DE69005589T2 - Verfahren zum schnellen und gleichmässigen erwärmen eines mehrschichtigen bauelementes enthaltend einen ionleitenden makromolekularen werkstoff eingehüllt zwischen zwei hochelektronischleitenden bauteilen. - Google Patents

Description

Beschreibung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur raschen und gleichmäßigen Erwärmung eines mehrlagigen Schichtkörpers, der wenigstens eine dünne Schicht eines makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung bzw. eines festen polymeren Elektrolyten umfaßt, die zwischen zwei Strukturen angeordnet ist, die erhöhte Elektronenleitung aufweisen, um zwischen den Strukturen einen engen Kontakt herzustellen.
• Eine wichtige Gruppe mehrlagiger Schichtkörper des erwähnten Typs stellen wiederaufladbare oder nicht wiederaufladbare, dünne Schichten aufweisende elektrochemische Stromgeneratoren dar, unter denen die elektrochemischen Stromgeneratoren erwähnt werden können, die in der EP-A-00 13 199 beschrieben werden und bei denen ein makromolekularer Stoff mit Ionenleitung verwendet wird, der aus der festen Lösung eines ionisierbaren Alkalimetallsalzes M&spplus;X&supmin;, insbesondere aus Lithiumsalz, im Inneren eines verformbaren Polymerstoffes besteht, der zumindest zum Teil aus einem oder mehreren Polymeren und/oder Copolymeren von Monomeren besteht, die wenigstens ein Heteroatom und insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff aufweisen, das zur Bildung von Bindungen vom Donator-Akzeptor-Typ mit dem Kation M&spplus; geeignet ist.
• Die dünne Schichten aufweisenden elektrochemischen Stromgeneratoren ermöglichen die Speicherung einer hohen Energiemenge pro Volumen- und Gewichtseinheit. Die Leistung, die sie liefern können, hängt unmittelbar von der Beweglichkeit der Ionen im makromolekularen ionenleitencen Stoff ab, d.h. von der Ionenleitfähigkeit dieses Stoffes.
• Es ist bekannt, daß die Ionenleitfähigkeit von makromolekularen Stoffen mit Ionenleitung in dünne Schichten aufweisenden elektrochemischen Stromgeneratoren bei Umgebungstemperatur oder darunterliegenden Temperaturen relativ schwach ist, daß aber die Leitfähigkeit mit der Temperatur zunimmt. Möchte man derartige Geneiatoren bei erhöhter Kurzzeitleistung arbeiten lassen, ist es also von Vorteil, ihre Temperatur rasch und möglichst gleichmäßig erhöhen zu können.
• Dies ist besonders günstig, um einen maximalen Nutzen aus hohe Energiemengen liefernden Generatoren, insbesondere Primärgeneratoren zu ziehen, die lange im Bereich der Umgebungstemperatur oder bei darunterliegenden Temperaturen gestanden hatten, die besonders günstig sind für eine Verminderung, d.h für eine vollständige Unterdrückung des Phänomens der Selbstentladung. Wenn derartige Generatoren rasch erwärmt werden, können sie momentan selbst nach mehreren Jahren der Lagerung extrem hohe Leistungen liefern, wozu man sie nur unmittelbar vor ihrer intensiven Nutzung rasch und gleichmäßig aufzuheizen braucht.
• Die Verwendung einer äußeren Wärmequelle zur Erwärmung der in den erwähnten dünnen Schichten vorliegenden Stromgeneratoren ermöglicht nicht die Erzielung des gewünschten Ergebnisses, da diese Art zu arbeiten zu einem Temperaturgefälle im Inneren des Generators führt, was bedingt ist durch die schlechte Wärmeleitung in dem den Generator bildenden mehrschichtigen Körper, was in einer ungleichmäßigen Arbeitsweise des Generators zum Ausdruck kommt.
• Es wurde bereits vorgeschlagen (GB-A-2 065 027), ein in dünner Schicht vorliegendes Polymergemisch, das einen ionisch leitenden makromolekularen Stoff erthält, der aus einem mit einem ionisierbaren Salz verbundenen Polyether besteht, entsprechend der Technik der Erwärmung durch Dielektrizitätsverluste zu erwärmen. Diese Technik besteht darin, daß man das Gemisch der Einwirkung elektromagnetischer Wellen von sehr hoher Frequenz, d.h. einer Frequenz in der Größenordnung von 10&sup6; bis 10&sup8; Hertz, aussetzt.
• Diese Technik der Erwärmung durch Dielektrizitätsverluste wird nicht auf die Erwärmung von in dünnen Schichten vorliegenden Stromgeneratoren wie den erwähnten angewandt und auch grundsätzlich nicht auf die Erwärmung von Schichtkörpern aus wenigstens einer dünnen Schicht eines ionenleitenden makromolekularen Stoffes, der in Sandwichform zwischen zwei Strukturen mit erhölter Elektronenleitung zwischengeschaltet ist, da neben den mit der Herstellung dieser Schicht verbundenen Schwierigkeiten und den durch sie infolge der Verwendung von sehr hochfrequenten elektrischen Signalen bedingten Nachteilen für die Umwelt, diese Technik nur wenig zur Erwärmung von mehrlagigen Schichtkörpern beiträgt, die mehrere nahe beieinanderliegende Schichten mit Elektronenleitung umfassen.
• Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur raschen und gleichmäßigen Erwärmung eines mehrlagigen Schichtkörpers der wenigstens eine dünne Schicht eines makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung bzw. eines festen polymeren Elektrolyten umfaßt, die zwischen zwei Strukturen mit erhöhter Elektroneleitung so angeordnet ist, daß sie mit diesen Strukturen engen Kontakt hat, was die Beseitigung der Nachteile der Verfahren zur Erwärmung durch eine äußere Wärmequelle oder durch Dielektrizitätsverluste ermöglicht.
• Das erfindungsgemäße Ve-rfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen den Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung, die auf beiden Seiten jeder Schicht des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung angeordnet sind, ein elektrisches Spannungssignal anlegt, bei dem zumindest ein Teil eine Wechselspannungskomponente mit einer Frequenz von unter 5 kHz und einer Amplitude, d.h. einer Differenz zwischen dem Maximal- und Durchschnittsspannungswert zwischen 0,05 und 100 V, darstellt, urn auf diese Weise im mehrlagigen Schichtkörper einen lonenwechselstrom zu erzeugen, der eine Erwärmung des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung bzw. des festen polymeren Elektrolyten durch den Jouleeffekt zu berwirken vermag.
• Vorteilhafterweise beträgt die Frequenz der Wechselspannungskomponente des zwischen den Strukturen mit Elektronenleitung angelegten elektrischen Spannungssignals zwischen 2 und 2000 Hz und vorzugsweise zwischen 10 und 500 Hz. Außerdem liegen die bevorzugten Werte der Amplitude der Weühselspannungskomponente zwischen 0,05 und 30 V.
• Die Wechselspannungskomponente des erfindungsgemäß verwendeten Signals der elektrischen Spannung kann sinusförmig oder nichtsinusförmig sowie kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.
• Die Wechselspannungskomponente kann insbesondere aus einer sinusförmigen elektrischen Spannung mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz bestehen, die von der vom Stromnetz gelieferten sinusförmigen Wechselspannung erzeugt wird.
• Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, die elektrische Leistung einzustellen, die den Klemmen des gesamten mehrlagigen Schichtkörpers vom oben beschriebenen Typ auf der Basis eines festen Polymerelektrolyten, der erwärmt werden soll, zuzuführen ist, um die gewünschte Temperatur in einer gegebenen Zeit unter Berücksichtigung der Größe und Geometrie des zu erwärmenden mehrlagigen Schichtkörpers, seiner Wärmekapazität und Wärmeabgabe an das Außenmedium zu erreichen.
• Die über den festen Polymerelektrolyten verteilte Wärmeleistung entspricht aufgrund der wechselseitigen Bewegung der in ihm enthaltenen lonen der Formel U²A/Ri, worin UA dem Effektivwert der Wechselspannungskomponente des angelegten Signals der elektrischen Spannung entspricht und Ri den Ionenwiderstand der Schicht des festen Polymerelektrolyten des zu erwärmenden mehrlagigen Schichtkörpers darstellt. Dieser Ionenwiderstand ergibt sich aus äer Beziehung
• Ri = K x e/S
• wobei K den spezifischen lonenwiderstand des festen Polymerelektrolyten, e die Dicke und S die Oberfläche der Schicht des festen Polymerelektrolyten des mehrlagigen Schichtkörpers bedeuten. Die über den festen Polymerelektrolyten verteilte Wäriiieleistung entspricht somit der Formel
• U²A/Ri oder K x U²A x S/e.
• Die an einen mehrlagigen Schichtkörper zu dessen Erwärmung anzulegende Wechselspannung bei einer vorgegebenen Wärmeleistung ist somit umso geringer, je größer die Oberfläche dieses Schichtkörpers und je geringer seine Dicke sind. Die Erwärmung eines Systems aus n identischen mehrlagigen Schichtkörpern erfordert außerdem das Anlegen einer stärker erhöhten Wechselspannung (bei weniger erhöhter Stärke), wenn diese n Elemente in Serie geschaltet sind als dann, wenn diese n Elemente parallel geschaltet montiert sind.
• Im Laufe der Erwärmung des mehrl.:iijigen Schichtkörpers zeigt die Stärke des Wechselstioms, dei im Inneren des ionisch leitenden makromolekularen Stoffes aufgrund des Anlegens des elektrischen Spannungssignals miz der Wechselspannungskomponente zwischen den elektronisch leitenden Strukturen erzeugt wird, die Tendenz mit der Temperatur aufgrund der Verringerung des Widerstandes des ionisch leitenden Stoffes anzusteigen. Gegebenenfalls kann die Temperatur im Inneren des ionisch leitenden Stoffes im Laufe der Erwärmung des mehrlagigen Schichtkörpers so gesteuert werden, daß sie einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, wobei die Steuerung insbesondere so erfolgen kann, daß entweder ein elektrisches Spannungssignal verwendet wird, dessen Wechselspannungskomponente einen konstanten Effektivwert aufweist und man die Stärke des erzeugten Wechselstroms begrenzt, oder daß man die Stärke des den ionisch leitenden Stoff passierenden Wechselstroms konstant hält und die Amplitude der Wechselstromkomponente des elektrischen Spannungssignals begrenzt. Diese Techniken der Wärmeregelung der Temperatur eines Leiters sind dem Fachmann allgemein bekannt und brauchen hier nicht detailliert beschrieben zu werden.
• Wie oben angegeben, umfaßt der mehrlagige Schichtkörper, den man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erwärmt, wenigstens eine dünne Schicht eines ionenleitenden makromolekularen Stoffes, wobei diese in Sandwichform zwischen zwei Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung zwischengeschaltet ist.
• Unter der "dünnen Schicht" des ionenleitenden makromolekularen Stoffes versteht man eine Schicht dieses Stoffes, dessen Dicke, die im wesentlichen dem Abstand entspricht, der die beiden Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung trennt, die auf beiden Seiten des ionisch leitenden makromolekularen Stoffes angeordnet sind, im Vergleich zu den Kontaktflächen dieses makromolekularen Stoffes mit den angrenzenden, aus Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung gebildeten Schichten nur gering ist. Vorteilhafterweise beträgt die Dicke der dünnen Schicht des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung 5 bis 2000 um, wobei die Dicke so gleichmäßig wie nur möglich sein muß.
• Der makromolekulare Stoff mit Ionenleitung können beliebige Stoffe auf Polymerbasis darstellen, die gleichzeitig eine Ionenleitfähigkeit von wenigstens 10&supmin;&sup7; Siemens/cm bei Umgebungstemperatur und eine Elektronenleitfähigkeit von unter 10&supmin;¹&sup0; Siemens/cm aufweisen können.
• Der makromolekulare Stoff mit Ionenleitung kann insbesondere in einer festen Lösung wenigstens eines ionisierbaren Salzes, insbesondere eines Alkalimetallsalzes und vorzugsweise eines Lithiumsalzes in einem polymeren verformbaren Material bestehen, das wenigstens zum Teil aus einem oder mehreren Polymeren und/oder Copolymeren von Monomeren gebildet wird, die wenigstens ein Heteroatom, insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff enthalten, wobei dieses Material zur Bildung von Bindungen vom Donator- und Akzeptor-Typ mit dem Kation des ionisierbaren Salzes befähigt ist, und das Polymer oder die Polymere insbesondere unter Polyethern und vorzugsweise unter Homopolymeren von Ethylen- oder Propylenoxid ausgewählt sind (vgl. EP-A-00 13 199). Zur Verbesserung der festen Lösungen des genannten Typs kann der polymere verformbare Stoff insbesondere in einem Copolymer aus Ethylenoxid und wenigstens einem anderen cyclischen Oxid bestehen, wobei dieses Copolymer die Struktur eines statistischen Copolymers (US-A-4 578 326), das gegebenenfalls vernetzt ist (FR-A-2 570 224), oder die Form eines Netzes vom Urethantyp aufweist, das sich aus der Umsetzung eines Blockcopolymers aus Ethylenoxid und wenigstens einem anderen cyclischen Oxid mit einem Kupplungsmittel, das in einem organischen Polyisocyanat besteht, ergibt (FR-A-2 485 274). Außerdem können die in der EP-A-00 13 199 erwähnten ionisierbaren Salze teilweise oder zur Gänze durch ionisierbare Salze wie Alkalimetall- Closoborane (FR-A-2 523 770), Alkalimetall-Tetrakistrialkylsiloxyalanate (FR-A-2 527 611), -bis(perhalogenalkylsulfonyl)-imide oder -bis(perhalogenacyl)-imide (FR-A-2 527 602), Alkalimetall-Tetraalkinylborate oder -Aluminate (FR-A- 2 527 610), Alkalimetallderivate von Perhalogenalkylsulfonylmethan- oder Perhalogenacylmethanverbindungen (FR-A- 2 606 218) oder Alkalimetallsalze von polyethoxylierten Anionen (EP-A-02 13 985) ersetzt werden.
• Der makromolekulare Stoff mit Ionenleitung kann außerdem in einer festen Lösung eines ionisierbaren Salzes, wie z.B. eines Salzes, wie es in den oben erwähnten Druckschriften beschrieben wird, in einem Polymerstoff, bestehend aus einem Organometallpolymer, in dem wenigstens zwei Polyetherketten über ein Metallatom ausgewählt unter Al, Zn und Mg (FR-A- 2 557 735) oder unter Si, Cd, B und Ti (FR-A-2 565 413), miteinander verknüpft sind oder in einem Polymerstoff bestehen, der aus einem Polyphosphazen gebildet ist, das pro Phosphoratom zwei Polyethergruppen wie Polyoxyethylengruppen trägt.
• Der makromolekulale Stoff mit Ionenleitung kann außerdem unter Gemischen von Polymeren mit polarem und/oder solvatisierendem Charakter mit jedem Salz, jeder Säure oder Base, die im Polymer ausreichend dissoziiert sind, um zur geeigneten Ionenleitfähigkeit zu gelangen, oder unter Polymeren, die ionisierbare Funktionen tragen, die zu Anionen oder Kationen, die auf den makromolekularen Ketten fixiert sind, führen, oder unter Protonenleitern, wie sie in der FR-A- 2 593 328 beschrieben werden, oder unter Gemischen aus inerten Polymeren und anorganischen oder organischen Stoffen mit Ionenleitung, die in der Polymermatrix dispergiert sind, ausgewählt werden.
• Unter einer Struktur mit erhöhter Elektronenleitung versteht man erfindungsgemäß jeden Verbundstoff, der Elektronenleitfähigkeiten von über 10&supmin;&sup8; Siemens/cm zu erreichen vermag. Es kann sich um verschiedene Stoffe handeln, wie sie allgemein als Elektrodenkollektoren Verwendung finden, und zwar insbesondere um Filme, Bänder und Platten aus einem leitenden Metall wie Cu, Al, Ag, Ni, Zn oder um einen organischen Stoff wie Polyacetylen, Polypyrrol, Polyaniline oder ein anderes gegebenenfalls mit Ionenverbindungen versetztes ungesättigtes Polymer. Außerdem kann es sich um Isolierstoffe wie Gläser oder Kunststoffe handeln, die mit leitenden Schichten überzogen sind, wobei diese nach unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden, wie z.B. durch Metallisierung, Vakuumabscheidung, Kathodenzerstäubung (sputtering) oder Laminierung.
• Die Struktur mit Elektronenleitung kann außerdem in einem Verbundstoff bestehen, wobei mindestens eine seiner Komponenten ausreichende Elektronenleitfähigkeit aufweist. Als Beispiele dafür können bestimmte Verbundstoffelektroden genannt werden, insbesondere solche, wie sie in der EP-A- 00 13 199 beschrieben werden, bei denen ein Stoff mit Elektronenleitung, wie z.B. Ruß, mit verschiedenen elektrochemischen aktiven Stoffen verbunden ist, wobei derartige Elektroden insbesondere in elektrochemischen primären oder sekundären Stromerzeugern auf der Basis eines festen Polymerelektrolyten in dünnen Schichten verwendet werden.
• Wie oben angegeben, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet für die Erwärmung von mehrlagigen Schichtkörpern, die elektrochemische, gegebenenfalls wiederaufladbare Stromerzeuger darstellen, die aus wenigstens einer dünnen Schicht eines festen Polymerelektrolyten, d.h. aus einem makromolekularen Stoff mit Ionenleitung, wie oben ausgeführt, gebildet sind, wobei diese Schicht in Sandwichform zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, welche die Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung bilden und jede geeignete Anordnung und insbesondere die Anordnung von Elektrodenverbundstoffen darstellen können, wie sie in den Druckschriften beschrieben wird, auf die oben Bezug genommen wird.
• Die elektrochemischen Stromerzeuger des angeführten Typs sind insbesondere verwendbar für die Speisung von Elektromotoren für die verschiedensten tragbaren Vorrichtungen, wie z. B. Bohrmaschinen, Staubsauger, Heckenschneidemaschinen, Rasenmäher, und außerdem können sie aufgrund ihrer flexiblen Konfiguration im Kontakt mit Elektromotoren angeordnet werden, deren Speisung sie gewährleisten, was die Herstellung von Vorrichtungen mit integrierten Stromerzeugern ermöglicht. Bei derartigen Verwendungszwecken der oben erwähnten Stromerzeuger als integrierte Generatoren ist, nachdem der Generator im Innern auf die für seinen Betrieb unter Einsatz des erfindungsgemäßen Erwärmungsverfahrens geeignete Temperatur gebracht wurde, die Wärme, die u.a. durch die Wärmeabgabe des E-Motors der durch den Generator gespeisten Vorrichtung erzeugt wird, ausreichend, durch eine Steuerung der Wärme führung des Systems den an den Motor angeschlossenen Generator innerhalb eines Temperaturbereichs zu halten, der den Betrieb des Generators unter optimalen Bedingungen ermöglicht. So z.B. kann man um den E-Motor eines Rasenmähers eine ausreichende Zahl an Stromerzeugern auf der Basis eines festen Polymerelektrolyten in dünnen Schichten anordnen, um eine Batterie zu bilden, welche einen vorgegebenen autonomen Betrieb, z.B. für zwei bis drei Stunden, ermöglicht. Erwärmt man die Stromerzeuger in ihrem Innern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren während ihrer Wiederaufladung, sofern sie wiederaufladbar sind, und/oder unmittelbar vor ihrem Einsatz, kann man über mehr als 80% der Nennleistung der Batterie während der vorgegebenen Betriebsdauer verfügen.
• Bei einem elektrochemischen, aus dünnen Schichten bestehenden Stromerzeuger vom oben beschriebenen nicht wiederaufladbaren Typ kann die Phase der Erwärmung des Stromerzeugers durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor dem Einsatz des Stromerzeugers oder am Beginn seines Einsatzes erfolgen.
• Die an den nicht wiederaufladbaren Generator angelegte elektrische Spannung ist vorteilhafterweise die Summe einer Wechselspannungskomponente, wie sie oben definiert wurde, und einer Gleichspannung mit einem Wert, der zumindest der Spannung des Generators bei offenem Stromkreis entspricht, wobei die Wechsel- und die Gleichspannung gleichzeitig und getrennt voneinander oder in Form einer aus ihrer Summe resultierenden einzigen Spannung angelegt werden können.
• Bei einem elektrochemischen Stromerzeuger in dünnen Schichten vom oben erwähnten wiederaufladbaren Typ kann die Phase der Erwärmung dieses Generators nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie oben für einen nicht wiederaufladbaren elektrochemischen Stromerzeuger in dünnen Schichten oder/und während wenigstens eines Teils des Wiederaufladungszyklus des Generators angegeben, durhgeführt weden. Erfolgt die Erwärmung während des Wiederaufladungszyklus des Generators, ist die an den wiederaufzuladenden Generator angelegte elektrische Spannung vorteilhafterweise die Summe einer Wechselspannung oder Wechselspannungskomponente, wie sie oben definiert wurde, und einer Gleichspannung mit einem Wert, der wenigstens der Nennspannung des aufgeladenen Generators entspricht, wobei die Wechsel- und Gleichspannung gleichzeitig und getrennt oder in Form einer einzigen aus ihrer Summe resultierenden Spannung angelegt werden können. Die Erwärmung des Generators während der Wiederaufladungszyklen ermöglicht eine starke Verringerung der Wiederaufladungszeit.
• Verbindet man mehrere elektrochemische Stromerzeuger in dünnen Schichten vom oben erwähnten Typ zur Bildung des Stromerzeugers, kann man ausgehend von wenigstens einem der Einzelgeneratoren, gegebenenfalls alternierend die für die Erwärmung der übrigen Einzelgeneratoren verwendbare Wechselspannung erzeugen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem für die oberflächliche Erwärmung von Bauteilen unterschiedlicher Form verwendet werden, deren Oberfläche mit einem mehrlagigen Schichtkörper ausgestattet ist, der eine dünne Schicht eines festen Polymerelektrolyten umfaßt, der in einem makromolekularen Stoff mit Ionenleitung, wie er oben definiert wurde, besteht, der zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten angeordnet ist, die Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung, wie oben angegeben, bilden, wobei die zwischen den Strukturen angelegte Spannung in diesem Fall ausschließlich eine Wechselspannung ist.
• Man kann auf diese Weise Systeme für die Haushaltsheizung durch Strahlungsheizkörper herstellen, von denen bekannt ist, daß sie einer- höheren Komfort bieten und gleichzeitig eine erhebliche Eneregieeinsparung ermöglichen. So z.B. kann man bei diesem Verwendungstyp den mehrlagigen Schichtkörper in Form einer Heiztapete bilden, den man durch Verbinden mit einem Blatt aus metallisiertem Papier erhält, das dann auf Mauern und Zwischenwänden als gewöhnliche Tapete aufgebracht werden kann, wonach eine dünne Schicht des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung aufgebracht wird und danach eine Lage eines ebenfalls elektronisch gut leitenden Stoffes, wie z.B. eine zweite Papierbahn oder eine Folie aus einem verformbaren metallisierten Stoff oder eine dünne Folie aus einem elektronisch leitenden Metall. Diese Heizungstechnik unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet eine Reihe von Vorteilen wie unter anderem den Einsatz sehr geringer Spannungen ohne Gefahr bei ihrem Gebrauch im Haushalt, die Tatsache, daß ein gewisses Maß an Rißbildung in der Heiztapete toleriert wird, ohne daß es zur Veränderung der Dauerleistung kommt, und die Möglichkeit, die Heiztapete gefahrlos zu durchbohren und iestzunageln, da der vorübergehend erzeugte Kurzschluß die lokale Zerstsörung eines der leitenden Überzüge unter natürlicher lokaler Überlappung durch den makromolekularen Stoff mit Ionenleitung (fester Polymerelektrolyt) nach sich zieht, wobei der Anteil der zerstörten Oberfläche im Verhältnis zur Gesamtoberfläche des die Heiztapete bildenden mehrlagigen Schichtkörpers vernachlässigbar ist.
• Besitzt das oberflächlich aufzuheizende Bauteil eine unregelmäßige Oberfläche, stellt man den mehrlagigen Schichtkörper auf der Oberfläche des Bauteils durch Anstrichtechniken her, wobei man z.B. wie folgt vorgeht: Zuerst wird auf die Oberfläche z.B. in einer Lösungsmittelphase oder durch elektrostatisches Spritzen eine Schicht eines elektronisch leitenden Stoffes aufgebracht, ausgewählt unter Metallpulvern, Ruß und leitenden Polymeren, insbesondere solchen mit ungesättigten konjugierten Bindungen, wie sie oben erwähnt wurden, wobei man auf der auf diese Weise hergestellten leitenden Oberfläche einen kleinen Bereich reserviert, der vor der Beschichtung durch die nachfolgenden Lagen geschützt ist und für die Kontaktierung mit der durch die auf diese Weise gebildeten Schicht des elektronisch leitenden Stoffes gebildeten Elektrode bestimmt ist. Danach wird auf die Schicht des elektronisch leitenden Stoffes mit jeder geeigneten Technik, wie z.B. durch Spritzen, Eintauchbeschichtung oder Beschichtung, eine zweite dünne Schicht des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung aufgebracht. Auf diese zweite Schicht wird schließlich eine dritte Schicht aus einem elektronisch leitenden Stoff, wie oben angegeben, aufgebracht, wobei diese dritte Schicht, die Rolle der zweiten Elektrode spielt. Auf dieser Schicht sieht man einen Bereich vor, der die elektrische Verbindung mit der Wechselspannungsquelle ermöglicht, wobei diese Verbindung z.B. durch Löten oder lokales Aufbringen einer leitenden Paste, wie z.B. eines mit Silber beschickten Epoxyharzes, hergestellt werden kann Auf das Ablegen der ersten leitenden Schicht auf der Oberfläche des oberflächlich aufzuheizenden Bauteils kann verzichtet werden, wenn diese Oberfläche bereits ausreichende elektronische Leitfähigkeit aufweist, um als erste Elektrode fungieren zu können.
• Die zur Aufheizung des mehrlagigen Schichtkörpers verwendbare Wechselspannung kann mit Hilfe jeder bekannten Wechselspannungsquelle erzeugt werden, die eine elektrische Wechselspannung zu liefern vermag, welche die Form eines kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Signals mit den oben definierten Kenndaten für Frequenz und Amplitude aufweist. Ist der mehrlagige Schichtkörper ein Stromerzeuger, kann die Wechselspannungsquelle in den Generator oder in die diesen verwendende Vorrichtung oder in die zur Wiederaufladung des Generators verwendete Ladevorrichtung integriert sein.
• Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die Erfindung, schränken sie jedoch nicht ein.
Beispiel 1
• Zum Nachweis der Umkehrbarkeit der bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandten Vorgänge wird eine Vorrichtung mit einer Fläche von 4 cm² hergestellt, indem man beide Flächen eines 50 um dicken Films eines festen Polymerelektrolyten mit einer 20 um dicken Verbundstoffelektrode verbindet, die gebildet wurde aus Acetylenruß, der in einem festen Polymerelektrolyten von derselben Art wie der erwähnte Film dispergiert wurde, wobei die Elektrode auf ein 25 um dickes Aluminiumband aufgebracht worden war. Der feste Polymerelektrolyt bestand aus einer festen Lösung von Lithiumperchlorat in einem Copolymer von Ethylenoxid und Methylglycidylether, wobei das Copolymer 90 Mol-% Ethylenoxid enthielt und die feste Lösung ein Molverhältnis der Sauerstoffatome der Etherfunktionen zu den Lithiumionen von ca. 20 aufwies.
• Die so gebildete Vorricbtung, deren EMK-Ausgangswert 0 V und deren Temperatur 23ºC betrugen, wurde wärmeisoliert und mit einem miniaturisierten Thermoelement verbunden, um die erzeugte Wärmewirkung rasch messen zu können. Die Elektrodenkollektoren wurden mit den Klemmen eines Rheostaten verbunden, der mit 60 Zyklen/Sekunde arbeitete und auf eine Ausgangsspannung von 10 V eingestellt war. Nach Einschalten des Rheostaten stieg die Temperatur rasch an, um nach ca. 30 Sekunden 60ºC zu erreichen. Der Versuch wurde mehrfach wiederholt, wobei immer dieselbe Wirkung beobachtet wurde. War der Rheostat auf 20 V eingestellt, wurde diese Temperatur nach ca. 10 sec erreicht und der Wechselstrom stieg von ca. 60 mA auf ca. 150 bis 200 mA an. Wurde das Wechselspannungssignal länger als oben angegeben gehalten, zeigte der Strom die Tendenz, infolge der Verringerung des Innenwiderstandes der Vorrichtung anzusteigen. Bei Überprüfung der EMK nach den einzelnen Versuchen betrug die Spannung jeweils immer 0 V.
• Dies beweist ebenso wie der Innenwiderstand, der bei 24ºC unverändert bleibt, daß die Wirkungen reversibel sind und daß es zu keiner dauernden Schädigung kommt. Die abgestrahlte Leistung liegt somit bei einer derartigen Vorrichtung in einer Größenordnung von 0,6 Watt bei einer genutzten Oberfläche von ca. 4 cm².
Beispiel 2
• Hergestellt wurde ein Li-Stromerzeuger in dünner Schicht, bestehend aus einer Lage eines festen Polymerelektrolyten, der in Sandwichform zwischen einer positiven und einer negativen Elektrode angeordnet war.
• Die Schicht des festen Polymerelektrolyten hatte eine Dicke von 40 um und war zusammengesetzt aus einer festen 10 Gew.- %igen Lösung von Lithiumperchlorat in einem Ethylenoxid- Methylglycidylether-Copolymer mit einem Gehalt an 80 Gew.-% Ethylenoxid.
• Die positive Elektrode erhielt man durch Sintern von Titansulfidpulver, Ruß und einem festen Polymerelektrolyten, der in der oben erwähnten festen Lösung bestand, zu einer homogenen Masse, so daß der Li-Gehalt auf der Elektrode 4 Coulomb/cm² entsprach, d.h. ca. 0,29 mg/cm² betrug, wobei die Elektrode auf einen Sammler aufgebracht wurde, der aus einer 20 um dicken Aluminiumfolie bestand.
• Die negative Elektrode bestand aus einer 20 um dicken Lithiumfolie, die auf einen aus einem 12 um dicken Kupferband bestehenden Stromabnehmer aufkaschiert worden war.
• Der gesamte Generator mit einer Oberfläche von 20 cm² wurde dann in eine biegsame Metallkunststoffhülle auf der Basis von dünnen, aufeinandergeklebten Folien aus Polyester, Aluminium und Polyethylen eingeschlossen. Diese Verpackung dient einerseits zur Verbindung der positiven Elektrode mit der negativen und bildet andererseits eine Sperre gegenüber Wasser und Sauerstoff, was einen Betrieb des Generators während zahlreicher Lade/Entladezyklen ermöglicht.
• Der auf diese Weise yebildete Generator besaß eine mittlere Spannung von 2,1 V, die im Verlaufe der normalen Entladung von 3,5 auf 1,6 V absank, und ermöglichte eine einwandfreie Nutzung der installierten elektrischen Kapazität von 80 Coulomb, was 22,2 mA/h entsprach, und zwar für jede Entladungsbedingung unter 2 mA, d.h. für jede Entladung des Generators während einer Zeitdauer von über 10 Stunden. Wurden bei höherem Stromverbrauch Generatorentladungen durchgeführt, wurde ein rascher Abfall des Nutzungsgrades in bezug auf die elektrische Kapazität des Generators festgestellt, d.h. daß bei einer Entladung unter 4 mA nur mehr 50%, bei einer Entladung unter 10 mA 20% und bei einer Entladung unter 20 mA nur mehr 5% genutzt werden konnten.
• Der oben hergestellte Generator wurde vor seiner Entladung mit einem elektrischen Spannungssignal beaufschlagt, das sich aus der Überlagerung einer Wechselspannung mit einer Amplitude von 3 V und einer Frequenz von 50 Hz und einer Gleichspannung von 2,5 V ergab, wobei man so arbeitete, daß die positive Klemme des Generators mit der Wechselstromphase von höherer mittlerer Spannung verbunden war. Die Beaufschlagung mit dieser Wechselspannung führte innerhalb weniger Minuten zu einer Steigerung der Temperatur des Generators von 22ºC auf 60ºC. Von diesem Zeitpunkt an konnte der Generator einen durchschnittlichen Strom von 8 mA erzeugen, was einer vollständigen Entladung innerhalb von 2 Stunden (C/2) entsprach. Wurde eine Isolierung oder ein Wärmeleitwiderstand vorgesehen, der ausreicht, um den Generator bei einer Temperatur von über 30ºC zu halten, konnte ein derartiger Strom während ungefähr 100 Minuten (ca. 80% der Gesamtkapazität des Generators) gehalten werden. Ohne die erfindungsgemäße Heizung würde die Nutzung des Generators unter denselben Entladungsbedingungen bei Umgebungstemperatur bei einer Endspannung von 1,6 V nur ca. 20 Minuten dauern, was einer Nutzung der Generatorkapazität von weniger als 15% entspricht.
Beispiel 3
• Der Generator, wie er in Beispiel 2 beschrieben wurde, machte eine Wiederaufladungsdauer von wenigstens zehn Stunden bei einer konstanten Bedingung von 2,2 mA notwendig, um bei Umgebungstemperatur und einer Kapazität C von 4 Coulomb/cm² eine vollständige Wiederaufladung zu erreichen. Führte man bei 25ºC unter Einsatz einer erhöhten Stärke eine raschere Wiederaufladung durch, wobei jedoch der maximale Schwellenwert für die Wiederaufladungsspannung bei 3,5 V gehalten wurde, beobachtete man einen rascheren Anstieg dieser Spannung am Ende dei Aufladung, was dem Ende der möglichen Wiederaufladung entsprach, was zu einer geringeren Menge an gespeicherter Energie führte.
• Man ist somit auf Wiederaufladungsbedingungen von unter C/10 beschränkt, wenn man ohne Schädigung bei Umgebungstemperatur vollständige Wiederaufladungen erzielen möchte.
• Der entladene Generator wurde mit einem Wechselspannungssignal mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 4 V beaufschlagt, das mit einer Gleichspannung überlagert war, das der Eigenspannung des entladenen Generators entsprach. Man stellte einen raschen Anstieg der Temperatur auf 50 bis 60ºC fest, was somit eine fünfmal schnellere vollständige Wiederaufladung des Generators während einer fünfmal kürzeren Zeitdauer als bei einem Generator, der bei Umgebungstemperatur gehalten wird, ermöglicht. Es war somit möglich, innerhalb von 2 Stunden nach erfolgter Aufheizung mit einer durchschnittlichen Stärke von 11 mA eine vollständlge Wiederaufladung des Generators zu erreichen, was erst nach 10 Stunden zumindest bei Umgebungstemperatur möglich war.
• Man erzielte Ergebnisse, die mit den obere erwähnten erfindungsgemäßen vergleichbar waren, wenn man den entladenen Generator unter Verwendung eines potentiostatischen Ladegerätes (Ladegerät bei konstanter Spannung) wieder auflud, das zwischen die Elektroden des Generators ein elektrisches Spannungssignal zuführte, das sich aus der Überlagerung der erwähnten Wechselspannung mit einer Amplitude von 4 V und einer Frequenz von 50 Hz mit einer auf 3,5 V festgelegten Gleichspannung für die Wiederaufladung ergab.
Beispiel 4
• Hergestellt wurden Heiztapeten durch Verbindung eines 150 um dicken Papierblattes, das auf einer Fläche mit einer 1 bis 20 um dicken Kupferschicht metallisiert war, mit einer Schicht eines 5 um bis 100 um dicken festen Polymerelektrolyten wobei dieser Elektolyt aus einer festen 10 Gew.-% Lösung von KSCN bestand, das in einem CoPolynier aus Ethylenoxid und Butylenoxid mit 70 Gew.-% Ethylenoxid gelöst war, und mit einer 20 um dicken Folie aus Polypropylen, die auf einer Fläche durch Vakuumabscheidung einer sehr dünnen Schicht eines gut leitenden Metalls wie Kupfer metallisiert war, so daß mehrlagige Schichtkörper gebildet wurden, bei denen die Schicht des festen Polymerelektrolyten zwischen den beiden metallisierten Blättern bzw. Folien angeordnet war und dem Metallüberzug auf jedem der Blätter bzw. Folien fest anhaftete.
• Das Verkleben der Schicht des festen Polymerelektrolyten mit den Metallüberzügen auf den metallisierten Blättern bzw. Folien erfolgte durch Beschichtung des metallisierten Papiers mit der Elektrolytschicht durch Extrusion in geschmolzenem Zustand oder durch Beschichtung aus einer Lösung des Salzes und des Copolymers in einem gemeinsamen Lösungsmittel und dessen Verdampfung zur Bildung eines Komplexes aus metallisiertem Papier und dem festen Polymerelektrolyten und nachfolgendes Aufkaschieren des Komplexes auf die Folie aus metallisiertem Polypropylen, wobei diese Arbeitsgänge so durchgeführt wurden, daß jeder Metallüberzug die Elektrolytschicht auf einer der beiden Seiten die Kontaktfläche mit dem Elektrolyten leicht überragt, wodurch eine freiliegende, über den erhaltenen mehrlagigen Schichtkörper vorstehende metallisch leitende Lasche gebildet wird. Die wie oben beschrieben gebildeten mehrlagigen Schichtkörper wurden mit der Seite des Papierblattes zur Bildung von Strahlungsheizkörpern auf Gipsplatten aufgeklebt.
• Bei jeder der auf diese Weise erhaltenen Platten wurde zwischen den leitenden Metallüberzügen des mehrlagigen Schichtkörpers der jeweiligen Platte über die verbundenen Laschen eine Wechselspannung angelegt, die je nach Versuch eine Amplitude von 5 und 20 V und eine Frequenz von 10 bis 100 Hz aufwiest, wobei man einen raschen Anstieg der Temperatur des mehrlagigen Schichtkörpers beobachtete, der die Wärme infolge del Temperaturerhöhung in das umgebende Medium abstrahlte.
• Die abgestrahlte Leistung, die dem Produkt aus unter einer gegebenen Spannung zugeführten Stärke, multipliziert mit dieser Spannung, entspricht, hängt unmittelbar von der angelegten Spannung ab.
• Die Stärke verhält sich dabei direkt proportional zur Oberfläche der Heizverkleidung zur lonenleitfähigkeit des festen Polymerelektrolyten und umgekehrt proportional zur Dicke des Elektrolyten. Die abgestrahlte Leistung liegt im allgemeinen bei unter 0,05 W/cm², d.h. 5 mA/cm² bei einer Wechselspannung von 10 V.
• Die Temperaturzunahme im Verlaufe der Aufheizung hängt von der abgestrahlten elektrischen Leistung durch Joulesche Wärme sowie von der Wärmekapazität und -leitfähigkeit des Substrats ab, auf dem der mehrlagige Heizschichtkörper befestigt ist.
• Außerdem kann man Heizverkleidungen in Form von transparenten mehrlagigen Schichtkörpern herstellen, bei denen eine Schicht eines festen Polymerelektrolyten, wie er oben definiert wurde und der bei den verwendeten Schichtdicken transparent ist, sandwichartig zwischen zwei transparenten Stromsammelsubstraten angeordnet ist, die jeweils in einer transparenten Folie bestehen, die auf der dem festen Polymerelektrolyten zugewandten Fläche einen transparenten stromleitenden Überzug tragen, wobei die feste Schicht des Polymerelektrolyten auf dem transparenten leitenden Überzug jedes der Stromsammelsubstrate fest haftet. Man kann diese transpartenten Stromsammelsubstrate, z.B. durch Vakuumabscheidung sehr dünner Metalloxidschichten vom Typ eines Mischoxids aus Zinn und Indium (abgekürzt ITO) oder von gedoptem Zinnoxid auf transparenten Filmen aus einem Kunststoff, insbesondere auf der Basis von Polypropylen oder Polyester, erhalten. Vorteilhafterweise kann der feste Polymerelektrolyt aus einer festen Lösung wenigstens eines ionisierbaren Salzes in einem Polymerstoff, der wenigstens zum Teil aus einem oder mehreren Copolymeren von Diethylenoxid und wenigstens einem anderen cyclischen Ether gebildet ist, bestehen.
• Derartige Heizverkleidungen, die durch Anlegen einer erfindungsgemäßen Wechselspannung zwischen den leitenden Überzügen der auf beiden Seiten der Schicht des festen Polymerelektrolyten angeordneten Stromsammler aufgeheizt werden können, können z.B. duich Aufkleben auf optische Substratsysteme wie auf Verglasungen im Haushalt und für Kraftfahr-Zeuge, Rückspiegel, Spiegel oder verschiedene Lichtrufsyste me zur Aufheizung dieser optischen Systeme zur Enteisung und/oder Beschlagverhinderung ohne merkliche Beeinträchtigung der eigentlichen optischen Qualitäten dieser Systeme, befestigt werden. Die Verbindung des optischen Substratsystems, insbesondere eines transparenten Substrats, wie einer Verglasung oder eines reflektierenden Substrats, insbesondere eines Rückspiegels oder Spiegels, mit einer transparenten Heizverkleidung bildet ein Ganzes, das man als optisches System mit regelbarer Temperatur bezeichnen kann.

Claims (23)

1. Verfahren zur raschen und gleichmäßigen Erwärmung eines mehrlagigen Schichtkörpers, der wenigstens eine dünne Schicht eines makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung bzw. eines festen polymeren Elektrolyten umfaßt, die zwischen zwei Strukturen angeordnet ist, die erhöhte Elektronenleitung aufweisen, um zwischen den Strukturen einen engen Kontakt herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen den Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung, die auf beiden Seiten jeder Schicht des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung angeordnet sind, ein elektrisches Spannungssignal anlegt, bei dem zumindest ein Teil eine Wechselspannungskomponente mit einer Frequenz von unter 5 kHz und einer Schwankungsbreite, d.h. einer Differenz zwischen dem Maximal- und Durchschnittsspannungswert zwischen 0,05 und 100 V darstellt, um auf diese Weise im mehrlagigen Schichtkörper einen Ionenwechselstrom zu erzeugen, der eine Erwärmung des makromolekularen Stoffes mit Ionenleitung bzw des festen polymeren Elektrolyten durch den Jouleeffekt zu bewirkern vermag.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannungskomponente des zwischen den Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung angelegten elektrischen Spannungssignals zwischen 2 und 2000 Hz und vorzugsweise zwischen 10 und 500 Hz beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwankungsbreite der Wechselspannungskomponente des zwischen den Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung angelegten elektrischen Spannungssignals zwischen 0,05 und 30 V beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungskomponente ein kontinuierliches Signal und insbesondere ein sinusförmiges Signal oder auch ein diskontinuierliches Signal ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur im Inneren des makromolekularen Stoffes mit ionenleitung so steuert, daß sie nicht eine vorgegebene Temperatur überschreitet, wobei die Steuerung entweder durch Verwendung eines elektrischen Spannungssignals, dessen Wechselspannungskomponente einen konstanten Effektivwert aufweist, und durch Begrenzung der Stärke des erzeugten Wechselstroms oder durch Konstanthaltung der Stärke des im Stoff mit Ionenleitung fließenden Wechselstroms und Begrenzung der Schwankungsbreite der Wechselspannungskomponente des elektrischen Spannungssignals erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht des makromolekularen Stoffes mit lonenleitung des mehrlagigen Schichtkörpers eine Dicke zwischen 5 und 2000 um aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der makromolekulare Stoff mit Ionenleitung gleichzeitig eine Ionenleitfähigkeit von wenigstens 10&supmin;&sup7; Siemens/cm bei Umgebungstemperatur und eine Elektronenleitfähigkeit von unter 10&supmin;¹&sup0; Siemens/cm aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der makromolekulare Stoff mit Ionenleitfähigkeit in einer festen Lösung wenigstens eines ionisierbaren Salzes, insbesondere eines Alkalimetallsalzes und vorzugsweise eines Lithiumsalzes in einem polymeren verformbaren Material besteht, das wenigstens zum Teil aus einem oder mehreren Polymeren und/oder Copolymeren von Monomeren gebildet wird, die wenigstens ein Heteroatom, insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff enthalten, wobei dieses Material zur Bildurg von Bindungen vom Donator- und Akzeptor-Typ mit dem Kation des ionisierbaren Salzes befähigt ist, und das Polymer oder Copolymer bzw. die Polymere oder Copolymere, insbesondere Polyether und vorzugsweise Homopolymere von Ethylen- oder Propylenoxid oder Copolymere von Ethylenoxid und wenigstens einem anderen cyclischen Ether sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der makromolekulare Stoff mit Ionenleitung in einer festen Lösung eines ionisierbaren Salzes in einem Polymer besteht, ausgewählt unter metallorganischen Polymeren, bei denen wenigstens zwei Polyetherketten über ein Metallatom, ausgewählt unter Al, Zn, Mg, Si, Cd, B und Ti, verknüpft sind bzw. unter Polyphosphazenen, die pro Phosphoratom zwei Polyethergruppen und insbesondere zwei Polyoxyethylengruppen enthalten.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der makromolekulare Stoff mit Ionenleitung ausgewählt wird unter Gemischen von Polymeren mit polarem und/oder solvatisierendem Charakter mit jedem Salz, jeder Säure oder Base, die im Polymer ausreichend dissoziiert sind, um zur gewünscbten Ionenleitfähigkeit zu gelangen, unter Polymeren, die ionisierbare Funktionen tragen, die zu Anionen oder Kationen, die auf den makromolekularen Ketten fixiert sind, führen, unter polymeren Protonenleitern und unter Gemischen aus inerten Polymeren und anorganischen oder organischen Stoffen mit Ionenleitung, die in der Polymermatrix dispergiert sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch leitenden Strukturen aus Stoffen mit elektronischer Leitfähigkeit von über 10&supmin;&sup8; Siemens/cm bestehen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß der der Erwärmung unterworfene mehrlagige Schichtkörper aus einem elektrochemischen wiederaufladbaren oder nicht wiederaufladbaren Stromerzeuger besteht, der aus wenigstens einer dünnen Schicht des ionisch leitenden makromolekularen Materials bzw. einem polymeren festen Elektrolyten besteht, wobei diese Schicht in Sandwichform zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, welche die Strukturen mit erhöhter Elektronenleitung bilden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Stromerzeuger wiederaufladbar oder nicht wiederauf ladbar ist und die Phase der Erwärmung des Stromerzeugers vor seiner Verwendung oder bei deren Beginn durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Erwärmung eingesetzte elektrische Spannung die Resultierende aus der Wechselspannungskomponente und einer Gleichspannung ist, die einen Wert aufweist, der zumindest der Spannung des Stromerzeugers bei offenem Stromkreis entspricht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Wechsel- und Gleichspannung gleichzeitig und getrennt oder in Form einer einzigen aus ihrer Überlagerung resultierenden Spannung angelegt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Stromerzeuger wiederaufladbar ist und die Phase der Erwärmung des Stromerzeugers zumindest während eines Teils des Vorgangs der Wiederaufladung des Stromerzeugers durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Erwärmung eingesetzte elektrische Spannung die Resultierende aus der Wechsel- und einer Gleichspannung ist, die eiren Wert aufweist, der zumindest der Nennspannung des aufgeladenen Stromerzeugers en spricht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel- und Gleichspannung gleichzeitig und getrennt oder in Form einer einzigen aus ihrer Überlagerung resultierenden Spannung angelegt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere elektrochemische Generatoren in dünnen Schichten miteinander verbindet, um einen Stromerzeuger zu bilden, und man wenigstens einen der elektrochemischen Generatoren gegebenenfalls alternierend einsetzt, um die für die Erwärmung der übrigen Generatoren einsetzbare Wechselspannung zu erzeugen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet daß der mehrlagige Schichtkörper eine dünne Schicht aus einem polymeren festen Elektrolyten oder einem makromolekularen Stoff mit Ionenleitung umfaßt, wobei diese Schicht zwischen zwei stromleitenden Schichten angeordnet ist, welche Strukturen mit erhöhter elektronischer Leitung bilden, und sich auf der Oberfläche eines Elements von beliebiger Form befindet, das man oberflächlich zu erwärmen wünscht, und daß die angelegte Spannung zwischen den Strukturen mit erhöhter elektronischer Leitung ausschließlich eine Wechselspannung ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten des mehrlagigen Schichtkörpers, der auf der Oberfläche des oberflächlich zu erwärmenden Elements angeordnet ist, Papier- oder Kunststoffblätter sind, deren Fläche für die Kontaktierung mit dem polymeren festen Elektrolyten mit einem leitenden Überzug, wie z.B. einem Metallüberzug versehen ist.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrlagige Schichtkörper auf der Oberfläche des oberflächlich zu erwärmenden Elements durch Anstrich gebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des oberflächlich zu erwärmenden Elements eine Elektronenleitfähigkeit aufweist, die ausreicht, um als Elektrode zu fungieren, und man allein auf diese Oberfläche die Schicht des polymeren festen Elektrolyten aufbringt und auf diese die entsprechende elektrisch leitende Schicht.