DE1596226A1 - Verfahren zur Verringerung von Elektrolytkurzschlussstroemen in Brennstoffzellenbatterien - Google Patents

Verfahren zur Verringerung von Elektrolytkurzschlussstroemen in Brennstoffzellenbatterien

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DE1596226A1
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Herbert Dipl-Chem Dr Cnobloch
Dipl-Chem Dr Sturm Ferdina Von
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Description

SIEMEH3 AKTIENGESELLSCHAPT Berlin und München
Erlangen, den 9.7.1969 Werner-von-Siemens-Str. 50
PLA 66/1361
Verfahren zur Verringerung von Elektrolytkurzschlußströmen in nnstoffzellenbatterien
Gegenstand dec vorliegenden Erfindung ist eine galvanische Brennstoff zellenbatterie, bei der die Brennstoffzellen elektrisch in Serie geschaltet und die Elektrolyträume untereinander verbunden nind.
In derartigen bisher bekanntgewordenen Systemen ist es üblich, den ?;ieKt,rolyten mittels einer Pumpe im Kreislauf zu führen.
By/Or
J. 4. S: 1367)
L> ■-■■ -ii
BAD
109814/0276
J1 * 1596228 .
Dabei '.virct die bei aer Stromentnanme auftretende Wärmemenge vom Elektrolyten aufgenommen und nach außen abgeführt. Gekoppelt mit der Elektrolytzirkulation können gleichzeitig die bei der elektrochemischen Umsetzung gebildeten Reaktionsprodukte, beispielsweise Wasser, entfernt werden; die Elektrolytkonzentration wird so auf dem optimalen Wert gehalten.
Es hat sich nun gezeigt, daß derartige Brennstoffzellenbatterien verschiedene Nachteile aufweisen, ΰο wird beispielsweise der Wirkungsgrad der Umwandlung chemischer in elektrische Energie dadurch herabgesetzt, daß in dem Elektrolyten KurzschJußströme aui treten, die einmal zu einer Erhöhung aer Verlustströme führt und zum anaeren eine Elektrolyse des ElektroLyten bewirken, wa.-zu einer unerwünschten Gasbildung an den Elektroden führt.
Der Elektrolytkurzachlußstrom ergibt sich aus der Gleichung
U . α
in der U die Spannung, 1 die hänge und q den Querschnitt aer Elektrolytsäule und £ den spezifischen Widerstand de3 Elektrolyten bedeutet. Da nun S für einen gegebenen Elektrolyten konstant ist, kann eine Herabsetzung des Kurzschlußstromes nur durch Verlängerung des Klektrolytweges und / oder Verengung des Querschnittes erzielt werden.
-» — -— t BAD ORIGINAL
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- 2 - By/Hel
PLA 6fa/136t
Eine Verlängerung des Elektrolytweges muß allein aus räumlichen Gründen als wenig geeignet bezeichnet werden, una eine Verengung aes Leitungsweges ist wegen des damit erhöhten Strömungswiderstanües 'unzweckmäßig, da damit gleichzeitig eine höhere Energieie.: stüi.g für die Zirkulation des Elektrolyten gefordert wird, '..ird s. B. cer Leitungsaurchnesser auf aie Hälfte herabgesetzt, so üiiikt aie Leitfähigkeit d-eo Elektrolyten und demzufolge auch der Lurzsehlußstrom auf 1/4. Me Pumpenleistung für die Elektro- ' luftzirkulation steigt jedoch hierbei auf das 30-fache.
Gegenstand der vorliegenden Anineiaung ist nun ein Verfahren, durch aas die schädlichen Kurzschlußströme in sehr einfacher V/eise vermindert werden können.
Las neue Verfahren zur Verringerung von Lurzschlußströmen an Batterien mit zwei oder mehreren elektrisch in Serie geschal-ettη Brennstoffzellen ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrolyten vor Eintritt in die Brennstoffzelle periodisch Gas injiziert wird unc daß durch die hierbei gebildeten Gasblasen der Querschnitt aes Elektrolytfadens am Ort der Blasen verkleinert und damit der elektrische Widerstand erhöht wird. Die Gasinjektion wird durch Abstimmung des Gasdruckes auf den Radius des Stichkanals zwischen Gas- und Elektrolytleitung, also auf den Kapillardruck gesteuert.
Als Gas karm bei dem neuen Verfahren eines der Reaktionsgase, beispielsweise Y/asserstoff, Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe oder
, , BADnORlOlNM.
- 3 - By/hel
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159R226
PLA 66/1361
Alkohole, bzw. ein Inertgas verwendet werden.
An Hand der Figur 1 soll der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt schematisch eine Anordnung von Brennstoffzellen, bei der als Elektrolyt KOH und als Keaktionsgas Wasserstoff und Sauerstoff verwendet werden. Der Elektrolyt tritt bei 1 in die Batterie ein, durchströmt die Brennstoffzellen mit den Elektroden una verläßt bei 2 wieder die Batterie. Mit 3 ist die Wasserstoffeintrittssteile und mit 4 die Wasserstoffaustrittsstelle der Batterie bezeichnet. Der Sauerstoff strömt bei 5 in die Batterie ein und verläßt sie bei 6. An jeder zweiten Zelle befindet sich zwischen Sauerstoifleitung und Elektrolytleitung eine Querverbindung 8, durch die der Sauerstoff periodisch in den Elektrolytkreislauf eingeblasen wird. Der Querschnitt der Verbindungsleitung 8 wird so bemessen, daß bei dem eingestellten Druck aes Sauerstoffes die erforderlichen Gasmengen abgezweigt werden.
Figur 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Gasinjektionssteile aus Figur 1. Das bei 8 injizierte Gas bildet die Gasblase 9, die den gesamten Leitungsquerschnitt ausfüllt. Die Elektrolytver-•bin.du.ng wird allein von einem dünnen, nicht gezeichneten Elektrolytfilm entlang der Wand gebildet, der sich jetzt noch ausbildende . Kurz.schlußstrom ist gering. Die Gasblase bewegt sich in Richtung de.s zirkulierenden Elektrolyten und verläßt ebenfalls bei 2 die
-4- BAD ORIGINAL By/Hel 1098U/0276
PLA 66/1361
Batterie, wooei sie wieder eine Einschnürung des Elektrolyt-, fadens besorgt, der auch auf der Elektrolytaustrittsseite zu einer Erhöhung des Widerstandes und damit zu-einer Verkleinerung aeu r,iektroiy tkurzschlußstrorces führt.
In den Perioden'ohne Elektrolytzirkulation verbleiben die Gas-, blasen in α en Leitungen und eine weitere Gaszufuhr kann unterbleiben.
Ler Gaseintritt wird durch Absenken des Gasdruckes gestoppt. Lies ist besonders dann der Fall, wenn die Batterie nicht belastet wird. Der bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Ruhezustand stattfindende Gasverbrauch ist wegen des fehlenden Leckstromes minimal, was »ich bei solchen Batterien, die über längere Zeit unbelastet stehen", z. B. bei Notstromaggregaten, besonders vorteilhaft auswirkt.
Beispiel:
in einer Brennstoffzellenbatterie mit 34 hintereinander ge-"schalteten Kellen, die bei Raumtemperatur eine Leistung von 500 W natte, wurde der Elektrolyt (6 m KOH) gemäß Figur 1 parallel durch die Zellen gepumpt. Als Heaktionspha3e wurden Hp und 0,. verwendet. Ler Kurzschlußstrom lag bei 1,5 A, die verlorene Leistung bei 30 w. Nach Einbau der Gasblaseninjektionsstelle in jeder zweiten Zelle und Einblasen von H2 oder O2 in den Elektrolyt-
109814/0276 bad original
- 5 - By/Hel
PLA 66/1361 ,
kreislauf verkleinerte sich der Kurzschlußßtrom auf 0,2 A und die verlorene Leistung auf 5 W.
2 Figuren
4 Patentansprüche
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- 6 - " By/Hel

Claims (4)

h PLA 66/1361 Patentansprüche
1. Verfahren zur Verringerung von Elektrolytkurzschlußströmen in Batterien mit zwei oder mehreren elektrisch in Serie geschalteten Brennstoffzellen und die Zellen parallel durchströmenden Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrolyt vor Eintritt in die Brennstoffzelle periodisch Gas injiziert wird und daß durch die hierbei gebildeten Gasblasen der Querschnitt des Elektrolytfadens am· Ort der Blasen verkleinert und damit der elektrische ViIderstand erhöht wird,
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung der Elektrolytzirkulation auch die Gaszufuhr unterbrochen wird.
3. Verfahren gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas eines der Reaktionsgase verwendet wird.
4. Verfahren gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Injektionsgas ein Inertgas verwendet wird.
O Unterlagen (Art. 7 § 1 Abs. I Nr. l Satz 3 dec Äi-.c.iun&tf··. V. 4.». 18.6ZJ
■ 109814/0276 bad original
- 7 - " . By/He3
Leerseite
DE19661596226 1966-06-22 1966-06-22 Verfahren zur Verringerung von Elektrolytkurzschlussstroemen in Brennstoffzellenbatterien Pending DE1596226A1 (de)

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US647421A US3522098A (en) 1966-06-22 1967-06-20 Fuel cells with device for reducing electrolyte short-circuit currents
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1925861B2 (de) * 1969-05-21 1971-07-29 Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt Elektrochemische batterie mit elektrisch und elektrolyt kreismaessig in reihe geschalteten zellen
US4312735A (en) * 1979-11-26 1982-01-26 Exxon Research & Engineering Co. Shunt current elimination
US4377445A (en) * 1980-11-07 1983-03-22 Exxon Research And Engineering Co. Shunt current elimination for series connected cells
US4371825A (en) * 1981-06-04 1983-02-01 Energy Development Associates, Inc. Method of minimizing the effects of parasitic currents
EP4359587A1 (de) * 2021-06-21 2024-05-01 H2Pro Ltd Vorrichtung und verfahren zur beseitigung von ionischem shunt-strom

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE206350C (de) *
US2925455A (en) * 1956-12-18 1960-02-16 Eidensohn Samuel Continuous feed primary battery system
US3080442A (en) * 1957-12-30 1963-03-05 Richard H Hobert Apparatus and process for the conversion of heat to electricity
NL267322A (de) * 1960-07-21 1900-01-01
US3215562A (en) * 1961-12-22 1965-11-02 Air Prod & Chem Fuel cell with screen electrodes
US3375139A (en) * 1963-11-14 1968-03-26 Leesona Corp Fuel cell

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