DE2735069B2

DE2735069B2 - Verfahren zur Stromerzeugung in einem galvanischen Element und galvanisches Element zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2735069B2
Application number: DE2735069A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1976-08-06
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1980-03-20
Also published as: DE2735069A1; SU740168A3; AU505382B2; GB1555863A; FR2361000A1; IT1082844B; SE432499B; JPS596471B2; AU2767177A; US4101717A; FR2361000B1; SE7708889L; JPS5320540A; DE2735069C3; NL7708705A; CA1084987A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen sowie auf ein galvanisches Element zur Durchführung des Verfahrens. Das Element enthält eine Zelle mi' wenigstens einem Anodenraum und einem Katodenraum.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche galvanische Elemente, die einen Raum aufweisen, der einen flüssigei' Elektrolyt enthält, in dem sich feste Teilchen befinden, wobei sich der Elektrolyt und die Teilchen bewegen. Dieser Raum enthält ein als Elektronenkoltaktor bezeichnetes, elektrisch leitendes Organ, das dazu bestimmt ist, die im Verlauf der in dem Raum ablaufenden chemischen Reaktionen freigesetzten elektrischen Ladungen zu sammeln oder die für diese Reaktionen erforderlichen elektrischen Ladungen zu liefern.

Die Teilchen können vollständig aus einem Material bestehen, das an der elektrochemischen Reaktion teilnimmt und »aktives Material« genannt wird. Dies gilt insbesondere für Brennstoffteilchen, beispielsweise aus aktiven Anodenmetallen.

Andererseits können diese Teilchen teilweise aktiv sein und/oder als Träger für wenigstens ein aktives Material dienen. Dies gilt insbesondere bei Teilchen, deren elektrochemisch inaktiver Kern mit wenigstens einem festen, flüssigen oder gasförmigen aktiven Material überzogen ist und die Rolle des Trägers des aktiven Materials und gegebenenfalls die Rolle eines Katalysators spielt.

Die Erfindung bezieht sich besonders auf galvanische Elemente, in denen durch wenigstens einen ihrer Räume eine Strömung eines flüssigen Elektrolyts erzeugt wird, der Teilchen entsprechend der oben angegebenen Definition enthält, die intermittierend mit dem Kollektor derart in Kontakt stehen, daß die Diffusion des aktiven Materials oder der sich aus der elektrochemischen Reaktion ergebenden Produkte begünstigt wird.

Solche bekannten galvanischen Elemente arbeiten

a) entweder mit einer im wesentlichen homogenen Bewegung der Teilchen in der ganzen Masse des Elektrolyts mittels einer turbulenten Strömung in dem Raum, wie dies in der DE-AS 21 25 576 beschrieben ist;

b) oder einer sehr schnellen Strömung des Elektrolyts und der Teilchen in einem Zyklon, wobei der Kollektor dann den Außenmantel des Zyklons bildet, wie dies in der GB-PS 10 98 837 beschrieben ist.

Die Praxis hat nun jedoch gezeigt, daß solche galvanischen Elemente aus folgenden Gründen nicht zufriedenstellend arbeiten:

Die. Bewegung der Teilchen in der gesamten Masse des Elektrolyts führt zu einem hohen Energieverbrauch und zu einer unzureichenden Anzahl von Kontakten, was die Leistung des Elements begrenzt;
die Verwendung eines Zyklons erfordert platzraubende und schwere Aufbauten, was zu einer geringen Leistung pro Volumeneinheit führt.

Zur Erhöhung der Leistung pro Volumeneinheit dieser Elemente wurde in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 35 096 vorgeschlagen, in dem Raum eine Strömung zu erzeugen, bei der die Teilchen, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts ist, eine an die Unterseite des Raums angrenzende Sedimentationsschicht bilden, wobei die Oberfläche dieser Ur.ierseite wenigstens teilweise von der gesamten Oberfläche des Elektronenkollektors oder von einem Teil dieser OLerfläche gebildet ist, die dem Elektrolyt zugekehrt ist.

Die Teilchen, die sich auf Grund ihres Gewichts vorzugsweise an der Unterseite des Raums in dem mit »Sedimentationsschicht« oder »Sedimentationsbett« bezeichneten Gebiet konzentrieren, werden vom Elektrolyt mitgeführt.

Die Bewegungen der Teilchen im Inneren dieser Sedimentationsschicht gewährleisten eine hohe Stromdichte, wobei sogar noch die Diffusionserscheinungen erleichtert werden. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die die Unterseite bildende untere Fläche mit Erhebungen zu versehen, die über einer Grundfläche angfordnet sind. Diese Grundfläche ist gegebenenfalls wenigstens zum Teil unkörperiich. Anschließend bezeichnet der AujJruck »untere Fläche« des Raums entweder die tatsächliche Oberfläche dieser Unterseite, wenn sie keine Erhebungen aufweist, oder die Grundfläche, wenn sie mit Erhebungen versehen ist; de: Ausdruck »Oberliäche« der Unterseite bezeichnet die tatsächliche Oberfläche.

Zur zweckmäßigen Ausbildung einer solchen Sedimentationsschicht ist nach der obenerwähnten DE-OS vorgesehen, daß jede Normale zur dem Elektrolyt zugekehrten Unterseite des Raums mit der ansteigenden Vertikalen einen Winkel mit dem Wert 0° oder einen kleinen Winkel und auf jeden Fall einen Winkel unter 90° bildet.

Damit die Strömung erleichtert wird, können die obere Fläche und die untere Fläche des Raums einen in

der Strömungsrichtung konvergierenden Winkel bilden, der vorzugsweise höchstens 10° und vorteilhafterweise höchstens 1° beträgt. Bei der Schaffung des Sedimentationsbetts spielen folgende Hauptparameter eine Rolle:

do = Dichte der Teilchen; dt = Dichte des Elektrolyts;

D = mittlerer Durchmesser der Teilchen im Elektro-

lyt;
u = mittlere Strömungsgeschwindigkeit in dem

Raum,d. h. das Verhältnis: "'

Gesamtdurchflußmenge der Teilchen
und des Elektrolyts mittlerer Querschnitt

des Strömungsfadens

ι >

Dieser mittlere Querschnitt wird senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum an einem im wcäciliiicneii in der Rauiiimiiie liegenden Punkt gemessen;

μ = Viskosität des Elektrolyts: ^:"

e = mittlerer Abstand zwischen der oberen Fläche

und der unteren Fläche des Raums:
L = mittlere Länge des Raums;
/ = mittlere Breite des Raums;

die Werte e, L /werden wie der mittlere Querschnitt an einer im wesentlichen in der Raummitte liegenden Stelle gemessen, wobei die Messung senkrecht zur unteren Fläche für e parallel zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum für L und senkrecht zu dieser Richtung für / w durchgeführt wird;

R = Rcynoldszahl =

2 rf, e κ

ρ = Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen ^ der Teilchen und dem Gesamtvolumen V des Elektrolyts in dem Raum an einem beliebigen Zeitpunkt.

Vorzugsweise hat do den Wert von wenigstens 2,5; d\ hat den Wert von höchstens 1.6; D hat den Wert von wenigstens 30μπΐ; u liegt zwischen 5 m/min und 60 m/min; e hat den Wert von höchstens 1 cm; das Verhältnis l/e beträgt mindestens 10; L liegt zwischen 10 cm und 1 m, wobei sich L im gleichen Sinn wie das Verhältnis

a. b, c, d und 2 /sind positive Exponenten; R hat den Wert von höchstens 4000; v/Vbeträgt höchstens 030; μ beträgt höchstens 0,01 Pa.s. Vorteilhafterweise hat cfc wenigstens den Wert 4; d\ hat höchstens den Wert 1,4; D hat wenigstens den Wert 40 μπί; der Wert von u liegt zwischen 10 m/min und 30 m/min; der Wert e liegt zwischen 1 mm und 5 mm; der Wert von l/e beträgt wenigstens 20; der Wert von L liegt zwischen 20 cm und 60 cm; R hat höchstens den Wert 3000; v/V hat höchstens den Wert 0,15; μ hat höchstens den Wert 0,005 Pa-s.

Eine homogene Verteilung der Teilchen über die gesamte Breite der unteren Fläche des Raums wird folgendermaßen definiert:

Die Größe w sei ein Teilvolumen in irgendeinem gegebenen Abstand χ vom Eingang des Raums, wobei dieser Abstand parallel zur mittleren Strömungsge

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65 schwindigkeit in dem Raum gemessen wird. Dieses Teilvolumen w zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche des Raums ist seitlich von einem im wesentlichen senkre:ht zur unteren Fläche verlaufenden Zylinder begrenzt, der einen kleinen Abschnitt 5 dieser unteren Fläche mit gegebener Form und Fläche umgibt. Die Anzahl der an jedem gegebenen Zeitpunkt in dem Teilvolume:n W enthaltenen Teilchen ist unabhängig von der Lage des Abschnitts 5 in der gesamten Breite der unteren Fläche bei konstantem Abstand χ im wesentlichen konstant.

Damit die oben beschriebenen Elemente mit »Sedimentationsbett« befriedigend arbeiten, müssen die in den Raum eindringenden Teilchen im wesentlichen homogen über die gesamte Breite der unteren Fläche verteilt sein. Wenn die Teilchen ungleichmäßig verteilt sind, dann hält diese Ungleichmäßigkeit in dem Sedimentationsbett an, wenn sich dieses in dem Kaum bewegt. Dies ist der Fall, weil die Elektrolytströmung praktisch keine Turbulenz aufweist. Das Sedimentationsbett weist somit einerseits Bereiche auf, in denen die Teilchenkonzentration zu gering ist, was zu einem großen Leistungsverlust des Elements führt, und es weist andererseits Bereiche auf, in denen die Konzentration der Teilchen zu groß ist, was dazu führt, daß sich Teilchen an der Kollektoroberfläche festsetzen und den Raum verstopfen, so daß er unbrauchbar wird.

Mit Hilfe der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt.

Nach der Erfindung ist das Verfahren zur Stromerzeugung in einem galvanischen Element mit mindestens einem einen flüssigen Elektrolyt enthaltenden Raum, wobei dieser Raum eine Unterseite besitzt, die mindestens zum Teil aus der ganzen oder mindestens einem Teil der dem Elektrolyt zugekehrten Oberfläche mindestens eines Elektronenkollektors besteht, und wobei man durch den Raum den Elektrolyt strömen läßt, der feste, mindestens partiell aktive und/oder feste, mindestens ein aktives Material tragende Teilchen enthält, deren Dichte größer ist als diejenige des Elektrolyts, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eindringen der Strömung in den Raum eine Divergenz der Strömungslinien erzeugt wird, und daß in wenigstens einem Teil des Raums die Teilchen eine an die Unterseite angrenzende Sedimentationsschicht bilden, die im wesentlichen über die gesamte Breite der Unterseite homogen ist und vom Elektrolyt mitgeführt wird.

Unter »Strömungslinien« wird die folgende Definition verstanden: Eine Kurve, die an jedem ihrer 1-unkte tangential zum Geschwindigkeitsvektor an diesem Punkt verläuft.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein galvanisches Element zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung wird nur. an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines galvanischen Elements nach der Erfindung aus einer einen Raum mit Sedimentationsbett enthaltenden Zelle, einer Zuleitungsvorrichtung und einer Ableitvorrichtung,

Fig.2 eine schematische Ansicht eines Teils der unteren Fläche des Raums von F i g. 1,

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Zuleitungsvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 4 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Zuleitungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig.5 eine schematische Ansicht einer weiteren Zuleitungsvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 6 eine schematische Ansicht einer weiteren Zelle nach der Erfindung in einem Schnitt längs einer parallel zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum und senkrecht zur unteren Fläche dieses Raums verlaufenden Symmetrieebene.

F ■...;. 7 eine schematische Ansicht der Zelle von F i g. 6 in einem Schnitt längs einer senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in diesem Raum verlaufenden Ebene,

F i g. 8 eine schematische Draufsicht auf die Zelle nach den I i g. 6 und 7 in einem Schnitt längs einer parallel zur unteren Fläche dieses Raums Ebene und

F i g. 9 eine schematische Darstellung eines galvanischen Elements, das eine Schaltung der Zelle nach den F i g. 6 und 7 bildet.

In Fig. 1 ist ein von einer Zelle 100 gebildetes galvanisches Element 1 nach der Erfindung dnrgpurllt Diese Zelle 100 enthält einen Raum 10. der von einer unteren Fläche 101 begrenzt ist. die von der oberen, elektrisch leitenden Fläche eines lilektronenkollektors 1011 gebildet ist.

Der Raum 10 ist auch von einer oberen Fläche 102. die von der unteren Fläche eines weiteren (nicht dargestellten) Raums des Elements 1 gebildet ist, sowie von den Seitenflächen 103 und 104 begrenzt.

Die untere Fläche 101 und die obere Fläche 102 sind im wesentlichen eben; sie verlaufen horizontal und haben die gleiche rechtwinklige Form. Die Seitenflächen 103 und 104 sind im wesentlichen eben, parallel, vertikal und rechtwinklig. Der Raum 10 ist an seinem offenen Ende 105. das als Raumeingang bezeichnet wird, an eine Zuleitungsvorrichtung 11 angeschlossen. Andererseits ist der Raum 10 an seinem offenen Ende 106, das als Raumausgang bezeichnet wird, an eine Ableitvorrichtung 12 angeschlossen.

Die Zuleitungsvorrichtung 11 weist eine untere Fläche 111 und eine obere Fläche 112 auf. die im wesentlichen eben sind und horizontal verlaufen. Ferner enthält die Zuleitungsvorrichtung 11 zwei einander gegenüberliegende, im wesentlichen ebene und vertikale Seitenflächen 113 und 114. Die Seitenflächen 113 und 114 schließen einen zum Eingang 105 des Raums 10 hin divergierenden Winkel α ein. Die Halbierungsebene des Winkels * ist die im wesentlichen senkrecht zur unteren Fläche 111 verlaufende Ebene, die den Winkel λ in zwei gleiche Winkel α, und .·ν teilt. Diese Halbierungsebene, die auf der oberen Fläche 112 durch die Spur P\ angegeben ist. ist vorzugsweise eine Symmetrieebene für den Raum 10 und für die Zuleitungsvorrichtung 11. Die Flächen 111, 112, 113 und 114 der Zuleitungsvorrichtung 11 fügen sich jeweils an die Flächen 101,102, 103 und 104 des Raums 10 an.

Die Zuführungsleitung 115 bildet den Eingang der Zuleitungsvorrichtung 11 gegenüber der öffnung 105, wobei sich diese Zuführungsleitung an der Stelle an die gegenüberliegenden Flächen 113 und 114 anschließt, wo diese den kleinsten Abstand voneinander haben. Die mittlere Strömungsnchtung in der Leitung 115, die in Richtung des Pfeils Fl 15 verläuft, liegt parallel zur unteren Fläche 111 der Zuleitungsvorrichtung 11. Der tatsächliche oder der mittlere Innendurchmesser ZJc der Leitung 115 ist klein gegen die Breite / des Raums 10, wobei das Verhältnis I/Dc vorzugsweise mindestens den Wert 3 und vorteilhafterweise mindestens den Wert 5 hat Wenn die Leitung 115 kein rotationssymmetrischer Zylinder ist, dann wird ihr Durchmesser nach der Formel 4 S/P berechnet in der S die Senkrechte zur mittleren Strömungsnchtung F115 in dieser Leitung

gemessene Querschnittsfläche und Pder Umfang dieses Querschnitts ist.

Das Verhältnis der maximalen und minimalen linearen Abmessungen dieses Querschnitts hat vorzugsweise höchstens den Wert 5 und vorteilhafterweise höchstens den Wert 3; das Verhältnis mit dem Wert 1 entspricht dabei offensichtlich einem Kreisquerschnitt.

In die Zuleitungsvorrichtung 11 wird über die Leitung 115 ein flüssiger Elektrolyt 20 eingeführt, in dem sich feste Teilchen 21 befinden, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts 20 ist. Der Winkel <x ist vorzugsweise so gewählt, daß er höchstens 20° und vorteilhafterweise höchstens 15° beträgt.

Auf diese Weise wird entsprechend einer ersten bevorzugten Variante eine gleichmäßige Divergenz der Strömungslinien hervorgerufen, ehe der Elektrolyt 20 und d\p "Tpijrhpn 71 in A&r\ Ρ.2ϋΓΠ ?0 Sindnri^Si*!; cliCSC Divergenz ist durch die Pfeile F11 angegeben

Dadurch wird eine praktisch homogene Verteilung der Teilchen 21 am Eingang 105 des Raums 10 in der gesamten Breite der unteren Fläche 101 erhalten, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Größe So ist ein kleiner konstanter Flächenabschnitt der unteren Fläche 101 des Raums 10, der in einem kleinen Abstand xn von der Linie 1051 der Fläche 101 liegt; die Linie 1051 entspricht dem Eingang 105 des Raums. Der Zylinder vo. der im wesentlichen senkrecht zur unteren Fläche 101 und den Flächenabschnitt S_n umgibt, begrenzt das Teilvolumen ivo zwischen der unteren Fläche 101 und der oberen Fläche 102, die durch ihren vom Zylinder y< > umgebenen Flächenabschnitt s',, dargestellt ist.

Die Anzahl der an einem gegebenen Zeitpunkt in dem Teilvolumen w_n befindlichen Teilchen 21 ist im wesentlichen konstant, was unabhängig von der Position des Flächenabschnitts So auf der Linie AO im Abstand X_n von der Linie 1051 gemessen parallel zur mittleren Strömungsrichtung FlO. d. h. unabhängig von der Position dieses Teilvolumens in unmittelbarer Nähe des Eingangs 105 des Raums 10 gilt.

Die Größe w ist ein Teilvolumen des Raums 10, bei dem die Teilchen 21 abgesunken sind: dieses Teilvolumen ist in der gleichen Weise wie das Teilvolumen wo durch den Zylinder y. den kleinen konstanten Flächenabschnitt 5 der unteren Fläche 101 und den Flächenabschnitt 5' der oberen Fläche 102 begrenzt. Das Teilvolumen w liegt im Abstand χ von der Linie 1051, wobei die Linie A das obere Niveau des (nicht dargestellten) Sedimentationsbetts der Teilchen 21 im Tei'volumen w angibt. Dank der homogenen Verteilung der Teilchen am Eingang des Raums ist das Sedimentationsbett nach der Erfindung in der gesamten Breite des Raums homogen, was bedeutet, daß die Anzahl der Teilchen 21 im Teilvolumen ivim wesentlichen konstant ist und zwar unabhängig von der Position des Flächenabschnitts s auf der Linie X im Abstand χ von der Linie 1051, gemessen parallel zur mittleren Strömungsrichtung längs des Pfeils FlO.

Die im Teilvolumen w₀ dargestellten Teilchen 21 sind nicht abgesunken, doch bietet die Anordnung auch den Vorteil, daß gegebenenfalls bei einer anderen Ausführungsform eine Sedimentation der Teilchen 21 in der Zuleitungsvorrichtung 11 gemäß einem in der gesamten Breite der unteren Fläche 111 der Vorrichtung 11 homogenen Sedimentationsbett wenigstens in unmittelbarer Nähe des Eingangs 105 ermöglicht wird, so daß die Teilchen 21 in Form eines Sedimentationsbetts in den Raum eintreten, was die Leistung des Elements

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doch weiter vergrößert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann mehr als ein divergierender Teil in der Zuleitungsvorrichtung vorgesehen werden.

In Fig.3 ist beispielsweise eine Zuleitungsvorrichtung 31 mit vier vertikalen, sich paarweise gegenüberliegenden Seitenflächen dargestellt; die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 311 und 312 schließen den Winkel «ι ein, und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 313 und 314 schließen den Winkel <x', ein. Die vorzugsweise gleichen Winkel <%i und a'j divergieren in Richtung zum Eingang 305 eines nicht dargestellten Raums. Die Zuführungsleitung 315 schließt sich an der Stelle an die zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen 311 und 312 an, an der diese den kleinsten Abstand voneinander haben. Ebenso schließt sich die Zuführungsleitung 315' an die zwei einander gegenüber-

der diese den kleinsten Abstand voneinander haben. Diese Anordnung ist beispielsweise dann von Nutzen, wenn der Generator im Verlauf seines Betriebs seitlichen Neigungen ausgesetzt werden kann.

Fig. 4 zeigt eine andere Zuleitungsvorrichtung 4 entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Zuleitungsvorrichtung 4 enthält zwei einander gegenüberliegende vertikale Flächen 41 und 42, die den in Richtung zum Eingang 405 eines (nicht dargestellten) Raums divergierenden Winkel au einschließen. Die Zuführungsleitung 43 schließt sich an die einander gegenüberliegenden Flächen 41 und 42 an der Stelle an, an der diese den kleinsten Abstand voneinander haben.

Diese Zuführungsleitung 43 weist drei in Strömungsrichtung mit 431, 432 und 433 numerierte geradlinige Abschnitte auf. Die mittlere Strömungsrichtung gemäß dem Pfeil F433 in dem am weitesten abströmseitig liegenden Abschnitt 433 verläuft im wesentlichen parallel zur horizontalen unteren Fläche 410 der Zuleitungsvorrichtung 4, und sie erfolgt im wesentlichen in der Halbierungsebene Pi des Winkels au. Die Abschnitte 431 und 43? bilden einen Knick mit dem Winkel ß, und die Abschnitte 432 und 433 bilden in der gleichen Weise einen Knick mit dem Winkel ß'\ die Winkel β und ß' entsprechen dabei den Änderungen der mittleren Strömungsrichtung in der Leitung 43 an den Knicken. Mit einer solchen Anordnung kann eine Sperrigkeit des galvanischen Elements in seinem Mittelabschnitt vermieden werden; der Zuströmabschnitt 431 der Leitung 43 läßt den Elektrolyt und die Teilchen seitlich ankommen. Die Winkel β und ß' liegen vorzugsweise zwischen 70 und 90°, und sie ermöglichen eine homogene Verteilung der (nicht dargestellten) Teilchen im (nicht dargestellten) Elektrolyt vor dem Einmünden der Strömung in den mit dem Winkel au divergierenden Abschnitt.

In Fig.5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt Das galvanische Element 5 enthält den in F i g. I dargestellten Raum 10 und eine ZuIeitungsvorrichtungSl, die an ihrem dem Eingang 105 des Raums 10 gegenüberliegenden Ende eine Leitung 515 aufweist

Die untere Fläche 511 und die obere Fläche 512 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind gekrümmt, und sie schließen sich tangential an die untere Fläche 101 und an die obere Fläche iO2 des Raums 10 an. Wenn Pöi eine zur mittleren Strömungsrichtung FlO in deiii Raum 10 und senkrecht zur unteren Räche 101 dieses Raums verlaufende Ebene ist, dann ist diese Ebene P51 in Fig.5 durch ihre Spuren P51I und P512 auf der unteren Fläche 511 bzw. auf der oberen Fläche 512 der Zuleitungsvorrichtung 51 angegeben. An einem beliebigen Punkt der Ebene P51 in der Vorrichtung 51 liegen die Spuren P511 und P512im Abstand e5 voneinander: dieser Abstand ist dabei senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung F10 gemessen.

Die untere Fläche 511 und die obere Fläche 512 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind so gekrümmt, daß sich der Abstand e5 in Richtung zum Eingang 105 des Raums 10 an wenigstens einem Teil der Zuleitungsvorrichtung 51 fortlaufend verringert. Das gleiche Ergebnis kann auch erhalten werden, wenn eine der Flächen 511 und 512 eben ist.

Die einander gegenüberliegenden Seitenflächen 5'3 und 514 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind Abschnitte von Zylindern, deren Mantellinien senkrecht zur

UarlünfTOninfT r\t*r lintprpn Plär*ho IfII Hoc Paiimc 1Ω

verlaufen. Diese Zylinderabschnitte haben eine gekrümmte Form, und sie schließen sich tangential an die Seitenflächen 103 und 104 des Raums 10 an.

P513 ist eine die Seitenfläche 513 berührende Ebene, und P514 ist eine die entgegengesetzte Seitenfläche 514 berührende Ebene. Die Ebenen P513 und P514 verlaufen so, daß sie einen maximalen Winkel «5 einschließen, der dem Divergenzwinkel der einander gegenüberliegenden Flächen 513 und 514 in Richtung zur öffnung 105 entspricht.

Die fortlaufende Verringerung des Abstandes e5 ermöglicht einen Divergenzwinkel <x,, der deutlich größer als 20° ist; sein Wert kann 90° erreichen oder über diesen Wert hinausgehen. Dieser hohe Wert des Divergenzwinkels ot-, kann auch dann beibehalten werden, wenn die Seitenflächen 513 und 514 nicht gekrümmt, sondern wie die in F i g. I dargestellten Seitenflächen 113 und 114 eben sind. Auf diese Weise kann also die Länge der Zuleitungsvorrichtung um mehr als die Hälfte verringert werden. Die tangentialen Verbindungen des Elements 5 auf der Höhe der Öffnungen 105 des Raums 10 zwischen der. Flächen 511, 512, 513 und 514 der Zulcitungsvorrichtung 51 und den Flächen 101, 102, 103 und 104 des Raums 10 verringern die Turbulenzen am Eingang 105 des Raums 10 und verbessern darüber hinaus auch noch die Homogenität des Sedimentationsbetts in dem Raum.

In den Fig. 6 bis 8 ist eine weitere Zelle 6 nach der Erfindung zu erkennen. Die Zelle 6 enthält einen Raum 60, eine Zuleitungsvorrichtung 61 und eine Ableitvorrichtung 62; diese drei Baueinheiten 60,61 und 62 bilden einen Hohlraum 63 in einem starren und isolierenden Block 64, der beispielsweise aus Kunststoff besteht.

Der Raum 60 enthält eine untere Fläche 60t und eine obere Fläche 602, wobei diese Flächen eben sind, die Form von zwei gleichen Rechtecken R haben und übereinander angeordnet sind.

Diese Flächen 601 und 602 sind durch zwei Seitenflächen 603 und 604 verbunden, die die Form halber rotationssymmetrischer Zylinder haben; die konkaven Ausnehmungen dieser Seitenflächen 603 und 604 sind zum Elektrolyt gerichtet. Die obere Fläche 602 ist von der unteren Fläche eines weiteren Raums 65 der Zelle 6 gebildet Die untere Fläche 601 besteht zumindest an einem Teil der auf der Seite des Elektrolyts angeordneten Oberfläche aus einem Elektronenkoiiektor 6011, der beispielsweise von einer Metallfolie gebildet ist Der Raum 60 ist mittels seines Eingangs 605 an die Zuleitungsvorrichtung 61 und mittels seines Ausgangs 606 an die Ableitvorrichtung 62

angeschlossen. Die Zuleitungsvorrichtung 61 weist eine die untere Fläche 601 des Raums 60 verlängernde ebene untere Fläche 611 sowie eine die obere Fläche 692 des Raums verlängernde ebene obere Fläche 612 auf. Diese Flächen 611 und 612 sind von gleichen Halbkreisen C begrenzt, deren Mitten O\ und Ch im Eingang 605 des Raums 60 liegen. Die untere Fläche 611 und die obere Fläche 612 der Zuleitungsvorrichtung 61 sind durch eine halbringförmige Seitenfläche 613 verbunden; die konkave Ausnehmung dieser Flache ist gegen den Elektrolyt gerichtet. Die Zuleitungsvorrichtung 61 weist außerdem eine gerade Zuführungsleitung 614 auf, die an der oberen Fläche 612 und vorzugsweise in der Nähe der Seitenfläche 613 dieser Vorrichtung mündet. Die Zuleitungsvorrichtung 61 und der Raum 60 besitzen die gleiche Symmetrieebene Pt_n die senkrecht zu den unteren Flächen 601 und 611 und zu den den Eingang

£/ΐ£ iins4 s*trtn A iirninn £/U* r\ np O *i · · n\f £Li\ t% nn-»n«^lnn

in/j Uhu ViVIi ι lu-Jguiig \t\r\j uv>i iiuuiru w i/v,li «,u/.k.iiu\,ti Ebenen verläuft; die Ebene P_b läuft offensichtlich durch die Mitter» O\ und Ch- Die Leitung 614 verläuft in der Richtung F61, die gegen die untere Fläche 611 der Vorrichtung 61 gerichtet ist und in der Symmetrieebene P6 liegt. Diese Richtung F61 stellt die mittlere .Strömungsrichtung in der Leitung 614 dar; sie fällt offensichtlich mit der Achse dieser Leitung zusammen, wenn diese eine Achse hat. Die Richtung F61 schließt mit der Spur P61 der Symmetrieebene Pb auf der unteren Fläche 611 der Zuleiti:ngsvorrichtung 61 einen Winkel γ ein, der sich zwischen 20° und 90° und vorzugsweise zwischen 75° und 85° ändern kann, wobei die Spur Ρβί gegen den Eingang 605 gerichtet ist.

Der Abstand h zwischen dem oberen Ende 6141 der Leitung 614 und der unteren Fläche 611 der Zuleitungsvorrichtung 61 beträgt vorzugsweise wenigsten:, 2 D₁ und vorteilhafterweise wenigstens 4 D₁, wobei D_cder tatsächliche oder mittlere Innendurchmesser des Querschnitts der Leitung 614, gemessen senkrecht zur Richtung F61 ist. Die Definition des mittleren Durchmessers ist oben angegeben worden.

Durch die Zuführungsleitung 614 wird in die Vorrichtung 61 ein (nicht dargestellter) flüssiger Elektrolyt eingeführt, der (nicht dargestellte) feste Teilchen enthält. Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, eine schnelle Divergenz der in F i g. 8 schematisch durch die Pfeile F615 angegebenen Strömungslinien zu erhalten, wobei der nicht bezeichnete gestrichelte Kreis, von dem die Pfeile in F i g. 8 ausgehen, die Spur der Verlängerung der Innenwand 6142 der Leitung 614 auf der unteren Fläche 611 darstellt. Diese Divergenz ermöglicht eine Ausbreitung des Strömungsfadens auf die gesamte untere Fläche 611 und als Folge davon eine homogene Verteilung der Teilchen am Eingang 605, und sie macht es möglich, im Raum 60 ein homogenes, vom Elektrolyt mitgeführtes Sedimentationsbett zu erhalten; die mittlere Strömungsrichtung verläuft dabei entsprechend dem Pfeil F60. Bei allen in den F i g. 1 bis 8 dargestellten Zuleitungsvorrichtungen beträgt der tatsächliche oder mittlere Innendurchmesser der Zufühnmgsleitungen vorzugsweise höchstens ein Drittel der Breite des Raums am Raumeingang. Vorteilhafterweise ist dieser Durchmesser höchstens gleich einem Fünftel dieser Breite.

In den Räumen nach der Erfindung kann die Oberfläche der unteren Fläche so ausgebildet sein, daß sie nur teilweise von der auf der Seite des Elektrolyts liegenden Oberfläche des Kollektors gebildet ist, wenn beispielsweise diese untere Fläche stellenweise für den Elektrolyt durchlässig ist, so daß eine Ionenverbindur-g durch diese untere Fläche ermöglicht wird. Zur Erhöhung der Elektronenaustauschvorgänge können andererseits die Seitenflächen des Raums ganz oder teilweise mit einem Elektronen leitend°n Material, beispielsweise mit dem gleichen Material wie die Oberfläche des Kollektors, überzogen sein. Aus diesem Grund ist die untere Hälfte der Seitenflächen 603 und 604 des Raums 60 von Oberflächenabschnitten des Kollektors 6011 (Fig. 7) gebildet. Zu diesem Zweck können die Flächen der Zuleitungsvortichtung auch ganz oder teilweise aus einem Elektronen leitenden Material, beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Oberfläche des Kollektors, gebildet sein.

Damit das Ableiten des Elektrolyts und der Teilchen aus dem Raum ohne Störung des Sedimentationsbett; in dem Raum erleichtert wird, kann es vorteilhaft sein, die Ableitvorrichtung mit ebensolchen Anordnungen aus-

vorrichtungen beschrieben worden sind.

Aus diesem Grund weist beispielsweise die Ableitvorrichtung 12 des Elements 1 im wesentlichen ebene und horizontale untere und obere Flächen 121 bzw. 1?2 sowie zwei im wesentlichen ebene und vertikale, einander gegenüberliegende Flächen 123 und 124 auf. Die Seitenflächen 123 und 124 schließen den vom Ausgang 106 des Raums 10 zur Abführungsleitung 125 der Ableitvorrichtung 12 konvergierenden Winkel <x' auf; die Leitung 125 ermöglicht es, aus dem Element den Elektrolyt und die während ihres Durchgangs durch das Element nicht vollständig verbrauchten Teilchen 21 abzuleiten. Der Winkel <V ist so gewählt, daß er vorzugsweise höchstens 20° und vorteilhafterweise höchstens !5° beträgt. Auf diese Weise wird eine regelmäßige Konvergenz der Strömungslinien auf der Abströmseite des Raums 10 in der Ableitvorrichtung 12 erreicht; diese Konvergenz ist durch die Pfeile F21 angegeben. Wenn das Sedimentationsbett in unmittelbarer Nähe des Eingang? 105 des Raums 10 erhalten werden kann, kann es vorteilhaft sein, die Seitenflächen 103 und 104 des Raums 10 am größten Teil oder am gesamten Raum 10 mit dem Winkel ης' konvergieren zu lassen, damit eine solche gleichmäßige Konvergenz der Strömungslinien in dem Raum 10 erhalten wird.

Ebenso wird die Ableitvorrichtung 62 in einer zur Zuleitungsvorrichtung 61 vergleichbaren Weise verwirklicht. Diese Ableitvorrichtung 62 enthält untere und obere Flächen 621 bzw 622 mit zum Ausgang 606 des Raums 60 zentrisch liegenden Halbkreisformen C, eine halbringförmige Seitenfläche 623 und eine an der unteren Fläche 621 in der Nähe der Seitenfläche 623 mündende Abführungsleitung 624; die Ebene P6 ist auch die Symmetrieebene für die Ableitvorrichtung 62.

Zur Vergrößerung der Elektronenaustauschvorgänge können die Flächen der Ablehvorrichtungen der Elemente nach der Erfindung ganz oder teilweise mit Elektronen leitenden Materialien, beispielsweise mit den gleichen Materialien wie die Kollektoren der Räume mit Sedimentationsbett, gebildet werden. Der Raum 60 wird beispielsweise als Anodenraum benutzt, in dem sich die elektrochemische Oxydation der wenigstens teilweise aus einem aktiven Anodenmaterial bestehenden Teilchen, insbesondere der Zinkteilchen, in einem alkalischen Elektrolyt abspielt

Die auf Seiten des Elektrolyts liegende Oberfläche des Kollektors 6011 kann beispielsweise aus metallischem Material gebildet sein. Die obere Fläche 602 des Raums 60 ist von der unteren Fläche eines dünnen, hydrophilen, für den Elektrolyt durchlässigen und für Zinkteilchen

undurchlässigen Separators 66 gebildet Dieser Separator 66 ist an die untere Fläche 6511 einer Luft- oder Sauerstoff-Diffusionskatode 651 angefügt, die im Katodenraum 65 angebracht ist; der Eintritt und der Austritt des Gases sind durch die Pfeile F65 bzw. F'65 angegeben.

Diese Elektrode 651 besteht in bekannter Weise im wesentlichen aus Kohlenstoff, Silber, Polytetrafluoräthylen und Nickel. Außerhalb der Zelle 6, die den Anodenraum 60 und den Katodenraum 65 enthält, liegt zwischen den symbolisch durch die Pfeile in Fig.9 angegebenen Zuleitungsvorrichtungen 61 und Ableitvorrichtungen 62 ein Vorratsbehälter 92 für den Elektrolyt und die Zinkteilchen sowie eine Pumpe 91, mit deren Hilfe der die Zinkteilchen enthaltende Elektrolyt über die Leitung 90 in die Zelle 6 zurückgeführt werden kann.

Für das Element 6 können beispielsweise folgende Betriebsbedingungen vorliegen:

— Elektrolyt: 4 bis 12 normale Kalilauge (4 bis 12 Mol Kaliumhydroxid pro Liter);

— mittlere Größe der in den Elektrolyt eingeführten Zinkteüchen: 10 bis 20 μπι;

— Gewichtsprozent Zink im Elektrolyt: 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Elektrolyt, d. h. ein zuvor definiertes Verhältnis v/V zwischen etwa 0,04 und 0,06: dieser Prozentsatz wird mittels einer (nicht dargestellten) beispielsweise in den Vorratsbehälter 92 mündenden Zuleitungsvorrichtung praktisch konstant gehalten:

— mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Anodenraum: 10 m/min bis 30 m/min;

— Abstand e6 zwischen der unteren Fläche 601 und der oberen Fläche 602 des Raums 60: zwischen 1 und 5 mm, beispielsweise im wesentlichen 2 mm;

— Länge L 6 des Raums 60:20 bis 60 cm;

— Breite /6 des Raums 60: 5 bis 15 cm, wobei das Verhältnis/6/e6 wenigstens 20 beträgt.

Die Sedimentation wird trotz der Feinheil der eingesetzten Zinkteüchen erzielt, weil diese feinen

Teilchen sich infolge des basischen Elektrolyts unter Bildung gröberer Teilchen vereinigen, deren mittlerer Durchmesser in der Regel größer oder gleich 50 μτη ist; dieses Phänomen tritt allgemein unabhängig vom Ursprung der eingesetzten Teilchen auf.

Während des Versuchs wird die Konzentration des in Form von Kaliumzinkat in dem Elektrolyt gelösten oxidierten Zink unter einem vorbestimmten Wert gehalten, der beispielsweise bei 120 g/Liter für 6 normale Kalilauge beträgt, so daß die Zinkteüchen nicht infolge einer Anordnung von Reaktionsprodukten auf ihrer Oberfläche oder in der Nähe ihrer Oberfläche inaktiv werden. Dieses Ergebnis kann erzielt werden, indem der zinkathaitige Elektrolyt durch eine frische zinkatfreie Kalilauge ersetzt wird, wenn die Konzentration an gelöstem Zink zu hoch wird, oder indem der zinkathaitige Elektrolyt in einer nicht dargestellten Anlage kontinuierlich regeneriert wird. Auf diese Weise kann eine kontinuierliche Leistung von etwa 50 Watt für eine Stromdichte von etwa ! 50 mA/cm^? der Fläche 6511 der Katode 651 erhalten werden. Die Katode 651 ist als eine Gasdiffusionselektrode beschrieben worden. Natürlich können auch andere Elektrodentypen zusammen mit dem Raum 60 verwendet werden, beispielsweise eine Metalloxidelektrode, insbesondere eine Silberoxidelektrode, wenn die in dem Raum 60 verwendeten Teilchen ein aktivi;s. Metallmaterial, insbesondere Zink, enthalten. Die Ertinclung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; im Rahmen der Erfindung können vielmehr auch andere Ausführungsformen angegeben werden. Folglich erstreckt sich die Erfindung beispielsweise auf Zellen, die jeweils mehrere Räume mit Sedimentationsbett enthalten, sowie auf Räume mit Sedimentationsbett, die jeweils mehrere Kollektoren enthalten. Andererseits kann eine serielle oder parallele Zuordnung mehrerer Zellen nach der Erfindung vorgesehen werden.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Elemente, deren Einrichtungen zum Rückführen des Elektrolyts und der Teilchen Vorrichtungen zum Behandeln des Elektrolyts und/oder der Teilchen, insbesondere elektrolytische oder chemische Regenerationsvorrichtungen enthalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Stromerzeugung in einem galvanischen Element mit mindestens einem einen flüssigen Elektrolyt enthaltenden Raum, wobei dieser Raum eine Unterseite besitzt, die mindestens zum Teil aus der ganzen oder mindestens einem Teil der dem Elektrolyt zugekehrten Oberfläche mindestens eines Elektronenkollektors besteht, und wobei man durch den Raum den Elektrolyt strömen läßt, der feste, mindestens partiell aktive und/oder feste, mindestens ein aktives Material tragende Teilchen enthält, deren Dichte größer ist als diejenige des Elektrolyts, dadurch gekennzeichnet, daB vor dem Eindringen der Strömung in den Raum eine Divergenz der Strömungslinien erzeugt wird, und daß in wenigstens einem Teil des Raums die Teilchen eine an & - Unterseite angrenzende Sedimentationsschicht biiden, die im wesentlichen über die gesamte Breite der Unterseite homogen ist und vom Elektrolyt mitgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sedimentation der Teilchen vor dem Eindringen der Strömung in den Raum erfolgt

3. Galvanisches Element zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit mindestens einem mit einer Zuleitungsvorrichtung und einer Ableitungsvorrichtung für einen flüssigen Elektrolyt versehenen Raum, dessen Unterseite mindestens zum Teil aus der ganzen oder einem Teil der Oberfläche mindestens eines auf der Seite des strömenden Elektrolyts angeordneten Elektronenkollektors besteht und der Elektrolyt feste, mindestens zum Teil aus einem aktiven Material bestehende und/oder feste, mindestens ein aktives Material tragende Teilchen enthält, deren Dichte größer ist als diejenige des Elektrolyts, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung (11) Einrichtungen (111, 112, 113, 114) zur Erzeugung einer Divergenz (F U) der Strömungslinien vordem Eingang (10S) des Raums (10) enthält, die am Eingang des Raums in der gesamten Breite (!) der Unterseite (101) eine im wesentlichen homogene Verteilung der Teilchen und wenigstens in einem Abschnitt des Raums (10) eine an die Unterseite (101) angrenzende, im wesentlichen homogene, von dem Elektrolyt (20) mitgeführte Sedimentationsschicht der Teilchen (21) erzeugt

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der unteren Fläche (111) und der oberen Fläche (112) der Zuleitungsvorrichtung (11) im wesentlichen konstant ist und daß der Winkel«, den die Seitenflächen (113, 114) einschließen, höchstens den Wert 20° hat.

5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel λ höchstens den Wert 15° hat.

6. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der unteren Fläche (511) und der oberen Fläche (512) der Zuleitungsvorrichtung (51) wenigstens an einem Teil der Vorrichtung in der Eintrittsrichtung des Raums fortschreitend kleiner wird.

7. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche (111) der Zuleitungsvorrichtung (11) eben ist.

8. Element nach Anspruch 7, dadurch gekenn

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zeichnet, daß die mittlere Strömungsrichtung in der Zuführungsleitung (115) zumindest an der Stelle, an der sich diese Leitung an die zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen (113, 114) anschließt, parallel zur unteren Räche (IU) verläuft

9. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (43) der Zuleitungsvorrichtung wenigstens einen Knick bildet (F ig. 4).

10. Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daB der Knick der Zuführungsleitung eins Winkeländerung β der mittleren Strömungsrichtung in der Leitung zwischen 70° und 90° festlegt

11. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung wenigstens an ihrem seitlichen Abschnitt, bei dem die Seitenflächen (113,114) den Div^rgenzwinkel λ einschließen, eine senkrecht zu ihrer unteren Räche (Ul) verlaufende Symmetrieebene (Pl) aufweist

IZ Element nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung (31) mehr als zwei, in geradzahliger Anzahl vorhandene, einander gegenüberliegende Seitenflächen enthält, die einen gegen den Eingang des Raums divergierenden Winkel « einschließen, und daß die Zuleitungsvorrichtung eine gradzahlige Anzahl von Zuführungsleitungen (315, 315') aufweist, die sich jeweils an zwei divergierende Seitenflächen an der Stelle anschließen, an der diese Seitenflächen den kleinsten Abstand voneinander haben (F ig. 3).

13. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung (61) eine an ihrer oberen Räche (612) mündende Zuführungsleitung (614) enthält

14. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die Zuführungsleitung (614) in unmittelbarer Nähe des Abschnitts der Seitenfläche liegt die dem Eingang des Raums gegenüberliegt

15. Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß die Zuleitungsvorrichtung eine zu ihrer unteren Räche senkrechte Symmetrieebene (P6) aufweist und daß die mittlere Strömungsrichtung (F61) in der Zuführungsleitung mit der Spur (P6I) der Symmetrieebene (P6) auf der unteren Fläche (611) der Zuleitungsvorrichtung (61) einen zwischen 20 und 90° liegenden Winkel y bildet wobei diese Spur gegen den Eingang (605) des Raums (60) gerichtet ist

16. Element nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß der Winkel γ zwischen 75 und 85° liegt.

17. Element nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zuführungsleitung und der unteren Räche der Zuleitungsvorrichtung wenigstens 2 D₁- beträgt wobei D, der tatsächliche oder der mittlere Innendurchmesser der Zuführungsleitung ist

18. Element nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zuführungsleitung und der unteren Fläche der Zuleitungsvorrichtung wenigstens 4 D_c beträgt

19. Element nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß die unteren und oberen Rächen der Zuleitungsvorrichtung von Halbkreisen (C) begrenzt sind, deren Mitten beim Eingang des Raums (60) liegen.

20. Element nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und oberen Flächen (611,612) der Zuleitungsvorrichtung (61) eben und parallel sind.

21. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unteren und oberen Flächen (111,112) der Zuleitungsvorrichtung (11 bzw. 6«) tangential an die jeweiligen unteren und oberen Flächen des Raums (10 bzw. 60) anschließen und daß die Seitenflächen (113, 114) bzw. die Seitenfläche (613), die an den Eingang des Raums (10) angrenzen, sich tangential an die Seitenflächen des Raums (10) anschließen.

22. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der tatsächliche oder mittlere Innendurchmesser der Zuführungsleitung höchstens ein Drittel der Breite (I) des Raums (10) am Raumeingang (105) beträgt

23. Element nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der innendurchmesser höchstens ein Fünftel dieser Breite beträgt

24. Element nach Anspruch 11,15 oder einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieebene (Pl bzw. PS) eine Symmetrieebene für den Raum (10 bzw. 60) ist.

25. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitvorrichtung (12) mehrere Flächen (121, 122, 123, 124} aufweist, die so angeordnet sind, daß eine Konvergenz der Strömungslinien erzeugt wird.

26. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 25, gekennzeichnet durch eine Rückleitungsvorrichtung, die die Ableitvorrichtung mit der Zuleitungsvorrichtung verbindet.