DE605587C

DE605587C - Brennstoffelement

Info

Publication number: DE605587C
Application number: DEG82663D
Authority: DE
Original assignee: HERBERT GREGER DR ING
Current assignee: HERBERT GREGER DR ING
Priority date: 1930-11-22
Filing date: 1932-05-12
Publication date: 1934-11-13

Description

Brennstoffelement Gegenstand der Erfindung ist ein Brennstoffelement zur Erzeugung von Elektrizität nach Patent 570600.
Die durch das Hauptpatent geschützten Brennstoffzellen werden bei einer Temperatur von etwa 55o bis höchstens 700° C verwendet und enthalten einen in allen seinen Teilen geschmolzenen Elektrolyten, deni z. B. ein oder mehrere Halogensalze der Alkali- oder Erdalkalimetalle zugesetzt sind. Außerdem können dem Elektrolyten auch Carbonate der Alkali-und Erdalkalimetalle oder auch Nitrate zugesetzt werden.
Im Verfolg der diesem Hauptpatent zugrunde liegenden Idee ist es gelungen, durch Verwendung geeigneter Zusätze von Fluoriden zu Gemischen von Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat und Kaliumchlorid eine bedeutungsvolle Senkung der Betriebstemperatur zu erreichen, da derartige Gemische bereits bei 5o5° C und bei Verwendung eines Zusatzes von Bariumcarbonat sogar bei 48o° C schmelzen.
Diese Gemische, von denen weiter unten einige Beispiele angeführt werden, bieten gegenüber den bisher bekannten Elektrolyten wesentliche betriebstechnische Vorteile.
Die wichtigste Grundlage einer Brennstoffzelle ist in den Eigenschaften des Elektrolyten zu suchen und ferner darin, daß der Elektrolyt im Betriebe unverändert und unverbraucht bleibt. Die Elektroden (Gaselektrode und Sauerstoffelektrode) der Brennstoffzelle nach der Erfindung sowie das Diaphragma sind gut porös und nehmen den geschmolzenen Elektrolyten leicht auf, wobei er im Betriebe beständig ist und unverändert bleibt.
Das Anion bewirkt die Oxydation des Brennstoffes und gibt die negativen Elektronen an der Gaselektrode ab, und gleichzeitig gibt das Kation seine positive Ladung an die Kathode ab und wird durch den an dieser vorhandenen Sauerstoff oxydiert. Die Zusammensetzung des Elektrolyten bleibt daher bei diesem Vorgang unverändert.
An sich ist dieser Vorgang auch bekannt; es werden hierbei an der Gaselektrode ein gasförmiger Brennstoff (Leuchtgas, Generatorgas, Kohlenoxyd, Wasserstoff, Methan o. dgl.) und -an der Sauerstoffelektrode dagegen Luft vorbeigeleitet.
Als Material der Elektroden benutzt man alle festen metallischen leitenden Stoffe mit der Voraussetzung, unter den Arbeitsbedingungen der Zelle beständig zu sein. Eine Zerstörung durch den Elektrolyten oder eia Verbrennen der Elektrode darf dabei nicht eintreten.
Die Gaselektrode kann hierbei z. B. aus Eisen, Nickel, Chrom, denen Legierungen, Kohlenstoff o. dgl. bestehen, und die Sauerstoffelektrode stellt man aus Nickel; Nickel- Eisen-Legierungen, Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen, Metalloxyden u. dgl. her.
Das Diaphragma besteht z. B. aus Magnesit, wobei auch andere Stoffe angewendet werden können.
Die Beheizung der Zelle kann den wirtschaftlichen Verhältnissen an gepaßt sein. Von wesentlicher Bedeutung für den Betrieb der Brennstoffzelle ist die Arbeitstemperatur, die erfindungsgemäß bei etwa 48o bis 5o5° C liegt und daher gut befriedigende Resultate auch in bezug auf die an zahlreichen Stellen der Zelle benutzten Metalle liefert. Es ist bekannt, daß hohe Betriebstemperaturen die aus Metall bestehenden Elektroden, Sammelschienen, Gefäße, Röhren, Stützen u. dgl. durch damit verbundene Oxydation bald zerstören.
Infolgedessen hat die Zellenanlage bei einer so niedrigen Temperatur von 48o bis 5o5° C eine besonders große Lebensdauer, ist daher bedeutend weniger kostspielig als die bekannten Zellenanlagen mit höheren Temperaturen bis zu 8oo° C.

In der nachfolgenden Tabelle werden vier Ausführungsbeispiele in Gewichtsprozenten gegeben:

Ausführungsbeispiel

I 11 III IV

BaC03....... 27,4 37#3 - -

Na2C03...... 10,0 10,4 22,8 1:3,5

K2C03....... 23,5 17,3 43,4 57,0

KF.2aq...:. 27,6 28,0 8,5 -

NaF ........ - - 4,2 8,1

BaC12 # 2 aq ... 11,5 -- - -

KCl......... - 7,1 21,0 214

Sm. P. C ..... 475° 475° 51:o° 510°

Diese in der Tabelle angegebenen Gemische sind eutektische, die aus Betriebsgründen andere prozentuale Zusammensetzungen :erhalten können, ohne daß dieselben in ihrer @elektrolytischen Eigenschaft benachteiligt werden. Die Ionen unterliegen im Schmelzfluß ohnehin einer gewissen Vertauschung, so daß sowohl die in den Beispielen I und II als auch die in den Beispielen III und IV angegebenen Gemische je einen identischen Elektrolyten ergeben, wenn der prozentuale Gehalt aller vorhandenen Ionen gleich ist. Die Gemische können also aus verschiedenen Salzen in veränderlichen Mischungsverhältnissen hergestellt werden, was für den Preis des Elektrolyten von wesentlicher Bedeutung ist.

Zu bemerken ist noch, daß die genannte Arbeitstemperatur von 48o bis 5o5° die eutektische Schmelztemperatur des Elektrolyten darstellt.

Claims

PATENTANSPRUCH Brennstoffelement, dessen Arbeitstemperatur über dem Schmelzpunkt eines Elektrolyten liegt, der eine Mischung von geschmolzenen Carbonaten und Chloriden von Kalium und Natrium enthält, nach Patent '57o 6oo, gekennzeichnet durch den Zusatz von Fluoriden zu den Elektrolytstoffen, um die Betriebstemperatur auf etwa 5o5° zu senken, und weiterhin gekennzeichnet durch den Zusatz von Bariumcarbonat neben den Fluoriden zu den Elektrolytstoffen, um diese niedrigste Betriebstempieratur noch auf etwa 48o°' zu senken.