DE2112017A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

Brennstoffzellensystem

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Publication number
DE2112017A1
DE2112017A1 DE19712112017 DE2112017A DE2112017A1 DE 2112017 A1 DE2112017 A1 DE 2112017A1 DE 19712112017 DE19712112017 DE 19712112017 DE 2112017 A DE2112017 A DE 2112017A DE 2112017 A1 DE2112017 A1 DE 2112017A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
electrodes
hydrolysis
tungsten carbide
cell
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
Application number
DE19712112017
Other languages
English (en)
Inventor
Athanasios Dipl-Phys Kritikos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Filing date
Publication date
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Publication of DE2112017A1 publication Critical patent/DE2112017A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Description

  • Brennstoffzellensystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellensystem für H2-Brennstoffe unter Verwendung von Dünnschichtelektroden.
  • Brennstoffzellensysteme sind an sich bekannt. Im allgemeinen unterscheidet man zwischen alkalischen und sauren Niedertemperatur-Brennstoffzellen oder zwischen diesen Niedertemperaturzellen und den Hochtemperaturzellen. Die einen benötigen teuere Betriebsstoffe und die anderen teuere Katalysatorsubstanzen, während bei der letztgenannten Brennstoffzellenart die Korrosionsbeständigkeit nicht gegeben ist.
  • Nun ist ein Brennstoffzellensystem bekannt geworden, dessen Elektrokatalysator für Wasserstoff in sauren Brennstoffzellen Wolframkarbid ist Jedoch ist auch dieses System noch mit Mängel behaftet 9 denn es bedarf einer Zusatzeinrichtung zur Entnahme des überzähligen Wassers, was zu einer Volumens- und Gewichtsvermehrung führt Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das keine Zusatzeinrichtung für die Wassersntnahme mehr benötigt und außerdem absolut explosionsgeschützt ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einer Hydrolyseanordnung, in der Nickelfolien angeordnet und mittels einer Sammelschiene an eine Batterie angeschlossen sind, über ein Leitungssystem eine Brennstoffzellenbatterie zugeordnet ist, deren H Mengenbedarf durch Eicizung oder Kühlung regulier-2 bar ist.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Elektroden aus einer porösen Kohlenplatte und die Gegenelektroden aus einer porösen Wolframkarbid-Platte gebildet sind.
  • Durch diese Maßnahmen wird infolge der Hydrolyse das in den Brennstoffzellen erzeugte überflüssige Wasser in 2 H2 und 0,2 gespalten, wovon der Sauerstoff in die Atmosphäre entweicht und der Wasserstoff in Zwischengitterplätzen der Nickelfolien eingespeichert wird. Dadurch aber kann keine Berührung mehr zwischen dem Wasserstoff und dem Sauerstoff stattfinden, womit gleichzeitig- jede Explosionsgefahr beseitigt ist.
  • Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeichnet. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt iinen Querschnitt durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in schematischer Darstellung.
  • Das vorgeschlagene Brennstoffzellensystem setzt sich im wesentlichen aus zwei Baugruppen zusammen, nämlich der Hydrolyseanordnung e0 und der Brennstoffzellenbatterie 20. Diese beiden Baugruppen 10,20 sind mittels eines Leitungssystems 21,22 mit einander verbunden und die am Eingang und Ausgang der Hydrolyseanordnung 10 angeordneten; über eine nicht gezeichnete Regelvorrichtung gesteuerten,Ventile 15so6 bestimmen den Arbeitstakt der Anlage.
  • In der genannten EIydrolyseanadnung 10, die als sogenannte Brennstoff-Speichereinrichtung dient, befindet sich in der mit Wasser versetzten Schwefelsäure ein System von Nickelfolien lii die mittels einer Sammelschiene 12 an eine Gleichstromquelle 13 angeschlossen sind.
  • Diese Gleichstromquelle 13 ist über ein Neßgeriit 17 mit einem Platinschwamm verbunden, der die Gegenelektrode i8 zu den als Elektroden dienenden Nickelfolien 11 bildet. Diese Gegenelektrode 18 liegt in dem Strömungsrohr 14 für den durch eine Fritte 19 in die Atmosphäre entwdchenden Sauerstoff, während der gleichzeitig gespeicherte Wasserstoff über das Ventil 16 und die Leitung 22 wieder der Brennstoffbatterie 22 zugeführt wird.
  • Die einzelnen Brennstoffzellen sind als sogenannte Dünnschichtzellen aufgebaut und setzen sich zusammen aus einer porösen Kohlenplatte 23 als Elektrode, die mit einer Seite zu dem Sauerstoffkanal 26 gerichtet ist und mit der anderen Seite den Säureraum 25 begrenzt. Die Gegenelektrode dieser Zelle bildet eine poröse Wolframkarbidpicatte 24, die die andere Seite des Säureraumes 25 begrenzt und diesen vom Einlaufkanal 27 für den Wasserstoff trennt. Die daran anschließenden nächsten Brennstoffzellen der Batterie 20 sind so angeordnet, daß die poröse Kohlenplatte jeweils zwischen Säureraum und Sauerstoffkanal zu liegen kommt und die Wolframkarbidplatte jeweils zwischen Säureraum und Wasserstoffeinlaufkanal liegt. Von diesen als Elektroden dienenden Platten 23,24 wird über Anschleuse 28,29 der erzeugte Strom abgenommen. Die Anlage funktioniert wie folgt: In den Zwischengitterplätzen der Nickelfolien 11 in der Hydrolyseanordnung 10 baut sich Wasserstoff auf. Der erzeugte Sauerstoff entweicht in die Atmosphäre über das St#ömungsrohr 14, in dem die Gegenelektrode 18 - vorzugsweise aus Platin - ängeordnet ist. Während und nach Beendigung der Hydrolyse entweicht 112 aus den Nickelfolien 11 und wird über ein regel-und steuerbares Ventil 16 zu der Brennstoffzellenbatterie 20 geführt. Hier wird der Wasserstoff in zwei positive Ionen gespaltet, die in die Elektrolytlösung gehen und sich mit den negativen Ionen des Sauerstoffs zu Wasser verbinden. Die an den Elektroden 23,24 freigewordene Energie wird vom Verbraucher abgenommen.
  • Diese Anordnung und Ausbildung bedarf keiner eigenen Einrichtung mehr für die Xonzentrationsregulierung des Elektrolyts.
  • Außerdem ist keine eigene Apparatur Mehr für die Ableitung des gebildeten überschüssigen Wassers erforderlich, da dieses der Hydrolyseanordnung 20 zugeleitet wird, wo es in H2 und 0 gespaltet wird. Der dadurch erzeugte Wasserstoff wird i#Zwischengitterplätzen des Nickels gespeichert, während der Sauerstoff - wie schon erwähnt - in die Atmosphäre entweicht. Durch Verwendung katalytisc her Zusätze werden Beladungen von 0,9 bis 1,4 Wasserstoffatomen pro Nickelatom erreicht. Dieser Wasserstoff entweicht nach längerer Zeit:, läßt sich aber bei tieferen Temperaturen in den Zwischengitterplätzen einfrieren". Durch eine entsprechende Einrichtung (nicht gezeichnet) läßt sich durch Anheizen oder Abkühlen der Nickelfolien 11 der Bedarf an Wasserstof# regeln.
  • Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß infolge der Einspeicherung des Wasserstoffs keine Berührung mehr mit dem freigewordenen Sauerstoff stattfindet und somit jegliche Explosionsgefahr beseitigt ist. Statt der Nickelfolien 11 lassen sich auch Folien aus Palladium verwenden. Der Wirkungsgrad beider Elemente ist nahezu gleich. Gegenüber den bisher bekannten Anordnungen konnte eine acht- bis zehnfache Volumensminderung und eine dreifache Gewichtsminderung des Brennstoffzellensystems erreicht werden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche
    =============== 1. Brennstoffzellensystem für H2 -Brennstoffe unter-Verwendung von Dünnschichtelektroden, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß einer Hydrolyseanordnung (10), in der Nickelfolien (11) angeordnet und mittels einer Sammelschiene (12) an eine Gleichstromquelle (13) angeschlossen sind, über ein Leitungssystem (21,22) eine Brennstoffzellenbatterie (20) zugeordnet ist, deren H2-Mengenbedarf durch Heizung oder Kühlung regulierbar ist.
  2. 2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Elektroden der einzelnen Batteriezellen aus einer porösen Kohlenplatte (23) und die Gegenelektroden (24) aus einer porösen Wolframkarbidplatte gebildet sind.
    Angezogene Druckschriften: Tagungsbericht dritte internationale Tagung für das Studium der Brennstoffzellenbatterien" v.16.-20.6.69 Aufsatz von K. Brill: 2'Aufbau und Eigenschaften hydrophober luftatmender Kathoden für Zellen mit alkalischem Elektrolyten.', L e e r s e i t e
DE19712112017 1971-03-12 1971-03-12 Brennstoffzellensystem Pending DE2112017A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014106273A1 (de) 2014-05-06 2015-11-12 Tanja Brändle Anlage zur Speicherung elektrischer Energie

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DE102014106273A1 (de) 2014-05-06 2015-11-12 Tanja Brändle Anlage zur Speicherung elektrischer Energie

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