DE202009007677U1 - Rekombinationseinrichtung - Google Patents

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Abstract

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, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen thermochromatischen Stoff aufweist.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Überwachungsmöglichkeit hinsichtlich der Ladefunktion bei Akkumulatoren vorzusehen.
  • Als Lösung wird mit der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Rekombinationseinrichtung vorgeschlagen, dass das Gehäuse einen thermochromatischen Stoff aufweist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rekombinators und
  • 2 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Rekombinators entlang der Schnittlinie II-II in 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend.
  • 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
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1780826 A1 [0029]

Claims (11)

  1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen thermochromatischen Stoff aufweist.
  2. Rekombinationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermochromatische Stoff wenigstens auf einem Teil einer äußeren Oberfläche des Gehäuses aufgebracht ist.
  3. Rekombinationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit dem thermochromatischen Stoff beschichtet ist.
  4. Rekombinationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstoff des Gehäuses den thermochromatischen Stoff aufweist.
  5. Rekombinationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Kühlbereich aufweist.
  6. Rekombinationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Fenster mit dem thermochromatischen Stoff aufweist.
  7. Rekombinationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Aufkleber mit dem thermochromatischen Stoff aufweist.
  8. Rekombinationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mehrere thermochromatische Stoffe aufweist.
  9. Rekombinationseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochromatischen Stoffe unterschiedliche Auslösetemperaturen und/oder Farben aufweisen.
  10. Akkumulator, insbesondere Blei-Säure-Akkumulator mit einer Rekombinationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Rekombinationseinrichtung als Anzeigeeinheit dient.
  11. Akkumulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekombinationseinrichtung als Verschlussstopfen einer Zellenöffnung des Akkumulators ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1780826A1 (de) 2005-10-26 2007-05-02 HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG Gas-Rekombinator

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