DE9409887U1 - Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff - Google Patents
Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und SauerstoffInfo
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Description
• ·
Vorrichtung zur katalytischen Rekombination
von Wasserstoff und Sauerstoff
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff
und Sauerstoff, die beim Betrieb elektrischer Akkumulatoren in geschlossenen Räumen
entstehen.
Der wartungsarme Betrieb moderner Akkumulatoren wird im wesentlichen durch effiziente
Rekombinatoren für die sowohl beim Laden als auch während Standzeiten und bei der
Entladung anfallenden Wasserstoff- und Sauerstoffgase ermöglicht. Diese Rekombinatoren
sind gewöhnlich auf dem Deckel des Batteriegehäuses über einer Belüftungsöffnung
angeordnet oder zweckmäßig direkt in den Verschlußstopfen integriert. In einer
bewährten Ausführungsform ist der Rekominationskataiysator zum Beispiel gemäß EP-PS
66 676 eine zweilagige Matte aus einer Polytetrafiuorethyien-Aktivkohiemischung,
wobei die eine Lage feinverteiltes Palladium als die eigentiiche Katalysatorsubstanz enthält.
Die Notwendigkeit der Beseitigung von Wasserstoff aus einem Gasgemisch, das zugleich
Sauerstoff enthält, besteht aber auch in geschlossenen Räumen, in denen Akkumulatorenbatterien
untergebracht sind und die von Wartungspersonen aufgesucht werden müssen. Aufenthaitsräume von Unterwasserfahrzeugen zählen ebenfalls dazu.
Für derartige Anwendungen ist in der DE-OS 34 37 479 ein Rekombinator beschrieben,
der Tablettenform besitzt mit einem Palladium-haltigen Aktivkohle/Poiytetrafluorethylen-Kern
und einer um diesen Kern herumgepreßten Absorberschicht.
Aus der DE-OS 38 26 503 ist ferner ein aus Metallschichten aufgebauter Katalysator
bekannt, bei dem ein als Träger fungierendes Metallblech auf beiden Seiten unter Zwischenlage
einer Schicht aus einem Übergangsmetail mit einer katalytisch aktiven Pd Ni
Cu-Oberflächenschicht versehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Verwendung in Batterieräumen einen Rekominationskataiysator
verfügbar zu machen, der bei den in solchen Räumen normalerweise herrschenden niedrigen Wasserstoffkonzentrationen eine einwandfreie Umwandlung
des Wasserstoffs mit Sauerstoff zu Wasser gewährleistet, aber auch bei einem zeitweiligen Überangebot von Wasserstoffgas einwandfrei arbeitet.
Die Aufgabe wird mit einer Rekombinationsvorrichtung gelöst, wie sie in Anspruch 1 definiert
ist.
Wie sich gezeigt hat, erfüllt eine mit einem katalytisch aktiven Metall imprägnierte Aktivkohlematte
in einem taschenartigen Behältnis, welches aus einem gelochten Metallblech geformt ist, die gestellten Erwartungen.
Ein besonders günstiges Blechmaterial besteht erfindungsgemäß aus einem der Metalle
Eisen, Edelstahl, Kupfer, Messing oder Aluminium, wobei Aluminium unter diesen mit
Rücksicht auf sein geringes spezifisches Gewicht eine Vorzugsstellung einnimmt. Aluminium
zeichnet sich ferner durch ein vergleichsweise hohes Wärmeleitvermögen aus, welches etwa halb so groß wie dasjenige des mehr als 4fach schwereren Kupfers ist.
Durch die erfindungsgemäße Abdeckung der Katalysatormatte mit einem Lochblech wird
erreicht, daß die Matte für die Gase der umgebenden Atmosphäre leicht zugänglich ist
und daß andererseits für eine rasche Abführung der Rekombinationswärme durch das
gut wärmeleitende Metall gesorgt ist.
Die erfindungsgemäße Eintaschung erlaubt die Verwendung eines hochaktiven Katalysatormaterials,
weiches bereits bei sehr niedrigen Wasserstoffkonzentrationen anspringt. Im Bootsraum eines Unterwasserfahrzeugs beispielsweise liegt die Wasserstoffkonzentration
im Normalfall bei nur 0,1 bis 0,3 % H2.
Hochempfindliche Katalysatoren haben jedoch den Nachteil, bei erhöhten Wasserstoffkonzentrationen
sich zu überhitzen oder sogar abzubrennen. Gerade diese Gefahr ist aber erfindungsgemäß mit Hilfe des Lochblechs gebannt, weil der hochaktive Katalysator
zum großen Teil abgedeckt ist. Bei einer Abdeckung von etwa 70% der geometrischen
Oberfläche einer besonders aktiven Katalysatormatte wird vor allem bei Überlast der
angebotene Wasserstoff nicht gänzlich umgesetzt, sondern er streicht teilweise an der
Lochblechtasche vorbei, so daß es zu einer Reaktionsbegrenzung und somit auch zu
einer verminderten Wärmeentwicklung kommt.
Mit dem durch die glatte Blechoberfiäche begünstigten und gegebenenfalls erhöhten
Gasdurchsatz geht zwangsläufig eine größere Wasserstoffzufuhr einher, die aber wegen
der durch die Abdeckung verminderten Katalysatoraktivität nicht vollständig umgesetzt
werden kann. Wasserstoffangebot und Katalysatoraktivität heben sich auf diese Weise
bezüglich der Rekombinationsieistung gegenseitig auf, so daß überraschenderweise die
Rekombinationsrate im wesentlichen die gleiche bleibt. Dessenungeachtet bewirkt der
größere Gasdurchsatz eine bessere Kühlung des Katalysators und senkt die Rekominatortemperatur.
Die Neigung flächig ausgedehnter Katalysatoranordnungen wie Aktivkohiematten zu
lokalen Überhitzungen wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unterdrückt, weil
die Lochblechabdeckung eine Verteilung des Wasserstoffs auf die gesamte Katalysatorfläche
bewirkt und andererseits wegen des festen Kontakts der Matte mit dem gut wärmeleitfähigen
Blechmaterial, dessen Masse diejenige der Matte um ein Mehfaches übertrifft, ein ungehinderter Wärmeabfluß gewährleistet ist.
Um auch Mikroüberhitzungen im Bereich der offenen Katalysatoroberfläche zu vermeiden,
sollten die Löcher erfindungsgemäß nicht zu groß gewählt werden. Erfindungsgemäße
Lochdurchmesser sollten im Bereich 1 mm bis 3 mm, vorzugsweise bei 2 mm liegen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 1 bis 3
wiedergegeben.
Figur 1 zeigt eine Lochblechtasche mit inliegender Katalysatormatte in einem Aufriß.
Figur 2 zeigt die Lochblechtasche der Figur 1 im Querschnitt.
Figur 3 zeigt eine Anordnung von Lochblechtaschen zwischen genuteten Metallschienen.
Der Lochblechtasche 1 gemäß Figur 1 liegt vorzugsweise ein Aluminiumblech von ca.
1 mm Stärke und mit Lochdurchmessern von 2 mm zugrunde. Die Löcher sind regelmäßig
über die Fläche verteilt, wobei ihr gegenseitiger Abstand, von Lochmitte zu Lochmitte,
ca. 3,5 mm beträgt.
Zur Herstellung der Lochblechtasche werden zwei Halbschalen aus Lochblech unter
Zwischenlage der Katalysatormatte 2 zusammengefügt und entlang ihrer Ränder, die
über die Matte hinaustehen, zum Beispiel durch Punktschweißen oder Falzen miteinander
verbunden.
Bei der besonders einfachen Ausführung nach Figur 1 sind die Haibschaien von flachen
Blechtafeln unterschiedlicher Größe gebildet, von denen das größere Blech 3, wie aus
Figur 2 ersichtlich, um die Ränder des kleineren Blechs 4 herumgebördelt ist. In der
Querschnittsdarstellung der Figur 2 ist die Lochbiechtasche längs einer Spur A-A in Figur
1 geschnitten.
Die Abmessungen einer Lochbiechtasche gemäß Erfindung sind beliebig. In der Praxis
haben sich Aluminium-Lochtaschen der Größe 80 mm &khgr; 170 mm bestens bewährt.
Aufgrund ihrer !eistenartigen Umrandung lassen sich erfindungsgemäße Lochtaschen
leicht zwischen genutete Metallschienen einschieben und so fixieren. Gemäß Figur 3
bilden zwei Aluminiumschienen 5 eine Halterung für eine Vielzahl von Aluminiumiochblechtaschen
1 Bei dieser Anordnung werden die Katalysatormatten präzise auf Abstand gehalten und die Wärmeabführung an ein die gesamte Vorrichtung aufnehmendes
Gehäuse (nicht dargestellt) begünstigt. Weiterhin ermöglicht dieser Aufbau ein leichtes
und zeitsprarendes Austauschen verbrauchter Katalysatormatten. Deren fester Paßsitz
in der Lochbiechtasche schützt sie vor Beschädigungen durch Schock und verhindert
das Abschälen kleiner Teilchen bei längerem Gebrauch.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff, die
beim Betrieb elektrischer Akkumulatoren in geschlossenen Räumen entstehen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rekombinator (1) aus einer mit einem katalytisch
aktiven Metall versehenen Aktivkohlematte (2) besteht, welche in einer Tasche (2,3) aus einem gelochten Metallblech von guter Wärmeleitfähigkeit angeordnet
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechmaterial
von einem der Metalle Eisen, Edelstahl, Kupfer, Messing oder Aluminium gebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lochbiechtasche in genuteten Schienen befestigbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lochbiechtasche von zwei Halbschalen (3,4) aus gelochtem Blechmaterial gebildet ist, wobei die Ränder durch Verbördeln fest miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lochbiechtasche eine regelmäßige Verteilung der Löcher aufweist, deren gegenseitiger
Abstand, von Lochmitte zu Lochmitte, ca. 3,5 mm beträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochdurchmesser
1 mm bis 3 mm, vorzugsweise 2 mm, beträgt.
Priority Applications (2)
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| DE9409887U DE9409887U1 (de) | 1994-06-18 | 1994-06-18 | Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff |
| GB9512078A GB2290410B (en) | 1994-06-18 | 1995-06-14 | Device for catalytic combination of hydrogen and oxygen |
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Publications (1)
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| DE9409887U1 true DE9409887U1 (de) | 1994-08-04 |
Family
ID=6910035
Family Applications (1)
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Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| GB (1) | GB2290410B (de) |
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| DE4003833A1 (de) * | 1990-01-08 | 1991-07-11 | Grs Ges Fuer Reaktorsicherheit | Vorrichtung zur entfernung von wasserstoff aus einem wasserstoff, sauerstoff, dampf und aerosole enthaltenden gasgemisch |
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1994
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1995
- 1995-06-14 GB GB9512078A patent/GB2290410B/en not_active Expired - Lifetime
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| GB2290410A (en) | 1995-12-20 |
| GB2290410B (en) | 1997-01-08 |
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