DE1014618B

DE1014618B - Brennstoffelemente

Info

Publication number: DE1014618B
Application number: DEB16946A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-10-17
Filing date: 1951-09-28
Publication date: 1957-08-29
Also published as: CH340872A; FR1051328A; BE506139A; US2901522A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Brennstoffelemente und kennzeichnet sich dadurch, daß die direkte Umwandlung der chemischen Energie von Kohle, Mineralöl und anderen festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen in elektrische Energie auf elektrochemischem Wege unter Umsetzung dieser Stoffe in Brennstoffketten bei Raumtemperaturen und darunter praktisch quantitativ durchgeführt wird, indem die genannten Stoffe an der negativen Elektrode von Elementen galvanisch betätigt werden unter Verwendung von Elektrolytsystemen, in denen Stoffe aus den Gruppen Via, Vila, VIb und VIIb des Periodischen Systems der Elemente vorkommen, und im Einzelfall mindestens das Kation eines in mehreren Oxydationsstufen auftretenden Metalls wirksam ist und die Regeneration des Oxydationsmittels durch Sauerstoff oder Luft erfolgt.

Der Strom wird aus den Elementen durch Elektroden abgeleitet, die an den Verbrennungsumsätzen teilnehmen oder nicht teilnehmen und aus einem Material bestehen, das während der Stromunterbrechung gegen den Elektrolyt beständig ist.

Zusätze zum Elektrolyt, die ihren Wasserstoffoder Sauerstoffgehalt ändern können, sind nützlich. Dazu gehören nicht nur Sauerstoffüberträger, die unter Ladungsänderung anodisch regeneriert werden können, z. B. Salze des Ce, Os, Tl, V und andere identisch wirkende Katalysatoren, die bei der elektrolytischen Oxydation organischer Verbindungen vielfach wertvolle Dienste leisten, sondern auch potentialsteigernde Stoffe von der Art der S O₄", H S O₄', Cl O₄' und anderen Anionen von Sauerstoffsäuren. Mit der Potentialregulierung übernehmen diese Stoffe namentlich gegenüber Elektroden, die auf erhöhten Sauerstoffdruck ansprechen, gleichzeitig die Regulierung der Oxydationsgeschwindigkeit in steigerndem Sinne.

Konzentrationsänderungen an den arbeitenden Elektroden werden unterdrückt und damit eine konstante Spannung begünstigt, indem Stellen maximaler und minimaler Konzentrationen durch Entzug von Reaktionsprodukten in Form unlöslicher Ausfällungen oder durch vorübergehende Adsorption und nachfolgende Entwicklung von Gasen auf konstanten Betriebsdaten gehalten werden.

Optimale Verhältnisse, z. B. bezüglich Sauerstoffdruck, werden durch Vorgabe von Sauerstoff in geeigneter Form, gegebenenfalls unter Mithilfe von Oberflächenwirkungen labiler Bindung u. a., geschaffen. Vorzugsweise wird er als CrO₃ zugeführt, welches mit Luft dauernd regeneriert wird.

Günstige Verhältnisse werden durch Stellen maximaler Verbrennungsumsätze geschaffen, wozu übliche Vorkehrungen gehören, wie z. B. Kontaktintensivierung und Feinverteilung der Reaktionspartner im

Anmelder:
Anton Bopp, Meilen, Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
Sctiramberg (Württ), Schiltachstr. 59

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 6. Oktober 1960

so Reaktionsraum. Alle diesbezüglichen Maßnahmen, wie mechanische Eingriffe, Quellung, Oberflächenspannungsregulierungen u. a., sind bei Kohle und öl usw. an sich bekannt.

Ketten und Elektrolyte gemäß der Erfindung haben beispielsweise die folgenden nach Maßgabe der Beschreibung noch zu vermehrenden und variierbaren Formen:

C in NaCl- plus CrO₃-Lösung mit Luftsauerstoffzufuhr/Diaphragma/C in wäßriger Lösung von KOH plus Soda

oder CrO₃-Lösung ges. plus überschüssige KOH (25%ig) mit Luftzufuhr als Elektrolyt auf der positiven Polseite

oder als Einheitselektrolyte CrO₃ + NaCl + NaF +Wasser

oder Cr O₃+ H₂ S O₄+Na F+Wasser
oder CrO₃ + NaCl + NaF + KOH (überschüssig) +Wasser.

Alle Einheitselektrolyte werden mit Luft oder Sauerstoff regeneriert.

Die Konzentrationen der einzelnen Lösungen sind in weitem Rahmen variierbar und beeinflussen dabei nur die Intensität der Umsätze, den Gefrierpunkt und andere sekundäre Merkmale. Aktivatoren können zusätzlich, wie oben geschildert, mitverwendet werden. Kohle oder öle usw. verbrennen am negativen Pol zu Kohlensäure und Wasser. Die Systeme regenerieren sich fortlaufend von selbst. Flüssige und gasförmige Brennstoffe werden mittels geeigneter Elektroden vorgelegt.

Brennstoffelemente gemäß der Erfindung zeichnen sich aus durch hohe EMK, niedrigen inneren Widerstand, hohe Reaktionsgeschwindigkeit und damit hohe Stromleistung, Spannungskonstanz im Betrieb und

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im Verhältnis zu Gewicht und Volumen hohe Kapazität. Die Wirtschaftlichkeit ihrer Verbrennungsform ist besonders hoch.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Brennstoffelement, dadurch gekennzeichnet, daß organische Brennstoffe bei Raumtemperaturen und darunter an der negativen Elektrode unter Verwendung von Elektrolytsystemen oxydiert werden, in denen mindestens ein Stoff aus wenigstens einer der Gruppen Via, Vila, VIb und VIIb des Periodischen Systems der Elemente vorkommt, mindestens die Kation .eines in mehreren Oxydationsstufen auftretenden Metalls als Sauerstoffübertrager wirksam ist und die Regeneration des Oxydationsmittels durch Sauerstoff erfolgt.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial an den Verbrennungsumsätzen teilnimmt.

3. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt als anodisch regenerationsfähiger Sauerstoffübertrager Verbindungen des Ceriums, Osmiums, Thalliums, Vanadiums und andere identisch wirkende Katalysatoren enthält.

4. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt S O₄", H S O₄', ClO₄' und andere Anionen von Sauerstoff säuren enthält.

5. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Konzentrationsänderungen an den arbeitenden Elektroden unterdrückt und damit die Spannungskonstanz begünstigt wird, indem Stellen höchster und niedrigster Konzentrationen durch Entzug von Reaktionsprodukten in Form unlöslicher Ausfällungen oder durch vorübergehende Adsorption und nachfolgende Entwicklung von Gasen auf konstanten Betriebsdaten gehalten werden.

6. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hoher Sauerstoff druck durch Vorgabe von Sauerstoff in geeigneter Form, gegebenenfalls unter Mithilfe von Oberflächenwirkungen vorzugsweise mittels CrO₃, das durch Luft dauernd regeneriert wird, sichergestellt ist.

7. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß günstige Verhältnisse durch Steigerung der Verbrennungsumsätze geschaffen werden, wozu Vorkehrungen, wie Kontaktintensivierung und Feinverteilung der Reaktionspartner im Reaktionsraum, durch mechanische Mittel, Quellungsmaßnahmen, Oberflächenspannungsregulierungen u. a., neben anderen an sich bekannten gleichgerichteten Maßnahmen gehören.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 48 829, 199 250, 108, 206 273, 264 026, 259 241, 346 771, 488 193, 203, 914 264.