DE10056673A1 - System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers - Google Patents

System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers

Info

Publication number
DE10056673A1
DE10056673A1 DE10056673A DE10056673A DE10056673A1 DE 10056673 A1 DE10056673 A1 DE 10056673A1 DE 10056673 A DE10056673 A DE 10056673A DE 10056673 A DE10056673 A DE 10056673A DE 10056673 A1 DE10056673 A1 DE 10056673A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow
fluid
channel
flow channel
laminar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10056673A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Wieser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE10056673A priority Critical patent/DE10056673A1/en
Publication of DE10056673A1 publication Critical patent/DE10056673A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles composed of consecutive sections of helical formed elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/02Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/06Influencing flow of fluids in pipes or conduits by influencing the boundary layer
    • F15D1/065Whereby an element is dispersed in a pipe over the whole length or whereby several elements are regularly distributed in a pipe
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4315Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4315Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material
    • B01F25/43151Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material composed of consecutive sections of deformed flat pieces of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4317Profiled elements, e.g. profiled blades, bars, pillars, columns or chevrons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249Plate-type reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/59Mixing reaction ingredients for fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164Controlling or regulating processes controlling the flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2451Geometry of the reactor
    • B01J2219/2453Plates arranged in parallel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2451Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456Geometry of the plates
    • B01J2219/246Perforated plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2476Construction materials
    • B01J2219/2483Construction materials of the plates
    • B01J2219/2485Metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2491Other constructional details
    • B01J2219/2498Additional structures inserted in the channels, e.g. plates, catalyst holding meshes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32213Plurality of essentially parallel sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32237Sheets comprising apertures or perforations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32248Sheets comprising areas that are raised or sunken from the plane of the sheet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The at least one flow conducting unit is so arranged and formed, that the fluid layers (24) are rearranged so that the layer flows (20) of the laminar flow receive a transversal speed component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung der Oberflächenaufnahme und/oder Oberflächenabgabe einer Substanz durch ein Fluid, umfassend einen Strömungskanal, in dem eine laminare Strömung des Fluids ausbildbar ist.The invention relates to a device for promoting Surface absorption and / or surface release of a substance through a fluid comprising a flow channel in which a laminar flow of the fluid can be formed.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Förderung der Oberflächenaufnahme und/oder Oberflächenabgabe einer Substanz durch ein Fluid, welches in laminarer Strömung strömt.The invention further relates to a method for promoting Surface absorption and / or surface release of a substance through a fluid that flows in laminar flow.

Bei einer laminaren Strömung eines Fluids liegt innere Reibung im wesentlichen ohne Turbulenz vor. Die Reynoldszahl einer solchen Strömung ist sehr niedrig. Für eine Kanal­ strömung liegt der Strömungsumschlag bei einer Reynoldszahl von 2300. Man beobachtet dann Reibung nur im Inneren des strömenden Fluids zwischen benachbarten Fluidschichten. Die einzelnen Fluidschichten in laminaren Strömungen haben dabei unterschiedliche Geschwindigkeit.A laminar flow of a fluid is internal Friction essentially without turbulence. The Reynolds number such a flow is very low. For a channel flow the flow change is at a Reynolds number of 2300. You can only see friction inside the flowing fluids between adjacent fluid layers. The have individual fluid layers in laminar flows different speed.

Beispielsweise treten laminare Strömungen bei der Zufuhr von Luftsauerstoff als Oxidationsmittel in elektrochemischen Zellen auf. In Brennstoffzellen beispielsweise wird Luft­ sauerstoff katalytisch aktiven, flächig ausgedehnten Elek­ troden zugeführt, um als Oxidationsmittel bei der elektro­ chemischen Reaktion zu wirken. Die Luft selber wird mittels einem oder mehreren Strömungskanälen auf der Oberfläche der Elektroden verteilt. Insbesondere liegt eine Gasdiffusions­ elektrode an einer Seite der Strömungskanäle auf, so daß der Sauerstoff aus der Luft großflächig zu der Gasdiffusions­ elektrode diffundieren kann. Kommerzielle Brennstoffzellen weisen eine hohe Leistungsdichte und Integrationsdichte auf, so daß die Strömungskanäle kleine Strukturen aufweisen (beispielsweise kleiner als 1 × 1 mm2). In der Praxis sind die Strömungsgeschwindigkeiten relativ klein (in der Größen­ ordnung von höchstens wenigen m/s). Daraus ergeben sich ent­ sprechend niedrige Reynoldszahlen, so daß sich in solchen Strömungskanälen sehr stabile laminare Fluidströmungen aus­ bilden.For example, laminar flows occur when atmospheric oxygen is supplied as an oxidizing agent in electrochemical cells. In fuel cells, for example, air is supplied with catalytically active, extensively extended electrodes to act as an oxidizing agent in the electrochemical reaction. The air itself is distributed on the surface of the electrodes by means of one or more flow channels. In particular, there is a gas diffusion electrode on one side of the flow channels, so that the oxygen from the air can diffuse over a large area to the gas diffusion electrode. Commercial fuel cells have a high power density and integration density, so that the flow channels have small structures (for example less than 1 × 1 mm 2 ). In practice, the flow velocities are relatively low (in the order of a few m / s at most). This results in correspondingly low Reynolds numbers, so that very stable laminar fluid flows form in such flow channels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei der bzw. dem die Aufnahme und/oder Abgabe einer Substanz durch das laminar strömende Fluid über dessen Oberfläche optimiert ist.The invention has for its object a device and to create a process in which the inclusion and / or delivery of a substance through the laminar flow Fluid over whose surface is optimized.

Diese Aufgabe wird durch die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Strömungsleiteinrichtung vorgesehen ist, welche derart in dem Strömungskanal angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß sie in der laminaren Strömung eine räumliche Umschichtung von Fluidschichten bewirkt. This object is achieved by the device mentioned at the beginning solved according to the invention in that at least one Flow guide device is provided, which in the Flow channel is arranged and is designed such that in the laminar flow a spatial redistribution of Fluid layers causes.  

Durch die laminare Strömung des Fluids findet keine turbu­ lente Durchmischung des Fluids in dem Strömungskanal statt. Dadurch kann sich ein Konzentrationsgradient der aufzunehmen­ den bzw. abzugebenden Substanz in dem Fluid ausgehend von der Aufnahmeoberfläche bzw. Abgabeoberfläche ausbilden. Bei­ spielsweise ist bei Luft als Fluid und Sauerstoff als Abgabe­ substanz die Luft in oberflächennahen Bereichen an Luftsauer­ stoff verarmt. Da in dem Strömungskanal die Substanz über die einzelnen Fluidschichten im wesentlichen nur durch Diffusion quer zur Richtung der laminaren Strömung transportiert werden kann, ist die Aufnahme bzw. Abgabe der Substanz durch das laminar strömende Fluid gehemmt.Due to the laminar flow of the fluid, there is no turbu lente mixing of the fluid in the flow channel instead. This allows a concentration gradient to be recorded the substance or substances to be dispensed in the fluid starting from the Form the receiving surface or delivery surface. at is for example with air as fluid and oxygen as release substance the air in areas close to the surface of atmospheric acid fabric impoverished. Since the substance in the flow channel over the individual fluid layers essentially only by diffusion transversely to the direction of the laminar flow can, is the uptake or delivery of the substance by the laminar flowing fluid inhibited.

Es ist bekannt, turbulenzerzeugende Strukturen wie Turbula­ toren oder Turbulenzpromotoren zur Förderung der Durch­ mischung des Fluids einzusetzen, wodurch wiederum die Ober­ flächenaufnahme und/oder Oberflächenabgabe einer Substanz gefördert wird, da der Ausbildung eines Konzentrations­ gradienten der Substanz in dem Fluid entgegengewirkt wird. Das Funktionsprinzip solcher turbulenzerzeugenden Strukturen liegt darin, einen Umschlag der Strömung von laminar in tur­ bulent zu bewirken, d. h. hohe Reynoldszahlen zu erzeugen. Dazu muß aber die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden und außerdem müssen die Abmessungen des Strömungskanals genügend groß sein. Weiterhin werden durch solche turbulenzerzeugenden Strukturen hohe Druckverluste bewirkt.It is known to create turbulence structures like turbula gates or turbulence promoters to promote the through mix the fluid, which in turn creates the upper surface coverage and / or surface release of a substance is promoted because of the formation of a concentration gradient of the substance in the fluid is counteracted. The principle of operation of such turbulence-generating structures lies in an envelope of flow from laminar to door to cause bulent d. H. to generate high Reynolds numbers. To do this, however, the flow rate must be increased and in addition, the dimensions of the flow channel must be sufficient be great. Furthermore, such turbulence-generating Structures causes high pressure drops.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Laminarität der Strömung erhalten bleibt, jedoch Fluidschichten in der laminaren Strömung umgeschichtet werden, wird dem Aufbau eines Konzen­ trationsgradienten der Substanz in dem Fluid entgegengewirkt. In that, according to the invention, the laminarity of the flow remains, however, fluid layers in the laminar Flow will be shifted, building a conc tion gradient of the substance in the fluid counteracted.  

Es wird die Oberflächenaufnahme bzw. Oberflächenabgabe der Substanz durch das Fluid verbessert. Der Transporthemmung der Substanz in dem laminar strömenden Fluid wird dadurch ent­ gegengewirkt. Da keine turbulente Durchmischung stattfindet, treten nur sehr geringe Druckverluste auf.It is the surface absorption or surface release of the Substance improved by the fluid. The escapement of the Substance in the laminar flowing fluid is thereby ent counteracted. Since there is no turbulent mixing, there are only very small pressure drops.

Damit läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft in Brennstoffzellen einsetzen, da die Oberflächenabgabe von Sauerstoff in einem laminaren Luftstrom gefördert wird, aber andererseits der Querschnitt eines Strömungskanals nur mini­ mal verengt wird unter Beibehaltung des verlustarmen lamina­ ren Charakters der Strömung. Insbesondere bei mobil einsetz­ baren Brennstoffzellen (beispielsweise Brennstoffzellen für ein Kraftfahrzeug) können geringe Druckverluste zu starken Einbußen beim Systemwirkungsgrad führen. Durch die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung, die gewährleistet, daß der laminare Charakter der Strömung beibehalten wird, lassen sich der­ artige schädliche Druckverluste weitgehend vermeiden.The device according to the invention can thus be advantageously used use in fuel cells because the surface release of Oxygen is conveyed in a laminar airflow, however on the other hand, the cross section of a flow channel is only mini is narrowed while maintaining the low-loss lamina ren character of the current. Especially for mobile use ed fuel cells (e.g. fuel cells for a motor vehicle), slight pressure drops can become too great Reduce system efficiency. By inventing device according to the invention, which ensures that the laminar The character of the flow is maintained Avoid such harmful pressure losses as much as possible.

Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Strömungsleit­ einrichtung so angeordnet und ausgebildet, daß durch diese Schichtströme der laminaren Strömung eine transversale Ge­ schwindigkeitskomponente erhalten. Dadurch lassen sich ins­ besondere Schichtströme aus bezüglich der Oberfläche der laminaren Strömung tiefer liegenden Bereichen in Richtung der Oberfläche umlenken und Schichtströme aus oberflächennahen Bereichen in tiefere Bereiche umlenken, um so dem Aufbau eines Konzentrationsgradienten der Substanz in dem Fluid entgegenzuwirken und so die Transporthemmung der Substanz bezüglich der Oberflächenaufnahme bzw. Oberflächenabgabe zu mindern. The at least one flow guide is advantageously device arranged and designed so that by this Layer currents of the laminar flow a transverse Ge received speed component. This allows ins special stratified currents with respect to the surface of the laminar flow deeper areas towards the Deflect the surface and streams of layers from near the surface Redirect areas into deeper areas so as to build up a concentration gradient of the substance in the fluid counteract and thus the transport inhibition of the substance with regard to surface uptake or surface release reduce.  

Günstigerweise ist dabei die mindestens eine Strömungsleit­ einrichtung so angeordnet und ausgebildet, daß eine Umschich­ tung von Fluidschichten der laminaren Strömung derart er­ folgt, daß Fluidschichtströme aus der der Aufnahmeoberfläche bzw. Abgabeoberfläche des Fluids näherliegenden Bereichen der Strömung in weiter entfernt liegende Bereiche umgelenkt werden. Es werden dadurch an der Substanz arme Fluidschichten bei der Oberflächenabgabe bzw. an Substanz reiche Fluidschichten bei der Oberflächenaufnahme in substanzreiche bzw. substanzarme Bereiche aufgrund ihres Abstands zu der Oberfläche umgelenkt.Favorably, the at least one flow guide device arranged and designed so that a Umschich device of fluid layers of the laminar flow in such a way follows that fluid layer flows out of the receiving surface or delivery surface of the fluid closer regions of the Flow diverted to more distant areas become. This results in poor fluid layers on the substance rich in surface release or substance Fluid layers during surface absorption in substance-rich or substance-poor areas due to their distance from the Surface deflected.

Günstigerweise ist dann ebenso die mindestens eine Strömungs­ leiteinrichtung so angeordnet und ausgebildet, daß Fluidschichtströme aus der der Aufnahmeoberfläche bzw. Ab­ gabeoberfläche des Fluids entfernter liegenden Bereichen der Strömung in dieser Oberfläche näherliegende Bereiche umge­ lenkt werden. Bei der Oberflächenaufnahme einer Substanz werden dadurch Fluidschichtströme aus substanzarmen Bereichen zu der Oberfläche hin umgelenkt, um dort die Substanz auf­ nehmen zu können und bei der Abgabe werden substanzreichere Fluidschichten in Richtung der Oberfläche umgelenkt, um für eine Verbesserung der Substanzabgabe zu sorgen.The at least one flow is then also favorable guide device arranged and designed so that Fluid layer flows from the receiving surface or Ab delivery surface of the fluid more distant areas of the Flow in areas closer to this surface be directed. At the surface absorption of a substance become fluid layer flows from low-substance areas redirected to the surface, where the substance is to be able to take and when dispensing become more substantial Layers of fluid deflected towards the surface in order for to ensure an improvement in substance delivery.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Strömungsleiteinrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, daß die Strömung im Strömungskanal im wesentlichen turbulenz­ frei ist. Dadurch treten keine Druckverluste oder nur sehr geringe Druckverluste auf und insbesondere auch keine Druckoszillationen, die den Wirkungsgrad beispielsweise einer Brennstoffzelle, welcher Luftsauerstoff zugeführt wird, ver­ ringern könnten.It is particularly advantageous if the at least one Flow control device is arranged and designed that the flow in the flow channel is essentially turbulent free is. As a result, there are no pressure drops or only very much low pressure losses and especially none Pressure oscillations, for example, the efficiency  Fuel cell, which is supplied with atmospheric oxygen, ver could wrestle.

Günstigerweise ist die mindestens eine Strömungsleiteinrich­ tung so angeordnet und ausgebildet, daß sich Fluidströme unterschiedlicher Fluidschichten kreuzen. Dadurch wird eine effektive räumliche Umschichtung von Fluidschichten bewirkt, um so der Ausbildung eines Konzentrationsgradienten der Substanz in der laminaren Strömung entgegenzuwirken und damit die Oberflächenaufnahme bzw. Oberflächenabgabe der Substanz zu verbessern.The at least one flow control device is expediently device arranged and designed so that fluid flows cross different fluid layers. This will make one effective spatial shifting of fluid layers, so the formation of a concentration gradient of the Counteracting substance in the laminar flow and thus the surface uptake or surface release of the substance to improve.

Günstig ist es, wenn die mindestens eine Strömungsleit­ einrichtung eine Struktur umfaßt, deren Abmessungen quer zur Strömungsrichtung der laminaren Strömung variieren. Auf diese Weise kann den Fluidschichtströmen einzelner Fluidschichten eine transversale Geschwindigkeitskomponente erteilt werden, um so eine räumliche Umschichtung zu bewirken.It is favorable if the at least one flow guide device comprises a structure whose dimensions are transverse to Flow direction of the laminar flow vary. To this Way, the fluid layer flows of individual fluid layers a transverse speed component is given in order to effect a spatial shift.

Günstig ist es, wenn die mindestens eine Strömungsleit­ einrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, daß längs des Strömungskanals eine im wesentlichen regelmäßige Umschichtung von Fluidschichten erfolgt. Die Längsrichtung des Strömungs­ kanals ist dabei so definiert, daß sie parallel zur Haupt­ strömungsrichtung der laminaren Strömung ist. Durch eine der­ artige Anordnung und Ausbildung ist gewährleistet, daß an der Aufnahmeoberfläche bzw. Abgabeoberfläche des Fluids in dem Strömungskanal im wesentlichen ähnliche Bedingungen herrschen und stark lokalisierte Konzentrationserhöhungen bzw. Konzen­ trationserniedrigungen der Substanz in oberflächennahen Schichten vermieden sind. It is favorable if the at least one flow guide device is arranged and designed so that along the Flow channel an essentially regular redeployment of fluid layers. The longitudinal direction of the flow channel is defined so that it is parallel to the main flow direction of the laminar flow is. Through one of the like arrangement and training is ensured that at the Receiving surface or discharge surface of the fluid in the Flow channel prevail substantially similar conditions and highly localized increases in concentration or concentration lowering of the substance near the surface Layers are avoided.  

Günstig ist es dabei, wenn die mindestens eine Strömungsleit­ einrichtung eine Mehrzahl von strömungsleitenden Strukturen umfaßt, welche bezüglich der Längsrichtung der Strömungs­ richtung in regelmäßiger Abfolge angeordnet sind. Dadurch läßt sich auf eine einfache Weise eine oszillatorische räum­ liche Umschichtung erzielen, die bezüglich einer mittleren Konzentration der Substanz an der Oberfläche eine geringe Standardabweichung aufweist, so daß stark lokalisierte Konzentrationsgradienten vermieden sind.It is advantageous if the at least one flow guide device a plurality of flow-guiding structures includes which with respect to the longitudinal direction of the flow direction are arranged in a regular sequence. Thereby can be an oscillatory space in a simple manner liche redistribution with respect to a medium Concentration of the substance at the surface is low Standard deviation, so that is highly localized Concentration gradients are avoided.

Bei einer ersten Ausführungsform umfaßt die mindestens eine Strömungsleiteinrichtung eine Strömungswenderstruktur, welche dem Fluid in der laminaren Strömung eine Drall erteilt. Es hat sich in Simulationsrechnungen gezeigt, daß derartige Strukturen unter geringem konstruktiven Aufwand eine signi­ fikante Verbesserung beispielsweise der Oberflächenabgabe einer Substanz durch das laminar strömende Fluid bewirken. Beispielsweise wurde für den Wirkungsgrad einer Brennstoff­ zelle mit Luft als laminar strömendes Fluid und Sauerstoff als abzugebende Substanz an Elektroden der Brennstoffzelle durch eine Strömungswenderstruktur eine zwölfprozentige Leistungssteigerung bezüglich der Stromdichte an der Strömungswenderstruktur erreicht.In a first embodiment, the at least one Flow control device a flow turner structure, which gives the fluid a twist in the laminar flow. It has shown in simulation calculations that such Structures with little construction effort a signi noticeable improvement in surface release, for example cause a substance through the laminar flowing fluid. For example, the efficiency of a fuel cell with air as a laminar flowing fluid and oxygen as a substance to be dispensed on electrodes of the fuel cell through a flow turner structure a twelve percent Performance increase in terms of current density at the Flow turner structure reached.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Strömungswender­ struktur eine Spiralstruktur aufweist, um dem Fluid in der laminaren Strömung einen Drall zu erteilen.In particular, it is advantageous if the flow turner structure has a spiral structure to the fluid in the to give a laminar flow a swirl.

Günstig ist es dabei, wenn eine Längsachse der Strömungs­ wenderstruktur parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals ausgerichtet ist. Dadurch bleibt die Hauptströmungsrichtung der laminaren Strömung erhalten, wobei gleichzeitig für die räumliche Umschichtung der Fluidschichtströme gesorgt wird.It is advantageous if a longitudinal axis of the flow turning structure parallel to the longitudinal direction of the flow channel  is aligned. This leaves the main flow direction the laminar flow, while at the same time for the spatial shifting of the fluid layer flows is provided.

Bei einer Variante einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Strömungswenderstruktur in dem Strömungskanal angeordnet ist. Sie kann dazu beispielsweise in den Strömungskanal ein­ gelegt sein.In a variant of an embodiment it is provided that the flow turner structure is arranged in the flow channel is. For this purpose, for example, it can enter the flow channel be laid.

Bei einer weiteren Variante einer Ausführungsform ist die Strömungswenderstruktur durch die Kanalwände selber gebildet. Dazu können die Kanalwände eine konkave Struktur aufweisen, d. h. aus den Kanalwänden treten "positive" Züge hervor. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Kanalwände eine konvexe Struktur zur Bildung der Strömungswenderstruktur aufweisen; dies bedeutet, daß "negative" Züge in die Kanalwände ein­ gelassen sind.In a further variant of an embodiment, the Flow turner structure formed by the channel walls themselves. For this purpose, the channel walls can have a concave structure, d. H. "positive" features emerge from the canal walls. It can also be provided that the channel walls have a convex Have structure for forming the flow turner structure; this means that "negative" traits enter the channel walls are relaxed.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Strömungsleit­ einrichtung einen oder mehrere Verdrängungskörper, welche Barrieren für die Strömung im Strömungskanal sind. An solchen Verdrängungskörpern kann die laminare Strömung sich teilweise "abschälen", d. h. es wird eine Umlenkung von Fluidschichtströmen der laminaren Schichtströmung bewirkt, was wiederum zu einer räumlichen Umschichtung führt. Der­ artige Verdrängungskörper lassen sich insbesondere kosten­ günstig herstellen und auf einfache Weise in einen beispiels­ weise bereits vorhandenen Strömungskanal einsetzen.In a further embodiment, the flow guide comprises device one or more displacement bodies, which There are barriers to the flow in the flow channel. On such The laminar flow can partially displace displacement bodies "peel", i.e. H. it will be a redirection of Fluid layer flows of the laminar layer flow causes which in turn leads to a spatial shift. the like displacement body can be particularly cost produce cheaply and easily in one example Use existing flow channel wisely.

Bei einer Variante dieser Ausführungsform ist ein Ver­ drängungskörper keilförmig ausgebildet. Simulationsrechnungen haben gezeigt, daß bei Brennstoffzellen bei vernachlässig­ baren Druckverlusten derartige Keile Leistungsverbesserungen in der Größenordnung von 10% liefern können.In a variant of this embodiment, a Ver urging body is wedge-shaped. simulations  have shown that in fuel cells neglect pressure losses such wedges performance improvements can deliver on the order of 10%.

Günstig ist es dabei, wenn ein keilförmiger Verdrängungs­ körper so angeordnet ist, daß seine schiefe Keilfläche der Strömungsrichtung der laminaren Strömung zugewandt ist. Dadurch läßt sich ein effektives "Abschälen" bewirken, um so eine effektive räumliche Umschichtung von Fluidschichten zu verursachen.It is beneficial if a wedge-shaped displacement body is arranged so that its oblique wedge surface of the Flow direction facing the laminar flow. This allows an effective "peeling" to occur effective spatial redeployment of fluid layers cause.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Strömungsleit­ einrichtung mindestens ein Paar keilförmiger Verdrängungs­ körper umfaßt. Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise beim Einbau eines solchen Verdrängungskörperpaares über die ge­ samte Länge eines Strömungskanals mit einer effektiven Ab­ gabenoberfläche der Druckverlust vernachlässigbar ist und eine Leistungsverbesserung beispielsweise bei einer Brenn­ stoffzelle auftritt, die in der Größenordnung von 10% liegt.It is particularly advantageous if the flow guide device at least one pair of wedge-shaped displacement body includes. It has been shown that, for example Installation of such a pair of displacers on the ge entire length of a flow channel with an effective Ab pressure drop is negligible and an improvement in performance, for example, in a distillery material cell occurs, which is of the order of 10%.

Um eine effektive Umschichtung zu bewirken, ist es besonders vorteilhaft, wenn die schiefen Keilflächen eines Ver­ drängungskörperpaares quer zueinander angeordnet sind.It is special to effect an effective redeployment advantageous if the inclined wedge surfaces of a ver pair of urging bodies are arranged transversely to one another.

Günstig ist es auch, wenn die Verdrängungskörper eines Ver­ drängungskörperpaares in einer Querrichtung des Strömungs­ kanals versetzt zueinander angeordnet sind, um so eine effek­ tive Umschichtung zu bewirken. It is also favorable if the displacement body of a ver pair of urging bodies in a transverse direction of the flow channel are arranged offset to each other, so as an effec effective redeployment.  

Weiterhin ist es günstig, wenn die schiefen Keilflächen eines Verdrängungskörperpaares entgegengerichtete Komponenten­ vektoren bezüglich der Längsrichtung des Strömungskanals auf­ weisen, um so eine effektive "Abschälung" von Fluidschichtströmen zu bewirken, um so wiederum eine räum­ liche Umschichtung zu verursachen.Furthermore, it is advantageous if the oblique wedge surfaces of one Displacement body pair of opposing components vectors with respect to the longitudinal direction of the flow channel to have an effective "peeling" of Fluid layer flows to cause a spatial cause redistribution.

Bei einer Variante einer Ausführungsform ist ein Ver­ drängungskörper so angeordnet und ausgebildet, daß Fluidschichtströme von ersten Wänden des Strömungskanals in Richtung zweiter Wände des Strömungskanals umlenkbar sind. Bei einer weiteren Variante ist ein Verdrängungskörper so angeordnet und ausgebildet, daß Fluidschichtströme von geschlossenen Wänden des Strömungskanals in Richtung offener Kanalwände umlenkbar sind. Insbesondere lassen sich diese beiden Varianten auch kombinieren, um so einen effektiven räumlichen Austausch von Fluidschichten zu ermöglichen.In a variant of an embodiment, a Ver urging body arranged and designed so that Fluid layer flows from first walls of the flow channel in Are deflectable towards the second walls of the flow channel. In a further variant, a displacement body is like this arranged and designed that fluid layer flows from closed walls of the flow channel towards the open Channel walls can be deflected. In particular, these combine both variants to create an effective one enable spatial exchange of fluid layers.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung der genannten Vorrichtung in einer elektrochemischen Zelle. Dadurch, daß sich erfindungsgemäß die Notwendigkeit eines Strömungs­ umschlags von laminar zu turbulent vermeiden läßt, tritt höchstens ein sehr geringer Druckverlust auf. Außerdem müssen keine praxisfremden Betriebszustände, wie beispielsweise hohe Strömungsgeschwindigkeiten, der elektrochemischen Zelle auf­ gezwungen werden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich die elektrochemischen Zellen in ihrem optimalen Parameterbereich betreiben, wobei eine optimale Versorgung von Sauerstoff sichergestellt ist. Beispielsweise läßt sich die Vorrichtung in einer Elektrolysezelle verwenden. The invention further relates to a use of the above Device in an electrochemical cell. As a result of that according to the invention the need for a flow turnaround from laminar to turbulent at most a very low pressure drop. You also have to no unfamiliar operating conditions, such as high ones Flow velocities, the electrochemical cell are forced. By the device according to the invention can the electrochemical cells in their optimal Operate parameter range, with an optimal supply is ensured by oxygen. For example, use the device in an electrolytic cell.  

Ganz besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Brennstoffzeile verwenden. Brennstoff­ zellen und insbesondere mobil einsetzbare Brennstoffzellen beispielsweise in einem Kraftfahrzeug weisen hohe Inte­ grationsdichten auf und es werden hohe Anforderungen an die Systemeffizienz gestellt. Die dort verwendeten Strömungs­ kanäle weisen kleine Kanalabmessungen auf und die Strömungs­ geschwindigkeit ist relativ niedrig. Durch die erfindungs­ gemäße Vorrichtung wird für eine gute Bereitstellung bei­ spielsweise von Sauerstoff aus einem laminaren Luftstrom zu Elektrodenflächen gesorgt, wobei Druckverluste weitgehend vermieden sind, da kein Strömungsumschlag von laminar in turbulent förderlich ist, d. h. die Vorrichtung weiterhin mit kleinen Reynoldszahlen betreibbar ist. Insbesondere führt der Strömungskanal dabei zu einer Elektrode, um dieser Sauerstoff zuzuführen. Der Sauerstoff stammt insbesondere aus laminar strömender Luft.The invention can be very particularly advantageous Use the device in a fuel line. fuel cells and in particular mobile fuel cells for example, in a motor vehicle have high integers density and there are high demands on the System efficiency posed. The flow used there channels have small channel dimensions and the flow speed is relatively low. Through the fiction appropriate device is used for good deployment for example of oxygen from a laminar flow of air Electrode surfaces provided, with pressure losses largely are avoided since there is no flow change from laminar in is turbulent, d. H. the device continues with small Reynolds numbers can be operated. In particular, the Flow channel to an electrode around this oxygen supply. The oxygen comes especially from laminar flowing air.

Die erwähnte Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner bei einem eingangs genannten Verfahren gelöst, bei dem durch eine Strömungsleiteinrichtung Fluidschichten der laminaren Strömung umgeschichtet werden.According to the invention, the above-mentioned object is also used in a solved the above-mentioned method, in which by a Flow guide fluid layers of the laminar Flow can be shifted.

Dieses Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Vorteile auf.This procedure indicates the already in connection with the Advantages of the device according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und ihre Vorteile sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung und ihrer Verwendung erläutert.Further advantageous refinements of the method and their Advantages are already in connection with the Invention according device and its use explained.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ beispiele dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The following description of preferred embodiment examples serves in connection with the drawing of the closer Explanation of the invention. Show it:

Fig. 1a, 1b in schematischer Darstellung eine laminare Strömung in einem geschlossenen Kanal mit rechteckförmigem Querschnitt in einer Längsschnittansicht (Fig. 1a) und einer Querschnittansicht (Fig. 1b); Fig. 1a, 1b in a schematic representation of a laminar flow in a closed channel with a rectangular cross-section in a longitudinal sectional view ( Fig. 1a) and a cross-sectional view ( Fig. 1b);

Fig. 2a, 2b die Oberflächenabgabe einer Substanz aus einem Fluid, welches in einem Strömungs­ kanal in laminarer Strömung strömt, wobei der Strömungskanal der Abgabeoberfläche des Fluids zugewandt offen ist, in einer Längs­ schnittansicht (Fig. 2a) und einer Quer­ schnittansicht (Fig. 2b); FIGS. 2a, 2b, the surface of dispensing a substance from a fluid, which channel flows in a flow in laminar flow, wherein the flow channel of the discharge surface of the fluid facing openly in a longitudinal sectional view (Fig. 2a) and a cross-sectional view (Fig. 2 B);

Fig. 2c den Verlauf der Konzentration der Abgabe­ substanz über der Höhe des Strömungskanals gemäß den Fig. 2a, 2b; Fig. 2c shows the profile of the concentration of the substance delivery over the height of the flow channel according to Figures 2a, 2b.

Fig. 3a, 3b, 3c, 3d jeweils Varianten einer Strömungswender­ struktur als Strömungsleiteinrichtung, welche in einem Strömungskanal angeordnet ist;FIGS . 3a, 3b, 3c, 3d in each case variants of a flow turner structure as a flow guiding device which is arranged in a flow channel;

Fig. 4 das Verhältnis der lokalen Stromdichte einer elektrochemischen Zelle, welcher Luft in laminarer Strömung in einem Strömungs­ kanal zugeführt wird, wobei in einem Teil­ stück des Strömungskanals eine Strömungs­ wenderstruktur gemäß Fig. 3a angeordnet ist; Figure 4 shows the ratio of the local current density of an electrochemical cell, which air is fed in a laminar flow in a flow channel, with a flow turret structure according to Figure 3a is arranged in a portion of the flow channel .

Fig. 5 eine weitere Variante einer Strömungs­ wenderstruktur, welche in einem Strömungs­ kanal mit halbrundem Querschnitt angeordnet ist, in schematischer Längsschnittansicht parallel zur Oberfläche (rechtes Teilbild) und im Querschnitt (linkes Teilbild); Fig. 5 shows a further variant of a flow turner structure, which is arranged in a flow channel with a semicircular cross section, in a schematic longitudinal sectional view parallel to the surface (right part) and in cross section (left part);

Fig. 6a die Strömungswenderstruktur gemäß Fig. 5 in Längsschnittansicht senkrecht zur Fluid­ oberfläche; FIG. 6a, the Strömungswenderstruktur in longitudinal sectional view according to FIG surface 5 perpendicular to the fluid.

Fig. 6b einen Querschnitt des Strömungskanals gemäß Fig. 6a, wobei in Wänden des Strömungs­ kanals eine konkave Struktur gebildet ist; FIG. 6b is a cross-section of the flow channel according to FIG 6a, in which walls of the flow channel has a concave structure is formed.

Fig. 6c einen Querschnitt des Strömungskanals gemäß Fig. 6a, wobei in den Wänden des Strö­ mungskanals eine konvexe Struktur gebildet ist; FIG. 6c shows a cross section of the flow channel according to FIG 6a, in which the walls of the channel Strö mung a convex structure is formed.

Fig. 7a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung, welche in einem Strömungskanal mit quadratischem Quer­ schnitt angeordnet ist, wobei die Strö­ mungsleiteinrichtung einen keilförmigen Verdrängungskörper umfaßt, in Längsschnitt­ ansicht parallel zur Fluidoberfläche (rechtes Teilbild) und im Querschnitt (linkes Teilbild); Fig. 7a, a further embodiment of a flow guide which is disposed cut in a flow channel with a square cross, wherein the Strö mungsleiteinrichtung comprises a wedge-shaped displacement body, in longitudinal sectional view parallel to the fluid surface (right part of the picture) and in cross section (left panel);

Fig. 7b den Strömungskanal gemäß Fig. 7a in einer Längsschnittansicht quer zu der der Fig. 7a; FIG. 7b the flow channel shown in FIG 7a is a longitudinal sectional view transverse to that of the FIG. 7a.

Fig. 7c ein weiteres Ausführungsbeispiel von in einem Strömungskanal angeordneten Ver­ drängungskörpern; Fig. 7c drängungskörpern another embodiment arranged in a flow channel Ver;

Fig. 8a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung mit Verdrängungs­ körpern, wobei ein Paar keilförmiger Ver­ drängungskörper in dem Strömungskanal ange­ ordnet ist, in einer Längsschnittansicht (rechtes Teilbild) und im Querschnitt (linkes Teilbild); Fig. 8a shows a further embodiment of a flow guide bodies with displacement, wherein a pair of wedge-shaped Ver displacement body in the flow channel is arranged, in a longitudinal sectional view (right part of the picture) and in cross section (left panel);

Fig. 8b eine Längsschnittansicht des Strömungs­ kanals gemäß Fig. 8a quer zur Ansicht der Fig. 8a; FIG. 8b shows a longitudinal sectional view of the flow channel according to Fig 8a transverse to the view of Figure 8a..;

Fig. 8c ein weiteres Ausführungsbeispiel von paar­ weise angeordneten Verdrängungskörpern; FIG. 8c another embodiment of the paired displacement bodies;

Fig. 9 die Stromdichte I einer Brennstoffzelle, welcher über einen Strömungskanal gemäß Fig. 8a Sauerstoff als Oxidationsmittel mittels Luft in laminarer Strömung zu­ geführt wird, über der Kanallänge P des Strömungskanals; verglichen ist darin die Stromdichte, wenn eine Strömungsleit­ einrichtung mit paarweisen keilförmigen Verdrängungskörpern in dem Strömungskanal angeordnet ist und entsprechend ohne solche Verdrängungskörper. Das Diagramm ist das Ergebnis einer Simulation; . Fig., The current density of a fuel cell, which is guided through a flow channel according to Fig 8a oxygen as the oxidant by means of air in laminar flow to 9 I, above the channel length P of the flow channel; It compares the current density when a flow control device with paired wedge-shaped displacement bodies is arranged in the flow channel and accordingly without such displacement bodies. The diagram is the result of a simulation;

Fig. 10a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung in einer Längs­ schnittansicht (rechtes Teilbild) und in einer Querschnittsansicht (linkes Teil­ bild); FIG. 10a is a further embodiment of a flow guide in a longitudinal sectional view (right part of the picture) and a cross-sectional view (left panel);

Fig. 10b den Strömungskanal gemäß Fig. 10a in einer Längsschnittansicht quer zu derjenigen der Fig. 10a; . FIG. 10b shows the flow channel according to Fig 10a is a longitudinal sectional view transverse to that of Fig. 10a;

Fig. 10c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung, welche in dem Strömungskanal angeordnete Verdrängungs­ körper umfaßt; Figure 10c is another embodiment of a flow guide which comprises arranged in the flow passage displacement body.

Fig. 11a, 11b ein weiteres Ausführungsbeispiel in Längs­ schnittansichten (Fig. 11a, rechtes Teil­ bild; Fig. 11b) und im Querschnitt (Fig. 11a, linkes Teilbild) von einem in einem Strömungskanal mit quadratischem Quer­ schnitt angeordneten Verdrängungskörper, wobei bei den gezeigten Varianten der Ver­ drängungskörper durch eine in einem Ein­ legeblech gebildete Erhebung gebildet ist; FIG. 11a, 11b a further embodiment in longitudinal sectional views (Figure 11a, right part image; Fig. 11b.) And in cross section (Figure 11a, left panel.) By a cut in a flow channel with a square cross arranged displacement body, wherein in the Shown variants of the Ver displacement body is formed by a bump formed in a sheet;

Fig. 11c, 11d ein weiteres Ausführungsbeispiel in Längs­ schnittansichten (Fig. 11c, Fig. 11d) von in einem Strömungskanal mit quadratischem Querschnitt angeordneten Verdrängungs­ körpern, wobei bei den gezeigten Varianten die Verdrängungskörper durch in Einlege­ blechen gebildete Erhebungen gebildet sind und; Figure 11c, 11d a further embodiment in longitudinal sectional views (11c, 11d,.) Bodies arranged in a flow channel with a square cross-section displacement, wherein the displacement body are formed by sheets in insert formed protrusions in the illustrated variants.

Fig. 12a, 12b, 12c, 12d weitere Varianten eines weiteren Aus­ führungsbeispiels einer in einem Strömungs­ kanal mit quadratischem Querschnitt ange­ ordneter Strömungsleiteinrichtung, wobei die Strömungsleiteinrichtung Leitbleche aufweist. Fig. 12a, 12b, 12c, 12d further variants of a further example of execution from a channel being in a flow of square cross section arranged flow guide, wherein the flow guide baffles.

Eine laminare Strömung 10 eines Fluids 12 (Fig. 1a) ist eine Strömung mit innerer Reibung, aber ohne Wirbelbildung. Die innere Reibung ist eine Folge der Kraftwirkung zwischen den Molekülen des Fluids. Die Reibung tritt dabei nur im Innern des strömenden Mediums zwischen benachbarten Flüssigkeits­ schichten 14a, 14b auf, wobei die einzelnen Flüssigkeits­ schichten unterschiedliche Geschwindigkeit aufweisen und aneinander vorbeigleiten. Es bildet sich dann in Abhängigkeit eines Strömungskanals 16, in dem das Fluid 12 strömt, ein Geschwindigkeitsprofil 18 aus, wobei in einzelnen Flüssig­ keitsschichten 14a, 14b Fluidschichtströme unterschiedlicher Geschwindigkeit vorliegen.A laminar flow 10 of a fluid 12 ( Fig. 1a) is a flow with internal friction but without vortex formation. The internal friction is a consequence of the force between the molecules of the fluid. The friction occurs only inside the flowing medium between adjacent liquid layers 14 a, 14 b, the individual liquid layers having different speeds and sliding past one another. It then forms as a function of a flow channel 16 , in which the fluid 12 flows, a speed profile 18 , wherein in individual liquid layers 14 a, 14 b fluid layer flows of different speeds are present.

Die laminare Strömung 10, welche sich aus der Summe der Fluidschichtströme zusammensetzt, weist eine Hauptstrom­ richtung 22 auf.The laminar flow 10 , which is composed of the sum of the fluid layer flows, has a main flow direction 22 .

Da die Strömungsgeschwindigkeit in Fluidschichten 24 un­ mittelbar an Kanalwänden 26 des Strömungskanals 16 Null ist, hängt die Form des Geschwindigkeitsprofils 18 von der Aus­ bildung des Strömungskanals 16 ab.Since the flow velocity in fluid layers 24 un directly on channel walls 26 of the flow channel 16 is zero, the shape of the speed profile 18 depends on the formation of the flow channel 16 .

In den Fig. 1a, 1b ist ein Strömungskanal mit quadrati­ schem Querschnitt 28 gezeigt, welcher allseitig geschlossen ist.In FIGS. 1a, 1b, a flow channel is shown with quadrati schem cross-section 28 which is closed on all sides.

Eine laminare Strömung 10 bildet sich, wenn die Reynoldszahl der Strömung klein ist und bei einer Kanalströmung insbe­ sondere kleiner ist als 2300. Da die Reynoldszahl definiert ist als das Produkt einer charakteristischen Länge und der Strömungsgeschwindigkeit geteilt durch die kinematische Viskosität, liegt dann eine laminare Strömung 10 vor, wenn die Querabmessungen des Strömungskanals 16 klein sind und die Strömungsgeschwindigkeit klein ist.A laminar flow 10 is formed when the Reynolds number of the flow is small and, in the case of a channel flow, is in particular less than 2300. Since the Reynolds number is defined as the product of a characteristic length and the flow rate divided by the kinematic viscosity, there is a laminar flow 10 before when the transverse dimensions of the flow channel 16 are small and the flow velocity is small.

Bei elektrochemischen Zellen und insbesondere Brennstoff­ zellen wird Luftsauerstoff in einem Luftstrom als Oxidations­ mittel zu katalytisch aktiven, flächig ausgedehnten Elek­ troden zugeführt (in der Zeichnung nicht gezeigt). Insbe­ sondere in mobilen Brennstoffzellen sind Strömungskanäle mit kleinen Abmessungen vorgesehen, um so eine hohe Integrations­ dichte und Leistungsdichte zu erreichen. Dementsprechend ist die Reynoldszahl der Luftströmung niedrig und die Strömung selber in solchen Strömungskanälen ist laminar mit hoher Stabilität. In Fig. 2a ist schematisch ein solcher Strömungskanal 30 für eine elektrochemische Zelle gezeigt. Dieser Strömungskanal 30 weist beispielsweise einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt 32 auf (Fig. 2b) und ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel an einer Kanalseite 34 hin offen. Dadurch kann aus der laminaren Luft­ strömung 36 als Fluidströmung an der offenen Kanalseite 34 Luftsauerstoff als Abgabesubstanz entnommen werden, d. h. eine Abgabeoberfläche der Luftströmung 36 ist der offenen Kanalseite 34 hin zugewandt und über diese Abgabeoberfläche erfolgt eine Abreicherung der Luftströmung an Sauerstoff.In the case of electrochemical cells and in particular fuel cells, atmospheric oxygen is supplied in an air stream as an oxidizing agent to catalytically active, extensive electrodes (not shown in the drawing). In particular in mobile fuel cells, flow channels with small dimensions are provided in order to achieve a high integration density and power density. Accordingly, the Reynolds number of the air flow is low and the flow itself in such flow channels is laminar with high stability. Such a flow channel 30 for an electrochemical cell is shown schematically in FIG. 2a. This flow channel 30, for example, has a substantially square cross-section 32 (Fig. 2b) and is open in the example shown in Fig. 2 embodiment on a channel side 34 down. As a result, from the laminar air flow 36 as a fluid flow on the open channel side 34, atmospheric oxygen can be removed as a delivery substance, ie a delivery surface of the air flow 36 faces the open channel side 34 , and an oxygen concentration of the air flow takes place via this delivery surface.

Der Sauerstofftransport in der Luftströmung 36 zwischen ein­ zelnen Fluidschichten der laminaren Strömung quer zur Haupt­ strömungsrichtung 38 erfolgt dabei im wesentlichen nur durch Diffusion. Aufgrund der Ausbildung der Luftströmung 36 als laminare Strömung erfolgt kein weiterer Stoffaustausch. Dies bedeutet, daß sich senkrecht zur offenen Seite 34 hin ein Konzentrationsgradient bezüglich des Sauerstoffgehalts in der Luftströmung 36 ausbildet (Fig. 2c). Der Transport des Luftsauerstoffes in eine Transportrichtung 40 quer zur Haupt­ strömungsrichtung 38 ist gehemmt und je näher eine Fluidschicht zur Abgabeoberfläche und damit zur offenen Kanalseite 34 liegt, desto leichter kann eine solche Luft­ schicht Luftsauerstoff abgeben. Demgemäß ist, wie in Fig. 2c gezeigt, die Sauerstoffkonzentration als Substanz, welche die Luft als Fluid abgibt, in oberflächennahen Bereichen 42 ver­ ringert und in oberflächenfernen Bereichen 44 erhöht. Es bildet sich somit ein Konzentrationsgefälle längs der Substanz-Transportrichtung 40 und damit senkrecht zur offenen Kanalseite 34 hin in der laminaren Luftströmung 36 aus.The oxygen transport in the air flow 36 between an individual fluid layers of the laminar flow transverse to the main flow direction 38 takes place essentially only by diffusion. Due to the formation of the air flow 36 as a laminar flow, no further material exchange takes place. This means that a concentration gradient with respect to the oxygen content in the air flow 36 is formed perpendicular to the open side 34 ( FIG. 2c). The transport of atmospheric oxygen in a transport direction 40 transverse to the main direction of flow 38 is inhibited and the closer a fluid layer is to the delivery surface and thus to the open channel side 34 , the easier such an air layer can release atmospheric oxygen. Accordingly, as shown in FIG. 2 c, the oxygen concentration as a substance which releases the air as a fluid is reduced in regions 42 near the surface and increased in regions 44 remote from the surface. A concentration gradient is thus formed along the substance transport direction 40 and thus perpendicular to the open channel side 34 in the laminar air flow 36 .

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, wie in Fig. 3a gezeigt, in dem Strömungs­ kanal 30 eine als Ganzes mit 48 bezeichnete Strömungsleit­ einrichtung angeordnet.In a first exemplary embodiment of a device according to the invention, as shown in FIG. 3a, a flow guide device, designated as a whole by 48, is arranged in the flow channel 30 .

Die Strömungsleiteinrichtung 48 umfaßt eine Strömungswender­ struktur 50, welche spiralförmig ausgebildet ist. Diese Strömungswenderstruktur 50 erteilt einer Fluidströmung 52 in dem Strömungskanal 30 einen Drall, so daß bezogen auf die offene Kanalseite 34 Fluidschichten räumlich umgeschichtet werden und insbesondere bezüglich der Substanz-Transport­ richtung 40 umgeschichtet werden.The flow guide device 48 comprises a flow turner structure 50 , which is of spiral design. This flow turner structure 50 gives a fluid flow 52 in the flow channel 30 a swirl, so that based on the open channel side 34 fluid layers are spatially shifted and in particular with respect to the substance transport direction 40 are shifted.

Dadurch gelangen Fluidschichtströme aus der offenen Kanal­ seite 34 entfernter liegenden Bereichen in dieser näher liegende Bereiche und umgekehrt Fluidschichtströme aus näher liegenden Bereichen in weiter entfernt liegende Bereiche. Fluidschichten mit einem geringeren Substanzanteil aufgrund der Substanzabgabe durch das Fluid dort aus der offenen Kanalseite hin näher liegenden Bereichen werden also von der Oberfläche des Fluids weggeführt und substanzreichere Fluidschichten werden zu der Oberfläche hingeführt, um ins­ gesamt bezogen auf die Gesamtströmung für eine bessere Abgabe der Substanz zu sorgen. (Entsprechend umgekehrt sind die Ver­ hältnisse, wenn eine Substanz an der Oberfläche des Fluids aufgenommen werden soll.) Diese räumliche Umschichtung des Fluids wirkt damit der Bildung eines Konzentrations­ gradienten, wie er in Fig. 2c gezeigt ist, entgegen und somit wird insgesamt die Substanzabgabe über die Oberfläche der Fluidströmung 52 bessert. (Entsprechend wird die Substanzaufnahme verbessert, wenn der Oberfläche eine Substanz zugeführt wird.)As a result, fluid layer flows from the open channel side 34 to more distant areas in this area and vice versa fluid layer flows from closer areas to more distant areas. Fluid layers with a lower proportion of substance due to the substance release by the fluid there from the open channel side closer areas are thus led away from the surface of the fluid and more substantial fluid layers are guided to the surface in order to collectively relate the substance to the total flow to care. (The situation is reversed accordingly if a substance is to be taken up on the surface of the fluid.) This spatial shifting of the fluid thus counteracts the formation of a concentration gradient, as shown in FIG. 2c, and thus overall the substance release improves over the surface of the fluid flow 52 . (Accordingly, the substance absorption is improved if a substance is added to the surface.)

Bei dem in Fig. 3a gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem Strömungskanal 30 ein spiralförmiger Strömungswender mit einem Spiralwinkel von 180° angeordnet. Es können jedoch auch Drehwinkel größer oder kleiner als 180° vorgesehen sein. Eine Längsrichtung dieser Strömungswenderstruktur 50 ist dabei im wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des Strömungs­ kanals 30 angeordnet und damit auch im wesentlichen parallel zu einer Hauptströmungsrichtung der Fluidströmung 52 ausge­ richtet.In the exemplary embodiment shown in FIG. 3a, a spiral flow turner with a spiral angle of 180 ° is arranged in the flow channel 30 . However, angles of rotation greater or less than 180 ° can also be provided. A longitudinal direction of this flow turner structure 50 is arranged essentially parallel to a longitudinal direction of the flow channel 30 and thus also aligned essentially parallel to a main flow direction of the fluid flow 52 .

Die Länge der Strömungswenderstruktur 50 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen der Länge der offenen Kanalseite 34, d. h. die Länge der Strömungswender­ struktur 50 entspricht in ihren Abmessungen der Länge der Oberfläche, über welche die Substanzabgabe bzw. Substanz­ aufnahme erfolgt.The length of the Strömungswenderstruktur 50 corresponds in this embodiment substantially to the length of the open channel side 34, the length of the flow Wender the length of the surface over which the recording substance delivery or substance that is structurally 50 corresponds in its dimensions is performed.

Die Ansicht 54 zeigt die Strömungswenderstruktur 50 in dem Strömungskanal 30 im Querschnitt.The view 54 shows the flow turner structure 50 in the flow channel 30 in cross section.

Bei dem in Fig. 3b gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt die Strömungsleiteinrichtung eine Strömungswender­ struktur 56, welche eine Mehrzahl von beabstandet im Strömungskanal 30 angeordneten Spiralstrukturen 58 umfaßt. Eine einzelne Spiralstruktur weist dabei einen Drehwinkel von beispielsweise 180° auf.In the further exemplary embodiment shown in FIG. 3 b, the flow guiding device comprises a flow turning structure 56 , which comprises a plurality of spiral structures 58 arranged spaced apart in the flow channel 30 . A single spiral structure has an angle of rotation of, for example, 180 °.

Bei dem in Fig. 3c gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine entsprechende Strömungswenderstruktur 60 gleich aufgebaut wie die Strömungswenderstruktur 56 gemäß Fig. 3b, wobei jedoch die einzelnen Spiralstrukturen 58 jetzt über Stege 62 ver­ bunden sind. Dadurch läßt sich die Strömungswenderstruktur 60 einfacher handhaben und insbesondere läßt sie sich auf ein­ fachere Weise in dem Strömungskanal 30 montieren.In the exemplary embodiment shown in FIG. 3c, a corresponding flow turner structure 60 is constructed in the same way as the flow turner structure 56 according to FIG. 3b, but the individual spiral structures 58 are now connected via webs 62 . As a result, the flow turner structure 60 can be handled more easily and, in particular, it can be mounted in the flow channel 30 in a more simple manner.

Bei dem in Fig. 3d gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel einer Strömungswenderstruktur 64 ist diese als Spiralband ausgebildet, welches regelmäßig aufeinanderfolgende Spiral­ strukturen 66 umfaßt. Es ist damit eine Kette von Spiral­ strukturen 66 gebildet.In the further exemplary embodiment of a flow turner structure 64 shown in FIG. 3d, this is designed as a spiral belt, which regularly comprises successive spiral structures 66 . A chain of spiral structures 66 is thus formed.

In Fig. 4 ist ein Diagramm gezeigt, welches das Ergebnis einer numerischen Simulation an einem Strömungskanal gemäß Fig. 3a mit einer Strömungswenderstruktur 50 ist, wobei jedoch diese Strömungswenderstruktur nicht über die gesamte Länge des Strömungskanals angeordnet ist, sondern nur über ein Teilstück. P ist ein Ort im Strömungskanal in dessen Längsrichtung. Ein Ende der Strömungswenderstruktur 50 ist dabei an der Position 68 angeordnet und weist eine Länge von 4 mm auf. Der Strömungskanal selber weist eine Länge von ca. 300 mm auf, d. h. das Teilstück des Strömungskanals, welches durch die Strömungswenderstruktur 50 eingenommen wird, ist ungefähr 1,3% bezogen auf die gesamte Strömungskanallänge. FIG. 4 shows a diagram which is the result of a numerical simulation on a flow channel according to FIG. 3a with a flow turner structure 50 , but this flow turner structure is not arranged over the entire length of the flow channel, but only over a section. P is a location in the flow channel in its longitudinal direction. One end of the flow turner structure 50 is arranged at position 68 and has a length of 4 mm. The flow channel itself has a length of approximately 300 mm, ie the section of the flow channel which is occupied by the flow turner structure 50 is approximately 1.3% based on the total length of the flow channel.

Auf der Ordinate aufgetragen ist eine numerisch in Simulation ermittelte Stromdichteverteilung V, welche definiert ist als die Stromdichte mit Strömungswenderstruktur 50 bezogen auf die Stromdichte ohne Strömungswenderstruktur 50 bezogen auf 1. In dem Diagramm ist also direkt die prozentuale Erhöhung aufgrund der Strömungswenderstruktur 50 dargestellt.Plotted on the ordinate is a current density distribution V, determined numerically in simulation, which is defined as the current density with flow turner structure 50 in relation to the current density without flow turner structure 50 in relation to 1. The diagram therefore shows the percentage increase due to the flow turner structure 50 .

Die Stromdichte ist die Stromdichte in einer elektro­ chemischen Zelle aufgrund elektrochemischer Reaktionen, wobei diese bestimmt ist durch die Sauerstoffzufuhr als Oxidations­ mittel. Diese Sauerstoffzufuhr ist wiederum bestimmt durch den Stofftransport des Luftsauerstoffs aus der Strömung der Luft als laminar strömendes Fluid.The current density is the current density in an electro chemical cell due to electrochemical reactions, whereby this is determined by the supply of oxygen as oxidation medium. This oxygen supply is in turn determined by the mass transfer of atmospheric oxygen from the flow of the Air as a laminar flowing fluid.

Wie man aus dem Diagramm der Fig. 4 erkennen kann, bewirkt die Strömungswenderstruktur 50 in dem Teilstück des Strö­ mungskanals eine Erhöhung der Stromdichte lokal bis zu 12%. Die Erhöhung der Stromdichte ist dabei nicht begrenzt auf das Teilstück selber, sondern erstreckt sich noch über mehrere Zentimeter der Kanallänge und näherungsweise über ca. 17% der Kanallänge, obwohl die Strömungswenderstruktur 50 nur ca. 1,3% dieser Kanallänge einnimmt.As can be seen from the diagram in FIG. 4, the flow turner structure 50 in the section of the flow channel causes an increase in the current density locally up to 12%. The increase in current density is not limited to the section itself, but extends over several centimeters of the channel length and approximately over approximately 17% of the channel length, although the flow inverter structure 50 only occupies approximately 1.3% of this channel length.

Die Strömungswenderstruktur 50 fördert damit erheblich die Abgabe von Luftsauerstoff über die Oberfläche der Luft­ strömung, indem Fluidschichten der laminaren Strömung räum­ lich umgeschichtet werden und insbesondere Fluidschicht­ strömen ein Drall erteilt wird und diese eine transversale Geschwindigkeitskomponente im Bereich der Strömungswender­ struktur 50 erhalten. The flow turner structure 50 thus significantly promotes the release of atmospheric oxygen through the surface of the air flow by spatially shifting fluid layers of the laminar flow and, in particular, fluid layer flow is given a swirl and this receives a transverse velocity component in the area of the flow turner structure 50 .

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 5, 6a gezeigt ist, liegt ein rohrförmiger Strömungs­ kanal 70 mit halbrundem Querschnitt 72 vor. An Kanalwänden 74 ist eine spiralförmige Struktur 76 angeordnet, welche dem laminar strömenden Fluid einen Drall erteilt und somit eine Umschichtung von Fluidschichten bezogen auf eine Quer­ schnittsrichtung 78 bewirkt.In a further embodiment, which is shown in FIGS. 5, 6a, there is a tubular flow channel 70 with a semicircular cross section 72 . A spiral structure 76 is arranged on channel walls 74 , which gives the laminar flowing fluid a swirl and thus causes a shifting of fluid layers in relation to a cross-sectional direction 78 .

Zu einer offenen Kanalseite 80 hin läßt sich dann eine Substanz aus dem Fluid abnehmen bzw. über diese offene Kanal­ seite 80 läßt sich eine Substanz in das Fluid einbringen, ohne daß ein starker Konzentrationsgradient aufgrund der laminaren Strömung die Abgabe bzw. Aufnahme verhindern kann.To an open channel side toward 80 can then be a substance from the fluid and remove this open channel page 80 can be a substance introducing into the fluid, without it being possible to prevent a strong concentration gradient due to the laminar flow, the dispensing or aspirating.

Die Struktur 76 läßt sich auf einfache Weise dadurch bilden, daß diese in die Kanalwände 74 integriert ist, wobei der­ artige Strukturen 76 beispielsweise durch Prägung oder Pres­ sung oder Spritzguß herstellbar sind. Dabei sollten möglichst Hinterschneidungen vermieden werden.The structure 76 can be formed in a simple manner by integrating it into the channel walls 74 , the structure 76 being able to be produced, for example, by embossing or pressing or injection molding. Undercuts should be avoided if possible.

In Fig. 6b ist eine Variante einer Struktur 76 dargestellt, welche einen Zug 82 umfaßt, der in den Kanalwänden 74 konvex gebildet ist, d. h. in diese eingelassen ist.In Fig. 6b is a variant of a structure 76 is shown which includes a train 82 which is formed convexly in the channel walls 74, that is embedded in it.

In Fig. 6c ist als weiteres Beispiel ein konkaver Zug 84 gezeigt, welcher über die Kanalwände 74 hervortritt.In Fig. 6c a concave train 84 is shown as a further example, which emerges from the channel walls 74.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 7a, 7b gezeigt ist, weist ein Strömungskanal 86 bei­ spielsweise einen quadratischen Querschnitt 88 auf und ist zu einer Seite 90 hin offen. In dem Strömungskanal 86 ist ein keilförmiger Verdrängungskörper 92 angeordnet bzw. er ist ein Teil des Strömungskanals 86.In a further exemplary embodiment, which is shown in FIGS . 7a, 7b, a flow channel 86 has, for example, a square cross section 88 and is open to one side 90. A wedge-shaped displacement body 92 is arranged in the flow channel 86 or it is part of the flow channel 86 .

Der Verdrängungskörper 92 weist eine schiefe Keilfläche 94 und eine weitere Keilfläche 96 auf. Die weitere Keilfläche 96 ist bevorzugterweise mit ihrer Normalen parallel zur Längs­ richtung des Strömungskanals 86 angeordnet und liegt damit quer zur Hauptströmungsrichtung des Fluids in dem Strömungs­ kanal 86.The displacement body 92 has an oblique wedge surface 94 and a further wedge surface 96 . The other wedge surface 96 is preferably having its normal parallel to the longitudinal direction of the flow channel 86 and thus arranged is transverse to the main flow direction of the fluid in the flow channel 86th

Bei dem in Fig. 7a, 7b gezeigten Ausführungsbeispiel er­ streckt sich der Verdrängungskörper 92 über den ganzen Quer­ schnitt des Strömungskanals; d. h. eine Breite der weiteren Keilfläche 96 entspricht im wesentlichen dem Innenabstand von Wänden 98a, 98b des Strömungskanals 86.In the embodiment shown in Fig. 7a, 7b he extends the displacement body 92 over the entire cross section of the flow channel; ie a width of the further wedge surface 96 corresponds essentially to the inner distance from walls 98 a, 98 b of the flow channel 86 .

Der Verdrängungskörper 92 nimmt dabei nur einen Teil 100 der Höhe des Strömungskanals 86 ein, beispielsweise die Hälfte der Höhe des Strömungskanals 86 (linkes Teilbild von Fig. 7a).The displacement body 92 occupies only a part 100 of the height of the flow channel 86 , for example half the height of the flow channel 86 (left partial image of FIG. 7a).

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7a ist die schiefe Keilfläche 94 der Hauptströmungsrichtung des Fluids zuge­ wandt, d. h. die schiefe Keilfläche 94 steht senkrecht auf einem Boden 102 des Strömungskanals 86.In the embodiment shown in FIG. 7a is the oblique wedge surface 94 of the main flow direction of the fluid supplied Wandt, ie the oblique wedge surface 94 is perpendicular to a bottom 102 of the flow channel 86.

Ein in dem Strömungskanal laminar strömendes Fluid, d. h. in Flüssigkeitsschichten mit Fluidschichtströmen unterschied­ licher Geschwindigkeit strömendes Fluid, trifft auf den Ver­ drängungskörper 92 und insbesondere auf dessen schiefe Keilfläche 94 und wird dadurch umgelenkt. Dies bewirkt, daß Fluidschichten sich von Kanalwänden und insbesondere von den Kanalwänden 98a und 98b "abschälen" und so eine Umschichtung von Fluidschichten erfolgt (vergleiche die Fig. 7a und 7b). Dadurch, daß der Verdrängungskörper 92 nur in einem Teilbereich des Strömungskanals 86 angeordnet ist und somit die laminare Strömung und insbesondere die Fluidschichtströme diesen umströmen müssen, erhalten zumindest Teile der Fluidschichtströme eine transversale Geschwindigkeits­ komponente in Richtung zur offenen Seite 90 hin zu, d. h. zu der Aufnahmeoberfläche bzw. Abgabeoberfläche zu.A laminar flowing fluid in the flow channel, ie fluid flowing in liquid layers with fluid layer flows of different speeds, strikes the displacement body 92 and in particular its oblique wedge surface 94 and is thereby deflected. This causes fluid layers to "peel" from duct walls and in particular from duct walls 98 a and 98 b, and thus a shifting of fluid layers takes place (compare FIGS . 7a and 7b). Because the displacement body 92 is arranged only in a partial region of the flow channel 86 and thus the laminar flow and in particular the fluid layer flows have to flow around it, at least parts of the fluid layer flows receive a transverse speed component in the direction of the open side 90, that is to say to the receiving surface or delivery surface.

Bei einer Variante einer Ausführungsform, welche in Fig. 7c gezeigt ist, sind in dem Strömungskanal 86 eine Mehrzahl von keilförmigen Verdrängungskörpern 104 angeordnet. Ein solcher Verdrängungskörper 104 ist dabei grundsätzlich gleich ausge­ bildet wie ein oben im Zusammenhang mit Fig. 7a beschrie­ bener Verdrängungskörper 92 und auch gleich angeordnet.In a variant of an embodiment, which is shown in FIG. 7c, a plurality of wedge-shaped displacement bodies 104 are arranged in the flow channel 86 . Such a displacement body 104 is basically the same out forms as a displacement body 92 described above in connection with FIG. 7a and also arranged in the same way.

Die Anordnung der Mehrzahl von Verdrängungskörpers 104 ist insbesondere regelmäßig, d. h. die einzelnen Verdrängungs­ körper 104 sind gleich beabstandet voneinander. Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Verdrängungskörpern 104 über die Länge des Strömungskanals 86 angeordnet, über der eine Aufnahme­ oberfläche bzw. Abgabeoberfläche wirksam sein soll.The arrangement of the plurality of sinker 104 is particularly regularly, ie the individual displacement body 104 are equally spaced from each other. The plurality of displacement bodies 104 is preferably arranged over the length of the flow channel 86 , over which a receiving surface or delivery surface is to be effective.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 8a und 8b gezeigt ist, ist in einem Strömungskanal 106 mit einer offenen Seite 108, welcher grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie der Strömungskanal 86, ein Paar 110 keil­ förmiger Verdrängungskörper 112, 114 angeordnet. Der Ver­ drängungskörper 112 weist eine schiefe Keilfläche 116 und eine weitere Keilfläche 118 auf. Letztere ist mit ihrer Normalen bevorzugterweise parallel zu einer Längsrichtung des Strömungskanals 106 orientiert. Die weitere Keilfläche 118 nimmt dabei, wie beispielsweise in dem linken Teilbild von Fig. 8a gezeigt ist, einen Teilbereich sowohl bezüglich der Höhe als auch bezüglich der Breite des Strömungskanals 106 ein.In a further exemplary embodiment, which is shown in FIGS. 8a and 8b, a pair 110 of wedge-shaped displacement bodies 112 , 114 are arranged in a flow channel 106 with an open side 108, which is basically of the same design as the flow channel 86 . The displacement body 112 has an oblique wedge surface 116 and a further wedge surface 118 . The latter is oriented with its normal preferably parallel to a longitudinal direction of the flow channel 106 . The further wedge surface 118 , as shown in the left partial image of FIG. 8 a, for example, occupies a partial area both in terms of the height and in relation to the width of the flow channel 106 .

Der zweite Verdrängungskörper 114 des Verdrängungskörper­ paares 110 ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie der erste Verdrängungskörper 112 mit einer schiefen Keilfläche 120 und einer weiteren Keilfläche 122, welche im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals 106 angeordnet ist. Auch diese weitere Keilfläche 122 nimmt einen Teil­ bereich des Strömungskanals 106 bezüglich dessen Höhe und dessen Breite ein.The second displacement body 114 of the displacement body pair 110 is basically of the same design as the first displacement body 112 with an oblique wedge surface 120 and a further wedge surface 122 , which is arranged essentially parallel to the longitudinal direction of the flow channel 106 . This further wedge surface 122 also occupies a portion of the flow channel 106 with respect to its height and width.

Die beiden Verdrängungskörper 112 und 114 des Verdrängungs­ körperpaares 110 sind bezüglich der Breite des Strömungs­ kanals 106 an ihren weiteren Keilflächen 118, 122 gegenüber einander versetzt, so daß diese beiden weiteren Keilflächen 118 und 122 im wesentlichen in einer Ebene liegen.The two displacement bodies 112 and 114 of the displacement body pair 110 are offset from one another with respect to the width of the flow channel 106 on their further wedge surfaces 118 , 122 , so that these two further wedge surfaces 118 and 122 lie essentially in one plane.

Weiterhin sind die Verdrängungskörper 112, 114 des Ver­ drängungskörperpaares 110 so gegeneinander orientiert, daß die jeweiligen Normalen der schiefen Keilflächen 116 und 120 quer zueinander liegen.Furthermore, the displacement bodies 112 , 114 of the pair of displacement bodies 110 are oriented towards one another such that the respective normals of the oblique wedge surfaces 116 and 120 lie transversely to one another.

Beispielsweise ist, wie in den Fig. 8a und 8b gezeigt, die schiefe Keilfläche 116 des Verdrängungskörpers 112 senkrecht zu einem Boden 124 des Strömungskanals 106 orientiert und die schiefe Keilfläche 120 des zweiten Verdrängungskörpers 114 steht im wesentlichen senkrecht auf Wänden 126 des Strömungs­ kanals 106.Is, for example, as shown in Figs. 8a and 8b, the inclined wedge surface 116 of the displacement body 112 is oriented perpendicular to a bottom 124 of the flow channel 106 and the inclined wedge surface 120 of the second displacer 114 is substantially perpendicular to walls 126 of flow channel 106.

Die Orientierung der schiefen Keilflächen 116 und 120 ist dabei insbesondere so, daß Fluidschichtströme, welche parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals 106 strömen, auf die schiefe Keilfläche 116 des ersten Verdrängungskörpers 112 zu strömen; dies bedeutet, daß der Winkel zwischen der schiefen Keilfläche 116 und den Wänden 126 ein kleiner posi­ tiver spitzer Winkel ist. Weiterhin ist die schiefe Keil­ fläche 120 so orientiert, daß sie einen kleinen negativen spitzen Winkel bezüglich des Bodens 124 bildet. Dadurch kann die laminare Strömung auch beim Übergang zwischen den beiden Verdrängungskörpern 112, 114 an den weiteren Keilflächen 118, 122 kontinuierlich weiterströmen.The orientation of the oblique wedge surfaces 116 and 120 is in particular such that fluid layer flows which flow parallel to the longitudinal direction of the flow channel 106 flow onto the oblique wedge surface 116 of the first displacement body 112 ; this means that the angle between the oblique wedge surface 116 and the walls 126 is a small positive acute angle. Furthermore, the oblique wedge surface 120 is oriented so that it forms a small negative acute angle with respect to the bottom 124 . As a result, the laminar flow can continue to flow continuously at the further wedge surfaces 118 , 122 even at the transition between the two displacement bodies 112 , 114 .

Durch die Anordnung eines Verdrängungskörperpaares 110 in dem Strömungskanal 106 wird erfindungsgemäße eine Umschichtung der Fluidschichtströmungen der laminaren Strömung bewirkt, indem Fluidschichtenströme eine transversale Geschwindigkeit quer zur Hauptströmungsrichtung der laminaren Strömung er­ halten. Insbesondere erfolgt eine Fluidumschichtung von geschlossenen Kanalwänden zu der offenen Seite 108 hin, d. h. insbesondere vom Hoden 124 zu der offenen Seite 108 hin; es erfolgt aber weiterhin auch insbesondere wegen der Anordnung der schiefen Keilfläche 116 eine Umschichtung auch zwischen benachbarten Kanalwänden 126. By arranging a pair of displacers 110 in the flow channel 106 , a shifting of the fluid layer flows of the laminar flow is effected according to the invention in that fluid layer flows maintain a transverse speed transverse to the main flow direction of the laminar flow. In particular, fluid is shifted from closed channel walls to the open side 108, ie in particular from the testicle 124 to the open side 108; however, in particular because of the arrangement of the inclined wedge surface 116, there is also a shifting between adjacent channel walls 126 .

In einer Variante, welche in Fig. 8c gezeigt ist, sind in dem Strömungskanal 106 eine Mehrzahl von Verdrängungskörper­ paaren 110 angeordnet und insbesondere regelmäßig angeordnet.In a variant, which is shown in FIG. 8c, a plurality of displacement bodies 110 are arranged in the flow channel 106 and in particular are arranged regularly.

In Fig. 9 ist ein Diagramm gezeigt, welches auf den Ergeb­ nissen von numerischen Simulationen beruht. Zugrundegelegt ist eine quadratische Kanalgeometrie gemäß Fig. 8c mit einer Mehrzahl von regelmäßig beabstandet angeordneten Ver­ drängungskörperpaaren 110, welche jeweils so ausgebildet sind, wie in Fig. 8a gezeigt, wobei diese Verdrängungs­ körperpaare über die gesamte Länge des Strömungskanals 106 angeordnet sind. Auf der Abszisse ist der Ort P im Kanal in dessen Längsrichtung in mm angegeben (d. h. der Kanal weist eine Länge von 300 mm auf) und auf der Ordinate die Strom­ dichte I in mA/cm2. Die Stromdichte ist dabei diejenige einer elektrochemischen Zelle, welcher über einen solchen Strö­ mungskanal 106 Luftsauerstoff als Oxidationsmittel in einer laminaren Luftströmung zugeführt wird.In Fig. 9 a graph is shown which nits to the resulting based on numerical simulations. Basis is a square channel geometry shown in FIG. 8c with a plurality of regularly spaced-apart Ver drängungskörperpaaren 110 which are respectively formed as shown in Fig. 8a, said displacement body pairs are arranged over the entire length of the flow channel 106th The location P in the longitudinal direction of the channel is given on the abscissa in mm (ie the channel has a length of 300 mm) and on the ordinate the current density I in mA / cm 2 . The current density is that of an electrochemical cell, which is supplied via such a flow channel 106 atmospheric oxygen as an oxidizing agent in a laminar air flow.

Die Kurve 128 im Diagramm der Fig. 9 zeigt die Stromdichte ohne Verdrängungskörperpaare 110. Man sieht, daß die Strom­ dichte wie erwartet mit zunehmendem Abstand vom Kanalanfang hin abnimmt, da oberflächennahe Schichten zunehmend an Luft­ sauerstoff verarmen und der Stofftransport von Luftsauerstoff zwischen den laminaren Schichten im wesentlichen nur durch Diffusion stattfindet und dadurch die Sauerstoffabgabe über die Oberfläche des laminaren Luftstroms sich bei zunehmendem Abstand verschlechtert.Curve 128 in the diagram in FIG. 9 shows the current density without displacement body pairs 110 . It can be seen that the current density decreases as expected with increasing distance from the beginning of the channel, since layers near the surface increasingly deplete oxygen in air and the mass transfer of atmospheric oxygen between the laminar layers takes place essentially only by diffusion and thereby the oxygen release via the surface of the laminar air flow worsens with increasing distance.

Die Kurve 130 zeigt den Einfluß der Strömungsleiteinrichtung mit den Verdrängungskörperpaaren 110. Die Stromdichte I zeigt ein oszillatorisches Verhalten gemäß der regelmäßigen Anord­ nung der Verdrängungskörperpaare 110 und liegt über der Kurve 128. An dem Ort der keilförmigen Verdrängungskörperpaare 110 treten lokale Spitzen 132 auf. Das Gesamtniveau der Strom­ dichte auf der Kurve 130 liegt dabei höher als auf der Kurve 128, wobei diese Erhöhung in der Größenordnung von 10% liegt, und zwar bei vernachlässigbaren Druckverlusten. Diese Erhöhung stellt eine Leistungsverbesserung der elektro­ chemischen Zelle dar.Curve 130 shows the influence of the flow guide device with the displacement body pairs 110 . The current density I shows an oscillatory behavior in accordance with the regular arrangement of the displacement body pairs 110 and lies above the curve 128 . Local peaks 132 occur at the location of the wedge-shaped displacement body pairs 110 . The total level of current density on curve 130 is higher than on curve 128 , this increase being of the order of 10%, with negligible pressure losses. This increase represents an improvement in the performance of the electrochemical cell.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 10a und 10b gezeigt. In einem Strömungskanal 134 ist ein Ver­ drängungskörperpaar 136 mit einem keilförmigen Verdrängungs­ körper 138 und einem keilförmigen Verdrängungskörper 140 angeordnet. Der Verdrängungskörper 138 weist wiederum eine schiefe Keilfläche 142 und eine weitere Keilfläche 144 auf, wobei letztere im wesentlichen senkrecht zu einer Längsrich­ tung des Strömungskanals orientiert ist. Die weitere Keil­ fläche nimmt im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Strömungskanals 134 ein und einen Teilbereich bezogen auf dessen Höhe. Die schiefe Keilfläche 142 steht dabei senkrecht auf einem Boden 146 des Strömungskanals 134.Another embodiment is shown in FIGS. 10a and 10b. In a flow channel 134 a Ver displacement body pair 136 is arranged with a wedge-shaped displacement body 138 and a wedge-shaped displacement body 140 . The displacement body 138 in turn has an inclined wedge surface 142 and a further wedge surface 144 , the latter being oriented substantially perpendicular to a longitudinal direction of the flow channel. The further wedge surface takes up essentially the entire cross section of the flow channel 134 and a partial area based on its height. The inclined wedge surface 142 is perpendicular to a bottom 146 of the flow channel 134 .

Eine schiefe Keilfläche 148 des Verdrängungskörpers 140 des Verdrängungskörperpaares 136 steht im wesentlichen senkrecht zu Wänden 150 des Strömungskanals 134. Eine weitere Keil­ fläche 152 des zweiten Verdrängungskörpers 140 ist im wesent­ lichen senkrecht zu einer Längsrichtung des Strömungskanals 134 angeordnet und nimmt im wesentlichen die gesamte Höhe des Strömungskanals 134 bezogen auf den Abstand zwischen dem Boden 146 und einer offenen Seite 154 ein, wobei, bezogen auf den Querschnitt, diese weitere Teilfläche nur einen Teil­ bereich des Strömungskanals einnimmt (vergleiche die linke Teilfigur in Fig. 10a).An oblique wedge surface 148 of the displacement body 140 of the displacement body pair 136 is essentially perpendicular to walls 150 of the flow channel 134 . Another wedge surface 152 of the second displacer 140 is arranged in wesent union perpendicular to a longitudinal direction of the flow channel 134 and takes up substantially the entire height of the flow channel 134 based on the distance between the bottom 146 and an open side 154, wherein, based on the cross-section, this further partial area occupies only a partial area of the flow channel (compare the left partial figure in Fig. 10a).

Die schiefe Keilfläche 142 des ersten Verdrängungskörpers 138 des Verdrängungskörperpaares 136 weist dabei einen kleinen positiven spitzen Winkel gegenüber einer Kanalwand 150 auf und die schiefe Keilfläche 148 des zweiten Verdrängungs­ körpers 140 weist einen kleinen positiven Winkel gegenüber dem Boden 146 des Strömungskanals 134 auf.The oblique wedge surface 142 of the first displacement body 138 of the displacement body pair 136 has a small positive acute angle relative to a channel wall 150 and the oblique wedge surface 148 of the second displacement body 140 has a small positive angle relative to the bottom 146 of the flow channel 134 .

Auch die in den Fig. 10a und 10b gezeigte Anordnung von Verdrängungskörpern 138, 140 in dem Strömungskanal 134 be­ wirkt eine Umschichtung von Fluidschichten in der laminaren Strömung eines Fluids, um so die Oberflächenaufnahme bzw. Oberflächenabgabe von Substanzen, wie beispielsweise Luft­ sauerstoff, in einem laminar strömenden Fluid, wie beispiels­ weise Luft, zu verbessern.The arrangement of displacers 138 , 140 in the flow channel 134 shown in FIGS . 10a and 10b also effects a shifting of fluid layers in the laminar flow of a fluid, so as to increase the surface uptake or release of substances, such as atmospheric oxygen, in one laminar flowing fluid, such as air to improve.

Bei der in Fig. 10c gezeigten Variante eines Ausführungs­ beispiels sind eine Mehrzahl von Verdrängungskörperpaaren 138 in dem Strömungskanal 134 angeordnet. Diese sind insbesondere regelmäßig und somit gleich beabstandet in dem Strömungskanal angeordnet.In the variant of an embodiment shown in FIG. 10c, a plurality of displacement body pairs 138 are arranged in the flow channel 134 . These are in particular arranged regularly and thus equally spaced in the flow channel.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 11a, 11b gezeigt ist, ist in einem Strömungskanal 156 mit beispielsweise quadratischem Querschnitt ein Einlege­ körper 158 beispielsweise in der Form eines Einlegeblechs angeordnet. Dieser Einlegekörper 158 ist hutzenförmig aus­ gebildet und weist eine Erhebung 160 auf, welche als Ver­ drängungskörper wirkt, d. h. das Fluid kann die Erhebung 160 nicht durchdringen.In a further exemplary embodiment, which is shown in FIGS. 11a, 11b, an insert body 158, for example in the form of an insert plate, is arranged in a flow channel 156 with a square cross section, for example. This insert body 158 is formed in a hat-shaped manner and has an elevation 160 which acts as a displacement body, ie the fluid cannot penetrate the elevation 160 .

Der Einlegekörper 158 weist ferner eine Öffnung 162 auf, welche der Erhebung 160 benachbart ist, so daß an der Er­ hebung 160 umgelenkte Fluidschichtströme durch die Öffnung 162 strömen können.The insert body 158 also has an opening 162 which is adjacent to the elevation 160 , so that at the elevation 160 deflected fluid layer flows can flow through the opening 162 .

Der Einlegekörper 158 ist vorzugsweise über den ganzen Quer­ schnitt des Strömungskanals 156 angeordnet (vergleiche linkes Teilbild der Fig. 11a) und bezogen auf die Höhe des Strö­ mungskanals 156 zwischen einem Boden 164 und einer offenen Seite 166 derart angeordnet, daß die Erhebung 160 über einen Teilbereich der Höhe des Strömungskanals 156 angeordnet ist. Beispielsweise bildet die Erhebung 160 einen spitzen Winkel gegenüber dem Boden 164 und endet in der Nähe der halben Höhe bezogen auf den Abstand zwischen Boden 164 und der offenen Seite 166 des Strömungskanals 154.The insert body 158 is preferably over the entire cross section of the flow channel 156 arranged (see left panel of Fig. 11a) and in relation to the height of the Strö mung channel 156 between a bottom 164 and an open side 166 located such that the collection 160 through a Part of the height of the flow channel 156 is arranged. For example, the elevation 160 forms an acute angle with respect to the bottom 164 and ends near half the height in relation to the distance between the bottom 164 and the open side 166 of the flow channel 154 .

Die Erhebung 160 ist beispielsweise ausgestanzt oder geprägt in einem Leitblech als Einlegekörper 158.The elevation 160 is punched out or embossed in a guide plate as an insert body 158 , for example.

Die Fluidströmung im Bereich des Einlegekörpers 158 kann im Bereich des Einlegekörpers in diesen über ein offenes Ende 168 eintreten, wird dann über die Erhebung 160 umgelenkt und kann an der Öffnung 162 austreten. Es erfolgt damit eine Um­ schichtung von Fluidschichtströmen aus dem Bereich der Nähe zum Boden 164 in einen Bereich in der Nähe der offenen Seite 166, d. h. Fluidschichten werden aus oberflächenfernen Be­ reichen in oberflächennahe Bereiche umgelenkt.The fluid flow in the area of the insert body 158 can enter in the area of the insert body via an open end 168 , is then deflected via the elevation 160 and can exit at the opening 162 . There is thus a stratification of fluid layer flows from the area near the bottom 164 to an area near the open side 166, ie fluid layers are diverted from areas remote from the surface to near-surface areas.

Bei der in den Fig. 11c und 11d gezeigten Variante sind in dem Strömungskanal 156 Einlegekörper 158 vorgesehen, welche in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind. Es kann dabei auch vorgesehen sein, daß die regelmäßigen Einlegekörper 158 durch einen einzigen Einlegekörper gebildet sind, welcher entsprechend in den Strömungskanal 156 eingelegt wird.When in Figs. 11c and 11d shown variant 156 insertion body 158 are provided in the flow channel, which are arranged at a regular interval. It can also be provided that the regular insert body 158 is formed by a single insert body which is inserted accordingly into the flow channel 156 .

Insbesondere sind dann die Öffnungen 162 beabstandet und ins­ besondere in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeord­ net. Die Öffnungen 162 liegen dabei in dem Strömungskanal 156 insbesondere im wesentlichen auf einer Ebene.In particular, the openings 162 are then spaced apart and in particular are arranged at a regular distance from one another. The openings 162 lie in the flow channel 156 in particular essentially on one level.

Es kann aber auch eine alternative Variante vorgesehen sein, bei der die Höhe der einzelnen Öffnungen 162 gegenüber dem Boden 164 verschieden ist, d. h. bei der die Öffnungen 162 bezüglich der Höhe gegeneinander versetzt sind.However, an alternative variant can also be provided in which the height of the individual openings 162 is different from the floor 164 , ie in which the openings 162 are offset with respect to one another with respect to the height.

Insbesondere im Falle, daß die Mehrzahl von Einlegekörpern 158 durch einen einzigen Einlegekörper gebildet ist, wie in den Fig. 11c und 11d gezeigt, ist jeweils zwischen benach­ barten Öffnungen mindestens eine weitere Fluidaustausch­ öffnung 170 vorgesehen, welche einen Fluidaustausch zwischen dem Bereich 172 oberhalb der Einlegekörper 158 (bzw. des ein­ zigen Einlegekörpers) und dem Bereich 174 unterhalb der Ein­ legekörper 158 (bzw. des einzigen Einlegekörpers) erlaubt. Dadurch können Fluidschichtströme, die durch die Erhebungen 160 in den Bereich 172 umgelenkt werden, wieder durch die Fluidaustauschöffnungen 170 in den Bereich 174 strömen, um so wiederum in offene Enden 168 einströmen zu können und dann wieder über entsprechende Erhebungen in Bereiche 172 umge­ lenkt werden zu können.In particular in the event that the plurality of insert bodies 158 is formed by a single insert body, as shown in FIGS . 11c and 11d, at least one further fluid exchange opening 170 is provided between adjacent openings, which fluid exchange between the region 172 above the insert body 158 (or of an insert body Zigen) and the region 174 below the a lay body 158 (or the single insert body) allowed. As a result, fluid layer currents which are deflected by the elevations 160 into the region 172 can again flow through the fluid exchange openings 170 into the region 174 , so that they can in turn flow into open ends 168 and then be deflected again into corresponding regions 172 via corresponding elevations can.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 12a gezeigt ist, ist der Strömungskanal grundsätzlich gleich auf­ gebaut, wie anhand der Fig. 11a bis d beschrieben. Für den Strömungskanal wird daher das gleiche Bezugszeichen ver­ wendet. In den Strömungskanal 156 ist bei den in den Fig. 12a bis 12d gezeigten Ausführungsformen ein Einlegekörper in den Strömungskanal 156 eingelegt. Wie in Fig. 12a, 12b ge­ zeigt, umfaßt der dortige Einlegekörper 176 einen Ver­ drängungskörper 178, welcher beispielsweise die Form eines Quaders hat, dessen Diagonale im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals 156 ausgerichtet ist und welcher sich über den Boden 164 des Strömungskanals 156 bis zu einer Teilhöhe des Strömungskanals 156 erhebt. Der Quader 178 kann dabei durch ausgestanzte und umgelegte Blechteile gebildet sein und nach oben offen sein oder kann auch ge­ schlossen sein.In a further exemplary embodiment, which is shown in FIG. 12a, the flow channel is basically constructed the same as described with reference to FIGS. 11a to d. The same reference number is therefore used for the flow channel. In the flow channel 156 is in inserted in FIGS. 12a to 12d shown embodiments of an insert body into the flow channel 156. As shown in Fig. 12a, 12b ge, the insert body 176 there comprises a displacement body 178 which, for example, has the shape of a cuboid, the diagonal of which is oriented essentially parallel to the longitudinal direction of the flow channel 156 and which extends over the bottom 164 of the flow channel 156 up to a partial height of the flow channel 156 . The cuboid 178 can be formed by punched and folded sheet metal parts and be open at the top or can also be closed ge.

Der Einlegekörper 176 mit dem Verdrängungskörper 178 ist bei­ spielsweise aus einem Blechstreifen gestanzt bzw. ist ein entsprechend geprägtes Leitblech.The insert body 176 with the displacement body 178 is punched out of a sheet metal strip, for example, or is a correspondingly embossed guide plate.

Der Verdrängungskörper 178 lenkt Fluidschichtströme um, um so eine Umschichtung von Fluidschichten der laminaren Strömung zu bewirken. The displacer 178 redirects fluid layer flows so as to redeploy fluid layers of the laminar flow.

Bei der in Fig. 12c gezeigten Variante ist ebenfalls ein Einlegekörper 180 mit einem Verdrängungskörper 182 vorge­ sehen, welcher grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie der Verdrängungskörper 178. Jedoch ist eine Kante 184 des quader­ förmigen Verdrängungskörpers, welche der offenen Seite 166 hin zuweist, angefast, d. h. die Kante ist abgeschrägt. Dadurch wird die Umlenkung von Fluidschichtströmen weiter gefördert.In the variant shown in FIG. 12c, an insert body 180 with a displacement body 182 is also provided, which is basically of the same design as the displacement body 178 . However, an edge 184 of the cuboid-shaped displacer, which faces the open side 166, is chamfered, ie the edge is chamfered. This further promotes the diversion of fluid layer flows.

Bei einer Variante einer Ausführungsform, welche in Fig. 12d gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Einlegekörpern 186 in dem Strömungskanal 156 über die Länge dieses Strömungskanals 156 angeordnet. Insbesondere sind die Einlegekörper 186 regel­ mäßig angeordnet und insbesondere gleich beabstandet.In a variant of an embodiment, which is shown in FIG. 12d, a plurality of insert bodies 186 are arranged in the flow channel 156 over the length of this flow channel 156 . In particular, the insert bodies 186 are arranged regularly and in particular are equally spaced.

In der gezeigten Variante ist ein Einlegekörper 188 vorge­ sehen, welcher beispielsweise zwei beabstandete Verdrängungs­ körper 182 aufweist, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 12c beschrieben wurden. Die beiden Verdrängungskörper 182 sind dabei so ausgerichtet, daß ihre Diagonalen auf einer Linie liegen.In the variant shown, an insert body 188 is provided which, for example, has two spaced displacement bodies 182 , as described in connection with FIG. 12c. The two displacement bodies 182 are aligned so that their diagonals lie on one line.

Es kann dabei auch vorgesehen sein, daß in einem Einlege­ körper 190 ein Paar von Verdrängungskörpern 182 versetzt gegeneinander sind, d. h. daß ihre Diagonalen jeweils zueinander beabstandet sind.It can also be provided that a pair of displacers 182 are offset from one another in an insert body 190 , that is to say that their diagonals are in each case spaced apart.

Es können insbesondere unterschiedliche Kombinationen solcher Einlegekörper 188 und 190 in dem Strömungskanal 156 ange­ ordnet sein. In particular, different combinations of such insert bodies 188 and 190 can be arranged in the flow channel 156 .

Die Verdrängungskörper 112, 114 oder 138, 140 oder 158 oder 178 können beispielsweise durch Tiefziehen oder Prägen von Blechen hergestellt werden oder beispielsweise durch Spritz­ gießen oder Pressen von polymergebundenen Graphitplatten.The displacement bodies 112 , 114 or 138 , 140 or 158 or 178 can be produced, for example, by deep drawing or stamping metal sheets or, for example, by injection molding or pressing polymer-bonded graphite plates.

Den erfindungsgemäßen Strömungseinrichtungen ist gemeinsam, daß Fluidschichten der laminaren Strömung umgeschichtet werden, d. h. es erfolgt eine Umschichtung bezogen auf eine Abgabeoberfläche bzw. Aufnahmeoberfläche für eine Substanz. Insbesondere wird Fluidschichtströmen eine transversale Geschwindigkeitskomponente quer zur einer Hauptströmungs­ richtung der laminaren Strömung erteilt, um so eine Rich­ tungsänderung solcher Fluidschichtströme zu bewirken.The flow devices according to the invention have in common that layered fluid layers of laminar flow become, d. H. there is a shift to one Delivery surface or receiving surface for a substance. In particular, fluid layer flow becomes a transverse one Velocity component across a main flow direction of the laminar flow, so as a rich to effect change in such fluid layer flows.

Claims (36)

1. Vorrichtung zur Förderung der Oberflächenaufnahme und/oder Oberflächenabgabe einer Substanz durch ein Fluid, umfassend einen Strömungskanal (30), in dem eine laminare Strömung des Fluids ausbildbar ist, wobei min­ destens eine Strömungsleiteinrichtung (48) vorgesehen ist, welche derart in dem Strömungskanal (30) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß sie in der laminaren Strömung eine räumliche Umschichtung von Fluidschichten (24) bewirkt.1. Device for promoting the surface uptake and / or surface release of a substance by a fluid, comprising a flow channel ( 30 ) in which a laminar flow of the fluid can be formed, at least one flow guide device ( 48 ) being provided, which is in the flow channel ( 30 ) is arranged and is designed in such a way that it causes a spatial shifting of fluid layers ( 24 ) in the laminar flow. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strömungsleiteinrichtung (48) so an­ geordnet und ausgebildet ist, daß durch diese Schichtströme (20) der laminaren Strömung eine trans­ versale Geschwindigkeitskomponente erhalten.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one flow guide device ( 48 ) is arranged and designed so that through this layer currents ( 20 ) of the laminar flow receive a transversal velocity component. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens eine Strömungsleit­ einrichtung (48) so angeordnet und ausgebildet ist, daß eine Umschichtung von Fluidschichten (24) der laminaren Strömung derart erfolgt, daß Fluidschichtströme (20) aus der der Aufnahmeoberfläche bzw. Abgabeoberfläche des Fluids näherliegenden Bereichen der Strömung in weiter entfernt liegende Bereiche umgelenkt werden.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one flow control device ( 48 ) is arranged and designed such that a shifting of fluid layers ( 24 ) of the laminar flow takes place in such a way that fluid layer flows ( 20 ) from the Receiving surface or discharge surface of the fluid nearer areas of the flow can be deflected to more distant areas. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strö­ mungsleiteinrichtung (48) so angeordnet und ausgebildet ist, daß Fluidschichtströme (20) aus der der Aufnahme­ oberfläche bzw. Abgabeoberfläche des Fluids entfernter liegenden Bereichen der Strömung in dieser Oberfläche näher liegende Bereiche umgelenkt werden.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one Strö mungsleiteinrichtung ( 48 ) is arranged and designed such that fluid layer flows ( 20 ) from the receiving surface or discharge surface of the fluid remote areas of the flow in this surface closer areas are redirected. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strö­ mungsleiteinrichtung (48) so angeordnet und ausgebildet ist, daß die Strömung im Strömungskanal (30) im wesent­ lichen turbulenzfrei ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flow guide device ( 48 ) is arranged and designed such that the flow in the flow channel ( 30 ) is essentially free of turbulence. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strö­ mungsleiteinrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, daß sich Fluidschichtströme (20) unterschiedlicher Fluidschichten kreuzen.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flow guide device is arranged and designed such that fluid layer flows ( 20 ) of different fluid layers intersect. 7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strö­ mungsleiteinrichtung (48) eine Struktur (50; 76; 92; 158; 176) umfaßt, deren Abmessungen quer zur Strömungs­ richtung (22) der laminaren Strömung variieren.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flow guide device ( 48 ) comprises a structure ( 50 ; 76 ; 92 ; 158 ; 176 ), the dimensions of which vary transversely to the flow direction ( 22 ) of the laminar flow. 8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strö­ mungsleiteinrichtung (48) so angeordnet und ausgebildet ist, daß längs des Strömungskanals eine im wesentlichen regelmäßige Umschichtung von Fluidschichten (24) er­ folgt. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one Strö mungsleiteinrichtung ( 48 ) is arranged and designed such that along the flow channel a substantially regular shifting of fluid layers ( 24 ) it follows. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strömungsleiteinrichtung (48) eine Mehrzahl von strömungsleitenden Strukturen (66; 104; 110; 136; 158; 186) umfaßt, welche bezüglich der Längs­ richtung des Strömungskanals in regelmäßiger Abfolge angeordnet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the at least one flow guide device ( 48 ) comprises a plurality of flow-guiding structures ( 66 ; 104 ; 110 ; 136 ; 158 ; 186 ), which is arranged in a regular sequence with respect to the longitudinal direction of the flow channel , 10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strö­ mungsleiteinrichtung eine Strömungswenderstruktur (50) umfaßt, welche dem Fluid in der laminaren Strömung einen Drall erteilt.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flow guide device comprises a flow turner structure ( 50 ) which gives the fluid in the laminar flow a swirl. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswenderstruktur (50) eine Spiralstruktur (58) aufweist.11. The device according to claim 10, characterized in that the flow turner structure ( 50 ) has a spiral structure ( 58 ). 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Längsachse der Strömungswender­ struktur (50) parallel zur Längsrichtung des Strömungs­ kanals (30) ausgerichtet ist.12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that a longitudinal axis of the flow turner structure ( 50 ) is aligned parallel to the longitudinal direction of the flow channel ( 30 ). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswenderstruktur (50) in dem Strömungskanal (30) angeordnet ist.13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the flow turner structure ( 50 ) is arranged in the flow channel ( 30 ). 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswenderstruktur (60) mittels Kanalwänden gebildet ist. 14. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the flow turner structure ( 60 ) is formed by means of channel walls. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Kanalwände eine konkave Struktur (82) zur Bildung der Strömungswenderstruktur aufweisen.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that channel walls have a concave structure ( 82 ) for forming the flow turner structure. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Kanalwände eine konvexe Struktur (84) zur Bildung der Strömungswenderstruktur aufweisen.16. The apparatus according to claim 14, characterized in that channel walls have a convex structure ( 84 ) for forming the flow turner structure. 17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinrichtung einen oder mehrere Verdrängungskörper (92; 112, 114; 138, 140; 158; 178; 182) umfaßt, welche Barrieren für die Strömung im Strömungskanal sind.17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow guide device comprises one or more displacement bodies ( 92 ; 112 , 114 ; 138 , 140 ; 158 ; 178 ; 182 ), which are barriers to the flow in the flow channel. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdrängungskörper (92) keilförmig ausgebildet ist.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that a displacement body ( 92 ) is wedge-shaped. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein keilförmiger Verdrängungskörper (92) so ange­ ordnet ist, daß seine schiefe Keilfläche (94) der Strömungsrichtung der laminaren Strömung zugewandt ist.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that a wedge-shaped displacement body ( 92 ) is arranged so that its inclined wedge surface ( 94 ) faces the flow direction of the laminar flow. 20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinrichtung mindestens ein Paar (110) keilförmiger Verdrängungskörper (112, 114) umfaßt.20. The apparatus according to claim 18, characterized in that the flow guide device comprises at least one pair ( 110 ) of wedge-shaped displacement bodies ( 112 , 114 ). 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefen Keilflächen (116, 120) eines Ver­ drängungskörperpaares (110) quer zueinander angeordnet sind. 21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the inclined wedge surfaces ( 116 , 120 ) of a Ver displacement body pair ( 110 ) are arranged transversely to one another. 22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdrängungskörper (114, 116) eines Verdrängungskörperpaares (110) quer zueinander ange­ ordnet sind.22. The apparatus of claim 20 or 21, characterized in that the displacement bodies ( 114 , 116 ) of a pair of displacement bodies ( 110 ) are arranged transversely to one another. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungskörper (112, 114) eines Verdrängungskörperpaares (110) in einer Quer­ richtung des Strömungskanals (106) versetzt zueinander angeordnet sind.23. Device according to one of claims 20 to 22, characterized in that the displacement bodies ( 112 , 114 ) of a pair of displacement bodies ( 110 ) are arranged offset to one another in a transverse direction of the flow channel ( 106 ). 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefen Keilflächen (116, 120) eines Verdrängungskörperpaares (110) entgegengerichtete Komponentenvektoren bezüglich der Längsrichtung des Strömungskanals (106) aufweisen.24. Device according to one of claims 20 to 23, characterized in that the oblique wedge surfaces ( 116 , 120 ) of a pair of displacers ( 110 ) have opposite component vectors with respect to the longitudinal direction of the flow channel ( 106 ). 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdrängungskörper so angeordnet und ausgebildet ist, daß Fluidschichtströme von ersten Wänden des Strömungskanals in Richtung zweiter Wände des Strömungskanals umlenkbar sind.25. Device according to one of claims 17 to 24, characterized characterized in that a displacement body is arranged and is configured such that fluid layer flows from first Walls of the flow channel towards the second walls of the Flow channel are deflectable. 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdrängungskörper so angeordnet und ausgebildet ist, daß Fluidschichtströme (20) von ge­ schlossenen Wänden des Strömungskanals in Richtung offener Kanalwände umlenkbar sind. 26. Device according to one of claims 17 to 24, characterized in that a displacement body is arranged and designed such that fluid layer flows ( 20 ) from ge closed walls of the flow channel in the direction of open channel walls can be deflected. 27. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche in einer elektrochemischen Zelle.27. Use of the device according to one of the preceding Claims in an electrochemical cell. 28. Verwendung nach Anspruch 27 in einem Elektrolyseur.28. Use according to claim 27 in an electrolyzer. 29. Verwendung nach Anspruch 27 oder 28 in einer Brennstoff­ zelle.29. Use according to claim 27 or 28 in a fuel cell. 30. Verwendung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal zu einer Elek­ trode führt, um dieser Sauerstoff zuzuführen.30. Use according to one of claims 27 to 29, characterized characterized in that the flow channel to an elec trode leads to supply this oxygen. 31. Verfahren zur Förderung der Oberflächenaufnahme und/oder Oberflächenabgabe einer Substanz durch ein Fluid, wel­ ches in laminarer Strömung strömt, bei der durch eine Strömungsleiteinrichtung Fluidschichten der laminaren Strömung umgeschichtet werden.31. Process for promoting surface uptake and / or Surface release of a substance through a fluid, wel ches flows in laminar flow, through which a Flow guide fluid layers of the laminar Flow can be shifted. 32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß Fluidschichtströmen durch die Strömungsleiteinrichtung eine transversale Geschwindigkeit erteilt wird.32. The method according to claim 31, characterized in that Fluid layer flows through the flow guide a transverse speed is given. 33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Fluidschichtströme aus dem Bereich der Aufnahmeoberfläche bzw. Abgabeoberfläche in weiter entfernt liegende Bereiche umgelenkt werden.33. The method according to claim 31 or 32, characterized records that fluid layer flows from the area of Receiving surface or delivery surface in further distant areas are redirected. 34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß Fluidschichtströme aus weiter ent­ fernt liegenden Bereichen in Richtung der Aufnahmeober­ fläche bzw. Abgabeoberfläche umgelenkt werden. 34. The method according to any one of claims 31 to 33, characterized characterized in that fluid layer flows from further ent distant areas in the direction of the recording upper surface or delivery surface are redirected.   35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fluid ein Drall erteilt wird.35. The method according to any one of claims 31 to 34, characterized characterized in that the fluid is given a swirl. 36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidschichtströme im wesent­ lichen turbulenzfrei umgelenkt werden.36. The method according to any one of claims 31 to 35, characterized characterized in that the fluid layer flows essentially be redirected without turbulence.
DE10056673A 2000-11-10 2000-11-10 System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers Withdrawn DE10056673A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10056673A DE10056673A1 (en) 2000-11-10 2000-11-10 System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10056673A DE10056673A1 (en) 2000-11-10 2000-11-10 System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10056673A1 true DE10056673A1 (en) 2002-05-29

Family

ID=7663439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10056673A Withdrawn DE10056673A1 (en) 2000-11-10 2000-11-10 System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10056673A1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003103540A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-18 Tayside Flow Technologies Limited A method of determining the helix angle of a helical formation for a conduit
EP1381101A2 (en) 2002-07-11 2004-01-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fluid delivery system and method of producing a fluid delivery system
DE10257548B4 (en) * 2002-12-10 2006-12-14 Daimlerchrysler Ag Fuel cell stack with targeted media management
WO2007129108A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-15 Compactgtl Plc Catalytic reactor comprising first and secondary flow channels arranged alternately
WO2007147191A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Heinz Reiter Apparatus and method for enriching a liquid with a gas, comprising a liquid conducting device in the form of a potential swirl tube, and beverage produced according to said method
DE102007014226A1 (en) * 2007-03-24 2008-09-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Engine inlet flow homogenizing method for engine of airplane e.g. military aircraft, involves longitudinally dividing inlet flow of engine over intake cross-section into several branch flows
EP2114828A1 (en) * 2006-11-07 2009-11-11 Aqua-Convert Aps Device and method for treatment of water and other liquid materials
US8262754B2 (en) 2006-05-08 2012-09-11 Compactgtl Plc Catalyst structure for a rapid reaction
DE112011105211B4 (en) 2011-05-02 2022-10-20 Doosan Fuel Cell America, Inc. Energy dissipation device for controlling the flow of a fuel cell fluid

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19711658A1 (en) * 1996-03-29 1997-11-06 Inventa Ag Flow stirrer for pipe carrying highly viscous fluid
DE19936011A1 (en) * 1999-08-04 2001-02-15 Wolfgang Winkler Tubular solid oxide fuel cell power output enhancement method e.g. for gas turbine drive, has helical coil within fuel cell sleeve for deflecting reaction gas flow so that it rotates about fuel cell sleeve axis

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19711658A1 (en) * 1996-03-29 1997-11-06 Inventa Ag Flow stirrer for pipe carrying highly viscous fluid
DE19936011A1 (en) * 1999-08-04 2001-02-15 Wolfgang Winkler Tubular solid oxide fuel cell power output enhancement method e.g. for gas turbine drive, has helical coil within fuel cell sleeve for deflecting reaction gas flow so that it rotates about fuel cell sleeve axis

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7721767B2 (en) 2002-06-05 2010-05-25 Tayside Flow Technologies Ltd. Method of determining the helix angle of a helical formation for a conduit
WO2003103540A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-18 Tayside Flow Technologies Limited A method of determining the helix angle of a helical formation for a conduit
EP1381101A2 (en) 2002-07-11 2004-01-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fluid delivery system and method of producing a fluid delivery system
DE10257548B4 (en) * 2002-12-10 2006-12-14 Daimlerchrysler Ag Fuel cell stack with targeted media management
US7897119B2 (en) 2006-05-08 2011-03-01 Compactgtl Plc Catalytic reactor
EA014205B1 (en) * 2006-05-08 2010-10-29 КОМПАКТДЖТЛ ПиЭлСи Catalytic reactor comprising first and secondary flow channels arranged alternately
WO2007129108A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-15 Compactgtl Plc Catalytic reactor comprising first and secondary flow channels arranged alternately
AU2007246839B2 (en) * 2006-05-08 2011-10-20 Compactgtl Plc Catalytic reactor comprising first and secondary flow channels arranged alternately
US8262754B2 (en) 2006-05-08 2012-09-11 Compactgtl Plc Catalyst structure for a rapid reaction
WO2007147191A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Heinz Reiter Apparatus and method for enriching a liquid with a gas, comprising a liquid conducting device in the form of a potential swirl tube, and beverage produced according to said method
EP2114828A1 (en) * 2006-11-07 2009-11-11 Aqua-Convert Aps Device and method for treatment of water and other liquid materials
EP2114828A4 (en) * 2006-11-07 2014-01-08 Erik Munkholt Soerensen Aps Device and method for treatment of water and other liquid materials
DE102007014226A1 (en) * 2007-03-24 2008-09-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Engine inlet flow homogenizing method for engine of airplane e.g. military aircraft, involves longitudinally dividing inlet flow of engine over intake cross-section into several branch flows
DE102007014226B4 (en) * 2007-03-24 2014-02-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Method and device for homogenizing an inlet flow into a fan-shaped inlet with a flat inlet cross-section
DE112011105211B4 (en) 2011-05-02 2022-10-20 Doosan Fuel Cell America, Inc. Energy dissipation device for controlling the flow of a fuel cell fluid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3022270C2 (en) Insert constructed from sheet metal strips with rib-like projections, in particular in tubes of heat exchangers, to improve heat transfer
DE2205294C3 (en) Device for the supply or for the discharge of a liquid along the edge of a thin plate of a device processing this liquid
WO2010006730A1 (en) Bipolar plate for a fuel cell arrangement, in particular for placement between two adjacent membrane electrode arrangements
DE2502738A1 (en) FUEL ELEMENT FOR ONE FUEL AND ATMOSPHERIC AIR
EP0099323B1 (en) Nuclear fuel assembly
EP3740992B1 (en) Bipolar plate, fuel cell, and motor vehicle
DE10056673A1 (en) System for conveying of surface inclusion and/or discharge of substance by fluid e.g. in fuel cell, comprises flow duct forming laminar fluid flow and with flow conducting unit effecting spatial rearrangement of fluid layers
EP2765366A2 (en) Area heater element, method for producing same and tool
DE1671930A1 (en) Fuel battery
DE19861106B4 (en) Ionization chamber for an ion mobility spectrometer (IMS)
DE102008033210A1 (en) Bipolar plate for fuel cell arrangement of vehicle, has channels and rods, where adjacent channels and/or rods on one of outer sides of plate comprise periodically varying channel breadth and/or periodically varying rod breadth
DE10008022A1 (en) Fuel cell stack has separators inserted between fuel cell units provided with planar surfaces incorporating meandering fuel gas flow passages
DE102015214517A1 (en) A bipolar plate and membrane electrode assembly for a fuel cell, fuel cell and fuel cell stack disposed in a fuel cell stack
DE1671918A1 (en) Fuel battery
DE2246031C2 (en) Heat exchanger plate with a pressed circumferential groove to accommodate a seal
AT408374B (en) PANEL-SHAPED EXTRUSION PROFILE
DE1496197A1 (en) Cascade battery assembly now? with an electrode carrier element made of insulating material?
DE3122145A1 (en) "ABSORPTION ORGAN FOR STATIONARY ARRANGEMENT IN THE GRILLE OF A BOILING WATER REACTOR"
WO2000002657A1 (en) Catalyst body
DE1938337B2 (en) Fireproof brick
EP3219895A1 (en) Sliding door assembly and sliding leaf of a sliding door assembly
DE102020133090A1 (en) Electrode sheet for a redox flow cell and redox flow cell
DE3420793A1 (en) Under-roof multilayered heat insulation
DE19722361A1 (en) Fluid mixing system especially for battery electrolyte
WO2014131619A1 (en) Fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V.

8130 Withdrawal