DE1571932A1 - Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr einer Brennstoffbatterie mit einem Festelektrolyten - Google Patents
Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr einer Brennstoffbatterie mit einem FestelektrolytenInfo
- Publication number
- DE1571932A1 DE1571932A1 DE19651571932 DE1571932A DE1571932A1 DE 1571932 A1 DE1571932 A1 DE 1571932A1 DE 19651571932 DE19651571932 DE 19651571932 DE 1571932 A DE1571932 A DE 1571932A DE 1571932 A1 DE1571932 A1 DE 1571932A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- cell
- fuel gas
- fuel
- battery
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
ssciscxisssc—srsxsiiciE ssrqssssssceassBSB sr sr sr se sen are «rs sr sr; st scsssss=sr as ass: =sx=e: sees=«
Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr einer Brennstoffbatterie mit einem Festelektrolyten
Es sind Brennstoffzellen zur Umwandlung der chemischen Energie
eines Brenngases und eines sauerstoffhaltig«!! Gases in elektrische Energie bekannt» die einen festen Sau^rstoffionen-IeIter
als Elektrolyt aufweisen. Ihre Wirkungsweise besteht darin, dass auf der Brenngasseite Sauerstoffionen mit dem Brenngas
unter Abgabe von Elektronen zum Verbrennungsprodukt reagieren· Die aus dem Elektrolyten stammenden Sauerstoffionen
werden auf der Sauerstoffseite aus Sauerstoffmolektilen und
Elektronen gebildet. Auf diese Welse kommt ein Strom von Sauerstoff
ionen durch den Elektrolyten und von Elektronen durch einen äueseren Lastkrele zustande*
Wesentlicher Bestandteil einer derartigen Zelle 1st der feste Elektrolyt, der beispielsweise aus Zirkonoxyd besteht, welohes
durch Hinzufügen von 5 bis 10 Molprozenten Yttriumoxyd
009884/0311
stabilisiert worden let. Auf beiden Seiten des Elektrolyten
sind Elektroden angebracht. An die eine Seite des Elektrolyten wird das Brenngas wie beispielsweise Wasserstoff und an
die andere Seite ein sauerstoffhaltiges Gas, meistens Luft«
gebracht. Eine für den Betrieb der Zelle geeignete Temperatur liegt bei etwa 10000C, jedenfalls über 8000C.
Es sind auch andere Brennstoffzellen mit einem Festelektrolyten möglich, beispielsweise solche, in denen Bleichlorid als
Chlorionenleiter benutzt wird und in denen Wasserstoff- und Chlorgas zu HCL reagieren, wobei gleichzeitig elektrische
Energie gewonnen wird.
Es sind Anordnungen bekannt geworden und vorgeschlagen worden»
bei welchen mehrere Brennstoffzellen mit einem Festelektrolyten
zu einer Brennstoffbatterie zusammengebaut sind. So ist eine Brennstoffbatterie bekannt, in welcher rohrförmige
Einzelzellen aus stabilisiertem Zirkonoxyd Ineinandergesteckt
sind und sowohl bezüglich der Brenngasströmung als aioh der Zellenspannungen in Reihe liegen. Es ist ferner eine
Brennstoffbatterie vorgeschlagen worden, bei der der aus stabilisiertem Zirkonoxyd bestehende Festelektrolyt jeder
Zelle die Form einer mit Elektroden belegten Scheibe aufweist, die auf der einen Seite mit einem erhöhten Rand und
auf der anderen Seite mit einem Rohrstutzen versehen ist. Durch abwechselndes Aneinanderreihen der Sohelben an den erhöhten
Rändern bzw« an den Rohrstutzen entsteht eine Batterie,
009884/0311 bad orkhnal
43/65
bei welcher das Brenngas durch die Rohrstutzen hintereinander
alle Einzelzellen durchströmt, während Luft ale sauerstoff
haltiges Gas von aussen an die Scheiben geführt wird.
Elektrisch werden die Einzelzellen zweckroSeslg In Reihe gesohaltet.
In einer solchen Batterie mit mehreren vom Brenngas hintereinander
durchströmten Brennstoffzellen tritt In die erste
Zelle das reine Brenngas ein· In den nachfolgenden Zellen wird jedoch das Brenngas In steigendem Mass durch die Verbrennungsprodukte
verdünnt. Om Brenngas wird optimal ausgenutzt.,
wenn es in der letzten Zelle gerade aufgebracht wird,
wenn also aus der letzten Zelle nur die Verbrennungsprodukte
austreten.
An sich ist es natürlich möglich, aus den nioht voll ausgenutzten
Brenngas die Verbrennungsprodukte beispielsweise durch Auskondensieren zu entfernen und das gereinigte Brenngas
der Batterie wieder Einzuführen. Dies ist Jedoch nachteilig, weil die für die Wiederaufheizung des Gases notwendige
Wärme einen nioht vernachlässigbaren Teil der in der Batterie freiwerdenden Wärme darstellt. Ein weiterer Nachteil liegt
darin, dass es schwierig 1st, bei der Verwendung von Kohlenmonoxid als Brenngas das sich als Verbrennungsprodukt bildende
Kohlendloxid auszufrieren und zu entfernen. Schlieeelich
sind für die Auskondensatlon der Verbrennungsprodukte
umfangreiche Hilfseinrichtungen nötig, die einen beträoht-11
chen Aufwand bedeuten.
009884/0311 °R'GWAL
- 4 - 43/65
Ee ist deshalb vorteilhaft, die Brenngaszufuhr einer
Brennstoffbatterie mit mehreren vom Brenngas hintereinander durchströmten Brennstoffzellen mit einem Pestelektrolyten
so zu regeln, dass das Brenngas in der letzten Zelle mindestens angenähert vollständig umgesetzt wird. Es ist das
Ziel der Erfindung, eine Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr
einer Brennstoffbatterie der genannten Art aufzuzeigen. Die Anordnung, in welcher die Spannung der letzten,
vom Brenngas durchströmten Zelle mit einer Referenzspannung verglichen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Re-'
fenenzspannung entsprechend der Spannung der letzten Zelle
bei mindestens angenähert vollständigem Gasumsatz in dieser Zelle gewählt ist und dass die Differenz aus Referenz- und
Zellenspannung einem Durchflussregler für das Brenngas als Regelspannung zugeführt ist.
Es ist bereits bekannt, bei Niedertemperatur-Brennstoffzellen, in welchen mittels eines flüssigen Elektrolyten Wasserstoff
und Sauerstoff umgesetzt werden, die ZelLenspannung mit einer Referenzspannung zu vergleichen. Da sich in den Poren der
Wasserstoffelektrode Gase ansammeln, die im Wasserstoff als Verunreinigungen enthalten sind und elektrochemisch nicht
umgesetzt werden, sinkt bei Belastung der Zelle infolge Polarisationserscheinungen im Laufe der Zeit die Zellenspannung.
Um eine Zerstörung der Elektrode durch «reversible Veränderungen zu vermelden, wird deshalb in der bekannten
8AD ORiOiNAL 009884/031 1
Anordnung ein die Poren ausblasender kurzzeitiger Gasinipuls
erzeugt, wenn durch Vergleich der Zellenepannung mit einer
Referenzspannung festgestellt wird, dass die Zellenspaniajng
einen bestimmten Wert unterschreitet.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben.
In der Zeiohnung zeigen
Fig. 1 sohematlsoh ein erstes AusfUhrungsbeispiel,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung Über eine Brennstoffbatterie, '
Fig. 3 sohematisoh ein weiteres AusfUhrungsbeispiel.
In Flg. 1 ist mit 1 dl· Brennstoffbatterie bezeichnet, die
sioh aus mehreren Zellen S und der Zelle 12 zusammensetzt. Jede
Zelle 2 besteht aus einem Festelektrolyten 5,5' als Sauerstoffionenleiter,
der genäse einem früheren Vorschlag im wesentlichen
scheibenförmig 1st, wobei Je zwei Scheiben 3 und 2' an erhöhten
Rändern mechanisch fest und gasdicht verbunden sind und auf diese Weise einen Inneren Oaaraua bilden. Die Scheiben sind mit den
gestrichelt gezeichneten Elektroden K und 5 bsw. 4* und 5' be~
legt. Die Zellen sind alt Rohrstutsen versehen und an diesen
ebenfalls miteinander verbunden, so* dass eine durchgehende Leitung
6 für das Brenngas entsteht. Der Festelektrolyt 3,2' 1st
beispielsweise aus stabilisiertem Zirkonoxyd und das Brenngas
1st beispielsweise Wasserstoff. Das sauerctoffhaltige Gas (Luft)
wird von au·sen an die Zellen 2 geführt. Ferner wird die ganse
Batterie duroh eine nleht gezeigte Heizeinrichtung, z.B. dureh
einen Ofen oder duroh «le in der Batterie entstehende Wime
009884/0311 BAD
selbst, auf einer Temperatur von etwa 10000C gehalten. Die mit
4 bezeichnete Elektrode ist demnaoh die negative Brenngaselektrode
und die mit 5 bezeichnet· Elektrode die positive Sauerstoffelektrode.
Das Brenngas 8 strömt von einem nicht eingezeichneten Vorratsbehälter
in den als Nadelventil ausgebildeten Durchflussregler 7 und von diesem in die Gasleitung 6. Das Nadelventil 1st über
eine Spindel von einem Gleichstrommotor 10 angetrieben. Nachdem
das Brenngas durch die Zellen 2 und die Zelle 12 geströmt ist, verlassen die gasförmigen Verbrennungsprodukte 9 die letzte
Zelle 12.
Die elektrische Zusammenschaltung der 7 Ilen ist folgendermassen
ausgelegt} In jeder aus zwei scheibenförmigen Elektrolyten 3 und 3* bestehenden Zeil· 2 sind die entsprechenden Elektroden 4 und V
bzw. 5 und 51 miteinander verbunden. Die Zellen selbst sind in
Reihe geschaltet« so das· dl· sauerstoffelektroden 5*5' der ersten
Zelle 2 den positiven und die Brenngaselektroden 4,4* der Zelle den negativen Pol der Batterie bilden. Beide Pole sind mit dem
äusseren Lastwideretand 11 verbunden.
Zur Regelung der Brenngaszufuhr 1st als Referenzspannungsquelle
eine Hilfebatterie 13 vorgesehen, die der letzten Zelle 12 elektrlsoh
entgegengseohaltet ist. Hierzu 1st der negative Pol der Hilfebatterie 13 mit der negativen Brennstoff elektrode 4,4f der.
Zelle 12 verbunden. Der positive Pol der Hilf»batterie 13 liegt
an der einen Kien»· des Gleichstrommotors 10, während dl· ander*
009884/0311
- 7 - 43/65
Klemme des Motors mit der positiven Sauerstoffelektrode 5,5' ·'..
der Zelle 12 verbunden 1st. An den Klemmen des Gleichstrommotors 10 liegt somit die Differenzspannung der Hilfebatterie 15 und
der letzten Zelle 12. Die Anschlüsse an den Motor und damit sein Drehsinn sind so gewählt, dass das Nadelventil in Richtung
der Schliessstellung bewegt wird» wenn die Spannung an der letzten
Zelle 12 grosser ist als die Spannung'der Hilfsbatterie IJ, :v
bzw. geöffnet wird In entgegengesetzten Falle. Wenn also die Spannung der letzten Zelle 12 über die Spannung der Hilfsbatterie»x
1? ansteigt, wird die Brenngas zufuhr gedrosselt. Wenn aber die
Spannung der Zelle 12 unter diejenige der Hilfsbatterie IJ absinkt,
wird die Brenngas zufuhr erhöht. Hierbei ist die Spannung der Hilfsbatterie IJ so gewählt, dass sie der Spannung der
letzten Zeil· 12 entspricht wenn in dieser das Brenngas mindestens
angenähert vollständig umgesetzt wird. ,
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Spannung einer Brennstoffzelle in starkem Ausmass von der Grosse der Brenngas-,
zufuhr abhängt, wenn diese im Bereich des vollständigen Gasumsatzes in der Zelle liegt. Anhand der Fig· 2 sei dies näher
erläutert. In der graphischen Darstellung der Flg. 2 ist als Ordinate die Zellenspannung XJ als Funktion der fortlaufenden
Zellennummer N (Abszisse) für eine aus 40 Brennstoffzellen bestehende
Batterie aufgetragen. Die Brennstoffzellen bestehen aus einen Festelektrolyten mit einem spezifischen Widerstand
von lO^icm entsprechend dem spezifischem Widerstand von 92Ji
ZrO2 und 8£ Y2O3 bei 10000C. Die Dicke des Elektrolyten ist 0,5
009884/0311 BADORiGlNAL
- 8 - 43/65
-2
mm und die Stromdichte 0,1 Acm . Als Brenngas ist H2 verwendet,
und die Betriebetemperatur ist 10000C.
PUr die gezeigte Kurve b ist die Brenngaszufuhr gerade so gross, dass das gesamte Gas elektrochemisch genutzt wird,' dass aber
auch die letzte (vierzigste) Zelle nooh mit Brenngas versorgt
wird (Sollgasstrom). Die Kurve a entspricht dem Fall einer um
JJi erhöhten Brenngas zufuhr. Kurve ο zeigt den Verlauf der Zellenspannungen,
wenn die Brenngaszufuhr um 1# gegenüber dem Sollgasstrom
vermindert wird. Aus diesen Kurven ergibt sich, dass sieh die Spannung der letzten Zelle um 0,^6 Volt ändert, wenn die Brenngaszufuhr
von 99$ auf 10J5# des Sollgasetroraes erhobt wird.
Wird nun, wie es im AusfUhrungsbeisplel von Pig. I gezeigt ist,
die Spannung der letzten Zelle gegen die Spannung einer als Referenzspannungsquelle
verwendeten Hilfsbatterie von 0,48 V geschaltet, so steht fUr die Regelung der Brenngaszufuhr innerhalb
der genannten Grenzen eine zwischen + 0,18 V und - 0,18 V liegende
Differenzspannung zur Verfügung· Mit Spannungen dieser Grössenordnung
kann der in Pig. I gezeigte Gleichstrommotor zur Betätigung de3 die Gaszufuhr steuernden Nadelventils 7 ohne weiteres
betrieben werden.
Die anhand des Ausführungsbeiapieles von Fig. 1 beschriebene
Regelung ist insbesondere dann wirksam, wenn sich der Druck des zugefUhrten Brenngases 8 oder wenn sich der durch den Lastwiderstand
11 fliessende Strom ändert. 1st der normalerweise durch den Lastwiderstand 11 fllessende Strom so gross, dass Im Elektrolyten
der angegebenen Zusammensetzung grosser· Stromdiohten al«
-2 auftreten, eo ist «s «weokmäeeig, di· Referenzspannung
009884/011 1 BAD ORiGiNAL
der Hilfsbatterie IJ kleiner als 0,5 V zu wählen.
Anateile der Hilfsbafcterie 13 kann auch ein dem Lastwideretand
11 parallelgeaohaltetes Potentiometer verwendet werden.
Dadurch verändert sich die Referenzspannung bei Belastung der Zellen von selbst in der gewünschten Richtung, weil
die Spannung der Batterie mit wachsendem Strom sinkt.
Es hat eich gezeigt, dass der Verlauf der in Pig. S gezeigten
Zellenepannung in Abhängigkeit vom Ort der Zelle innerhalb
der Batterie von der Temperatur nur sehr wenig abhängt.
Durch Veränderung anderer Parameter wie durch Wahl eines anderen Brenngas·«, durch Variation der Dicke des Pestelektrolyten,
durch Wahl eines anderen Elektrolyten usw. bleibt der Charakter der Kurve ebenfalle erhalten, insbesondere der steile
Abfall der Spannung der letzten Zelle bei Drosselung der Gaszufuhr. Dagegen kann bei Veränderung der genannten Parameter
eine Parallelversohiebung der Kurve zu höheren oder tieferen Spannungen auftreten. In solchen Fällen ist natürlich die
Referenzspannung ebenfalls wieder so zu wählen, dass sie der Spannung der letzten Zelle der Batterie bei mindestens angenähert
vollstä-ndigem elektrochemischem Umsatz des Brenngases
entspricht. Dies kann beispielsweise daduroh geschehen, dass eine in bekannter Welse einstellbare Referenzspannung verwendet
wird.
In Pig. 5 ist sohematiech ein weiteres AusfUhrungibelg>iel
gezeigt. Mit 15 ist eine Brennstoffbatterie bezeichnet, die aus einzelnen Brennstoffzellen 2 mit einem saueratoffionenleitenden
Pettelektrolyten J1 einer negativen Brenngaielektrode
009884/0311
BAD ORIGINAL
4 und einer positiven Sauerstoffelektrode 5 besteht. Die
Zellen sind in zwei parallelen Einzelbatterien bezüglich des Brenngasstromes hintereinander angeordnet, wobei das Brenngas
durch die Leitung 6 bzw. 61 zugeführt ist. Das Brenngas 8
strömt aus einem nicht gezeigten Vorratsbehälter in zwei gleichartige Durchflussregler 16 und 16'. In den Durchflussreglern
16 und 16* ist Je ein poröses Rohr 17 angeordnet« dessen Aeusseres
unter dem Druck des zugeführten Brenngases 8 steht und dessen Inneres an die Gasleitung 6 bzw. 6* angeschlossen 1st.
Im Innern des porösen Rohres 17 1st ein an einem Federkörper befestigter« dichter Hohlzylinder 19 angeordnet« der Je nach
seiner Stellung in Pfeilrichtung einen mehr oder weniger grossen Teil des porösen Rohrs 17 abdeckt und damit eine veränderliche
Gasmenge durch das poröse Rohr strömen lässt. Das sauerstoffhaltige Gas (Luft) ist wiederum von aussen an die
Zellen 2 geführt. Mit 9 sind die gasförmigen, wegströmenden Reaktionsprodukte bezeichnet.
Elektrisch sind die Zellen Jeder Einzelbatterie in Reihe geschaltet.
Beide Einzelbatterien sind parallel geschaltet und mit dem äusseren Lastwiderstand 11 verbunden. Zur Erzeugung der
Regelspannung wird die Reihenspannung der beiden letzten Zellen 20 und 21 der einen Einzelbatterie mit der Spannung einer angenähert
in der Mitte derselben Batterie liegenden Zelle 22 als Referenzspannung verglichen, indem die beiden Spannungsquellen
gegeneinander geschaltet werden. Die Differenzspannung liegt demnaoh zwischen der positiven Elektrode der Zelle 20 und der
009884/0.3-11 BAD
- 11 - 43/65
positiven Elektrode der Referenzzelle 22. Diese Differenzspannung
ist an die Elektroden 24 und 25 der Regelzelle 23 gelegt. Die Regelzelle 23* die wie die Zellen 2 aus einem
sauerstofflonenleltenden Festelektrolyten besteht und an
deren Aeusseres ebenfalls das sauerstoffhaltige Gas geführt
ist, weist in ihren inneren Oasraum einen von der an den
Elektroden 24 und 25 liegenden Spannung abhangigen Sauerstoffdruck
auf. Mittels der Verbindungsleitung 26 stehen die inneren Hohlräume der beweglichen Zylinder 18 der Durchflussregler
und 16' unter dee glelohen Sauerstoff druck.
Wird nun die an den beiden letzten Zellen 20 und 21 der Batterie auftretende Reihenspannung grosser als die Spannung der Referenz·
zelle 22, so ist die Spannung an der inneren Elektrode 24 der
Regelzelle 23 positiver als die Spannung an der Elektrode 25· Durch die Zelle 23 flieset dann ein Elektrolysestrom so« dass
der Sauerstoff druck Ie Inneren Oasraum der Zelle 23 ansteigt.
Dadurch werden die Zylinder 18 in die porösen Rohre 17 hineingedrUokt,
und die Brenngaszufuhr Wird gedrosselt, worauf die Seriespannung an den beiden letzten Zellen 20 und 21 sinkt.
Wird umgekehrt die an den beiden letzten Zellen 20 und 21
der Batterie auftretende Reihenspannung kleiner als die Spannung der Referenzzelle 22, so laufen alle Vorgange in entgegengesetzter
Richtung abs Der Sauerstoffdruck im Innern der Zelle 23 und in der Leitung 26 sinkt, unter der Wirkung der
Federkörper 18 werden die Zylinder 19 aus den porösen Rohren
gezogen, und die Brenngaszufuhr wird erhöht.
009884/0311 bad-opiginal
- 12 - 43/65
Der Regelvorgang setzt sich jeweils so lange fort, bis die
Differenzspannung einen bestimmten Wert AV erreicht. Wenn dafür
gesorgt wird, dass sich die PartialdrUcke des Sauerstoffs Innerhalb und ausserhalb der Regelzelle 23 um höchstens den
Paktor 3 unterscheiden, beträgt AV bei 10000C maximal 0,06 V.
Da im beschriebenen Ausführungebeispiel gemäss Fig. 3 als
Referenzspannungsquelle eine angenähert in der Mitte befindliche Zelle 22 benutzt wird, ist die Referenzspannung dem durch
den Lastwiderstand 11 fliessenden Strom angepasst. In der Anordnung
der Flg. 3 wird die Differenz der Reihenspannung der beiden letzten Zellen 20 und 21 und der Spannung einer angenähert
in der Mitte liegenden Zelle 22 als Regelspannung benutzt, weil gemäss Flg. 2 die Spannung dieser mittleren Zelle
der Reihenepannung der beiden letzten Zellen für angenähert
vollständigen Umsatz des Brenngases in der letzten Zelle entspricht«
Je nach Verlauf und Höhe der Spannungen der Zellen der Batterie kann aber auch eine andere Zelle der Batterie
als Referenzspannungsquelle gewählt werden und/oder nur die letzte Zelle zur Bildung der DifferenzBpannung herangezogen werden.
Ebenso können die in den Fig. 1 und 3 gezeigten AusfUhrungsbeispiele
kombiniert werden oder andere bekannte Mittel als Referenzspannungsquellen und Oasdurchflussregler angeordnet
werden.
Auf Grund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen hohen Oesamtwirkungsgrad der Brennstoffbatterie zu erreichen.
009884/0311
43/65
Der Gesamtwirkungsgrad ist gegeben duroh das Produkt des
elektrochemischen Wirkungsgrades, des Gasausnutzungswirkungsgrades und eines Anteils des Gesaratwirkungsgrades, der dem
Umstand Rechnung trögt, dass für Regelvorgänge, für die Reinigung des Brenngases von Reaktionsprodukten und für den Betrieb
sonstiger Hilfseinrichtungen Energie verbraucht wird. Die Brenngaszufuhr kann auf Grund der Erfindung so geregelt werden,
dass.höchstens 2# des Brenngases verloren, gehen, so dass
der Gasausnutzungewirkungsgrad mindestens 0,93 beträgt. Der relative Energieanteil, der für eine Regelung verbraucht wird,
hängt von der Grosse der Batterie ab. Bei einer aus 100 Brennstoffzellen
bestehenden Batterie wird für die Regelung höchstens 1% der erzeugten Energie verbraucht. Da eine Reinigung des
Brenngases von Reaktionsprodukten nicht vorgenommen werden muss/ beträgt der Wirkungsgrad einer aus 100 Zellen bestehenden Batterie,
abgesehen vom elektrochemischen Wirkungsgrad, somit mindestens 0,97. Der Gesamtwirkungsgrad ist somit nahe dem theoretischen
elektrochemischen Wirkungsgrad.
009884/031 1
Claims (1)
1. Anordnung mir Regelung dtr Brenngassufuhr einer Brennstoffbatterle
alt Mehreren» von Brenne*· hintereinander
durohstrttaten Brennstoff seilen «it eine« Feetelektrolyten,
In welcher die Spannung der lotsten« νοβ Brenngas duroh~
strtaten Zelle Mit einer Referensapannung vergliohen wird«
dadurch gekennsolchnet, dass die Beferenwpannung entapreohend
der Spannung der lotsten .Zelle bei Mindestens angenXhert vollständigem
Qasuwsats in dieser Zelle genllhlt ist und dass die
Differons aus Referens- und Zollonspannung eine» Durchflussregler
für das Bronngas als Rogolspannung sugefQhrt ist*
8» Anordnung naoh Anspruch 1« dadurch gekennxoiohnet, dass
sur Brseugung der fkeforensspsnnung eine Hilfsbatteri· vorgesehen
1st·
3· Anordnung naoh Anspruch lt dadurch gekennzeichnet, dass
als Bsforonispannung dio Spannung einer anderen als der
lotsten voei Bronngas durchströmten Zelle dient.
4* Anordnung nach Anspruch J, dadurch sjekennselohnet, dass
als ltegelspanaung dio Wfferons aus dor Spannung einer angenlthert
la der »tte liegenden Zolle und «or g^ponmmg der
beiden lotsten, ve· Bronngas durchströmten und elektrisch
la leihe gosehalteten loUen dient.
BAD" ORIGINAL
009884/0311
5· Anordnung nach «in«« der Ansprache 1 bia 4, daduroh ge~
kennseiohnet» dum der Durahflus«r«gl«r für da« JBrtnagaa
•In Ton S&uaratoffdruok in ·1π·γ ββ*Λο···η·η Leitung ab»
Wtngiger, Y«2itnd«rllah«r Sti4hwns*wld«ratand ist und daaa
zur Enwugung d·» Sauamtoffdruelot· »int in «ine· «aueretoffhaltigen
Qaa befindlich« üegelMll· Mit ein·« saiMretoffiocitn*
l«itend«n F»it«l«ktrolyt«n vorg«s«h«n lat» an deren Elektroden
die Dlfferensepannung liegt»
Alctlengeeelleehaft HO, Bt)VEIlX it CIS«
BAD ORIGINAL
009884/031 1
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH698965A CH429858A (de) | 1965-05-19 | 1965-05-19 | Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr einer Brennstoffbatterie mit einem Festelektrolyten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1571932A1 true DE1571932A1 (de) | 1971-01-21 |
Family
ID=4318184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19651571932 Pending DE1571932A1 (de) | 1965-05-19 | 1965-06-04 | Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr einer Brennstoffbatterie mit einem Festelektrolyten |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH429858A (de) |
DE (1) | DE1571932A1 (de) |
GB (1) | GB1148935A (de) |
NL (1) | NL6604160A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1003042C2 (nl) * | 1996-05-06 | 1997-11-07 | Stichting Energie | Werkwijze voor het bepalen van het debiet van reactanten in elke cel van een electrochemische celstapeling. |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6500574B2 (en) * | 2000-12-15 | 2002-12-31 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for a fuel cell based fuel sensor |
-
1965
- 1965-05-19 CH CH698965A patent/CH429858A/de unknown
- 1965-06-04 DE DE19651571932 patent/DE1571932A1/de active Pending
-
1966
- 1966-03-30 NL NL6604160A patent/NL6604160A/xx unknown
- 1966-05-16 GB GB21650/66A patent/GB1148935A/en not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1003042C2 (nl) * | 1996-05-06 | 1997-11-07 | Stichting Energie | Werkwijze voor het bepalen van het debiet van reactanten in elke cel van een electrochemische celstapeling. |
WO1997042674A1 (en) * | 1996-05-06 | 1997-11-13 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Method for determining the flow rate of reactants in each cell of an electrochemical cell stack |
US6162557A (en) * | 1996-05-06 | 2000-12-19 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Method for determining the flow rate of reactants in each cell of an electrochemical cell stack |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH429858A (de) | 1967-02-15 |
GB1148935A (en) | 1969-04-16 |
NL6604160A (de) | 1966-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19857398B4 (de) | Brennstoffzellensystem, insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge | |
EP0472922A2 (de) | Verfahren zur Energiespeicherung und Energiewandlung in einer regenerierbaren Brennstoffzelle mit Ionenaustauschermembran | |
DE19819291A1 (de) | Brennstoffzellen-Modul | |
EP3489394A1 (de) | Elektrolyseanlage zur niederdruck-pem-elektrolyse | |
EP0596367A1 (de) | Brennstoffzellenblock und Verfahren zur Einstellung der Inertgasabfuhr aus dem Brennstoffzellenblock | |
DE2346839A1 (de) | Wasserzersetzer zur erzeugung von knallgas | |
DE102006007077A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle | |
DE19953614A1 (de) | Brennstoffzellenanlage | |
EP3625845A1 (de) | Redox-flow-batterie und verfahren zum betreiben einer redox-flow-batterie | |
DE2621081C3 (de) | Galvanische Batterie | |
DE102010001011A1 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage | |
DE2044068A1 (de) | Brennstoffbatterie | |
DE1571932A1 (de) | Anordnung zur Regelung der Brenngaszufuhr einer Brennstoffbatterie mit einem Festelektrolyten | |
DE102013021771A1 (de) | Elektrochemische Elektrolysezelle für die Wasserelektrolyse sowie Verfahren zum Betreiben derselben | |
DE2210673A1 (de) | Verbesserte Brennstoffzelle mit Elektrolytzirkulation und Elektrolytmatrize | |
DE102016119587A1 (de) | Methoden und verfahren zum ausgleich des spannungsabfalls infolge anodenverunreinigung | |
EP2850676B1 (de) | Speicherstruktur einer elektrischen energiespeicherzelle | |
DE102020102692A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems sowie Brennstoffzellensystem und Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem | |
DE102008027753A1 (de) | Brennstoffzellensystem mit Verwendung von Kathodenabgas zur Anodenrückführung | |
DE102005024619B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff | |
DE102018121669A1 (de) | Reversible Brennstoffzelleneinheit und eine reversible Brennstoffzelle | |
DE102004012332A1 (de) | Brennstoffzellenanordnung | |
EP2850687B1 (de) | Elektrischer energiespeicher | |
DE102012204170A1 (de) | Speicherstruktur einer elektrischen Energiespeicherzelle | |
DE19943523B4 (de) | Langzeitstabile Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC) und Verfahren zu ihrer Herstellung |