DE2819600C2

DE2819600C2 - Elektrochemische Speicherbatterie

Info

Publication number: DE2819600C2
Application number: DE2819600A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Phys. 6902 Sandhausen Birnbreier; Franz Dr.rer.nat. 6903 Neckargemünd Gross
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1983-03-17
Also published as: US4329407A; DE2819600A1

Description

Des weiteren ist eine elektrochemische Speicherbatterie bekannt, die zur Vermeidung von Wärmeverlusten mit einer Isolierung umgeben ist Der Zwischenraum zwischen den Zellen und der Isolierung ist mit Wärmeübertragern in Form von vertikalen Rohren durchdrungen. Hierbei münden die unteren offenen Enden dieser Rohre unmittelbar in den Außenraum, während die oberen offenen Enden mit einem Absperrorgan versehen sind. Bei einer möglichen Oberhitzungsgpfahr der Speicherbatterie kann das Absperrorgan geöffnet werden, so daß Außenluft durch die Rohre zirkulieren und den Innenraum der Speicherbatterie abkühlen kann.

Von Nachteil ist bei dieser Speicherbatterie, daß die Wärmestromdichte, die mit einem Wärmeübertrager der bekannten Art erzielt werden kann, sehr gering ist so daß Wärmeübertrager selbst in größerer Anzahl einen unerwünschten Temperaturanstieg der elektrochemischen Speicherzellen nicht sicher verhindern können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegen Wärmeverluste mit einer Isolierung versehene elektrochemische Speicherbatterie der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihre Speicherzelle auf wirkungsvolle Weise mit dem Außenraum in einen Wärmeaustausch gebracht werden kann. Die Ausbildung soll hierbei einfach und kostengünstig sowie den betrieblichen Anforderungen gewachsen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst

Die zu übertragende oder abzuführende Wärme verdampft das in der zugeordneten Zone vorhandene Medium, wie Quecksilber, Thermoöl oder Wasser. Der Dampf strömt innerhalb des Wärmeübertragers zur anderen Kühlungszone und kondensiert dort unter Wärmeabgabe. Der Rücktransport des anfallenden Kondensats kann hierbei durch Schwerkraft oder erforderlichenfalls durch Kapillarstrukturen erfolgen, welche auf der Innenseite des Wärmeübertragers angeordnet sind und beide Zonen miteinander verbinden. Da mil Hilfe eines Dampfstroms ein Wärmetransport von sehr hoher Wärmstromdichte möglich ist, wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Wärmeübertragers der Wärmeaustausch wesentlich verbessert, so daß ein ausreichender Wärmeaustausch mit einer geringen Anzahl von Wärmeübertragern bewältigt werden kann. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Wärmetausch-Zonen vollständig im Zwischenraum bzw. wärmeaufnehmenden Mittel angeordnet sind.

Zur Verbesserung der Wärmeübertragung weist vorteilhaft wenigstens di„^j zweite Zone die wärmeübertragende Oberfläche vergrößernde Mittel, wie Rippen, Stifte odor Nocken auf. Solche Mittel können selbstverständlich auch auf der ersten Zone angeordnet sein, doch ist ihre dortige Anordnung nicht unbedingt erforderlich, da die Speicherzelle zusätzlich durch Strahlung mit der mit geringem Abstand verlaufenden ersten Zone im Wärmetausch steht Als wärmeaufnehmendes Mittel kann der Außenraum, d. h. die Luft des Außenraums dienen, wobei die Luft mit einem Gebläse zuführbar sein kann.

Soll die abgeführte Wärme nicht verloren sein, sondern in Betriebspausen zur Warmhaltung der Speicherbatterie eingesetzt werden können, so grenzt vorteilhaft die zweite Zone des Wärmeübertragers an ein Wärmespeichermittel. Als solches kann Schamotte, Öl oder vorzugsweise ein Salz oder Salzgemisch benutzt werden, welches im Bet (ich der Arbeitstemperatur der Speicherzelle einem Phasenwechsel, z. B. Schmelzen, bzw. Erstarren unterliegt Ein Salz dieser Art ist Natriumnitrat NaNÜ3 oder Natriumhydroxid NaOH.

Wird als wärmeaufnehmendes Mittel AußenluFt benutzt so ist es am einfachsten, wenn die zweite Zone in einem an den Enden offenen, etwa vertikalen Schacht angeordnet ist Durch die Kaminwirkung dieses Schachtes wird nämlich eine verstärkte Luftzirkulation und damit verstärkte Beaufschlagung der zweiten Zone bewirkt

Weist die Speicherbatterie wenigstens bereichsweise eine vertikal verlaufende Isolierung auf, so ist es vorteilhaft daß der Schacht von der Isolierung und einer mit Abstand zu dieser verlaufenden Abschirmwand gebildet ist Dies ergibt einen sehr einfachen kompakten Aufbau.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone mit einer Heizung versehen ist Hierdurch besteht nämlich die Möglichkeit den Speicherzellen erforderlichenfalls Wärme zuzuführen, wenn ^iese z. B. bei der ersten Inbetriebnahme. Temperaturen unterhalb der erforderlichen Betriebstemperatur aufweisen und daher aufgeheizt werden müssen. Hierbei dient die zweite Zone als wärmeaufnehmende Zone und die erste Zone gibt diese Wärme an den Zwischenraum bzw. an die Speicherzelle ab. Die Heizung kann aus einem unmittelbar mit der zweiten Zone in Kontakt stehenden, von einem Wärmeträger oder mit Elektrizität beheizten Heizkörper bestehen. Auch kann dieser Heizkörper mit Abstand zur zweiten Zone angeordnet sein und Wärme vom Heizkörper zur zweiten Zone durch Konvektion und Strahlung übertragen.

Sind mehrere Wärmeübertrager bei einer Speicherbatterie vorgesehen, so ist es empfehlenswert, daß die zweite Zone mindestens eines Wärmeübertragers mit wenigstens einer Heizung versehen ist

Um nun eine selbsttätige, temperaturabhängige Wärmeübertragung zwischen den beiden Zonen zu erzielen, besteht eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, daß der Wärmeübertrager eine zweite Teilfüllung eines Gases sowie mindestens einen an die zweite Zone sowie vorteilhaft mindestens einen an die erste Zone angeschlossenen Aufnahmeraum für das Gas aufweist, wobei die Teilmenge des Gases und der Aufnahmeraum so bemessen sind, daß unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwertes die zweite bzw. erste Zone vom Gas zumindest weitgehend ausgefüllt und somit die Wärmeübertragung vollständig so oder zumindest fast vollständig verhindert ist, wogegen oberhalb des vorgegebenen Temperaturwertes das Gas vom verdampften Medium zumindest teilweise in den Aufnahmeraum gepreßt und die zweite bzw. erste Zoüe zum Wärmetausch wenigstens bereichsweise freigegeben ist. Durch das eingebrachte, vorzugsweise inerte Gas, wie Helium, Argon, Stickstoff oder Luft, wird eine gesteuerte Wärmeübertragung möglich, wobei die an beiden Zonen vorgesehenen Aufnahmeräume eine Umkehr der Wärmeübertragungsrichtung mit unverminderter Leistung gestatten.

Sind in einer Speicherbatterie mehrere Speicherzellen vorgesehen, so weist vorteilhaft der Wärmeübertrager mehrere erste Zonen auf, wobei vorzugsweise jeder Speicherzelle jeweils mindestens eine erste Zone zugeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich ein Temperaturausgleich· innerhalb der Wärmeisolierung erzielen, denn in kälteren ersten Zonen kondensiert ein Teil des in wärmeren ersten Zonen verdampften

Mediums. Dieser innerhalb clor Isolierung stattfindende Wärmeaustausch kann hierbei dein Wärmeaustausch mit dem Außenraum überlagert sein.

Soll die Speicherbatterie eine möglichst geringe Stellfläche aufweisen, so ist vorteilhaft die zweite Zone im wesentlichen oberhalb der Speicherbatterie angeordnet. Soll die Speicherbatterie dagegen möglichst geringe Bauhöhe aufweisen, so ist es empfehlenswert, die zweite Zone im wesentlichen seitlich der Speicherbatterie anzubringen.

Am einfachsten ist es, den Wärmeübertrager als Rohr auszubilden, wobei der Querschnitt beliebig sein kann. Auch kann vorteilhaft die erste Zone des Wärmeübertragers mit jeweils wenigstens einer Dampfleitung und Kondensatleitung mit der zweiten Zone zu einem Kreislauf verbunden sein kann. Als Material für den Wärmeübertrager kann korrosionsbeständiger Stahl dienen.

Hierbei ist es zur Verbesserung der Wärmeübertragung günstig, wenn die erste Zone den Mantel der Speicherzelle wenigstens bereichsweise mit geringem Abstand umgreift und vorzugsweise als insbesondere flacher Hohlkörper ausgebildet ist. Ebenso kann die zweite Zone im wesentlichen aus einem vorzugsweise flachen, mit Abstand zur Isolierung angeordneten Hohlkörper bestehen, dessen Profil der Form der Isolierung angepaßt ist.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine elektrochemische Speicherbatterie mit einem Wärmespeichermedium im vertikalen Schnitt,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der F i g. 1 im Vertikalschnitt,

F i g. 3 eine elektrochemische Speicherbatterie mit drei Speicherzellen in Seitenansicht und einer Ausführungsvariante bezüglich der Wärmeübertrager, wobei eine Seitenfläche der Isolierung abgenommen ist,

F i g. 4 eine elektrochemische Speicherbatterie im Vertikalschnitt mit einer Ausführungsvariante des Wärmeübertragers,

Fig.5 einen Horizontalschnitt durch Fig.4 gemäß der Schnittlinie V-V,

F i g. 6 einen Vertikalschnitt durch eine Speicherbatterie mit daneben angeordneten Wärmespeicher, wobei die Speicherbatterie nur teilweise dargestellt ist und

F i g. 7 eine Ausführungsvariante des Gegenstandes der F i g. 6.

Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß Fig. 1 weist die Speicherbatterie 10 eine vertikal angeordnete zylinderförmige Speicherzelle 12 auf. Diese Speicherzelle 12 ist der Einfachheit halber ohne Rücksicht auf ihren speziellen Aufbau nur angedeutet Wie weiter aus F i g. 1 ersichtlich, ist der Mantel sowie die Deckfläche der Speicherzelle 12 von einem Zwischenraum 14 umgeben, wogegen an der Grundfläche kein Zwischenraum vorgesehen ist, da die Speicherzelle hier auf der Isolierung 16 steht. Die Form der Isolierung 16 weist eine prismatische Form auf, sie kann gegebenenfalls jedoch auch zylindrisch ausgeführt sein. Der Zwischenraum 14 ist im Bereich des Mantels der Speicherzelle 12 mit einem Wärmespeichermedium 18 ausgefüllt, weiches z. B. aus Scharnotternateriai oder Salzgemischen oder Flüssigkeit bestehen kann.

Die Wärmeübertrager 20 sind rohrförmig als heat-pipes ausgebildet, mit einer Querschnittsfläche von etwa 70 bis 2800 mm². Ihre erste Wärmetausch-Zone 22 erstreckt sich vertikal über die gesamte Höhe des Zwischenraums 14 und ist in das Wärmespeichermedium 18 eingebettet. Die sich anschließende zweite ' Wärmetausch-Zone 24 verläuft etwa im rechten Winkel zur ersten Zone 22 und mit Abstand zur äußeren Oberfläche der horizontalen oberen Isolierung 16 in Richtung zur vertikalen Symmetrieachse der Speicherbatterie. Am Ende der zweiten Zone 24 ist noch ein etwa

ίο vertikal verlaufender Aufnahmeraum 26 für eine Gas-Teilfüllung vorgesehen, deren Funktion später erläutert werden wird. Die zweite Wärmetausch-Zone 24 weist noch die äußere Oberfläche vergrößerende Mittel 28, wie Rippen, Stifte oder Nocken auf.

Außerdem ist diese mit einer Heizung 30 versehen, die z. B. als elektrisch beheizter oder wärmeträgerbeheizter Heizkörper ausgebildet sein kann und vorzugsweise in direktem Kontakt mit der zweiten Wärmetausch-Zone 24 steht. Wie aus Fig. 1 weiter zu entnehmen, sind mehrere Wärmeübertrager 20 der gleichen Art vorgesehen, deren zweite Wärmetausch-Zonen 24 etwa zur vertikalen Zentralachse der Speicherbatterie zeigen. Die Anzahl der Wärmeübertrager wird durch die geforderte Wärmeübertragungsleistung bestimmt.

•⁷5 Durch die Wand 34, welche etwa mit dem Mantel der Speicherbatterie fluchtet, wird ein etwa vertikal verlaufender Schacht 32 begrenzt, dessen oberes Ende zum Außenraum 36 offen ist. Die Wand 34 endet hierbei mit solchem Abstand vor dem oberen etwa horizontalen

3" Bereich der Isolierung J6, daß ungehindert Luft in den Schacht 32 eintreten und die im Innenbereich des Schachtes 32 angeordneten zweiten Wärmetauschzonen 24 umspülen und kühlen kann. Die Zirkulation der Außenluft durch den Schacht 32 ist um so besser, je höher der Schacht ist.

Elektrochemische Speicherbatterien der hier dargestellten Art arbeiten bei erhöhten Temperaturen, z. B. beträgt die Betriebstemperatur einer solchen Batterie auf der Basis von Natrium und Schwefel etwa 300⁰C.

Beim Laden und Entladen treten oft unerwünschte Temperaturerhöhungen auf, die durch den elektrischen Innenwiderstand solcher Batterien verursacht werden.

Um solche unerwünschten Temperaturerhöhungen

zu vermeiden, weist die erste Zone 22 der Wärmeübertrager eine Teilfüllung eines Mediums auf, das etwas oberhalb der Betriebstemperatur der Speicherbatterie, z. B. 10 bis 80" C verdampft. Der Dampf strömt in die zweite Zone 24 des Wärmeübertragers und gibt dort unter Kondensation Wärme ab, die von der durch den Schacht 32 zirkulierenden Außenluft abgeführt wird. Durch die Kaminwirkung des Schachtes 32 wird hierbei die Luftzufuhr zu den zweiten Zonen 24 verstärkt, so daß eine gute Wärmeabgabe dieser Zonen erfolgt. Dies wird weitgehend unterstützt durch die Mittel 28, welches die äußere Oberfläche dieser Zonen vergrößern.

Um nun eine Selbstregelung der Wärmeübertragung zu erreichen, d. h. um eine Wärmeabfuhr bei Betriebstemperatur und unterhalb der Betriebstemperatur zu vermeiden, weisen die Wärmeübertrager zusätzlich eine Teilfüllung eines vorzugsweise inerten Gases, wie Stickstoff, Helium, Argon oder Luft auf. Diese Teiitüllung ist so bemessen, daß bei Betriebstemperatur oder darunter die zweite Wärmetausch-Zone 24 vom

" inerten Gas vollständig oder doch weitgehend ausgefüllt und somit eine Zirkulation des verdampften Mediums in dieser zweiten Zone 24 verhindert ist und somit die Wärmeübertragung unterbrochen ist Steigt

clic Temperatur des Wärmeübertragers jedoch an, so wird durch die damit verbundene Expansion des verdampften Mediums das Gas allmählich in den Aiifnahmeraum 26 verdräng; und so nach und nach die /weite Wärmetausch-Zone 24 zur Wärmeabgabe freigegeben. Im Grenzfall ist das Uas vollständig in den Aufnahmeraum 26 gedrängt. Fällt die Temperatur der Speicherbatterie, so läuft der Vorgang umgekehrt ab, d. h. »ias Gas füllt die zweite Wärmetausch-Zone 24 wieder aus, so daß keine Wärmeabgabe an den Außenraum möglich ist.

Das in der zweiten Zone 24 anfallende Kondensat läuft selbsttätig in die tiefer liegende erste Wärmetausch-Zone 22 zurück, hierzu muß zumindest geringes Gefälle zut ersten Wärmetausch-Zone 22 vorhanden sein. Günstiger jedoch ist es. die Innenseite des Wärmeübertragers mit einer Kapillarstruktur zu versehen, welche durch Kapillarwirkung das anfallende Kondensat auch ohne Gefälle in die beheizte Zone /urückleitet.

Es kann natürlich auch der Fall eintreten, daß die Speicherbatterie eine für ihren Betrieb zu niedrige Temperatur aufweist. In diesem Falle werden die Heizungen 30 in Betrieb genommen und die zweite Zone 24 so weit erhitzt, daß ein Wärmetransport von der zweiten Zone 24 zur ersten Zone 22 stattfindet. Hierbei wird in der zweiten Zone 24 das im Wärmeübertrager vorhandene Medium verdampft und in der ersten Zone 22 unter Wärmeabgabe kondensiert. In diesem Falle übernimmt die im Innern des Wärmeübertragers angeordnete Kapillarstruktur den Rüciiiransport des kondensierten Mediums von der ersten Zone 22 (Kondensationszone) zur zweiten Zone 24, die jetzt als Verdampfungszone dient.

Bei der vorgenannten Wärmezufuhr mittels der Heizung 30 wird das Gas vom Dampf in die erste Wärmetausch-Zone 22 gedrängt und sammelt sich am Ende dieser Zone, so daß diese Zone 22 nicht vollständig an der Wärmeübetragung teilnimmt. Da die Wärmeübertragungsleistung im vorliegenden Betriebsfalle meist geringer ist als bei einer Wärmeabfuhr nach außen, ist dies meist nicht nachteilig. Wird jedoch eine maximal mögliche Wärmeübertragungsleistung gewünscht, so ist am Ende der ersten Wärmetausch-Zone 22 ebenfalls ein Aufnahmeraum 56 vorgesehen, wie dies z. B. in den F i g. 2 und 3 angedeutet ist.

Es leuchtet ein. daß somit auf sehr einfache Weise eine selbsttätige Abfuhr von Überschußwärme und die einfache Möglichkeit der Zufuhr von Aufheizwärme gegeben ist.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante einer elektrochemischen Speicherbatterie dargestellt. Gegenüber F i g. I bestehen die Unterschiede, daß einmal die Höhe der Speicherzelle 12 gleich ist der lichten Höhe des Zwischenraums 14, daß ferner im Zwischenraum 14 kein Wärmespeichermedium angeordnet ist, und daß die Wärmeübertrager 40 haarnadelförmig ausgebildet sind mit etwa lotrecht nach unten zeigenden Wärmetausch-Zonen 42 und 44. Der Aufnahmeraum 26 für das inerte Gas ist hierbei in der Verlängerung der zweiten Zone 44, der Aufnahmeraum 56 in der Verlängerung der ersten Zone 42 angeordnet Die Abschirmwand 46 verläuft hierbei mit Abstand zum vertikalen Bereich der Isolierung 16 und bildet den Schacht 48, der unten und oben offen ist und in dem die zweite Zone 44 vertikal verläuft. Die Abschirmwand 46 folgt hierbei dem Profil der Außenwand der Isolierung 16 mit etwa gleichbleibendem Abstand.

Die am links dargestellten Wärmeübertrager 40

vorgesehene elektrische Heizung J(J ist wie bei Fig. I unmittelbar an diesem befestigt. Die dem rechts dargestellten Wärmeübertrager zugeordnete Heizung hat dagegen als Ausführungsvariante einen vertikalen Abstand zum unteren Ende des Wärmeübertragers, so daß die von der Heizung 50 abgegebene Wärme durch Konvektion und Strahlung übertragen wird.

Die Wirkungsweise der Wärmeübertrager 40 ist

in analog der Wirkungsweise der Wärmeübertrager 20 der Fig. 1. Zu bemerken ist noch, daß der Wärmeübertrager 40 auf der Innenseile mit einer Kapillarstruktur versehen sein muß, um einen Rücktransport des anfallenden Kondensats zu ermöglichen.

Die Ausführungsvariante gemäß F i g. 3 ist in einer Seitenansicht dargestellt, wobei der zum Betrachter weisende Bereich der Isolierung 16 weggelassen ist. so daß ein Einblick in den Innenraum freigegeben ist. Ebenso ist der vordere Teil der Wand 34 weggelassen, so daß ebenfalls ein Einblick in den innenraum des Schachtes 32 gewährt wird.

Gemäß Fig. 3 sind drei Speicherzellen 12 mit Abstand nebeneinander angeordnet und von der gemeinsamen Isolierung 16 umgeben. Zur Verbindung des Zwischenraumes 14 mit dem Außenraum 36 ist der Wärmeübertrager 60 vorgesehen. Dieser weist drei Stück etwa vertikal verlaufende und jeweils einer Speicherzelle 12 zugeordnete erste Wärmetausch-Zonen 621,622,623 auf, die an eine im oberen Bereich des Zwischenraumes 14 verlaufende Sammelleitung 66 angeschlossen sind. Diese Sammelleitung 66 durchdringt in bekannter Weise die Isolierung 16 in vertikaler Richtung und geht in die etwa horizontal mit Abstand zur Isolierung 16 verlaufende zweite Wärmetausch-Zone 64 über. Die Aufnahmeräume 26 und 56 für das inerte Gas sind in aus dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel bekannter Weise vorgesehen, ebenso eine Heizung 30 in zweifacher Ausführung.

Die Ausbildung des Wärmeübertragers 60 mit drei ersten Zonen 621, 622, 623 hat den Vorteil, daß Temperaturunterschiede im Zwischenraum 14 durch diese Zonen ausgeglichen werden. 1st z. B. die erste Zone 621 heißer als die erste Zone 622, so setzt ein Wärmetransport von der ersten Zone 621 zur kälteren

■45 ersten Zone 622 ein. Dieser Wärmetransport dauert so lange, bis die Temperaturunterschiede ausgeglichen sind. Diesem inneren Wärmetransport kann einem Wärmetransport nach außen zur zweiten Zone 64 oder umgekehrt überlagert sein.

so Auf alle Fälle müssen auf der Innenseite des Wärmeübertragers 60 Kapillarstrukturen für den Rücktransport des anfallenden Kondensats vorgesehen sein.

!n Fig.4, welche einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsvariante zeigt, und in Fig.5, welche einen horizontalen Querschnitt gemäß der Schnittlinie V-V durch F i g. 4 darstellt, weist der Wärmeübertrager Wärmetausch-Zonen 82 und 84 auf, welche die Form von flachen Hohlkörpern aufweisen. Die erste Wärmetausch-Zone 82 besitzt etwa die Höhe der Speicherzelle 12 und umgreift deren Kreisprofil etwa auf halbem Umfang mit geringem Abstand, z. B. 2 bis 10 mm (vgl. F i g. 5). Die zweite Wärmetausch-Zone 84 ist in einem vertikalen Schacht 48 angeordnet, der zwischen der Abschirmwand 46 und der vertikalen Außenseite der Isolierung 16 bereichsweise gebildet ist.

Der obere Bereich der ersten Zone 82 ist über eine Dampfleitung 86, welche die Isolierung durchdringt mit

dem oberen Bereich der zweiten Zone 84 verbunden. Der untere Bereich der zweiten Zone 84 weist eine Kondensatleitung 88 auf, die ebenfalls die Isolierung 16 durchdringt und in den unteren Bereich der ersten Zone 82 mündet, so daß der Wärmetransport im Kreislauf durchgeführt wcden kann.

In bereits aus den vorangegangenen Ausführungsbeispielen bekani-ier Weise sind auch hier Aufnahmeräume 26, 56 für das inerte Gas sowie eine Heizung 30 vorgesehen.

Die Ausführungsvariante gemäß der Fig.4 und 5 weist infolge ihrer großen Wärmetauschflächen eine besonders gute Wärmeübertragung auf.

In den F i g. 6 und 7 ist die zweite Wärmetausch-Zone 94 des Wärmeübertragers 90 in einem Wärmespeichermittel % angeordnet, wogegen die erste Wärmetausch-Zone 92 in vorbeschriebener Weise in der nur teilweise dargestellten Speicherbatterie 10 angeordnet ist. Das

Wärmespeichermittel, vorzugsweise ein Salzgemisch, ist in einem net on der Speicherbatterie 10 angeordneten, wärmeisolierten Behälter 98 vorgesehen, der unmittelbar an die Speicherbatterie 10 grenzt.

Während Betriebspausen gibt das Wärmespeichermittel 96 Wärme an die Speicherbatterie 10 zurück und vermeidet hierdurch eine zu schnelle Abkühlung. Hierbei kann das Speichermittel % zusätzlich zu einem Wärmespeichermedium 18, wie es im Ausführungsbeispiel nach F i g. I eingesetzt ist, benutzt werden.

In Fig. 7 ist schließlich eine Ausführungsvariante des Wärmeübertragers 90 der Fig.6 dargestellt. Der Unterschied besteht darin, daß die zweite Wärmetausch-Zone 94 als Rohrregister ausgebildet und mit Dampf- und Kondensatleitungen an die erste Wärmetausch-Zone 92 zu einem Kreislauf verbunden ist. Die Aufnahmeräume 26,56 für das inerte Gas sind in Fig./ nicht dargestellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrochemische Speicherbatterie, insbesondere auf der Basis von Alkalimetall und Schwefel, mit wenigstens einer eine Isolierung aufweisenden Speicherzelle und mindestens einem zwischen Speicherzelle und Isolierung angeordneten, gegebenenfalls ein Wärmespeichermedium aufweisenden Zwischenraum, der durch wenigstens einen Wärmeübertrager mit dem Außenraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (20; 40; 60; 80; 90) als geschlossener, mit einer Teilfüllung eines verdampfbaren Mediums versehener Hohlkörper mit wenigstens zwei Wärmetausch-Zonen (22,24; 42,44; 621,622,623,64; 82, 84; 94,92) ausgebildet ist, von denen wenigstens eine erste Zone (22; 42; 621,622,623; 82; 92) wenigstens bereichsweise an den Zwischenraum (14) und mindestens eine zweite Zone (24; 44; 64; 84; 94) wenigstens bereichsweise an mindestens ein wärmeaufnehmendes Mittel grenzt

2. Speicherbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die zweite Zone (24; 44; 64; 84) die Wärme übertragende Oberfläche vergrößernde Elemente (2«), wie Rippen, Stifte oder Nocken aufweist

3. Speicherbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (24; 44; 64; 84) an den Außenraum (36) grenzt (F i g. 1 bis 5).

4. Speicherbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß Hie zweite Zone (94) an ein Wärmespeichermittel (96) grenzt (F i g. 6 und 7).

5. Speicherbatterie nwh A nspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Zone (24; 44; 64; 84) in einem an den Enden offenen, etwa vertikalen Schacht (32; 48) angeordnet ist.

6. Speicherbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Schacht (48) von einem etwa vertikalen Bereich der Isolierung (16) und einer mit Abstand zu dieser verlaufenden Abschirmwand (46)gebildet ist (F i g. 2 und 4).

7. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (24; 44; 64; 84; 94) mit einer Heizung (30; 50) versehen ist

8. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit mehreren Wärmeübertragern, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (24; 44; 64) wenigstens eines Wärmeübertragers (20; 40; 60) mit einer Heizung (30; 50) versehen ist.

9. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (20; 40; 60; 80; 90) eine zweite Teilfüllung eines Gases sowie mindestens einen an die zweite Zone (24; 44; 64; 84; 94) sowie vorteilhaft mindestens einen an die erste Zone (22; 42; 621,622, 623, 82; 92) angeschlossenen Aufnahmeraum (26 bzw. 56) für das Gas aufweist, wobei die Teilmenge des Gases und der Aufnahmeraum (26 bzw. 56) so Μ bemessen sind, daß unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwertes die zweite bzw. erste Zone vom Gas zumindest weitgehend ausgefüllt und somit die Wärmeübertragung vollständig oder zumindest fast vollständig verhindert ist. wogegen oberhalb des vorgegebenen Temperaturwertes das Gas vom verdampften Medium zumindest teilweise in den Aufnahmeraum (26 bzw. 56) gepreßt und die zweite Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Speicherbatterie, insbesondere auf der Basis von Alkalimetall und Schwefel, mit wenigstens einer eine Isolierung aufweisenden Speicherzelle und mindestens einem zwischen Speicherzelle und Isolierung angeordneten, ggf. ein Wärmespeichermedium aufweisenden Zwischenraum, der durch wenigstens einen Wärmeübertrager mit dem Außenraum verbunden ist.

Solche elektrochemischen Speicherbatterien kommen in vermehrtem Maße als elektrische Energiequellen in Elektrofahrzeugen zum Einsatz.

Aus der DE-OS 26 45 261 ist ein wiederaufladbarer Hochtemperaturakkumulator bekannt Die Zelle, die den Akkumulator bildet, befindet sich in einem gasdichten Gehäuse. Das Gehäuse ist von einem Gasraum umgeben, der einerseits von einer aus Innenwandung und Außenwandung gebildeten Ummantelung begrenzt ist. Der Zwischenraum zwischen der Innenwandung und der Außenwandung ist mit einem Wärmedämmungsmaterial ausgefüllt. Der Gasraum zwischen dem Gehäuse und der Innenwandung steht durch ein Gaszuleitungsrohr und ein Gasableitungsrohr der mit äußeren Umgebung in Verbindung. Die Gasleitungsrohre sind an einen Gaskreislauf angeschlossen, welcher über einen externen Wärmetauscher geführt ist.

bzw. erste Zone zum Wärmetausch wenigstens bereichsweise freigegeben ist

10. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit mehreren Speicherzellen, dadurch gekennzeichnet daß der Wärmeübertrager (60) mehrere erste Zonen (621, 622, 623) aufweist wobei vorteilhaft jeder Speicherzelle (12) jeweils mindestens eine erste Zone zugeordnet ist (F i g. 3).

11. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Zone (24; 64) im wesentlichen oberhalb der Speicherbatterie (10) angeordnet ist (F i g. 1 und 3).

12. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Zone (44; 84; 94) im wesentlichen seitlich der Speicherbatterie (10) angeordnet ist (F i g. 2,4,6 und 7).

13. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß der Wärmeübertrager (20; 40; 60; 90) rohrförmig ausgebildet ist (Fig. 1,2,3,6,7).

14. Speicherbatterie nach einem der Anspräche 1 J bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die erste Zone

(82) des Wärmeübertragers (80) mit jeweils wenigstens einer Dampfleitung (86) und einer Kondensatleitung (88) mit der zweiten Zone (84) zu einem Kreislauf verbunden ist (F i g. 4 und 5).

15. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die erste Zone (82) den Mantel der Speicherzelle (12) wenigstens bereichsweise mit geringem Abstand umgreift und vorteilhaft als insbesondere flacher Hohlkörper ausgebildet ist (F i g. 4 und 5).

16. Speicherbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Zone (84) im wesentlichen aus einem vorteilhaft flachen mit Abstand zur Isolierung (16) angeordneten Hohlkörper besteht, dessen Profil der Form der Isolierung angepaßt ist.