DE10117985A1 - Brennstoff-Aufoxidations-Verfahren und Elektrolyse, mit Feststoffelektrolyten-Composit, in archimedischen Rollwickelspiralen mit spongiösen, offenzelligen Koaxial-Gasdiffusionselektroden-Rohr-Profilen - Google Patents

Brennstoff-Aufoxidations-Verfahren und Elektrolyse, mit Feststoffelektrolyten-Composit, in archimedischen Rollwickelspiralen mit spongiösen, offenzelligen Koaxial-Gasdiffusionselektroden-Rohr-Profilen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffaufoxidations-Verfahren und Elektrolyse, mit Feststoffelektrolyten-Composit, in archimedischen Rollwickelspiralen mit spongiösen offenzelligen koaxialen Gasdiffusions-Elektroden-Rohr-Profil, wobei im Elektrolyse-Brennstoffzellen- und Reformer-Betrieb in einem archimedischen Zylinderrollenwickel aus Composit-Folien mit spongiösen offenzelligen gleichmäßigen Distanzierungen zur Betriebsstoff-Führung dienen.

Description

Planare Feststoff-Elektrolyten als Composit-Diaphragmen oder Membranen, mit Gasdifflsions-Elektroden, werden für SOFC und PEM Elektrolysöre und Brennstoffzellen aus Composit-Folien-Lagen von 10 µ bis 180 µ Dicke gestapelt hergestellt. Die Folien werden im Foliengießverfahren und bei PEM und auch im Schälverfahren erzeugt. Die Weiterverarbeitung der Folien erfolgt durch Formatschneiden und Stapeln, mit Isolationstrennschicht getrennt von der Distanzierungsschicht und die Stoff-Medien-Führungsschikanen zu sogenannten Stacks.
Diese Manufaktur-Stack-Produktion ist umständlich und teuer.
Mit der Erfindung und auch dem Einsatz aus den planaren bekannten und bewährten Polymer-Folienschichtlagen und Composits aus auch keramischen Grünling-Folien werden die Mängel behoben. Erfindungsgemäß und vorzugsweise werden die Folienschichtlagen verschieden strukturiert oder nicht strukturiert oder auch in die Morphologie von Wellpappe, Honeycomb oder Hohlprofillagen geformt oder zu Nahtröhrchentubuli in der Schichtlage wie ein Omega, so daß viele parallele Omegas ausgebildet werden aus den planen Folien.
Die Composit-Folien-Lagen werden gemeinsam zu einer archimedischen Spiral- Wickel-Rolle oder Rohr-Profil aufgewickelt, erfindungsgemäß und vorzugsweise als Reaktionsmittelableiter-Koaxial-Rohrzylinder oder Profil- Rohr-Zylinder.
Erfindungsgemäß und vorzugsweise werden die gleichmäßigen Wickelabstandsdistanzen zwischen Isolation und Elektrodenoberflächen durch spongiöse, offenzellige Tubuli-Elektroden-Röhrchen-Profile gebildet im Wickel. Erfindungsgemäß werden in einer anderen Ausführungsart räumlich gestaltete elektrisch leitende textile Flächen-Bahn-Strukturen zwischen Composit- und Isolationsschicht gewickelt, als Polymer und Keramik, Gestricke, Vliese oder räumliche flächige Strukturenlagen.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise von den gleichen Zylinder-Stirnflächen des archimedischen Zylinderwickels aus die Stoff-Medien zugeführt für den elektrochemischen Verfahrensprozeß, vorzugsweise im Gleichstrom.
Erfindungsgemäß werden die Feststoff-Composit-Elektrolyt-Gasdiffusions- Elektroden-Lagen von der Isolation distanziert mit textilen räumlichen Flächengebilden oder mit Tubulis, die mit Kathode- oder Anode-Raum bilden.
Erfindungsgemäß ist es möglich über den archimedischen Zylinderspalt der gebildet wird, von der Distanzierungsbahn oder den parallelen Tubulis die Stoff- Medien-Versorgung oder Reaktionsproduktentsorgung erfolgen zu lassen.
Erfindungsgemäß wird die Zylinder-Länge in Einzel-Zylinder-Wickel, vorzugsweise auf den koaxialen Rohrzylinder-Zentrum-Profil aufgeteilt in Einzelzylinder-Archimedes-Wickel oder Spiralen.
Erfindungsgemäß wird der Tubuli oder textile Distanzierungslage als Elektrode, Katalysator und/oder Reformer für den Brennstoff benutzt.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise für den archimedischen Wickel 3 µ hydraulischer gleichwertiger Durchmesser bis 1000 µ benutzt, wobei die zylindrische Länge über und unter den hydraulisch gleichwertigen Durchmesser festgelegt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Strukturierung Sinus, Wabe, Nahtröhrchen, Beulen-Struktur des Composits wird eine Oberflächen- Vergrößerung des Composits im Zylinderwickel erreicht.
Erfindungsgemäß wird das koaxile Zentrumsrohr als Elektrode benutzt und die Distanzierung auch als Gegenpol, wobei die Distanzierung eine textile räumliche flächige Bahn ist als elektrischer Leiter, oder aus spongiösen offenzelligen Tubulis besteht. Erfindungsgemäß ist die Distanzierungshöhe 0,5 µ bis 10 mm hoch und bevorzugt 25 µ bis 1,5 mm Höhe und besonders bevorzugt 3,0 mm Höhe. Erfindungsgemäß wird die SOFC-Wicklung nach der Grünlingherstellung gebrannt, mit der Isolation, Diaphragma und/oder Membrane mit den Elektroden und Reformer.
Bezugszeichenliste Fig. 1
1
archimedischer Wickel
2
Dichtungsmanschette
3
Elektrode koaxiales Rohrprofil
4
Isolierung
5
textile Raumstruktur Distanzierung-Bahn- und/oder Tubuli
6
Alternativ-Fluß
7
textile Raumstruktur Distanzierungs-Bahn- und/oder Tubuli
8
Oxidationsmittel-Fluß
9
GDE\FEΔE Komposit-Bahn
10
Brennstoff-Fluß
Fig. 2
11
koaxiales Rohrprofil
12
Tubuli-Distanzierung
13
GDE\FEΔE-Kompositstruktur, beispielsweise Wellpappe
14
Isolierung Trennung
15
oder textile Distanzierung
GDE Gasdiffusions-Elektrode
FE Feststoff-Elektrolyt Diaphragma oder Membran

Claims (12)

1. Brennstoffaufoxidations-Verfahren und Elektrolyse, mit Feststoffelektrolyten- Composit, in archimedischen Rollwickelspiralen mit spongiösen offenzelligen koaxialen Gasdiffusions-Elektroden-Rohr-Profil, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrolyse-Brennstoffzellen- und Reformer- Betrieb in einem archimedischen Zylinderrollenwickel aus Composit-Folien mit spongiösen offenzelligen gleichmäßigen Distanzierungen zur Betriebsstoff- Führung dienen.
2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Composit-Folien strukturiert sind.
3. Nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Well-Pappen oder Waben-Struktur genommen wird.
4. Nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß spongiöse offenzellige elektrisch leitende Tubulis zu Distanzierung in Wickel-Bahnlänge eingewickelt werden.
5. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß distanzbildende elektrisch leitende textile raumbildende Filament- Flächengebilde benutzt werden.
6. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Hohlfasern katalytisch sind und auch zur Reformierung dienen.
7. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichet, daß in die archimedische Stirnflächenwicklung im Gleichstrom die Betriebstoffe von einer Seite getrennt eingeführt werden, von unten nach oben.
8. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß alternativ ein Medien-Betriebsstoffstrom vom Umfang des Wickelzylinders, am Ende der archimedischen Wicklung, im Kreuzstrom eingeführt wird.
9. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwickelhöhe größer oder kleiner ist als der archimedische Gesamtwickeldurchmesser.
10. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldurchmesser 3 mm bis 1000 mm groß ist.
11. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzierungshöhe 0,5 µ bis 10 µ beträgt.
12. Nach einigen vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß auf dem koaxialen Rohrprofil der Rollenwicklung mehrere Wickel stecken.
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