DE19653384C2 - Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen - Google Patents

Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen

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Description

Die Erfindung betrifft die Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrenn­ stoffzellen.
Es ist bekannt, das Brenngas und die Luft als Sauerstoffträger über Anschlußkä­ sten oder Kappen, sogenannte Manifolds, den Stapeln zuzuführen. Diese An­ schlußkästen werden mittels eines Glaslots mit den Stapeln gasdicht verbunden. Nachteilig bei fest mit den Anschlußkästen verbundenen Stapeln (engl. "stacks") ist die Tatsache, daß die Ausdehnungskoeffizienten der beiden Komponenten im gan­ zen zu beherrschenden Temperaturbereich nicht in Übereinstimmung gebracht werden können, so daß unzulässige mechanische Spannungen insbesondere beim An- und Abfahren der Anlage unvermeidbar sind.
Es ist bekannt, die Größe der Anschlußkästen zu vermindern, etwa in der in der Patentschrift DE 44 38 167 C1 gezeigten Weise: die Gase werden jedem Stapel über Rohre zugeleitet, welche beispielsweise ein Rechteckprofil besitzen.
Problematisch bei den bekannten Anordnungen ist die Verbindung mehrerer Stapel mit ihren Gaszuleitungen. Es ist aufwendig, jeden einzelnen Stapel über eine Zulei­ tung zu den Anschlußkästen oder -rohren mit Brenngas zu versorgen und über die entsprechende Ableitung vom Abgas zu entsorgen. Werden starre Rohre für die Versorgung bzw. Entsorgung mehrerer Stapel verwendet, treten als Folge von Wärmedehnungen mechanische Spannungen auf. Selbst wenn die einzelnen Sta­ pel mit Hilfe von Lehren hergestellt und im Auswahlverfahren einander zugeordnet würden, ließen unvermeidliche Temperaturunterschiede unzulässig hohe mechani­ sche Spannungen entstehen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, wie eine Reihe aus mehreren Stapeln in kostengünstiger Weise mit Gas versorgt bzw. vom Abgas entsorgt werden kann, ohne daß unzulässige mechanische Spannungen bei Temperaturänderungen auf­ treten.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Dabei ist zu beachten, daß die Gaszuführungs- bzw. Abgasfüh­ rungsrohre, gasdicht mit dem Stapel verbunden sind, daß beide Rohre in ihrer Länge auf jeden Stack begrenzt werden und daß die Rohre verschiedener Stacks über ballig ausgeführte Verbindungsrohre an den Enden miteinander verbunden werden.
Die balligen Verbindungsrohre 4 ermöglichen eine Bewegung der Rohre senkrecht zu ihrer Achse bei kleinen Kräften. Ein solches Rohr 4 wird vorzugsweise aus ei­ nem Metall hergestellt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient größer ist als der des Rohres, so daß die Verbindung bei Zimmertemperatur noch undicht ist. Mit zunehmenden Temperaturen dehnt sich das Verbindungsrohr 4 stärker aus als das keramische Rohr, wodurch es schließlich kurz unterhalb der niedrigsten Betrieb­ stemperatur dichtet. Vorteilhafterweise werden die Verbindungsrohr 4a, 4b ... aus einer Nickellegierung hergestellt.
Ein Beispiel für die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert.
In Fig. 1 sind mit 1a, 1b, 1c, 1c ... Stapel bezeichnet, die eine Stapelreihe bilden. Jeder Stapel ist mit einem Rohr 2a, 2b, 2c, 2d ... für das Brenngas und mit einem Rohr 3a, 3b, 3c, 3c ... für das Abgas gasdicht verbunden.
Die Fig. 2 zeigt die balligen Verbindungsrohre 4a, 4b, 4c, 4d ... die die Brenngas­ rohre 2a und 2b usw. und die Abgasrohre 3a und 3b usw. miteinander verbinden. Die ballige Ausführung erlaubt eine Bewegung der Rohre senkrecht zu ihrer Achse.

Claims (5)

1. Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen, wobei die Gaszuführungs- bzw. Abgasführungsrohre (2a, 2b, 3a, 3b ...) gasdicht mit den Stapeln (1a, 1b ...) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2a, 2b ...; 3a, 3b ...) in ihrer Länge auf jeden Stapel (1a, 1b ...) begrenzt sind, dass die Rohre verschiedener Stapel über ballig ausgeführte Verbindungsrohre (4a, 4b ...) miteinander verbunden sind, und dass die Verbindungen bei Normaltemperatur (20°C) lösbar sind.
2. Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2a, 2b ...; 3a, 3b ...) einen kreisförmigen Querschnitt haben.
3. Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2a, 2b ...; 3a, 3b ...) in ihren äußeren Abmessungen Rechteckprofile aufweisen.
4. Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2a, 2b ...; 3a, 3b ...) aus einem keramischen Material bestehen.
5. Gasanschlüsse von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohre (4a, 4b, ...) aus einem hochtemperaturbeständigen Metall, vorzugsweise einer Nickellegierung, bestehen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4438167C1 (de) * 1994-10-26 1996-03-14 Licentia Gmbh Anordnung zur Gaszuführung für Brennstoffzellen

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DE4438167C1 (de) * 1994-10-26 1996-03-14 Licentia Gmbh Anordnung zur Gaszuführung für Brennstoffzellen

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