有外部歧管装置和在第二燃料侧上具有内部歧管装置的实施例，作为在使得电池的有效区域最大化和在互连件的第二燃料侧上具有良好限定的密封之间的折衷。相邻于流入口，互连件包括入口区，其具有将来自入口的流均匀地分配到多个流路径的目的。在入口为孔的情况下，入口区从入口的外周延伸，并远离围绕入口的整个部分或一部分的孔一定距离。限定入口区的宽度的距离可以在围绕入口或部分地围绕入口的入口区的整个范围内不被改变，或者该宽度可以改变。当使用外部歧管装置时，入口区被限定为从入口的边缘开始在互连件的一部分上延伸并进入互连件表面一段距离的区。在两种情况下，距离可以改变。为了在互连件的两侧上将流从流路径引导到出口，互连件还在互连件的每个侧上包括一个或多个流出口区。出口区可以设计为类似于入口区，或者可以选择更简单的设计。互连件还包括突起密封表面，当将互连件密封到相邻的电极时，该突起密封表面确保用于衬垫或密封体的良好限定的表面，以用于接触和密封到阳极或阴极。优选地，密封表面在整个互连件区域上具有均匀的厚度（突起高度）以及材料特性，例如，不从互连件的其余部分改变的热膨胀。为了在电解质、电极和互连件自身中确保电效率和最小化的内电阻，互连件还在整个互连件区域上具有突起的导电接触点阵列。寻求平衡以在尽可能小的内部距离的情况下具有尽可能多的接触点，同时尽可能地使用互连件的较小区域用于接触点，因此大部分区域用于流路径，即，可以是活性的。还重要的是，接触点对相邻的电极具有良好的电接触，因此应当在最小的力下对相邻的电极保持接触。

当根据本发明的互连件由金属片制成时，突起可以经由任何已知的工艺例如冲压、压制、轧制、深拉伸等通过使金属片成形来制得。互连件的至少三个水平然后限定成：中等水平由执行任何变形之前的金属片限定；第一水平限定为从金属片互连件的未被变形的第一侧的表面到互连件的第一侧上的突起的顶部的水平；第二水平限定为从互连件的未被变形的第二侧的表面到互连件的第二侧上的突起的顶部的水平。第一侧上的流路径形成在互连件的第一侧上的突起（突起接触点和突起密封表面）之间，互连件的第二侧上的流路径形成在第二侧上的突起（接触点和密封表面）之间。

因此，具有至少三个水平的构思允许独立于第二侧上的流路径设计第一侧上的流路径，这在任何情况下都有很大好处，但是特别当将一侧上的外部歧管装置和另一侧的内部歧管装置组合时，因为这需要不对称的流路径。当然，第一侧上的突起对应于互连件的第二侧上的凹入，反之亦然，在本发明中这也用于形成小再循环区。突起有利地限定流路径，因为这些必须由流围绕，因此，形成障碍表面的中等水平和两个分立独立的突起水平允许在互连件的每一侧上即在第一氧化剂侧和第二燃料侧上进行基本上独立的流路径设计。其遵循使金属片塑性变形从而产生所描述的三水平互连件板的工艺，所述三水平互连件板为：第一侧上的并因此在第一限定水平中的任何突起对应于互连件的第二侧上的但也处于第一水平中的凹入。同样，互连件的第二侧上并因此第二限定水平中的突起对应于第一侧上的凹入，但是该凹入位于第二水平。该至少三水平互连件设计不仅允许独立的第一侧和第二侧流路径设计，而且非常重要的是允许互连件的两侧上的所有的流入口区、流出口区、所有的流路径、接触区域和密封表面结合为一个单件金属片。不需要额外的环或特别的图案密封来形成整个互连件。这大大地减小了生产成本和组装成本以及时间，以及降低了由于不当组装或泄漏密封导致的差错风险。

所描述的具有结合的密封表面和接触点的单个金属片设计的其它优点在于，与具有变化的横截面材料厚度的更加刚性的、非柔性的互连件相比，整个互连件的均匀的材料厚度和非刚性几何形状将会把更小的潜在损害性机械应力传递到相邻的电池和密封区域。

在本发明的其它实施例中，特别是位于互连件的第二燃料侧上的密封表面包括至少一个吹扫通道，氧化剂在该吹扫通道内流动，并且在泄漏的情况下泄漏的燃料气体混合到该吹扫通道中。所述至少一个吹扫通道采用在两端开放的长凹槽的形式，其至少沿着互连件的第二燃料侧的一个外周边缘延伸，并且在其中，所述至少一个吹扫通道具有入口侧和出口侧，入口侧在一个开放端部处用于使来自氧化剂气体入口歧管的氧化剂气体流通，出口侧在另一开放端部用于使气体流通到出口氧化剂气体歧管。当互连件的密封表面由长的突起制得时，例如采用S弯曲的形状，吹扫通道可以形成为位于S形状的第二燃料侧上的长凹槽中的一个，如在下面的附图中所举例说明的。

互连件的总厚度被定义为金属片材料厚度加上第一侧上的突起沿着第一水平的高度加上第二侧上的突起沿着互连件的第二水平的高度。当片材料为薄时，其遵循不连续点或者长椭圆形脊形状的突起是柔性的。这具有可以吸收公差方面的小差异并且在一定程度上可以补偿温度膨胀的优点。根据上下文，金属片材料厚度可以在宽范围内，优选地，其在50μm至1000μm的范围内，优选地在50μm和400μm之间，优选地为100μm至250μm。金属可以是任何适当的种类，并且可以是任何适当的合金，例如铬钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、镍基合金、镍、一系列昂贵金属和氧化物弥散加强合金。

如所解释的，对于燃料电池的有效性和寿命而言重要的是，互连件在互连件的尽可能大的区域上提供均匀的流分配。因此，在本发明的实施例中，所述互连件的第一侧和第二侧上的流路径被设计为分别在第一侧和第二侧上的每个流路径之间提供均匀的流分配。理想地，所有条件例如压力损失、流和流路径设计应当在整个互连件区域上是相等的，以实现均匀的流分配。如果这不可能的话，那么可以通过设计具有均匀压力损失、均匀横截面面积和均匀长度或其全部组合的流路径来朝均匀流分配努力。根据情况，第一侧上的流相对于第二侧上的流可以是顺流（并流）的或逆流的；此外，任一侧上的流可以从入口侧到出口侧是基本上线性的，或者流可以基本上是蛇形的，其中大部分的流动流沿着相对于入口至出口方向的交叉或相反方向行进。

具有至少三层的本发明允许第一侧上的流类型，其基本上独立于第二侧上的流类型：作为示例，在第一侧上，突起可以有利地迫使第一氧化剂流沿着基本上线性流动从沿着互连件的入口侧边缘的入口区到沿着互连件的出口侧边缘的出口区（这里，基本上的意思应当被理解为使得主要部分的流沿着线性的入口至出口方向行进，同时由于当流动流穿过接触点和交叉凹入时所发生的偏离，相对较少部分的流沿交叉方向引导）；相同的互连件可以在第二侧上具有突起，其迫使燃料流基本上以蛇形流动，其中，基本上所有的燃料流在除了主要入口至出口流动方向之外的方向上做出若干转向。

当迫使沿着不连续的流路径中的流时，如果流路径出于某些原因即材料缺陷、杂质、不当组装等而被阻塞时，可能出现差错。即使阻塞仅在互连件的小区域内，其仍会致使整个流路径不可用，从而至少是较小的效率和可能的材料缺陷和电池堆故障。为了应对阻塞的影响，在本发明的实施例中，流路径由旁通流路径交叉，旁通流路径在突起接触区域中包括开口。这确保了仅较小部分的流路径将被阻塞以及在阻塞的情况下不可用，流将被允许通过附近的开口行进，经由相邻的流路径绕过阻塞，并在堵塞之后经过与流路径交叉的开口返回到原始流路径。

根据本发明的互连件的所述至少三层设计的其它优点在于，突起可以被设计成独立地在互连件的每一侧上的情形。在互连件的第一侧上期望线性流并且在互连件的第二侧上期望基本上蛇形流的示例中，有利地，第一侧上的突起接触点可以包括不连续的点，同时在第二侧上，突起接触点可以包括长椭圆形脊，或者反之亦然。本发明的又一实施例包括一种用于制造根据以上描述的互连件的方法。金属片由所描述的材料或者适合于塑性变形的任何其它金属来提供。然后，在与由压制工艺之前的金属片所限定的金属片的中等水平相邻的金属片的第一层和第二层中压制用于根据以上描述的流路径、流入口、流入口区、流出口、流出口区、密封表面和接触区域的突起。所述压制工艺使金属片塑性变形，使得压制为两层的突起在所述压制工艺完成之后将保留。金属片可以具有事先切割出的孔，或者所述孔可以与进行所述压制工艺同时切割出或冲压出。同样，金属片可以设置成具有其最终的外围尺寸，或者类似于任何孔，最终的尺寸可以与进行所述压制工艺同时切割出或冲压出。

可选地，所述压制工艺可以在一个以上的步骤中进行，并且外金属片边缘或孔的任何切割或冲压可以在发生所述压制工艺之前或之后的步骤中进行。在本发明的实施例中，折叠金属片的一部分的另一工艺步骤可以随后进行。可以对金属片的边缘中一个或多个进行折叠，以沿着（多个）边缘形成长椭圆形密封表面。这允许密封表面在互连件的相同部分的两侧上具有相对大的宽度。

金属片可以在制造之前涂覆有保护层，以保护互连件免受操作条件的影响，或者可以在制造工艺之后涂覆互连件。因此，根据本发明，可以在单个制造步骤中或者在简单的少量连续制造步骤中制造出与集成的密封表面、流路径、入口、入口区、出口、出口区、接触点、旁通开口和旁通凹入互连的金属片。

因此，当与现有技术的互连件相比时，本发明的主要优点是：

-互连件的生产成本降低。

-互连件的材料成本降低，材料浪费最小化，任何切掉的材料可以再循环。

-互连件的生产时间减少。

-燃料电池堆组装时间减少。

-由于不当组装导致的燃料电池故障减少。

-相对于互连件的总区域因此相对于燃料电池的活性区域增大。

-流分配改善。

-电效率提高。

-组件的数量减少。

-由于电池堆的不均匀和非柔性热膨胀导致的泄漏和故障减少。

-燃料利用率提高。

-互连件以及电池堆的寿命提高。

-寄生损失由于低压降而减少。

-提高的安全性。解决了未被燃烧的燃料的泄漏和爆炸的风险，因此，不再需要位于燃料电池堆外侧的昂贵的且大的空气稀释容器。

-对沿着互连件边缘的昂贵的气密燃料密封的依赖性减小。

-不需要用于吹扫空气的单独风扇或风机。净化空气由适于空气歧管的工艺空气风机来提供。

-由于低质量和柔性几何形状允许更高的热梯度而不损害电池或密封，所以起动时间减少。

1、一种用于燃料电池的互连件，所述互连件包括多个流提供歧管，所述互连件包括第一侧和第二侧，每一侧具有流路径、在所述流路径之间分配流的一个或多个流入口和入口区、一个或多个流出口和出口区、突起密封表面、突起接触区域以及突起密封表面支撑件，所述流路径形成在所述突起密封表面和所述突起接触区域之间，

其中，所述互连件由金属片制成，所述金属片至少包括由没有突起的金属片部分限定的中等水平、由所述第一侧上的突起限定的第一水平和由所述第二侧上的突起限定的第二水平，使得：所述第一侧上的突起对应于所述第二侧上的延伸至所述第一水平的凹入，所述第二侧上的突起对应于所述第一侧上的延伸到所述第二水平的凹入；所述流入口区、所述流出口区、所述流路径、所述接触区域、所述密封表面支撑件和所述密封表面集成在所述金属片的两侧中。

2、根据特征1所述的互连件，其中，所述密封表面的位置由凹入支撑。

3、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述第一侧或所述第二侧上的所述密封表面中的一个或多个密封表面包括至少一个吹扫通道。

4、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述密封表面和所述导电接触区域是柔性的。

5、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述金属片的厚度在50μm和400μm之间，优选地在100μm和250μm之间。

6、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述金属片由铬钢或镍合金组成。

7、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述互连件的所述第一侧和所述第二侧上的所述流路径被设计为分别在所述第一侧和所述第二侧上的每个流路径之间提供均匀的流分配。

8、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述互连件的所述第一侧或所述第二侧上的所述一个或多个流入口是位于内部的，分别位于所述互连件的所述第二侧或所述第一侧上的所述一个或多个流入口是位于外部的。

9、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述互连件的所述第一侧或所述第二侧上的所述流路径被布置为提供蛇形流，分别位于所述互连件的所述第二侧或所述第一侧上的所述流路径被布置为提供相对于所述蛇形流的主方向的并流或逆流的流。

10、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述流路径由旁通流路径交叉，所述旁通流路径在所述突起接触区域中包括开口。

11、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述流路径由凹入交叉。

12、根据前述特征中的任一特征所述的互连件，其中，所述互连件的所述第一侧或所述第二侧上的所述突起接触区域包括不连续的点，在所述第二侧或所述第一侧上的所述突起接触区域分别包括长椭圆形脊。

13、一种燃料电池重复单元，所述燃料电池重复单元包括电解质、阳极、阴极和根据特征1至12中的任一特征所述的互连件。

14、根据特征13所述的燃料电池重复单元，其中，所述燃料电池为高温燃料电池。

15、根据特征13所述的燃料电池重复单元，其中，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。

16、根据特征13所述的燃料电池重复单元，其中，所述燃料电池为PEM质子交换膜燃料电池。

17、根据特征13所述的燃料电池重复单元，其中，所述燃料电池为DMFC直接甲醇燃料电池。

18、一种燃料电池堆，所述燃料电池堆包括至少两个根据特征12-17所述的燃料电池重复单元。

19、用于制造根据特征1-11中的任一特征所述的互连件的方法，包括以下步骤：

-提供金属片以进行压制；

-在所述金属片中压制突起，由此形成流路径、在所述流路径之间分配流的一个或多个流入口和入口区、一个或多个流出口和出口区、密封表面和接触区域。

20、根据特征19所述的用于制造互连件的方法还包括步骤：

-折叠所述互连件的一部分以形成密封表面。

附图说明

通过示出本发明实施例的示例的附图来进一步对本发明进行举例说明。

图1-O示出了根据本发明实施例的互连件的第一侧。

图1-A示出了沿在图1-O中示出的互连件的线A-A的截切部。互连件的第一侧面向下。

图1-B示出了沿图1-A的互连件的一个边缘的密封表面和吹扫通道的细节。

图1-C示出了互连件上的与第二侧上的出口相对的第一侧上的密封表面的细节。

图1-D示出了沿在图1-O中示出的互连件的线D-D的截切部。互连件的第一侧面向下。

图1-E示出了互连件的与第二侧上的入口相对的第一侧上的密封表面的细节。

图2-O示出了根据本发明实施例的互连件的第二侧。

图2-G示出了沿在图2-O中示出的互连件的线G-G的截切部。互连件的第一侧面向左。

图2-K示出了在图2-O中示出的互连件的右下角部分的放大图。

图2-H示出了在图2-G中示出的剖视图的一部分的放大图。

图2-I示出了互连件的第一侧的透视图。

图2-F以透视方式示出了在图2-I中示出的在第二侧上包括两个吹扫通道的互连件的左下角的细节。

图2-J以透视方式示出了互连件的与第二侧上的出口相对的第一侧上的密封表面的细节。

图3-O是在具有在两侧上形成宽密封表面的互连件的两个折叠边缘的实施例中的互连件的第二侧的透视图。

图3-A以透视方式示出了在图3-O中所示折叠密封表面边缘的细节。

位置编号概述：

300：互连件

333：中等水平

100：第一侧

101：第一侧流入口

102：第一侧流出口

103：第一侧流入口区

104：第一侧流出口区

105：第一侧流路径

106：第一侧突起密封表面

107：第一侧突起接触区域

108：第一侧凹入

111：第一水平

112：第一侧突起密封表面支撑件

200：第二侧

201：第二侧流入口

202：第二侧流出口

203：第二侧流入口区

204：第二侧流出口区

205：第二侧流路径

206：第二侧突起密封表面

207：第二侧突起接触区域

208：第二侧凹入

209：第二侧吹扫通道

210：第二侧旁通流路径

212：第二侧突起密封表面支撑件

222：第二水平。

具体实施方式

图1-O示出了限定四个互连件周边边缘的矩形板形式的互连件300的第一侧100。互连件在这里示出的互连件的一个面上具有第一侧100和位于在图2中示出的相对侧上的第二侧200，在这个示例中，第一侧100是互连件的氧化剂侧，第二侧200是互连件的燃料侧。来自入口氧化剂歧管（未示出）的氧化剂气体例如空气被引入到第一侧氧化剂流入口101，第一侧氧化剂流入口101沿着互连件的一个周边边缘的相对大的部分延伸。这种类型的入口的特征是外歧管装置，其将流经由被密封到所组装的燃料电池堆的外表面的外部歧管（未示出）引导到入口，所组装的燃料电池堆包括具有根据本发明的互连件的多个燃料电池。

通过第一侧流入口，氧化剂进入第一侧流入口区103，其是由第一侧突起密封表面106、第一侧流入口和进入互连件区域的相对小的距离限定的区域，在这个示例中，所述相对小的距离为大约2-8毫米。第一侧流入口区包括多个第一侧突起密封表面支撑件112，其用于确保互连件和相邻电极（阴极）（未示出）之间的电传导和机械接触，从而支撑位于互连件的相对侧上的密封表面（206），并且还用于将来自入口的氧化剂流均匀地在第一侧流路径105中分配。第一侧流路径在两端是开放的，并且在互连件的第一侧的区域的主要部分上从位于流路径的一端处的第一侧入口区延伸到位于流路径的另一端处的第一侧出口区104。第一侧流路径沿着互连件的两个边缘由突起密封表面106划界。按照线图案布置的第一侧突起接触区域107限定第一侧流路径，其以离散点的方式在这里的突起接触区域的线之间延伸。氧化剂流以基本上线性流动方式顺着第一侧流路径从第一侧流入口区到第一侧流出口区，然而一部分氧化剂沿着由突起点以及另外由第一侧凹入108引入的转向所引导的分叉方向（交错方向）在突起点之间流动，第一侧凹入108与第一侧流路径交叉。第一侧凹入对应于互连件的相对侧上的突起，但以这种方式在互连件的第一侧也起到作用。

应当理解的是，第一侧流路径进一步由互连件板的第一侧、围绕第二侧燃料流入口201和出口202的两个第一侧突起密封表面以及接触第一侧突起接触区域和密封表面（包括衬垫-未示出）的顶部的相邻的电极表面（未示出）限定。第一侧出口区被设计为类似于第一侧入口区。

在图1-A的互连件的剖视图中还示出：互连件的总厚度被定义为从第一侧上的最大突起高度到第二侧上的最大突起高度的距离。在当前示图中，另外根据情况和期望的特性，任一侧上的突起密封表面的最大高度等于突起接触区域的最大高度，应当理解的是，可以彼此独立地设计任何突起高度，即，突起密封表面可以高于突起接触点，反之亦然，第一侧上的最大突起高度可以大于或小于第二侧上的最大突起高度，这会影响任一侧上的流和压力损失。在下面的放大剖视图中可以更加清楚地看到所描述的高度。

图1-B是包括沿着互连件的边缘的突起密封表面的放大剖视图。根据本发明，定义了在图1-B中看到的三个互连件水平。根据本发明，突起和相应的凹入通过塑性变形制得，例如通过压制金属片的板来制得。因此，互连件的中等水平333由未被变形的金属片限定，并且在图1-B的剖视图中可以看到从未被变形的金属片的一面拉伸到另一面，因此具有等于未被变形的金属片的材料厚度的尺寸。此外，互连件的第一水平111被定义为在互连件的第一侧上的从未被变形的金属片的第一侧的表面到达第一侧突起的最大高度的水平。在图1-B中，第一侧突起的最大高度由第一侧突起密封表面（面向下）的顶部表示，第二侧突起的最大高度由第二侧突起密封表面206（面向上）的顶部表示。互连件片的与图1-B中的密封表面相邻的主要部分位于中等水平，除了第一侧突起的离散点位于第一水平之外。

图1-C示出了在氧化剂相对于燃料基本上逆流流动的情况下第二侧流出口202和第二侧流出口区204的放大剖视图。在并流流动的情况下，图1-C示出了第二侧流入口201和第二侧流入口区203的部分。在图1-C中，如在图1-B中，可以看到突起的最大高度由围绕第二侧流出口的第一侧密封表面表示。所述密封表面具有从第一水平通过中等水平到达第二水平的离散点凹入的图案，由此限定互连件的第二侧的接触区域207和第二侧出口区中的流分配点。

图1-D示出了互连件的与第二侧流入口交叉的部分的剖视图。因此，在作为图1-D的围绕第二侧流入口的部分的放大图的图1-E中，互连件片的作为第二侧入口的终端边缘可以看作为位于第一水平的第一侧突起密封表面。在本发明的这个实施例中，其中第二侧入口/出口和入口/出口区完全地位于互连件区域内，第二侧被限定为具有内部歧管装置。因此，根据本发明的这个实施例，互连件在第一侧具有外部歧管装置，并在第二侧具有内部歧管装置。

图2-O示出了互连件的第二侧200，在这个示例中，第二侧200为燃料侧。如在上面所述，燃料流经由第二侧流入口201进入，并通过第二侧流入口区203均匀地分配到第二侧流路径205，在这个实施例中，第二侧流入口区203位于从第二侧入口的边缘延伸的区域，并位于进入互连件的第二侧的表面大约2-8毫米的距离。

在图2-O中，入口区朝向两侧方向是开放的，除了一些第二侧突起密封表面支撑件212之外，从而引导到多个流路径，然而向上和向下方向受到第二侧突起密封表面206阻挡。在互连件两侧上的支撑的密封表面支撑件（112和212）用于在它们突出进入的侧上提供均匀的流分配（流分配区），并用于对另一侧上的相对密封表面提供支撑。在互连件的第二侧上，使燃料流均匀地分配在面对互连件的第二侧的相邻电极（阳极）（未示出）的活性区域上的流路径由第二侧长椭圆形突起接触区域以及第二侧突起密封表面限定。流路径的侧壁由长椭圆形接触区域形成，长椭圆形接触区域将互连件的第二侧的区域分为分开的路径，其不用于第二侧旁通流路径210。在流路径的第一部分沿着与主要的第二侧入口至出口流方向基本上垂直的方向引导流之后，旁通流路径允许每个流路径中的每个子流接触相邻的子流。这使得子流绕过流路径的潜在堵塞，并在堵塞之后返回流路径，因此使这种堵塞的影响最小化。当忽略旁通流路径时，在图2-O中可以看出，所有的流体流路径具有基本上相同的长度，并具有基本上相同的横截面积。这是争取在流路径之间且因此在互连件和相邻电极的整个活性区域上确保均匀流分配的一种方式。可以理解的是，该设计可以以未示出的其它方式促进均匀流分配，例如，较短的流路径可制作得更窄，因此提高每长度的流路径的压力损失。所形成的不连续的特别是长椭圆形的突起还提供了片状互连件的稳定化轮廓。在图中可以看出，互连件的第二侧的所有四个边缘由第二侧突起密封表面（以及衬垫-未示出）密封，因此仅留下将成为内部歧管装置第二侧入口和出口的开口。为了在互连件的不面对外部歧管的两个边缘上防止泄漏未燃烧的燃料，第二侧吹扫通道209确保通过密封泄漏的任何燃料被吹扫，因此未被引导出进入围绕燃料堆的室内。图2-G以通过切割线G-G的剖视图方式示出了互连件的侧视图。在图2-H中示出的相应放大图清楚地示出了已经解释过的中等水平、第一水平和第二水平，其中，第一侧上的突起延伸到第一水平，第二侧上的突起延伸到第二水平。可以看出，第一侧107上的突起对应于第二侧208上的凹入，然而，其中，所述凹入延伸到第一水平111，同样，第二侧207上的突起对应于第一侧108上的凹入，但是所述凹入延伸到第二水平222。

根据本发明，由塑性变形的金属片制得的互连件的这种至少三水平设计允许潜在地以单个生产步骤或非常少的生产步骤实现非常简单的且便宜的生产。在本发明的另一实施例中，如在图3-O和图3-A中所示，沿着互连件的两个边缘的突起密封表面可以通过下面的折叠工艺步骤制得，其提供了相对宽的密封表面。

图2-I是如已解释的互连件的第一侧的透视图，其中，在图2-F中示出的边缘密封表面的放大图清晰地显示了流路径、突起和凹入。在图2-J中示出的放大图给出了互连件的第一侧上的突起密封表面的清晰示图，第一侧上的突起密封表面将用作流出口的孔密封到互连件的第二侧。此外，图2-J给出了第一侧凹入的清晰示图，第一侧凹入用于引导第一侧突起接触区域之间的流入。