DE102019217210A1 - Cell arrangement - Google Patents
Cell arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019217210A1 DE102019217210A1 DE102019217210.5A DE102019217210A DE102019217210A1 DE 102019217210 A1 DE102019217210 A1 DE 102019217210A1 DE 102019217210 A DE102019217210 A DE 102019217210A DE 102019217210 A1 DE102019217210 A1 DE 102019217210A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrode
- membrane
- arrangement
- electrode unit
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
- H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
- H01M8/004—Cylindrical, tubular or wound
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
- H01M2250/402—Combination of fuel cell with other electric generators
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zellanordnung (100), die ein druckfestes Gehäuse (10) wobei im Gehäuse (10) mindestens eine erste Elektrodenanordnung (20) und mindestens eine zweite Elektrodenanordnung (40) umfasst, wobei die mindestens eine erste Elektrodenanordnung (20) mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit (30) mit einer ersten Anode (31) und einer ersten Kathode (32) aufweist, welche voneinander durch eine erste Membran (33) getrennt sind, und wobei die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung (40) mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit (50) mit einer zweiten Anode (51) und einer zweiten Kathode (52) aufweist, welche voneinander durch eine zweite Membran (53) getrennt sind.Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das mindestens eine erfindungsgemäße Zellanordnung (100) umfasst.The invention relates to a cell arrangement (100) which has a pressure-resistant housing (10), with at least one first electrode arrangement (20) and at least one second electrode arrangement (40) in the housing (10), the at least one first electrode arrangement (20) at least one first membrane electrode unit (30) with a first anode (31) and a first cathode (32), which are separated from one another by a first membrane (33), and wherein the at least one second electrode arrangement (40) at least a second Membrane-electrode unit (50) with a second anode (51) and a second cathode (52), which are separated from one another by a second membrane (53). The invention further relates to a motor vehicle which has at least one cell arrangement (100 ) includes.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zellanordnung, die ein druckfestes Gehäuse wobei im Gehäuse mindestens eine erste Elektrodenanordnung und mindestens eine zweite Elektrodenanordnung umfasst, wobei die mindestens eine erste Elektrodenanordnung mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit mit einer ersten Anode und einer ersten Kathode aufweist, welche voneinander durch eine erste Membran getrennt sind, und wobei die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit mit einer zweiten Anode und einer zweiten Kathode aufweist, welche voneinander durch eine zweite Membran getrennt sind.The invention relates to a cell arrangement which has a pressure-resistant housing, the housing comprising at least one first electrode arrangement and at least one second electrode arrangement, the at least one first electrode arrangement having at least one first membrane-electrode unit with a first anode and a first cathode, which are mutually are separated by a first membrane, and wherein the at least one second electrode arrangement has at least one second membrane-electrode unit with a second anode and a second cathode, which are separated from one another by a second membrane.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das mindestens eine erfindungsgemäße Zellanordnung umfasst.The invention also relates to a motor vehicle which comprises at least one cell arrangement according to the invention.
Stand der TechnikState of the art
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft insbesondere in Fahrzeugen vermehrt elektrische Systeme zum Einsatz kommen, die fortschrittliche Technologie zur Energieerzeugung mit elektrischer Antriebstechnik kombinieren. Eine Möglichkeit zur Erzeugung elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem eines Fahrzeugs bilden Brennstoffzellen.It is becoming apparent that in the future, especially in vehicles, more and more electrical systems will be used that combine advanced technology for energy generation with electrical drive technology. Fuel cells form one possibility for generating electrical energy for an electrical drive system of a vehicle.
Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, welche die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Eine Brennstoffzelle ist also ein elektrochemischer Energiewandler. Bei bekannten Brennstoffzellen werden insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (02) in Wasser (H2O), elektrische Energie und Wärme gewandelt.A fuel cell is a galvanic cell that converts the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel and an oxidizing agent into electrical energy. A fuel cell is therefore an electrochemical energy converter. In known fuel cells, hydrogen (H2) and oxygen (02) in particular are converted into water (H2O), electrical energy and heat.
Zur Erzeugung von Wasserstoff findet üblicherweise ein Elektrolyseur Anwendung. Ein Elektrolyseur ist ein elektrochemischer Energiewandler, welcher Wasser (H20) mittels elektrischer Energie in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) spaltet. Damit der erzeugte Wasserstoff in einem Hochdruckspeicher gespeichert werden kann, werden üblicherweise Verdichter eingesetzt.An electrolyser is usually used to generate hydrogen. An electrolyzer is an electrochemical energy converter which splits water (H20) into hydrogen (H2) and oxygen (O2) using electrical energy. Compressors are usually used so that the hydrogen produced can be stored in a high-pressure storage device.
Die Brennstoffzelle, der Elektrolyseur und der Verdichter können jeweils als eine Zelle und auf Basis von Polymerelektrolytmembranen, die auch als Protonen-Austausch-Membrane (PEM) bezeichnet werden, ausgebildet. Mehrere Einzelzellen können zu einem Stapel angeordnet werden. Die Einzelzelle umfasst üblicherweise eine Membran-Elektroden-Einheit (Engl.: Membrane Electrode Assembly, MEA), welche zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, aufweist, die durch eine Polymerelektrolytmembran (PEM) getrennt sind. An die Anode und die Kathode kann jeweils eine Gasdiffusionslage für eine gleichmäßige Verteilung des Mediums, wie z. B. Gase und Flüssigkeit, bzw. für einen geregelten Medientransport angebracht werden. Basis von PEM ausgestaltete Elektrolyseure und Verdichter werden auch als PEM-Elektrolyseur und elektrochemischer Verdichter bezeichnet.The fuel cell, the electrolyzer and the compressor can each be designed as a cell and based on polymer electrolyte membranes, which are also referred to as proton exchange membranes (PEM). Several individual cells can be arranged in a stack. The single cell usually comprises a membrane electrode assembly (Membrane Electrode Assembly, MEA) which has two electrodes, namely an anode and a cathode, which are separated by a polymer electrolyte membrane (PEM). A gas diffusion layer for even distribution of the medium, such as, for. B. gases and liquids, or for a regulated media transport. Electrolyzers and compressors designed on the basis of PEM are also referred to as PEM electrolyzers and electrochemical compressors.
Die Einzelzelle umfasst ferner Bipolarplatten zur Kontaktierung der Anode sowie der Kathode und zur Medienführung. Durch Aussparungen in den Bipolarplatten werden Kanäle zur Medienverteilung innerhalb des Stapels generiert. Zusammengehalten wird dieser Stapel üblicherweise durch gegeneinander verschraubte Spannplatten, an denen sich auch die Medienanschlüsse des Stapels befinden. Jede Einzelzelle bzw. Einzelteile wie Bipolarplatten müssen zur Umgebung hin sowie intern zwischen Anoden- und Kathodenseite bzw. zwischen den einzelnen Medienführungen abgedichtet werden.The single cell also includes bipolar plates for contacting the anode and the cathode and for media routing. Channels for media distribution within the stack are generated through recesses in the bipolar plates. This stack is usually held together by clamping plates screwed against each other, on which the media connections of the stack are also located. Each individual cell or individual parts such as bipolar plates must be sealed from the environment as well as internally between the anode and cathode side or between the individual media ducts.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird eine Zellanordnung vorgeschlagen. Dabei umfasst die Zellanordnung ein druckfestes Gehäuse. Dabei sind mindestens eine erste Elektrodenanordnung und mindestens eine zweite Elektrodenanordnung im Gehäuse angeordnet, wobei die mindestens eine erste Elektrodenanordnung mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit mit einer ersten Anode und einer ersten Kathode aufweist, welche voneinander durch eine erste Membran getrennt sind, und wobei die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit mit einer zweiten Anode und einer zweiten Kathode aufweist, welche voneinander durch eine zweite Membran getrennt sind. A cell arrangement is proposed. The cell arrangement includes a pressure-resistant housing. At least one first electrode arrangement and at least one second electrode arrangement are arranged in the housing, the at least one first electrode arrangement having at least one first membrane-electrode unit with a first anode and a first cathode, which are separated from one another by a first membrane, and wherein the at least one second electrode arrangement has at least one second membrane-electrode unit with a second anode and a second cathode, which are separated from one another by a second membrane.
Erfindungsgemäß sind die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung zylindrisch ausgebildet und im Querschnitt geschlossen. Dabei weist die mindestens eine erste Elektrodenanordnung einen ersten Typ auf, während die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung einen zweiten Typ aufweist. Der erste Typ und der zweite Typ sind dabei jeweils aus einer Brennstoffzelle-, einer Elektrolyseur- und einer elektrochemischen Verdichter-Membran- Elektroden- Einheit ausgewählt.According to the invention, the at least one first and the at least one second electrode arrangement are cylindrical and have a closed cross section. The at least one first electrode arrangement has a first type, while the at least one second electrode arrangement has a second type. The first type and the second type are each selected from a fuel cell, an electrolyzer and an electrochemical compressor-membrane-electrode unit.
Ein Zylinder ist ein geometrischer Körper, bei dem zwei parallele, ebene, kongruente Grundflächen durch eine Mantelfläche miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist ein Zylinder im Sinne der Erfindung ein senkrechter Zylinder, bei dem die beiden Grundflächen senkrecht zu einer Längsachse des Zylinders sind. In diesem Fall sind die beiden Grundflächen sowie ein Querschnitt des Zylinders von Form und Größe identisch zueinander. Die beiden Grundflächen sowie der Querschnitt des Zylinders können kreisrund, oval oder polygonal ausgebildet werden. Somit fallen ein elliptischer Zylinder und ein Prisma auch unter den Begriff Zylinder im Sinne der Erfindung.A cylinder is a geometric body in which two parallel, flat, congruent base surfaces are connected to one another by a lateral surface. A cylinder in the sense of the invention is preferably a vertical cylinder in which the two base surfaces are perpendicular to a longitudinal axis of the cylinder. In this case, the two base areas and a cross section of the cylinder are identical in shape and size to one another. The two base areas as well as the cross section of the cylinder can be circular, oval or polygonal. Thus, an elliptical cylinder and a prism also fall under the term cylinder in the context of the invention.
Durch die mindestens eine zylindrisch ausgebildete und im Querschnitt geschlossene erste Elektrodenanordnung und die mindestens eine zylindrisch ausgebildete und im Querschnitt geschlossene zweite Elektrodenanordnung wird ein Innenraum der erfindungsgemäßen Zellanordnung in mehrere gegeneinander abgedichtete Teilinnenräume unterteilt. Die mehreren Teilinnenräume sind derart miteinander verbunden, dass Protonen durch die erste Membran der mindestens einen ersten Membran-Elektroden-Einheit geleitet werden.The at least one cylindrical first electrode arrangement with a closed cross section and the at least one cylindrical second electrode arrangement with a closed cross section divide an interior of the cell arrangement according to the invention into several mutually sealed sub-interiors. The plurality of partial interiors are connected to one another in such a way that protons are passed through the first membrane of the at least one first membrane-electrode unit.
Die mindestens eine erste Elektrodenanordnung weist dabei einen ersten Träger zum Tragen der mindestens einen ersten Membran-Elektroden-Einheit auf. Dabei kann der erste Träger ebenfalls zylindrisch ausgebildet werden und im Querschnitt geschlossenen sein.The at least one first electrode arrangement has a first carrier for carrying the at least one first membrane-electrode unit. The first carrier can also be cylindrical and closed in cross section.
Die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung weist dabei einen zweiten Träger zum Tragen der mindestens einen zweiten Membran-Elektroden-Einheit auf. Dabei kann der erste Träger ebenfalls zylindrisch ausgebildet werden und im Querschnitt geschlossenen sein.The at least one second electrode arrangement has a second carrier for carrying the at least one second membrane-electrode unit. The first carrier can also be cylindrical and closed in cross section.
Für die erste Anode und die erste Kathode können ferner Bipolarplatten und Gasdiffusionslagen vorgesehen werden. Durch entsprechende Isolierung besteht keine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Anode und der ersten Kathode der mindestens einen ersten Membran-Elektroden-Einheit.Furthermore, bipolar plates and gas diffusion layers can be provided for the first anode and the first cathode. As a result of appropriate insulation, there is no electrically conductive connection between the first anode and the first cathode of the at least one first membrane-electrode unit.
Für die zweite Anode und die zweite Kathode können ebenfalls Bipolarplatten und Gasdiffusionslagen vorgesehen werden. Durch entsprechende Isolierung besteht keine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Anode und der zweiten Kathode der mindestens einen zweiten Membran-Elektroden-Einheit.Bipolar plates and gas diffusion layers can also be provided for the second anode and the second cathode. As a result of appropriate insulation, there is no electrically conductive connection between the second anode and the second cathode of the at least one second membrane-electrode unit.
zwischen der mindestens einen ersten Elektrodenanordnung und der mindestens einen zweiten Elektrodenanordnung kann eine gasdurchlässige, elektrisch isolierende Schicht angeordnet. Diese gasdurchlässige, elektrisch isolierende Schicht dient sowohl zur gleichmäßigen Verteilung des Gases, als auch zur elektrischen Trennung der mindestens einen ersten Elektrodenanordnung und der mindestens einen zweiten Elektrodenanordnung.A gas-permeable, electrically insulating layer can be arranged between the at least one first electrode arrangement and the at least one second electrode arrangement. This gas-permeable, electrically insulating layer serves both for the uniform distribution of the gas and for the electrical separation of the at least one first electrode arrangement and the at least one second electrode arrangement.
Vorzugsweise unterscheiden sich der erste Typ und der zweite Typ voneinander.The first type and the second type are preferably different from one another.
Vorteilhaft ist die mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit als eine Elektrolyseur-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet, während die mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit als eine elektrochemische Verdichter-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet ist. Alternativ kann die mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit als eine elektrochemische Verdichter-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet, während die mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit als eine Elektrolyseur-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet ist.The at least one first membrane-electrode unit is advantageously designed as an electrolyzer-membrane-electrode unit, while the at least one second membrane-electrode unit is designed as an electrochemical compressor-membrane-electrode unit. Alternatively, the at least one first membrane-electrode unit can be designed as an electrochemical compressor-membrane-electrode unit, while the at least one second membrane-electrode unit is designed as an electrolyzer-membrane-electrode unit.
Vorteilhaft ist auch, dass die mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit als eine Brennstoffzelle-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet ist, während die mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit als eine elektrochemische Verdichter-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet ist. Alternativ kann die mindestens eine erste Membran-Elektroden-Einheit als eine elektrochemische Verdichter-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet, während die mindestens eine zweite Membran-Elektroden-Einheit als eine Brennstoffzelle-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet ist.It is also advantageous that the at least one first membrane-electrode unit is designed as a fuel cell-membrane-electrode unit, while the at least one second membrane-electrode unit is designed as an electrochemical compressor-membrane-electrode unit. Alternatively, the at least one first membrane-electrode unit can be designed as an electrochemical compressor-membrane-electrode unit, while the at least one second membrane-electrode unit is designed as a fuel cell-membrane-electrode unit.
Bevorzugt weisen das Gehäuse, die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung jeweils einen runden, ovalen oder polygonalen Querschnitt auf. Unter dem Begriff des polygonalen Querschnitts fallen beispielsweise ein dreieckiger, ein rechteckiger, ein sternförmiger und ein kreuzförmiger Querschnitt eines zylindrisch ausgebildeten Körpers. Besonders bevorzugt weisen das Gehäuse, die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung jeweils einen runden oder einen rechteckigen Querschnitt auf.The housing, the at least one first and the at least one second electrode arrangement each have a round, oval or polygonal cross section. The term polygonal cross section includes, for example, a triangular, rectangular, star-shaped and cross-shaped cross section of a cylindrically designed body. Particularly preferably, the housing, the at least one first and the at least one second electrode arrangement each have a round or a rectangular cross section.
Der Querschnitt des Gehäuses, der Querschnitt der mindestens eine ersten Elektrodenanordnung und der Querschnitt der mindestens einen zweiten Elektrodenanordnung können jeweils unterschiedlich gewählt werden.The cross section of the housing, the cross section of the at least one first electrode arrangement and the cross section of the at least one second electrode arrangement can each be selected to be different.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Zellanordnung mehrere erste Elektrodenanordnungen. Dabei sind die mehreren ersten Elektrodenanordnungen bevorzugt koaxial zueinander im Gehäuse angeordnet werden. Bevorzugt ist jeweils zwischen zwei ersten Elektrodenanordnungen eine Bipolarplatte angeordnet. Denkbar ist aber, dass die mehreren ersten Elektrodenanordnungen nebeneinander im Gehäuse angeordnet werden. Dabei können die mehreren ersten Elektrodenanordnungen unterschiedliche Querschnitte aufweisen.The cell arrangement according to the invention preferably comprises a plurality of first electrode arrangements. The plurality of first electrode arrangements are preferably arranged coaxially to one another in the housing. A bipolar plate is preferably arranged between each two first electrode arrangements. However, it is conceivable that the plurality of first electrode arrangements are arranged next to one another in the housing. The multiple first electrode arrangements can have different cross-sections.
Die mehreren ersten Elektrodenanordnungen können koaxial zueinander im Gehäuse derart angeordnet sein, dass die benachbarten ersten Elektrodenanordnungen immer mit gleichen Elektrodenseiten, also Anodenseiten oder Kathodenseiten der mindestens einen ersten Membran-Elektroden-Einheit der jeweiligen ersten Elektrodenanordnungen, einander zugewandt sind.The plurality of first electrode arrangements can be arranged coaxially to one another in the housing in such a way that the adjacent first electrode arrangements are always identical Electrode sides, that is to say anode sides or cathode sides of the at least one first membrane-electrode unit of the respective first electrode arrangements, face one another.
Denkbar ist auch, dass die mehreren ersten Elektrodenanordnungen in mehrere Gruppen unterteilt werden. Dabei weisen die mehreren Gruppen jeweils eine Anzahl von den ersten Elektrodenanordnungen auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die mehreren Gruppen sind dann nebeneinander im Gehäuse angeordnet. Beispielsweise können die mehreren ersten Elektrodenanordnungen in eine erste und eine zweite Gruppe unterteilt werden, wobei die erste Gruppe eine erste Anzahl von den ersten Elektrodenanordnungen aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind, während die zweite Gruppe eine zweite Anzahl von den ersten Elektrodenanordnungen aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die erste Gruppe und die zweite Gruppe sind dabei nebeneinander im Gehäuse angeordnet. Bevorzugt ist die erste Anzahl der ersten Elektrodenanordnungen gleich der zweiten Anzahl der ersten Elektrodenanordnungen.It is also conceivable that the several first electrode arrangements are divided into several groups. The multiple groups each have a number of the first electrode arrangements which are arranged coaxially to one another. The several groups are then arranged next to one another in the housing. For example, the plurality of first electrode arrangements can be divided into a first and a second group, the first group having a first number of the first electrode arrangements that are arranged coaxially to one another, while the second group has a second number of the first electrode arrangements that are coaxial are arranged to each other. The first group and the second group are arranged next to one another in the housing. The first number of first electrode arrangements is preferably equal to the second number of first electrode arrangements.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Zellanordnung mehrere zweite Elektrodenanordnungen. Dabei sind die mehreren zweiten Elektrodenanordnungen bevorzugt koaxial zueinander im Gehäuse angeordnet. Bevorzugt ist jeweils zwischen zwei zweiten Elektrodenanordnungen eine Bipolarplatte angeordnet. Denkbar ist aber auch, dass die mehreren zweiten Elektrodenanordnungen nebeneinander im Gehäuse angeordnet sind. Die mehreren zweiten Elektrodenanordnungen können unterschiedliche Querschnitte aufweisen.The cell arrangement according to the invention preferably comprises a plurality of second electrode arrangements. The plurality of second electrode arrangements are preferably arranged coaxially to one another in the housing. A bipolar plate is preferably arranged between each two second electrode arrangements. However, it is also conceivable that the plurality of second electrode arrangements are arranged next to one another in the housing. The plurality of second electrode arrangements can have different cross sections.
Die mehreren zweiten Elektrodenanordnungen können koaxial zueinander im Gehäuse derart angeordnet sein, dass die benachbarten zweiten Elektrodenanordnungen immer mit gleichen Elektrodenseiten, also Anodenseiten oder Kathodenseiten der mindestens einen zweiten Membran-Elektroden-Einheit der jeweiligen zweiten Elektrodenanordnungen, einander zugewandt sind.The plurality of second electrode arrangements can be arranged coaxially to one another in the housing in such a way that the adjacent second electrode arrangements always face one another with the same electrode sides, i.e. anode sides or cathode sides of the at least one second membrane electrode unit of the respective second electrode arrangements.
Denkbar ist auch, dass die mehreren zweiten Elektrodenanordnungen in mehrere Gruppen unterteilt werden. Dabei weisen die mehreren Gruppen jeweils eine Anzahl von den zweiten Elektrodenanordnungen auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die mehreren Gruppen sind dann nebeneinander im Gehäuse angeordnet.It is also conceivable that the several second electrode arrangements are divided into several groups. The multiple groups each have a number of the second electrode arrangements which are arranged coaxially to one another. The several groups are then arranged next to one another in the housing.
Die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung kann dabei koaxial zu oder neben der mindestens einen ersten Elektrodenanordnung angeordnet werden. Bevorzugt ist, dass die mindestens eine erste Elektrodenanordnung und die mindestens eine zweite Elektrodenanordnung koaxial zueinander angeordnet sind.The at least one second electrode arrangement can be arranged coaxially with or next to the at least one first electrode arrangement. It is preferred that the at least one first electrode arrangement and the at least one second electrode arrangement are arranged coaxially to one another.
Sind die mehreren ersten oder mehreren zweiten Elektrodenanordnungen koaxial zueinander im Gehäuse angeordnet, deren ersten oder zweiten Membran-Elektroden-Einheiten als elektrochemische Verdichter-Membran-Elektroden-Einheit ausgestaltet sind, wird ein mehrstufiger elektrochemischer Verdichter ausgebildet. Somit kann ein zu großer Druckunterschied an der Membran-Elektroden-Einheit bei nur einer Druckstufe vermieden werden. In diesem Fall sind die benachbarten ersten oder zweiten Elektrodenanordnungen immer mit unterschiedlichen Elektrodenseiten einander zugewandt.If the plurality of first or a plurality of second electrode arrangements are arranged coaxially to one another in the housing, the first or second membrane electrode units of which are designed as an electrochemical compressor membrane electrode unit, a multi-stage electrochemical compressor is formed. In this way, too great a pressure difference on the membrane-electrode unit can be avoided with only one pressure level. In this case, the adjacent first or second electrode arrangements always face one another with different electrode sides.
Mit der erfindungsgemäßen Zellanordnung können die Querschnitte der Teilinnenräume vor der Anode und der Kathode so groß ausgebildet werden, dass die Anode und die Kathode einer als eine Brennstoffzelle-Membran-elektroden-Einheit ausgestalteten Membran-Elektroden-Einheit bei einem reinen Sauerstoff-Betrieb der Brennstoffzelle, die Anode eine als eine Elektrolyseur-Membran-Elektroden-Einheit ausgestalteten Membran-Elektroden-Einheit sowie die Anode einer als eine elektrochemischen Verdichter-Membran-Elektroden-Einheit ausgestalteten Membran-Elektroden-Einheit in einem sogenannten „Dead-End-Betrieb“ betrieben werden können. Dadurch ist eine Rezirkulation der Gase oder des Wassers nicht mehr erforderlich. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen den benachbarten Elektrodenanordnungen mindestens 1 mm betragen. Bevorzugt liegt der Abstand in einem Bereich von 1 mm bis 10 cm.With the cell arrangement according to the invention, the cross-sections of the partial interiors in front of the anode and the cathode can be made so large that the anode and the cathode of a membrane-electrode unit designed as a fuel cell-membrane-electrode unit when the fuel cell is operated with pure oxygen , the anode is operated as a membrane electrode unit designed as an electrolyzer membrane electrode unit and the anode of a membrane electrode unit designed as an electrochemical compressor membrane electrode unit in a so-called "dead-end operation" can be. This means that recirculation of the gases or water is no longer necessary. For example, a distance between the adjacent electrode arrangements can be at least 1 mm. The distance is preferably in a range from 1 mm to 10 cm.
Im Falle einer Brennstoffzelle mit reinem Sauerstoff-Betrieb kann daher das Gehäuse frei von Ableitungsanschlüssen, die zur Abfuhr von überschüssigem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, und überschüssigem Sauerstoff dienen, ausgestaltet werden. Das heißt, am Gehäuse brauchen nur zwei Zuleitungsanschlüsse am Gehäuse angebracht zu werden, welche zur Zufuhr eines Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff, und des Sauerstoffs dient. Das Gehäuse weist hierbei weitere Anschlüsse auf, die beispielsweise zur Durchleitung eines Temperierungsmediums und zur Abführung von durch Reaktion oder Kondensation entstehendem Wasser dienen.In the case of a fuel cell with pure oxygen operation, the housing can therefore be designed free of discharge connections which serve to discharge excess fuel, in particular hydrogen, and excess oxygen. This means that only two supply line connections need to be attached to the housing, which are used to supply a fuel, in particular hydrogen, and the oxygen. The housing has further connections, which are used, for example, for the passage of a temperature control medium and for the discharge of water resulting from reaction or condensation.
In Falle eines Elektrolyseurs kann das Gehäuse auch frei von Ableitungsanschlüssen, die der Abfuhr von überschüssigem, aufzuspaltendem Wasser dienen, ausgestaltet werden. Das Gehäuse weist hierbei weitere Anschlüsse auf, die beispielsweise der Abfuhr von dem aufgrund vom osmotischen Effekt die Membrane durchquerendes Wasser dienen.In the case of an electrolyzer, the housing can also be designed free of drainage connections that serve to remove excess water to be split. The housing here has further connections which, for example, serve to discharge the water that has passed through the membrane due to the osmotic effect.
Im Falle eines elektrochemischen Verdichters kann das Gehäuse ebenfalls frei von Ableitungsanschlüssen, die zur Abfuhr von überschüssigem, zu verdichtendem Wasserstoff dienen, ausgestaltet werden. Das Gehäuse weist hierbei weitere Anschlüsse auf, die beispielsweise zur Durchleitung eines Temperierungsmediums und zur Abführung von durch Kondensation entstehendem Wasser dienen.In the case of an electrochemical compressor, the housing can also be free of Drainage connections, which serve to remove excess hydrogen to be compressed, are designed. The housing has further connections, which are used, for example, for the passage of a temperature control medium and for the discharge of water resulting from condensation.
Durch einen entsprechenden großen Querschnitt der Teilinnenräume, die der Kathode der mindestens einen als eine Brennstoffzelle-Membran-Elektroden-Einheit ausgestalteten ersten Membran-Elektroden-Einheit zugewandt sind, kann die als eine Brennstoffzelle ausgebildete Zellanordnung durch einen erhöhten Luft-/Sauerstoffdurchsatz abgekühlt werden. Hierbei weist das Gehäuse zwei Anschlüsse auf, wobei einer davon der Zufuhr der Luft/des Sauerstoffs und der andere der Abfuhr der Luft/des Sauerstoffs dient. Alternativ kann die Kühlung auch durch einen erhöhten Durchsatz von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff realisiert werden, wobei das Gehäuse zwei Anschlüsse aufweist, wobei einer davon der Zufuhr des Brennstoffs und der andere der Abfuhr des Brennstoffs dient. Eine kombinierte Kühlung durch gleichzeitige Erhöhung des Luft-/Sauerstoffdurchsatzes und des Brennstoffdurchsatzes ist ebenfalls möglich.With a correspondingly large cross section of the partial interiors facing the cathode of the at least one first membrane electrode unit configured as a fuel cell membrane electrode unit, the cell arrangement configured as a fuel cell can be cooled by an increased air / oxygen throughput. The housing has two connections, one of which is used to supply the air / oxygen and the other is used to remove the air / oxygen. Alternatively, the cooling can also be implemented by an increased throughput of fuel, in particular hydrogen, the housing having two connections, one of which is used to supply the fuel and the other to discharge the fuel. Combined cooling by simultaneously increasing the air / oxygen throughput and the fuel throughput is also possible.
Es wird ferner ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das mindestens eine erfindungsgemäße Zellanordnung umfasst.A motor vehicle is also proposed which comprises at least one cell arrangement according to the invention.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Zellanordnung weist einen geometrisch einfachen Aufbau auf. Somit ist die Montage der erfindungsgemäßen Zellanordnung stark vereinfacht.The cell arrangement according to the invention has a geometrically simple structure. The assembly of the cell arrangement according to the invention is thus greatly simplified.
Es ist möglich, mit der erfindungsgemäßen Zellanordnung die Querschnitte der Teilinnenräume vor der Anode und der Kathode groß auszubilden. Dadurch ist der Fließwiederstand bzw. der Druckverlust der Gase sehr gering und es besteht kein Konzentrationsgradient in Fließrichtung. Hierbei wird eine lokale Konzentration der Gase an der Anode sowie der Kathode über den Druck der Gase und nicht die geometrische Lage in den Teilinnenräumen bestimmt. Somit ist es möglich, dass die Anode und die Kathode einer Brennstoffzelle sowie die Anode eines elektrochemischen Verdichters im sogenannten „Dead-End-Betrieb“ betrieben werden. Folglich ist eine Rezirkulation der Gase nicht erforderlich.With the cell arrangement according to the invention, it is possible to make the cross-sections of the partial interiors in front of the anode and the cathode large. As a result, the flow resistance or the pressure loss of the gases is very low and there is no concentration gradient in the direction of flow. Here, a local concentration of the gases at the anode and the cathode is determined via the pressure of the gases and not the geometric position in the partial interiors. It is thus possible for the anode and the cathode of a fuel cell as well as the anode of an electrochemical compressor to be operated in so-called “dead-end operation”. As a result, there is no need to recirculate the gases.
Weiterhin ist es mit der erfindungsgemäßen Zellanordnung möglich, einen elektrochemischen Verdichter für eine lokale Extraktion von Wasserstoff aus dem Erdgasnetz durch einen entsprechend großen Querschnitt auf der Anodenseite im Vollstrom praktisch ohne Druckverlust oder Pumpaufwand, einzusetzen.Furthermore, with the cell arrangement according to the invention it is possible to use an electrochemical compressor for local extraction of hydrogen from the natural gas network through a correspondingly large cross section on the anode side in full flow with practically no pressure loss or pumping effort.
Darüber hinaus kann eine Kühlung über einen zusätzlichen Kühlmittelkreislauf bei einer Brennstoffzelle durch einen entsprechend großen Querschnitt auf der Kathodenseite durch einen erhöhten Luftdurchsatz ersetzt werden. Dies ermöglicht ebenfalls eine Vereinfachung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Zellanordnung. Zudem kann bei entsprechendem Anordnen der erfindungsgemäßen Zellanordnung, wie beispielsweise senkrecht oder schräg zur Horizontalebene, ein selbständiges Abfließen von Wasser aus Kondensation, Reaktion oder Wasser, das aufgrund von osmotischen Effekten durch die Membrane durchquert, leicht erzielt werden.In addition, cooling via an additional coolant circuit in a fuel cell can be replaced by a correspondingly large cross section on the cathode side by an increased air throughput. This also enables the construction of the cell arrangement according to the invention to be simplified. In addition, with appropriate arrangement of the cell arrangement according to the invention, such as perpendicular or inclined to the horizontal plane, an independent drainage of water from condensation, reaction or water that passes through the membrane due to osmotic effects can easily be achieved.
Durch die einfache Bauweise der erfindungsgemäßen Zellanordnung bzw. den Wegfall der integrierten Kühlung kann speziell bei koaxialer Anordnung der mindestens einen ersten und der mindestens zweiten Elektrodenanordnung Material für Wandung bzw. Träger zum Tragen der mindestens einen ersten und zweiten Membran-Elektroden-Einheit eingespart werden. Dies ermöglicht sowohl eine Gewichtreduktion, als auch eine Kostenreduktion für Material und Montage der erfindungsgemäßen Zellanordnung.Due to the simple construction of the cell arrangement according to the invention or the omission of the integrated cooling, material for the wall or carrier for supporting the at least one first and second membrane electrode unit can be saved, especially with a coaxial arrangement of the at least one first and the at least second electrode arrangement. This enables both a weight reduction and a cost reduction for material and assembly of the cell arrangement according to the invention.
Außerdem kann eine druckausgeglichene Brennstoffzelle oder ein druckausgeglichener Elektrolyseur mit der erfindungsgemäßen Zellanordnung leicht realisiert werden, da eine einzelne Elektrodenordnung nicht gegenüber der äußere Umgebung der Zellanordnung abgedichtet werden muss. Damit wird der Maximaldruck der Anode oder der Kathode nur durch den Maximaldruck des druckfesten Gehäuses der Zellanordnung bestimmt. Unter einer druckausgeglichenen Brennstoffzelle oder einem druckausgeglichenen Elektrolyseur ist zu verstehen, dass auf Anodenseite und Kathodenseite der Brennstoffzelle oder des Elektrolyseurs annähernd der gleiche Druck vorherrscht. Dadurch liegt kein große Druckabfall über die Membran-Elektroden-Einheit, was zu einer geringeren mechanischen Belastung der Membran-Elektroden-Einheit und zu einer geringeren Gasdiffusion durch die Membran führt. Für eine Abdichtung des druckfesten Gehäuses der Zellanordnung kann ein etabliertes Dichtverfahren wie z.B. für Flansche herangezogen werden. Eine entsprechende Pressung zwischen der Membran-Elektroden-Einheit zu den kontaktierenden Flächen und somit ein guter elektrischer Kontakt kann durch einen geringen Druckunterschied zwischen der Anode und der Kathode sichergestellt werden.In addition, a pressure-balanced fuel cell or a pressure-balanced electrolyzer can easily be implemented with the cell arrangement according to the invention, since an individual electrode arrangement does not have to be sealed off from the external environment of the cell arrangement. The maximum pressure of the anode or the cathode is thus only determined by the maximum pressure of the pressure-tight housing of the cell arrangement. A pressure-balanced fuel cell or a pressure-balanced electrolyzer is to be understood as meaning that approximately the same pressure prevails on the anode side and cathode side of the fuel cell or of the electrolyzer. As a result, there is no great pressure drop across the membrane-electrode unit, which leads to less mechanical stress on the membrane-electrode unit and less gas diffusion through the membrane. An established sealing method, e.g. for flanges, can be used to seal the pressure-tight housing of the cell arrangement. A corresponding pressure between the membrane-electrode unit and the contacting surfaces and thus a good electrical contact can be ensured by a small pressure difference between the anode and the cathode.
Die als ein elektrochemischer Verdichter ausgebildete Zellanordnung ist ferner gut geeignet für eine Festoxidbrennstoffzelle, da ein großer Gasdurchsatz bei sehr geringem Druckverlust ermöglicht werden kann.The cell arrangement designed as an electrochemical compressor is also well suited for a solid oxide fuel cell, since a large gas throughput can be made possible with very little pressure loss.
Mit der erfindungsgemäßen Zellanordnung können leichte Teile ohne Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit durch nichtmetallische Werkstoffe, wie z.B. Kunststoff oder Carbonfaser, ersetzt werden. Dies führt ebenfalls zu einer Gewichtreduktion und einer Kostenreduktion.With the cell arrangement according to the invention, light parts can be replaced by non-metallic materials, such as plastic or carbon fiber, without any requirements for electrical conductivity. This also leads to a weight reduction and a cost reduction.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittdarstellung einer Zellanordnung gemäß einer ersten Ausgestaltung, -
2 eine schematische erste Längsschnittdarstellung der Zellanordnung gemäß der ersten Ausgestaltung, -
3 eine schematische zweite Längsschnittdarstellung der Zellanordnung gemäß der ersten Ausgestaltung, -
4 eine schematische Querschnittdarstellung einer Zellanordnung gemäß einer zweiten Ausgestaltung und -
5 eine schematische Querschnittdarstellung einer Zellanordnung gemäß einer dritten Ausgestaltung.
-
1 a schematic cross-sectional representation of a cell arrangement according to a first embodiment, -
2 a schematic first longitudinal sectional view of the cell arrangement according to the first embodiment, -
3rd a schematic second longitudinal sectional view of the cell arrangement according to the first embodiment, -
4th a schematic cross-sectional representation of a cell arrangement according to a second embodiment and -
5 a schematic cross-sectional illustration of a cell arrangement according to a third embodiment.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, with a repeated description of these elements in individual cases being dispensed with. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Die erste Elektrodenanordnung
Die zweite Elektrodenanordnung
Das Gehäuse
Durch die im Querschnitt geschossene erste und zweite Elektrodenanordnung
Zwischen der ersten Elektrodenanordnung
Die vier ersten Membran-Elektroden-Einheiten
In
Ebenfalls können die vier ersten Membran-Elektroden-Einheiten
Die erfindungsgemäße Zellanordnung
Sind die vier zweiten Membran-Elektroden-Einheiten
Weitere Kombinationen sind auch möglich. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Zellanordnung
In
Die zwei dargestellten ersten Membran-Elektroden-Einheiten
Die zwei dargestellten zweiten Membran-Elektroden-Einheiten
Durch die erste und die zweite Elektrodenanordnung
In
Die zwei dargestellten ersten Membran-Elektroden-Einheiten
Die zwei dargestellten zweiten Membran-Elektroden-Einheiten
Durch die erste und die zweite Elektrodenanordnung
Weitere Ausgestaltung der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019217210.5A DE102019217210A1 (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Cell arrangement |
PCT/EP2020/076543 WO2021089226A1 (en) | 2019-11-07 | 2020-09-23 | Cell arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019217210.5A DE102019217210A1 (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Cell arrangement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019217210A1 true DE102019217210A1 (en) | 2021-05-12 |
Family
ID=72659202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019217210.5A Withdrawn DE102019217210A1 (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Cell arrangement |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019217210A1 (en) |
WO (1) | WO2021089226A1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6994929B2 (en) * | 2003-01-22 | 2006-02-07 | Proton Energy Systems, Inc. | Electrochemical hydrogen compressor for electrochemical cell system and method for controlling |
ITMI20042351A1 (en) * | 2004-12-10 | 2005-03-10 | Nuvera Fuel Cells Europ Srl | FUEL CELL WITH INTERNAL HYDROGEN RECIRCULATION |
EP2656423A2 (en) * | 2010-12-23 | 2013-10-30 | Garal Pty Ltd | Fuel cell and electrolyser structure |
GB201503750D0 (en) * | 2012-08-14 | 2015-04-22 | Powerdisc Dev Corp Ltd | Fuel cells components, stacks and modular fuel cell systems |
-
2019
- 2019-11-07 DE DE102019217210.5A patent/DE102019217210A1/en not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-09-23 WO PCT/EP2020/076543 patent/WO2021089226A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021089226A1 (en) | 2021-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3489394A1 (en) | Electrolyzer for low pressure pem electrolysis | |
EP1080511A1 (en) | Fuel cell module | |
DE102016111638A1 (en) | Bipolar plate with variable width of the reaction gas channels in the area of entry of the active area, fuel cell stack and fuel cell system with such bipolar plates and vehicle | |
DE102019217219A1 (en) | Cell arrangement for the generation and compression of hydrogen | |
WO2018108552A1 (en) | Bipolar plate for a fuel cell and fuel cell | |
DE102016125355A1 (en) | Separator plate, membrane-electrode assembly and fuel cell | |
WO2021089226A1 (en) | Cell arrangement | |
WO2022111924A1 (en) | Bipolar plate for an electrochemical cell, arrangement of electrochemical cells, and method for operating an arrangement of electrochemical cells | |
WO2022111922A1 (en) | Bipolar plate for an electrochemical cell, arrangement of electrochemical cells, and method for operating said arrangement of electrochemical cells | |
DE102020215014A1 (en) | Bipolar plate for an electrochemical cell and electrochemical cell | |
DE102019206117A1 (en) | Fuel cell stacks comprising variable biopolar plates | |
DE102018212880A1 (en) | Bipolar plate for a fuel cell and fuel cell stack | |
DE102018121669A1 (en) | Reversible fuel cell unit and a reversible fuel cell | |
DE102022205235A1 (en) | Method for operating at least one electrochemical cell | |
DE102020128584A1 (en) | Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells | |
WO2020152084A1 (en) | Bipolar plate for a fuel cell, and fuel cell | |
DE102020128312A1 (en) | Fuel cell stack, fuel cell device and motor vehicle with a fuel cell device | |
DE102022205729A1 (en) | Electrochemical cell unit | |
DE102021213726A1 (en) | Process for conditioning a fuel cell unit | |
DE102020215024A1 (en) | Bipolar plate for an electrochemical cell, arrangement of electrochemical cells and method of manufacturing the bipolar plate | |
WO2021180430A1 (en) | Fuel cell unit | |
DE102020203040A1 (en) | Fuel cell unit | |
DE102020114066A1 (en) | Bipolar plate | |
DE102022202195A1 (en) | Electrochemical Cell Unit | |
DE102020114305A1 (en) | Bipolar plate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |