DE1215230B - Brennstoffbatterie - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WWW PATENTAMT Int. Cl.:

HOIm

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KLs 21b ^ 14/01

Nummer:
Äkieüzeielteii:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1215 230
U9598YIb/2ib
22. Februar i963
28. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffbatterie, die einem Druckbehälter eingeschlossen ist.

Beim Aufbau von BrennStoffbätterieh werden für eine wirksame Betriebsweise vorzugsweise eine Anzahl Zellen zusammengebaut, um. eine verwendbare Ausgangsleistung zu erreichen. Diese Zellen müssen derart unterstützt und ifn Abstand voneinander gehalten sein; daß ein Druck auf die äußeren Wandungsflächen der Elektroden ausgeübt werden kann, so daß der erforderliche Druck in dem den Raum zwischen den Elektroden ausfüllenden Elektrolyten aufrechterhalten wird. Der Druck des Elektrolyten müß sehr nahezu gleich dem Druck der Gase in den Elektroden, jedoch etwas geringer als dieser Druck sein, urii eine wirksame Betriebsweise jeder einzelnen Zelle zu gewährleisten.

Wenn der Elektrolyt sich iri einer dichten Kammer zwischen den Elektroden befindet, muß die Ausdehnung desselben auf Grüöd der Erhitzung der Zelle oder der Batterie während des Betriebes kompensiert werden, ohne daß die entsp"fec"henden Drücke des Elektrolyten, des Brennstoffs und der oxydierenden Gase beeinflußt werden;

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zügrunde, eine Brennstoffbatterie zu schaff en* die in einen Druckbehälter eingeschlossen ist, wobei jede Brennstoffzelle zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektroden aufweist, und die die erforderliche Ausdehnung des Elektrolyten ohne Beeinflussung dös in dem Elektrolyten herrschenden Druckes oder der relativen Stellung der einander gegenüberliegenden Elektroden ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, daß die Elektroden an am Behälter befestigten Tragringen durch ringförmige Verbindungsglieder gehalten werden, wobei wenigstens ein Verbindungsglied jeder Brennstoffzelle biegsam ausgebildet ist.

Vorzugsweise sind in dem Druckbehälter Befestigungseinrichtungen vorgesehen zum Zusammenpressen der Tragringe mit Dichtungen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist der Druckbehälter einen abnehmbaren Deckel auf, und das druckerzeugende Mittel ist durch eine an dem Deckel vorgesehene Leitung zuführbar.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt einer Brennstoffbatterie;

F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig.l.

Brennstoffbatterie

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipi.-Phys. Or. W. Langhöff, Patentanwalt,

München 27, Mauerkircherstr. 4

Als Erfinder benannt:

Albert Harold Turner, East Hampton* Conn.;

Mario Joseph Diotalevi, Somers, Conn. (V. Sk A.)

Beanspruchte Priorität:
V, St. ν. Amerika vom 28. Februar 1962
(176 347)

Gemäß F i g. 1 umfaßt die Bfennstöffbatterie einen Behälter 2 mit einem Deckel 4, der derart befestigt ist, daß der Behälter unter Druck gesetzt werden kann. Der Deckel kann z. B. mittels Schrauben 6 festgeklemmt sein. Zur Vermeidung von Druckverlusten kann eine Dichtung 8 zwischen dem Deckel

und dem Behälter vorgesehen seih. An dem Deckel des Behälters ist eine Druckanschlußleitüng 10 vorgesehen, die die Iönehältung des Druckes in dem Behälter auf einer vorbestimmten Höhe ermöglicht. In der Druckanschlußleitung 10 kann nach Wunsch auch ein geeignetes Drucküberwachungsorgan 12 vorgesehen sein.

Innerhalb des Behälters sind eine Anzahl Brennstoffzellen 14 und 16 untergebracht, die jweils aus einander gegenüberliegenden Elektroden 18 und 20 bestehen, welche im Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum 22 bilden, in dem der Elektrolyt für die Brennstoffzelle untergebracht ist. Dieser Elektrolyt steht ersichtlicherweise unter dem in dem Behälter herrschenden Druck. Jede Elektrode umfaßt eine poröse Platte 24, die in Berührung mit dem Elektrolyten steht, und eine nichtporöse Platte 26, die im Abstand von der porösen Platte angeordnet ist, mit Ausnahme an den Kantenbereichen der entsprechenden Platten, an denen diese verlötet oder auf eine andere Art sicher miteinander verbunden sind, so daß zwischen den Platten 24 und 26 eine Kammer gebildet ist, der entweder ein Brennstoff-

609 560/199

oder ein Oxydationsmittel zugeleitet, wird. Bei der dargestellten Anordnung weist der Behälter eine Zuführungsleitung 30 für den in den Behälter eintretenden Brennstoff auf. Diese Leitung führt innerhalb des Behälters jeweils zu der oberen Elektrode des Elektrodenpaares jeder einzelnen Brennstoffzelle, so daß der Brennstoff der Kammer 28 jeder oberen Elektrode unter Druck zugeleitet wird. .

Der Behälter weist auph.eme Oxydationsmittelzuführungsleitung 32 auf, die im Inneren des Behälters jeweils mit dem Oxyäationsmittelzwischenraum 28 in der unteren Elektrode jeder Brennstoffzelle verbunden ist. .

Am Umfang jeder unteren Elektrode (der positiven Elektrode) jder Brennstoffzelle ist ein Verbindungsglied 34 befestigt, das eine Verlängerung der Elektrode darstellt und in einem Tragring 36 endigt, welcher wesentlich dicker ist als das Verbindungsglied 34 und einen verhältnismäßig starren Tragrahmen bildet.

Am Umfang jeder oberen Brennstoffelektrode einer Brennstoffzelle ist ein biegsames Verbindungsglied 38 vorgesehen, das in einem Tragring 40 endet, der die gleiche Form hat wie der Tragring 36. Zwischen den Tragringen 36 und 40 ist eine Dichtung 42 angeordnet, welche aus einem Material besteht, das von dem Elektrolyten nicht angegriffen wird und welche eine Abdichtung der Außenkante des Zwischenraumes zwischen den Verbindungsgliedern 34 und 38 bildet. Der zwischen den Elektroden befindliche Elektrolyt erfüllt auch den Raum zwischen den Verbindungsgliedern 34 und 38. Offensichtlich ergibt sich bei Erreichen der Betriebstemperatur der Brennstoffbatterie durch die_: Erhöhung der Temperatur eine merkliche Vergrößerung des von dem Elektrolyten eingenommenen Raumes. Da das Verbindungsglied 38 biegsam ausgebildet ist, kann der Elektrolyt sich demgemäß ausdehnen. Diese Ausdehnung bewirkt keine Änderung des Druckes in der Zelle, da dieser durch den Druck in dem die Zellen umgebenden Behälter bestimmt wird.

Beim Unterbringen einer Anzahl von Zellen innerhalb eines Behälters läßt sich die unterste Brennstoffzelle oberhalb des Behälterbodens durch Abstandselemente 44 abstützen, die an dem zu der untersten Zelle gehörenden Tragring 36' angreifen. Oberhalb desselben ist eine Dichtung 42' und darüber wiederum der Tragring 40' für' die unterste Zelle angeordnet.

Der Tragring 36 der nächst höhergelegenen Zelle ist durch Abstandsklötze 46 im Abstand von dem Tragring 40' gehalten. Auf den obersten Tragring 40 wird eine Druckkraft ausgeübt, um den erforderlichen Druck auf die Dichtungen 42 aufrechtzuerhalten, und zwar durch Schrauben 48, die in Vorsprüngen 50 an der Innenseite des Behälters angeordnet sind. Auf diese Art kann irgendeine beliebige Anzahl Zellen innerhalb der entsprechenden Tragringe in dem Behalter angeordnet sein, wobei die Anzahl der Zellen lediglich durch die Größe des Behälters begrenzt ist.

Der Aufbau des biegsamen Verbindungsgliedes 38

ermöglicht eine voneinander fortstrebende Bewegung der Elektroden während der Ausdehnung des Elektrolyten bei Inbetriebnahme der Brennstoffbatterie. Damit diese mit· dem bestmöglichen Wirkungsgrad arbeitet, ist die Menge des Elektrolyten so gewählt, daß bei kalter und nicht in Betrieb befindlicher Brennstoffzelle der Abstand der Elektroden kleiner ist als der angemessene Wert und daß die Elektroden bei Ausdehnung des Elektrolyten sich bis zum vorgesehenen Elektrodenabstand auseinanderstrebend bewegen, wenn die Brennstoffzelle die Betriebstemperatur annimmt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennstoffbatterie, die in einen Druckbehälter eingeschlossen ist, wobei jedeBrennstoffzelle zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (18, 20) an am Behälter (2) befestigten Tragringen (36, 40) durch ringförmige Verbindungsglieder (34, 38) gehalten werden, wobei wenigstens ein Verbindungsglied (34,38) jeder Brennstoffzelle (14,16) biegsam ausgebildet ist.

2. Brennstoffbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckbehälter (2,4) Befestigungseinrichtungen (48, 50) vorgesehen sind zum Zusammenpressen der Tragringe (36, 40) mit den Dichtungen (42).

3. Brennstoffbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (2, 4) einen abnehmbaren Deckel (4) aufweist und daß das druckerzeugende Mittel durch eine an dem Deckel vorgesehene Leitung (10) zuführbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 560/199 4.66 © Bundesdruckerei Berlin