DE102015224178A1 - Redox fuel cell system - Google Patents

Redox fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
DE102015224178A1
DE102015224178A1 DE102015224178.5A DE102015224178A DE102015224178A1 DE 102015224178 A1 DE102015224178 A1 DE 102015224178A1 DE 102015224178 A DE102015224178 A DE 102015224178A DE 102015224178 A1 DE102015224178 A1 DE 102015224178A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
stack
regenerator
redox
catholyte solution
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.)
Granted
Application number
DE102015224178.5A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102015224178B4 (en
Inventor
Janine Grammel
Julian Arndt Hirschfeld
Johannes Schmid
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102015224178.5A priority Critical patent/DE102015224178B4/en
Publication of DE102015224178A1 publication Critical patent/DE102015224178A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102015224178B4 publication Critical patent/DE102015224178B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • 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
    • H01M8/04186Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248Means for compression of the fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • 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
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Redox-Brennstoffzellensystem, umfassend: einen Brennstoffzellenstapel aus zumindest einer Redox-Brennstoffzelle mit einer Anode und einer Kathode, die durch einen ionenselektiven Separator getrennt sind, wobei der Brennstoffzellenstapel zum Durchleiten eines Brennstoffes und einer Katholytlösung ausgebildet ist, und einen Regeneratorstapel aus mehreren Regeneratorplatten zur Regeneration der Katholytlösung, wobei der Regeneratorstapel zum Durchleiten der Katholytlösung und eines Oxidationsfluides ausgebildet ist, wobei der Brennstoffzellenstapel und der Regeneratorstapel übereinander oder nebeneinander angeordnet sind und über ein gemeinsames Verspannsystem verspannt sind.The invention relates to a redox fuel cell system comprising: a fuel cell stack of at least one redox fuel cell having an anode and a cathode separated by an ion selective separator, wherein the fuel cell stack is configured to pass a fuel and a catholyte solution, and a regenerator stack a plurality of regenerator plates for the regeneration of the catholyte solution, wherein the regenerator stack is designed for passing the catholyte solution and an oxidizing fluid, wherein the fuel cell stack and the regenerator stack are arranged one above the other or side by side and braced by a common bracing system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Redox-Brennstoffzellensystem. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einheit aus zumindest einer Redox-Brennstoffzelle und einem Regenerator des Redox-Brennstoffzellensystems. Des Weiteren zeigt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Einheit. The invention relates to a redox fuel cell system. In particular, the invention relates to a unit of at least one redox fuel cell and a regenerator of the redox fuel cell system. Furthermore, the invention shows a method for producing this unit.

Brennstoffzellensysteme für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Beispielsweise wird in einer solchen Brennstoffzelle Wasserstoff als Brennstoff und Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet. Die Gase werden dabei in entsprechende Diffusionselektroden gespeist, die durch einen festen oder flüssigen Elektrolyten voneinander getrennt werden. Der Elektrolyt transportiert geladene Ionen zwischen den beiden Elektroden. Fuel cell systems for mobile applications such as motor vehicles are known in the art. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidant into reaction products, producing electricity and heat. For example, hydrogen is used as the fuel and air or oxygen as the oxidizing agent in such a fuel cell. The gases are fed into corresponding diffusion electrodes, which are separated by a solid or liquid electrolyte. The electrolyte transports charged ions between the two electrodes.

In einem indirekten oder Redox-Brennstoffzellensystem reagiert das Oxidationsmittel nicht direkt an der Kathode. Vielmehr reagiert eine reduzierte Form eines Redox-Moleküls (Katholyt) an einer Stelle beabstandet von der Kathode, um oxidiert zu werden. Diese oxidierte Form des Redox-Moleküls wird dann der Kathode zugeführt. Solch ein Redox-Brennstoffzellensystem wird hier betrachtet und ist zum Beispiel in DE 10 2013 217 858 A1 beschrieben. In an indirect or redox fuel cell system, the oxidizer does not react directly at the cathode. Rather, a reduced form of redox molecule (catholyte) reacts at a location spaced from the cathode to be oxidized. This oxidized form of the redox molecule is then fed to the cathode. Such a redox fuel cell system is considered here and is, for example, in DE 10 2013 217 858 A1 described.

Redox-Brennstoffzellen sind außerdem zu unterscheiden von Redox-Flow-Batterien, bei denen die Kathode und die Anode mit einem Katholyt bzw. einem Anolyt versorgt werden, die i.d.R. in entsprechenden Behältern aufbewahrt werden. Beide Subsysteme werden hier also indirekt betrieben. Bei dem vorliegend betrachteten Redox-Brennstoffzellensystem wird indes der Brennstoff in einem Druckbehälter gespeichert und direkt der Anode zugeführt. Das dem Regenerator zugeführte Oxidationsmittel, i.d.R. Luft, wird indes nicht in einem Behälter gespeichert. Redox fuel cells are also distinguished from redox flow batteries, in which the cathode and the anode are supplied with a catholyte or anolyte, the i.d.R. stored in appropriate containers. Both subsystems are therefore operated indirectly. In the presently considered redox fuel cell system, however, the fuel is stored in a pressure vessel and fed directly to the anode. The oxidizer supplied to the regenerator, i.d.R. Air, however, is not stored in a container.

Nach dem Stand der Technik ist der Regenerator als eigenständiges Bauteil über Fluidleitungen mit der Redox-Brennstoffzelle verbunden. Im Regelfall besteht der Regenerator aus sich wiederholenden Regeneratorplatten die einen Regeneratorstapel bilden. Ferner sind zwei Endplatten und ein Verspannsystem vorgesehen. Der Regeneratorstapel wird mittels des Verspannsystems zwischen den beiden Endplatten verspannt. According to the prior art, the regenerator is connected as an independent component via fluid lines with the redox fuel cell. As a rule, the regenerator consists of repetitive regenerator plates which form a regenerator stack. Furthermore, two end plates and a clamping system are provided. The regenerator stack is clamped by means of the Verspannsystems between the two end plates.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung ein Redox-Brennstoffzellensystem anzugeben, das ein relativ geringes Volumen und ein relativ geringes Gewicht aufweist, einfach zu fertigen ist und dauerhaft betrieben werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen des Redox-Brennstoffzellensystems anzugeben. It is an object of the present invention to provide a redox fuel cell system, which has a relatively low volume and a relatively low weight, is easy to manufacture and can be operated permanently. It is another object of the invention to provide a corresponding method for producing the redox fuel cell system.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand. The object is achieved by the features of the independent claims. The dependent claims have advantageous embodiments of the invention the subject.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ein Redox-Brennstoffzellensystem mit einem Regenerator und mindestens einer Redox-Brennstoffzelle. Die Redox-Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die insbesondere durch einen ionenselektiven Separator getrennt sind. Es ist eine Zufuhr für einen Brennstoff zur Anode vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Anode bei Betrieb der Redox-Brennstoffzelle in Fluidverbindung mit einem Brennstoffreservoir. The technology disclosed herein includes a redox fuel cell system having a regenerator and at least one redox fuel cell. The redox fuel cell comprises an anode and a cathode, which are separated in particular by an ion-selective separator. There is provided a supply for a fuel to the anode. In other words, during operation of the redox fuel cell, the anode is in fluid communication with a fuel reservoir.

Bevorzugte Brennstoffe für das Redox-Brennstoffzellensystem sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode weist beispielsweise eine Zufuhr für eine Katholytlösung (auch: POM) zur Kathode auf. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind: Nafion®, Flemion® und Aciplex®. Preferred fuels for the redox fuel cell system are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode has, for example, a supply for a catholyte solution (also: POM) to the cathode. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). Preferably, a cation-selective polymer electrolyte membrane is used. Materials for such a membrane include Nafion ®, Flemion ® and Aciplex ®.

Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Redox-Brennstoffzellensystem umfassend einen Brennstoffzellenstapel und einen Regeneratorstapel:
Der Brennstoffzellenstapel umfasst zumindest eine Redox-Brennstoffzelle. Die Redox-Brennstoffzelle wiederum weist eine Anode und eine Katode auf. Anode und Katode sind durch einen ionenselektiven Separator getrennt. Üblicherweise sind die Anode und die Katode in oder an Bipolarplatten angeordnet. Im einfachsten Fall umfasst der Brennstoffzellenstapel somit zwei Bipolarplatten mit einer Anode und einer Katode und den Separator. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass in dem Brennstoffzellenstapel die einzelnen plattenförmigen Bauteile mehrerer Redox-Brennstoffzellen zusammengefasst sind. Insbesondere in den Bipolarplatten sind die entsprechenden Aussparungen vorgesehen, um den Brennstoff zur Anode und die Katholytlösung zur Katode zu leiten.
The above object is achieved by a redox fuel cell system comprising a fuel cell stack and a regenerator stack:
The fuel cell stack comprises at least one redox fuel cell. The redox fuel cell in turn has an anode and a cathode. Anode and cathode are separated by an ion-selective separator. Usually, the anode and the cathode are arranged in or on bipolar plates. In the simplest case, the fuel cell stack thus comprises two bipolar plates with an anode and a cathode and the separator. Preferably, however, it is provided that the individual plate-shaped components of a plurality of redox fuel cells are combined in the fuel cell stack. In particular, in the bipolar plates, the corresponding recesses are provided to direct the fuel to the anode and the catholyte solution to the cathode.

Der Regeneratorstapel umfasst mehrere Regeneratorplatten. Beispielsweise handelt es sich dabei um verprägte Stahlplatten. Zwischen und/oder in den Regeneratorplatten wird die Katholytlösung mit dem Oxidationsfluid (insbesondere Sauerstoff oder Luft) zusammengeführt. The regenerator stack includes multiple regenerator plates. For example, these are embossed steel plates. Between and / or in the regenerator plates, the catholyte solution is combined with the oxidation fluid (in particular oxygen or air).

Sowohl im Brennstoffzellenstapel als auch im Regeneratorstapel können Kühlleitungen vorgesehen sein. Cooling lines can be provided both in the fuel cell stack and in the regenerator stack.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Brennstoffzellenstapel und der Regeneratorstapel übereinander (1. Ausführungsbeispiel) oder nebeneinander (2. Ausführungsbeispiel) angeordnet sind und über ein gemeinsames Verspannsystem verspannt sind. Im Vergleich zum Stand der Technik gibt es somit nicht mehr zwei separate Stapel mit zwei Verspannsystemen, sondern einen gemeinsamen Stapel mit einem gemeinsamen Verspannsystem. Dadurch ergeben sich ein geringeres Bauvolumen und eine reduzierte Anzahl an Bauteilen. Des Weiteren reduziert sich die thermische Masse des gesamten Redox-Brennstoffzellensystems. According to the invention, it is provided that the fuel cell stack and the regenerator stack are arranged one above the other (1st exemplary embodiment) or next to each other (second exemplary embodiment) and braced by means of a common bracing system. Compared to the prior art, there are therefore no longer two separate stacks with two bracing systems, but a common stack with a common bracing system. This results in a smaller construction volume and a reduced number of components. Furthermore, the thermal mass of the entire redox fuel cell system is reduced.

Da beide Komponenten, der Brennstoffzellenstapel und der Regeneratorstapel, Hochvolt-Komponenten sind, können diese aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Einheit zusammen geschützt und überwacht werden. Erfindungsgemäß finden innerhalb eines Verspannsystems die Reduktion und die Oxidation statt. Die hierzu notwendige Katholytlösung muss somit nur innerhalb des einen Verspannsystems bewegt werden. Dies ermöglicht eine einfache und sichere Ausgestaltung eines geschlossenen Kreislaufes für die Katholytlösung. Beispielsweise kann ein gemeinsames Gehäuse verwendet werden. Bestimmte Sensoren zur Überwachung müssen nicht mehr separat für den Regeneratorstapel und dem Brennstoffzellenstapel angeordnet werden, sondern können gemeinsam genutzt werden. Since both components, the fuel cell stack and the regenerator stack, high-voltage components, they can be protected and monitored together in one unit due to the inventive arrangement. According to the invention, reduction and oxidation take place within a bracing system. The catholyte solution required for this purpose must therefore be moved only within one clamping system. This allows a simple and secure design of a closed circuit for the catholyte solution. For example, a common housing may be used. Certain sensors for monitoring no longer have to be arranged separately for the regenerator stack and the fuel cell stack, but can be shared.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Brennstoffzellenstapel und/oder der Regeneratorstapel kein eigenes Verspannsystem aufweisen, sondern lediglich über das gemeinsame Verspannsystem verspannt sind. Es gibt also insgesamt nur ein Verspannsystem. It is preferably provided that the fuel cell stack and / or the regenerator stack do not have their own clamping system, but are braced only via the common bracing system. So there is only one clamping system.

Ein weiterer Vorteil des gemeinsamen Verspannsystems ist, dass nur noch zwei Endplatten nötig sind. So ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einheit aus Brennstoffzellenstapel und Regeneratorstapel zwei gemeinsame Endplatten umfasst. Wenn der Brennstoffzellenstapel und der Regeneratorstapel übereinander angeordnet sind (1. Ausführungsbeispiel), liegt die erste Endplatte am Brennstoffzellenstapel und die zweite Endplatte am Regeneratorstapel an. Wenn der Brennstoffzellenstapel und der Regeneratorstapel nebeneinander angeordnet sind (2. Ausführungsbeispiel) liegen beide Endplatten am Brennstoffzellenstapel und am Regeneratorstapel an. Another advantage of the common clamping system is that only two end plates are needed. Thus, it is preferably provided that the unit of fuel cell stack and regenerator stack comprises two common end plates. When the fuel cell stack and the regenerator stack are stacked (1st embodiment), the first end plate abuts the fuel cell stack and the second end plate abuts the regenerator stack. When the fuel cell stack and the regenerator stack are arranged side by side (2nd embodiment), both end plates abut the fuel cell stack and the regenerator stack.

Der Regeneratorstapel und der Brennstoffzellenstapel befinden sich somit zwischen den beiden Endplatten. Das Verspannsystem wirkt auf die beiden Endplatten, um so die Einheit zu verspannen. The regenerator stack and the fuel cell stack are thus located between the two end plates. The clamping system acts on the two end plates, so as to clamp the unit.

Unter dem Begriff „Endplatte“ ist hier stets das Endplattensystem mit all seinen Bestandteilen und Funktionen gemeint. Bestandteil einer Endplatte können beispielsweise Medienzuläufe und Medienabläufe sein. Zu den Funktionen der Endplatte zählen beispielsweise die Gewährleistung ausreichender Stabilität und Dichtungsfunktionen. The term "end plate" here always means the endplate system with all its components and functions. Part of an end plate can be, for example, media inlets and media outlets. The functions of the end plate include, for example, ensuring sufficient stability and sealing functions.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass in zumindest einer der beiden Endplatten ein Medieneingang und/oder ein Medienausgang ausgebildet ist. Das Medium ist beispielsweise der Brennstoff, die Katholytlösung, das Oxidationsfluid oder eine Kühlflüssigkeit. Das entsprechende Medium kann dabei als Flüssigkeit oder Gas vorliegen. It is preferably provided that in at least one of the two end plates, a media input and / or a media outlet is formed. The medium is, for example, the fuel, the catholyte solution, the oxidation fluid or a cooling fluid. The corresponding medium can be present as a liquid or gas.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass in der ersten Endplatte eine Zufuhr und/oder eine Rückführung für den Brennstoff ausgebildet ist. It is preferably provided that in the first end plate, a supply and / or a return for the fuel is formed.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass in der zweiten Endplatte eine Zuleitung und/oder eine Ableitung für das Oxidationsfluid ausgebildet ist. It is preferably provided that a supply line and / or a discharge line for the oxidation fluid is formed in the second end plate.

Wie bereits beschrieben, können der Regeneratorstapel und der Brennstoffzellenstapel nebeneinander angeordnet werden (2. Ausführungsbeispiel). Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass in zumindest einer der Endplatten ein Hohlraum, beispielsweise ein Kanal, ausgebildet ist, durch den ein Medienaustausch möglich ist. Insbesondere erfolgt durch diesen Hohlraum ein Austausch der Katholytlösung zwischen Regeneratorstapel und Brennstoffzellenstapel. Dabei ist vorgesehen, dass der Hohlraum sich durch die Endplatte vom Regeneratorstapel bis zum Brennstoffzellenstapel erstreckt, sodass der Medienaustausch vollständig in der jeweiligen Endplatte möglich ist und das Medium nicht außerhalb der Endplatte geführt werden muss. Zusätzlich ist es natürlich auch möglich in die Endplatten Medieneingänge oder Medienausgänge zu integrieren, um ein Medium nach außen zu führen. As already described, the regenerator stack and the fuel cell stack can be arranged side by side (2nd embodiment). It is preferably provided that in at least one of the end plates, a cavity, for example a channel, is formed, through which a media exchange is possible. In particular, an exchange of the catholyte solution between regenerator stack and fuel cell stack takes place through this cavity. It is provided that the cavity extends through the end plate from the regenerator stack to the fuel cell stack, so that the media exchange is completely possible in the respective end plate and the medium does not have to be performed outside of the end plate. In addition, it is of course also possible to integrate in the end plates media inputs or media outputs to guide a medium to the outside.

Bevorzugt ist, bei Anordnung der beiden Stapel übereinander (1. Ausführungsbeispiel), eine Mittelplatte zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Regeneratorstapel vorgesehen. Vorzugsweise dient die Mittelplatte zum Abdichten zwischen dem Regeneratorstapel und dem Brennstoffzellenstapel. Darüber hinaus erhöht sich durch die Verwendung der Mittelplatte die Stabilität der gesamten Einheit. Preferably, when the two stacks are arranged one above the other (1st exemplary embodiment), a middle plate is provided between the fuel cell stack and the regenerator stack. Preferably, the center plate is for sealing between the regenerator stack and the fuel cell stack. In addition, the use of the center plate increases the stability of the entire unit.

Vorzugsweise ist die Mittelplatte für einen Medienaustausch zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Regeneratorstapel ausgebildet. Insbesondere wird durch die Mittelplatte hindurch die Katholytlösung ausgetauscht. Hierzu befindet sich in der Mittelplatte vorzugsweise eine erste Fluidleitung zum Führen der Katholytlösung aus dem Brennstoffzellenstapel in den Regeneratorstapel und/oder eine zweite Fluidleitung zum Führen der Katholytlösung aus dem Regeneratorstapel in dem Brennstoffzellenstapel. Preferably, the center plate is configured for media exchange between the fuel cell stack and the regenerator stack. In particular, the catholyte solution is exchanged through the middle plate. This is located in the central plate preferably a first fluid conduit for guiding the catholyte solution from the fuel cell stack into the regenerator stack and / or a second fluid conduit for guiding the catholyte solution out of the regenerator stack in the fuel cell stack.

Besonders bevorzugt ist in die Mittelplatte eine Pumpvorrichtung zum Fördern der Katholytlösung integriert. Insbesondere ist dabei das Gehäuse der Pumpe, beispielsweise die Volute, integraler Bestandteil der Mittelplatte. Particularly preferably, a pump device for conveying the catholyte solution is integrated in the middle plate. In particular, while the housing of the pump, for example, the volute, an integral part of the center plate.

Alternativ dazu kann die Pumpvorrichtung zum Fördern der Katholytlösung auch in die erste oder zweite Endplatte integriert werden. Dabei bietet es sich an die der Pumpvorrichtung zugeordnete Fluidleitung zumindest stellenweise durch das Verspannsystem, außerhalb des Verspannsystems oder durch ein das Verspannsystem umgebendes Gehäuse zu führen, um eine Verbindung zwischen Regeneratorstapel und Brennstoffzellenstapel zu gewährleisten. Alternatively, the pumping device for conveying the catholyte solution may also be integrated into the first or second end plate. In this case, it is advisable to guide the fluid line associated with the pump device at least in places through the bracing system, outside the bracing system or through a housing surrounding the bracing system in order to ensure a connection between the regenerator stack and the fuel cell stack.

Das Redox-Brennstoffzellensystems umfasst bevorzugt einen Kühlkreislauf für den Brennstoffzellenstapel und/oder einen Kühlkreislauf für den Regeneratorstapel. Die zumindest eine Pumpe für den zumindest einen Kühlkreislauf wird vorzugsweise in eine der beiden Endplatten oder die Mittelplatte integriert. The redox fuel cell system preferably comprises a cooling circuit for the fuel cell stack and / or a cooling circuit for the regenerator stack. The at least one pump for the at least one cooling circuit is preferably integrated in one of the two end plates or the middle plate.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass in der zweiten Endplatte oder der Mittelplatte ein Regeneratorbypassventil angeordnet ist. Über das Regeneratorbypassventil ist Katholytlösung in ein Reservoir ableitbar. Alternativ kann das Regeneratorbypassventil beispielsweise auch in das Verspannsystem integriert werden. Advantageously, it is provided that a Regeneratorbypassventil is arranged in the second end plate or the middle plate. Via the regenerator bypass valve, catholyte solution can be diverted into a reservoir. Alternatively, the Regeneratorbypassventil be integrated, for example, in the Verspannsystem.

Besonders bevorzugt wird auch das Reservoir für die Katholytlösung in die Mittelplatte integriert. Particularly preferably, the reservoir for the catholyte solution is integrated into the middle plate.

Wie beschrieben, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Katholytlösung lediglich über die Mittelplatte zwischen den beiden Stapeln zirkuliert. Das Reservoir für die Katholytlösung wird vorteilhafterweise ebenfalls in die Mittelplatte integriert oder befindet sich in oder an dem Verspannsystem. Dadurch entsteht eine kompakte Einheit die mit einem hochvoltsicheren Gehäuse verschlossen werden kann. Innerhalb dieser Einheit laufen die Reduktion und die Oxidation ab. Die Katholytlösung wird lediglich in dieser Einheit bewegt. As described, it is advantageously provided that the catholyte solution circulates only over the middle plate between the two stacks. The reservoir for the catholyte solution is advantageously also integrated in the middle plate or is located in or on the bracing system. This creates a compact unit that can be closed with a high-voltage-proof housing. Within this unit, the reduction and the oxidation proceed. The catholyte solution is only moved in this unit.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verspannsystem zumindest einen Bügel, Bänder, Platten oder Zugstangen umfasst. Das Verspannsystem und greift die Einheit aus Brennstoffzellenstapel und Regeneratorstapel zumindest stellenweise. Das Verspannsystem ist vorzugsweise aus Stahl und/oder faserverstärkten Kunststoff gefertigt. It is preferably provided that the bracing system comprises at least one bracket, bands, plates or tie rods. The bracing system and engages the fuel cell stack and regenerator stack at least in places. The bracing system is preferably made of steel and / or fiber-reinforced plastic.

Das Redox-Brennstoffzellensystems wird vorteilhafterweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Dabei wird der Antrieb des Kraftfahrzeuges über das Redox-Brennstoffzellensystem mit elektrischer Energie versorgt. The redox fuel cell system is advantageously used in a motor vehicle. The drive of the motor vehicle is supplied with electrical energy via the redox fuel cell system.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Redox-Brennstoffzellensystems. In dem Verfahren erfolgt ein Stapeln der zumisst einen Redox-Brennstoffzelle und der Regeneratorplatten, wobei der Brennstoffzellenstapel und der Regeneratorstapel über ein gemeinsames Verspannsystem verspannt werden. The invention further includes a method for producing the described redox fuel cell system. In the method, stacking takes place of a redox fuel cell and the regenerator plates, wherein the fuel cell stack and the regenerator stack are clamped by a common bracing system.

Die im Rahmen des Redox-Brennstoffzellensystems beschriebenen Unteransprüche und vorteilhaften Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren. The subclaims and advantageous embodiments described in the context of the redox fuel cell system accordingly find advantageous application to the method according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines Redox-Brennstoffzellensystems nach dem Stand der Technik, 1 a schematic view of a prior art redox fuel cell system,

2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Redox-Brennstoffzellensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 1 is a schematic view of a redox fuel cell system according to the invention according to a first embodiment,

3 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Redox-Brennstoffzellensystems gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels, und 3 a schematic view of the redox fuel cell system according to the invention according to a variant of the first embodiment, and

4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Redox-Brennstoffzellensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 4 a schematic view of a redox fuel cell system according to the invention according to a second embodiment.

1 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem 1 nach dem Stand der Technik. Durch die Zufuhr 10 gelangt Brennstoff, hier Wasserstoff, in eine Anode 2 einer Redox-Brennstoffzelle 13. Über eine Rückführung 20 wird überschüssiger Brennstoff abgeführt. Die Anode 2 ist durch einen Separator 4, hier als Protonenaustauschmembran PEM ausgeführt, von einer Kathode 3 getrennt. An Anode 2 und Kathode 3 ist ein Stromabgriff 5 vorgesehen. 1 zeigt lediglich eine Redox-Brennstoffzelle 13. Üblicherweise werden jedoch mehrere dieser Redox-Brennstoffzellen 13 aneinandergereiht. 1 shows a redox fuel cell system 1 According to the state of the art. By the feed 10 Fuel, in this case hydrogen, enters an anode 2 a redox fuel cell 13 , About a return 20 Excess fuel is removed. The anode 2 is through a separator 4 , here designed as a proton exchange membrane PEM, from a cathode 3 separated. At anode 2 and cathode 3 is a power tap 5 intended. 1 shows only a redox fuel cell 13 , Usually, however, several of these redox fuel cells 13 strung together.

Anodenseitig wird wie bei herkömmlichen Brennstoffzellen Wasserstoff oxidiert. Die Protonen gelangen durch den Separator 4 in den Bereich der Kathode 3. Die Kathode 3 ist über ein Fluidleitungssystem (mit erster Fluidleitung 11 und zweiter Fluidleitung 12) mit einem Regenerator 6 (auch: Regeneratorstapel 6) verbunden. Aus dem Regenerator 6 austretende regenerierte Katholytlösung Lox mit einem erhöhten Anteil an oxidierten Redox-Molekülen gelangt durch die zweite Fluidleitung 12 zur Kathode 3. Dort wird die Katholytlösung L zumindest teilweise reduziert. Gleichzeitig nimmt sie die Protonen auf. Die reduzierte Katholytlösung Lred gelangt anschließend durch die erste Fluidleitung 11 in den Regenerator 6. On the anode side, hydrogen is oxidized as in conventional fuel cells. The protons pass through the separator 4 in the area of cathode 3 , The cathode 3 is via a fluid line system (with first fluid line 11 and second fluid line 12 ) with a regenerator 6 (also: regenerator stack 6 ) connected. From the regenerator 6 exiting regenerated catholyte solution Lox with an increased proportion of oxidized redox molecules passes through the second fluid line 12 to the cathode 3 , There, the catholyte solution L is at least partially reduced. At the same time she picks up the protons. The reduced catholyte solution Lred then passes through the first fluid line 11 in the regenerator 6 ,

Im Regenerator 6 wird die Katholytlösung regeneriert. D. h. die Redox-Moleküle werden wieder weitestgehend oxidiert und geben dabei auch die Protonen wieder ab. Es entsteht ein Kreislauf, angetrieben durch die Pumpvorrichtung 8, in dem zumindest Teile der Katholytlösung L fortwährend reduziert und oxidiert werden. In the regenerator 6 the catholyte solution is regenerated. Ie. the redox molecules are again oxidized as much as possible and also release the protons. It creates a cycle, driven by the pumping device 8th in which at least parts of the catholyte solution L are continuously reduced and oxidized.

Eine Hauptoxidationsfluidfördereinheit 7 fördert Oxidationsfluid über eine Zuleitung 21, hier Sauerstoff oder Luft, in den Regenerator 6. Als Reaktionsprodukt verlässt Wasser bzw. Wasserdampf den Regenerator 6. Stromabwärts des Regenerators 6 ist eine Ableitung 22 und eine Fluidauffangeinrichtung 9 angeordnet. Die Fluidauffangeinrichtung 9 ist hier als Kondensator ausgeführt und scheidet Wasser aus dem ausströmenden Gasen ab. A major oxidation fluid delivery unit 7 promotes oxidizing fluid via a supply line 21 , here oxygen or air, in the regenerator 6 , As a reaction product, water or water vapor leaves the regenerator 6 , Downstream of the regenerator 6 is a derivative 22 and a fluid catcher 9 arranged. The fluid collecting device 9 is designed here as a condenser and separates water from the outflowing gases.

2 zeigt ein Redox-Brennstoffzellensystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Redox-Brennstoffzellensystem 1 umfasst einen Brennstoffzellenstapel 16 mit mehreren gestapelten Redox-Brennstoffzellen 13. 2 shows a redox fuel cell system 1 according to the first embodiment. The redox fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 16 with several stacked redox fuel cells 13 ,

Über dem Brennstoffzellenstapel 16 befindet sich ein Regeneratorstapel 6 aus mehreren Regeneratorplatten 14. Die Regeneratorplatten 14 sind parallel zu den plattenförmigen Bauteilen der Redox-Brennstoffzellen (zum Beispiel die Bipolarplatten) angeordnet. Over the fuel cell stack 16 there is a regenerator stack 6 from several regenerator plates 14 , The regenerator plates 14 are arranged parallel to the plate-shaped components of the redox fuel cells (for example, the bipolar plates).

Beidseitig der Einheit aus dem Brennstoffzellenstapel 16 und dem Regeneratorstapel 6 befinden sich zwei Endplatten 17, 18. Die erste Endplatte 17 ist dem Brennstoffzellenstapel 16 zugeordnet. Die zweite Endplatte 18 ist dem Regeneratorstapel 6 zugeordnet. On both sides of the unit from the fuel cell stack 16 and the regenerator stack 6 There are two end plates 17 . 18 , The first end plate 17 is the fuel cell stack 16 assigned. The second end plate 18 is the regenerator stack 6 assigned.

Zwischen dem Regeneratorstapel 6 und dem Brennstoffzellenstapel 16 befindet sich eine Mittelplatte 19. Between the regenerator pile 6 and the fuel cell stack 16 there is a middle plate 19 ,

Die Einheit aus Regeneratorstapel 6 und Brennstoffzellenstapel 16 inklusive der beiden Endplatten 17, 18 und der Mittelplatte 19, ist mit einem Verspannsystem 15 verspannt. Durch das Verspannungssystem 15 wirkt eine Kraft gemäß der eingezeichneten Verspannungsrichtung 23 auf diese Einheit. Die Verspannungsrichtung 23 steht dabei senkrecht zu den Regeneratorplatten 14 und den plattenförmigen Bauteilen der Redox-Brennstoffzellen 13. The unit of regenerator stack 6 and fuel cell stacks 16 including the two end plates 17 . 18 and the center plate 19 , is with a bracing system 15 braced. Through the tension system 15 acts a force according to the drawn tension direction 23 to this unit. The tension direction 23 stands perpendicular to the regenerator plates 14 and the plate-shaped components of the redox fuel cell 13 ,

Die von der Hauptoxidationsfluidfördereinheit 7 kommende Zuleitung 21 ist in der zweiten Endplatte 18 ausgebildet. Ferner ist auch die zur Fluidauffangeinrichtung 9 führende Ableitung 22 in der zweiten Endplatte 18 ausgebildet. Alternativ können die Zuleitung 21 und/oder die Ableitung 22 auch seitlich, beispielsweise durch das Verspannsystem 15 geführt werden. That of the main oxidation fluid delivery unit 7 incoming supply line 21 is in the second end plate 18 educated. Furthermore, the to the fluid collecting device 9 leading derivative 22 in the second end plate 18 educated. Alternatively, the supply line 21 and / or the derivative 22 also laterally, for example by the Verspannsystem 15 be guided.

In der ersten Endplatte 17 sind die Zufuhr 10 und die Rückführung 20 des Brennstoffes ausgebildet. Alternativ können die Zufuhr 10 und/oder die Rückführung 20 auch seitlich, beispielsweise durch das Verspannsystem 15 geführt werden. In the first end plate 17 are the feed 10 and the return 20 formed of the fuel. Alternatively, the feed 10 and / or the return 20 also laterally, for example by the Verspannsystem 15 be guided.

In einer weiteren bevorzugten Alternative ist vorgesehen, die Zuleitung 21 und/oder die Ableitung 22 und/oder die Zufuhr 10 und/oder die Rückführung 20 über die Mittelplatte 19 zu führen. In a further preferred alternative is provided, the supply line 21 and / or the derivative 22 and / or the feed 10 and / or the return 20 over the middle plate 19 respectively.

2 zeigt des Weiteren, dass die erste Fluidleitung 11 zur Führung der Katholytlösung L aus dem Brennstoffzellenstapel 16 in den Regeneratorstapel 6 in der Mittelplatte 19 ausgebildet ist. Die erste Fluidleitung 11 verbindet hier direkt und unmittelbar den Brennstoffzellenstapel 16 mit dem Regeneratorstapel 6 über die Mittelplatte 19. 2 further shows that the first fluid line 11 for guiding the catholyte solution L from the fuel cell stack 16 in the regenerator stack 6 in the center plate 19 is trained. The first fluid line 11 connects here directly and directly the fuel cell stack 16 with the regenerator stack 6 over the middle plate 19 ,

Auch die zweite Fluidleitung 12 zum Führen der Katholytlösung L aus dem Regeneratorstapel 6 in den Brennstoffzellenstapel 16 ist in der Mittelplatte 19 angeordnet. Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Pumpvorrichtung 8 in die Mittelplatte 19 integriert. Also the second fluid line 12 for guiding the catholyte solution L out of the regenerator stack 6 in the fuel cell stack 16 is in the center plate 19 arranged. In the first embodiment, the pumping device 8th in the middle plate 19 integrated.

3 zeigt das Redox-Brennstoffzellensystem 1 gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels. Hier wird beispielhaft an der zweiten Fluidleitung 12 gezeigt, dass die Führung eines Mediums, in diesem Fall die Katholytlösung, nicht zwangsläufig über die Endplatten 17, 18 oder Mittelplatte 19 verlaufen muss, sondern auch durch das Verspannsystem 15 möglich ist. Alternativ zu der dargestellten Variante kann das entsprechende Medium auch außerhalb des Verspannsystems 15 geführt werden. 3 shows the redox fuel cell system 1 according to a variant of the first embodiment. Here is an example of the second fluid line 12 shown that the guidance of a medium, in this case the catholyte solution, not necessarily on the end plates 17 . 18 or center plate 19 must pass, but also through the clamping system 15 is possible. As an alternative to the illustrated variant, the corresponding medium can also be outside the bracing system 15 be guided.

Gemäß 3 führt die zweite Fluidleitung 12 durch die Mittelplatte 19, über das Verspannsystem 15 zur ersten Endplatte 17. Die Pumpvorrichtung 8 ist hier in das Verspannsystem 15 integriert. Alternativ könnte die Pumpvorrichtung 8 auch außerhalb des Verspannsystems 15 oder in der ersten Endplatte 17 angeordnet werden. According to 3 leads the second fluid line 12 through the middle plate 19 , about the clamping system 15 to the first end plate 17 , The pumping device 8th is here in the bracing system 15 integrated. Alternatively, the pumping device could 8th also outside the bracing system 15 or in the first end plate 17 to be ordered.

In den gezeigten Beispielen befindet sich die Pumpvorrichtung 8 in der zweiten Fluidleitung 12. Alternativ oder zusätzlich könnte die Pumpvorrichtung 8 für die Katholytlösung auch in der ersten Fluidleitung 11 angeordnet werden. In the examples shown, the pumping device is located 8th in the second fluid line 12 , Alternatively or additionally, the pumping device could 8th for the catholyte solution also in the first fluid line 11 to be ordered.

4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die beiden Stapel 6, 16 nebeneinander angeordnet. Dementsprechend liegen die beiden Endplatten 17, 18 jeweils am Brennstoffzellenstapel 16 und Regeneratorstapel 6 an. Der Übersichtlichkeit halber sind hier die Medienführungen, Pumpen und Reservoirs nicht eingezeichnet. Allerdings kann auch im zweiten Ausführungsbeispiel in den beiden Endplatten 17, 18 solche Elemente integriert werden. Der Austausch der Katholytlösung L erfolgte vorteilhafterweise über den Freiraum zwischen den beiden Stapeln 6, 16, sodass auch hier die Katholytlösung innerhalb des einem Verspannsystems zirkuliert. 4 shows the second embodiment. Identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals in all embodiments. In the second embodiment, the two stacks 6 . 16 arranged side by side. Accordingly, the two end plates 17 . 18 each at the fuel cell stack 16 and regenerator stacks 6 at. For the sake of clarity, the media guides, pumps and reservoirs are not shown here. However, also in the second embodiment in the two end plates 17 . 18 such elements are integrated. The replacement of the catholyte solution L advantageously took place via the free space between the two stacks 6 . 16 so that here too the catholyte solution circulates within the one clamping system.

In den Figuren nicht dargestellt sind etwaige Kühlkreisläufe. Pumpen für diese Kühlkreisläufe können ebenfalls in die Endplatten 17, 18 oder die Mittelplatte 19 integriert werden. Not shown in the figures are any cooling circuits. Pumps for these cooling circuits can also be used in the endplates 17 . 18 or the center plate 19 to get integrated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Redox-Brennstoffzellensystem  Redox fuel cell system
100 100
Redox-Brennstoffzellensystem nach dem Stand der Technik Redox fuel cell system according to the prior art
22
Anode  anode
33
Kathode  cathode
44
Separator  separator
55
Stromabgriff  current tap
66
Regeneratorstapel  Regeneratorstapel
77
Hauptoxidationsfluidfördereinheit  Main oxidizing fluid delivery unit
88th
Pumpvorrichtung  pumping device
99
Fluidauffangeinrichtung (Kondensator)  Fluid collecting device (condenser)
10 10
Zufuhr supply
11 11
erste Fluidleitung first fluid line
12 12
zweite Fluidleitung second fluid line
13 13
Redox-Brennstoffzelle Redox fuel cell
14 14
Regeneratorplatten Regeneratorplatten
15 15
Verspannsystem clamping system
16 16
Brennstoffzellenstapel fuel cell stack
17 17
erste Endplatte first end plate
18 18
zweite Endplatte second end plate
19 19
Mittelplatte center plate
20 20
Rückführung return
21 21
Zuleitung supply
22 22
Ableitung derivation
23 23
Verspannungsrichtung the bracing direction
LL
Katholytlösung  catholyte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013217858 A1 [0003] DE 102013217858 A1 [0003]

Claims (10)

Redox-Brennstoffzellensystem (1), umfassend: • einen Brennstoffzellenstapel (16) aus zumindest einer Redox-Brennstoffzelle (13) mit einer Anode (2) und einer Kathode (3), die durch einen ionenselektiven Separator (4) getrennt sind, wobei der Brennstoffzellenstapel (16) zum Durchleiten eines Brennstoffes und einer Katholytlösung (L) ausgebildet ist, und • einen Regeneratorstapel (6) aus mehreren Regeneratorplatten (14) zur Regeneration der Katholytlösung (L), wobei der Regeneratorstapel (6) zum Durchleiten der Katholytlösung (L) und eines Oxidationsfluides ausgebildet ist, • wobei der Brennstoffzellenstapel (16) und der Regeneratorstapel (6) übereinander oder nebeneinander angeordnet sind und über ein gemeinsames Verspannsystem (15) verspannt sind. Redox fuel cell system ( 1 ), comprising: a fuel cell stack ( 16 ) from at least one redox fuel cell ( 13 ) with an anode ( 2 ) and a cathode ( 3 ) separated by an ion-selective separator ( 4 ) are separated, wherein the fuel cell stack ( 16 ) is designed to pass a fuel and a catholyte solution (L), and • a regenerator stack ( 6 ) of several regenerator plates ( 14 ) for the regeneration of the catholyte solution (L), wherein the regenerator stack ( 6 ) is designed for passing through the catholyte solution (L) and an oxidizing fluid, wherein the fuel cell stack ( 16 ) and the regenerator stack ( 6 ) are arranged one above the other or side by side and via a common bracing system ( 15 ) are braced. Redox-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (16) und/oder der Regeneratorstapel (6) kein eigenes Verspannsystem aufweisen, sondern lediglich über das gemeinsame Verspannsystem (15) verspannt sind. Redox fuel cell system according to claim 1, characterized in that the fuel cell stack ( 16 ) and / or the regenerator stack ( 6 ) do not have their own clamping system, but only via the common bracing system ( 15 ) are braced. Redox-Brennstoffzellensysteme noch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit aus Brennstoffzellenstapel (16) und Regeneratorstapel (6) zwei gemeinsame Endplatten (17, 18) umfasst, wobei das Verspannsystem (15) zum Verspannen der Einheit auf die beiden Endplatten (17, 18) wirkt, wobei vorzugsweise in zumindest einer der beiden Endplatten (17, 18) ein Medieneingang (10, 21) und/oder ein Medienausgang (20, 22) ausgebildet ist. Redox fuel cell systems according to one of the preceding claims, characterized in that the unit of fuel cell stack ( 16 ) and regenerator stack ( 6 ) two common end plates ( 17 . 18 ), wherein the bracing system ( 15 ) for clamping the unit on the two end plates ( 17 . 18 ), preferably in at least one of the two end plates ( 17 . 18 ) a media input ( 10 . 21 ) and / or a media output ( 20 . 22 ) is trained. Redox-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeneratorstapel (6) und der Brennstoffzellenstapel (16) nebeneinander angeordnet sind, wobei in zumindest einer der Endplatten (17, 18) ein Hohlraum ausgebildet ist, durch den ein Medienaustausch, vorzugsweise der Katholytlösung (L), zwischen Regeneratorstapel (6) und Brennstoffzellenstapel (16) ermöglicht ist, wobei dieser Medienaustausch vollständig in der jeweiligen Endplatte (17, 18) und nicht außerhalb der Endplatte (17, 18) erfolgt. Redox fuel cell system according to claim 3, characterized in that the regenerator stack ( 6 ) and the fuel cell stack ( 16 ) are arranged side by side, wherein in at least one of the end plates ( 17 . 18 ) a cavity is formed through which a medium exchange, preferably the catholyte solution (L), between regenerator stack ( 6 ) and fuel cell stacks ( 16 ), whereby this media exchange is completely carried out in the respective end plate ( 17 . 18 ) and not outside the end plate ( 17 . 18 ) he follows. Redox-Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Mittelplatte (19) zwischen dem Brennstoffzellenstapel (16) und dem Regeneratorstapel (6). Redox fuel cell system according to one of Claims 1 to 3, characterized by a middle plate ( 19 ) between the fuel cell stack ( 16 ) and the regenerator stack ( 6 ). Redox-Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Hohlräume in der Mittelplatte (19) ein Medienaustausch, vorzugsweise der Katholytlösung (L), zwischen Regeneratorstapel (6) und Brennstoffzellenstapel (16) ermöglicht ist. Redox fuel cell system according to claim 5, characterized in that through cavities in the middle plate ( 19 ) a medium exchange, preferably the catholyte solution (L), between regenerator stack ( 6 ) and fuel cell stacks ( 16 ) is possible. Redox-Brennstoffzellensystem noch einen der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der beiden Endplatten (17, 18) oder in der Mittelplatte (19) eine Pumpvorrichtung (8), vorzugsweise für die Katholytlösung oder einen Kühlkreislauf, integriert ist. Redox fuel cell system according to one of claims 3 to 6, characterized in that in at least one of the two end plates ( 17 . 18 ) or in the middle plate ( 19 ) a pumping device ( 8th ), preferably for the catholyte solution or a cooling circuit is integrated. Redox-Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Endplatte (18) und/oder der Mittelplatte (19) ein Regeneratorbypassventil angeordnet ist, wobei über das Regeneratorbypassventil Katholytlösung in ein Reservoir ableitbar ist. Redox fuel cell system according to one of claims 3 to 7, characterized in that in the second end plate ( 18 ) and / or the middle plate ( 19 ) A Regeneratorbypassventil is arranged, via the Regeneratorbypassventil catholyte solution is derivable into a reservoir. Redox-Brennstoffzellensysteme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir in der Mittelplatte (19) ausgebildet ist. Redox fuel cell systems according to claim 8, characterized in that the reservoir in the middle plate ( 19 ) is trained. Verfahren zur Herstellung eines Redox-Brennstoffzellensystems (1), umfassend die folgenden Schritte: • Stapeln zumindest einer Redox-Brennstoffzelle (13) zu einem Brennstoffzellenstapel (16), wobei die Redox-Brennstoffzelle (13) eine Anode (2) und eine Kathode (3) umfasst, die durch einen ionenselektiven Separator (4) getrennt sind, wobei der Brennstoffzellenstapel (16) zum Durchleiten eines Brennstoffes und einer Katholytlösung (L) ausgebildet ist, und • Stapeln mehrere Regeneratorplatten (14) zu einem Regeneratorstapel (6), wobei der Regeneratorstapel (6) zur Regeneration der Katholytlösung (L) ausgebildet ist, und wobei der Regeneratorstapel (6) zum Durchleiten der Katholytlösung (L) und eines Oxidationsfluides ausgebildet ist, • wobei der Brennstoffzellenstapel (16) und der Regeneratorstapel (6) übereinander oder nebeneinander angeordnet werden und über ein gemeinsames Verspannsystem (15) verspannt werden. Method for producing a redox fuel cell system ( 1 ), comprising the following steps: • stacking at least one redox fuel cell ( 13 ) to a fuel cell stack ( 16 ), wherein the redox fuel cell ( 13 ) an anode ( 2 ) and a cathode ( 3 ) separated by an ion-selective separator ( 4 ) are separated, wherein the fuel cell stack ( 16 ) is configured for passing a fuel and a catholyte solution (L), and • stacking a plurality of regenerator plates ( 14 ) to a regenerator stack ( 6 ), wherein the regenerator stack ( 6 ) is designed for the regeneration of the catholyte solution (L), and wherein the regenerator stack ( 6 ) is designed for passing through the catholyte solution (L) and an oxidizing fluid, wherein the fuel cell stack ( 16 ) and the regenerator stack ( 6 ) are arranged one above the other or next to each other and via a common bracing system ( 15 ).
DE102015224178.5A 2015-12-03 2015-12-03 Redox fuel cell system Expired - Fee Related DE102015224178B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015224178.5A DE102015224178B4 (en) 2015-12-03 2015-12-03 Redox fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015224178.5A DE102015224178B4 (en) 2015-12-03 2015-12-03 Redox fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015224178A1 true DE102015224178A1 (en) 2017-06-08
DE102015224178B4 DE102015224178B4 (en) 2019-10-02

Family

ID=58722354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015224178.5A Expired - Fee Related DE102015224178B4 (en) 2015-12-03 2015-12-03 Redox fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015224178B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021104810A1 (en) 2021-03-01 2022-09-01 Audi Aktiengesellschaft Fuel cell stack with at least two rows of cells, fuel cell device and motor vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069371A (en) * 1976-05-10 1978-01-17 Gel, Inc. Energy conversion
US4346150A (en) * 1981-06-01 1982-08-24 Exxon Research & Engineering Co. Electrochemical construction
DE102013217858A1 (en) 2013-09-06 2015-03-12 Acal Energy Ltd. Fuel cell system, motor vehicle containing a fuel cell system and method for operating a fuel cell system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069371A (en) * 1976-05-10 1978-01-17 Gel, Inc. Energy conversion
US4346150A (en) * 1981-06-01 1982-08-24 Exxon Research & Engineering Co. Electrochemical construction
DE102013217858A1 (en) 2013-09-06 2015-03-12 Acal Energy Ltd. Fuel cell system, motor vehicle containing a fuel cell system and method for operating a fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021104810A1 (en) 2021-03-01 2022-09-01 Audi Aktiengesellschaft Fuel cell stack with at least two rows of cells, fuel cell device and motor vehicle
WO2022184575A1 (en) 2021-03-01 2022-09-09 Audi Ag Fuel cell stack having at least two cell rows, fuel cell device and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015224178B4 (en) 2019-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014223520A1 (en) Humidifying device for fuel cell and fuel cell system with the same
DE102016204474B4 (en) Heat exchanger and fuel cell system
DE102015215231A1 (en) Bipolar plate and fuel cell system with such
WO2015155125A1 (en) Bipolar plate and fuel cell
DE102015224181A1 (en) Regenerator of a redox fuel cell system
DE102015224178B4 (en) Redox fuel cell system
DE102016115789A1 (en) Fuel cell and method for operating a fuel cell
DE102020115663A1 (en) Fuel cell system with a central air supply, regulation and supply system and a motor vehicle with such a fuel cell system
DE102013003599A1 (en) Fuel cell system used for providing drive power to propelled vehicle, has protection element that is arranged between mouth and water vapor permeable membrane of humidifier by opening line element on downstream side of humidifier
DE102015224189A1 (en) Manufacturing method for a bipolar plate for fuel cells
DE102015117055A1 (en) Stack case ventilation, fuel cell system and vehicle
DE102015224180B4 (en) Redox cell system
DE2129134C3 (en) Fuel cell unit
DE102019128426A1 (en) Bipolar plate, fuel cell, fuel cell stack, fuel cell device and motor vehicle with a fuel cell device
DE102019209765A1 (en) Ejector, ejector set, method for operating an ejector, fuel cell system and motor vehicle
DE102018121669A1 (en) Reversible fuel cell unit and a reversible fuel cell
EP4118350B1 (en) Bearing arrangement for a shaft in a turbocompressor
DE102015222552A1 (en) Fuel cell stack having bipolar plates and fuel cell system
DE102012011326A1 (en) Fuel cell system for producing electrical drive power in e.g. passenger car, has duct element connecting exhaust air outlet of humidifier with environment, and valve devices adjusting duct elements as flow path for exhaust air from chamber
DE102021102196B4 (en) Method for operating a fuel cell and fuel cell system
WO2008049448A1 (en) Supply system for a fuel cell stack
WO2017072000A1 (en) Cathode supply for a fuel cell group and method for supplying fuel cell units with a cathode operating medium
DE102016001472A1 (en) Device for providing electrical energy
DE102015224183B4 (en) Redox cell system
DE102020128825A1 (en) Fuel cell stack with a separation of the inflow sides of the reaction media and motor vehicle with such

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee