DE2040611C2

DE2040611C2 - Brennstoffelement mit einem Stapel bipolarer Elektrodenplatten

Info

Publication number: DE2040611C2
Application number: DE2040611A
Authority: DE
Inventors: Henri Vincennes Vandenberghe; Bernard Palaiseau Verger; Bernard Paris Warszawski
Original assignee: Alsthom Atlantique SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1970-08-14
Filing date: 1970-08-14
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE2040611A1

Description

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migen VorsprOngen oder aus Vorsprüngen, deren Form von denen der Segmente der Gitter 2 bis 5 oder 10 bis 14 abweicht, versehen sein. Diese Bänder an den Enden i& Elektroden beeinflussen oder verbessern die Verteilung des Elektrolyten. s

In Fig.7 ist eine bevorzugte Ausffihrungsfurcn fer Elektrode dargestellt Diese hat die Form eines Quadrates, dessen Oberfläche in Bänder 17 bis 26 unterteilt ist, wobei die Bänder parallel zu den Seiten des Quadrates laufen und jedes von ihnen aus parallelen Reihen 27 kleiner geinter iiscpsente 28 gleicher Länge besteht, die um 45° in bezug auf die Seiten der Elektrode schräg stehen und die Richtung der Schrägstellung von einem Band zum nächsten Band wechselt, so daß die Reihen gerader Segmente eines Bandes mit den Reihen gerader Segmente des folgenden Bandes einen Winkel von 90° einschließen. Die Reihen zweier aufeinanderfolgender Bände.' bilden so ein Fischgräten- oder Dachsparrenmuster. Die geraden Segmente der verschiedenen Reihen sind mit ihren Enden bei 29 so ausgerichtet, daß 2D sich senkrecht zu den Segmenten verlaufende Spalte ergeben. In Fig.7 sind lediglich die geradlinigen Segmente 28, die Vorsprüngen entsprechen, dargestellt Diese selbe Seite der Elektrode ist jedoch auch mit in Fig.8 dargestellten parallelen Reihen von Vertiefungen 31 versehen, die in Form von Segmenten dieselben Abmessungen wie die Vorsprünge 28 habea Diese Vertiefungen sind in bezug auf die Vorsprünge parallel versetzt Die Vertiefungen entsprechen Vorsprüngen auf der anderen Seite der Elektrode. Die Ausrichtung der Reihen 27 von Vorsprüngen 28 und der Reihen 30 von Vertiefungen 31 entspn-.ht einem der Biir.ily 17 bis 26; bei den zu diesem Bano oeu^hb.inep Bändern sind ;!«» Reihen gegenüber den in Fig.8 dargestellten um 9u' verdreht ausgerichtet, so daß aufeinanderfolgende Binder mit ihren Reihen abwechselnd wie in F i g, S dargestellt ausgerichtet bzw. rechtwinklig dazu ausgerichtet sind.

Die Elektrode kann beispielsweise die Form eines Quadrates mit 11 cm Seitenlänge mit einem freien Rand von 0,3 cm Breite haben und ihre Oberfläche kann in zehn parallele Bänder von 10 cm Länge und 1 cm Breite unterteilt sein. Die kleinen Segmente haben eine Länge in der Größenordnung von Millimetern und die Abstände zwischen den Reihen der Segmente liegen in derselben Größenordnung. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bändern wie beispielsweise 17 und 18, kann ein Zwischenraum 32 in der Größenordnung von Millimetern liegen, wie dies F i g. 7 veranschaulicht, oder es kann auf den Zwischenraum gänzlich verzichtet werden.

Die Elektrode nach F i g. 7 oder nach F' g. 8 läßt sich vielfältig verwenden und kann sowohl mit einem aus einer reinen Flüssigkeit bestehenden Elektrolyten als auch mit einem Elektrolyten aus einer gasförmig-flüssigen Emulsion betrieben werden.

Die Dicke der die Elektroden bildenden Folien liegt vorteilhaft bei einigen zehn μπι und die Vorsprünge jeder Elektrode überragen deren Mittelebene vorzugsweise um einige Zehntel Millimeter.

Hierzu 3 BIaU Zeichnungen

Claims

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genden Kante strömende Elektrolyt infolge der Schräg-

Patentansprüche: stellung der Vorsprünge eine seitliche Ablenkung erfährt, so daß der Elektrolyt die Elektrodenplatten nicht

1. Brennstoffelement mit einem Stapel bipolarer gleichmäßig benetzt, die Elektrodenfläche also nicht

Elektrodenplatten, deren Flachen längliche, rippen- 5 vollständig ausgenutzt wird.

förmige, zu den Kanten der Elektrodenplatten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennschräg verlaufende Vorsprünge aufweisen, wobei Stoffelement der einleitend genannten Gattung zu schafdie sich gegenüberliegenden Vorsprünge zweier fen, dessen Elektrodenplatten über ihre ganze Oberbenachbarter Elektrodenplatten des Stapels unter- fläche gleichmäßig mit dem Elektrolyten brspült werschiedlich ausgerichtet sind, dadurch ge kenn- io den.

zeichnet, daß die Vorsprünge (28) in parallel zur Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,

Flußrichtung des Elektrolyten verlaufende Streifen daß die Vorsprünge in parallel zur Flußrichtung des

(z. B. 2, 3, 4, 5) unterteilt sind und daß die Vor- Elektrolyten verlaufende Streifen unterteilt sind und

sprflnge (28) benachbarter Streifen (z. B. 17,18) spie- daß die Vorsprünge benachbarter Streifen spiegelbild-

gelbildlich zueinander sind. 15 Hch zueinander sind.

2 Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch Unter Erhaltung des Vorteiles, daß sich bei dieser gekennzeichnet, daß parallelversetzt zu den längli- Konstruktion benachbarte Elektrodenplatten nicht inchen Vorsprüngen (:®) einer Seite jeder Elektrode einander verfangen können, wird hierdurch eine maxilängliche Vertiefungen (31) gleicher Abmessungen male Benetzung der Elektrodenfläche erreicht, da der angeordnet sind, die die Vorsprünge auf der anderen 20 Elektrolyt von einer Kante jeder Elektrodenplatte zur Seite der Elektrode bilden. gegenüberliegenden Kante im Mittel symmetrisch zur

3. Brennstoffelement nach Anspruch 1 oder 2, Seitenhalbierenden dieser beiden Kanten strömt dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildunnichtporösen Folien einer Dicke von einigen 10 μΐη gen sind in den Patentansprüchen 2—8 angegeben, bestehea 25 In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise ge-

4. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 wählte Ausführungsformen von Elektroden des erfinbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge dungsgemäßen Brennstoffelementes schematisch verdie Mittelebenen der Elektroden um einige Zehntel anschaulicht Es zeigen

Millimeter überragen. F i g. 1 bis 4 eine Aufsicht auf vergrößert dargestellte

5. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 30 Teile von Ausführungsformen von Elektroden, bei bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der denen die Vorsprünge jedes Einzelgitters aus geradlin:- Vorsprünge in derselben Größenordnung liegt wie gen Segmenten bestehen,

ihre Tiefe, F i g. 5 und 6 Darstellungen ähnlich F i g. 1 bis 4,

6. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 wobei jedoch die Vorsprünge jedes Einzelgitters Kreisbis 5, dadurch gekennzeichni", daß die Vorsprünge 35 bogenform haben,

gerade Segmente (28) sind. F i g. 7 eine bevorzugte Ausführungsform einer EIeIc-

7. Brennstoffelement nach Anspruch 6, dadurch trode mit »fischgrätenartig« angeordneten Einzelgitgekennzeichnet, daß die geraden Segmente (28) tem,

Reihen (27) bilden, die um 45° gegenüber den Seiten F i g. 8 einen Teil eines Einzelgrrters der Ausführungs-

der Elektrode geneigt sind. 40 form nach F i g. 7 in vergrößerter Darstellung.

8. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 6 Der Teil 1 der Elektrode nach F i g. 1 enthält vier oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe (27) aufeinanderfolgende Gitter 2 bis 5 aus Vorsprung η in aus geradlinig aufeinanderfolgenden Segmenten Gestalt geradliniger Segmente.

(28) einer Länge in der Größenordnung von MiIIi- Der Teil einer Elektrode nach F i g. 2 enthält fünf Gh-

metern besteht und die Reihen (27) untereinander 45 ter mit geradlinigen Vorsprüngen,

einen Abstand in der Größenordnung von Millime- Der Teil einer Elektrode nach Fi g. 3 entspricht dem

tern haben und jeder Streifen (17 bis 26) eine Breite nach F i g. 2, jedoch mit dem Unterschied, daß die ge-

in der Größenordnung von Zentimetern hat radlinigen Segmente jedes Gitters unterbrochen sind

und jeweils zwei 2inzelsegmente bilden.

so Bei dem in F i g. 4 dargestellten Teil einer Elektrode

ist zwischen die aus zwei Elementarsegmenten gebildeten Reihen 6 jeweils eine Reihe 7 mit einem einzigen

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffelement mit Elementarsegment eingefügt

einem Stapel bipolarer Elektrodenplatten, deren Flä- Der in Fig.5 dargestellte Teil einer Elektrode weist

chen längliche, rippenförmige, zu den Kanten der Elek- 55 gekrümmte Segmente auf, von denen die Segmente 8

trodenplatten schräg verlaufende Vorsprünge aufwei- nach rechts, die Segmente 9 nach links gekrümmt sind

sen, wobei die sich gegenüberliegenden Vorsprünge und fünf Gitter 10 bis 14 bilden,

zweier benachbarter Elektrodenplatten des Stapels un- In der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform be-

terschiedlich ausgerichtet sind. steht jedes der fünf Gitter 10 bis 14 aus aufeinanderfol-

Ein derartiges Brennstoffelement ist aus der 60 genden Reihen aus zwei Segmenten 15 und einem Seg-

FR-PS 1574016 bekannt. Die unterschiedliche Aus- mentis.

richtung gegenüberliegender Vorsprünge jeweils be- Insgesamt sind zahlreiche Abwandlungen möglich,

nachbarter Elektrodenplatten des Stapels verhindert Beispielsweise kann rings um den äußeren Umfang

hierbei, daß die Elektrodenplatten sich ineinander ver- einer Elektrode herum ein glatter Rand vorgesehen sein,

fangen, wodurch der Elektrolytfluß behindert würde. 65 wie dies in F i g. 7 dargestellt ist und die verschiedenen

Nachteilig ist bei dem bekannten Brennstoffelement veranschaulichten Muster können in ein und derselben

jedoch, daß der quer zur Stapelrichtung von der einen Elektrode vereinigt seia Die Elektroden können an

Kante jeder der Elektrodenplatten zu der gegenüberlie- einem oder an beiden Enden mit Bändern aus keilför-