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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Trennung oder Synthese
von Prozeßstoffen, insbesondere
mit Optimierung von Trennschichtverbrauch und Strömungsführung, gemäß Anspruch
1. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle, insbesondere
eine Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzelle, mit einer derartigen
Vorrichtung für
eine Trennung oder Synthese von Prozeßstoffen.
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Vorrichtungen
der oben genannten Art werden für
Prozesse der Stofftrennung oder Stoffsynthese verwendet, bei denen
beispielsweise zwei Prozeßräume durch
eine teilweise durchlässige
großflächige Schicht,
z.B. in Gestalt einer Membran, voneinander getrennt sind. So sind,
z.B. bei Syntheseprozessen einer PEM-Brennstoffzelle, die Prozessräume durch
selektiv durchlässige
Schichten, insbesondere Membranen, voneinander getrennt. Die Schichten
bzw. Membranen sind hierbei hauptsächlich für Ionen durchlässig, welche
zum Ladungstransport dienen.
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In
einem Zellenstapel einer solchen Vorrichtung durchdringen Kanäle für die Führung von
Prozeßstoffen
die selektiv durchlässigen
Schichten im Inneren des Zellenstapels. Die Schichten sind dabei an
ihrem äußeren Rand
und an ihren Rändern
zu den Kanälen
abgedichtet.
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Für den gewünschten
chemischen bzw. elektrochemischen Trenn- oder Syntheseprozeß muß eine bestimmte
Mindestfläche
an Membran bzw. Schichten zur Verfügung gestellt werden. Aufgrund der
durch die Schichten geführten
Kanäle
und ihre Abdichtung wird der Verbrauch an Fläche und damit an Schichtmaterial
vergrößert. Das
für die
Herstellung der Schicht, insbesondere bei PEM-Brennstoffzellen,
erforderliche Material ist jedoch verhältnismäßig teuer. Es wird daher grundsätzlich angestrebt; daß von solchem
Material nur wenig in der Vorrichtung verbaut wird.
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Bei
Vorrichtungen mit großen
Prozeßströmen sind
verhältnismäßig große Kanalquerschnitte innerhalb
der Schichten erforderlich, so daß die angestrebten Kostenziele
aufgrund des hohen Materialverschnitts bei den Schichten nicht erreicht
werden können.
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Neben
einer effizienten Nutzung des Materials der Schichten besteht ferner
die Anforderung, daß der
einzelne Prozeßstoff über die
Fläche
der Schichten gleichmäßig im Zellenstapel
verteilt wird. Des weiteren sollte der gesamte Druckverlust in den Kanälen zum
Zu- und Abführen
des einzelnen Prozeßstoffs
möglichst
gering sein.
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Aus
US 5,484,666 A ist
ein Zellenstapel einer elektrochemischen Zelle bekannt, bei dem
durch eine Vielzahl von Membranen Zu- und Abführkanäle hindurchgeführt sind.
Auf diese Weise ist das Gesamtbauvolumen des Zellenstapels verhältnismäßig klein
gehalten, wohingegen der Verschnitt in den Membranen für die Kanäle groß ist. Durch
die Kanäle des
Zellenstapels sind ferner Zuganker zum Verbinden und Spannen des
Zellenstapels ausgebildet. Die Zuganker sind an Front- und Endplatten
des Zellenstapels abgestützt,
in denen auch Anschlüsse
für die Kanäle ausgebildet
sind.
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Aus
US 5, 543, 240 A ist
ein Brennstoffzellen-Gesamtstapel bekannt, bei dem durch externe Versorgungskanäle ein Prozeßstoff zu
einzelnen Zellenstapeln geführt
wird. Die externe Versorgung erfordert zusätzliche Bauteile und insbesondere
Ventile zum Anschluß an
die Zellenstapel und erschwert eine platzsparende sowie kostengünstige Bauweise
des Brennstoffzellen-Gesamtstapels.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für eine Trennung
oder Synthese von Prozeßstoffen
zu schaffen, bei der einerseits die aktive Fläche der Schicht für die Trennung
oder Synthese im Verhältnis
zu der insgesamt beteiligten Fläche
der Schicht möglichst
groß ist
und andererseits eine gleichmäßige Verteilung
zumindest eines Prozeßstoffs über die
mindestens eine Schicht gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer
Vorrichtung für
eine Trennung oder Synthese gemäß Anspruch
1 sowie durch eine Brennstoffzelle gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind grundsätzlich
die Kanäle
zum Zu- und Abführen von Prozeßstoffen
innerhalb der Zellenstapel angeordnet. Auf diese Weise ist eine
kompakte und modular einfach gestaltete Bauweise der Vorrichtung
geschaffen.
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Zugleich
ist erfindungsgemäß für beispielsweise
das Zuführen
eines einzelnen Prozeßstoffs nicht
ein einzelner Kanal vorgesehen, sondern es sind in dem Zellenstapel
mindestens zwei Kanäle ausgebildet.
Von diesen zumindest zwei Kanälen führt zumindest
ein erster Kanal, vorzugsweise ein sogenannter Außenkanal,
durch den ersten Zellenstapel hindurch und ermöglicht so die Versorgung eines
zweiten Zellenstapels mit dem Prozeßstoff, ohne daß der entsprechende
Volumenstrom des Prozeßstoffs
durch die Schichten bzw. Membranen des ersten Zellenstapels geleitet
werden müßte. Mindestens ein
zweiter Kanal, vorzugsweise ein sogenannter Innenkanal, dient speziell
zur Versorgung der Schichten in dem ersten Zellenstapel. Weil dieser
zweite Kanal einzig und allein die Schichten dieses ersten Zellenstapels
versorgen muß,
sonst aber nicht zum Durchführen
weiterer Volumenströme
dient, kann der zweite Kanal mit einem verhältnismäßig kleinen Querschnitt gestaltet
sein. Aufgrund dieses kleinen Querschnitts ist der Flächenverlust
für den
zweiten Kanal in der Gesamtfläche
der Zellenstapel gering. In Summe führt die Gestaltung mit mindestens
zwei Kanälen
zu einer kompakteren Ausgestaltung des Zellenstapels, insbesondere
des Gesamtstapels, und zu einem vergleichsweise geringen Strömungswiderstand
aller Kanäle
für das
Zuführen
oder Abführen
eines Prozeßstoffs.
Ferner ergibt sich an den Kanälen in
Summe ein geringerer Druckverlust.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durchsetzt der zweite
Kanal die mindestens eine Schicht, während der erste Kanal außerhalb
der mindestens einen Schicht angeordnet ist. Durch diese Anordnung
des ersten Kanals außerhalb
des Bereichs der Schichten und zugleich innerhalb des Zellenstapels
bzw. des Gesamtstapels, kann für
den ersten Kanal die modulare Struktur des Zellenstapels bzw. Zellenstruktur
verwendet und zugleich der Flächenverbrauch
der Schichten für
alle Kanäle
erheblich verkleinert werden. Die modulare Struktur des Zellenstapels
ermöglicht
es, daß der
erste Kanal durch eine einfach auszubildende Öffnung in platten- bzw. scheibenförmigen Zellen
ausgebildet wird, die zu einem Stapel aneinander gelegt sind. Ein
solcher Zellenstapel wird bei den gattungsgemäßen Vorrichtungen ohnehin ausgebildet,
so daß allein
das Ausbilden der Öffnung
für den
ersten Kanal als zusätzlicher Herstellungsschritt
auszuführen
ist.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn der erste Kanal einen größeren Querschnitt
aufweist, als der zweite Kanal. Durch den ersten Kanal kann auf
diese Weise ein verhältnismäßig großer Volumenstrom
an dem ersten Zellenstapel vorbei geleitet werden, ohne daß für dieses
Vorbeileiten die Fläche
der Schichten im ersten Zellenstapel verringert würde. Darüber hinaus
sind für
das Vorbeileiten keine zusätzlichen
Bauteile erforderlich. Aufgrund eines verhältnismäßig großen Querschnitts des ersten
Kanals kann der Druckverlust der Kanäle zum Zu- oder Abführen eines
Prozeßstoffs
gering gehalten werden.
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Um
ein gezieltes Zu- und Abführen
eines Prozeßstoffs
in einem Zellenstapel auf einfache Weise zu realisieren, kann bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einfacher Weise innerhalb des ersten Zellenstapels mindestens
ein Übertrittskanal
zum Verbinden von zumindest einem ersten Kanal mit zumindest einem
zweiten Kanal ausgebildet sein.
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Das
Zu- und Abführen
kann zusätzlich
vorteilhaft variiert werden, indem innerhalb des Übertrittskanals
Mittel zum wahlweisen Einstellen bzw. Begrenzen einer Strömung durch
den Übertrittskanal vorgesehen
sind.
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Der
genannte Übertrittskanal
braucht vorteilhaft nicht mit zusätzlichen Bauteilen außen an dem Zellenstapel
ausgebildet zu werden, sondern er kann vorteilhaft in einer Übertrittsplatte
zwischen dem ersten und dem zweiten Zellenstapel integriert sein.
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Die
derart ausgebildete Übertrittsplatte
kann darüber
hinaus vorteilhaft zugleich weitere für den Betrieb der Vorrichtung
erforderliche Funktionen übernehmen.
Beispielsweise kann eine Temperierung integriert und die Übertrittsplatte
somit insbesondere als Kühlplatte
ausgebildet sein. Eine solche Übertritts-
und Kühlplatte übernimmt
in einer Einheit mehrere für
den Betrieb der Vorrichtung erforderliche Funktionen, wobei die Übertrittsplatte
durch einfaches Einsetzen zwischen zwei Zellenstapeln in die Vorrichtung
eingefügt
sein kann.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
es ferner, daß in
dem ersten und/oder zweiten Kanal ein Zuganker angeordnet ist. Ein
solcher Zuganker dient zum Verspannen der Zellenstapel bzw. des
Gesamtstapels und der zwischen diesen angeordneten Übertrittsplatten.
Der zumindest eine Zuganker ist in dem Gesamtstapel integriert und
gewährleistet
zugleich einen vorteilhaften Kraftfluß.
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Um
die erfindungsgemäße Strömung durch den
ersten und den zweiten Kanal in einem Gesamtstapel aus mehreren
Zellenstapeln kostengünstig und
kompakt zu realisieren, können
zwei Zellenstapel durch eine Trenn- bzw. Sperrplatte getrennt sein, die
von dem ersten Kanal durchsetzt ist. Die Sperrplatte begrenzt auf
diese Weise die Strömung
durch den zweiten Kanal auf den Abschnitt des ersten Zellenstapels,
während
sie eine Strömung
in dem ersten Kanal des ersten Zellenstapels hinüber in den zweiten Zellenstapel
leitet.
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Die
Sperrplatte kann vorteilhaft mit weiteren für einen Gesamtstapel erforderlichen
Elementen kombiniert sein. So kann die Sperrplatte zugleich als Temperierplatte
oder als Dichtung ausgebildet sein.
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Schließlich kann
in dem erfindungsgemäßen Zellenstapel
vorteilhaft außerhalb
des Bereichs der Schichten mindestens ein Temperierkanal mindestens
einen Zellenstapel durchsetzen, ohne daß dadurch die aktive Fläche der
Schichten weiter verringert würde.
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Durch
die erfindungsgemäße Gestaltung
einer Vorrichtung für
eine Trennung oder Synthese von Prozeßstoffen, ist die aktive Fläche der
Schichten verhältnismäßig groß und der
gesamte Verbrauch an Schichtmaterial damit optimiert. Die Kosten
für die Schichten
sind entsprechend geringer, weil bedingt durch kleine Kanalquerschnitte
innerhalb der Schichten wenig Verschnitt auftritt. Durchschnittlich
können mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
rund die Hälfte
der Schichtfläche
gegenüber
herkömmlichen Konzepten
bei gleichem Gesamtkanalquerschnitt eingespart werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner
eine flexible Strömungsführung eines
Prozeßstoffes
innerhalb eines Gesamt- bzw. Zellenstapels möglich. Die Strömungen in
den Kanälen
können
durch geeignete Sperr- bzw. Zwischenplatten im Gesamt- bzw. Zellenstapel
abschnittsweise für
den Zulauf und den Ablauf jedes Prozeßstoffs frei gewählt werden.
In den Sperrplatten können
in einfacher Weise Verbindungs- oder Absperreinrichtungen
ausgebildet sein. Es kann insbesondere eine Vorverteilung eines
oder mehrerer Prozeßstoffe
erreicht werden. Damit lassen sich die Zellen innerhalb eines Zellenstapels
beispielsweise in U-Konfiguration (d.h. Ein- und Auslaß befinden sich
an derselben Seite des Zellenstapels) anschließen, während die Zellen eines zweiten
Zellenstapels in Z-Konfiguration (d.h. Ein- und Auslaß befinden
sich an gegenüberliegenden
Seiten des Zellenstapels) angeschlossen werden können.
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Der
Zellenstapel bzw. Gesamtstapel kann vorzugsweise ohne Einfluß auf den
Anschluß der zweiten
bzw. inneren Kanäle
in U-Konfiguration oder in Z-Konfiguration
an die Peripherie oder an einen anderen Gesamtstapel angeschlossen
sein. Eine Absperrung der einzelnen Zellen- bzw. Gesamtstapel gegeneinander
ist durch geeignete Zwischenplatten in einfacher Weise möglich. Dabei
können Übertrittskanäle in Zwischenplatten
bzw. flachen Bauteilen zwischen den Zellenstapeln beispielsweise
durch Stanzen aus einer Platte hergestellt werden, ohne daß zusätzliche
und aufwendige Bauelemente erforderlich wären.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann durch einfachen Austausch und/oder eine Umgruppierung von Zellen,
Zellenstapeln oder Sperr- bzw. Zwischenplatten geändert und
an andere Trenn- oder Syntheseverfahren angepaßt werden. Auf eine Neukonstruktion
oder Neuanfertigung von Bauteilen kann hingegen in der Regel verzichtet
werden. Insbesondere kann bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung gezielt
ein Druckverlust in den Übertritts-
bzw. Verbindungskanälen
zwischen den ersten und den zweiten Kanälen eingestellt werden. Ferner
kann die Anzahl der aktiven Zellen in jedem einzelnen Zellenstapel leicht
geändert
werden.
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Die
Erfindung kann darüber
hinaus für
jede Art von Schichten, Prozessen, Prozeßstoffen und Prozeßparametern
bei unterschiedlichen Bauformen und Fertigungsweisen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann allgemein für
technische Trennverfahren eingesetzt werden, wie sie beispielsweise
auch in der Lebensmitteltechnik vorkommen. Sie ist insbesondere
dort vorteilhaft verwendbar, wo großflächige und kostenintensive Trennschichten
zum Einsatz kommen.
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Die
oben genannten Temperierkanäle
in mindestens einem Zellenstapel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
vorteilhaft zwischen bzw. im Bereich von ersten Kanälen zum
Zu- oder Abführen
von Prozeßstoffen
angeordnet sein. Auf diese Weise können die jeweiligen ersten
Kanäle
für die
verschiedenen Prozeßstoffe
innerhalb eines Zellenstapels maximal beabstandet angeordnet sein.
Insbesondere bei Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff betrieben
werden, führt
dies zu einer verbesserten Betriebssicherheit.
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In
einem erfindungsgemäßen Gesamtstapel können, insbesondere
durch eine Vorverteilung der Prozeßstoffe, vorteilhafte Strömungskonfigurationen der
Zellen unabhängig
von einer Einbaulage der einzelnen Zellenstapel bzw. einem externen
Anschluß des
Gesamtstapels gewählt
werden. Ferner können die
erfindungsgemäßen Gesamt-
bzw. Zellenstapel gut mit anderen Systemen kombiniert werden, weil der
bevorzugte erfindungsgemäße Gesamtstapel
an seinen Enden vordefinierte Schnittstellen aufweist.
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Die
genannten Zuganker können
vorteilhaft durch die ersten und/oder zweiten Kanäle hindurchgeführt sein,
wobei insbesondere bei einer Anordnung in den ersten Kanälen der
Flächenverbrauch
für die
zweiten Kanäle
weiter verringert werden kann.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
für eine
Trennung oder Synthese von Prozeßstoffen (hier eine PEM-Brennstoffzelle)
anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch einen Zellenstapel eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 einen
Längsschnitt
durch die Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Übertrittsplatte
mit Dichtungen der Vorrichtung gemäß 1,
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Temperier- bzw. Kühlplatte mit Sperr- bzw. Trennplatten
der Vorrichtung gemäß 1,
und
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5 eine
Draufsicht auf eine Temperierplatte der Vorrichtung gemäß 1.
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In
den 1 bis 5 ist ein Stapelpaket bzw. ein
Gesamtstapel 10 einer Vorrichtung zur Trennung oder Synthese
von Prozeßstoffen
veranschaulicht. Der Gesamtstapel 10 ist aus mehreren Zellenstapeln 12, 12' und 12'' gebildet, zwischen denen Platten 14, 16 und 18 angeordnet
sind, deren Aufbau und Funktion nachfolgend noch im Einzelnen erläutert werden
wird.
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In 1 ist
ein vereinfachter Querschnitt durch eine solchen Gesamtstapel 10 dargestellt.
Der Gesamtstapel 10 ist im Bereich der Zellenstapel 12, 12' und 12'' mit einem Rahmen 20 gestaltet,
der eine quadratische Außenkontur
aufweist. In dem Rahmen 20 sind großflächige Schichten 22 für eine Trennung oder
Synthese von Prozeßstoffen
in Gestalt einzelner selektiv durchlässiger Membranen gehaltert.
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Außerhalb
der Schichten 22 sind in dem Rahmen ein erster Kanal bzw. Außenkanal 24 zum Zuführen von
Wasserstoff als erster Prozeßstoff,
ein erster Kanal bzw. Außenkanal 28 zum
Zuführen
von Luft als zweiter Prozeßstoff,
ein erster Kanal bzw. Außenkanal 26 zum
Abführen
von Wasserstoff, ein erster Kanal bzw. Außenkanal 30 zum Abführen von Luft,
zwei Kanäle 32 zum
Zuführen
von Kühlwasser und
zwei Kanäle 34 zum
Abführen
von Kühlwasser ausgebildet.
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Die
Kanäle 24 bis 34 erstrecken
sich jeweils senkrecht zur Zeichenebene der 1 durch
den Rahmen 20 eines jeweiligen Zellenstapels 12, 12' und 12''. Sie sind je mit einer rechteckigen
und verhältnismäßig großen Querschnittsfläche gestaltet,
so daß der
einzelne Kanal 24 bis 34 einen geringen Strömungswiderstand
beim Zu- bzw. Abführen
der beiden Prozeßstoffe
Wasserstoff und Luft sowie des Kühlwassers
aufweist. Die Kanäle 24 und 26 zum
Zu- und Abführen
von Wasserstoff sowie die Kanäle 28 und 30 zum
Zu- bzw. Abführen
von Luft sind bei der gewählten
Anordnung jeweils diagonal gegenüberliegend
in dem Rahmen 20 angeordnet. Die Kanäle 32 und 34 für das Kühlwasser
sind jeweils zwischen diesen Kanälen 24 bis 30 angeordnet,
wodurch eine gleichmäßig Kühlung und
verbesserte Prozeßsicherheit
der gesamten Anordnung erzielt wird.
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Die
Kanäle 24 bis 34 sind
insgesamt am äußeren Rand
des Rahmens 20 angeordnet. Im Inneren des Rahmens 20 sind
in einem Randbereich 36 die Schichten 22 an dem
Rahmen 20 aufgelegt, so daß im Rahmen 20 eine
aktive Fläche 38 der
jeweiligen Schicht 22 verbleibt. Diese aktive Fläche 38 der Schichten 22 ist
darüber
hinaus lediglich durch vier sogenannte zweite Kanäle bzw.
Innenkanäle 40, 42, 44 und 46 verkleinert,
von denen durch die zweiten Kanäle
bzw. Innenkanäle 40 und 42 Wasserstoff
zu den Schichten 22 zu- und davon abgeführt sowie durch die zweiten
Kanäle
bzw. Innenkanäle 44 und 46 Luft
zu den Schichten 22 zu- und davon abgeführt wird.
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Die
Kanäle 40 und 42 zum
Zu- und Abführen von
Wasserstoff sowie die Kanäle 44 und 46 zum
Zu- und Abführen
von Luft sind jeweils diagonal gegenüberliegend angeordnet, wodurch
ein verhältnismäßig langer
Strömungsweg
der Prozeßstoffe
Wasserstoff und Luft bzw. Sauerstoff über der jeweiligen Schicht 22 geschaffen
ist.
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Die
Kanäle 40 bis 46 sind
mit verhältnismäßig kleinen,
dreieckigen Querschnitten in den Ecken des Rahmens 20 gestaltet.
Durch die Kanäle 40 bis 46 erstrecken
sich ferner je Zuganker 48, die mit Tellerfedern 50 zusammenwirken
und mittels denen der Gesamtstapel 10 verspannt ist.
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In 2 ist
veranschaulicht, wie bei dem Gesamtstapel 10 insbesondere
der Prozeßstoff
Luft zu den Schichten 22 zu- und von diesen abgeführt wird. Die
zuzuführende
Luft wird zunächst
durch den ersten Kanal 28 vorbei an einem ersten Zellenstapel 12 zu
einem zweiten Zellenstapel 12' und einem dritten Zellenstapel 12'' geleitet. Aus dem ersten Kanal 28 gelangt
die Luft im Bereich einer Temperier- bzw. Kühlplatte 16 und einer Übertrittsplatte 18 durch
einen Übertrittskanal 52 in
den zweiten Kanal 44, durch den die Luft zu den jeweiligen
Schichten 22 des zweiten Zellenstapels 12' bzw. des dritten
Zellenstapels 12'' geleitet wird.
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Die
zugeführte
Luft tritt entlang der Schichten 22 zu den zweiten Kanälen 46 über, von
wo aus sie in Übertrittskanäle 54 und
weiter in die ersten Kanäle 30 gelangt.
In den Kanälen 30 wird
die abzuführende Luft
gesammelt und aus dem Gesamtstapel 10 gefördert.
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Um
die oben erläuterte
Strömung
zu erzielen, ist ferner zwischen den Zellenstapeln 12, 12' und 12'' je eine Sperr- bzw. Trennplatte 14 neben
der Kühlplatte 16 angeordnet.
Die Sperrplatte 14 verhindert in einem Sperrbereich 56 ein Übertreten
der Luft aus den zweiten Kanälen 44 oder 46 von
dem ersten Zellenstapel 12 in den zweiten Zellenstapel 12' oder von dem
zweiten Zellenstapel 12' in
den dritten Zellenstapel 12''.
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Zwischen
den einzelnen Platten 14 bis 18 und den Zellenstapeln 12, 12' und 12'' sind Dichtungen angeordnet, wie
sie insbesondere in 3 mit Bezugszeichen 58 veranschaulicht
sind. In 3 ist ferner nochmals eine Temperier-
bzw. Kühlplatte 16 veranschaulicht,
in der ebenfalls Übertrittskanäle 52 und 54 ausgebildet
sind. Die Übertrittskanäle 52 und 54 ermöglichen
ein gezieltes Zuführen
der Prozeßstoffe
zu den Schichten 22.
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In 4 ist
eine Temperier- bzw. Kühlplatte 16 mit
daneben angeordneten Trenn- bzw.
Sperrplatten 14 veranschaulicht, die zugleich als Dichtungen gestaltet
sind. Die 4 verdeutlicht, daß mit den Sperrplatten 14 ein Überströmen von
Prozeßstoffen von
den zweiten Kanälen 40 bis 46 eines
ersten Zellenstapels 12 zu einem zweiten Zellenstapel 12' in einem Sperrbereich 56 verhindert
ist. In dem jeweiligen Sperrbereich 56 ist lediglich eine Öffnung 60 zum Durchführen eines
der Zuganker 48 ausgebildet. Wenn bei dem Gesamtstapel 10 keine
Zuganker 48 verwendet werden, entfallen die Öffnungen 60.
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Die 5 zeigt
schließlich
eine Temperierplatte 16 und einen darin ausgebildeten Kühlwasserkanal 62.
Das Kühlwasser
wird an der Temperierplatte 16 durch die Kanäle 32 an
zwei gegenüberliegenden
Bereichen zugeführt.
Nachfolgend wird das Kühlwasser
durch den Kühlwasserkanal 62 gefördert, der
schlangenförmig über die
aktive Fläche 38 verteilt
ausgebildet ist. An dem Kühlwasserkanal 62 sind
Hilfskanäle 64 ausgebildet,
mit denen das Kühlwasser
weiter verzweigt und über
die Fläche 38 verteilt
wird.
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- 10
- Stapelpaket
bzw. Gesamtstapel
- 12
- Zellenstapel
- 14
- Sperr-
bzw. Trennplatte
- 16
- Temperier-
bzw. Kühlplatte
- 18
- Übertrittsplatte
- 20
- Rahmen
- 22
- Schicht
- 24
- erster
Kanal (Außenkanal)
zum Zuführen
von Wasserstoff
- 26
- erster
Kanal (Außenkanal)
zum Abführen
von Wasserstoff
- 28
- erster
Kanal (Außenkanal)
zum Zuführen
von Luft
- 30
- erster
Kanal (Außenkanal)
zum Abführen
von Luft
- 32
- Kanäle zum Zuführen von
Kühlwasser
- 34
- Kanäle zum Abführen von
Kühlwasser
- 36
- innerer
Bereich des Rahmens
- 38
- aktive
Fläche
- 40
- zweiter
Kanal (Innenkanal) zum Zuführen
von Wasserstoff
- 42
- zweiter
Kanal (Innenkanal) zum Abführen
von Wasserstoff
- 44
- zweiter
Kanal (Innenkanal) zum Zuführen
von Luft
- 46
- zweiter
Kanal (Innenkanal) zum Abführen
von Luft
- 48
- Zuganker
- 50
- Tellerfeder
- 52
- Übertrittskanal
- 54
- Übertrittskanal
- 56
- Sperrbereich
- 58
- Dichtung
- 60
- Öffnung für Zuganker
- 62
- Kühlwasserkanal
- 64
- Hilfskanal