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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Brennstoffzellen, d. h. Zellen, in denen Kathodenmaterial
kontinuierlich zugeführt
wird oder vorhanden ist, wie beispielsweise über den Luftsauerstoff depolarisierte
Zellen mit nicht-verzehrbaren Kathodenelementen und kontinuierlicher
Luftzufuhr, insbesondere Sauerstoff, als das oxidierende Kathodenmaterial.
Die Erfindung betrifft insbesondere Metallanoden-Brennstoffzellen
mit einer großen
elektrochemischen Verhältnis
von Metallanode zu Kathode und mit Anoden im fluiden oder permeablen
fluiden/pastenartigen Zustand.
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Hintergrund
der Erfindung
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Batteriesysteme
haben im Allgemeinen eine geringe gravimetrische elektrochemische
Kapazität von
weniger als etwa 200 Whr/kg. Metall-Brennstoffzellen wie beispielsweise
Zink-Luft-Zellen gehören zwar
zu den Systemen mit der größten Kapazität, eignen
sich aber im Allgemeinen nur für
Anwendungen mit extrem niedriger Stromabgaberate, wie beispielsweise
räumlich
abgesetzte Signallampen, Hörhilfen
und Kommunikationssystemanwendungen.
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Trotz
der hohen Kapazitäten
sind herkömmliche
Metall-Brennstoffsysteme
durch geringe Stromabgaberaten gekennzeichnet, was auf eine schlechte Kathodenleistung
und die Verfügbarkeit
begrenzter aktiver Kathodendepolarisationsstellen zurückzuführen ist.
Außerdem
ist der Anodenausnutzungsgrad im Verhältnis zur Gesamtmenge der Metallanode
minimiert, da die effektive Entladung auf eine begrenzte Oberflächentiefe
der Anode beschränkt
ist. Das heißt,
sehr dicke Anoden entwickeln einen zunehmend größeren inneren Widerstandsverlust,
wenn die Oxidschicht der Anode zunimmt, was auf progressive Zellentladung
zurückzuführen ist.
Darum gibt es ein Maximum für
die Anodendicke von allgemein lediglich wenigen Millimetern, um
eine brauchbare Funktion zu gewährleisten.
Mit zunehmendem Entladestrom bzw. zunehmender Entladerate wird sogar diese
kleine effektive Dicke noch weiter verringert.
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Hilfsmittel,
die zur Erhöhung
des Ausnutzungsgrades von Metall-Luft-Zellen verwendet wurden, hatten
im Allgemeinen die Form von festen Kathoden und beweglichen Anoden
(d. h. frische Anodenmaterialien wie beispielsweise Bänder oder
Platten werden in dem Maße
in die Zellen nachgeführt, wie
Reaktionsprodukte ausgetragen werden), um die Kapazität der Zellen
zu steigern. Alternativ hat das Anodenmaterial die Form einer zuführbaren
oder fließfähigen Paste,
die kontinuierlich in dem Maße
in die Zellen nachgeführt
wird, wie Reaktionsprodukte aus den Zellen ausgetragen werden. Dieses
letztere System ist zwar effektiv, doch es erfordert im Allgemeinen
Metallpasten-Transportmittel wie beispielsweise eine Pumpe sowie
ein Speichersystem für
den kontinuierlichen Betrieb.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zellenkapazität und -leistung
von Brennstoffzellen, und besonders von Brennstoffzellen mit metallhaltigen
fluiden oder pastenartigen Anoden, und ganz besonders von Metall-Luft-Zellen, zu erhöhen und
gleichzeitig die Notwendigkeit einer Anodenbewegung und von bewegungsauslösenden Elementen
zu beseitigen, indem ein fester Anodenpastenpool und eine Kathode,
die in dem Anodenmaterial beweglich ist, verwendet werden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den volumetrischen
Wirkungsgrad der Zellen zu erhöhen,
indem keine Pumpe mehr verwendet wird, wie sie zum Bewegen der Anodenpaste verwendet
wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Effizienz
bei der Ausnutzung einer Anodenpaste mit einer beweglichen Kathode
bei geringerem Energieaufwand zu erhöhen, während gleichzeitig die Energiedichte
und die Zellenentladekapazität
erhöht
werden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zelle
bereitzustellen, wobei die bewegliche Kathode in Abhängigkeit
der elektrochemischen Zellenentladung und -reaktion bewegt wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen eine Brennstoffzelle
mit einer nicht-verzehrbaren Kathode, wie beispielsweise eine über den Luftsauerstoff
depolarisierte Zelle, wobei wenigstens ein Kathodenelement in einem
Anodenmaterial angeordnet ist, durch das es hindurch bewegt werden kann.
Reaktionsprodukte (bei über
den Luftsauerstoff depolarisierten Zellen ist das Reaktionsprodukt
ein Oxid des Anodenmetalls) werden oft als Abprodukt in dem Maße aus der
Zelle ausgetragen, wie der Zelle neues Anodenmaterial, in der Regel
aus einem Reservoir, zugeführt
wird (die Zufuhr von Luft oder Sauerstoff bleibt freilich konstant).
Die Anodenmaterialien bestehen im Allgemeinen aus fließfähigen Partikeln
eines Metalls, wie beispielsweise Alkali- oder Erdalkalimetalle
oder Übergangsmetalle
wie beispielsweise Nickel, Eisen und Zink und verschiedene Legierungen
daraus. Für
wasserhaltige Zellen ist Zink ganz besonders bevorzugt, und für wasserfreie Zellen
ist Lithium ganz besonders bevorzugt. Die Anode liegt vorzugsweise
in Form eines Pools aus einem fluiden oder pastenartigen Material
vor, beispielsweise eine Schlämme
oder Paste aus Zink und Elektrolyt.
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Die
elektrochemische Kapazität
der Anode ist der einschränkende
Faktor bei der Zellenkapazität und
ist so konfiguriert, dass sie die feste Kapazität der Kathode übersteigt,
vorzugsweise um mehrere Faktoren (entweder in der Zelle selbst oder
als kontinuierliche Zufuhr aus einem externen Reservoir). Das oder
die Kathodenelemente – mit
zweckmäßiger Umhüllung durch
ein ionisch permeables Trennmaterial (um die strukturelle Integrität der Kathode
zu wahren und um einen Kurzschluss zwischen Anode und Kathode zu
vermeiden) – sind
so beschaffen, dass sie sich effektiv in dem Anodenmaterial bewegen bzw.
in dem Anodenmaterial bewegt werden oder "schwimmen", um eine elektrochemische Nähe von aktivem
Anodenmaterial und dem aktiven depolarisierenden Kathodenelement
beizubehalten.
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In über den
Luftsauerstoff depolarisierten Zellen umfasst das Kathodenelement
im Allgemeinen ein nicht-verzehrbares Element, das aus einem elektrisch
leitfähigen
Material besteht, wie beispielsweise Kohlenstoff, das an einem leitfähigen Gitter
befestigt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kathodenelement
in einem stromlinienförmigen Behälterelement
enthalten, wie beispielsweise mit einem ovoidalen horizontalen Querschnitt,
um den Strömungswiderstand
zu verringern und die Kathodenbewegung in der Anode zu unterstützen. Im
Interesse eines maximalen Ausnutzungsgrades ist die Höhe der Kathode
im Wesentlichen an die Tiefe der Anodenpaste angepasst. Die Kathode
und ihre Anordnung in der Anode sind so konfiguriert, dass im Interesse
einer effektiven Depolarisierung von einem offenen und frei liegenden
oberen Ende Luft zur Kathode gelangen kann, während sich die Kathode bewegt.
Die Kathode bewegt sich mit einer Rate, die ausreicht, um eine im
Wesentlichen vollständige
und effektive Ausnutzung von proximalem Anodenmaterial zu bewirken
und kontinuierlich eine elektrochemische Ankopplung von frischem
Anodenmaterial aufrecht zu erhalten.
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Im
Interesse einer maximalen volumetrischen Effizienz hat jede Zelle
vorzugsweise eine flache Form und besteht aus einer Luftdiffusionskathode,
einem Trennelement und einem Stromsammler auf Nickelbasis sowie
der Metallpaste. Die Kathode ist effektiv mit dem Trennmaterial überzogen
oder darin eingepackt. Die Gelzusammensetzung der Membrane enthält in ihrer
Lösungsphase
die ionische Spezies, dergestalt, dass sich die Spezies sich wie
in einem flüssigen
Elektrolyt verhält,
während
gleichzeitig die feste Gelzusammensetzung verhindert, dass die Lösungsphase
in das Bauelement hinein diffundiert. Es sind noch andere nützliche
Trennmaterialien bekannt. Beispielsweise wird ein Trennelement offenbart,
das einen Träger
oder ein Substrat und eine polymerische Gelzusammensetzung umfasst,
wobei die polymerische Gelzusammensetzung eine ionische Spezies
aufweist, die in einer Lösungsphase der
polymerischen Gelzusammensetzung enthalten ist. Bei der Herstellung
des Trennelements wird die ionische Spezies vor der Polymerisation
einer monomeren Lösung
beigegeben und bleibt nach der Polymerisation in dem resultierenden
Polymergel eingebettet. Die ionische Spezies verhält sich
wie ein flüssiger
Elektrolyt, während
gleichzeitig die feste Gelmembran auf Polymerbasis eine glatte undurchlässige Oberfläche bereitstellt,
die den Austausch von Ionen sowohl für das Entladen als auch das
Aufladen der Zelle gestattet. Das Trennelement verringert vorteilhafterweise
die Dendritpenetration und verhindert die Diffusion von Reaktionsprodukten
wie beispielsweise Metalloxid zu den übrigen Teilen der Zelle. Des Weiteren
ist die gemessene ionische Leitfähigkeit des
Trennelements viel höher
als die von festen Elektrolyten oder Elektrolyt-Polymerfilmen nach
dem Stand der Technik.
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Eine
geeignete Kathodenstruktur besteht aus einem porösen Metallschaumsubstrat, das
mit einem Netz aus miteinander verbundenen Poren ausgebildet ist.
Sowohl eine aktive Schicht als auch eine hydrophobe mikroporöse Gasdiffusionsschicht sind
auf einer oder mehreren Flächen
des Metallschaumsubstrats abgelagert. Das Metallschaumsubstrats
dient als der Stromsammler der Kathode. Die mikroporöse Schicht
ist ein Kunststoffmaterial, wie beispielsweise ein Fluorpolymer
(d. h. PTFE). Die Kathode kann außerdem eine korpuskulare Mikrostruktur
enthalten, die durch eine relativ kräftige Verbondung verstärkt ist,
die durch Sintern eines polymerischen Bindemittels innerhalb der
dreidimensionalen miteinander verbundenen Poren des Metallschaumsubstrats
hergestellt wird. Die reaktiven schichten sind vorzugsweise aus
den gleichen Material wie das Bindemittel hergestellt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise
eine einzige Walzdruckoperation, um das Bindemittel in das Substrat
hineinzuimprägnieren
und gleichzeitig die reaktiven Schichten darauf auszubilden. Die
Offenbarungen der erwähnten Anmeldungen
werden durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
bewegen Kathodenbewegungsmittel, wie beispielsweise eine Draht- oder Stabsteuerung,
die Kathode mechanisch seitlich durch das Anodenmaterial. Die Aktivierung
der Kathodenbewegungsmittel ist an einen Spannungsabfallsensor in
dem Anoden-Kathoden-Paar gekoppelt. Wenn ein scharfer Abfall, der ein
im Wesentlichen vollständig
aufgebrauchtes angrenzendes Anodenmaterial anzeigt, insbesondere in
einer Zink-Luft-Zelle, erkannt wird, so werden die Kathodenbewegungsmittel
für eine
Zeitdauer aktiviert, die ausreicht, um die Kathode nahe an angrenzendes
frisches Anodenmaterial zu bewegen. In einer bevorzugten Ausführungsform
einer Zink-Luft-Zelle stellen die Eigenschaften der Zelle sowohl
das Erkennungs- als auch das Antriebsmittel für die Kathode bereit, wobei
eine Änderung
beim Volumen des Zellenreaktionsmaterials dazu dient, die Kathode
während
der Entstehung des Reaktionsmaterials vorwärts zu bewegen. Die Zellen,
in denen die vorliegende Erfindung Anwendung findet, reichen von
kleinen Zellen zum Versorgen kleiner Geräte im Bereich von einigen Watt
an akkumulierter Leistung bis hin zu großen Energieversorgungszellen
im Megawatt-Leistungsbereich.
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Die
obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Besprechung und den Zeichnungen noch deutlicher.
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1 ist
eine Draufsicht auf eine bewegliche Kathode in einem Zellenbehälter eines
fluiden Anodenmaterials mit einem sichtbaren Luftsammlungssegment.
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2 ist
eine geschnittene Seitenansicht der Zelle von 1,
in der die Kathodenkonfiguration mit dem fluiden Anodenmaterial
zu sehen ist.
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3 ist
eine schematische Draufsicht auf eine Zelle, die eine zweidimensionale
gerichtete Bewegung eines einzelnen Kathodenelements für eine optimierte
Ankopplung an das Anodenmaterial zeigt.
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4 ist
eine Draufsicht auf eine größere Zelle,
die eine Anzahl elektrisch miteinander verbundener Kathodenelemente
in einer fluiden Anode zeigt.
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5 ist
eine Draufsicht auf eine Zelle und eine bewegliche Kathode, die
so beschaffen ist, dass sie sich durch eine Erhöhung beim Volumen des elektrochemischen
Zellenreaktionsmaterials selbst antreibt.
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6 ist
eine Schemadarstellung einer Zelle mit einer umkehrbar beweglichen
Kathode und zirkulierendem Anodenmaterial und elektrochemischem Zellenreaktionsmaterial,
das in einem umkehrbaren rekonfigurierbaren Reservoir gespeichert
wird.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In
der oben beschriebenen Zink-Luft-Zelle mit beweglicher Kathode wird
die Kathode nach der Entladung des proximalen Anodenmaterials zu
einem anderen frischen Metallpastenabschnitt der Anode bewegt oder
bewegt sich auf sonstige Weise dorthin. Infolge dessen wird aus
dem Zellsystem kontinuierlich eine ganz neue Zelle, die für eine weitere Lebensdauer
als elektrochemische Zelle mit maximierter Gesamtentladungskapazität bereit
ist.
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Weil
aufgrund der sich bewegenden Kathode stets eine frische Schnittstelle
zwischen Kathode und Anode zur Verfügung steht, eignen sich Zellen
mit dem beweglichen Kathodensystem der vorliegenden Erfindung für die Entladung
mit höherer
Stromabgaberate in einem System mit ansonsten geringer Stromabgaberate.
Der Aufbau eines hohen Widerstandes an der Anoden-Kathoden-Schnittstelle,
der normalerweise die Entladungsrate beschränkt, wird vermieden. Des Weiteren
erhöht
eine Reihe elektrisch miteinander verbundener Kathoden, die in Tandemkonfiguration
beweglich sind, ebenfalls die Leistungs- und Entladungskapazität der Zelle.
In dieser letztgenannten Ausführungsform
sind die Kathoden vorzugsweise in Webschützenform gestaltet, um sich durch
den Metallpastenpool hindurchzubewegen, während die Anodentiefe relativ
zu einer aktiven Kathodenschnittstelle minimiert wird. Die mehreren
Kathoden und die Anode können
elektrisch zu Variationen paralleler und serieller Konfigurationen
angeordnet werden.
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Für die Kathoden
werden lediglich relativ einfache Antriebsmittel mit minimalem Volumen
benötigt,
und im Gegensatz zu anderen Brennstoffzellendesigns wird keine Pumpe
für die
Zufuhr der Metallanodenpaste und den Austrag von Reaktionsprodukten
benötigt
oder verwendet, wodurch das Zellendesign enorm vereinfacht wird.
Des Weiteren wird kein separates Speicher- und Zufuhrreservoir benötigt, um
kontinuierlich frisches Anodenmaterial zuzuführen. Bei der vorliegenden
Struktur wird das Reservoir statt dessen die Zelle selbst.
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Außerdem eignet
sich das System bestens zum elektrischen Aufladen und mechanischen
Nachladen von Anodenpaste für
den kontinuierlichen Betrieb bei Anwendungen wie beispielsweise
das Bereitstellen einer zuverlässigen
Stromquelle für
Elektrofahrzeuge. Da die Anode als fluider Pool vorliegt, kann sie
gewünschtenfalls
problemlos nachgefüllt werden,
wie auch der Elektrolyt, der einen großen Anteil an der Zusammensetzung
der Flüssigpastenkomponente
ausmacht.
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Die
Bewegung der Kathode kann mechanisch durch verschiedene Mittel bewirkt
werden, wie beispielsweise mittels verbundener Zahnräder, Riemen
und dergleichen. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst jedoch die
Modifikation der Kathodenform, dergestalt, dass eine Eigenschaft
der elektrochemischen Zellenreaktion ausgenutzt wird, um die erforderliche
Bewegung in Form einer Selbstantriebsaktion zu bewirken. Bei Zink-Luft-Zellen
nimmt das zinkhaltige Reaktionsprodukt, d. h. das Zinkoxid, das
neben der Kathode gebildet wird, ein Volumen ein, das etwa 30% über dem
Volumen der ursprünglichen
Zellenkomponenten liegt. Infolge dessen wird während des Entladens ein erheblicher
Druck auf die Kathode ausgeübt.
Die Kathode wird darum so geformt, dass sie eine Verjüngung und
eine flache oder abgeschrägte
Fläche
am hinteren Abschnitt aufweist, beispielsweise eine Tropfenform,
um den Druck effektiv zu einer Antriebskraft in der entsprechenden Bewegungsrichtung
zu kanalisieren.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Zelle wiederaufladbar, wie beispielsweise durch den mechanischen
Austausch verbrauchter Metallpaste gegen frische Metallpaste, in
einem Prozess, der "mechanisches
Wiederaufladen" genannt wird.
Die ursprüngliche
Anodenmetallpaste kann hingegen auch elektrisch regeneriert werden,
indem die Zelle durch Zuführen
von externem Strom zum Wiederaufladen der Zelle wiederaufgeladen
wird und die Metalloxidpaste zu Metallpaste umgewandelt wird. Bei
beiden Ausführungsformen
kann die Kathode so konfiguriert werden, dass sie sich im ersten
Durchlauf von links nach rechts bewegt, und anschließend, beim
Austauschen oder Wiederaufladen, wird die über den Luftsauerstoff depolarisierte
Kathode so umgekehrt, dass sie sich von rechts nach links bewegt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
erfolgt die Regenerierung des Systems (eine oder mehrere Zellen)
mittels Verwendung eines einzelnen Tanks, der dazu dient, frisches
Anodenmaterial zuzuführen
und Zellenreaktionsprodukte aufzunehmen, wobei diese Aktionen entweder
automatisch oder manuell bewirkt werden. Wenn mehrere Zellen von
einem einzelnen Reservoir aus beschickt werden, so werden vorzugsweise
zwischen der Reservoirzufuhr und den einzelnen Zellen sowie zwischen
den einzelnen Zellen und der Kammer des Reservoirs, die der Aufnahme
von Brennstoffzellenabprodukten oder von Zellenreaktionsmaterial
dient, Isolationsmittel angeordnet. Die Isolationsmittel verhindern
selbstentladende elektrische Brücken
zwischen den Zellen durch leitendes Anodenmaterial oder leitendes
Abproduktmaterial.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen und der bevorzugten Ausführungsformen
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Wenden
wir uns nun speziell den Zeichnungen zu. Wie in den 1–5 gezeigt,
besteht eine Zink-Luft-Zelle 1 aus einer Zinkanodenpaste 2,
die aus Zinkpartikeln besteht, die mit Elektrolytmaterial vermischt
sind (beispielsweise eine standardmäßige 35%-ige wässrige KOH-Lösung), und
dem Kathoden-Trennelement 3 in einem Behälter 4.
Das Kathoden-Trennelement 3 besteht
aus einem leitenden kohlenstoffhaltigen Material mit größer Oberfläche auf
einem metallischen leitfähigen
Substrat, eingepackt in ein polymerisches, ionisch permeables Trennmaterial.
Das obere Ende 3a des Kathoden-Trennelements 3 ist
der Luft ausgesetzt, damit Sauerstoff zur Depolarisierung einströmen kann
(es können
aber auch Luftkanäle
zur Kathode führen, wenn
sie komplett in der fluiden Anode versenkt ist). Das Kathoden-Trennelement 3 wird
durch Bewegen des Elements 30 gesteuert, das an eine (nicht
gezeigte) Spannungsüberwachungsschaltung
angeschlossen ist. Wenn die Spannung der elektrochemischen Zellenkombination
aus Anode und Kathode auf einen zuvor festgelegten Wert fällt, so
wird das bewegliche Element 30 dergestalt aktiviert, dass
es die Kathode durch die fluide Anode bewegt, und zwar in der durch
den Pfeil angegebenen Richtung, bis eine neue elektrochemische Schnittstelle
zwischen dem Kathoden-Trennelement 3 und
frischem Anodenmaterial besteht (wie durch die Strichlinie gezeigt).
Elektrische Anschlüsse
(nicht gezeigt) für
die Anode 2 und die Kathode 3 ermöglichen
den Anschluss an ein externes Gerät, das elektrischen Strom benötigt. Der
Kathodenanschlussverbinder 3b (der den Anschluss und die
bewegliche Kathode elektrisch verbindet) ist verlängerbar
und stellt jederzeit eine elektrische Verbindung für die Kathode
bereit.
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Wie
in 2 zu sehen, erstreckt sich das Kathoden-Trennelement 3 über die
volle Tiefe der Anode, um die Schnittstellenfläche zu maximieren und dabei
gleichzeitig die Ausnutzung der Anode zu maximieren. Die Ellipsenform
des horizontalen Querschnitts der Kathode unterstützt die
Bewegung der Kathode durch das Anodenmaterial während des Betriebes.
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Wenn
die Kathode, wie in 3 gezeigt, mechanisch in eine
bestimmte Richtung bewegt wird, so wird die Kathode 3,
um eine maximale Ausnutzung zu gewährleisten, zweidimensional
durch die unterschiedliche Länge
und Breite des Anodenmaterials in einer Zellenkonfiguration bewegt.
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4 zeigt
schematisch fünf
parallele Kathoden-Trennelemente 30a–e für eine vergrößerte Schnittstellenfläche zwischen
Anode und Kathode und für
eine verbesserte Ausnutzung des Anodenmaterials, insbesondere wenn
die Tiefe der Anode zwischen Kathodenelementen oder zwischen Anode und
Behälter
mehr als nur wenige Millimeter beträgt. Die elektrischen Verbindungen
der Kathoden sind verlängerbar
und sind entsprechend der gewünschten
elektrischen Konfiguration ausgerichtet. Es ist anzumerken, dass
jede Schnittstelle zwischen Anode und Kathode als eine separate
Zelle konfiguriert werden kann und dass die Gesamtzelle 1 mit
separaten elektrischen Abgreifstellen versehen werden kann, um zahlreiche
separate Geräte
mit Strom zu versorgen. Die Kathoden können hingegen auch parallel verbunden
sein, um die Entladerate zu erhöhen
(mit kontinuierlicher Erhöhung,
wenn sich die Kathoden in Tandemkonfiguration bewegen).
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Kathode 3', wie in 5 gezeigt,
weist ungefähr
eine Tropfenform mit flachen Abschnitten 31' auf. Infolge dieser Konfiguration
bewirkt der Druck, der durch das zunehmende Volumen des Zellenreaktionsprodukts
Zinkoxid ausgeübt
wird (etwa 30% mehr Volumen als das ursprüngliche Zink), dass die Kathode 3' vorwärts gedrängt wird,
bis der Druck nachlässt,
d. h. an der frischen Anodenstelle 2' (wie durch die Strichlinien gezeigt).
Die Zelle kann auf diese Weise kontinuierlich mit einer von selbst
vorwärts getriebenen
Kathode erneuert werden, ohne dass es zu Volumenverlusten infolge
von Antriebselementen kommt.
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Die
Zelle 1' von 6 ist
eine Hybridkonfiguration, welche die bewegliche Kathode und das
erneuerbare und umkehrbare Reservoir-/Speichersystem der erwähnten ebenfalls
anhängigen
Anmeldung verwendet. Die Kathode 3 in ovaler Form kann
in der Richtung umgekehrt werden, um sie an den Austausch anzupassen,
der im Reservoir 40 mit umgekehrt proportionalen Kammern 41 und 42,
die frisches Anodenmaterial bzw. Reaktionsprodukt (vor allem Zinkoxid)
enthalten, stattfindet. Wenn die Kammer 42 vollständig gefüllt ist
und Kammer 41 erschöpft
und verkleinert ist, so wird das Zinkoxid zu aktivem Zinkanodenmaterial
reduziert, und die Kammer 42 wird zur Anodenzufuhrkammer,
und die Kammer 41 wird zur Speicherkammer für das Reaktionsprodukt.
Kathode 3 kehrt die Richtung um, um so eine effektive vollständig Anodenausnutzung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bewirken.
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Es
versteht sich, dass die obigen Beispiele und Zeichnungen nur Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind und dass die Struktur und die Komponenten
der Zelle, der Kathode und des Reservoirs und dergleichen verändert werden
können, ohne
den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die
folgenden Ansprüche
definiert ist, zu verlassen.