DE2828397C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Batterieeinheit, die
mehrere Brennstoffzellenblöcke enthält, die je mit ersten Einrichtungen
für die Zu- und Abfuhr eines Brennstoffes, eines Oxydans und
evtl. eines Elektrolyts ausgerüstet sind.
Eine Reihe solcher Batterieeinheiten bildet zusammen mit
Hilfsapparaten, z. B. einer Pumpe, eine Brennstoffzellenbatterie.
In der Praxis werden solche Batterien meistens für die
elektrochemische Verbrennung von Wasserstoff mit Hilfe des in der
Luft befindlichen Molekularsauerstoffs verwendet.
Es kann dabei ein Elektrolyt in Form einer Lösung in Wasser, z. B.
einer Base, wie KOH, verwendet werden.
Bei solchen Batterien stellt sich eine Reihe von Problemen
entgegen, die eine großtechnische Anwendung noch immer erschweren.
Ein großes Problem ist die Austauschbarkeit der verschiedenen
Batterieteile. Sowohl die einzelnen Batterieeinheiten als auch
die Brennstoffzellenblöcke, die zusammen die Batterie bilden, sollen
am Aufstellungsort auf einfache Weise austauschbar sein.
Der Druckaufbau über diesen Blöcken bedingt das Treffen
spezieller konstruktiver Maßnahmen, die häufig auf Kosten der
Austauschbarkeit gehen.
Zur Lösung des Druckaufbauproblems in der Zelle hat man
vorgeschlagen, eine Reihe von Brennstoffzellen oder Brennstoffzellenblöcken
aufeinander zu stapeln und diese Stapelung mit schweren
Schrauben und Muttern zu verklemmen.
Ein solche Konstruktion, auch wohl Filterpressenstapelung
genannt, ist u. a. aus der amerikanischen Patentschrift 30 09 587
bekannt. Es ist klar, daß bei einer derartigen Konstruktion der
Austausch einer defekten Zelle eine schwierige Aufgabe ist, weil
in diesem Falle die ganze Batterie demontiert werden muß.
Außerdem hat eine Konstruktion wie die in der amerikanischen
Patentschrift beschriebene die Eigenschaft, daß ziemlich starke sog.
Parasitärströme auftreten können, wenn man sich eines flüssigen
Elektrolyts bedient. Diese Ströme entstehen dadurch, daß sich über
den Elektrolyt ein elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden von
verschiedenem Potential in den unterschiedlichen Brennstoffzellen
der Batterie bilden kann. Dies führt zu einem hohen Brennstoffverbrauch,
während auch die von der Zelle gelieferte Spannung wesentlich unter
dem theoretischen Höchstwert liegen kann. Letzteres hat hinwiederum
zur Folge, daß bei bestimmter Batterieleistung stärkere Ströme
auftreten werden, die an die elektrische Meß- und Regelapparate hohe
Anforderungen stellen.
Die Erfindung bezweckt den Bau einer Batterieeinheit, die
ein oder mehr Brennstoffzellenblöcke enthält und die nicht die obigen
Nachteile hat.
Erfindungsgemäß wird eine solche Batterieeinheit dadurch
gekennzeichnet, daß der eine oder mehr Brennstoffzellen enthaltende
Block (bzw. Blöcke) gegen einen Balken aufgestellt ist (bzw. sind),
in oder an dem Mittel zum Transport von Brennstoff, Oxydans und evtl.
Elektrolyt vorgesehen sind, welche Mittel mit zweiten Einrichtungen für
die Zu- und Abfuhr von Brennstoff, Oxydans und ggf. Elektrolyt,
ausgerüstet sind, die an die genannten ersten Einrichtungen
angeschlossen sind. Zur Erreichung einer robusten Konstruktion sind
die Transportmittel vorzugsweise im Balken untergebracht.
Der Balken ist ein I-Balken, wobei die
Brennstoffzellenblöcke zu beiden Seiten gegen den dünneren Steg
gestellt sind, während die Mittel zum Transport der Flüssigkeit
und Gase im breiten oberen und unteren Flansch des I-Balkens untergebracht
sind.
Bei einer solchen Batteriekonstruktion kann ein schadhafter
Block mühelos ausgetauscht werden. Maß muß nur die Gas- und Flüssigkeitsverbindungen
zwischen Block und Balken unterbrechen und
anschließend den Block vom Balken abheben. Für diese Gas- und
Flüssigkeitsanschlüsse werden flexible Verbindungen, z. B. Schläuche,
bevorzugt. Es ist allerdings auch möglich, den Balken und die
Brennstoffzellenblöcke so zu konstruieren, daß bloß durch Befestigung
des Blockes am Balken die Anschlüsse hergestellt werden.
Außerdem können noch konvexe und konkave Flansch- und Klemmsysteme
benutzt werden. Die endgültige Wahl ist im wesentlichen bedingt
durch die erforderliche Dichtung und leichte Lösbarkeit der Anschlüsse.
Im allgemeinen ist es besser, die Anschlüsse der Transportmittel
im oder am Balken an diejenige in den Brennstoffzellenblöcken mit
Absperrventilen auszustatten, so daß ein schadhafter Block ausgetauscht
werden kann, ohne daß man die ggf. in der Batterie befindliche Flüssigkeit
ablassen muß.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erfordert nur wenig
Verbindungselemente, was als ein deutlicher Vorteil zu bezeichnen ist.
Beim Arbeiten mit einem flüssigen Elektrolyt, z. B. einer
Laugenlösung, gibt es eine Reihe von Problemen, die bei der Bemessung
der Anschlüsse zwischen Balken und Blöcken eine Rolle spielen. Um zu
vermeiden, daß der Wirkungsgrad der Einheit durch das Auftreten von
Parasitärströmen stark nachläßt, ist es zu bevorzugen, daß der
Widerstand in den Leitungen zwischen den verschiedenen Brennstoffzellenblöcken
möglichst gesteigert wird. Zum anderen ist es erforderlich,
daß die Flüssigkeit möglichst gleichmäßig über die verschiedenen
Brennstoffzellenblöcke verteilt wird.
Diese in bestimmten Hinsichten einander entgegengesetzten
Forderungen können auf angemessene Weise erfüllt werden, wenn
Darin sind:
d
Durchmesser der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts am Brennstoffzellenblock
in cm,
λ
Länge der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts am Brennstoffzellenblock
in cm,
D
Durchmesser der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts im zentralen
Balken in cm,
L
Länge der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts im zentralen Balken
zwischen zwei Abzweigen in cm,
N
Anzahl der am zentralen Balken befestigten Brennstoffzellenblöcke,
ρ
spezifischer Widerstand des Elektrolyts in Ω · cm.
Die Verhältnisse sind optimal, wenn annähernd gilt, daß
Darin ist R el der elektrische Widerstand in der
Elektrolytleitung zwischen I-Balken und Block (in Ω).
Diese Formeln besagen praktisch, daß relativ lange, aber
nicht all zu dünne Leitungen zwischen Balken und Brennstoffzellenblock
bevorzugt werden.
Bei 12 reihengeschalteten Blöcken von je 6 Volt, die mit den
Rücken gegen einen I-Balken aufgestellt sind, und einem Elektrolyt,
der aus einer 30%igen Lösung von Lauge in Wasser (ρ = ca. 1 Ω · cm)
besteht, liefert eine Verbindung von min. 30 cm Länge und 4 mm l. W.
bereits einen guten Schutz gegen Parasitärströme, ohne daß man
hierfür große Probleme in bezug auf die Pumpenenergie zu bewältigen
braucht.
Bei zwei oder mehr Einheiten in einer Brennstoffzellenbatterie
ist es vorteilhaft, die Hauptelektrolytleitungen in
einer Batterieeinheit und die Leitungen zwischen den Einheiten
gleichfalls relativ lang, aber mit nicht allzu kleinem Durchmesser zu
konstruieren.
Wenn man eine Brennstoffzellenbatterie aus mehreren Einheiten,
wie oben beschrieben, als Energiequelle für Fahrzeuge usw. einzusetzen
wünscht, wird der Balken zusammen mit dem/den Brennstoffzellenblock/
-blöcken und ggf. den Hifsgeräten am besten in einem vorzugsweise
abgeschlossenen Behälter untergebracht, der mit den erforderlichen
Durchgängen für Brennstoff-, Oxydans- und Elektrolytanschlüsse sowie
für die Stromabnahme ausgestattet ist.
Es empfiehlt sich, in einem solchen Behälter auch die
Sicherungsgeräte unterzubringen.
Die eingangs erwähnten konstruktiven Probleme in bezug auf
die Druckbeständigkeit der Brennstoffzellen und der Batterie hat
man bei der erfindungsgemäßen Batterieeinheit weitgehend zu vermeiden
gewußt. Der Druckaufbau in einem Brennstoffzellenblock ist wesentlich
kleiner als in dem weitaus mehr Zellen enthaltenden Filterpressenstapel.
Für die Endplatten genügt also eine geringere Dicke. Der Behälter dient
zugleich zur Versteifung.
Außerdem ist es möglich, für die Endplatten der Brennstoffzellenblöcke
oder für Teile derselben Metallplatten zu benutzen, die
zugleich als Stromabnehmer dienen können.
Daneben werden durch Aufstellung der Brennstoffzellenblöcke
zu beiden Seiten des Balkens die konstruktiven Probleme für eine
Seite dieser Blöcke vermieden, weil die Drucksteigerungen durch den
Balken selbst und den evtl. auf der anderen Seite befindlichen Block
aufgenommen werden können. Die Blöcke erhöhen durch diese Anordnung
die Festigkeit des Balkens der somit leichter ausgeführt werden kann.
Es ist auch möglich, den Balken durch eine Armierung zu verstärken.
Ist die Festigkeit des Balkens von geringerer Bedeutung als z. B.
der Durchbiegungsgrad, ist es besser die Brennstoffzellenblöcke nicht
Rücken gegen Rücken, sondern die Reihe der Blöcke an einer Seite
des Balkens gegenüber der Reihe an der anderen Balkenseite jeweils
eine halbe Blocklänge versetzt anzuordnen.
Bei Anwendung eines in einem geschlossenen Behälter
befindlichen I-Balkens mit beidseitigen Brennstoffzellenblöcken
kann man dem Behälter zugleich eine solche starke Konstruktion geben,
daß er zur Aufnahme der Drucksteigerung in den Blöcken dienen kann.
Für den Stromverlauf wird die sog. D-Form bevorzugt. Dies
bedeutet, daß der Lauf des Stromes im I-Balken in der Zuleitung dem
in der Ableitung entgegengesetzt ist. Die Anschlüsse der Zu- und
Ableitung befinden sich dann am gleichen Ende des I-Balkens, dies im
Gegensatz zur S-Form, wobei der Stromverlauf der An- und Ableitungen
der gleiche ist. Dabei sind die Anschlüsse dieser An- und Ableitungen
je an einem Balkenende angebracht.
Mit der D-Form des Stromverlaufs ist ein deutlicher Vorteil
verbunden. Bei dieser Anordnung braucht man beim Austauschen der
ganzen Batterieeinheit nur die Anschlüsse an einer Seite zu lösen
und wiederherzustellen, wodurch das Ein- und Ausbauen erleichtert wird.
Die Wahl des Stromverlaufs ist aber zugleich durch die mit der Stromverteilung
über die Blöcke zusammenhängenden Schwierigkeiten bedingt.
Der I-Balken wird vorzugsweise vollsymmetrisch ausgeführt
und kann aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden. Die
Werkstoffwahl ist durch die Temperatur der Brennstoffzellen bedingt.
Sehr geeignet sind hitzehärtbare Harze, wie Epoxyharze, die evtl.
Füllstoffe oder eine Glasfaserverstärkung enthalten können. Es können
aber auch armierte oder nicht armierte Kunstharzschäume verwendet
werden, falls das Gewicht verringert werden soll. Auch können im dünnen
Steg des Balkens Öffnungen vorgesehen werden, wodurch eine Gewichtsverringerung
ohne ernsthafte Beeinträchtigung der Festigkeit erreichbar
ist.
Man kann den I-Balken auch in einem Stück in einer Gußform
herstellen; es empfiehlt sich dann, die Röhrbündel für den Brennstofftransport
usw. sowie für die Zu- und Ableitungen zu den Blöcken
zuvor anzubringen.
Eine andere Möglichkeit ist, den I-Balken aus zwei
symmetrischen Hälften zusammenzubauen, in denen Aussparungen für
den Transport von Gas und Flüssigkeit vorgesehen sind.
Die Erfindung wird jetzt anhand einer Zeichnung erläutert.
Darin zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Batterie;
Fig. 2 einen schematisch dargestellten Längsschnitt.
Fig. 3 einen schematischen senkrechten Querschnitt einer anderen
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterieeinheit;
Fig. 4 einen schematischen waagerechten Querschnitt gemäß IV-IV in Fig. 3 in etwas
geringerem Maßstab.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte
Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt einen Behälter (1) mit dem darin befindlichen
I-Balken (2). Dieser Balken besteht aus einem dünnen Steg (3) und
einem breiten oberen und unteren Flansch (4 a) und (4 b). In diesen
Flanschen (4 a) und (4 b) sind insgesamt sechs Leitungen (5 a), (5 b),
(6 a), (6 b), (7 a) und (7 b) zum Transport der benötigten Gase und/oder
Flüssigkeiten untergebracht. Durch die Leitung (5 b) wird zum Beispiel
Elektrolyt zu- und durch Leitung (5 a) abgeführt. Durch (6 a) kann
Brennstoff und durch (7 a) Oxydans zufließen, welche Stoffe dann
durch die Leitungen (6 b) und (7 b) abgeführt werden. Diese Stoffe
werden wiederum durch die Leitungen (10 a), (10 b); (11 a), (11 b); (13 a),
(13 b); (14 a) und (14 b) sowie (15 a) und (15 b) von und zu den
Brennstoffzellenblöcken (8) und (9) befördert:
Dabei sind die Leitungen (10 a) und (10 b) sowie (15 a) und (15 b) bedeutend länger, als für einen optimalen Flüssigkeitstransport erforderlich ist.
Dabei sind die Leitungen (10 a) und (10 b) sowie (15 a) und (15 b) bedeutend länger, als für einen optimalen Flüssigkeitstransport erforderlich ist.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, wird eine eventuelle Drucksteigerung
in den Brennstoffzellenblöcken auf einfache Weise durch
die Behälterwand (1) in Verbindung mit dem Steg (3) des I-Balkens (2)
aufgenommen. Bei Anwendung einer Absicherung (16) oder anderer
entsprechender Hilfseinrichtungen können diese so bemessen sein,
daß auch dadurch eine eventuelle Drucksteigerung aufgenommen wird.
Der in Fig. 12 schematisch dargestellte Längsschnitt einer
Batterie zeigt eine Seite des I-Balkens (2) und die gegen den Steg
angeordneten Brennstoffzellenblöcke (17) bis (22). In den breiteren
oberen und unteren Flanschen des I-Balkens (4 a) und (4 b) befinden
sich die Leitungen (5 a) bis (7 b). Es wurde hier die D-Form des
Stromverlaufs gewählt.
Sofern erforderlich können in dem Balken oder in seiner
Nähe Aussparungen für elektrische Anschlüsse vorgesehen werden.
In der Zeichnung wird davon ausgegangen, daß die Verbindungen
zwischen Balken und Brennstoffzellenblock sich seitlich am Block
befinden. Selbstverständlich kann die Einheit auch so konstruiert
werden, daß die Anschlüsse in der oberen und unteren Seite des
Blocks befestigt sind.
Die Abwärme wird zusammen mit der umlaufenden Luft aus
den Zellen abgeführt, so daß sich der Einsatz aufwendiger Wärmeaustauscher
erübrigt. Das Luftumlaufsystem bedeutet auch eine
erhöhte Sicherheit, weil eventuelle Leckmengen an Wasserstoff schnell
abgeführt werden.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 stellt 31 einen I-Balken mit
einem dünnen Steg 32 und einem breiten oberen und unteren Flansch 33
und 34 dar. In diesen Flanschen sind ein primärer Luftzufuhrkanal 35
und ein primärer Luftabfuhrkanal angebracht, dessen Ober- bzw.
Unterseite mit flachen Platten 65 und 66 abgedeckt sind. Elektrolyt
wird über primäre Zuleitungen 39 und 40 zugeführt und über primäre
Ableitungen 37 und 38 abgeführt. Gasförmiger Brennstoff wird über
primäre Zuleitungen 41 und 42 zugeführt und über primäre
Ableitungen 43 und 44 abgeführt.
Am schmalen Steg 32 des Balkens 31 sind mit Hilfe von Klemmen 55
und 56 Brennstoffzellenblöcke 45 und 46 befestigt. Den Blöcken wird über
sekundäre Leitungen 49, die mit dem Luftzufuhrkanal 35 verbunden sind,
Luft zugeführt, welche Luft über sekundäre Leitungen 50, die mit dem
Luftabfuhrkanal 36 verbunden sind, abgeführt wird. Ebenso wird
gasförmiger Brennstoff über sekundäre Leitungen 51 den Blöcken
zugeführt und über sekundäre Leitungen 52 abgeführt, welche Leitungen
mit den primären Leitungen 41-44 verbunden sind. Um die Weglänge des
elektrischen Stroms über die sekundären Zu- und Ableitungen 47 und 48,
des Elektrolyts zu vergrößern, verbinden diese Leitungen die Blöcke
mit der primären Elektrolytleitung auf der anderen Seite des
I-Balkens; dazu sind im schmalen Steg 32 des Balkens 31 Öffnungen 53 und
54 vorgesehen. Die Zeichnung zeigt deutlichkeitshalber nur einen
Teil der sekundären Leitungen.
Wie Fig. 3 zeigt, können mehrere Batterieeinheiten nach
dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufeinandergestapelt
werden, um einen größeren Batterieteil oder eine vollständige
Batterie zu erhalten. Wie Fig. 4 zeigt, sind die Enden des Balkens
so ausgeführt, daß in der Stapelung ein Hauptluftzufuhrkanal 57
und ein Hauptluftabfuhrkanal 58 erhalten werden, mit denen in jeder
Einheit der primäre Luftzufuhrkanal 53 bzw. der primäre Luftabfuhrkanal
36 verbunden sind.
Die primären Brennstoffzufuhrleitungen 41 oder 42 sind mit
einer senkrechten Brennstoffhauptzufuhrleitung 60 verbunden; die
Brennstoffabfuhrleitungen sind mit einer Brennstoffhauptabfuhrleitung
68 verbunden.
Die primären Elektrolytzufuhrleitungen 39 und 40 sind mit
einer Elektrolythauptzufuhrleitung 67 verbunden; die Elektrolytabfuhrleitungen
37 und 38 sind mit einer Elektrolythauptabfuhrleitung
59 verbunden. Wie Fig. 4 zeigt, wird die Länge der Elektrolytleitungen
37-40 (und damit die Weglänge des durch diese Leitungen
gehenden elektrischen Stromes) vergrößert, indem sie in Form
einer länglichen, am Balken entlang laufenden Schleife ausgeführt werden;
die sekundären Elektrolytleitungen sind mit demjenigen Teil der
Schleife verbunden, der am weitesten von den Hauptleitungen 59 oder
67 entfernt ist. In Fig. 4 werden neben den Brennstoffzellenblöcken
45 und 46 teilweise ähnliche Blöcke 61, 62, 63, 64 dargestellt. Im
Gegensatz zur Ausführung nach den Fig. 1 und 2 sind die Brennstoffzellenblöcke
so gegenüber einander auf beiden Seiten des I-Balkens
angeordnet, daß die Ebene der Elektroden in den Blöcken senkrecht
zur Ebene des schmalen Stegs 32 des Balkens 31 steht und nicht
parallel dazu läuft, wie dies in der Ausführungsform nach den
Fig. 1 und 2 der Fall ist.
Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist für große
stationäre Batterien zu bevorzugen. Für diese Anwendung ist die
Drucksteigerung in den einzelnen Blöcken weniger wichtig, da das
Gewicht der Blöcke eine geringe Rolle spielt und die Blöcke fest
genug sein können, um an sich eine ausreichende Druckbeständigkeit
zu besitzen.
In einem praktischen Entwurf war die in den Fig. 3 und 4
dargestellte Batterieeinheit 3 m lang, 0,75 m hoch und 0,70 m breit
und umfaßte sie auf jeder Seite sechs Brennstoffzellenblöcke
(insgesamt somit zwölf). Es waren vier dieser Einheiten aufeinandergestapelt,
wodurch ein Batterieteil von 3 m Länge und 3 m Höhe
mit 48 Brennstoffzellenblöcken entstand. Es können mehrere dieser
Teile zu einer Brennstoffzellenbatterie kombiniert werden. Eine große
Brennstoffzellenbatterie von diesem Typ kann z. B. zur Erzeugung eines
Teils der in einer Fabrik benötigten elektrischen Energie verwendet
werden, insbesondere auch in einer chemischen Industrie, in der als Nebenprodukt
ein Gas, zum Beispiel Wasserstoff, anfällt, das als Brennstoff
in einer Brennstoffzellenbatterie anwendbar ist.
Claims (19)
1. Batterieeinheit aus mehreren Brennstoffzellenblöcken, die sich
aus einer oder mehreren Brennstoffzellen zusammensetzen und mit
ersten Einrichtungen für die Zu- und Abfuhr eines Brennstoffes,
eines Oxydans sowie erforderlichenfalls eines Elektrolyt ausgerüstet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellenblöcke
auf beiden Seiten des Steges (3) eines I-Balkens (2, 31)
aufgestellt sind, in oder an dem Mittel zum Transport von Brennstoff,
Oxydans und evtl. Elektrolyt (5 bis 7 a und b) vorgesehen
sind, die mit zweiten Einrichtungen (10, 11, 13 a und b) für die
Zu- und Abfuhr von Brennstoff, Oxydans und ggf. Elektrolyt ausgerüstet
sind, die an die genannten ersten Einrichtungen angeschlossen
sind.
2. Batterieeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Transportmittel im breiten oberen und/oder unteren Flansch des
I-Balkens untergebracht sind.
3. Batterieeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel
zum Transport des Oxydans im breiten oberen und/oder unteren Flansch
des I-Balkens untergebracht sind.
4. Batterieeinheit gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoffzellenblöcke durch flexible Verbindungen
für die Zu- und Abfuhr von Brennstoff, Oxydans und evtl.
Elektrolyt mit dem Balken verbunden sind.
5. Batterieeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als flexible Verbindungen Schläuche verwendet werden.
6. Batterieeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Bemessung der Elektrolytleitungen die folgenden Formeln gelten:
in denen
dDurchmesser der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts am
Brennstoffzellenblock in cm,λLänge der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts am Brennstoffzellenblock
in cm,DDurchmesser der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts im
zentralen Balken in cm,LLänge der Zu- und Ableitungen des Elektrolyts im zentralen
Balken zwischen zwei Abzweigen in cm,NAnzahl der am zentralen Balken befestigten Brennstoffzellenblöcke,ρspezifischer Widerstand des Elektrolyts in Ω · cm.
7. Batterieeinheit gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
annähernd gilt, daß
in dem R el = der elektrische Widerstand in der
Elektrolytleitung (in Ω).
8. Batterieeinheit, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zu- und Abfuhr von Brennstoff usw. am
gleichen Balkenende stattfinden.
9. Batterieeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellenblöcke Rücken gegen
Rücken gegenübereinander zu beiden Seiten des I-Balkens
angeordnet sind.
10. Batterieeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch
gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellenblöcke zu beiden Seiten
des Balkens gegenübereinander um eine halbe Blocklänge versetzt
angeordnet sind.
11. Batterieeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Balken zusammen mit
den Brennstoffzellenblöcken in einem Behälter untergebracht
ist, der mit den notwendigen Durchgängen für
Brennstoff-Oxydans- und ggf. Elektrolytleitungen sowie für
Stromabnahme ausgestattet sind.
12. Batterieeinheit gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
im Behälter auch Sicherungsgeräte untergebracht sind.
13. Batterieeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittel zum Transport des Oxydans aus im breiten oberen und
unteren Flansch des I-Balkens befindlichen Kanälen bestehen,
und daß die Mittel zum Transport von Brennstoff und Elektrolyt
aus Leitungen bestehen, die auf beiden Seiten des Balkens
am oberen und unteren Flansch desselben entlang angebracht sind.
14. Batterieeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
breiten oberen und unteren Flansche so gebildet sind, daß die
in diesen Flanschen befindlichen Kanäle zum Transport des
Oxydans die Form von an der Ober- bzw. Unterseite offenen
Kanälen haben, deren offenen Seiten mit flachen Platten
abgeschlossen sind.
15. Batterieeinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf einer Seite des Balkens befindlichen Brennstoffzellenblöcke
mit den Zu- und Ableitungen des Elektrolyts auf der
anderen Seite des Balkens verbunden sind.
16. Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitungen des Elektrolyts
die Form einer länglichen, am Balken entlang laufenden Schleife
haben, und daß die Brennstoffzellenblöcke mit demjenigen Teil
der schleifenförmigen Leitung verbunden sind, der am weitesten
von dem betreffenden Zu- bzw. Abfuhrende der Leitung entfernt ist.
17. Brennstoffzellenbatterie, dadurch
gekennzeichnet, daß diese aus einer Stapelung einer Reihe
von Batterieeinheiten nach einem der Ansprüche 13-16 besteht.
18. Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch
gekennzeichnet, daß sich in den Enden des Balkens kanalförmige
Teile befinden, die bei Stapelung solcher Batterieeinheiten
mit den entsprechenden kanalförmigen Teilen der anderen
Balken Hauptzu- und Hauptabfuhrkanäle des Oxydans bilden.
19. Brennstoffzellenbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß die
Brennstoffzellenbatterie ein oder mehr Batterieeinheiten
nach einem der Ansprüche 1-16 oder 18 enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL7707180 | 1977-06-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2828397A1 DE2828397A1 (de) | 1979-01-11 |
DE2828397C2 true DE2828397C2 (de) | 1987-07-23 |
Family
ID=19828801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782828397 Granted DE2828397A1 (de) | 1977-06-29 | 1978-06-28 | Aus ein oder mehr brennstoffzellenbloecken bestehende batterieeinheit |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4176213A (de) |
JP (1) | JPS5411451A (de) |
BE (1) | BE868387A (de) |
CA (1) | CA1091761A (de) |
DE (1) | DE2828397A1 (de) |
ES (1) | ES471177A1 (de) |
FR (1) | FR2396426A1 (de) |
GB (1) | GB2000626B (de) |
IT (1) | IT1105375B (de) |
SE (1) | SE7807343L (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4308780C1 (de) * | 1993-03-19 | 1994-11-17 | Daimler Benz Ag | Anordnung zum Anschließen von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen |
DE19645111A1 (de) * | 1996-11-01 | 1998-05-07 | Aeg Energietechnik Gmbh | Raumsparende Zellstapelanordnung aus Festoxidbrennstoffzellen |
DE202022105277U1 (de) | 2022-09-19 | 2023-12-20 | HoKon GmbH & Co. KG | Brennstoffzellenstapel |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4596749A (en) * | 1984-08-06 | 1986-06-24 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for adding electrolyte to a fuel cell stack |
US4612262A (en) * | 1984-08-06 | 1986-09-16 | United Technologies Corporation | Process for adding electrolyte to a fuel cell stack |
JPS61121267A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池のスタツク組立方法 |
US4732822A (en) * | 1986-12-10 | 1988-03-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Internal electrolyte supply system for reliable transport throughout fuel cell stacks |
US5914200A (en) * | 1993-06-14 | 1999-06-22 | Siemens Aktiengesellschaft | High-temperature fuel cell stack arrangement with centrally located exit air space |
US5486430A (en) * | 1994-09-01 | 1996-01-23 | Ballard Power Systems Inc. | Internal fluid manifold assembly for an electrochemical fuel cell stack array |
WO1996020509A1 (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-04 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated external manifold assembly for an electrochemical fuel cell stack array |
US6838204B1 (en) * | 1999-10-08 | 2005-01-04 | Hybrid Power Generation Systems, Llc | Method and apparatus for fuel cell packaging |
US6835481B2 (en) | 2000-03-29 | 2004-12-28 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
ITMI20021939A1 (it) * | 2002-09-12 | 2004-03-13 | Nuvera Fuel Cells Europ Srl | Generatore elettrochimico a membrana con assemblaggio e manutenzione migliorati |
CN100517848C (zh) * | 2003-07-22 | 2009-07-22 | 丰田自动车株式会社 | 位于壳体内的耐热应力燃料电池组件 |
JP4956882B2 (ja) | 2003-07-22 | 2012-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
US20050249987A1 (en) * | 2004-05-04 | 2005-11-10 | Angstrom Power Incorporated | Fault tolerant fuel cell systems |
US20060204815A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Angstrom Power Incorporated | Cell stack having sub-stacks with opposite orientations |
US20080145723A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | General Electric Company | Rechargeable fuel cell and method |
US7985505B2 (en) * | 2006-12-15 | 2011-07-26 | General Electric Company | Fuel cell apparatus and associated method |
US8343687B2 (en) * | 2006-12-19 | 2013-01-01 | General Electric Company | Rechargeable fuel cell system |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB812091A (en) * | 1956-12-17 | 1959-04-15 | Nat Res Dev | Fuel cells |
US3228797A (en) * | 1961-06-16 | 1966-01-11 | Dow Chemical Co | Gaseous fuel cell and process of gaseous fuel cell operation |
GB1044154A (en) * | 1962-05-09 | 1966-09-28 | Chloride Electrical Storage Co | Improvements relating to fuel cells |
US3378404A (en) * | 1963-04-10 | 1968-04-16 | Leesona Corp | Scabbard type fuel cell |
GB1108881A (en) * | 1963-07-26 | 1968-04-03 | Energy Conversion Ltd | Improvements in fuel cells |
GB1049428A (en) * | 1963-08-15 | 1966-11-30 | Shell Res Ltd | Improvements in or relating to fuel cells |
US3573104A (en) * | 1968-05-09 | 1971-03-30 | Gen Electric | Fuel cell unit with novel fluid confining and directing features |
DE1964811A1 (de) * | 1969-12-24 | 1971-07-01 | Siemens Ag | Brennstoffzellenbatterie |
FR2081071A1 (de) * | 1970-03-02 | 1971-12-03 | Alsthom | |
US3769040A (en) * | 1970-11-09 | 1973-10-30 | Int Flavors & Fragrances Inc | Substituted thiazoles in flavoring processes and products produced thereby |
-
1978
- 1978-06-23 BE BE2057086A patent/BE868387A/xx not_active IP Right Cessation
- 1978-06-26 CA CA306,176A patent/CA1091761A/en not_active Expired
- 1978-06-26 GB GB7827859A patent/GB2000626B/en not_active Expired
- 1978-06-27 FR FR7819135A patent/FR2396426A1/fr active Granted
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- 1978-06-28 DE DE19782828397 patent/DE2828397A1/de active Granted
- 1978-06-28 SE SE7807343A patent/SE7807343L/xx unknown
- 1978-06-28 IT IT50074/78A patent/IT1105375B/it active
- 1978-06-29 US US05/920,541 patent/US4176213A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4308780C1 (de) * | 1993-03-19 | 1994-11-17 | Daimler Benz Ag | Anordnung zum Anschließen von Stapeln von Hochtemperaturbrennstoffzellen |
DE19645111A1 (de) * | 1996-11-01 | 1998-05-07 | Aeg Energietechnik Gmbh | Raumsparende Zellstapelanordnung aus Festoxidbrennstoffzellen |
DE19645111C2 (de) * | 1996-11-01 | 1998-09-03 | Aeg Energietechnik Gmbh | Raumsparende Zellstapelanordnung aus Festoxidbrennstoffzellen |
DE202022105277U1 (de) | 2022-09-19 | 2023-12-20 | HoKon GmbH & Co. KG | Brennstoffzellenstapel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2000626B (en) | 1982-03-03 |
BE868387A (nl) | 1978-12-27 |
FR2396426A1 (fr) | 1979-01-26 |
FR2396426B1 (de) | 1984-06-08 |
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ES471177A1 (es) | 1979-01-16 |
IT7850074A0 (it) | 1978-06-28 |
IT1105375B (it) | 1985-10-28 |
DE2828397A1 (de) | 1979-01-11 |
GB2000626A (en) | 1979-01-10 |
JPS5411451A (en) | 1979-01-27 |
CA1091761A (en) | 1980-12-16 |
US4176213A (en) | 1979-11-27 |
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