DE932139C - Process for the direct conversion of the chemical energy of carbon or combustible gases into electrical energy by electro-chemical means - Google Patents

Process for the direct conversion of the chemical energy of carbon or combustible gases into electrical energy by electro-chemical means

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DE932139C
DE932139C DER8948A DER0008948A DE932139C DE 932139 C DE932139 C DE 932139C DE R8948 A DER8948 A DE R8948A DE R0008948 A DER0008948 A DE R0008948A DE 932139 C DE932139 C DE 932139C
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Germany
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copper
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DER8948A
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German (de)
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Eduard Dr Justi
Herbert Dr Spengler
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Ruhrchemie AG
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Ruhrchemie AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof

Description

Verfahren zur direkten Umwandlung der chemischen Energie des Kohlenstoffs oder brennbarer Gase in elektrische Energie auf elektrochemischem Wege Zusatz zum Patent 899 212 Im Patent 899 Zig wurde ein Verfahren zur direkten Umwandlung der chemischen Energie des Kohlenstoffs oder brennbarer Gase, wie Wasserstoff, Methan, Kohlenoxyd oder deren Mischungen, in elektrische Energie auf elektrochemischem Wege beschrieben. Die Umsetzung der Kohle oder Gase soll hier in Form einer Brennstoffkette erfolgen, wobei als Festleiter für diese Brennstoffkette ein poröser keramischer Körper, der mit einem Elektrolyt getränkt ist, verwendet wird. Auch trägerlose Körper aus Alkali- oder Erdalkalicarbonat, die durch Schmelzen oder Sintern hergestellt wurden, können bei dieser Arbeitsweise verwendet werden. Voraussetzung ist in allen Fällen, daß die Umwandlung in elektrische Energie bei Temperaturen erfolgt, bei welchen sich der Elektrolyt noch unterhalb seines Schmelzpuniktes befindet. Als Sauerstoffüberträge.r wurde im allgemeinen Eisenoxyduloxyd (Fe304), z. B. Magnetit, bei dem erwähnten Verfahren verwendet, das die positive Elektrode bildete. Es hat sich gezeigt, daß das Fei 04 für diesen Zweck erhebliche Mängel aufweist, die dadurch hervorgerufen werden, daß das Fe304 mit dem Alkali bzw. dem Erdalkali des Elektrolyts chemische Verbindungen (beispielsweise Natriumferrite) eingeht, die allmählich zu einer Zerstörung des festen Elektrolyts führt. Ferner entstehen aus der Mischung von Fe 0 und Fee 03 im Fei 04 unkontrollierbare Gegenspannungen, die ihre Ursache in den gleichen elektrochemischen Verhältnissen haben, wie sie in einem Konzentrationselement vorliegen.Process for the direct conversion of the chemical energy of carbon or flammable gases in electrical energy by electrochemical addition to the Patent 899 212 In the patent 899 Zig a process for the direct conversion of the chemical energy of carbon or flammable gases such as hydrogen, methane, Carbon dioxide or mixtures thereof, in electrical energy by electrochemical means described. The implementation of the coal or gases is supposed to be in the form of a fuel chain take place, with a porous ceramic as the fixed conductor for this fuel chain Body soaked with an electrolyte is used. Strapless bodies too made from alkali or alkaline earth carbonate, which is produced by melting or sintering can be used in this procedure. Requirement is in all Cases that the conversion into electrical energy takes place at temperatures which the electrolyte is still below its melting point. as Oxygen transfers were generally ferric oxide (Fe304), e.g. B. magnetite, used in the aforementioned method which constituted the positive electrode. It has it has been shown that the Fei 04 has considerable shortcomings for this purpose caused that the Fe304 with the alkali or the alkaline earth of the electrolyte chemical compounds (such as sodium ferrites) that gradually increase leads to destruction of the solid electrolyte. Furthermore arise from the mixture from Fe 0 and Fee 03 in Fei 04 uncontrollable Counter voltages, which have their cause in the same electrochemical conditions as them are present in a concentration element.

Dieser unerwünschte Effekt kann nun vermieden werden, wenn an Stelle des Fei 04 ein Kupferoxyd in nicht stöchiometrischer Zusammensetzung verwendet wird.This undesirable effect can now be avoided if in place des Fei 04 a copper oxide is used in a non-stoichiometric composition.

Es wurde gefunden, daß das Verfahren zur direkten Umwandlung der chemischen Energie des Kohlenstoffs oder brennbarer Gase in elektrisc'heEnergi.e auf elektrochemischem Wege unter Umsetzung der Kohle oder Gase in Form einer Brennstoffkette unter Verwendung eines porösen keramischen Körpers, der mit einem Elektrolyt getränkt wurde, bzw. eines aus dem reinen Elektrolyt bestehenden. Fest-Leiters nach Patent 899 2r2 wesentlich verbessert werden kann, wenn für die bei diesem Verfahren verwendete Sauerstoffelektrode als Material Kupferoxyd von der Zusammensetzung Cu, O verwendet wird, wobei für X ein Wert größer als 1 und 'kleiner als 2 vorliegen muß.It has been found that the process for direct conversion of the chemical Energy of carbon or flammable gases in elektrisc'heEnergi.e on electrochemical Ways using the conversion of coal or gases in the form of a fuel chain a porous ceramic body that has been soaked with an electrolyte, or one consisting of the pure electrolyte. Fixed conductor according to patent 899 2r2 essential can be improved if for the oxygen electrode used in this method copper oxide of the composition Cu, O is used as material, whereby for X must be a value greater than 1 and 'less than 2.

Wie Untersuchungen von J. A. H e d w a 11 und Mitarbeitern (Zeitschr. f. anorgan. u. allgem. Chemie, Bd. 119 [192r]) gezeigt haben, gehen die Kupferoxyde mit Alkali- bzw. Erdäl'kalicarbonaten keine chemischen Verbindungen ein. Außerdem ist bekannt, däß stöchiometrischzusammengesetztes Kupferoxyd (Cu0) oder Kupferoxydul (Cu20) einen Isolator darstellt, während ein Kupferoxyd von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei den im Brennstoffelement verwendeten Temperaturen ausgezeichnete, halbleitende Eigenschaften besitzt (vgl. E. Justi, »Leitfä'hig'keit und Leitungsmechanismus fester Stoffe«,. 1948, S-. 171, Tabelle 15).As studies by J. A. H e d w a 11 and co-workers (Zeitschr. f. inorganic and in general Chemie, Vol. 119 [192r]) have shown, the copper oxides go no chemical compounds with alkali or Erdäl'kalicarbonaten. aside from that it is known that stoichiometrically composed copper oxide (CuO) or copper oxide (Cu20) represents an insulator, while a copper oxide of the invention Excellent composition at the temperatures used in the fuel element, has semiconducting properties (cf. E. Justi, »Leitfä'hig'keit und Leitfä'hig'keit und Conducting Mechanism solid substances «,. 1948, S-. 171, table 15).

Für die Verwendung als Sauerstoffelektrode ist es auch von wesentlicher Bedeutung, daß das Herstellungsverfahren für die Kupferoxydelektrode nicht ohne Einfluß auf die späteren Eigenschaften ist. So hat es sich gezeigt, daß die Kupferoxydolektrode dann besonders günstige Eigenschaften aufweist, wenn sie durch Oxydation sehr reiner Kupferkörner oder 'kurzer Kupferdrahtstücke in oxydierender Atmosphäre hergestellt wird. Als ungünstig hat sich z: B; die Herstellung durch Bearbeitung von massivem Kupfer mit dem Schweißbrenner erwiesen.It is also essential for use as an oxygen electrode Meaning that the manufacturing process for the copper oxide electrode is not without Influence on the later properties. It has been shown that the copper oxide electrode then has particularly favorable properties when it is very pure through oxidation Copper grains or short pieces of copper wire produced in an oxidizing atmosphere will. The following has proven to be unfavorable: B; the manufacture by machining of solid Copper proved with the welding torch.

Bei Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Sauerstoffelektrode werden auch die Übergangswiderstände, die für den inneren Widerstand des Elementes von besonderer Bedeutung sind, klein gehalten. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die O-xydstückchen mit dem festen Elektrolyt oberflächlich zusammenfritten und auf diese Weiseebenfalls den inneren Widerstand des Elementes stark herabsetzen. Schließlich ist es auch praktisch vorteil,haft, die Oxydation des Kupfers ganz oder teilweise im Brennstoffelement selbst vorzunehmen, da auf diese Weise das Zusammenfritten zwischen dem Kupferoxyd und dem festen Elektrolyt besonders gut vonstatten geht.When using the oxygen electrode produced according to the invention are also the contact resistances, which are responsible for the internal resistance of the element are of particular importance, kept small. Another advantage is that the o-oxide pieces frit together on the surface with the solid electrolyte and in this way also greatly reduce the internal resistance of the element. Finally, it is also practically advantageous to completely or completely oxidize the copper partially to be carried out in the fuel element itself, as in this way the fritting goes particularly well between the copper oxide and the solid electrolyte.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur direkten Umwandlung der chemischen Energie des Kohlenstoffs oder brennbarer Gase in elektrische Energie auf elektrochemischem Wege unter Umsetzung der Kohle oder Gase in Form einer Brennstoffkette und unter Verwendung eines porösen keramischen Körpers, der mit einem Elektrolyt getränkt wurde, als Festleiter, nach Patent 899:212, dadurch gekennzeichnet, daß für die bei diesem Verfahren verwendete Sauerstoffelektrode als Material Kupferoxyd vouder Zusammensetzung Cu" O verwendet wird, wobei für X ein Wert größer als 1 und `kleiner als 2 vorliegen muß. PATENT CLAIMS: 1. Process for direct conversion of chemical Energy of carbon or combustible gases into electrical energy on electrochemical Paths involving conversion of the coal or gases in the form of a fuel chain and under Use of a porous ceramic body that is soaked with an electrolyte was, as a fixed conductor, according to patent 899: 212, characterized in that for the In this process, the oxygen electrode used as the material is copper oxide vouder Composition Cu "O is used, where for X a value greater than 1 and` smaller must be present as 2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Kupferoxyds durch Oxydation von Kupferkörnern oder kurzen Drahtstücken aus möglichst reinem Kupfer in oxydierender Atmosphäre erfolgt. 2. The method according to claim r, characterized in that the Production of copper oxide by oxidation of copper grains or short pieces of wire is made from the purest possible copper in an oxidizing atmosphere. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung des Kupferoxyds erforderliche Oxydation des Kupfers ganz oder teilweise im Brennstoffelement selbst vorgenommen wird.3. Procedure according to Claims i and 2, characterized in that the for the production of the copper oxide required oxidation of the copper in whole or in part in the fuel element itself is made.
DER8948A 1952-05-03 1952-05-03 Process for the direct conversion of the chemical energy of carbon or combustible gases into electrical energy by electro-chemical means Expired DE932139C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1212177B (en) * 1956-10-05 1966-03-10 Nat Res Dev Fuel element
DE1213499B (en) * 1958-09-30 1966-03-31 Union Carbide Corp Hydrogen electrode for a fuel element

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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