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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rekombinationseinrichtung mit
einem Katalysatorelement, mit welchem in einem Gas vorhandener Sauerstoff
und Wasserstoff zu Wasser umwandelbar ist, und mit einem eine Öffnung
zur Gaszufuhr und/oder Wasserabfuhr aufweisenden Gehäuse,
in dem das Katalysatorelement angeordnet ist, wobei das Gehäuse
thermisch mit dem Katalysatorelement gekoppelt ist.
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Rekombinationseinrichtungen
der gattungsgemäßen Art finden vielfach Anwendung
bei elektrischen Energiespeichern, insbesondere in Form von Akkumulatoren.
Zu nennen sind hier unter anderem Blei-Säureakkumulatoren.
Die Akkumulatoren können elektrolytische Zellen aufweisen,
in denen jeweils ein Paar Elektroden angeordnet ist, welches mit einem
ebenfalls in der Zelle angeordneten Elektrolyten wechselwirkt. Die
positive Elektrode bildet die Anode, wohingegen die negative Elektrode
die Katode bildet. Um die elektrische Spannung eines Akkumulators
bedarfsgerecht wählen zu können, sind oftmals mehrere
Zellen elektrisch in Reihe geschaltet. Insbesondere beim Laden von
Akkumulatoren mit einem wässrigen Elektrolyten, beispielsweise
Schwefelsäure, Kalilauge oder dergleichen, wird an den
Elektroden im Elektrolyten enthaltenes Wasser in unerwünschter
Weise zersetzt, so dass an der Anode Sauerstoff und an der Katode
entsprechend Wasserstoff gebildet wird. Diese Gase steigen aus dem
Elektrolyten auf und werden in der Regel über entsprechende
Entgasungsmittel aus dem jeweiligen Zellenraum abgeführt.
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Das
bei der Ladung von Akkumulatoren entstehende Gasgemenge, welches
Wasserstoff und Sauerstoff enthält, wird oftmals Knallgas
genannt. Ein Knallgas ist demnach im Wesentlichen ein zündfähiges
Gasgemenge, welches unter starker Energiefreisetzung, beispielsweise
explosionsartig reagieren kann.
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Die
Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff beim bestimmungsgemäßen
Betrieb des Akkumulators führt in unerwünschter
Weise zu Wasserverlust beim Elektrolyten. Dies hat Auswirkungen
auf die charakteristischen Eigenschaften des Akkumulators. Darüber
hinaus können die freigesetzten Gase beziehungsweise Gasgemische
zündfähige Gasgemische bilden, so dass es zu gefährlichen
Zuständen kommen kann.
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Um
diesen Nachteilen entgegenzutreten, ist es bekannt, bei Akkumulatoren
Rekombinationseinrichtungen einzusetzen, in denen die gebildete
Menge an Wasserstoff und Sauerstoff vorzugsweise zellenweise zu
einem Katalysator geführt wird, dort zu Wasser reagiert
und das erzeugte Wasser wieder in den Elektrolyten zurückgeführt
wird. Auf diese Weise wird der Verlust an Wasser im Elektrolyten
deutlich reduziert und die Bildung von zündfähigen
Gemischen weitgehend vermieden.
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Da
es sich bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff um eine
exotherme Reaktion handelt, wird entsprechend Wärme freigesetzt. Üblicherweise ist
deshalb eine Wärmeabfuhr vorgesehen.
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Gattungsgemäße
Rekombinationseinrichtungen werden aber nicht nur bei Akkumulatoren
eingesetzt, sondern können darüber hinaus in einem weiten
Anwendungsbereich der chemischen Industrie, insbesondere im Bereich
der Galvanik eingesetzt werden. Auch hier gilt es, vorzugsweise
zündfähige Gemische abzubauen, um die Sicherheit
zu verbessern.
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Um
eine ordnungsgemäße Funktion der elektrischen
Ladung eines Akkumulators überwachen zu können,
sind oftmals Ladestationen mit entsprechenden Überwachungseinrichtungen
vorgesehen. Diese erfordern jedoch in der Regel ein lokales Ablesen
entsprechender Meldeanzeigen beziehungsweise eine entsprechende
Fernabfrage der Zustände der Ladestation. Wünschenswert
wäre es daher, wenn die Möglichkeit bestünde,
ohne derartige Hilfsmittel den Zustand des Ladens des Akkumulators überwachen
zu können.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Überwachungsmöglichkeit
hinsichtlich der Ladefunktion bei Akkumulatoren vorzusehen.
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Als
Lösung wird mit der Erfindung bei einer gattungsgemäßen
Rekombinationseinrichtung vorgeschlagen, dass das Gehäuse
einen thermochromatischen Stoff aufweist.
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Erstmals
ist es somit möglich, die Funktion des Ladens unmittelbar
am Akkumulator selbst erkennen zu können. Die Erfindung
macht es sich nämlich zu Nutze, dass die Rekombinationseinrichtung bei
ordnungsgemäßer Funktion entsprechend Wärme
erzeugt und sich deshalb erwärmt. Oftmals sind Rekombinationseinrichtungen
darüber hinaus mit Kühlbereichen vorgesehen, mit
denen eine entsprechende Wärmeleistung an eine umgebende
Atmosphäre abgegeben werden kann. Dabei beruht die Erfindung
auf der weiteren Erkenntnis, dass bei jedem Ladevorgang entsprechend
Knallgas erzeugt wird, welches in der Rekombinationseinrichtung
wieder zu Wasser umgewandelt wird. Die erzeugte Menge an Knallgas
hängt von Betriebsparametern des Akkumulators, seinem Aufbau
sowie auch seiner Qualität ab.
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Ein
thermochromatischer Stoff im Sinne der Erfindung ist ein Stoff,
der bei Einwirkung von Wärme seine optischen Eigenschaften
verändert. Vorzugsweise ist der thermochromatische Stoff
schwarz oder farbig und wird bei Erreichen einer Auslösetemperatur
beziehungsweise bei Überschreiten der Auslösetemperatur
transparent. Der Bereich von der Auslösetemperatur bis
zur maximalen Transparenz kann etwa 1 bis 5, vorzugsweise 1,9 bis
4,2 Kelvin betragen. Die Auslösetemperatur liegt beispielsweise
bei 45°C, vorzugsweise bei 55°C und besonders
bevorzugt bei 63°C. Die Auslösetemperatur kann
darüber hinaus an die entsprechenden Umgebungstemperaturen
während des bestimmungsgemäßen Betriebs derart
angepasst sein, dass eine Temperaturerhöhung der Rekombinationseinrichtung
gegenüber einer Temperatur der umgebenden Atmosphäre
mit großer Zuverlässigkeit erkannt werden kann.
So kann beispielsweise bei einer mittleren Umgebungstemperatur im
Bereich von 0° eine Auslösetemperatur von 15°C
gewählt werden. Die Wahl der Auslösetemperatur
ist natürlich auch von der Temperaturerhöhung
der Rekombinationseinrichtung während des bestimmungsgemäßen Ladebetriebs
abhängig. Beträgt die Temperaturerhöhung
der Rekombinationseinrichtung lediglich 10°, so sollte
die Auslösetemperatur entsprechend darunter gewählt
werden, so dass eine sichere Detektion mittels des thermochromatischen
Stoffes erreicht werden kann. Der thermochromatische Stoff kann
beispielsweise ein polymerbasiertes Polythiophen mit einem Trägerstoff sein.
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Das
Gehäuse der Rekombinationseinrichtung kann beispielsweise
durch ein Metallgehäuse, ein Kunststoffgehäuse
oder auch ein Verbundwerkstoffgehäuse gebildet sein. Der
thermochromatische Stoff kann mit dem Gehäuse verbunden
sein. Hierzu kann er in das Gehäuse selbst integriert sein,
beispielsweise indem bei der Gehäuseherstellung der thermochromatische
Stoff einem Ausgangsstoff für das Gehäuse beigemischt
wird. Der thermochromatische Stoff kann darüber hinaus
auch durch eine Beschichtung auf dem Gehäuse vorzugsweise
einer äußeren Gehäuseoberfläche
gebildet sein, aufgebracht beispielsweise durch Sprühen,
Tauchen oder dergleichen. Natürlich können auch
Trägermaterialien vorgesehen sein, die den thermochromatischen
Stoff enthalten oder mit diesem beschichtet sind und die mit dem
Gehäuse verbunden werden können, beispielsweise
durch Kleben, Aufschrumpfen, formschlüssiges Verbinden
und/oder weiteren. Der thermochromatische Stoff kann beispielsweise
derart mit dem Gehäuse verbunden sein, dass dieses vollständig
und im Wesentlichen gleichmäßig verteilt den thermochromatischen
Stoff aufweist. Natürlich können daneben auch
Teilbereiche des Gehäuses vorgesehen sein, die den thermochromatischen
Stoff aufweisen, so beispielsweise eine gut sichtbare Haube oder
dergleichen. Dabei kann das Gehäuse den thermochromatischen
Stoff kontinuierlich, fleckenweise, in Form von Zeichen oder dergleichen
aufweisen. Natürlich kann das Gehäuse den thermochromatischen
Stoff auch ungleichmäßig verteilt aufweisen. Der
Begriff „aufweisen” ist im Sinne der Erfindung
deshalb ganz allgemein dahingehend zu verstehen, dass insbesondere
der thermochromatische Stoff beliebig in einem Gehäusematerial
enthalten und/oder verteilt sein kann oder auf einem Gehäuse aufgebracht
sein kann. Die Verteilung des chromatischen Stoffs über
die Gehäuseoberfläche kann bedarfsgerecht vorgesehen
werden, indem beispielsweise vorgebbare Zeichen aus dem thermochromatischen
Stoff gebildet werden, die eine besondere Signalfunktion oder Bedeutung
repräsentieren. Es kann ferner vorgesehen sein, dass in
einem bestimmten Teilbereich des Gehäuses ein erster thermochromatischer
Stoff mit einer ersten Auslösetemperatur vorhanden ist,
wohingegen in einem zweiten Teilbereich des Gehäuses ein
zweiter thermochromatischer Stoff mit einer zweiten Auslösetemperatur
vorhanden ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Gehäuse
bei variierenden Gehäusetemperaturen in Abhängigkeit
von der aktuellen Temperatur unterschiedlich gefärbte Teilbereiche
aufweist. Selbstverständlich können sich die Teilbereiche
auch zumindest teilweise überdecken, um zum Beispiel bei
zunehmender Temperaturveränderung sich ändernde
Farbwirkungen zu erzielen. Natürlich kann auch vorgesehen sein,
dass bei einem bereits bestehenden Gehäuse eine Haube aus
einem thermochromatischen Stoff aufgesetzt wird, wobei die Haube
vorzugsweise thermisch gut mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Auch diese Ausgestaltung kann mit den vorbeschriebenen Variationsmöglichkeiten
versehen sein, so dass beispielsweise die Haube nur teilweise den
thermochromatischen Stoff aufweist oder mehrere Bereiche, die thermochromatische
Stoffe mit unterschiedlichen Auslösetemperaturen aufweisen.
Weiterhin kann der thermochromatische Stoff gesprenkelt, in Tropfenform
oder dergleichen zumindest bereichsweise vorgesehen sein. Natürlich
kann auch eine Kombination der vorbeschriebenen Möglichkeiten
vorgesehen sein, um die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten für
den Fachmann zu erhöhen.
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Das
Gehäuse kann einstückig mit dem Katalysatorelement
ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Gehäuse mit dem
Katalysatorelement zumindest teilweise in einem guten thermischen
Kontakt. Das Gehäuse weist insbesondere eine Öffnung
auf, die zur Gaszufuhr und/oder Wasserabfuhr vorgesehen ist. Natürlich
können für die Gaszufuhr und die Wasserabfuhr
auch separate Öffnungen vorgesehen sein. Die Öffnung
kann beispielsweise mit einer Entlüftungsöffnung
eines Akkumulators verbunden sein. Vorzugsweise wechselt der thermochromatische Stoff
seinen Zustand oberhalb der Auslösetemperatur von farbig
beziehungsweise schwarz zu transparent. Auf diese Weise kann auch
aus großer Entfernung unmittelbar erkannt werden, dass
der Akkumulator sich in einem Zustand des Ladens befindet. Es ist
somit nicht mehr erforderlich, die Ladestation aufzusuchen und hinsichtlich
der Zustandsdaten abzufragen. Auch eine Fernabfrage ist nicht mehr
erforderlich. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung eine hohe
Zuverlässigkeit, da keine separaten Auswerte- und Meldemittel
erforderlich sind. Einzig der thermochromatische Stoff erlaubt es
nämlich, festzustellen, ob der Akkumulator geladen wird
oder nicht beziehungsweise, ob die Rekombinationseinrichtung aktiv ist
oder nicht. Hierdurch kann ein hohes Maß an Sicherheit
erreicht werden. Darüber hinaus erlaubt es die Erfindung
auch, bei Akkumulatoren mit mehreren Zellen zu überwachen,
ob jede der Zellen tatsächlich geladen wird. So können
beispielsweise bei einem Blei-Säure-Akkumulator aufgrund
von Bleischlammablagerungen kurzgeschlossene Zellen unmittelbar erkannt
werden. Hierdurch ergibt sich ein weiterer Vorteil hinsichtlich
der Wartung, insbesondere bei Akkumulatoren, die im Traktionsbetrieb
eingesetzt werden und für große Energiekapazitäten
ausgelegt sind. Bei diesen Akkumulatoren ist es nämlich üblich, dass
defekte Zellen repariert werden können.
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Gemäß einer
Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der thermochromatische Stoff
wenigstens auf einem Teil der äußeren Oberfläche
des Gehäuses aufgebracht ist. Dies erlaubt es, den thermochromatischen
Stoff auch nachträglich auf bereits vorgefertigte Gehäuse
aufzubringen. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Aufkleben,
durch Aufklemmen oder dergleichen vorgesehen werden. Der thermochromatische
Stoff kann hierzu beispielsweise auf Folien oder dergleichen aufgebracht
sein, die in thermischen Kontakt mit dem Gehäuse gebracht
werden. Das Gehäuse kann vollständig oder auch
nur teilweise mit dem thermochromatischen Stoff versehen sein. Vorzugsweise
ist der thermochromatische Stoff zumindest auf einem sichtbaren
Teil der Oberfläche des Gehäuses aufgebracht.
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Weiterhin
kann das Gehäuse mit dem thermochromatischen Stoff beschichtet
sein. Die Beschichtung kann durch Aufsprühen, Aufdrucken
oder dergleichen erfolgen. Dies erlaubt es, das Gehäuse in
einem automatischen Fertigungsprozess einfach mit dem thermochromatischen
Stoff zu versehen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit,
dass das Gehäuse selbst bereits mit einer Grundfarbe versehen
ist, die durch den thermochromatischen Stoff überdeckt
ist. Erreicht der thermochromatische Stoff seine Auslösetemperatur,
wird er transparent und die Färbung des Gehäuses
wird von außen her sichtbar. Auf diese Weise kann eine
einfache optische Visualisierung des Zustands des Ladens eines Akkumulators
erreicht werden.
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Ferner
kann ein Werkstoff des Gehäuses den thermochromatischen
Stoff aufweisen. Der thermochromatische Stoff kann beispielsweise
während einer Herstellung des Gehäuses den Rohstoffen,
aus denen das Gehäuse gebildet ist, beigemengt werden.
So kann beispielsweise ein Kunststoff zur Herstellung eines Kunststoffgehäuses,
der beispielsweise in Granulatform vorliegt, mit dem thermochromatischen
Stoff, der beispielsweise in Pulverform oder auch in Granulatform
vorliegt, gemischt werden, woraufhin die Mischung dem Gehäuseherstellungsschritt
zugeführt wird, so dass aus den so zusammengemischten Rohstoffen
ein Gehäuse gebildet wird, welches zugleich thermochromatische
Eigenschaften aufweist. Natürlich kann auch vorgesehen sein,
dass das Gehäuse aus einem Verbundwerkstoff gebildet ist,
wobei der Verbundwerkstoff eine Schicht aufweist, die durch den
thermochromatischen Stoff gebildet ist beziehungsweise eine Schicht,
die den thermochromatischen Stoff enthält beziehungsweise trägt.
Auf diese Weise lässt sich kostengünstig ein Gehäuse
mit den gewünschten Eigenschaften erreichen, welches darüber
hinaus auch bei rauen Umgebungsbedingungen eine zuverlässige
Funktion gewährleistet.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse einen Kühlbereich
aufweist. Vorzugsweise ist der Kühlbereich derart angeordnet,
dass eine gute konvektive und/oder strahlungsmäßige
Wärmeabgabe erfolgen kann. Der Kühlbereich kann
mit Kühlrippen oder dergleichen versehen sein. Beispielsweise kann
der Kühlbereich mit einem transparenten thermochromatischen
Stoff versehen sein, der bei Überschreiten der Auslösetemperatur
eine dunkle Färbung, insbesondere eine schwarze Färbung
annimmt. Hierdurch kann eine gute Wärmeabstrahlung im vorgesehenen
Betriebsbereich erreicht werden. Unabhängig hiervon ist
der thermochromatische Stoff vorzugsweise im Kühlbereich
angeordnet. Das Gehäuse kann darüber hinaus wärmeleitende
Mittel aufweisen, die die Wärme aus dem Kühlbereich
zu einem Bereich leiten, in dem der thermochromatische Stoff am
Gehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine räumliche
Trennung von Kühlbereich und thermochromatischen Stoff
erfolgen. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn der Kühlbereich mit
einer Schwärzung versehen ist beziehungsweise als schwarzer
Bereich ausgebildet ist, so dass eine gute Wärmeabstrahlung
erfolgen kann. Darüber hinaus kann der Kühlbereich
auch Mittel zur Unterstützung der konvektiven Wärmeabgabe
aufweisen. Auch hier kann es zweckmäßig sein,
den thermochromatischen Stoff außerhalb des Kühlbereichs
anzuordnen.
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Das
Gehäuse kann beispielsweise ein Fenster mit dem thermochromatischen
Stoff aufweisen. So kann das Gehäuse einen Bereich aufweisen,
der eine Markierung, insbesondere eine Farbmarkierung enthält,
die unterhalb des Fensters angeordnet ist. Sobald der thermochromatische
Stoff seine Auslösetemperatur erreicht und transparent
wird, wird die unterhalb des Fensters angeordnete Markierung von außen
ersichtlich. Die Markierung kann beispielsweise in Form eines Piktogramms,
einer Farbmarkierung, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet
sein. Sie kann auf dem Gehäuse aufgedruckt, aufgeklebt
oder in anderer Weise aufgebracht sein. Für das Fenster
können separate Haltemittel vorgesehen sein, so dass das
Fenster gegebenenfalls ausgetauscht werden kann. Die Haltemittel
können beispielsweise Führungsschienen, Klemmen
oder dergleichen aufweisen. Das Fenster selbst kann aus einem keramischen
Werkstoff und/oder einem Kunststoff gebildet sein. Darüber
hinaus können wärmeleitende Mittel, beispielweise
Wärmeleitpasten oder dergleichen angeordnet sein, um einen
guten thermischen Kontakt des Fensters zum Gehäuse zu ermöglichen.
Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass ein Wärmeleitungsmittel
durch das Gehäuse in den Bereich des Fensters ragt und
von diesem kontaktiert werden kann. Das wärmeleitende Mittel
kann beispielsweise durch ein Metallblech, insbesondere aus Aluminium
gebildet sein.
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Gemäß einer
Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse einen
Aufkleber mit dem thermochromatischen Stoff aufweist. Auf diese
Weise können gattungsgemäße Rekombinationseinrichtungen
nachträglich mit dem thermochromatischen Stoff versehen
werden. Diese Ausgestaltung eignet sich deshalb gut für
eine Nachrüstung. Darüber hinaus können
auf diese Weise einfach und kostengünstig die Mittel für
die Rekombinationseinrichtungen bereitgestellt werden, um sie mit
dem thermochromatischen Stoff zu versehen. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass die Aufkleber in Bandform durch eine Druckmaschine
laufen, in der der thermochromatische Stoff auf den Aufkleber gedruckt
wird. Darüber hinaus kann der Aufdruck mit einer Versiegelung
versehen werden, um den thermochromatischen Stoff während
des bestimmungsgemäßen Betriebs zu schützen.
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Mit
der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass das Gehäuse
mehrere thermochromatische Stoffe aufweist. So können unterschiedliche
thermochromatische Stoffe vorgesehen sein, um die Zuverlässigkeit
der Signalisierung weiter zu erhöhen. Sollte aus Alterungsgründen
oder durch mechanische Beschädigung während des
bestimmungsgemäßen Betriebs ein Stoff beschädigt
werden und seine Anzeigefunktion nicht mehr nachkommen können,
kann diese weiterhin durch den zweiten oder die weiteren thermochromatischen
Stoffe wahrgenommen werden. Darüber hinaus wird eine Beschädigung
der Rekombinationseinrichtung ersichtlich.
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In
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen,
dass die thermochromatischen Stoffe unterschiedliche Auslösetemperaturen und/oder
Farben haben. Auf diese Weise können bestimmte Zustände
des Ladens beziehungsweise Ladezustände des Akkumulators
erfasst werden. Insbesondere wenn im Bereich des Endes einer Ladephase
eine erhöhte Menge an Wasserstoff und Sauerstoff im Akkumulator
erzeugt wird, kann die daraus resultierende erhöhte Temperatur
mittels des weiteren thermochromatischen Stoffes angezeigt werden. Dies
erlaubt es, nicht nur den Betrieb des Ladens des Akkumulators zu
erkennen, sondern auch einen Zustand hinsichtlich seines Ladungszustands.
So kann ein erster thermochromatischer Stoff den Zustand des Ladens
anzeigen und ein zweiter chromatischer Stoff den aufgeladenen Zustand
des Akkumulators. Die Vielseitigkeit der Anwendung der Erfindung
kann weiter erhöht werden. Die thermochromatischen Stoffe
können in Schichten übereinander angeordnet sein.
Sie können daneben aber auch räumlich getrennt
voneinander angeordnet sein, beispielsweise in unterschiedlichen
Bereichen des Gehäuses. So können beispielsweise
thermochromatische Stoffe unterschiedlicher Auslösetemperaturen übereinander
gedruckt sein.
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Mit
der Erfindung wird ferner ein Akkumulator, insbesondere ein Blei-Säure-Akkumulator
mit einer Rekombinationseinrichtung gemäß der
Erfindung vorgeschlagen, wobei das Gehäuse der Rekombinationseinrichtung
als Anzeigeeinheit dient. Auf diese Weise können separate
Anzeigeeinrichtungen für das Laden des Akkumulators oder
zum Anzeigen weiterer Betriebszustände eingespart werden.
Darüber hinaus können außerordentlich
robuste Anzeigen erreicht werden, da mechanisch gegebenenfalls leicht
zu beschädigende Mittel wie Messanzeigen oder dergleichen
eingespart werden können. Die Zuverlässigkeit
kann weiter verbessert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist die Rekombinationseinrichtung als
Verschlussstopfen einer Zellenöffnung des Akkumulators
ausgebildet. Dies erlaubt es, separate Entgasungsmittel für den
Akkumulator einzusparen. Auch weitere Verschlussstopfen für
Zellenöffnungen können eingespart werden. In diesem
Fall kann die Zellenöffnung zugleich durch die Rekombinationseinrichtung
als Verschlussstopfen verschlossen werden. Vorzugsweise dient die
Zellenöffnung zugleich der Zufuhr von Knallgas und der
Abfuhr von Wasser zurück in die Zelle. So kann ein im Wesentlichen
geschlossener Kreislauf bezüglich des Elektrolyten gebildet
werden. Vorzugsweise weist das Gehäuse hierfür
einen Anschlusszapfen auf, in dem die Öffnung ausgebildet ist.
Der Anschlusszapfen ist zum dichtenden Einsetzen in die Zellenöffnung
ausgebildet.
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Weitere
Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
zu entnehmen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Rekombinators und
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2 eine
Schnittansicht des in 1 gezeigten Rekombinators entlang
der Schnittlinie II-II in 1.
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1 zeigt
in einer teilgeschnittenen Seitenansicht einen Rekombinator
10 als
Rekombinationseinrichtung, der über eine Rekombinationseinheit
12 verfügt,
wie er auch aus der
EP
1 780 826 A1 bekannt ist. Der Rekombinator
10 weist
einen Anschlussstutzen
14, ein in Höhenrichtung
16 darüber angeordnetes
Stutzenelement
18, ein aus einem gasdichten Material bestehendes
Gehäuse
20 sowie einen das Gehäuse
20 mit
dem Stutzenelement
18 verbindenden Verschlussring
22 auf.
Am Anschlussstutzen
14 können in der
1 nicht
dargestellte Nocken angeformt sein, um in einer Art einer Bajonetteverbindung
den Rekombinator
10 an der Zellenöffnung eines
in der
1 nicht gezeigten Akkumulators anzuordnen. Ein
in Höhenrichtung
16 über dem Anschlussstutzen
14 angeordneter
Aufsetzflansch
24 kann der Aufnahme eines nicht dargestellten Dichtringes
dienen.
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Innerhalb
des vom Gehäuse 20 umschlossenen Innenraums 26 ist
eine vom Stutzenelement 18 getragene Zentriereinrichtung 28 angeordnet,
die mehrere Zentrierelemente 29 aufweist und der Aufnahme
der Rekombinationseinheit 12 dient.
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Die
Zentriereinrichtung 28, das Stutzenelement 18,
der Aufsetzflansch 24 und der Anschlussstutzen 14 sind
vorzugsweise als einstückiges Bauteil ausgebildet und bestehen
aus Kunststoff. Für eine sichere Festlegung des Gehäuses 20 am
Stutzenelement 18 dient zudem der Verschlussring 22. Das
Gehäuse 20, das vorzugsweise gleichfalls aus Kunststoff
besteht, ist stutzenelementseitig offen ausgebildet und kann zwecks
Anbindung an das Stutzenelement 18 stutzenelementseitig über
entsprechende Verbindungs- und/oder Rastmittel verfügen.
Der Kunststoff des Gehäuses 20 weist in einem äußeren
Bereich als thermochromatischen Stoff 46 ein polymerbasiertes
Polythiophen auf, dessen Auslösetemperatur bei etwa 60°C
liegt und welches unterhalb der Auslösetemperatur schwarz
erscheint. Vorliegend ist das Polythiophen bei der Gehäuseherstellung
dem Gehäuserohstoff zugefügt worden, so dass es
sich im Bereich der äußeren Oberfläche
des Gehäuses 20 angereichert hat. Es ist somit
einstückig mit dem Gehäuse 20 verbunden.
In dieser Ausgestaltung ist es ferner im Wesentlichen gleichmäßig über
der Gehäuseoberfläche verteilt angeordnet. Mit Überschreiten
der Auslösetemperatur wird das Polythiophen transparent,
wobei die maximale Transparenz bei etwa 65°C erreicht ist.
Das Polythiophen ist in einer äußeren Oberflächenschicht
des Gehäuses 20 eingebracht. Eine darunterliegende
innere Schicht des Gehäuses 20 ist gelb eingefärbt.
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Das
Gehäuse 20 des Rekombinators 10 weist
einen im Wesentlichen hohlen zylindrischen Aufbau mit ringförmigem
Querschnitt auf und ist, in Höhenrichtung 16 betrachtet,
an seinem oberen Ende kuppelartig durch einen im Wesentlichen halbkugelförmigen
Gehäuseabschnitt 34 gasdicht verschlossen. Der
Gehäuseabschnitt 34 umfasst eine Gehäusefläche 36,
welche die Halbkugelform sekantenartig unterbricht. An dieser Gehäusefläche 36 ist ein
kombiniertes Überdruck-/Unterdruckventil 38 vorgesehen,
das den Volumeninnenraum 26 des Rekombinators 10 fluidtechnisch
mit der Umgebung verbindet.
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Die
Rekombinationseinheit 12 ist in an sich bekannter Weise
stabförmig ausgebildet und umfasst einen zylindrischen
Katalysatorstab 40 als Katalysatorelement, ein poröses
Keramikrohr 42, das den Katalysatorstab 40 umgibt,
und einen Absorber 44, der den Zwischenraum zwischen dem
Keramikrohr 42 und dem Katalysatorstab 40 ausfüllt
und den Katalysatorstab 40 vollständig umgibt,
so dass ein direkter Kontakt zwischen dem Katalysatorstab 40 und
dem porösen Keramikrohr 42 verhindert wird. Das
Keramikrohr 42 ist an seinem oberen Ende verschlossen. Direkt
am oberen Ende des Keramikrohres, oder frei darüber, ist
ein Dachelement 45 angeordnet.
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2 ist
eine Schnittansicht des Rekombinators 10 entlang der Schnittlinie
II-II gemäß 1. Der in 2 gezeigte
Rekombinator 10 umfasst, von innen nach außen
betrachtet, den Katalysatorstab 40, den Absorber 44,
der den Katalysatorstab 40 ringförmig umgibt,
eine poröse Ummantelung in Form eines Keramikrohrs 42,
das den Absorber 44 umschließt und durch die Zentrierelemente 29 der Zentriereinrichtung 28 gehalten
ist, den die Rekombinationseinheit 12 umgebenden Innenraum 26 des Gehäuses 20 und
das Gehäuse 20. Der Katalysatorstab 40 kann
in herkömmlicher Weise ausgebildet sein und beispielsweise
aus einem Tragelement gebildet sein, das außen umfangsseitig
mit einem Katalysatormaterial beschichtet ist. Als Katalysatormaterial
kann beispielsweise Palladium zum Einsatz kommen. Das Tragelement
des Katalysators seinerseits kann aus Keramik, Tonerde oder dergleichen
gebildet sein. Allgemein wird ein hochporöses, hitze- und korrosionsbeständiges
Material bevorzugt. Der Absorber 44 kann beispielsweise
Bleioxid, Silberoxid, Kupferoxid oder dergleichen umfassen. Die
Zentrierelemente 29 der Zentriereinrichtung 28 umschließen das
Keramikrohr 42 nur unvollständig, so dass sich keine
Flüssigkeit am Fuß des Keramikrohrs 42 sammelt.
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Gemäß der
in 1 gezeigten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Rekombinators 10 strömen die Gase Wasserstoff
und Sauerstoff über den Anschlussstutzen 14 und
das Stutzenelement 18 in den vom Rekombinator 10 bereitgestellten
Innenraum 26. Dabei passieren sie den Absorber 44,
wobei sie von Fremdstoffen, insbesondere Hydriden, befreit, mithin
gereinigt werden. Die gereinigten Gase können alsdann über
die poröse Ummantelung 42 zu dem Katalysatorstab 40 gelangen,
wo sie zu Wasserdampf rekombiniert werden. Der Wasserdampf kondensiert
an den Wänden des Gehäuses 20 des Rekombinators 10,
wobei sich das Gehäuse 20 erwärmt. Die
sich dabei bildenden Wassertropfen fließen abwärts
und werden dann in die nicht dargestellte Batterie zurückgeführt. Über
den Wasserdampf ist das Gehäuse 20 somit mit dem
Katalysatorstab 40 thermisch gekoppelt.
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Vorliegend
wird der Rekombinator 10 an einem nicht näher
dargestellten Akkumulator betrieben. Hierzu ist der Anschlussstutzen 14 in
eine nicht dargestellte Zellenöffnung eingesetzt, über
die Wasserstoff und Sauerstoff, gebildet während eines
Ladens des Akkumulators, in den Volumeninnenraum 26 des
Rekombinators 10 gelangt. Am Katalysatorstab 40 rekombiniert
der Wasserstoff mit dem Sauerstoff zu Wasser, wobei die entstehende
Energie durch das Wasser aufgenommen wird, wobei Wasserdampf entsteht.
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Durch
das Kondensieren des Wasserdampfs am Gehäuse 20 wird
dieses erwärmt. Das zunächst schwarz erscheinende
Gehäuse 20 schlägt bei Überschreiten
der Auslösetemperatur farblich um, bis es im Wesentlichen
gelb erscheint, sobald die maximale Transparenz des Polythiophens
erreicht ist. So kann ein aktiver Ladezustand an der Farbe des Gehäuses 20 erkannt
werden.
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Wird
der Ladevorgang beendet, wird die Wasserdampfproduktion eingestellt
und die Gehäusetemperatur sinkt auf Raumtemperatur ab,
das heißt unterhalb von 60°C. Das Polythiophen
wird wieder schwarz, so dass das Ende der Ladung erkannt werden
kann.
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Das
Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung
der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend.
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- 10
- Rekombinator
- 12
- Rekombinationseinheit
- 14
- Anschlussstutzen
- 16
- Höhenrichtung
- 18
- Stutzenelement
- 20
- Gehäuse
- 22
- Verschlussring
- 24
- Aufsetzflansch
- 26
- Volumeninnenraum
- 28
- Zentriereinrichtung
- 29
- Zentrierelemente
- 34
- Gehäuseabschnitt
- 36
- Gehäusefläche
- 38
- kombiniertes Überdruck-/Unterdruckventil
- 40
- Katalysatorstab
- 42
- Keramikrohr
- 44
- Absorber
- 45
- Abschlussdachelement
- 46
- thermochromatischer
Stoff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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