DE1496251B2 - Verfahren zum betrieb galvanischer brennstoffelemente bzw brennstoffbatterien mit abwechselnd angeordneten poroesen elektroden und feinporoesen diaphragmen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb lyt vollsaugen. Damit das Gas aus diesen Rand-

von galvanischen Brennstoffelementen oder -batterien, bereichen nicht entweichen kann, darf der poröse

in denen poröse Elektroden und feinporöse Dia- Rand nur Poren enthalten, in denen der Kapillar-

phragmen abwechselnd angeordnet sind und mit druck größer ist als der Gasdruck im Innern der

flüssigem Elektrolyt gespült werden. 5 Elektrode.

In der Hauptpatentanmeldung P1496 241.5-45 ist Bei Elektroden aus hydrophilem Material stehen bereits ein galvanisches Brennstoffelement bzw. eine feine Poren des Randbereiches in Verbindung mit Brennstoffbatterie mit porösen Elektroden und Dia- den engen, stets mit Elektrolyt gefüllten Poren im phragmen vorgeschlagen worden, wo beide Ober- Innern der Elektrode, die die Weiterleitung des zuflächen jeder Elektrode in inniger Berührung mit io geführten Elektrolyten bewirken,
den zwischen den Elektroden liegenden oder an sie Wenn man bei dieser vorgeschlagenen Elektrolytgrenzenden elektrolyterfüllten elektrisch nichtleiten- zuführung über eine Elektrode in der Mitte der den Diaphragmen stehen, wobei zumindest die den Brennstoffbatterie noch einen an die Saugleitung der Elektrodenoberflächen benachbarten Diaphragmen- Elektrolytfördervorrichtung angeschlossenen Elekporen stets kleiner: als die an den Elektrodenober- 15 trolytsammelraum an jedem Ende der Batterie anflächen befindlichen Poren sind, die Elektroden- ordnet, erhält man zwei Bereiche für den Elektrolytränder Zuleitungen bzw. Abführungen für die Reak- umlauf.

tionsstoffe aufweisen, · und zur Erzeugung . einer Man kann aber die Aufteilung der Batterie in zwei Druckdifferenz zwischen den begrenzenden Elektro- Bereiche auch dadurch ermöglichen, daß man den lyträumen eine Fördervorrichtung vorhanden ist. 20 Elektrolyten über die Druckleitung der Fördervor-Mittels dieser Fördervorrichtung wird der flüssige richtung diesen Sammelräumen zuführt und die Elektrolyt durch die Poren der Elektroden und durch Saugleitung an feinporöse Randbereiche einer Elekdie der Diaphragmen hindurchgeführt, wodurch es trode in der Mitte der Batterie anschließt. Die Gasgelingt, die Konzentrationspolarisation zu beseitigen. leitungen müssen in diesem Falle an andere Rand-Aus der französischen Patentschrift 1 419 577 ist 25 bereiche geführt werden. Das Entweichen des Gases bekannt, bei Brennstoffelementen bzw. -batterien mit über die als Elektrolyt-Sammelräume dienenden feinabwechselnd angeordneten Elektroden und fein- porösen Randbereiche wird durch den Kapillardruck porösen Diaphragmen den flüssigen Elektrolyten den des Elektrolyten in den feinen Poren verhindert, in einzelnen Diaphragmen über deren Ränder zu- und die der Elektrolyt über die in der Elektrode vorabzuführen. Der Elektrolyt strömt zwar durch die 30 handenen feinen Poren fließt.

Diaphragmenporen, nicht aber durch die Elektroden- Eine weitere Möglichkeit zur Unterteilung der

poren. Brennstoffbatterie in einzelne Versorgungsbereiche

Der Betrieb des Brennstoffelementes nach der besteht darin, daß man die Elektrolytflüssigkeit über

Hauptpatentanmeldung erfordert auch bei kleinen den Rand einzelner Diaphragmen zu- und/oder ab-

Bäugrößen an beiden Enden des Elementes je einen 35 führt. Hierzu kann der Rand des Diaphragmas bei-

platzraubenden Elektrolytsammeiraum. spielsweise von einem Sammelkanal umschlossen

Bei Brennstoffbatterien, die eine Vielzahl von sein.

räumlich aneinander gereihten Brennstoffzellen ent- · Die Dicke des Diaphragmas wird jedoch stets halten, entsteht weiterhin — insbesondere durch die möglichst gering gehalten, und der geringe Querfeinporigen, als Deckschicht wirkenden Diaphragmen- 4° schnitt für den nach dem Rand strömenden Elektroschichten — ein erheblicher Strömungswiderstand. lyten macht sich nachteilig bemerkbar.

Außerdem ist der Elektrolytanteil, der bereits eine Die nicht maßstabgerechten Zeichnungen zeigen

Reihe von Elektroden durchströmt hat, mit Reak- einige mögliche Ausführungsformen von Vorrich-

tionsprodukten angereichert. Es stellte sich daher tungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen

die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen. 45 Verfahrens.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch In der Anordnung der F i g. 1 wird der frische

gelöst, daß der Elektrolyt am Rand einer oder meh- Elektrolyt, dem das Reaktionswasser im Entwässe-

rerer Elektroden und/oder Diaphragmen zu- oder rungsorgan 1 entzogen wurde, mit Hilfe der Pumpe 2

abgeführt wird. in dosierten, bevorzugt lastabhängigen Mengen in die

Am einfachsten ist es, den Elektrolyten über eine 50 Gasleitung 3 eingeführt und mit dem Gasstrom in die

von oben in die Elektrode einmündende Gasversor- Elektrode 4 eingebracht. Der Elektrolyt fließt unter

gungsleitung in die Elektrode einzubringen. Der dem Einfluß des Druckgefälles zwischen dem Gas im

Elektrolyt läuft dann nach unten in die großen gas- Gasraum 4 und dem hydrostatischen Druck im

erfüllten Poren und in die feinen, stets mit Elektrolyt Elektrolytsammelraum 9 der Reihe nach durch die

erfüllten Poren der Elektrode. Auf diese Weise ver- 55 Elektroden 5 und 6 und die Diaphragmen 7 und 8.

teilt sich der Elektrolyt über'die Elektrode. Die Zuführung der Gase zu den übrigen Elektroden

Man kann aber auch das Gas und den Elektrolyten und die Stromabnahme erfolgt über die Elektrodenan getrennten Bereichen des Elektrodenrandes ein- ränder; das zugehörige Leitungssystem ist durch ein bringen. Es ist dann möglich, für die Zufuhr beider umschließendes Gehäuse 10 angedeutet.
Betriebsstoffe die günstigste Stelle am Rande der 60 In Fig. 2 ist eine in zwei Elektrolytbereiche aufElektrode zu wählen. Insbesondere kann die Elektro- geteilte Brennstoffbatterie dargestellt; der Elektrolyt lytzufuhr über größere Bereiche am Rande der Elek- wird über die Elektrode 11 zugeführt. Der Elektrolyttrode erfolgen; man erreicht bei dieser Verfahrens- fluß verteilt sich auf die beiden Bereiche und wird weise eine Verteilung des Elektrolyten über einen über die Sammelräume 13 und die Leitung 14 in das möglichst großen Teil der Elektrodenoberfläche. 65 Entwässerungsorgan 15 eingeführt. Von hier wird der

Die Zuführung des Elektrolyten erfolgt in diesem aufkonzentrierte Elektrolyt durch die Pumpe 16 wie-Falle über den Rand der Elektrode, welcher poröse der in den Strom des bei 12 eintretenden Gases einBereiche besitzt, die sich schwammartig mit Elektro- geführt.

Fig. 3 zeigt die Zuführung des Elektrolyten über die Elektrodenränder. Der poröse Rahmen 20 ist teilweise oder ganz mit einem dicht aufsitzenden Behälter 21 umgeben, in den der Elektrolyt unter Druck bei 22 eingeführt wird. Aus dem Raum 23 dringt er unter diesem Druck in den porösen Rahmen 20 und von hier in die Elektrode ein, die den Elektrolytfluß über die zugehörigen Durchflußbereiche der Brennstoffbatterie verteilt.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht der Elektrode nach Fig. 5 im Schnitt längs der Linie.,4.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Betrieb galvanischer Brennstoffelemente bzw. Brennstoffbatterien, in denen abwechselnd poröse Elektroden und feinporöse Diaphragmen angeordnet sind und mit flüssigem Elektrolyten gespült werden, nach Patentanmeldung P 1496241.5-45, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrolyt am Rande einer oder mehrerer Elektroden und/oder Diaphragmen zu- oder abgeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen