DE1671930A1 - Brennstoffbatterie - Google Patents

Description

SIETRlCH LEWINSKY

PATENTANWALT »

!München 21 - Gottharckfr. 8T 1671930

Telefon 5i17«2

22.Februar 1968 4985-ll/Gd

Societe" Generale de Constructions Eleotriques et M&caniques (AISiPHOM), Paris 16, Avenue Kleber 38 (Frankreich)

"Brennstoffbatterie"

französische Priorität vom24«Februar 1967 aus der französischen Patentanmeldung P? 2732 (Beifort)

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffbatterie.mit einer vielfach gestapelten Reihe allgemein platten- oder folienförmiger Teile, die jeweils mindestens eine jede Elementarbatterie in zwei Halbbatterien aufteilende halbdurchlässige Wand und in jeder Halbbatterie eine von e"inem ein Reaktionsmittel, das je nachdem,ob die Halbbatterie anodisch oder kathodisch ist, ein Reduktions— oder Oxydationsmittel ist, enthaltenden Elektrolyten durchlaufene poröse oder maschenförmige Elektrode umfassen, die einen in zwei an ihrem inneren Umfang mit Leitkanälen für die Führung des Elektrolyten längs der Elektrode und parallel zu deren Mittelebeno versehenen Rahmen eingefügten ebenen Randteil besitzen und Öffnungen aufweisen,--'lie nach erfolgter Stapelung senkrecht

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BADORtGlNAt.

zu den Platten oder Pollen verlaufende Elektrolyt-Zufluß- oder Abflußkanäle bilden.

Aus der französischen Patentschrift 1 379 800 ist bereits eine Brennstoffbatterie aus Oxydations-Reduktions-Systemen oder Redox-Systemen bekannt, bei der eine große Anzahl von Elementarbatterien zusammengefaßt wird. Jede Elementarbatterie wird durch eine halbdurchlässige Wand aufgeteilt. Jedes Redox-System befindet sich in einem Elektrolyten in lösung. Dieser beladene Elektrolyt fließt derart in der Batterie um, daß er die Anordnung der Halbbatterien, für die er bestimmt ist, durchfließt, indem er sich über die entsprechenden Elektroden von einem Rand jeder Elektrode zum gegenüberliegenden Rand parallel zur Mittelebene dieser Elektrode hinwegbewegt. Die Brennstoffbatterie ist durch wiederholte Stapelung einer Reihe von Teilen gebildet, die öffnungen und Leitkanäle aufweisen, deren Zusammenwirken nach der Stapelung ein Kanalnetz festlegt, das die gleichartigen Halbbatterien einem einzigen 2ufluß- und Abflußkanal zuordnet. Jede Halbbatterie besitzt eine Elektrode, deren mittlerer Teil eine poröse oder Netzstruktur aufweist, d.h. eine Struktur, wie die eines Metallgewebes, eines Gitters,einer Folie ausgewalzten Metalles, einer in Einbuchtungen und Ausbuchtungen gepreßten Folie, usw.... Diese Elektrode ist zv/ischen eine die beiden Halbbatterien trennende halbdurchlässige Wand und eine Trennplatte eingespannt, die swei aufeinander- ■ folgende Elementarbatterien hydraulisch voneinander brennt.

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BAD ORiQINAt

Diese kompakten Batterien sind nicht dazu bestimmt, elektro-chemisch sohneile und reversible Redox-Systeme auf zunehmen·

Es erscheint tatsächlich sehr schwierig, in einer solchen Anordnung einer hohen Anzahl von Batterien ein in den Elektrolyten lösbares jedoch nicht regeneriertes Oxydationsmittel und Reduktionsmittel reagieren zu lassen· Satsächlich wird bei der unmittelbaren Verwendung von löslichen und M nicht regenerierbaren Oxydations- und Reduktionsmitteln, wie Hydrazin, Ammoniak, Natriumsulfid, Methanol, Wasserstoffsuperoxyd, Atriumhypochlorit, Natriumchlorit usw.·.· im allgemeinen eine Katalyse der Elektroden benötigt. Es ist bekannt, daß es schwierig ist, von einer Elektrode zur anderen eine genau identische katalytische Aktivität zu erhalten. Das elektrische Eusaamenwirken einer sehr großen Anzahl von Elementarbatterien ist nur dann günstig, wenn ihre Ladungseigenschaften sehr ähnlich sind,

Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß man entgegen der Erwartung in den kompakten Brennstoffbatterien lösliche und nicht regenerierte Oxydations- und Reduktionsmittel verwenden kann, die in gelöster Form in einen Elektrolyten eingeführt sind. Dabei wird ein ausgezeichnetes elektrisches Zusammenwirken zwischen mehreren hundert Elementen und extrem hohe Leiövungadichten erhalten.

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Dieses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, daß die äußerst starke Gedrängtheit dieser Anordnungen es ermöglicht, sehr hohe Leistungen in einem gegebenen Volumen einer Batterie mit sehr geringen effektiven Stromdichten zu erhalten. Wenn man nun den Streuungseffekt auf den Lastkurven bei der Verwendung von Katalysatoren betrachtet, kann man feststellen, daß im allgemeinen die Unterschiede bei geringen Stromdichten noch wenig hervortreten und daß die bedeutenden Abstände erst aufzutreten beginnen» wenn man sich dem Ende der Lastkurve nähert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffbatterie der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei äußerst geringem Raumbedarf sehr hohe·Leistungsdichten ermöglicht. Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Brennstoffbatterie vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß ein Reaktionsmittel ein in dem Elektrolyten lösbarer jedoch nicht regenerierter Stoff ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoffbatterie besteht darin, daß die von dem in dem Elektrolyten lösbaren jedoch nicht regenerierten Reaktionsmittel gespeiste Halbbatterie eine Stärke in der Größenordnung einiger Zehntel Millimeter besitzt·

Eine weitere¹ vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennstoffbatterie besteht darin, daß mindestens eine Elektrode einer Elementarbatterie katalytisch behandelt ist.

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'v/eitere Merkmale gehen aus der sich auf. die Zeichnung beziehenden Beschreibung hervor. In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsforra einer erfindungsgemäßen Brennstoffbatterie schematisch dargestellt» Gezeigt werden nebeneinanderstehend die eine Elementarbatterie bildenden verschiedenen Elemente. Eine aus einer Plastikfolie bestehende Trennplatte 1 gewährleistet die Isolierung zweier aufeinanderfolgender Elementarbatterien, Die Trennplatte'weist zwei horizontale Spalte 2 und 3 und zwei vertikale Spalte wie 4 auf, Der Trennplatte 1 folgt ein aus einer Plastikfolie gebildeter Rahmen 5, der den gleichen Außenumriß wie die Trennplatte 1 aufweist und ebenfalls zwei vertikale Spalte 6, die identisch den vertikalen Spalten 4 sind, besitzt. Der mittlere Teil dieses Rahmens ist nach dem inneren umriß 7 ausgespart, der durch zv/ei horizontale Linien, die den Außenrändern der Spalte 2 und 3 entsprechen, und zwei vertikale linien, die an den Enden dieser horizontalen Linien liegen, gebildet.ist« Zwischen dor Rahmen 5 und einem diesem identischen Rahmen 9 ist eine Elektrode 8 eingefügt.

Die Elektrode 8 besteht aus einem mittleren Teil mit llötzstruktur 1ü, der aus ausgewalztem Metall oder einem -letallgcv/eoe gebildet ist, und einem ebenen Randteil 11. Der i.vJttlere Teil mit lletzstruktur 10 bedeckt eine Fläche der rlaichon Abmessungen wie die Aussparung 7 des Rahmens Die Stärke der llotzatruktur 10 ist gleich der Summe der Stärken doo ebenen 'Peils 11 und der Rahmen 5 und 9.

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Der ebene Handteil 11 ist von einer isolierenden Schicht bedeckt und mit zwei vertikalen Spalten 12, die identisch' !den Spalten 4 der Trennplatte 1 sind, versehen· Bin an dem ebenen Teil 11 der Elektrode 8 befestigtes Ansatzstück 13 ermöglicht die Stromabnahme. Der ebene Teil 11 kann sich nach außen verlängern und so einen Kühlflügel bilden. Heben dem Rahmen 9 befindet sich eine halbdurchlässige Wand 14, die vier Spalte 15 mit einer gleichen Fora wie die Spalte der Trennplatte 1 besitzt. Die Elektrode 8 und die Rahmen 5 und 9, die eich zwischen der !Drennplatte 1 und der halbdurchlässigen Wand 14 befinden, bilden eine Halbbatterie. Die entsprechende andere Halbbatterie wird durch eine Elektrode 16 und zwei Rahmen 17 und 18 gebildet, die zwischen der halbdurchlässigen Wand 14 und einer Trennplatte 19 angeordnet sind.

Die Elektrode 16 ist identisch der Elektrode 8, jedoch gegenüber dieser um 90° um die Längsachse der Batterie gedreht, abgesehen von dem Ansatzstück zur Stromabnahme, das an dem oberen Teil bleibt. Ebenso sind die Rahmen 17 und identisch den Rahmen 5 und 9, jedoch in gleicher Art ihnen gegenüber um 90° gedreht. Die Trennplatte 19 ist identisch der Trennplatte 1. 7/enn die Anordnung zusammengedrückt wird, fügen sich die Überstärken der offenen Strukturen in die Aussparungen der beiden beiderseits liegenden Rahmen ein.

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Die erfindungsgemäße Brennstoffbatterie besitzt eine große Anzahl von Elementarbatterien» die identisch der zwischen den Trennplatten t und 19 liegenden sind. Die Anordnung aller JSlementarbatterien wird zwischen zwei Blöcken 20 und durch Bolzen 22 zusammengepreßt.

Es ist leicht zu sehen, daß» wenn die Batterie zusammengebaut ist» das Zusammenwirken der Spalte zwei horizontale und zwei vertikale Kanäle festlegt· Hohransatzstutzen 23 und 24 sind mit den horizontalen Kanälen verbunden und gewährleisten das Umfließen eines Elektrolyten» in&em man ein Reaktionsmittel - ein nicht regeneriertes Oxydations« oder Reduktionsmittel - gelöst hat, über die Elektrode 16 und

die Elektroden der gleichartigen Halbbatterien·

Es können ebenfalls dünne Bipolar-Elektroden verwendet werden, die ihrerseits die hydraulische Trennung zwischen I aufeinanderfolgenden Elementarbatterien bilden und deren mittlerer Teil regelmäßige Ausbuchtungen gleicher Stärke aufweist, die nach beiden Seiten von der Mittelebene der Elektrode derart ausgehen, daß zwei ineinandergreifende Flüssigkeitsräume gebildet werden, von denen einer zu einer Elementarbatterie und der andere zur folgenden Elementarbatterie gehört.

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Claims (3)

DIETRICH LEWINSKY PATENTANWALT Mledicii 21 - Gotdnrdslr. 81 * 1671930 Telefon 561762 4Γ 22. Februar 1968 . ■ 4985-Il/Gd Societl Grlnerale de Constructions Electriques et Mecaniques (ALSTHOM), Paris 16, Avenue Kliber 38 (Frankreich) Patentansprüche:

1. Brennstoffbatterie mit einer vielfach gestapelten Reihe allgemein platten- oder folienförmiger Teile, die jeweils mindestens eine jede Elementarbatterie in zwei Halbbatterien aufteilende halbdurchlässige Wand und in jeder Halbbatfcerie eine von einem ein Reaktionsmittel, das je nachdem, ob die Halbbatterie anodisch oder kathodisch ist, ein Reduktions- oder Oxydationsnittel ist, enthaltenden Elektrolyten durchlaufene poröse oder maschenförmige Elektrode umfassen, die einen in zwei an ihrem inneren Umfang mit Leitkanälen für die Führung des Elektrolyten längs der Elektrode und parallel zu deren LIittelebene versehenen Rahmen eingefügten ebenen Randteil besitzen und Öffnungen aufweisen, die nach erfolgter

• Stapelung senkrecht zu den Platten oder Folien verlaufende Elektrolyt-Zufluß- oder Abflußkaneäle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsmittel ein in de... Elektrolyten lösbarer jedoch nicht regenerierter Stoxf ist,

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2, Brennstoffbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem in dem Elektrolyten lösbaren jedoch nicht regenerierten Reaktionsmittel gespeiste Halbbatterie eine Stärke in der Größenordnung einiger Zehntel Millimeter besitzt.

3. Brennstoffbatterie nach Anapruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode einer Elementarbatterie katalytisch behandelt ist.

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