DE2104918A1 - Chemoelectnsche battery and processes for the production of such a battery - Google Patents
Chemoelectnsche battery and processes for the production of such a batteryInfo
- Publication number
- DE2104918A1 DE2104918A1 DE19712104918 DE2104918A DE2104918A1 DE 2104918 A1 DE2104918 A1 DE 2104918A1 DE 19712104918 DE19712104918 DE 19712104918 DE 2104918 A DE2104918 A DE 2104918A DE 2104918 A1 DE2104918 A1 DE 2104918A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- elements
- battery
- frame
- holes
- batteries
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 11
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Description
PATENTANWÄLTINPATENT Attorney
6 FRANKFUET/M.6 FRANKFUET / M.
KRÖGERSTR. 5-TEL 281507KRÖGERSTR. 5-TEL 281507
AKTIEBOLAGET TUDOR 2. Februar 1971AKTIEBOLAGET TUDOR February 2nd, 1971
S-105 28 StockholmS-105 28 Stockholm
Schweden Case 623Sweden Case 623
Chemoelektrische Batterie und Verfahren zur Herstellung einer solchen BatterieChemoelectric battery and method for making such a battery
Eine chemoelektrische Zelle wandelt chemische in elektrische Energie auf elektrochemischem Wege um. Eine chemoelektrische Batterie ist aus mehreren solcher Zellen aufgebaut, welche jede mindestens eine negative bzw. positive Elektrode enthält. In diese Klasse von Energieumwandlern fallen somit alle konventionellen elektrochemischen Stromquellen wie Primärbatterien, Brennstoffbatterien, Akkumulatoren, Metallluftbatterien usw.A chemoelectric cell converts chemical energy into electrical energy in an electrochemical way. A chemoelectric The battery is made up of several such cells, each of which contains at least one negative or positive electrode. All conventional electrochemical power sources like Primary batteries, fuel batteries, accumulators, metal air batteries etc.
Der konstruktive Aufbau der chemoelektrischen Batterie variiert ganz beträchtlich. Brennstoffbatterien und Metallluftbatterien sind oft aus verhältnismäßig dünnen Elementen aufgebaut, die zueinander in einer funktioneilen Weise angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft eine solche chemoelektrische Batterie, die aufgebaut ist aus einer Anzahl von Anoden- und Kathoden- sowie eventuell Kühl- und Zwischenelementen mit vorzugsweise ebener Ausdehnung, welche zuThe construction of the chemoelectric battery varies considerably. Fuel batteries and metal air batteries are often made up of relatively thin elements that are arranged relative to one another in a functional manner are. The present invention relates to such a chemoelectric battery which is composed of a number of anode and cathode and possibly cooling and intermediate elements with preferably planar extent, which to
109841/1066109841/1066
einem Modul oder einer Batterie gestapelt werden. Ein Element enthält im allgemeinen einen zentral angeordneten funktioneilen, in einem umgebenden Kunststoff- oder Kautschukrahmen angebrachten Teil. Im funktioneilen Teil ist z.B. das Elektrodenmaterial, oder in den Brennstoffzellen das katalytisch aktive Material angebracht. Die Rahmen der Elemente können mit in Stapelrichtung gehenden Löchern versehen sein. Diese Löcher bilden im Stapel zusammenhängende Verbindungen, die als Kanäle für die Zufuhr von beispielsweise Elektrolyt und anderen Mitteln dienen, die in der Batterie zirkulieren, z.B. Brennstoff-, Oxydations- und evtl. Kühlmittel bei chemoelektrischen Batterien vom Brennstoffzellen-Typ. Zur Abdichtung nach außen hin sind gewöhnlich Packungen oder O-Ringe zwischen den Kunststoffrahmen unmittelbar innerhalb von deren Außenkanten angebracht. stacked on a module or battery. An element generally contains a centrally arranged functional, part mounted in a surrounding plastic or rubber frame. In the functional part is e.g. the electrode material, or the catalytically active material is attached to the fuel cells. The frames of the elements can be created with in Be provided with holes going in the stacking direction. These holes form contiguous connections in the stack, which are called Channels are used for the supply of, for example, electrolyte and other media that circulate in the battery, e.g. fuel, Oxidation agent and possibly coolant in chemoelectric batteries of the fuel cell type. For sealing to the outside there are usually packings or O-rings between the plastic frames attached directly within their outer edges.
Die Elemente werden zu einer zusammenhängenden Einheit zusammengehalten mittels Endplatten, die miteinander durch Bolzen, Zugstangen oder auf andere Weise verbunden sind. Der Druck, den die zusammenhaltenden Bolzen aufnehmen sollen, hängt u.a. von dem inneren Druck in der Batterie ab. Dieser innere Druck ist bei den meisten elektrisch regenerierbaren chemoelektrischen Batterien einzig und allein bedingt durch den hydrostatischen Druck des Elektrolyten, sowie durch die Druckkräfte, die dadurch entstehen können, daß die aktive Masse ihr Volumen bei der Zellenreaktion verändert. BeiThe elements are held together in a coherent unit by means of end plates which are connected to one another by bolts, tie rods or in some other way. The pressure that the holding bolts are supposed to absorb depends, among other things, on the internal pressure in the battery. In most electrically regenerable chemoelectric batteries, this internal pressure is solely due to the hydrostatic pressure of the electrolyte and the pressure forces that can arise when the active material changes its volume during the cell reaction. at
- 3 109841/1086 - 3 109841/1086
anderen Typen von chemoelektrischen Elementen, z.B. Metall- ν luftbatterien und Brennstoffbatterien, können dagegen zugeführte Gase, beispielsweise Luft und Wasserstoffgas auf einem höheren Druck liegen als der Elektrolyt. Die Komprimierung der Dichtungselemente erfordert ebenfalls einen gewissen Druck. Die Endplatten für diese Art von Batterien werden daher oft schwer und voluminös besonders bei Brennstoff batterien, die für hohen Unterschiedsdruck vorgesehen sind, was ein großer Nachteil ist. Ein anderer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die Montage der Batterien mit deren sehr großer Anzahl von Dichtungselementen wie Packungen und O-Ringe eine zeitraubende und beschwerliche Arbeit ist. In der Praxis ist es z.B. oft schwierig, alle O-Ringe an ihrer richtigen Stelle anzubringen. Um diese Nachteile zu eliminieren, ist vorgeschlagen worden, die Elemente so zusammenzuschweißen, daß sie mit den rund um die Löcher der Rahmen laufenden Verbindungen verankert werden,und zwar mittels erstarrter Schmelze aus Thermoplast sowie mit den an den zur Abgrenzung der Zwischenräume angebrachten Verbindungen mit erstarrter Thermoplastschmelze. Anstelle von erstarrter Schmelze aus Thermoplast können auch Leimfugen verwendet werden. Diese Konstruktions- und Zusaimnenfugmethode, die vor allem bei für Wasserstoffgas und Sauerstoffgas vorgesehenen Brennstoffzellen angewandt wird, ergibt, wie sich gezeigt hat, dichte und stabile Batterien. Eine Zusammenfugmethode, die sichother types of chemoelectric elements, e.g. metal ν Air batteries and fuel batteries, on the other hand, can be supplied Gases such as air and hydrogen gas are at a higher pressure than the electrolyte. The compression the sealing elements also require a certain pressure. The end plates for this type of battery are therefore often heavy and bulky, especially with fuel batteries that are intended for high differential pressure are which is a major disadvantage. Another major disadvantage is that the assembly of the batteries with their very large number of sealing elements such as packings and O-rings is a time-consuming and arduous job. In in practice, for example, it is often difficult to fit all of the O-rings in the right place. To eliminate these disadvantages, It has been proposed to weld the elements together so that they run around the holes in the frames Connections are anchored, namely by means of solidified thermoplastic melt as well as with the to the demarcation the interstices made connections with solidified thermoplastic melt. Instead of solidified melt Thermoplastic glue joints can also be used. This construction and joining method, which is mainly used in fuel cells intended for hydrogen gas and oxygen gas has been shown to result in dense and stable batteries. A joining method that
109841/1086109841/1086
dagegen als besonders geeignet erwiesen hat, ist die Schweißfugung, wobei das eine Element an das andere gefugt wird nachdem die Pugeflächen durch Kontakt mit einem erhitzten Werkzeug zum Schmelzen gebracht worden sind. Das Schweißfugen ergibt nun gewiß gute Fugen, ist aber leider auch eine zeitraubende Arbeit, weshalb die Produktionskosten für diese Art von Batterien in der Praxis hoch sind. Ein anderer wesentlicher Nachteil mit diesen ganzgeschweißten Batterien ist der, daß sie zwecks Reinigung nicht demontiert, daß Elektroden nicht ausgewechselt werden können usw. Dies ist ein großer Nachteil, wenn man bedenkt, daß viele dieser Systeme nach Alterung leicht regneriert werden können, vorausgesetzt, daß die Elektroden für eine Behandlung zugänglich sind.has proven to be particularly suitable, however, is the weld joint, one element being joined to the other after the joint surfaces have been heated by contact with one Tool have been melted. The welding joint will certainly produce good joints, but unfortunately it is also time-consuming Labor, which is why the production cost of this type of battery is high in practice. Another essential one The disadvantage of these fully welded batteries is that they do not dismantle the electrodes for cleaning cannot be replaced, etc. This is a major disadvantage when you consider that many of these systems are after Aging can easily be regenerated provided the electrodes are accessible for treatment.
Die vorliegende Erfindung ergibt dieselbe technische Wirkung wie die vorstehend beschriebene Methode mit Zusammenleimung oder -schweißung der Elemente, indem sie eine stabile und dichte Konstruktion ergibt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung im Vergleich zu früheren Techniken liegt in den bedeutend niedrigeren Produktionskosten, weil das Leimungsoder Schweißmoment wegfällt, sowie in der Möglichkeit einer einfachen Demontage zur Inspektion oder Regenerierung der Elektrodenelemente, ohne daß die Elemente zerstört werden. Eine besondere Schwierigkeit bei der Schweiß- und Leimungs-The present invention produces the same technical effect as the above-described gluing method or welding of the elements, giving a stable and tight construction. A major advantage of the invention Compared to previous techniques lies in the significantly lower production costs because the sizing or Welding moment is omitted, as well as in the possibility of simple dismantling for inspection or regeneration of the Electrode elements without destroying the elements. A particular difficulty in welding and gluing
1098Λ1/10861098-1 / 1086
methode liegt auch darin, daß oft sogenannte Nebenkanäle aufgenommen werden müssen, um die Verbindungen zwischen den Kanälen und den Räumen, die mit den infragenstehenden Kanälen in Verbindung stehen sollen, herzustellen. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung, die es erlaubt, daß die Elemente in ihrer endgültigen Form und mit sämtlichen Funktionen montagebereit hergestellt werden können, völlig umgagen.method lies in the fact that so-called secondary channels are often included must be made to make the connections between the ducts and the rooms that are connected to the ducts in question in Should be connected. This problem is addressed by the present invention, which allows the Elements can be produced in their final form and with all functions ready for assembly, completely pay.
Charakteristisch für die Erfindung ist, daß die Elemente miteinander direkt oder indirekt mittels mechanisch schliessenden Verbindungen verankert sind, Die Abdichtung wird hauptsächlich mit Hilfe von rund um die Rahmen herum befindlichen Löchern und mittels den an der Peripherie der Elemente sowie an allen Stellen, wo eine Abdichtung erforderlich ist, angeordneten, zweckmäßigerweise aus dem Kunststoffmaterial seLbst aufgebauten Verschlußelementen, erzielt. Besonders zweckmäßig ist es, überall dort, wo es von der Konstruktion her möglich ist, die verschließenden und abdichtenden Elemente zu einem Konstruktionselement zusammenzubauen. It is characteristic of the invention that the elements are connected to one another directly or indirectly by means of mechanically closing Connections are anchored, The waterproofing is mainly done with the help of located around the frame Holes and means of the on the periphery of the elements as well as in all places where a seal is required is arranged, expediently self-constructed from the plastic material, closure elements, achieved. It is particularly useful wherever the design allows, the locking and assemble sealing elements to form a structural element.
Die verschließenden Elemente bestehen oft aus einer, auf dem einen Rahmen angeordneten, positiven "Er"-Funktion, welche einer negativen "Sie"-Funktion auf dem anderen RahmenThe closing elements often consist of, on the one frame arranged, positive "He" function which a negative "you" feature on the other frame
- 6 109841/10Θ6 - 6 109841 / 10Θ6
entspricht. Diese sind so aufeinander abgestimmt, daß die "Er"-Funktion in die "Sie"-Punktion hineingedrückt wird, welche zuschnappt und die "Er"-Punktion verschließt. Die Rahmen sind auf beiden Seiten mit solchen Punktionen versehen, die so verteilt sind, daß Rahmen an Rahmen gelegt werden kann, so daß man eine mechanisch zusammenhängende Batterie mit dem beabsichtigten Aufbau erhält. Bei symmetrischen Konstruktionen der Rahmen kann die Zahl der ElementVarianten niedrig gehalten werden. Wenn der Rahmen z.B. symmetrisch um seine Mittellinie ist, können die Verschlußfunktionen zweckmäßigerweise auf der einen Hälfte positiv gemacht werden und negativ auf der anderen Seite, und auf der anderen Hälfte umgekehrt, wodurch der Rahmen somit gegen einen anderen gleichen Rahmen in zwei Schichten gelegt werden kann.is equivalent to. These are coordinated in such a way that the "Er" function is pressed into the "You" function, which snaps shut and closes the "he" function. The frames are provided with such punctures on both sides, which are distributed so that frame can be placed on frame, so that one mechanically coherent Battery with the intended structure. With symmetrical constructions of the frame, the number of Element variants are kept low. If the frame E.g. symmetrical about its center line, the locking functions can expediently on one half can be made positive and negative on the other side, and vice versa on the other half, creating the framework thus it can be laid in two layers against another frame of the same type.
Im allgemeinen bestehen die verschließenden Elemente direkt aus dem Grundmaterial des Rahmens. In bestimmten Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, besondere Elemente für Verankerungsfunktionen anzubringen. In diesem Pail kann der Rahmen an entsprechender Stelle mit negativer Punktion versehen sein. Das besondere Zwischeneleaent hat dann eine positive Punktion, die in die negative Punktion des genannten Rahmens einschnappt. Die andere Seite des Zwischenelements kann entweder eine positive oder negative Punktion haben, die ihrerseits in eine entgegengesetzte Funktion am anderenIn general, the closing elements consist directly of the basic material of the frame. In certain cases however, it may be useful to attach special elements for anchoring functions. In this pail the frame can be provided with a negative puncture at the appropriate point. The special intermediate elector then has a positive one Puncture that snaps into the negative puncture of said frame. The other side of the intermediate element can have either a positive or negative puncture which in turn has an opposite function on the other
1098A 1/10861098A 1/1086
- 7 -Rahmen einschnappen. , - 7 - Snap the frame into place. ,
Die Rahmen mit ihren Verschluß- und Abdichtfunktionen sind zweckmäßigerweise ganz aus Thermoplastmaterial, wie Polyäthylen, Polypropylen, PVC, chlorierten Polyäthern, Nylon, usw. hergestellt. Der Rahmen kann mit Glasfibergewebe oder mit kurzen Fibern oder auf andere Weise verstärkt sein, um ein Schrumpfen zu verringern und die Festigkeit zu erhöhen. Auch kunststoffüberzogene Metallrahmen können in Frage kommen. Die einschnappenden und verschließenden Funktionen können mit steiferem Material verstärkt sein und durch freie oder eingeschlossene Metallfedern federnder gemacht werden.The frames with their locking and sealing functions are expediently made entirely of thermoplastic material, such as polyethylene, Made of polypropylene, PVC, chlorinated polyether, nylon, etc. The frame can be made with fiberglass fabric or with short fibers or otherwise reinforced to reduce shrinkage and increase strength. Plastic-coated metal frames can also be used. The snapping and locking functions can be reinforced with stiffer material and made more resilient with free or enclosed metal springs.
Die Kunststoffrahmen .der Elemente können u.a. direkt miteinander verbunden sein in den Bereichen rund um die Löcher und dort wo die Zwischenräume nach außen abgegrenzt werden. Die Rahmen können auch, wie vorstehend erwähnt, indirekt miteinander verbunden sein mittels Zwischenelementen mit Schnappfunktionen, die Verbindungen in Form mechanischen Einschnappens an den jeweiligen beiden Seiten des Zwischenelements herstellen, wobei das Zwischenelement zwischen den beiden Rahmen angebracht ist. Wenn das Zwischenelement an einem Kanal angeordnet ist, ist das Zwischenelement mit einem in Stapelrichtung verlaufenden durchgehenden Loch versehen. Besondere Verschlußvorrichtungen können auch an derThe plastic frames of the elements can, among other things, be directly connected to one another be connected in the areas around the holes and where the spaces are delimited to the outside. As mentioned above, the frames can also be indirectly connected to one another by means of intermediate elements Snap functions, the connections in the form of mechanical Snapping into place on both sides of the intermediate element produce, the intermediate element being attached between the two frames. When the intermediate element is on is arranged in a channel, the intermediate element is provided with a through hole running in the stacking direction. Special locking devices can also be used on the
:>q:> q
_ 8 109841/1086 _ 8 109841/1086
Peripherie beispielsweise in Form von Bändern mit negativen Punktionen. z.B. Lochern, angebracht werden, welche Bänder rund um den Batteriestapel gespannt werden, so daß ein Eingriff gegen die positiven Punktionen, z.B. Zapfen, an den Elementen erfolgt, so daß diese fixiert und gegeneinander gedrückt werden.Periphery, for example, in the form of ligaments with negative punctures. e.g. holes, which tapes be stretched around the battery pack so that engagement against the positive punctures, e.g., pegs, on the Elements takes place so that they are fixed and pressed against each other.
Gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute chemoelektrische Batterien können auf vielerlei Art, u.a. in Abhängigkeit vom Batterietyp, variiert werden. Die Erfindung ist besonders geeignet für beispielsweise Brennstoffbatterien, Metalluftbatterien sowie bipolare Bleibatterien und Stahlbatterien mit Elektrolytzirkulation. Die.Batterie kann aus einem einzigen zusammenhängendem Modul oder aus einer Anzahl kleinerer Modulen, die auf andere Weise zu einer großen Batterie zusammengebaut sind, bestehen. Im letzteren Fall können besondere Kupplungselemente erforderlich werden, um einen dichten Verband zwischen den kleineren Modulen an den durchgehenden Kanälen zu erzielen.Chemoelectric batteries constructed in accordance with the present invention can be used in a number of ways, including depending on on the type of battery. The invention is particularly suitable for, for example, fuel batteries, metal air batteries as well as bipolar lead-acid batteries and steel batteries with electrolyte circulation. The battery can consist of a single contiguous module or from a number of smaller modules that in another way form a large one Battery are assembled. In the latter case, special coupling elements may be required to to achieve a tight bond between the smaller modules on the continuous channels.
Die einzelnen Zellen können in Reihe oder parallelgeschaltet oder in einer Kombination von Reihen- und Parallelschaltung innerhalb eines einzelnen Moduls geschaltet sein. Die Schaltung kann intern evtl. in besonderen Kanälen in der Batterie erfolgen oder über außerhalb der Elektrodenelemente angebrachte Stromableiter.The individual cells can be connected in series or in parallel or in a combination of series and parallel connection within a single module. The switching can take place internally, possibly in special channels in the battery, or via current conductors attached outside of the electrode elements.
109841 /108S " 9 "109841 / 108S " 9 "
Die Erfindung wird durch Beschreibung einer Anzahl von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Abb. 1 zeigt die eine Hälfte einer Brennstoffbatterie für Wasserstoffgas und Sauerstoffgas gemäß der Erfindung im Querschnitt. Abb. 2 zeigt die gleiche Batterie von der einen Endoberfläche her gesehen« Abb. 3, 4 und 5 zeigen kleinere Partien von Batterien, z.B. Brennstoffbatterien, Bleibatterien und Metalluftbatterien mit verschiedenen Typen von Verbindungen zwischen angrenzenden Elementen.The invention is accomplished by describing a number of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows one half a fuel battery for hydrogen gas and oxygen gas according to the invention in cross section. Fig. 2 shows the same battery seen from one end surface "Figs. 3, 4 and 5 show smaller batches of batteries, e.g. Fuel batteries, lead batteries and metal air batteries with various types of connections between adjacent ones Elements.
Abb. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Brennstoffbatterie, die zwei Zelleneinheiten enthält. Ein Anodenelement 1 ist aus der Wasserstoffelektrode 2, eingefaßt im Kunststoffrahmen 3j aufgebaut. Die Kunststoffrahmen sind zweckmäßigerweise mit Bälgen 4 zum Ausgleichen der Dimensionsveränderungen im System versehen. Ein Kathodenelement 5 besteht aus Sauerstoffelektroden 6, eingefaßt im Kunststoffrahmen 7, der in diesem Beispiel in der Hauptsache das gleiche Aussehen hat wie der entsprechende Kunststoffrahmen für das Kathodenelement, Die Elektroden in den beiden Kathodenelementen können über einen nicht gezeigten Stromableiter an eine Stromschiene angeschlossen sein, was auch für die Elektroden in den Anodenelementen gilt, wobei die beiden Zellen parallelgeschaltet sind. Die Zellen können auch in Reihe geschaltet werden. Diese Stromschienen sind zweck-?Fig. 1 shows a section through a fuel battery which contains two cell units. An anode element 1 is from the hydrogen electrode 2, enclosed in the plastic frame 3j built. The plastic frames are expedient provided with bellows 4 to compensate for dimensional changes in the system. A cathode element 5 consists of Oxygen electrodes 6, enclosed in the plastic frame 7, which in this example mainly has the same appearance as the corresponding plastic frame for the Cathode element, the electrodes in the two cathode elements can be connected to a current conductor (not shown) be connected to a busbar, which also applies to the electrodes in the anode elements, the two Cells are connected in parallel. The cells can also be connected in series. Are these power rails purpose-built?
109841/1081109841/1081
» XO r. “ XO r.
mäßigerweise in besonderen Kanälen angeordnet, welche von sämtlichen Räumen abgetrennt sind außer dem Gasraum, der mit den infragestehenden Stromableitern in Verbindung steht, Die Stromschienen können durch spezielle, in den beiden Elementen angebrachten Durchführungen, gasdicht hindurchgeführt werden. Die gezeigte Batterie enthält auch eine aus zwei Kühlelementen 8 aufgebaute Kühltasche mit zentral angeordneten Kühlplatten 9, eingesetzt in den Rahmen 10. Der Element'stape 1 wird von den zwei Endelementen 11 sowie zwei Endplatten 12 abgegrenzt, die mit Schrauben 13 an der Peripherie des Pakets zusammengeschraubt werden - s. Abb. Oft können die Endelemente so steif ausgeführt werden, daß man auf die Endplatten verzichten kann. Die Elektroden sind gasdicht in die Kunststoffrahmen eingesetzt. An der Peripherie der Rahmen befinden sich Kanäle, welche der Zufuhr von Wasserstoff 14 aus dem Wasser, welches auf den Kühlelementen 15 kondensiert, der Zufuhr von Sauerstoff 16, der Zufuhr von Kühlwasser zu den Kühlelementen 17, der Entfernung von Kühlwasser von den Kühlelementen 18, der Zufuhr von Elektrolyt 19, dem Wegtransport von Elektrolyt 20 dienen, sowie Kanäle für die negative und positive Stromschiene 21, 22. Diese Kanäle stehen in Verbindung mit dem Wasserstaffgasraum bzw. Sauerstoffgasraum, bzw. der Kühltasche und dem Elektrolytraum. Die Wasserstoffelektroden sind aus gesintertem Nickel, welches mit Edelmetallen aktiviert wird, hergestellt. Die Sauerstoffelektroden sindmoderately arranged in special channels, which are separated from all rooms except the gas room, the is connected to the current arresters in question, The busbars can be led through in a gas-tight manner through special bushings made in the two elements will. The battery shown also contains a cooling bag made up of two cooling elements 8 with a central arranged cooling plates 9, inserted into the frame 10. The element stack 1 is supported by the two end elements 11 as well as two end plates 12 delimited, which are screwed together with screws 13 on the periphery of the package - see Fig. Often the end elements can be made so stiff that the end plates can be dispensed with. The electrodes are Gas-tight inserted into the plastic frame. On the periphery of the frame there are channels that allow the supply of hydrogen 14 from the water which condenses on the cooling elements 15, the supply of oxygen 16, the supply of cooling water to the cooling elements 17, the removal of cooling water from the cooling elements 18, the supply of electrolyte 19, serve to transport away electrolyte 20, as well as channels for the negative and positive busbars 21, 22. These channels are in connection with the hydrogen gas space or oxygen gas space or the cooling bag and the electrolyte compartment. The hydrogen electrodes are made of sintered nickel, which is coated with precious metals activated. The oxygen electrodes are
109841/10Si -li-109841 / 10Si -li-
aus gesintertem Nickel und Silber hergestellt. Der Thermo- \ plast in den Rahmen besteht aus Polyäthylen mit hoher Densität und guter Elastizität. Die einzelnen Elemente sind fest miteinander verankert mittels Schnappfugen 23 um die durchgehenden Kanäle und in den Fugen 24 längs der Peripherie. Diese Verbindungen dienen gleichzeitig als Abdichtelemente. Diese Verbindungen sind auf folgende Weise angeordnet: die Elemente werden eines nach dem anderen gegen die Endplatte gestapelt und dabei so zusammengepreßt, daß die Schnepper einrasten. Nach Montage der Endplatte ist der Stapel damit fertig zum Gebrauch. Bei besonders hohen Anforderungen an die Dichtheit kann eine Abdichtnaht längs der Peripherie zusätzlich angebracht werden, z.B durch Aufsprühen von Kunststoff. Diese Abdichtnaht darf jedoch nicht tragend ausgeführt werden, d.H. teilweise zum mechanischen Zusammenhalt des Stapels herangezogen werden, da dies das öffnen der Batterie erschweren würde, wodurch einer der Zwecke der Erfindung eliminiert werden würde. Abb. 3 und M zeigen Alternativmethoden, um eine verschließende Verbindung mit gleichzeitig abdichtender Punktion zu erhalten. Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Schnepper- und Abdichtfunktion voneinander getrennt sind. Abb. 6 zeigt einen Rahmen für eine Metalluftbatterie, welche miteinander mittels an der Außenseite des Rahmens angebrachten Verschlußelementen verbunden werden, Abb. 7, die in eine Aussparung auf dem angrenzenden Element,made from sintered nickel and silver. The thermoplastic in the frame is made of polyethylene with high density and good elasticity. The individual elements are firmly anchored to one another by means of snap joints 23 around the continuous channels and in the joints 24 along the periphery. These connections also serve as sealing elements. These connections are arranged in the following way: the elements are stacked one at a time against the end plate and are pressed together so that the latches snap into place. After assembling the end plate, the stack is ready for use. If the tightness requirements are particularly high, a sealing seam can also be applied along the periphery, for example by spraying on plastic. However, this sealing seam must not be carried out in a load-bearing manner, that is to say used in part to hold the stack together mechanically, since this would make it more difficult to open the battery, which would eliminate one of the purposes of the invention. Fig. 3 and M show alternative methods to obtain a sealing connection with a simultaneous sealing puncture. Fig. 5 shows an embodiment in which the snap and sealing function are separated from one another. Fig. 6 shows a frame for a metal air battery, which are connected to one another by means of locking elements attached to the outside of the frame, Fig. 7, which are inserted into a recess on the adjacent element,
109841/1086 ~12~109841/1086 ~ 12 ~
21043182104318
das im Detail in Abb. 8 gezeigt wird, eingreifen. Abb. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform mit Zick-Zack-geformten Bändern mit Löchern, passend für an ,der Peripherie der Elemente angebrachten Zapfen, Abb. 10. Die Erfindung wurde mit einer aus technischer Sicht besonders komplizierten Stromquelle, nämlich einer Wasserstoff- und Sauerstoffbatterie mit interner Kühlung dargestellt. Für einen Fachmann ergeben sich keinerlei Schwierigkeiten, die Erfindung bei anderen konstruktiv einfacheren Typen, wie z.B. bei Metalluftbatterien mit Eisen-, Zink- oder Kadmiumanoden, bipolaren Bleibatterien, bipolaren Stahlakkumulatoren usw., anzuwenden.which is shown in detail in Fig. 8, intervene. Fig. 9 shows an alternative embodiment with zigzag shaped Tapes with holes to fit pegs attached to the periphery of the elements, Fig. 10. The invention was made with a power source that is particularly complicated from a technical point of view, namely a hydrogen and oxygen battery shown with internal cooling. For a person skilled in the art there are no difficulties with the invention with other structurally simpler types, such as metal air batteries with iron, zinc or cadmium anodes, bipolar lead-acid batteries, bipolar steel accumulators, etc.
- 13 109841/1 086- 13 109841/1 086
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE04247/70A SE349189B (en) | 1970-03-26 | 1970-03-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2104918A1 true DE2104918A1 (en) | 1971-10-07 |
Family
ID=20263790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712104918 Pending DE2104918A1 (en) | 1970-03-26 | 1971-02-03 | Chemoelectnsche battery and processes for the production of such a battery |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT303146B (en) |
CA (1) | CA972417A (en) |
CH (1) | CH520408A (en) |
DE (1) | DE2104918A1 (en) |
DK (1) | DK132678C (en) |
ES (1) | ES196135Y (en) |
FR (1) | FR2085028A5 (en) |
GB (1) | GB1296316A (en) |
NL (1) | NL7104143A (en) |
SE (1) | SE349189B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011144318A1 (en) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Li-Tec Battery Gmbh | Electrochemical cell |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1174729A (en) * | 1981-06-01 | 1984-09-18 | Patrick G. Grimes | Electrochemical construction |
US4397917A (en) * | 1982-01-11 | 1983-08-09 | Energy Research Corporation | Fuel cell pack with internal connection of fuel cells |
FR2568412B1 (en) * | 1984-07-27 | 1986-10-17 | Occidental Chem Co | IMPROVEMENTS ON THE STRUCTURES OF FUEL CELLS. |
US6916572B2 (en) * | 2003-03-19 | 2005-07-12 | Ird Fuel Cells A/S | Interlocking isolator for fuel cells |
JP5751884B2 (en) * | 2011-03-29 | 2015-07-22 | 森永乳業株式会社 | Bipolar electrolytic cell |
AT513558B1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-08-15 | Avl List Gmbh | Rechargeable battery cell and battery module |
-
1970
- 1970-03-26 SE SE04247/70A patent/SE349189B/xx unknown
-
1971
- 1971-02-01 AT AT82371A patent/AT303146B/en not_active IP Right Cessation
- 1971-02-03 DE DE19712104918 patent/DE2104918A1/en active Pending
- 1971-03-08 ES ES1971196135U patent/ES196135Y/en not_active Expired
- 1971-03-15 CA CA107,717A patent/CA972417A/en not_active Expired
- 1971-03-23 FR FR7110188A patent/FR2085028A5/fr not_active Expired
- 1971-03-25 DK DK145571A patent/DK132678C/en active
- 1971-03-26 NL NL7104143A patent/NL7104143A/xx unknown
- 1971-03-26 CH CH443271A patent/CH520408A/en not_active IP Right Cessation
- 1971-04-19 GB GB1296316D patent/GB1296316A/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011144318A1 (en) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Li-Tec Battery Gmbh | Electrochemical cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK132678B (en) | 1976-01-19 |
GB1296316A (en) | 1972-11-15 |
CA972417A (en) | 1975-08-05 |
CH520408A (en) | 1972-03-15 |
DK132678C (en) | 1976-06-14 |
FR2085028A5 (en) | 1971-12-17 |
ES196135U (en) | 1975-02-16 |
SE349189B (en) | 1972-09-18 |
AT303146B (en) | 1972-11-10 |
NL7104143A (en) | 1971-09-28 |
ES196135Y (en) | 1975-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1671696C3 (en) | Galvanic fuel cell battery | |
DE2458062C2 (en) | Fuel cell electrode and a fuel cell system with these electrodes | |
EP0774794B1 (en) | Fuel cell with polymeric electrolyte and integrated seal | |
DE2811183C2 (en) | Metal-oxide-hydrogen rechargeable battery | |
DE3526614C2 (en) | Fuel battery | |
DE102013107516A1 (en) | Cell and cell stack of a redox flow battery | |
DE69532169T2 (en) | LEAD BATTERY | |
DE112007001118T5 (en) | fuel cell | |
EP1194976B1 (en) | Battery in bipolar stacked configuration and method for the production thereof | |
DE19539959C2 (en) | Fuel cell arrangement | |
EP1306911B1 (en) | Sealed accumulator | |
DE102016004027A1 (en) | Cell and cell stack of a redox flow battery and method of making this cell stack | |
DE102012208383A1 (en) | fuel cell | |
DE2104918A1 (en) | Chemoelectnsche battery and processes for the production of such a battery | |
DE1671918A1 (en) | Fuel battery | |
DE2552471C3 (en) | Electric multi-cell battery | |
DE3013043A1 (en) | Rectangular bipolar fuel cell battery - with porous carbon or graphite paper forming gas spaces | |
DE1671434A1 (en) | Electrode arrangement | |
DE102020122478B4 (en) | Cell stack including a cell and method of making a cell stack | |
DE2026219C3 (en) | Water depletion unit in filter press design for fuel batteries | |
EP4291696A1 (en) | Method for sealing an electrolysis cell | |
DE3039013A1 (en) | ELECTROCHEMICAL GENERATOR | |
WO2010000355A1 (en) | Device for generating an oxygen/hydrogen mixture | |
DE1938044C3 (en) | Component for fuel elements and manufactured by means of this component | |
DE1571940C (en) | Electrode for fuel elements |