DE2735069C3 - Verfahren zur Stromerzeugung in einem galvanischen Element und galvanisches Element zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Stromerzeugung in einem galvanischen Element und galvanisches Element zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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 mit wenigstens einem Anodenraum und einem Katodenraum.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche galvanische Elemente, die einen Raum aufweisen, der
einen flüssigen Elektrolyt enthält, in dem sich feste Teilchen befinden, wobei sich der Elektrolyt und die
Teilchen bewegen. Dieser Raum enthält ein als Elektronenkollektor 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 elektro-chemischen Reaktion
teilnimmt und »aktives Material« genannt wird. Dies gilt insbesondere für Brennstoffteilchen, beispielsweise aus
aktiven Anodenmetallen.
Andererseits können (11I*-: ""ilchen 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
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 Unterseite
wenigstens teilweise von der gesamten Oberfläche des Elektronenkollektors oder von einem Teii dieser
Oberfläche 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
so sein, die die Unterseite bildende untere Fläche mit Erhebungen zu versehen, die über einer Grundfläche
angeordnet sind. Diese Grundfläche ist gegebenenfalls wenigstens zum Teil unkörperlich. Anschließend bezeichnet
der Ausdruck »untere Fläche« des Raums entweder die tatsächliche Oberfläche dieser Unterseite,
wenn sie keine Erhebungen aufweist oder die Grundfläche, wenn sie mit Erhebungen versehen ist; der
Ausdruck »Oberfläche« 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
IO
der Strömungsrichtung konvergierenden Winkel bilden, der vorzugsweise höchstens 10° und vorteilhafterweise
höchstens 1° beträft Bei der Schaffung des Sedimentationsbetts spielen folgende Hauptparameter eine Rolle:
do — Dichte der Teilchen;
d\ = Dichte des Elektrolyts;
D — mittlerer Durchmesser der Teilchen im Elektro-
lyt;
u = mittlere Strömungsgeschwindigkeit in dem Raum, d. h. diis Verhältnis:
u = mittlere Strömungsgeschwindigkeit in dem Raum, d. h. diis Verhältnis:
Gesamtdurchflußmenge der Teilchen
und des Elektrolyts mittlerer Querschnitt
des Strömungsfadens
Dieser mittlere Querschnitt wird senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum an einem im
wesentlichen in der Raummitte 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;
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 /
durchgeführt wird;
R = Reynoldszahl = ;
20
25
— ■= Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen ν der
Teilchen und dem Gesamtvolumen V des Elektrolyts in dem Raum an einem beliebigen
Zeitpunkt
40
Vorzugsweise hat da den Wert von wenigstens 2,5; d\
hat den Wert von höchstens 1,6; D hat den Wert von wenigstens 30 μπι; u liegt zwischen 5 m/min und
60 m/min; e hat den Wert von höchstens 1 cm; das Verhältnis Ve beträgt mindestens 10; L liegt zwischen
10 cm und 1 m, wobei sich L im gleichen Sinn wie das Verhältnis
e° ub fic
50
2, b, C1 d und 2 / sind positive Exponenten; R hat den
Wert von höchstens 4000; κ/Vbeträgt höchstens 0,30; μ
beträgt höchstens 0,01 Pa.s. Vorteilhafterweise hat do
wenigstens den Wert 4; d\ hat höchstens den Wert 1,4; D
hat wenigstens den Wert 40 μπι; 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 Ve 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 Paji.
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 Strömungsgeschwindigkeit in dem Raum gemessen wird. Dieses
Teilvolumen w zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche des Raums ist seitlich von einem im
wesentlichen senkrecht zur unteren Fläche verlaufenden Zylinder begrenzt, der einen kleinen Abschnitt s
dieser unteren Fläche mit gegebener Form und Fläche umgibt. Die Anzahl der an jedem gegebenen Zeitpunkt
in dem Teilvolumen 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 Raum 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 ElektronenkoUektors 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 Strtmungslinien 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 Punkte
tangential zum Geschwindigkeitsvektor an diesem Punkt verläuft
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein galvanisches Element zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung wird nun 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 i g. 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,
Fig.8 eine schematische Draufsicht, auf die Zelle \o
nach den Fig.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 dargestellt.
Diese Zelle 100 enthält einen Raum 10, der von einer unteren Fläche 101 begrenzt ist, die von der oberen,
elektrisch leitenden Fläche eines Elektronenkollektors 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 dtr 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 vertika-Ie 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 α in zwei gleiche Winkel «i und «2 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 Strömungsrichtung in der Leitung 115, die in
Richtung des Pfeils F115 verläuft, liegt parallel zur
unteren Fläche 111 der Zuleitungsvorrichtung 11. Der tatsächliche oder der mittlere Innendurchmesser Dc der
Leitung 115 ist klein gegen die Breite /des Raums 10, wobei das Verhältnis 1/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 Strömungsrichtung Fl 15 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 λ 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 die Teilchen 21 in den Raum 10 eindringen; diese
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 F i g. 2 dargestellt ist.
Die Größe So ist ein kleiner konstanter Flächenabschnitt
der unteren Fläche 101 des Raums 10, der in einem kleinen Abstand *o von der Linie 1051 der Fläche
101 liegt; die Linie 1051 entspricht dem Eingang 105 des Raums. Der Zylinder yo, der im wesentlichen senkrecht
zur unteren Fläche 101 und den Flächenabschnitt s0 umgibt, begrenzt das Teilvolumen wo zwischen der
unteren Fläche 101 und der oberen Fläche 102, die durch ihren vom Zylinder 70 umgebenen Flächenabschnitt s'o
dargestellt ist
Die Anzahl der an einem gegebenen Zeitpunkt in dem Teilvolumen w0 befindlichen Teilchen 21 ist im
wesentlichen konstant, was unabhängig von der Position des Flächenabschnitts so auf der Linie X0 im
Abstand *o 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 W0
durch den Zylinder y, den kleinen konstanten Flächenabschnitt s der unteren Fläche 101 und den Flächenabschnitt
s' 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
Teilvolumen 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 w im 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
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
«3 ein, und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen
313 und 314 schließen den Winkel κΊ ein. Die
vorzugsweise gleichen Winkel «3 und «'3 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 gegenüberliegenden
Seitenflächen 313 und 314 an der Stelle an, an 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 0C4 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
Hegenden 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 «4. Die
Abschnitte 431 und 432 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 homogem Verteilung der (nicht dargestellten)
Teilchen im (nicht dargestellten) Elektrolyt vor dem Einmünden der Strömung in den mit dem Winkel «4
divergierenden Abschnitt.
In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das galvanische Element 5
enthält den in F i g. 1 dargestellten Raum 10 und eine Zuleitungsvorrichtung 51, 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 102 des Raums 10 an. Wenn P51 eine
zur mittleren Strömungsrichtung FlO in dem Raum 10 und senkrecht zur unteren Fläche 101 dieses Raums
verlaufende Ebene ist, dann ist diese Ebene P5i in Fig.5 durch ihre Spuren P5U 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 P5ii und /"512 im Abstand e5 voneinander;
dieser Abstand ist dabei senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung FlO 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 513 und 514 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind Abschnitte
von Zylindern, deren Mantellinien senkrecht zur Verlängerung der unteren Fläche 101 des Raums 10
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 Λ5, der deutlich
größer als 20° ist; sein Wert kann 90° erreichen oder über diesen Wert hinausgehen. Dieser hohe Wert des
Divergenzwinkels «5 kann auch dann beibehalten werden, wenn die Seitenflächen 513 und 514 nicht
gekrümmt, sondern wie die in F i g. 1 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 den Flächen 511,
512, 513 und 514 der Zuleitungsvorrichtung 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 F i g. 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 601 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 Elektronenkollektor 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 602 des Raums verlängernde ebene obere Fläche 612 auf. Diese
Flächen 611 und 612 sind von gleichen Halbkreisen C begrenzt, deren Mitten Oi und Oi 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 Fläche 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, die senkrecht zu den
unteren Flächen 601 und 611 und zu den den Eingang 605 und den Ausgang 606 des Raums 60 begrenzenden
Ebenen verläuft; die Ebene Pb läuft offensichtlich durch
die Mitten 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 P6 auf der
unteren Fläche 611 der Zuleitungsvorrichtung 61 einen Winkel γ ein, der sich zwischen 20° und 90° und
vorzugsweise zwischen 75° und 85° ändern kann, wobei die Spur P61 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 wenigstens
2 Dc und vorteilhafterweise wenigstens 4 £>„
wobei Dc der 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 Fig.8 schematisch durch die Pfeile F615 angegebenen
Strömungslinien zu erhalten, wobei der nicht bezeichnete gestrichelte Kreis, von dem die Pfeile in Fig.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 Zuführungsleitungen 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 Ionenverbindung
durch diese untere Fläche ermöglicht wird. Zur Erhöhung der Elektronenaustauschvorgänge können
andererseits die Seitenflächen des Raums ganz oder teilweise mit einem Elektronen leitenden 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 Zuleitungsvorrichtung 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 Sedimentationsbetts in
dem Raum erleichtert wird, kann es vorteilhaft sein, die Ableitvorrichtung mit ebensolchen Anordnungen auszustatten,
wie sie erfindungsgemäß für die Zuleitungsvorrichtungen 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. 122 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 cn'
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 öl' ist so gewählt, daß er
vorzugsweise höchstens 20° und vorteilhafterweise höchstens 15° 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 Eingangs 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 «' 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 P 6 ist auch die Symmetrieebene für die Ableitvorrichtung 62.
Zur Vergrößerung der Elektronenaustauschvorgänge können die Flächen der Ableitvorrichtungen 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 Zinkteilchen: 10 bis 20 μΐη;
— 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/e 6 wenigstens 20 beträgt.
Die Sedimentation wird trotz der Feinheit der eingesetzten Zinkteilchen 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 μπι 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 Zinkteilchen nicht infolge einer Anordnung von Reaktionsprodukten auf
ihrer Oberfläche oder in der Nähe ihrer Oberfläche inaktiv werden. Dieses Ergebnis kann erzielt werden,
indem der zinkathaltige Elektrolyt durch eine frische zinkatfreie Kalilauge ersetzt wird, wenn die Konzentration
an gelöstem Zink zu hoch wird, oder indem der zinkathaltige 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 150 mA/cm2 der Fläche 6511
der Katode 651 erhalten werden. Die Katode 651 ist als eine Gasdiffusionselektrode beschrieben worden. Natürlich
können euch andere Elektrodentypen zusammen mit dem Raum 60 verwendet werden, beispielsweise
eine Metalloxid -lektrode, insbesondere eine Silberoxidelektrode,
wenn die in dem Raum 60 verwendeten Teilchen ein aktives Metallmaterial, insbesondere Zink,
enthalten. Die Erfindung 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 (26)
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, daß vor dem Eindringen der Strömung in den Raum eine
Divergenz der Strömungsünien erzeugt wird, und
asQ 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
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 (FIl) der Strömungslinien vor dem
Eingang (105) des Raums (10) enthält, die am Eingang des Raums in der gesamten Breite (1) 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 oc, den die Seitenflächen (113,
114) einschließen, höchstens den Wert 20° hat.
5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel oc 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 (Ul) der Zuleitungsvorrichtung (11) eben ist.
8. Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 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 Fläche (111) 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, daß der Knick der Zuführungsleitung eine,
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 Divergenzwinkel
α einschließen, eine senkrecht zu ihrer unteren Fläche (111) verlaufende Symmetrieebene (Pi)
aufweist
12. 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 α 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 Fläche (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 Fläche senkrechte Symmetrieebene (P 6) aufweist und daß die mittlere Strömungsrichtung
(F61) in der Zuführungsleitung mit der Spur (P6i) der Symmetrieebene (P 6) auf der unteren Fläche
(611) der Zuleitungsvorrichtung (61) einen zwischen 20 und 90° liegenden Winkel γ 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 Fläche der Zuleitungsvorrichtung wenigstens
2 Dc beträgt, wobei Dc 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 Dc beträgt.
19. Element nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und
oberen Flächen 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. 61) tangential an die jeweiligen unteren und oberen Flächen des Raums (10 bzw. 6C) 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 uach 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, diJurch 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. P6) 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 Ableitvonrichtung mit der Zuleitungsvorrichtung verbindet
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