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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer (offen-) porösen und insbesondere elektrisch leitfähigen Verteilerstruktur zum Verteilen eines Reaktanten in einer Brennstoffzelle, bspw. PEM- oder SOF-Brennstoffzelle, einem Elektrolyseur, einer Batterie, einem Kondensator oder einem Katalysatorträger. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Verteilerstruktur sowie eine Brennstoffzelle mit mindestens einer entsprechenden Gasverteilerstruktur.
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Stand der Technik
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Poröse Verteilerstrukturen, bspw. metallische Schäume, die zum Bereitstellen eines Reaktanten an Brennstoffzellen geeignet sind, sind mittlerweile bekannt. Metallische Schäume können dabei vielfältige Funktionen erfüllen, wie bspw. Verteilen des Reaktanten durch die Poren und Leiten eines elektrischen Stroms sowie Wärme durch die Schaumstruktur. Zum einen werden solche porösen Verteilerstrukturen aus Metallschmelzen mithilfe von Treibmitteln hergestellt, die zum Aufschäumen der Metallschmelzen dienen. Zum anderen werden solche porösen Verteilerstrukturen durch Abbilden einer zuvor erzeugten Platzhalterstruktur mit metallischen Beschichtungen hergestellt. Das Abbilden kann dabei durch ein Umgießen der Platzhalterstruktur mit einer Metallschmelze oder durch Beschichten der Platzhalterstruktur, bspw. mit einem Metallpulver oder mit einer dünnen Metallschicht im Rahmen eines vakuumbasierten Beschichtungsverfahrens, wie z. B. PVD, erfolgen. Anschließend kann die Beschichtung an der Oberfläche der Platzhalterstruktur versintert und/oder die Platzhalterstruktur durch Herausbrennen aus der fertigen porösen Verteilerstruktur herausgelöst. Die zum Einsatz kommenden Platzhalterstrukturen reichen dabei von Schüttungen aus verschiedenen Salzen oder Kunststoffen bis hin zu Kunststoffschäumen aus verschiedenen Materialien, wie z. B. PU. Gemeinsam haben jedoch die meisten Herstellungsverfahren, dass mindestens ein Hochtemperaturprozess zum Einsatz kommt und dass die endgültige Form des Erzeugnisses zumeist vor dem Hochtemperaturprozess, also vor der Entstehung der eigentlichen Form des Metallschaumes, vorgegeben wird. Am Beispiel einer Platzhalterstruktur aus PU-Schaum bedeutet dies, dass zunächst der PU-Schaum in die für das Erzeugnis benötigte Form gebracht wird und diese anschließend mit Metall(-Pulver) abgeformt wird.
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Für den Einsatz von Metallschäumen in Brennstoffzellen oder Batterien werden in sehr großen Mengen (langfristig >10^6 m2/Jahr) sehr dünne (Dicke < 1mm) offenporige Metallschaummatten benötigt, die mit geringstmöglichen Kosten hergestellt werden müssen. Diese werden zurzeit wie oben beschrieben hergestellt. Allerdings ergeben sich bei den beschriebenen Herstellungsverfahren gewisse Einschränkungen hinsichtlich der Materialstärke der Schaummatten. Gleichwohl erfordern die neuesten Brennstoffzellen mit der fortschreitenden Entwicklung immer dünner werdende Verteilerstrukturen. Dünne Schaummatten erfordern wiederum extrem kleine Porendurchmesser, um eine ausreichende mechanische Stabilität zu gewährleisten. Allerdings kann die Materialstärke des Ausgangsschaumes aus fertigungstechnischen Gründen bei den genannten Herstellungsprozessen nicht weniger als das 3- bzw. 4-fache des Porendurchmessers betragen. Da die Porendurchmesser der Ausgangsschäume typischerweise nicht kleiner als ca. 250 bis 350 µm sind, kann als Materialstärke der fertigen Schaummatten keine Dicke kleiner als 1 mm erreicht werden. Zudem können die Schaummatten beim anschließenden Versintern beschädigt werden, wodurch die Poren in den Schaummatten verschlossen werden und die fertigen Schaummatten nicht funktionsgemäß arbeiten können. Zudem sind die beschriebenen Verfahren teuer und relativ aufwändig. Dies hängt damit zusammen, dass die Handhabung vieler dünner Schaummatten aufwendig und zeitintensiv ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer (offen-) porösen und insbesondere elektrisch leitfähigen, bspw. metallischen, Verteilerstruktur zum Verteilen eines Reaktanten in einer Brennstoffzelle, bspw. PEM- oder SOF-Brennstoffzelle, in einem Elektrolyseur, bei einer Batterie, einem Kondensator oder einem Katalysatorträger, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- a) Herstellen eines massiven monolithischen Blockkörpers mit einer inneren (insbesondere offenporigen) Porenstruktur (als äußere Urspungsform),
- b) Herausschneiden und/oder Heraustrennen mindestens einer Schaummatte aus dem monolithischen Blockkörper, die die poröse Verteilerstruktur bildet.
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Als Schaummatte im Rahmen der Erfindung kann ein ebenes bzw. planares bzw. plattenförmiges Scheibenelement mit einer inneren, insbesondere offenen, Porenstruktur bezeichnet werden, dessen Materialstärke jedoch komplett von dem Porendurchmesser entkoppelt bzw. unabhängig ist. Dies bedeutet, dass die zuvor genannte Einschränkung hinsichtlich der Mindestdicke der Schaummatten entfällt. Die erfindungsgemäße Verteilerstruktur kann vorteilhafterweise einen Einsatz in Brennstoffzellen jeder Art, Batterien und Kondensatoren finden.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass die (äußere) Formgebung der fertigen Schaummatte erst nach der Herstellung eines massiven monolithischen Blockkörpers (als äußere Urspungsform) mit einer inneren Porenstruktur, und insbesondere nach Abschuss jeglicher Hochtemperaturprozesse, erfolgt. Im Gegensatz zu den konventionellen Herstellungsverfahren von porösen Verteilerstrukturen erfolgt somit die (äußere) Formgebung der fertigen Schaummatten nicht durch die Form der Platzhalterstrukturen oder durch die Gießformen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das Ausgangsmaterial im Rahmen der Erfindung ein größerer Blockkörper aus Metallschaum ist, aus dem die eigentlichen Schaummatten als fertige Bauteile herausgeschnitten und/oder herausgetrennt werden, bspw. mittels eines funkenerosiven Verfahrens (EDM), eines drahterosiven Verfahrens (WEDM) oder eines multidrahterosieven Verfahrens (MWEDM). Drahterosive Verfahren basieren auf der Funkenerosion mit einer Drahtelektrode. Wobei im Falle von multidrahterosiven Verfahren viele parallel geführte Drähte (Größenordnung 2 bis 10^2) oder Drahtschlaufen für das Zuschneiden verwendet werden, die auf verschiedene Arten elektrisch angesteuert werden können. Als Arbeitsmedium kann dabei Öl oder deionisiertes Wasser (mit oder ohne Zusätze) zum Einsatz kommen. Durch die parallele Bearbeitung können dabei bis zu mehrere hundert identische Bauteile in einem Arbeitsschritt aus dem Blockkörper herausgetrennt werden.
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Die Erfindung bringt somit mehrere wesentliche Vorteile mit sich. Zum einen findet die (äußere) Formgebung der fertigen Schaummatten erst nach der Schaumherstellung bzw. dem Fertigungsschritt der Schaumherstellung statt. Dadurch vereinfacht sich die Schaumherstellung erheblich, denn anstatt sehr vieler dünner Schaummatten braucht nun gemäß der Erfindung in sämtlichen Schritten der Metallschaumherstellung nur ein massiver monolithischer Blockkörper gehandhabt werden. Dadurch können die Herstellungskosten, die Herstellungszeit und der Herstellungsaufwand des Schaumes in Bezug auf das gefertigte Schaumvolumen im Rahmen eines monolithischen Blockkörpers im Vergleich zu dünnen Schaummatten wesentlich reduziert werden.
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Zum anderen wird mithilfe der Erfindung die Materialstärke der fertigen Schaummatten komplett von der Porendicke entkoppelt. Somit werden die Grenzen nach unten beim Herstellen der gewünschten Materialstärke der Verteilerstruktur deutlich ausgeweitet. Denkbar sind dabei Materialstärken, die unter einem Porendurchmesser liegen können, also unter 250 bis 350 µm, oder sogar unter einem halben Porendurchmesser. Folglich können mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Schaummatten mit einer Materialstärke von nur 100 µm oder noch weniger hergestellt werden. Dies gilt natürlich auch für größere Porendurchmesser. Somit könne beispielsweise Schaummatten mit Porendurchmessern von 1 mm und einer Dicke < 1 mm hergestellt werden.
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Weiterhin ist es von Vorteil, dass der monolithische Schaumblock erfindungsgemäß erst nach seiner Herstellung in kleinere und somit auch weniger stabile Teile zerlegt wird. Somit wird die Handhabung während der eigentlichen Herstellung des Metallschaumes im Vergleich zur direkten Herstellung dünner (und mechanisch instabilen) Matten wesentlich vereinfacht. Außerdem müssen sämtliche für die Herstellung des Metallschaumes nötigen Schritte mit wesentlich weniger Teilen durchgeführt werden um das gleiche Volumen Metallschaum zu erhalten.
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Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt b) eine Materialstärke der Schaummatte unabhängig von einem Porendurchmesser innerhalb des Blockkörpers eingestellt wird. Mit anderen Worten ist die Dicke der Schaummatten, die aus dem monolithischen Blockkörper herausgeschnitten werden, frei einstellbar. Somit wird ermöglicht, sehr dünne Schaummatten herzustellen (absolut und relativ zum Porendurchmesser), die sich optimal an die Erfordernisse, die sich aus dem Einsatz als Gasverteiler ergeben, anpassen lassen.
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Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt a) ein Porendurchmesser unabhängig von einer Materialstärke der später benötigten Schaummatte eingestellt wird. Somit kann die Herstellung des Schaumes im Rahmen eines massiven monolithischen Blockkörpers mit einer inneren Porenstruktur von den Erfordernissen an die fertigen Schaummatten in Teilen entkoppelt werden. Dies vereinfacht die Herstellung des Schaumes wesentlich.
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Denkbar ist des Weiteren im Rahmen der Erfindung, dass im Schritt a) ein Blockkörper mit offenen Poren ausgebildet wird, wobei im Schritt b) eine Materialstärke der Schaummatte flexibel im Vergleich zu einem Porendurchmesser innerhalb des Blockkörpers ausgewählt wird. Hierzu können die oben beschriebenen Verfahren verwendet werden, bei denen Metallschmelzen mithilfe eines Treibmittels aufgeschäumt oder Platzhalterstrukturen mit metallischen Beschichtungen versehen werden. Durch die offenen Poren kann der Fluss des Reaktanten unabhängig von der Materialstärke der Schaummatte sichergestellt werden, sodass die Materialstärke der Schaummatte komplett unabhängig vom Porendurchmesser innerhalb des Blockkörpers eingestellt werden kann.
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Zudem ist es aber auch denkbar, dass im Schritt a) ein Blockkörper mit geschlossenen Poren ausgebildet wird. Dies erweitert die Möglichkeiten bei der Herstellung des Schaumes im Rahmen eines massiven monolithischen Blockkörpers. Danach kann im Schritt b) eine Materialstärke der Schaummatte kleiner als ein Porendurchmesser innerhalb des Blockkörpers ausgewählt werden. Auch kann sichergestellt werden, dass die Poren geöffnet sind (und damit materialdurchgängig sind) und der Fluss des Reaktanten durch die Verteilerstruktur ermöglicht wird.
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Ebenfalls ist es denkbar, dass der Blockkörper im Schritt a) aus einem Metallschaum oder einem Metallgeflecht ausgebildet wird, und/oder dass der Blockkörper im Schritt a) aus einer Metallschmelze mithilfe eines Treibmittels hergestellt wird. Somit kann eine leitfähige und stabile Verteilerstruktur ermöglicht werden.
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Gleichwohl kann die Erfindung vorsehen, dass der Blockkörper im Schritt a) mithilfe einer Platzhalterstruktur ausgebildet wird, die mit einer Metallschmelze umgossen wird, und/oder dass der Blockkörper im Schritt a) mithilfe einer Platzhalterstruktur ausgebildet wird, die mit Metall beschichtet wird, bspw. mithilfe eines vakuumbasierten Beschichtungsverfahrens, wie z. B. PVD, wobei insbesondere nach dem Aushärten des Metalls die Platzhalterstruktur aus dem Blockkörper herausgelöst oder herausgebannt wird. Somit können die Poren innerhalb des Blockkörpers durch die Platzhalterstruktur vorgegeben werden. Die Platzhalterstruktur kann z. B. aus einem Kunststoff, bspw. PU, ausgebildet sein. Hierzu können Kügelchen aus einem Kunststoffmaterial in eine Form geschüttet werden, die zuvor oder danach mit Metallschmelze umgossen oder beschichtet werden, und anschließend stoffschlüssig, bspw. durch Sintern, miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Methode zum Herstellen des Blockkörpers.
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Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt b) der Blockkörper zu einer Vielzahl an Schaummatten, insbesondere gleichzeitig, zugeschnitten wird. Somit kann die Herstellung von dünnen Verteilerstrukturen, die den hohen Anforderungen an moderne Brennstoffzellen entsprechen, schnell und einfach erfolgen.
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Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt b) ein funkenerosives Verfahren (EDM), ein drahterosives Verfahren (WEDM) oder ein multidrahterosives Verfahren (MWEDM) verwendet wird. Funkenerosive Verfahren sind kraftfreie Prozesse. Somit kann der Vorteil erreicht werden, dass kein bzw. beinahe kein Druck auf den Blockkörper bei Herausschneiden des oder der Schaummatten angelegt wird. Somit können sogar filigranste Schaumstrukturen mit kleinsten Porendurchmessern schonend durchtrennt werden, ohne die Porenstruktur zu zerstören oder zu deformieren. Dabei können dünne Drähte (bis ca. 50 µm) zum Einsatz kommen, sodass die Schnittspalten entsprechend schmal verbleiben können. Da ein deionisiertes Wasser bei solchen Verfahren als ein Arbeitsmedium verwendet werden kann, brauchen die fertigen Schaummatten anschließend nicht gereinigt zu werden. Somit können die Herstellungskosten noch weiter reduziert werden. Da bei einer Bearbeitung mit MWEDM extrem viele Bauteile (10-100) in einem Schritt hergestellt werden, sind die Bearbeitungskosten pro Bauteil extrem gering. Durch die tlw. extrem hohe Porosität der Metallschäume (bis zu > 95%) und somit nur wenig zu schneidendem Material ist die Bearbeitung mittels funkenerosiver Verfahren schnell, kostengünstig und effizient. Zudem ergeben sich durch die funkenerosiven Verfahren Auslegungsfreiheiten bei dem Design und neue funktionale Optimierungsmöglichkeiten der Schaummatten, die bspw. mit bestimmten Oberflächenstrukturen versehen sein können.
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Des Weiteren sieht die Erfindung eine Verteilerstruktur zum Verteilen eines Reaktanten in einer Brennstoffzelle vor, die in Form einer Schaummatte mit einer (offenen) Porenstruktur bzw. aus einem (offen-) porösen Material, insbesondere elektrisch leitfähigen, bspw. metallischen, Schaum, ausgebildet ist. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Porenstruktur einen Porendurchmesser aufweist, der unabhängig von einer Materialstärke der Schaummatte ist. Mithilfe der erfindungsgemäßen Verteilerstruktur können Materialstärken bereitgestellt werden, die sehr niedrig sind und sogar unterhalb des Porendurchmessers liegen können. Dadurch können relativ dünne, leichte und kostengünstige Brennstoffzellen hergestellt werden. Insbesondere kann die Verteilerstruktur mithilfe eines Verfahrens hergestellt werden, das wie oben beschrieben ausgeführt werden kann. Somit werden mithilfe der erfindungsgemäßen Verteilerstruktur die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
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Zudem sieht die Erfindung eine Brennstoffzelle vor, die auf einer Kathodenseite und/oder auf einer Anodenseite mindestens eine Verteilerstruktur aufweist, die mithilfe eines oben beschriebenen Verfahrens hergestellt ist. Mithin kann eine relativ dünne, leichte und kostengünstige Brennstoffzelle bereitgestellt werden. Außerdem werden mithilfe der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele:
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Verteilerstruktur sowie deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine beispielhafte Installation zum Herstellen einer Verteilerstruktur im Sinne der Erfindung,
- 2a eine weitere mögliche Installation zum Herstellen einer Verteilerstruktur im Sinne der Erfindung,
- 2b eine weitere mögliche Installation zum Herstellen einer Verteilerstruktur im Sinne der Erfindung,
- 3 eine noch weitere mögliche Installation zum Herstellen einer Verteilerstruktur im Sinne der Erfindung,
- 4 eine mögliche Schaumstruktur im Sinne der Erfindung, und
- 5 eine weitere mögliche Schaumstruktur im Sinne der Erfindung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.
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Die 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Installationen, mithilfe von welchen ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt werden kann, welches zum Herstellen einer (offen-) porösen und insbesondere elektrisch leitfähigen, bspw. metallischen, Verteilerstruktur 10 zum Verteilen eines Reaktanten in einer Brennstoffzelle, bspw. PEM- oder SOF-Brennstoffzelle, einem Elektrolyseur, einer Batterie, einem Kondensator oder einem Katalysatorträger dient. Die Erfindung sieht dabei vor, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- a) Herstellen eines massiven monolithischen Blockkörpers 100 mit einer inneren Porenstruktur P,
- b) Herausschneiden mindestens einer Schaummatte S aus dem monolithischen Blockkörper 100, die die poröse Verteilerstruktur 10 bildet.
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Die 1 bis 3 zeigen dabei den massiven monolithischen Blockkörper 100 unmittelbar vor dem Durchführen des Schrittes b), bei welchem der monolithische Blockkörper 100 (als äußere Urspungsform) in, insbesondere gleichzeitig mehrere, Schaummatten S zugeschnitten wird, die in den 4 und 5 gezeigt sind. Die Schaummatten S aus den 4 und 5 dienen schließlich als die porösen Verteilerstrukturen 10 im Sinne der Erfindung. Nach dem Schritt b) sind die Verteilerstrukturen 10 ohne weitre Verarbeitung, insbesondere ohne eine Reinigung, bereit für den Einsatz, bspw. in einer nicht dargestellten Brennstoffzelle.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass die Formgebung der fertigen Schaummatte S nach der Herstellung eines massiven monolithischen Blockkörpers 100 mit einer inneren Porenstruktur P, und insbesondere nach Abschluss jeglicher Hochtemperaturprozesse, erfolgt. Somit kann die Formgebung der fertigen Schaummatten S unabhängig von der Form der Platzhalterstrukturen oder von der Gießform erfolgen. Das Ausgangsmaterial im Rahmen der Erfindung ist somit ein größerer bzw. massiver und monolithischer Blockkörper 100 aus Metallschaum.
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Wie es aus den 1 bis 3 zum Ausdruck kommt, können die eigentlichen Schaummatten S als fertige Bauteile vorzugsweise mittels eines funkenerosiven Verfahrens (EDM), insbesondere eines drahterosiven Verfahrens (WEDM, vgl. die 1 und 3) oder eines multidrahterosiven Verfahrens (MWEDM, vgl. die 2a und 2b) aus dem Blockkörper 100 zugeschnitten werden.
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Hierzu wird der Blockkörper 100 auf einem Drahtgeflecht aus einem Draht 1 (vgl. die 1 und 3) oder aus mehreren Drähten 1, 2, 3... (vgl. die 2a und 2b) positioniert und geerdet bzw. auf den anderen Pol des Generators geschaltet. Jeder Draht 1, 2, 3, ... kann sich dabei zwischen zwei Kartuschen 103, 104 erstrecken. Das Drahtgeflecht wird weiterhin um zwei Rollen 101, 102 gewickelt. Mithilfe eines Generators (vgl. 1), jeweils eines Generators (vgl. die 2a und 2b) oder eines gemeinsamen Generators 110 (vgl. 3) werden die Drähte 1, 2, 3, ... unter Strom gesetzt. Die Funkenerosion entsteht nun an den Drähten 1, 2, 3, ..., die als Elektroden wirken. Die Drähte 1, 2, 3, ..., die unter Strom gesetzt werden, schneiden folglich den Blockkörper 100 in Scheiben völlig bzw. beinahe kraftfrei. Somit wird die Schaumstruktur S schonend zerschnitten.
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Als Arbeitsmedium kann dabei Öl oder deionisiertes Wasser (mit oder ohne Zusätze) zum Einsatz kommen. Durch die parallele Bearbeitung können dabei bis zu mehrere hundert identische Bauteile in einem Arbeitsschritt b) aus dem Blockkörper 100 herausgeschnitten werden.
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Die Erfindung bringt somit mehrere wesentliche Vorteile mit sich, wie vereinfachte Schaumherstellung im Schritt a), denn anstatt sehr vieler kleiner Schaummatten S braucht nun gemäß der Erfindung in sämtlichen Schritten der Metallschaumherstellung nur ein massiver monolithischer Blockkörper 100 gehandhabt werden.
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Weiterhin wird mithilfe der Erfindung die Materialstärke D der fertigen Schaummatten S von dem Porendurchmesser d entkoppelt, wodurch die Grenzen nach unten beim Herstellen der gewünschten Materialstärke D der Verteilerstruktur 10 deutlich erweitert werden. Bei einem Porendurchmesser d unter 250 bis 350 µm kann eine Materialstärke d unter 100 µm erreicht werden.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass das Ausgangmaterial als massiver monolithischer Blockkörper 100 verarbeitet, bspw. versintert, wird.
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Wie es aus der 4 zum Ausdruck kommt, kann die Porenstruktur P innerhalb des Blockkörpers 100 mit offenen Poren ausgebildet werden. Folglich kann im Schritt b) die Materialstärke D der Schaummatte S völlig unabhängig vom Porendurchmesser d innerhalb des Blockkörpers 100 hergestellt werden, um einen ungehinderten Fluss des Reaktanten durch die Verteilerstruktur 10 zu ermöglichen.
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Wie es außerdem aus der 5 zum Ausdruck kommt, kann die Porenstruktur P innerhalb des Blockkörpers 100 mit geschlossenen Poren ausgebildet werden. In diesem Fall kann die Materialstärke D der Schaummatte S kleiner als der Porendurchmesser d innerhalb des Blockkörpers 100 ausgewählt werden. Somit können die Poren geöffnet werden, um den Fluss des Reaktanten durch die Verteilerstruktur 10 zu ermöglichen.
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Somit kann die Erfindung eine Verteilerstruktur 10 in Form einer Schaummatte S mit einer Porenstruktur P ermöglichen, wobei die Porenstruktur P einen Porendurchmesser d aufweist, der unabhängig von der Materialstärke D der Schaummatte S ist.
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Die voranstehende Beschreibung der 1 bis 5 beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.