DE1671968A1

DE1671968A1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines feldfreien Raumes im Elektrolytkreislauf einer Brennstoffbatterie

Info

Publication number: DE1671968A1
Application number: DE19671671968
Authority: DE
Inventors: Winsel August Prof Dipl-Phy Dr
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1967-02-11
Filing date: 1967-02-11
Publication date: 1971-10-21
Also published as: US3525644A

Description

EI)UP 96 _. , „ den 6.Februar 1967

HPO? Kth./Hu.

VARTA AKTIENGESELLSCHAFT 6 Frankfurt am Main
Neue Mainzer Straße 54

Vorrichtung zur Erzeugung eines feldfreien Raumes im Elektrolytkreislauf einer Brennstoffbatterie

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines feldfreien Raumes in dem geschlossenen Elektrolytkreislauf von Brennetoffbatterien.

Bei dem Aufbau von Brennstoffbatterien ist es erforderlich, korrosionsgefährdete Bauteile im Elektrolytkreislauf unterzubringen. In diesen Fällen können für diese Bauteile beispielsweise bei dem J&lektrolytkühler, bei Pumpen und bei Ventilen Kupfer oder andere korrosionsgefährdete Materialien verwendet werden, wenn die Teile in einem Raum angeordnet werden, von dem die Korrosionsströme ferngehalten werden. Es ergab sich daher die Aufgabe, einen feldfreien Raum in dem Elektrolytkreislauf einer Brennstoffbatterie zur Aufnahme korrosionsgefährdeter Bauteile zu schaffen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung zur Erzeugung eines feldfreien Raums im Elektrolytkreislauf einer Brennstoffbatterie mit Wasserstoffdiffusionselektroden gelöst, bei der in dem geschlossenen Elektrolytkreislauf eine zusätzliche Wasserstoffdiffusionselektrode angeordnet ist, welche galvanisch mit einer Waeserstoffelektrode innerhalb der Batterie verbunden ist·

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Auf diese Weise wird in. dem Teil des Elektrolytkreislaufs zwischen dieser zusätzlichen Wasserstoffdiffusionselektrode und zwischen der Wasserstoffdiffusionselektrode der Brennstoffbatterie ein feldfreier Raum geschaffen, da die Nebenströme, welche von der Oxidationselektrode ausgehen, an der zusätzlichen Wasserstoffelektrode münden und nicht in diesen Raum hineinwirken·

Es ist auch möglich, einen nahezu feldfreien Abschnitt in den Elektrolytkreislauf dadurch zu schaffen, daß man einen Abschnitt mit einem sehr hohen elektrischen Widerstand der in diesem Abschnitt enthaltenen Elektrolytflüssigkeit verwendet· Auf diese Weise wird erreicht, daß der durch den Nebenstrom im Elektrolytkreislauf bewirkte Lparinungsabfall vorwiegend an diesem Abschnitt erfolgt und daß die übrigen Abschnitte der Elektrolytleitung nahezu feldfrei sind·

Die Abbildung zeigt eine schematische Sarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Brennstoffbatterie 1 mit der Wasserstoffelektrode 2 mit dem niedrigsten Potential und der Oxidatioüselektrode 3» welche der Auslaßleitung 4 für den Elektrolytkreislauf am nächsten liegt, sind in einem Behälter dargestellt, welcher die einzelnen untereinander verbundenen Elektrolyträume der Brennstoffbatterie versinnbildlicht.

In die Leitung 4 ist eine ansich bekannte Vorrichtung 5 mit einem hohen elektrischen Widerstand und einem geringen Widerstand gegen die Elektrolytströmung angeordnet· Die zusätzliche Wasserstoffelektrode 6 ist über die Leitung 7 galvanisch mit der

wasserstoffelektrode der Batterie mit dem niedrigsten Potential verbundenj die Wasserstoffzuleitung zur Elektrode 6 ist nicht dargestellt. Die ,Elektrode ist zweckmäßigerweise im Innern des Behälters angeordnet. Der Behälter 8 stellt schematisch einen Kühler, eine Pumpe oder Magnetventile dar und bildet zusammen mit dem Leitungsstuck 9» welches zum Einlaß der untereinander verbundenen Elektrolyträume der Brennstoffbatterie führt, den feldfreien Kaum. Die Feldfreiheit des Raumes 8 und der Leitung 9 wird dadurch erreicht, daß von der Oxidationsanode der Brennstoffbatterie, welche das höchste Potential aufweist oder der Auslaßleitung für den Ülektrolytkreislauf am nächsten liegt, ein Ionenstrom ausgeht, welcner in der Hilfselektrode 6 endet und von dort als Elektronenatrom zum negativen Pol der Brennstoffbatterie fließt. Zusätzlich kann man noch einen in dem Kaum 8 befindlichen Metallteil auf einem möglichst negativen Potential halten und dadurch eine Korrosion unterdrücken, indem man ihn mit der Elektrode 6 galvanisch verbindet und damit auf das Potential der Elektrode 2 legt· Die zusätzliche Wasserstoffelektrode der erfindungsgeriäßen Vorrichtung muß entsprechend dein elektrischen niderstand der Elektrolytleitung 4 und gegebenenfalls der Vorrichtung zur Erhöhung des elektrischen Widerstandes 5 einen Strom liefern und wird an eine Wasserstoffgasversorgung angeschlossen. Die Spannung, welche an dem durch die Elektrolytleitung gebildeten Widerstand anliegt, ist maximal gleich der Klemmenspannung der Brennstoffbatterie. Das zu schützende Bauteil, welches sich in dem feldfreien Raum befindet, kann zusätzlich noch an den negativen Pol der Brennstoffbatterie angeschlossen werden. Diese Maßnahme bietet zum Beispiel für Kupferteile einen zusätzlichen Schutz, wenn das

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BAD ORIQtNAl.

Potential an dem Bauteil weniger als 400 mV positiver ist als das reversible Wasserstoffpotential, da sonst das Kupfer in Lösung geht. Hieraus ergibt sich die Bedingung, daß der Spannungsabfall des im äußeren Llektrolytkreis fließenden Nebenstrome an dem Widerstand R 1, welcher durch die ElektrolytflüssigKeit in dem Leitungsstück zwischen dem zu schützenden Bauteil und der üasaerstoffdiffusionselektrode mit dem negativen Potential gebildet wird, kleiner ist als 400 mV. Bezeichnet man mit Rp den Widerstand des Abschnitts mit hohem Widerstand und vernachlässigt den Widerstand der übrigen Bauteile, so erhält man für das Größenverhältnis der Widerstände R. und Rp die Bedingung

R₁ 0,4

■1

R₂ U

wenn man mit U die Klemmenspannung der Brennstoffbatterie in Volt bezeichnet.

Für eine Brennstoffbatterie mit einer Λ-lemmenspannung von 24 V erhält man daraus ein Widerstandsverhältnis kleiner als 0,017.

Ls ergeben sich daher sehr grobe nerte für den Widerstand R2» welche nur unter Überwindung großer konstruktiver Schwierigkeiten bei der Konstruktion des Abschnitts mit hohem Elektrolytwiderstand verwirklicht werden können_o

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BAO OBIQlNAi.

Die Verwendung einer Gasdiffusionselektrode als Hilfselektrode entsprechend der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher vorzuziehen. Der Widerstand der Elektrolytleitung zwischen der positiven Elektrode der Brennstoffbatterie und der Hilfselektrode beträgt bei einer Brennstoffbatterie mit einer Klemmenspannung U von 24 V etwa 150 Ohm; das entspricht un-

2 gefähr einem ^lektrolytfaden von 1 m Lunge und 1 cm Querschnitt, In diesem Widerstand sind noch neben dem Widerstand eier ülektrolytleitung im äußeren Elektrolytkreis die Widerstünde der zwischen der Auslaßöffnung der ^lektrolyträume und der positiven elektrode liegenden Zuleitungen und Anschnitte enthalten, welche ebenfalls in dem Kreis des KorrosionsStroms liegen. Aus der Klemmenspannung und dem Widerstand ergibt sich ein Korrosions-Hilfstrom von 160 mA. Dieser Strom kann bequem von einer Wasserstoffdiffusionselektrode von 40 mm Durchmesser geliefert werden.

-Patentansprüche-

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Claims

EDUP 96 Frankfurt Avlain, den 6.Februar 1967 ΗΡΪ Kth./Hu. 6 1B71968 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines feldfreien .Raumes im Elektrolytkreislauf einer Brennstoffbatterie mit Wasserstoffdiffusionselektrode^ dadurch gekennzeichnet, daß in dem geschlossenen Elektrolytkreislauf eine zusätzliche Wasserstoffdiffusionselektrode angeordnet ist, welche galvanisch mit einer Wasserstoffelektrode der Brennstoffbatterie verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Teilstück des Elektrolytkreislaufs zwischen der Hilfselektrode und der Oxydationselektrode eine Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen elektrischen Widerstandes eines Teils der Eleictrolytleitung angeordnet ist.

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