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Vorrichtung zur automatischen Nachführung von an einem Katalysator unter Gasbildung zersetzbaren, flüssigen oder gelösten Substanzen aus einem Vorratsbehälter mit vorgebbarem Förderdruck an einen
Katalysatormaterial enthaltenden Zersetzer
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur automatischen Nachführung von an einem Katalysator unter Gasbildung zersetzbaren flüssigen oder gelösten Substanzen aus einem Vorratsbehälter mit vorgebbarem Förderdruck an einen Katalysatormaterial enthaltenden Zersetzer.
Es bestand die Aufgabe, eine unter Gasbildung katalytisch zersetzbare Flüssigkeit unter konstantem Druck ohne Verwendung einer Pumpe dem Katalysatorbett eines Zersetzers zuzuführen.
Die Verwendung der Pumpe bedingt die Zuführung elektrischer Antriebsenergie. Ausserdem erhöht sie die Störanfälligkeit der Anlage.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die erfindungsgemässe Vorrichtung zur automatischen Nachführung von an einem Katalysator unter Gasbildung zersetzbaren flüssigen oder gelösten Substanzen aus einem Vorratsbehälter mit vorgebbarem Förderdruck an einen Katalysatormaterial enthaltenden Zersetzer. Kennzeichnend für die Vorrichtung ist es, dass der Vorratsbehälter über ein Flüssigkeitsventil mit einem Katalysatormaterial enthaltenden Hilfszersetzer verbunden ist, wobei das Ventil durch den Gasdruck über dem Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter gesteuert wird.
Das Flüssigkeitsventil wird so eingestellt, dass der Zulauf der Flüssigkeit zu dem Katalysatorbett des Hilfszersetzers freigegeben wird, wenn der Gasdruck über dem Flüssigkeitsspiegel einen bestimmten vorgegebenen Wert unterschreitet.
Bei einer vorteilhaften Form der Vorrichtung der Erfindung ist der Hilfszersetzer unmittelbar im Innern des Vorratsbehälters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet. Die Verbindung zwischen der Flüssigkeit und dem Katalysatorbett des Hilfszersetzers wird durch einen Docht gebildet. Das Flüssigkeitsventil ist eine Vorrichtung zur Trennung der Verbindung zwischen Docht und Katalysatorbett. Es kann beispielsweise die Form einer durch Federdruck vorgespannten Membran aufweisen, an der das Katalysatorbett befestigt ist. Beim Absinken des Gasdrucks oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, welcher auf die Membran wirkt, überwiegt die Federspannung und bewegt das Katalysatorbett gegen den Docht. Die durch den Docht aufgesaugte Flüssigkeit wird bei der Berührung mit dem Katalysatorbett zersetzt.
Wenn der Druck über dem Flüssigkeitsspiegel durch das bei der katalytischen Zersetzung freigewordene Gas wieder den vorbestimmten Wert erreicht hat, ist der Gasdruck stärker als die Federspannung und die Membran wird gegen die Federkraft ausgelenkt und damit die Verbindung zwischen Katalysatorbett und Docht unterbrochen.
Bei einer andern vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es nicht notwendig, den Hilfszersetzer fest im Innern des Vorratsbehälters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels anzuordnen.
Der Hilfszersetzer ist im Innern des Vorratsbehälters in der Flüssigkeit angeordnet und das Flüssigkeitsventil ist mit einer beweglichen Verschlussblende über dem Katalysatorbett des
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Hilfszersetzers starr verbunden. Das Flüssigkeitsventil kann auch hier eine Druckdose mit einer durch Federdruck vorgespannten Membran enthalten.
Besonders zweckmässig ist es bei der erfindungsgemässen Vorrichtung, den Vorratsbehälter mit dem Katalysatorbett des Hauptzersetzers ebenfalls über ein druckgesteuertes Flüssigkeitsventil zu verbinden. Auf diese Weise wird erreicht, dass in dem Verbraucher stets ein annähernd konstanter Gasdruck eingestellt wird. Die Drucksteuerung des Flüssigkeitsventils kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck im Verbraucher und dem Gasdruck oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gemessen wird und bei einer bestimmten Grösse dieser Druckdifferenz das Flüssigkeitventil geöffnet wird. Bei der vorzugsweisen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Vorratsbehälter über ein Flüssigkeitsventil mit der Katalysatormaterial enthaltenden Arbeitsschicht der Gasdiffusionselektrode eines Brennstoffelementes verbunden.
Das Flüssigkeitsventil wird bei einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck und dem Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter und dem Gasdruck in dem Gasraum der Gasdiffusionselektrode betätigt. Durch die Zufuhr der Flüssigkeit an das Katalysatorbett des Hauptzersetzers wird das Flüssigkeitsvolumen in dem Vorratsbehälter verringert und das Volumen des Gasraums oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter vergrössert. Der Gasdruck in diesem Gasraum verringert sich daher entsprechend dem an das Katalysatorbett des Hauptzersetzers gelieferten Flüssigkeitsvolumen. Der Hilfszersetzer muss eine entsprechende Menge Gas erzeugen, um den Gasdruck oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsbehälter konstant zu halten.
Im allgemeinen wird die Vergrösserung des Volumens bei der Zersetzung der Flüssigkeit und der Gaserzeugung im Hauptzersetzer einen Volumenverstärkungsfaktor von der Grössenordnung 100 ergeben, wodurch ein einfacher Aufbau und Betrieb des durch die Vorrichtung gebildeten Regelsystems möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist eine vorzugsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welcher der Hilfszersetzer ausserhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist. Der Vorratsbehälter ist über eine Steigleitung mit einer Oberfläche der katalytisch aktiven Schicht des porösen Katalysatorkörpers des Hilfszersetzers verbunden. Die andere Oberfläche des Katalysatorkörpers steht mit einer feinporösen mit Flüssigkeit gefüllten Schicht in inniger Verbindung. An die Katalysatorschicht schliesst sich ein Gasraum an, welcher über ein durch den Gasdruck gesteuertes Ventil mit dem Gasraum über dem Flüssigkeitsspiegel des Vorratsbehälters verbunden ist. Diese Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ermöglicht eine besonders betriebssichere und wirksame Regelung der Förderung der Flüssigkeit zum Hauptzersetzer.
Die Arbeitsweise einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sei nachstehend an Hand der Fig. 1 erläutert. In dem Vorratsbehälter
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-1-- befindet- verbunden, welcher zusammen mit der Leitung --18-- die Steuerung des Flüssigkeitsventils - bewirkt. Auf den Differenzdruckregler--4--wirkt ausserdem noch der Aussendruck über die Leitung-6-. Wenn die Differenz des Gasdruckes in dem Gasraum --3-- und des Aussendruckes am Punkt --7-- geringer ist als der am Differenzdruckregler-4-eingestellte Druck, dann wird das Flüssigkeitsventil --10-- über die Leitung--18--geschlossen.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter--l--durch Zufuhr der Flüssigkeit an den Hauptzersetzer--16--sinkt, ist der am Differenzdruckregler--4--eingestellte Druck grösser als
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im Hilfszersetzer--9--. Es hat dabei die Funktion eines"Windkessels", wie er bei diskontinuierlich arbeitenden Gaspumpen (Kolbenpumpen) üblich ist. Man kann auf das Puffervolumen--28-- verzichten, wenn das Volumen des Gasraums--3--genügend gross ist.
Der Vorratsbehälter --1-- und der Hauptzersetzer-16--befinden sich in einem zweiten Regelkreis, welcher das Arbeitsgas über die Leitung --26-- an den Verbraucher liefert. Auch in diesem Regelkreis steuert ein Differenzdruckregler--22--über das Ventil--15--die Zufuhr der Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter--l--über die Leitung--14--zum Hauptzersetzer--16-.
Auf den Differenzdruckregler--22--wirken über die Leitungen--23 bzw. 20--die Gasdrücke in
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dem Gasraum--3--und in dem Hauptzersetzer --16--. Über die Steuerleitung --19-- wird das Ventil --15-- geöffnet, sobald die Druckdifferenz den am Differenzdruckregler--22-eingestellten Druck überschreitet. Dies ist der Fall, wenn das Ventil --24-- geöffnet ist und das im Hauptzersetzer --16-- freigesetzte Gas über die Leitungen--21 und 31-und das Puffervolumen --29- dem Verbraucher zugeführt wird. Wenn das Ventil --24-- geschlossen ist, steigt der Druck im Hauptzersetzer ---16-- an. Die Druckdifferenz wird grösser als der am Differenzdruckregler - eingestellte Druck, und das Ventil --15-- wird geschlossen.
Wenn die Zersetzung der Flüssigkeit in dem Hauptzersetzer--16--nicht spontan, sondern mit einer gewissen Verzögerung erfolgt, so treten Druckschwankungen auf, die durch das Puffervolumen--29--abgefangen und geglättet werden. Die Druckschwankungen werden sehr klein, wenn der Druck im Hauptzersetzer --16-- gross gegenüber dem am Differenzdruckregler --2-- eingestellten Druck gewählt wird. Der konstruktive Aufbau der Vorrichtung nach der Erfindung ist abhängig von der Art und der Konzentration der in der Flüssigkeit enthaltenen katalytisch zersetzbaren Substanz. Für eine einwandfreie Funktion der Vorrichtung müssen dabei die folgenden Bedingungen erfüllt sein.
1. In dem Hilfszersetzer muss pro Zeiteinheit ein grösseres Gasvolumen erzeugt werden können, als es dem maximal dem Hauptzersetzer in der gleichen Zeit zugeführten Flüssigkeitsvolumen entspricht.
2. Das Gasvolumen, welches in dem Hauptzersetzer im Höchstfalle in der Zeiteinheit erzeugt werden kann, muss grösser sein, als das Volumen der dem Hauptzersetzer in der gleichen Zeit zugeführten Flüssigkeit multipliziert mit dem Gasverstärkungsfaktor. Dieser Faktor gibt an, wie gross das Gasvolumen ist, welches bei der Zersetzung eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens entsteht. Die Leitungen--11 und 17--dienen als Auslassleitung für die Restflüssigkeit.
Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Form der erfindungsgemässen Vorrichtung. Der Regelkreis,
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--16---22--.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der die beiden Hauptzersetzer jeweils die Katalysatorschicht der zugehörigen Gasdiffusionselektrode eines Brennstoffelementes enthalten. Der Vorratsbehälter --1--, der Hilfszersetzer--9--und der Differenzdruckregler --4-- sowie die zugehörigen Leitungen und Ventile entsprechen der Fig. 1. Der Vorratsbehälter--l--ist über die Leitung--14--mit einem Steigvolumen--15--entsprechend Fig. 2 verbunden, welches gleichzeitig die Funktion des Differenzdruckreglers und des Flüssigkeitsventils in dem Hauptregelkreis übernimmt.
An das Steigvolumen-15-ist über die Leitung --14-- der Gasraum-35 bzw. 36-einer Wasserstoffgasdiffusionselektrode angeschlossen. Die Arbeitsschicht --37-- der porösen Wasserstoffdiffusionselektrode enthält Carbonylnickel und als Katalysatormaterial Raney-Nickel und die feinporöse Deckschicht besteht aus Carbonylnickel. In dem linken Vorratsbehälter--l--befindet sich eine 16%ige Lösung von Natriumboranat in 6n-KOH, welche an dem Katalysatormaterial der Arbeitsschicht--37--zersetzt wird unter Bildung von Wasserstoffgas.
Bei Zimmertemperatur werden in der Stunde rund 0,5 Normalliter/cm2 Elektrodenfläche erzeugt; bei 600C 1 Normalliter/h. Das Wasserstoffgas wird an der Elektrode elektrochemisch umgesetzt und die
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gefüllten Elektrolytraum--41--gedrückt. Die Steigleitung--15--wirkt gleichzeitig als Differenzdruckregler und als Flüssigkeitsventil. Wenn der Druck in dem Gasraum--35--höher ist als der Druck in dem Gasraum--3--und der hydrostatische Druck der zwischen beiden Gasräumen liegenden Flüssigkeitssäule, wird die Flüssigkeit aus dem Gasraum --35-- heraus in die Steigleitung --25-- gedrückt und die Steigleitung --15-- wird teilweise mit Gas gefüllt.
Auf diese Weise wird bei Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz der Zufluss der Flüssigkeit --2-- in den Gasraum --35-- und an die Arbeitsschicht--37--der Elektrode verhindert und die Steigleitung wirkt als Differenzdruckregler und Flüssigkeitsventil. Wenn durch den Gasverbrauch an der Elektrode der Gasdruck im Gasraum --35-- absinkt, wird durch den Druck im Gasraum --3-- Flüssigkeit durch die Steigleitung--15--an die Arbeitsschicht--37--der Elektrode gefördert.
Der Sauerstoff für die Sauerstoffelektrode des Brennstoffelementes, welche Silber als Katalysator in der Arbeitsschicht --38-- enthält und deren Deckschicht--40--aus Carbonylnickel besteht, wird ebenfalls durch die Zersetzung einer Flüssigkeit --2'-- erzeugt, welche durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung aus dem Vorratsbehälter--l--über eine Steigleitung--15--in den Gasraum--36--der Sauerstoffelektrode gefördert wird. In dem Vorratsbehälter--l--befindet
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sich die Flüssigkeit --2'-- in Form einer 30%igen Lösung von Wasserstoffperoxid in Wasser.
Die Fig. 4 zeigt den Vorratsbehälter --1-- der erfindungsgemässen Vorrichtung, an den unmittelbar ein kombinierter Differenzdruckregler, ein Flüssigkeitsventil und ein Hilfszersetzer angeschlossen sind. In dem Vorratsbehälter-l-befindet sich oberhalb des Spiegels der Flüssigkeit --2-- der Gasraum --3-- und der Gasraum ist durch eine Öffnung mit einem Überdruckventil --50-- verschlossen. Die Flüssigkeit wird nach Herausdrehen der Einfüllschraube --51-- über den Stutzen --52-- eingefüllt. In der Leitung --14-- zu dem Hauptzersetzer ist das Ventil-53angeordnet. Am Boden des Vorratsbehälters--l--ist über die Anschlussbohrungen --54-- die Vorrichtung angeschlossen, welche gleichzeitig als Differenzdruckregler, Flüssigkeitsventil und Hilfszersetzer arbeitet.
Der Raum-55-ist mit Gas gefüllt und der Raum --56-- unterhalb der Membran --57-- ist mit Luft unter Atmosphärendruck gefüllt. Die Druckfeder --58-- kann mit der Knebelschraube --59-- eingestellt werden und gibt der Membran --57-- eine gewünschte Vorspannung.
Durch eine Auslenkung der Membran --57-- wird über die Verbindungsstange --60-- die Verschlussklappe --61-- betätigt, welche in geschlossenem Zustand den Durchtritt der Flüssigkeit-2-aus dem Vorratsbehälter-l-in den Raum-55-verhindert. Der Raum - steht unter dem Druck des Gases im Gasraum-3-, welcher über die beiden porösen hydrophoben Scheiben --62-- und die Leitung --63-- mit dem Raum-55-in Verbindung
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--62-- verhindernmündet.
An der Mündung ist eine hydrophile Scheibe --66-- angebracht und der Kapillardruck in den Poren der hydrophilen Scheibe --66-- ist so hoch, dass der Austritt des in dem Raum--55-
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Raum-3-und damit der Gesamtdruck im Raum --55-- ab sinkt, überwiegt der Druck der Feder --58-- auf die Membran-57--. Die Membran wird nach oben ausgelenkt und die Verschlusskappe
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--54-- abgehobenVerbindungsleitung--63--in den Gasraum--3--gelangen. Der erhöhte Gasdruck im Raum --55-- bewirkt eine Rückstellung der Membran --57-- nach unten und die Anschlussbohrungen - werden erneut verschlossen.
Die Knebelschraube --68-- dient dazu, während des Einfüllens der Flüssigkeit in den Vorratsbehälter --1-- durch den Einfüllstutzen-52-die Verschlussklappe - -61-- zu blockieren, so dass sie nicht durch die vorgespannte Feder --58-- abgehoben wird und noch während des Einfüllens die Flüssigkeit an das Katalysatorbett --67-- gelangen kann. Die dabei eintretende Gasentwicklung würde den Einfüllvorgang stören.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Differenzdruckreglers, des Flüssigkeitsventils und des Hilfszersetzters der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der die Funktion dieser drei Teile von einer einzigen geeigneten Vorrichtung übernommen wird. Diese Vorrichtung kann unmittelbar in die
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zu dem Katalysatorbett--71--hat. Die Vorrichtung besteht aus einer Druckdose--73--, welche an einer Oberfläche eine Membran --57-- aufweist und aus einem Deckel-74--, welcher zusammen mit der Membran --57-- den mit Elektrolyt gefüllten Raum --5-- umschliesst. Über die Bohrungen --72-- ist der Raum --55-- ständig mit dem Volumen der Flüssigkeit --2-verbunden und steht daher unter dem gleichen Druck wie das Flüssigkeitsvolumen.
Der Raum--56im Innern der Druckdose --73-- ist mit Luft oder einem andern Gas gefüllt oder mit einer andern
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- noch eine an sich bekannte Einstellvorrichtung zur Änderung der Vorspannung der Druckfeder --58-- angeordnet. An der Membran --57-- ist die Verbindungsstange-60befestigt, welche die Verschlussklappe --61-- über dem Katalysatorbett --71-- betätigt. Wenn der Druck im Gasraum --3-- absinkt, sinkt der entsprechende Druck in dem Raum--55--und die Membran wird durch die Spannung der Druckfeder --58-- so ausgelenkt, dass die Verschlussklappe --61-- von dem Katalysatorbett--71--abgehoben wird und frische Flüssigkeit--2--an den Katalysator gelangt.
Das durch die katalytische Zersetzung gebildete Gas strömt aus der von der Verschlussklappe --61-- freigegebenen Öffnung und sammelt sich in dem Gasraum--3--. Der
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Druck im Gasraum --3-- steigt dabei so lange an, bis der Druck auf die Membran --57-- in dem Raum--55--die Federspannung bzw. den Gesamtdruck in der Druckdose aufhebt.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der der Hilfszersetzer ausserhalb des Vorratsbehälters--l--angeordnet ist. Die Flüssigkeit --2-- wird über die Leitung --13-- durch eine Steigleitung --80-- in den Hilfszersetzer --9-- gefördert. Das Katalysatorbett des Hilfszersetzers besteht aus dem poröses Katalysatormaterial enthaltenden Körper-81--. An diesen Körper --81-- grenzt eine feinerporöse mit Flüssigkeit gefüllte Schicht --82--.
Durch das Katalysatormaterial des porösen Körpers --81-- wird die Flüssigkeit --2-- zersetzt und das gebildete Gas sammelt sich im Gasraum--83--und wird über die Verbindungsleitung--84--, den Ventilraum --85-- und die Leitung --86-- in den Gasraum --3-- oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter --1-- geführt. Es entsteht durch Zersetzung der Flüssigkeit --2-an dem Körper --81-- so lange Gas, bis der Federdruck der Feder --87-- durch den auf die Membran --88-- wirkenden Gasdruck überwunden wird und die Ventilöffnung mittels der Ventilscheibe --89-- verschlossen wird. Der Gasdruck in dem Raum --3-- steigt dann nicht mehr weiter an.
Bei einer Zersetzung von Flüssigkeit erhöht das gebildete Gas daher nur den Druck im Raum - und unter der Wirkung des Gasdrucks wird die Flüssigkeit in die Steigleitung--80-zurückgedrückt und der Zufluss der Flüssigkeit-2-an den porösen Körper-81-wird so lange
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werden. Wenn über die Leitung --91-- ein Hauptzersetzer mit der Flüssigkeit-2-versorgt wird, so bleibt trotz des ausfliessenden Flüssigkeitsvolumens der im Raum-3-für den Hilfszersetzer eingestellte und geregelte Gasdruck konstant. Um ein einwandfreies Arbeiten des Hilfszersetzers - zu gewährleisten, ist es zweckmässig, in die Verbindungsleitung --13-- einen Strömungswiderstand --92-- einzufügen.
Bei richtiger Dimensionierung des Strömungswiderstands - gelingt es, der Schicht --81-- nur so viel Flüssgkeit --2-- zuzuführen, wie an der Katalysatorschicht maximal pro Zeiteinheit zersetzt werden kann. Die unzersetzbare Restflüssigkeit gelangt durch die poröse Schicht --82-- in den Raum-93-und von dort in die Abflussleitung - -94--. Die poröse Schicht --82-- kann als feinporöses Diaphragma ausgebildet sein. Das Diaphragma hat dann einen kleineren mittleren Porendurchmesser als der poröse Körper--81--, und die Flüssigkeit wird auf diese Weise in der Schicht--82--festgehalten.
Der Kapillardruck der Flüssigkeit in der Schicht --82-- verhindert das Austreten des Gases aus dem Raum--83--in den
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Eine weitere erfindungsgemässe Vorrichtung ist zusammen mit einem Brennstoffelement in der Fig. 7 dargestellt. In dem Vorratsbehälter-l-befindet sich der flüssige Reaktionspartner-2-, z. B. eine 7%ige Lösung von Wasserstoffperoxid. In diese Flüssigkeit --2-- taucht ein Saugkörper --103-- ein, so dass die oberhalb des Flüssigkeitsniveaus angeordnete poröse Platte--104--mit der Flüssigkeit--2--durchtränkt ist.
Oberhalb der porösen Platte--104--befindet sich ein Katalysatorkörper--105--, welcher mittels der Knebelschraube--106--und dem gasdichten Gewindestück --107-- mit der porösen Platte--104--in Kontakt gebracht werden kann. Sobald der Kontakt hergestellt ist, wird die in der porösen Platte--4--befindliche Peroxidlösung zersetzt in Wasser und Sauerstoffgas. Der entwickelte Sauerstoff führt zu einem Druckanstieg in dem Gasraum - -108--. Die Federmembran-109-wird nach aussen gedrückt, und der Katalysatorkörper - 105- wird von der porösen platte --104-- abgehoben, so dass die weitere Zersetzung der Flüssigkeit unterbunden wird. Der dabei entstehende Gasdruck kann an dem Manometer-110abgelesen werden.
Wenn der Gasdruck noch nicht dem gewünschten Förderdruck entspricht, wird der katalysatorkörper --105-- durch Betätigen der Knebelschraube--106--erneut mit der porösen Platte--104--in Berührung gebracht. Die in der Platte enthaltene Flüssigkeit wird unter Bildung von Sauerstoffgas zersetzt und der Druck in dem Gasraum --108-- steigt weiter an. Durch Wiederholung
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porösen Platte--104--abgehoben.
Der Gasdruck des Raumes --108-- wirkt auch durch die poröse hydrophobe Scheibe --111-- auf den Gasraum --3-- oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Die Kapillardepression in der porösen hydrophoben Scheibe --111-- ermöglicht es, den Vorratsbehälter um mehr als 90 zu
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Ablassen von überschüssigem Gasdruck kann ein Sicherheitsventil an der Wand des Gasraumes --108-- angeordnet werden.
Durch den Gasdruck wird die Flüssigkeit --2-- über die Leitung--14--und das Steigrohr - und die Kapillare --116-- an die Arbeitsschicht der Sauerstoffelektrode --115-- eines Brennstoffelementes gefördert. Das Flüssigkeitsniveau in dem Vorratsbehälter--l--sinkt und gleichzeitig sinkt der Gasdruck in den Räumen--3 und 108--. Infolge des abnehmenden Druckes wird die Federmembran--109--so bewegt, dass der Katalysatorkörper --105-- wieder mit der porösen Platte--104--in Kontakt gerät, und eine Gasentwicklung eingeleitet wird, die so lange
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Aussendruck (z. B. atmosphärischer Luftdruck) bestimmt.
Es ist jedoch auch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung möglich, die unabhängig vom Aussendruck arbeitet. So kann man den
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gewissen Verzögerung an dem Katalysatormaterial der Elektrode die Zersetzungsreaktion ab, die zur Bildung von Sauerstoffgas führt, wobei das in der Kapillare--116--befindliche flüssige Reaktionsmittel durch das entstehende Gas zurückgedrängt wird. Auf diese Weise wird die Zersetzungsreaktion an der Elektrode unterbrochen.
Bezeichnet man mit p den Druck des entstandenen Gaspolsters an der Elektrode-115--, mit Pv den Gasdruck in den Gasräumen-108 und 3-- des Vorratsbehälters --1-- und mit Ph den hydrostatischen Druck des flüssigen Reaktionsmittels, so gilt (sofern kein Gasverbrauch erfolgt)
Pg=Pv+Ph Die Elektrode --115-- ist funktionsfähig, wenn der Druck p dem Arbeitsdruck der Elektrode entspricht. Wird die Brennstoffzelle elektrisch belastet, so sinkt infolge des Gasverbrauchs der Druck pgs so dass das flüssige Reaktionsmittel --2-- in Richtung auf die Elektrode-115-fliesst. Sobald das zwischen dem flüssigen Reaktionsmittel --2-- und der Elektrode --115-- befindliche Gasvolumen verbraucht ist, beginnt das flüssige Reaktionsmittel--2--die katalytisch aktive Elektrodenschicht zu benetzen.
Da die Zersetzungsreaktion nicht spontan erfolgt und anderseits die Zuflussgeschwindigkeit des flüssigen Reaktionsmittels--2--an die Elektrode--115--durch den ständig fliessenden Belastungsstrom auch nach deren Benetzung andauert, fliesst stets mehr flüssiger Reaktionspartner --2-- und damit mehr freisetzbares Reaktionsgas bis zum Zeitpunkt des Zersetzungsbeginns an die Elektrode als dem Belastungsstrom entspricht. Unter dieser Bedingung ergibt sich ein Gasüberschuss, der zu einer Druckerhöhung führt.
Um zu vermeiden, dass sich bei konstantem Gasverbrauch der Druck des Gesamtsystems in dem geschilderten Sinne fortlaufend erhöht, sind die in Fig. 7 vorgesehenen Steigrohre - 15 bzw. 117-notwendig. Stets muss der flüssige Reaktionspartner, der vom Vorratsbehälter --l- geliefert wird, das Steigrohr-15 bzw. 117-von unten nach oben durchfliessen. Die Steigrohre --15 und 117--sind so zu dimensionieren, dass das bei einer Zersetzung entstehende überschüssige Gasvolumen voll aufgenommen werden kann. Auf diese Weise wird der durch die Zersetzung hervorgerufene Druckanstieg wieder rückgängig gemacht, da das entstandene überschüssige Gasvolumen erst verbraucht wird, ehe der flüssige Reaktionspartner die Elektrode wieder benetzen kann, wodurch sich der oben geschilderte Vorgang wiederholt.
Eine völlig analoge Regelung der Flüssigkeitszufuhr ergibt sich, wenn das in Fig. 7 gezeichnete Brennstoffelement als Gasgenerator betrieben wird. Wird z. B. über Leitung --14-- eine Wasserstoffperoxidlösung und über die Leitung --118-- eine Natrium-Boranat-Lösung zugeführt, so lässt sich durch Öffnen des Ventils-119- über die Leitung --120-- Sauerstoff und durch öffnen des Ventils--121--über die Leitung --122-- Wasserstoff entnehmen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Sie besitzt insbesondere keine beweglichen Teile, wie z. B. Förderpumpen und die zugehörigen Antriebsmotoren. Auf diese Weise wird die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung beträchtlich erhöht.
Die Förderung der Flüssigkeit an das Katalysatorbett des Hauptzersetzers erfolgt automatisch, ohne dass hiezu eine Fremdenergie benötigt wird. Der Förderdruck bleibt dabei konstant. Der
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