DE3325285A1

DE3325285A1 - Festelektrolytrohr fuer die hochtemperatur-wasserelektrolyse

Info

Publication number: DE3325285A1
Application number: DE19833325285
Authority: DE
Inventors: Friedrich Josef Dr. Esper; Karl-Hermann Dr. 7250 Leonberg Friese
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-07-13
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1985-01-24

Description

Festelektrolytrohr für die Hochtemneratur-Wasserelektrolyse
Stand der Technik Wasserstoff könnte einmal bei der Unsicherheit über die langfristige Verfügbarkeit der fossilen Rohstoffe Erdöl und Erdgas als ein alternativer Energieträger eine wichtige Rolle spielen. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß man ihn aus dem überall verfügbaren Rohstoff Wasser großtechnisch wirtschaftlich herstellen kann. Eine Möglichkeit hierzu ist das Verfahren zur Wasserspaltung mit Hilfe der Hochtemperatur-Dampfphase-Elektrolyse. Hierzu sind sehr dünnwandige keramische Festelektrolyte notwendig, um die ohmschen Verluste gering zu halten und somit gute Leistungsdaten zu bekommen. Diese Dünnwandigkeit hat jedoch im Hinblick auf die beim Fügen der.Elektrolytteile zu langen Elektrolyserohren sowie bei den herrschenden Betriebs drücken notwendige Festigkeit gewisse Grenzen. Die Elektrolyte sollen einerseits im Hinblick auf die elektrischen Leistungsdaten so dünn wie möglich sein, müssen jedoch im Hinblick auf die notwendige Festigkeit eine gewisse Mindestdicke aufweisen. Aus der DE-OS 27 46 172 ist es bekannt, derartige Festelektrolyte in Form von dünnen Rohren mit gleichbleibender Wanddicke herzustellen. Damit muß die Wanddicke über die gesamte Mantelfläche des Rohres so ausgelegt werden, daß das Rohr die geforderten Festigkeitseigenschaften aufweist. Dabei haben derartige Rohre mit einer Länge von 10 mm und einem Innendurchmesser von 13,5 mm eine Wanddicke von 0,5 mm.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Festelektrolytrohr mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der größere Teil der Mantelfläche mit einer geringeren Wanddicke ausgestattet. werden kann, damit durch die geringeren auftretenden ohmschen Verluste das Rohr bessere elektrische Leistungsdaten zeigt und insgesamt trotzdem noch eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruen angegebenen Festelektrolytrohrs möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Festelektrolytrohr, das in etwa den oben angegebenen Maßen entspricht, an den Enden je eine Verdickung aufweist derart, daß die Wanddicke an der Schnittfläche ein Maximum ist und wenn gleichzeitig zwischen den verdickten Enden eine weitere wulst,artige Verdickung vorhanden ist, wobei die Wanddicke der Verdickungen etwa zwischen 0,5 und 0,7 mm und die der übrigen Bereiche bei etwa 0,3 mm liegt.
Zeichnung Ein Ausführung3beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Festelektrolytrohr.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Das Festelektrolytrohr 1 besteht aus stabilisierter Zirkonoxid-Keramik und wird nach bekannten Verfahren durch Fressen und Sintern hergestellt. An den Enden weist das Rohr viertelkreisförmige, flanschartige Verdickungen 2 und 3 auf, während sich in der Mitte eine halbkreisförmige Verdickung 4 befindet. Zwischen diesen Verdickungen 2 und 4 bzw. 3 und 4 ist die Wanddicke merklich geringer, die Wanddicke an den Verdickungen 2, 3 und 4 ist etwa das 1,5- bis 2,5-fache der Wanddicke an der Stelle 5.
Aus einem praktischen Beispiel ergeben sich die Abmessungen: Länge des Rohres 1 = 10 mm, Innendurchmesser d = 14 mm, Wanddicke an den Rohrenden 2 und 3:1,0 mm sowie an der Stelle 4: 0,5 mm und an der Stelle 5: 0,3 mm.
Je nach den geforderten Festigkeitseigenschaften, die von den Betriebsbedingungen der Hochtemperaturelektrolyse abhängen, kann an den Stellen 2, 3 und 4 auch schon eine Dicke von 0,5 mm ausreichend sein. In jedem Fall ist es aber möglich, durch die angegebene Kontur den größten Teil der Mantelfläche des Festelektrolytrohres mit einer merklich geringeren Wanddicke aus zu statten, als dies aufgrund der geforderten Festigkeiten bei einer über die gesamte Mantelfläche gleichbleibenden Wanddicke möglich ist. Man erreicht so einen geringeren Innenwiderstand der aus diesen Rohren hergestellter.
Elektrolysezellen bei gleichzeitiger hoher mechanischer Stabilität.

Claims

Ansprüche 1. Festelektrolytrohr für die Hochtemperatur-Wasserelektrolyse, von im wesentlichen hohlzylindrischer Form, dadurch gekennzeichnet, daß es eine geringere als aus Festigkeitsgründen bei gleichbleibender Wanddicke sich als notwendig ergebende Wanddicke hat und daß seine äußere Kontur mindestens eine wulstartige Verdickung aufweist.
2. Festelektrolytrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es an den Enden je eine Verdickung aufweist derart, daß die Wanddicke an der Stirnfläche eine Maximum ist.
3. Festelektrolytrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen den verdickten Enden mindestens eine weitere wulstartige Verdickung aufweist.
4. Festelektrolytrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke in der wulstartigen Verdickung das 1,5- bis 2,5-fache der Wanddicke des übrigen Rohres ausmacht.
5. Festelektrolytrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Länge des Rohres von 10 mm und einem Innendurchmesser von ca. 14 mm die Verdickungen eine Wanddicke von 0,5 bis 1,0 mm und die übrigen Bereiche eine Wanddicke von 0,3 mm aufweisen.