DE2819452A1 - Galvanische zelle - Google Patents

Galvanische zelle

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DE2819452A1
DE2819452A1 DE19782819452 DE2819452A DE2819452A1 DE 2819452 A1 DE2819452 A1 DE 2819452A1 DE 19782819452 DE19782819452 DE 19782819452 DE 2819452 A DE2819452 A DE 2819452A DE 2819452 A1 DE2819452 A1 DE 2819452A1
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ionizable substance
electrical energy
galvanic cell
cell according
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DE19782819452
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Inventor
Michel Croset
Gonzalo Velasco
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Thales SA
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Thomson CSF SA
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Fuel Cell (AREA)

Description

Patentanwälte Dipl -Ing
Dipl-lng. Dipl-Chem. G. Leiser
E. Prinz Dr. G. Hauser
Eι ηsbergerstrasse 19
8 München 60
THOMSON - CSF 3. Mai 1978
173, Bd. Haussmann
73008 Paris / Frankreich
Unser Zeichen; T 3096
Galvanische Zelle
Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle mit einem Festelektrolyt sowie mit einer solchen Zelle arbeitende Vorrichtungen zur elektrochemischen Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie. Die Zelle kann Anwendung finden auf dem Gebiet der "Verbrennungs-" oder "Brennstoffelemente" sowie zur Speicherung elektrischer Energie auf elektrochemischem Wege in den Akkumulatoren.
Das Prinzip der galvanischen Festelektrolytzellen, in welchen eine Metallelektrode (Silber, Lithium) ein elektroaktives Material (z.B. Ag+ Ion) liefert, welches dann durch einen Festelektrolyt transportiert (Silberchlorid, Silberjodid) wird, und ein anderes Material, das in einer zweiten Elektrode vorliegt, reduziert, sind bekannt.
Dr.Ha/Ma
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ORIGINAL INSPECTED
Zwischen den Elektroden tritt dann proportional zur Abnahme der freien Energie des Systems eine elektromotorische Kraft auf.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Festelektrolytzelle, welche den Bau einer Vorrichtung erlaubt, die große Mengen elektrischer Energie erzeugen oder speichern kann.
In der erfindungsgemäßen galvanischen Zelle wird eine unter Einbeziehung mindestens eines ionisierbaren Stoffs ablaufende elektrochemische Reaktion zur Erzeugung der elektrischen Energie, ausgehend von chemischer Energie, oder zur Umwandlung der chemischen Energie in elektrische Energie verwendet.
Die Zelle ist gekennzeichnet durch:
a) einen ersten, nicht porösen festen Körper, der einen ionisierbaren Stoff mit großem Diffusionskoeffizient in diesem Körper speichern kann;
b) eine erste, ein Gitter bildende Elektrode, die einen Katalysator für die Ionisierung des ionisierbaren Stoffs enthält;
c) eine polykristalline Keramik, die auf dem ersten Körper als Dünnschicht abgeschieden werden kann und eine so dünne Schicht bildet, daß sie dem Durchgang des aus dem ionisierbaren Stoff gebildeten Ions einen geringen Widerstand entgegensetzt, jedoch für einen Elektronenstrom einen verhältnismäßig starken Widerstand bietet;
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2619452
d) eine zweite Gitterelektrode;
e) einen zweiten, zur Aufnahme oder Lieferung des ionisierbaren Stoffs geeigneten Körpers, der an einer elektrochemischen Reaktion teilnehmen kann, bei welcher entweder der ionisierbare Stoff unter Lieferung von elektrischer Energie absorbiert oder der ionisierbare Stoff unter Absorption von elektrischer Energie erzeugt wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 das erfindungsgemäße Prinzip und
Fig. 2 ein schematisches AusfUhrungsbeispiel der Erfindung (Brennstoffzelle).
Nach dem erfindungsgemäßen Prinzip werden ein erster Körper 1 mit einem z.B. zylindrischen Volumen und ein zweiter Körper 2 gleicher Form auf ihren ebenen, einander gegenüberliegenden Flächen mit Gittern 3 und 4 verkleidet, welche mit elektrischen Anschlüssen 31 und 41 versehene Elektroden bilden. Zwischen diesen Elektroden befindet sich eine dünne Schicht 5 aus einer polykristallinen Keramik, welche die Ionen eines vorherbestimmten Stoffs, z.B. H+ Ionen, transportieren kann.
Der Körper 1 kann einen ionisierbaren Stoff, z.B. Wasserstoff, dank des großen Diffusionskoeffizienten des letzteren in dem Körper 1 in großer Menge speichern, wobei der Körper 1 z.B. ein Metall oder ein Metallhydrid ist. Der
809845/0963
4.
Körper 1 darf nicht porös sein, damit die Keramik nach der üblichen Methode der Aufbringung von Dünnschichten aufgebracht werden kann.
Die Elektrode 3 kann auf katalytischem Wege die Bildung des gewünschten Ions, ausgehend von dem ionisierbaren Stoff, fördern. Diese Elektrode besteht im Fp"1! von Wasserstoff z.B. aus Nickel oder Platin. Gegebenenfalls kann der Körper 1 diese Rolle spielen, wobei die Elektrode dann weggelassen und der Anschluß 31 in dem Körper 1 eingebettet ist.
Die Elektrode 4 begünstigt infolge Katalyse die Reduktion von in dem Körper 2 vorliegenden chemischen Verbindungen. Diese Elektrode kann weggelassen werden, wenn der Körper die Funktion der Elektrode 4 und des Anschlusses 41 übernehmen kann.
Ein Verfahren zur Herstellung der Zelle umfaßt beispielsweise die folgenden Stufen:
- Man scheidet auf dem Körper 1 Schichten 3, 5 und 4 ab, wobei die übliche Methode zur Abscheidung von Dünnschichten zur Anwendung kommt, zusätzlich in bezug auf die gitterförmigen Elektroden die Photolithographie.
- Der Körper 2 wird angefügt, und zwar unter Verwendung eines Behälters, wenn es sich um einen flüssigen oder gasförmigen Körper handelt.
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OR'GfWA INSPECTED
Zwei Wirkungsweisen sind im allgemeinen Fall der Erfindung möglich:
1) Erzeugung elektrischer Energie, wobei die auf Höhe der Elektrode 3 gebildeten Ionen auf die Katode 4 zuwandern und dann den Körper 2 chemisch angreifen, was das Auftreten einer elektromotorischen Kraft zwischen den Anschlüssen 31 und 41 hervorruft.
2) Speicherung elektrischer Energie nach dem umgekehrten Verfahren, wobei eine elektromotorische Kraft in umgekehrter Richtung zwischen den Elektroden 3 und 4 angelegt wird.
Fig. 2 zeigt eine Brennstoffzelle, wo der durch den Körper 1 (mit Hp beladenes Metall M) erzeugte Wasserstoff durch die Nickel- oder Platinelektrode 3 in H+ Ionen übergeführt wird.
Der feste Elektrolyt besteht z.B. aus keramischem polykristallinem Aluminiumoxid, das die H+ Ionen transportieren
Der obere Teil der Zelle besteht aus einem mit einem Ventil 21 versehenen Vorratsbehälter 20, in welchem Sauerstoff oder Luft bereitgestellt wird. Man kann jedoch die Zelle auch an der freien Luft betreiben.
Das Metall der Elektrode 4 ist ein klassischer Katalysator für die Kombination des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff und für deren Dissoziation.
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ORIGINAL INSPECTED
Eine solche Zelle wird üblicherweise zur Erzeugung elektrischer Energie, ausgehend von einem mit Wasserstoff beladenen Körper 1 und einem mit Sauerstoff gefüllten Vorratsbehälter 20, verwendet.
Der Betrieb einer solchen Zelle ist reversibel.
809*/« 5/0963

Claims (5)

  1. Patentanwälte *" ' '" ^* '"
    Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl-Ing.
    E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
    Ernsbergerstrasse 19 8 München 60
    THOMSON - CSF 3. Mai 1978
    173» Bd. Haussmann
    75008 Paris / Frankreich
    Unser Zeichen; T 3096
    Patentansprüche
    /1..-Galvanische Zelle, bei welcher eine unter Mitwirkung mindestens eines ionisierbaren Stoffs ablaufende elektrochemische Reaktion zur Erzeugung elektrischer Energie, ausgehend von chemischer Energie, oder zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie dient, gekennzeichnet durch:
    a) einen ersten, nicht-porösen festen Körper, der einen ionisierbaren Stoff mit einem großen Diffusionskoeffizienten in diesem Körper einlagern kann;
    b) eine ein Gitter bildende, einen Katalysator für die Ionisierung des ionisierbaren Stoffs tragende erste Elektrode;
    Dr.Ha/Ma
    8098 4 5/0963
    ORIGINAL INSPECTED
    c) eine polykristalline, auf dem ersten Körper als Dünnschicht abscheidbare Keramik in Form einer so dünnen Schicht, daß sie dem Durchfluß des aus dem ionisierbaren Stoff entstandenen Ions nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, jedoch für den Elektronenstrom einen relativ starken Widerstand bildet;
    d) eine zweite, gitterförmige Elektrode;
    e) einen zweiten Körper, welcher den ionisierbaren Stoff aufnehmen oder liefern und an einer elektrochemischen Reaktion teilnehmen kann, bei welcher entweder der ionisierbare Stoff unter Lieferung elektrischer Energie absorbiert oder der ionisierbare Stoff unter Absorption von elektrischer Energie erzeugt wird.
  2. 2. Galvanische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper ein Metall oder ein Metallhydrid und der ionisierbare Stoff Wasserstoff ist.
  3. 3. Galvanische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik polykristallines Aluminiumoxid ist.
  4. 4. Galvanische Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Körper Sauerstoff oder atmosphärische Luft ist.
  5. 5. Verwendung der Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis zur Speicherung und Abgabe elektrischer Energie.
    809845/0963
    ORIGINAL INSPECTED
DE19782819452 1977-05-04 1978-05-03 Galvanische zelle Withdrawn DE2819452A1 (de)

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FR7713513A FR2390021B1 (de) 1977-05-04 1977-05-04

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CA (1) CA1089009A (de)
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FR2390021B1 (de) 1980-11-28
FR2390021A1 (de) 1978-12-01
GB1599205A (en) 1981-09-30
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