DE1227963B - Verfahren zur Konstanthaltung der Konzentration von Elektrolyten galvanischer Brennstoffelemente - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b -14/01

Nummer: 1227 963

Aktenzeichen: R 30344 VI b/21 b

Anmeldetag: 15. Mai 1961

Auslegetag: 3. November 1966

In galvanischen Brennstoffelementen, in denen Wasserstoffgas bzw. gebundenen Wasserstoff enthaltende Brennstoffe mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Oxydationsmitteln umgesetzt werden, entsteht als Reaktionsprodukt Wasser, das den Elektrolyten verdünnt.

Für die Umsetzung gasförmiger Brennstoffe, z. B. Wasserstoff, eignen sich — insbesondere bei Verwendung von konzentrierter Kaliumhydroxidlösung als Elektrolyt — Doppelskelett-Katalysator-Elektroden, die aus einem elektrisch leitenden Stützskelett mit eingebetteten Raney-Skelett-Körnern bestehen, sowie poröse Kohle- und Nickelelektroden (vgl. G. J. Young, »Fuel Cells«, New York, 1960, Reinh. Publ. Corp., S. 11 und S. 71).

Im Knallgas-Element entsteht im Idealfall pro 2 F = 2 · 96 500 As entnommener Ladung 1 Mol Wasser (~18 g). Dieses Wasser muß beim kontinuierlichen Betrieb des Elementes aus dem Elektrolyten entfernt werden, um die Konzentration und damit die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten nicht zu stark absinken zu lassen.

Bei Zellen, die in einem Temperaturbereich wenig unterhalb bis oberhalb des Siedepunktes des Elektrolyten betrieben werden, kann dieses Reaktionswasser leicht durch Kondensation des oberhalb des Elektrolyten befindlichen Wasserdampfes entfernt werden.

Aus bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis zu 60° C arbeitenden Brennstoffelementen kann das Reaktionswasser nach bekannten Verfahren durch Trocknung des im Kreislauf die Elektroden passierenden Wasserstoff- oder Sauerstoffgases abgeführt werden. Dieses Verfahren stellt besondere Ansprüche an den Gaskreislauf, aus dem außer Wasser auch der Inertgasanteil ausgeschieden und Frischgas zugeführt werden muß.

Es wurde nun ein neues Verfahren zur Konstanthaltung der Konzentration von Elektrolyten galvanischer Brennstoffelemente, in denen Wasserstoff oder Wasserstoff enthaltende Brennstoffe unter Wasserbildung umgesetzt werden, gefunden, wonach die Konzentrierungskammer(n) einer mit dem Brennstoffelement gekoppelten Elektrodialyseanlage ständig oder zeitweise von der Elektrolytlösung des Brennstoffelementes durchflossen werden und die Verdünnungskammer(n) die überschüssige Menge der durch Reaktionswasser verdünnten Elektrolytlösung aufnehmen, während durch Elektrolyse das in der selektiv permeablen Membran vorwiegend transport table Ion des Elektrolyten aus der in der oder den Verdünnungskammer(n) befindlichen Elektolytlösung Verfahren zur Konstanthaltung der Konzentration von Elektrolyten galvanischer Brennstoff elemente

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50;
VARTA AKTIENGESELLSCHAFT,
Hagen (Westf.)

Als Erfinder benannt:

Dr. Eduard Justi,

Dr. August Winsel, Braunschweig

durch die Membranen in die Konzentrierungskammer(n) übergeführt und das an Elektrolytionen verarmte Wasser aus der oder den Verdünnungskammer(n) der Elektrodialysezelle abgeführt wird.

as Läßt man den Dialysestrom zwischen beliebigen Elektroden, z. B. Nickel-Blechen, fließen, so wird zwischen diesen während der Elektrodialyse Wasser zersetzt, wodurch Energie verzehrt wird. Man kann diese Energie auf verschiedene Weise zurückgewinnen und dadurch Energieverluste weitgehend verhindern.

So kann man die Elektroden, zwischen denen der Dialysestrom unter gleichzeitiger Wasserzersetzung fließt, in bekannter Weise als Ventilelektroden ausbilden, und zwar sowohl die Elektroden für die Wasserstoffabscheidung als auch die Elektroden für die Sauerstoffabscheidung. Diese Ventilelektroden bestehen aus einer katalytisch wirksamen gröber porösen Arbeitsschicht und einer diese bedeckenden, fest mit ihr verbundenen feinporösen und katalytisch inaktiven Deckschicht. Damit kann man die Polarisation vermindern und die Elektrolysegase getrennt auffangen, da die Gase erst an der grobporigen Arbeitsschicht abgeschieden werden und nicht durch die feinporige Deckschicht in den Elektrolyten eintreten können. Sie werden aus der grobporigen Arbeitsschicht in den Gasraum abgeführt und können in die Gasversorgungsleitungen der Knallgaszellen eingespeist werden.

Man kann die Elektrodialyse auch nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren praktisch reversibel zwischen Elektroden durchführen, indem in

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bekannter Weise als Dialyse-Elektroden eine Anode und eine Kathode verwendet werden, die entweder Wasserstoff oder Sauerstoff gasförmig abscheiden und dieses Gas auch wieder elektrochemisch auflösen, wobei das an der einen Elektrode gebildete Gas der gegenpoligen Elektrode zugeführt und dort unter Stromgewinnung umgesetzt wird. Es kann also entweder

1. die Kathode eine Sauerstoffauflösungselektrode und die Anode eine Abscheidungselektrode für O₂, z. B. in Form einer Ventilelektrode, sein oder

2. die Kathode eine Wasserstoffabscheidungselektrode, vorzugsweise eine Ventilelektrode, und die Anode eine Wasserstoffauflösungselektrode sein.

Die unter 2 erwähnte Möglichkeit wird weiter unten an Hand von F i g. 5 näher erläutert.

Die Lösungselektroden werden in beiden Fällen aus der Gasversorgung des Brennstoffelementes gespeist und die an den Abscheidungselektroden gesammelten Gase in die Gasversorgungsleitungen zurückgeführt. Bei diesem Verfahren der reversiblen Elektrodialyse geht also kein Gas verloren, und der Energieaufwand ist praktisch durch das Konzentrationspotential zwischen Konzentrierungs- und Verdünnungskammer sowie durch die geringen Polarisationen der Gaselektroden, insbesondere DSK-Elektroden, gegeben.

Dieses Verfahren ist sowohl für die Konzentrierung alkalischer als auch saurer Elektrolytlösungen unter Berücksichtigung der Vertauschung von Anode und Kathode möglich.

Bei Verwendung einer alkalischen wäßrigen Lösung als Elektrolyt hat die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzte Elektrodialyse eine gerade Kammerzahl.

Die Membran zwischen der als Kathodenraum dienenden Konzentrierungskammer und der Verdünnungskammer ist eine Kationenaustauschermenbran.

Ist der Elektrolyt eine wäßrige Lösung einer Säure, so wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls eine Elektrodialyseanlage mit einer geraden Anzahl Kammern benutzt. Die Membran zwischen der nunmehr als Anodenraum dienenden Konzentrierungskammer und der Verdünnungskammer ist in diesem Fall eine Anionenaustauschermembran.

Ist der Elektrolyt eine wäßrige Lösung eines Salzes, so benutzt man zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine aus 2n+l Kammern bestehende Elektrodialyseanlage.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel von Elektrodialyseanlagen beschrieben, die nur mit zwei bzw. drei Kammern arbeiten. In manchen Fällen ist es wünschenswert, die Elektrodialyse mit höheren Spannungen zu betreiben. Zu diesem Zweck wird die Zahl der Kammern auf 2n bzw. 2 η +1 vergrößert, wodurch der Wirkungsgrad des Entwässerungsvorganges erhöht wird. Diese Vergrößerung der Kammerzahl kann man derart vornehmen, daß man sich die selektiv permeable Membran K der in F i g. 1 gezeigten Elektrodialysezelle durchgetrennt denkt und zwischen die beiden so entstehenden, durch je eine Membran gleicher Polung begrenzten Kammern einen aus zwei weiteren Kammern bestehenden Bauteil einschiebt, dessen Kammern durch eine Membran entgegengesetzter Polung zu K voneinander getrennt sind. Ist also K eine Kationenaustauschermembran, so ist die neu hinzutretende eine Anionenaustauschermembran, und umgekehrt. Dieses Verfahren der Vermehrung der Kammerzahl läßt sich beliebig wiederholen und führt bei («—l)-facher Anwendung zu einer Elektrodialyseanlage mit 2 η Kammern.

Die neu entstandenen Kammern werden so in die Elektrolytversorgung einbezogen, daß von der ursprünglichen Konzentrierungskammer beginnend jede übernächste an den Elektrolytkreislauf des Brennstoffelementes angeschlossen wird, während die dazwischenliegenden Verdünnungsjcammern eventuell hochohmig kommunizierend untereinander verbunden sind und die durch das entstandene Reaktionswasser überschüssige Elektrolytlösung aufnehmen.

Fließt nun ein Strom durch die Elektrodialyseanlage, so werden die Elektrolyt-Ionen der überschüssigen Elektrolytlösung aus den Verdünnungs-

ao kammern durch die Membranen hindurch in den Elektrolytkreislauf des Brennstoffelementes zurückgeführt.

F i g. 1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall der Wasserausscheidung aus einem alkalischen Elektrolyten, beispielsweise einer Kaliumhydroxidlösung. Die Dialyseanlage besteht aus zwei Kammern R₁ und A₂, die durch eine Kationenaustauschermembran K voneinander getrennt sind. Die Kammer R₁ ist durch die Rohre 10 und 12 an den Elektrolytkreislauf des Brennstoffelementes angeschlossen. In dieser Kammer befindet sich die Elektrode .E₁ mit dem Stromleiter S-. Die Kammer R₂ nimmt die auf Grund der Verdünnung durch das Reaktionswasser entstandene überschüssige Elektrolytlösung durch das Rohr 7 auf. In ihr befindet sich die Elektrode E₂ mit dem Stromleiter S+. Im unteren Teil der Kammer R₂ ist ein Ablaßventil V vorgesehen. Legt man an E₂ den Pluspol, an E₁ den Minuspol einer Gleichspannungsquelle, so fließt in der Zelle ein Strom, der in der Membran K von Kationen transportiert wird. Hierdurch wird die Elektrolytlösung in Kammer R₂ zunehmend verdünnt, und schließlich erreicht deren spezifischer Widerstand den von reinem Wasser. Dann wird das Ventil V geöffnet und das Wasser aus R₂ abgelassen. Wenn man diesen Vorgang wiederholt, sobald R₂ durch Nachlauf wieder genügend KOH-Lösung enthält, erreicht man, daß die Konzentration des Elektrolyten im Brennstoffelement erhalten bleibt, während das überschüssige Reaktionswasser entfernt wird. Die sich bei der Elektrodialyse abscheidenden Gase H₂ und O₂ können durch voneinander getrennte Öffnungen im Deckel abgeleitet und in die entsprechenden Versorgungsleitungen des Brennstoffelementes eingespeist werden.

Hat der alkalische Elektrolyt Kohlendioxyd aufgenommen, was z. B. der Fall ist, wenn ein Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltender Brennstoff und/ oder Luft in einem mit alkalischem Elektrolyten betriebenen Brennstoffelement umgesetzt wird, so wird dieses in der Kammer R₂ durch die Herabsetzung des pH-Wertes in Freiheit gesetzt und kann hieraus abgeführt werden. Seine Abtrennung aus dem Sauerstoffstrom bereitet keine Schwierigkeiten.

In F i g. 2 wird in vereinfachter Form die Behandlung einer als Elektrolyt dienenden Salzlösung beschrieben. Hierin wird eine aus den drei Kammern R₁, R₃ und R₂ bestehende Dialyseanlage gezeigt. Die

Kammer R₁ ist von der Kammer R₃ durch die Kationenaustauschermembran K getrennt, während zwischen der Kammer R₂ und der Kammer R₃ eine Anionenaustauschermembran A angeordnet ist. Die Kammern R₁ und R₂ sind hintereinander über die Rohrleitungen 10, 8, 12 in den Elektrolytkreislauf des Elementes eingeschaltet. Auch Parallelschaltung von R₁ und R₂ hinsichtlich des Elektrolytdurchflusses ist möglich; man muß jedoch darauf achten, daß der hierdurch bedingte elektrische Nebenschluß hochohmig im Vergleich zum Ausbreitungswiderstand der Dialyseanlage ist. Die mittlere Kammer R₃ wird über Rohr 15 mit durch Wasser verdünnte Elektrolytlösung gefüllt. Legt man über den Stromleiter S— den Minuspol einer Gleichspannungsquelle an die Elektrode E₁ und über den Stromleiter 5+ den Pluspol an die Elektrode E₂, so fließt ein Strom durch die Zelle, der in K nur von den Kationen, in A nur von den Anionen getragen wird. Dadurch verarmt der Elektrolyt in der mittleren Kammer R₃, bis schließlich nur noch Wasser vorhanden ist, das über das Ventil F₁₀ aus dem System abgeführt wird.

Die Ausscheidung des überschüssigen Wassers aus dem Elektrolyten des Brennstoffelementes kann natürlich auch selbsttätig ausgelöst werden, und zwar derart, daß die Dialyse beginnt, wenn sich eine vorgegebene Menge überschüssiger Elektrolytlösung in der oder den Verdünnungskammern angesammelt hat, worauf nach Unterschreiten einer gewissen vorgegebenen Mindestkonzentration in der infolge der Elektrodialyse an Elektrolyt verarmten'Lösung diese aus dem System entfernt wird und die Elektrodialyse so lange unterbrochen bleibt, bis sich wieder eine vorgegebene Menge überschüssiger Elektrolytlösung in der oder den Verdünnungskammern angesammelt hat.

Eine mögliche Ausführungsform für diese selbsttätige Wasserentfernung ist in F i g. 3 dargestellt. Hier ist die Dialyseanlage nach F i g. 1 mit Schaltelementen für die Funktionssteuerung versehen, die die Tätigkeit dieser »elektrodialytischen Niere« regelt. M₁ ist ein Kraftmagnet zur Öffnung des im Ruhezustand geschlossenen Ventils V. M₂ ist der Magnet eines Schaltrelais mit den Arbeitskontakten C₃ und C₄. W ist ein Widerstand. C₁ und C₂ sind durch Schwimmer betätigte Schaltkontakte. Es ist der Ruhezustand dargestellt, während dessen sich die Kammer R₂ durch Zulauf überschüssiger Elektrolytlösung über Rohr 9 langsam füllt. Wird der Schalter C₁ durch den zugehörigen Schwimmer nach weiterem Anstieg des Flüssigkeitsspiegels geschlossen, so setzt die Elektrodialyse zwischen E₁ und E₂ ein, durch welche die Kationen aus R₂ in .R₁ übergeführt werden. Das Relais M₂ ist hierbei so eingestellt, daß es nicht einwirkt. Sobald aber der Ausbreitungswiderstand in R₂ infolge der Verdünnung genügend groß geworden und die Spannung dadurch genügend angestiegen ist, wirkt M₂ ein und schließt die Kontakte C₃ und C₄; dadurch erhält M₁ Strom und öffnet V, so daß das Wasser aus R₂ ablaufen kann. Über den Selbsthaltekontakt C₄ und den Schwimmerkontakt C₂ bleibt M₂ einwirkend und V geöffnet, bis schließlich R₂ leergelaufen ist. Dann öffnet sich der Schwimmerkontakt C₂; M₂ und M₁ fallen ab, V schließt sich, und die Kammer ist wieder zur Aufnahme von verdünntem Elektrolyten bereit.

Der Entwässerungsvorgang ist auch mit einer anderen Steuerung selbsttätig durchzuführen; das Ventil V kann beispielsweise durch einen Servomotor geöffnet oder geschlossen werden, und an Stelle der Schwimmerkontakte können andere Schaltelemente, z. B. Elektrolytstrecken, benutzt werden. Derartige Abwandlungen des Steuermechanismus unter Verwendung üblicher Regelvorrichtungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Der Überschuß der durch Reaktionswasser verdünnten Elektrolytlösung wird vorteilhafterweise

ίο durch Überlaufen einer den Elektrolytspiegel des Brennstoffelements begrenzenden Barriere in die Verdünnungskammer der Elektrodialyseanlage übergeführt.
In F i g. 4 ist eine Ausführungsform der Überführung eines alkalischen Elektrolyten vom Brennstoffelement in die Elektrodialyseanlage dargestellt. Das Element enthält die Elektroden D₁ und D₂. Es ist über die mit einem Lüfter und Einfülltrichter L versehene Rohrleitung / mit der Kammer R₁ der Elektro-

dialysezelle verbunden. Von der Kammer R₁ führt

eine Rohrleitung 3 zur Umlaufpumpe P, die über Rohrleitung 4 mit der Knallgaszelle verbunden ist.

Auf diese Weise kann die Elektrolytlösung im

Kreislauf zwischen dem Elektrolytraum des Brenn-Stoffelementes und der oder den Konzentrierungskammern der Elektrodialysezelle umgewälzt werden.

Hat die Elektrolytlösung so viel Reaktionswasser

aufgenommen, daß der Flüssigkeitsspiegel über den Höchstpunkt der Rohrverbindung 2 zwischen den beiden Kammern der Dialysezelle steigt, so läuft in dem Maße Elektrolytlösung in die Kammer R₂ wie Wasser gebildet wird. Nach Übertritt des Kations des Elektrolyten durch die Membran K zur Kammer R₁ wird das verbleibende Wasser aus der Kammer R₂ über die Rohrleitung 5 und das Ventil V bei 6 abgeführt. Soll die Elektrolytlösung aus mehreren in Serie geschalteten Brennstoffelementen bestehenden Batterien von Reaktionswasser befreit werden, so kann man jedes Element mit dem erfindungsgemäßen Entwässerungssystem versehen. Es ist aber auch möglich, alle Zellen von einem gemeinsamen Elektrolytkreislauf aus zu versorgen und die Entwässerung mit Hilfe einer einzigen Elektrodialyseanlage vorzunehmen. Zu diesem Zweck kann man den Elektrolyten über in den Kreislauf jedes Brennstoffelementes eingeschaltete Tropfstrecken nebenschlußfrei umwälzen. In den meisten Fällen genügt es jedoch, die Dimensionen der Umwälzleitungen so zu wählen, daß die Elektrolytfäden in ihnen einen in bezug auf den Zellwiderstand hohen Ausbreitungswiderstand besitzen und so nur vernachlässigbar kleine Nebenschlußströme zwischen den Zellen auftreten können.
Die in Fig. 5 vereinfacht wiedergegebene Anlage soll erläutern, wie der für die Elektrodialyse erforderliche Aufwand an elektrischer Energie bei Verwendung einer Anode und einer Kathode aus sich gleichartig verhaltendem Material erniedrigt werden kann. Beide Elektroden sind als Gasventilelektroden ausgebildet. Der Betriebselektrolyt des Brennstoffelementes gelangt durch die Zuleitung 10 an die Kathode E₁. Er verläßt die HaIbZeIIeA₁ durch die Ableitung 12. Damit keine Vermischung mit dem durch Reaktionswasser verdünnten überschüssigen Elektrolyten in R₂ eintritt, der den Anodenraum mit der Anode E₂ über das aus den Rohrleitungen 13 und 14 bestehende System durchfließt, ist in der Mitte des Zellengehäuses 11 eine Austauscher-

membran K angeordnet. Der in der als Wasserstoffabscheidungselektrode arbeitenden Kathode^ abgeschiedene Wasserstoff gelangt im Umlauf durch das Rohrsystem an die als reversible Wasserstoffelektrode fungierende Anode E₂, wo er unter entsprechendem Energiegewinn wieder elektrochemisch in Lösung geht.

Der Aufbau einer Vorrichtung, bei der statt Wasserstoff abgeschiedener gasförmiger Sauerstoff an die Gegenelektrode geleitet wird, entspricht — abgesehen vom Elektrodenmaterial — der in Fig. 5.

In den F i g. 6 und 7 werden am Beispiel einer mit Alkalilauge als Elektrolyt arbeitenden Brennstoffbatterie weitere Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, bei denen nun aber die Konzentrierungskammer der Elektrodialysezelle mit der Elektrolytkammer des Brennstoffelementes zu einem einzigen Raum verschmolzen ist.

In Fig. 6 ist E₁ die Sauerstoffelektrode eines von mehreren hintereinandergeschalteten Brennstoffelementen und zugleich Kathode der Elektrodialysezelle. E₃ ist die Wasserstoffelektrode des Elementes. Die Kammer R₂ .. der Elektrodialysezelle ist vom Elektrolytraum JRpies Brennstoffelementes durch die vermittels Zwischenstück 22 von E₃ getrennte Kationenaustauschermembran K abgetrennt und enthält die .Sauerstoffelektrode E₂, die vorteilhafterweise als Venitilelektrode ausgebildet ist. Diese Elektrode muß gegenüber E₁ positiv sein. Daher ist E₂ über Widerstand, 23, .Schalter 24 und Anschlußleitung 25 mit dsc-positiven Elektrode E₅ der Batterie verbunden. Der gebildete Sauerstoff wird über Rohr 27 in den Gasraum der Sauerstoff elektrode E₁ abgegeben. Der aufzuarbeitende Elektrolyt wird über Rohr 21 zugeführt, die an Elektrolytionen verarmte Lösung fließt über Ventil V ab.

Eine einfachere energiesparende Anordnung zur Konzentrierung alkalischer Elektrolyte gibt F i g. 7 wieder. Beim reversiblen Wasserstoffpotential arbeitende Wasserstoffauflösungsanoden sind bekannt; bei deren Verwendung erübrigt sich der elektrische Rückgriff auf andere Zellen der Brennstoffbatterie. So ist es möglich, auch einzelne Brennstoffelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben, wenn E₂ eine reversibel arbeitende H₂-Elektrode ist. Die Versorgung mit Wasserstoff erfolgt unmittelbar aus dem Gasraum der Wasserstoffelektrode E₃ des Brennstoffelementes. Die elektrische Verbindung zwischen Anode E₂ und Kathode Is₁ der Elektrodialyseanlage besteht aus Widerstand 23, Schalter 24 und Anschluß 26.

Die überschüssige Elektrolytlösung wird wie üblich im Kreislauf geführt, wobei überschüssige Elektrolytlösung durch Überlauf in Zuleitung 21 und damit in die Kammer R₂ gelangt. Selbstverständlich bewährt sich der in F i g. 3 gezeigte Schaltmechanismus zur Automatisierung der Elektrodialyse auch in den Ausführungsformen nach F i g. 6 und 7.

Der Elektrolytkreislauf braucht natürlich nicht durch die in F i g. 4 gezeigte Pumpe P bewerkstelligt zu werden; man kann den Umlauf auch mittels einer Thermosiphonpumpe oder auf Grund der Dichteunterschiede nach dem Umlaufprinzip der Heißwasserheizung vornehmen.

Handelt es sich um eine saure Elektrolytlösung, so läßt sich die Elektrodialyse in der gleichen Weise durchführen^ doch ist dann die Elektrode IT₁ in der Kammer .R₁ Anode, die Elektrode E₂ in der Kammer R₂ Kathode. Die Dialysemembran ist in diesem Fall eine Anionenaustauschermembran.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Konstanthaltung der Konzentration von Elektrolyten galvanischer Brennstoffelemente, in denen Brennstoffe unter Wasserbildung umgesetzt werden, mittels einer Elektrodialyseanlage, bestehend aus einer geraden bzw. ungeraden Anzahl von durch selektiv permeable Membranen getrennten Kammern, wobei die erste und die letzte Kammer die beiden einander gegenüberstehenden Elektroden enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrierungskammer(n) ständig oder zeitweise von der Elektrolytlösung des Brennstoffelementes durchflossen werden und die Verdünnungskammer(n) die überschüssige Menge der durch Reaktionswasser verdünnten Elektrolytlösung aufnehmen, während durch Elektrodialyse das in der selektiv permeablen Membran vorwiegend transportable Ion des Elektrolyten aus der in der oder den Verdünnungskammer(n) befindlichen Elektrolytlösung durch die Membranen in die Konzentrierungskammer(n) übergeführt und das an Elektrolyt-Ionen verarmte Wasser aus der oder den Vedünnungskammer(n) der Elektrodialysezelle abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Menge der durch Reaktionswasser verdünnten . Elektrolytlösung durch Überlaufen einer den Elektrolytspiegel des Brennstoffelementes begrenzenden Barriere in die Verdünnungskammer(n) der Elektrodialysezelle übergeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Reaktionswassers aus dem Elektrolyten selbsttätig erfolgt, indem die Elektrodialyse beginnt, wenn sich eine vorgegebene Menge überschüssiger Elektrolytlösung in der oder den Verdünnungskammer(n) angesammelt hat und dann endet, wenn eine vorgegebene Mindestkonzentration in der an Elektrolytionen verarmten Lösung unterschritten ist, worauf diese Lösung aus dem System abgelassen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytraum der Brennstoffzelle gleichzeitig als Konzentrierungskammer der Elektrodialyseanlage benutzt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Dialyse unter gleichzeitiger Wasserelektrolyse als Elektroden Ventilelektroden verwendet werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise als Dialyse-Elektroden eine Anode und eine Kathode verwendet werden, die entweder Wasserstoff oder Sauerstoff gasförmig abscheiden und dieses Gas auch wieder elektrochemisch auflösen, wobei das an der einen Elektrode gebildete Gas der gegenpoligen Elektrode zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Anode eine Wasserstoff-

lösungselektrode, als Kathode eine Wasserstoffabscheidungselektrode, vorzugsweise eine Ventil- elektrode, verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Elektroden entstehenden Gase den Gasversorgungsleitungen des Brennstoffelementes zugeführt und die an den

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Elektroden zu lösenden Gase den Gasversorgungsleitungen des Brennstoffelementes entnommen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 931944; britische Patentschrift Nr. 845 653.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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