EP2638586A1 - Röhrenförmige elektrode - Google Patents

Röhrenförmige elektrode

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EP2638586A1
EP2638586A1 EP11713673.9A EP11713673A EP2638586A1 EP 2638586 A1 EP2638586 A1 EP 2638586A1 EP 11713673 A EP11713673 A EP 11713673A EP 2638586 A1 EP2638586 A1 EP 2638586A1
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EP
European Patent Office
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electrode
textile structure
tubular
tubular electrode
energy
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11713673.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Rennebeck
Bernd Hildenbrand
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LEONARDIS-STIFTUNG
LEONARDIS STIFTUNG
Original Assignee
LEONARDIS-STIFTUNG
LEONARDIS STIFTUNG
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Publication date
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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/76—Containers for holding the active material, e.g. tubes, capsules
    • H01M4/765—Tubular type or pencil type electrodes; tubular or multitubular sheaths or covers of insulating material for said tubular-type electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
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    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96—Carbon-based electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/004—Cylindrical, tubular or wound
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a tubular electrode for use in the conversion of chemical into electrical or electrical energy into chemical energy. In such reactions, by utilizing an oxidation reaction of two electrolytes between two electrodes, a voltage is generated or stored in a chemical form by a reverse reaction via the electrodes supplied energy.
  • the invention also relates to a device for energy conversion, in which at least one such electrode is used. Finally, the invention is also directed to a method of energy conversion.
  • the invention has for its object to provide an electrode which is particularly suitable for use in devices for converting electrical into chemical energy or for the conversion of chemical into electrical energy.
  • a tubular electrode which is constructed of a carbonized, graphitized or textile structure or of a structure of electrically conductive material.
  • the term "textile structure” is to be understood as meaning both woven and knitted fabrics and disordered textile forms, such as nonwovens or felts.
  • the electrode thus constructed combines the necessary property of electrical conductivity, which is given due to the graphitization and / or carbonization or due to the selected starting material, with the advantageous properties of a textile structure.
  • Such electrodes are largely impact and shatterproof, so they need not be secured separately against mechanical effects when they are used.
  • the tubular electrode according to embodiments of the invention are thus opposite tubular
  • Electrode structures in the prior art which are formed for example in the form of graphite tubes or carbon ears, superior in terms of their mechanical strength.
  • the elasticity which is given due to the textile design, allows, for example, a simple mounting of such an electrode within an overall device. Moreover, it is possible to impart some elasticity to the device within which such a tubular electrode is inserted.
  • the tubular electrode can be used both as a cathode and as an anode.
  • suitable materials for the textile tubular electrode according to embodiments of the invention these may for example comprise one or more of the constituents from below: epoxy, rutile, cotton, Teflon, natural or synthetically produced polymers.
  • a so-formed electrode is also advantageous in terms of manufacturing costs of a tube made of graphite or carbon.
  • the above list of materials is by no means exhaustive. In this case, the materials themselves do not necessarily have to have electrical conductivity, since these are due to the graphitization and / or carbonization, which takes place following the formation of a tubular textile structure is achieved.
  • fibers of the textile structure are completely or partially provided with a coating of graphite or carbon, for example within a heating device.
  • the textile structure of the tubular electrode is naturally spongy, with the current state of the art allowing the shape and course of channels occurring between individual fibers of the textile structure to be widely varied in accordance with the requirements of the particular application. In this way, the separation efficiency of the tubular electrode can be adjusted as needed. This is particularly important when using the electrode in a device for energy conversion to safely separate various electrolytes or oxidizing and reducing agents in use.
  • Electrode In addition to its function as a current conductor, a so-called “electrode also has a function as a filter for liquid and / or solid particles, wherein the permeability is to be selected so that the ions or electrons that occur as charge carriers in a chemical reaction of such an energy conversion through the
  • the person skilled in the field of energy conversion by means of galvanic cells will be able to choose the conditions which are necessary for the respective area of application of the electrodes with regard to their permeability.
  • the outer diameter D a of the tubular electrode is between about 1 mm and about 50 cm.
  • the size of the tubular electrode can thus be widely adapted to the respective needs.
  • the elasticity of the thus formed electrode can thereby by means of choice of Wall thickness, the thickness of the applied graphite or carbon layer and / or the density of the textile structure can be adjusted.
  • the textile structure may be, for example, a felt. This has the advantage of a particularly simple production.
  • the textile structure of the tubular electrode may have a density such that it allows passage of OH ' ions.
  • the invention also relates to a device for energy conversion using one or more tubular electrodes, as described above.
  • the device comprises a first electrode formed as a tubular element and a second electrode positioned inside or outside the first electrode, wherein at least one chamber is present between the first and second electrodes, and wherein at least the first electrode is made a carbonized or graphitized textile structure or a textile structure of electrically conductive material is formed.
  • the device as such is more stable against mechanical shock or shock, which increases its capabilities without additional damping means.
  • both the first and the second electrode may have a tubular shape in textile structure.
  • both have electrodes different diameters so that they can be nested into each other, wherein between them the already mentioned cavity is formed.
  • This cavity serves, depending on the type of device, for example, the inclusion of an electrolyte (optionally also a sacrificial electrolyte) or else an oxidizing agent or reducing agent for an electrochemical reaction, which is carried out by means of the device.
  • the device according to the invention can be designed, for example, as a battery, fuel cell or electrolysis cell.
  • the invention further relates to a method for electrochemical energy conversion using the above-mentioned electrode.
  • the method comprises the steps of providing an oxidizing agent and a reducing agent, performing a galvanic redox reaction, whereby an electrode or a voltage generated in this reaction is passed through at least one electrode formed as a tubular carbonized or graphitized textile structure.
  • the use of the thus formed electrode can be additionally optimized in the process by dissipating also in the chemical reaction waste heat through the textile electrode. This can be dissipated via a heat exchanger in the environment to heat them, or supplied to the oxidation and / or reducing agent for preheating. Due to the textile structure of at least one electrode can tapping or supplying the electrical voltage without special facilities to protect against mechanical shocks or shocks respectively.
  • reactants for the electrochemical reaction ie as a chemical storage media
  • metallocenes metal carbonyls such as V (CO) 6 , Mo (CO) 6 , Ru (CO) 5 , Os (CO) 5 , Cr (CO) 6 , Ni (CO) 4 , Pd (CO) 4 , Pt (CO) 4 or Fe (CO) 5 , VB 2 and / or VBr 2 and CS 2 and / or 0 3 are used.
  • the metal carbonyls are carbon dioxide compounds of the metals of V. to VIII. Subgroup of the chemical periodic table. With these, particularly high storage densities for chemical energy can be realized, which is why they can be advantageously used within the scope of the present invention.
  • Both solid reactants, in particular in powder form, and those in liquid or gaseous form can be used.
  • FIG. 1 a shows a device for the conversion of chemical into electrical energy according to an embodiment of the invention
  • the reference numeral 1 denotes a device for converting chemical into electrical energy in its entirety.
  • the device may, for example, be a battery, in the present case a solid-state battery. It should be noted that the device according to the invention is not limited to such a battery. Rather, she can also be designed as a fuel cell or as an electrolytic cell.
  • the device 1 comprises in the embodiment shown a first tubular electrode 11 and a second tubular electrode 12, which are arranged concentrically here.
  • One or both of the electrodes 11, 12 may be formed of a carbonized or graphitized textile structure. For this reason, the electrodes 11, 12 have a certain elasticity and are as far as possible shock and shatterproof. It should be noted that not necessarily both electrodes 11, 12 are tubular. Rather, the inner electrode 12 may be present, for example, as a rod-shaped electrode.
  • the electrolyte may, for example, be a liquid electrolyte, such as aqueous potassium hydroxide solution. Depending on the nature of the reaction to be carried out, it may also be a so-called sacrificial electrolyte, which is consumed in the chemical reaction. However, the electrolyte may also be present as a solid electrolyte, for example in powder or foil form.
  • the device 1 is here formed as an air / vanadium boride type solid fuel battery, wherein the first reactant 15 surrounding the first electrode 11 is VB 2 in powder form, while the second reactant 16 within the second electrode 12 is oxygen, for example, in the form of air, which is supplied from the environment.
  • the electrodes 11, 12 are accommodated in a housing 17, for example made of plastic or ceramic.
  • the housing 17 may be constructed of a fiber material, so as to ensure a certain flexibility and resistance to breakage of the entire device.
  • FIG. lb there is an enlarged section of the embodiment of Figure 1 is shown. As can be seen, are in the first electrode 11 and in the second electrode 12 in this embodiment, channels IIa, 12a, which serve the leadership of the liquid electrolyte and are formed in parallel in the embodiment shown.
  • the person skilled in the art will readily be able to adapt the device shown to the respective particularities if the device is in the form of a different kind of battery than a fuel cell or. an electrolysis cell is to be used.
  • the reactants ie the chemical storage media
  • Suitable materials for this purpose are, in particular diatomaceous earth (Si0 2), clay (A1 2 0 3), anatase (Ti0 2), rutile (Ti0 2), stabilized zirconium oxide (Zr0 2), molecular sieves, Alumnosilikate, zeolites, hydroxyapatites, inorganic substances.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine röhrenförmige Elektrode (11) zur Verwendung bei der Umwandlung chemischer in elektrische Energie oder elektrischer in chemische Energie, welche aus einer karbonisierten oder graphitisierten textilen Struktur aufgebaut ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Energiewandlung, welche eine solche Elektrode enthält.

Description

RÖHRENFÖRMIGE ELEKTRODE
Die Erfindung betrifft eine röhrenförmige Elektrode zur Verwendung bei der Umwandlung chemischer in elektrische Energie oder elektrischer in chemische Energie. Bei derartigen Reaktionen wird durch Ausnutzung einer Oxidationsreaktion zweier Elektrolyten zwischen zwei Elektroden eine Spannung erzeugt beziehungsweise durch eine umgekehrte Reaktion über die Elektroden zugeführte Energie in chemischer Form gespeichert. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Energiewandlung, bei welcher mindestens eine solche Elektrode zum Einsatz kommt. Schließlich ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Energiewandlung gerichtet .
Als Beispiele für entsprechende Vorrichtungen können Brennstoffzellen oder Batterien angeführt werden. Um die Funktionalität derartiger Vorrichtungen optimal ausnutzen zu können, ist es notwendig, die einzelnen Bestandteile bezüglich ihrer Funktion und Einsetzbarkeit zu optimieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode anzugeben, die besonders für den Einsatz in Vorrichtungen zur Wandlung elektrischer in chemische Energie beziehungsweise zur Wandlung chemischer in elektrische Energie geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine röhrenförmige Elektrode gelöst, welche aus einer karbonisierten, graphitisierten oder textilen Struktur oder aus einer Struktur aus elektrisch leitfähigem Material aufgebaut ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck "textile Struktur" so zu verstehen, dass er sowohl Gewebe und Gestricke als auch ungeordnete textile Formen wie Vliese oder Filze umfasst . Die so ausgeführte Elektrode vereinigt die notwendige Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit, welche aufgrund der Graphitisierung und/oder Karbonisierung bzw. aufgrund des gewählten Ausgangsmaterials gegeben ist, mit dem vorteilhaften Eigenschaften einer textilen Struktur. So sind derartige Elektroden weitgehend stoß- und bruchsicher, weswegen sie bei ihrem Einsatz nicht gesondert gegen mechanische Einwirkungen gesichert werden müssen. Die röhrenförmige Elektrode gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind somit gegenüber röhrenförmigen
Elektrodenstrukturen in des Standes der Technik, welche beispielsweise in Form von Graphitrohren oder Kohlenstoffohren ausgebildet sind, im Hinblick auf ihre mechanische Belastbarkeit überlegen. Die Elastizität, die aufgrund der textilen Ausführung gegeben ist, erlaubt beispielsweise eine einfache Montage einer solchen Elektrode innerhalb einer Gesamtvorrichtung. Darüber hinaus ist es möglich, der Vorrichtung, innerhalb derer eine solche röhrenförmige Elektrode eingesetzt ist, selbst eine gewisse Elastizität zu verleihen. Die röhrenförmige Elektrode kann dabei sowohl als Katode als auch als Anode eingesetzt werden. Was geeignete Materialien für die textile röhrenförmige Elektrode gemäß Ausführungsformen der Erfindung betrifft, so können diese beispielsweise einen oder mehrere der von unten Bestandteile umfassen: Epoxid, Rutil, Baumwolle, Teflon, natürliche oder synthetisch hergestellte Polymere. Es können somit preiswerter Materialien gewählt werden, weswegen eine so ausgebildete Elektrode auch bezüglich der Herstellungskosten einem Rohr aus Graphit oder Kohlenstoff vorteilhaft ist. Die vorstehende Aufzählung von Materialien ist keinesfalls abschließend. Dabei müssen die Materialien selbst nicht zwingend elektrische Leitfähigkeit aufweisen, da diese durch die Graphitisierung und/oder Karbonisierung, welche im Anschluss an die Ausbildung einer röhrenförmigen textilen Struktur stattfindet, erreicht wird. Bei diesem Verfahren werden Fasern der textilen Struktur vollständig oder teilweise, beispielsweise innerhalb einer Heizeinrichtung, mit einem Überzug aus Graphit oder Kohlenstoff versehen.
Die textile Struktur der röhrenförmigen Elektrode ist naturgemäß spongiös, wobei es der gegenwärtige Stand der Technik erlaubt, Form und Verlauf von zwischen einzelnen Fasern der textilen Struktur auftretenden Kanälen in breitem Rahmen gemäß den Anforderungen des jeweiligen Einsatzes zu variieren. Auf diese Weise kann die Trennwirkung der röhrenförmigen Elektrode nach Bedarf eingestellt werden. Dies ist insbesondere beim Einsatz der Elektrode in einer Vorrichtung zur Energiewandlung wichtig, um verschiedenen Elektrolyten bzw. Oxidations- und Reduktionsmittel beim Einsatz sicher zu trennen. Neben ihrer Funktion als Stromleiter kommt einer so ausgeführten" Elektrode auch eine Funktion als Filter für flüssige und/oder feste Partikel zu, wobei die Durchlässigkeit so zu wählen ist, dass die bei einer chemischen Reaktion einer solchen Energiewandlung als Ladungsträger auftretenden Ionen oder Elektronen durch die Rohrwand der Elektrode treten können. Der Fachmann auf dem Gebiet der Energiewandlung mittels galvanischer Zellen wird die für das jeweilige Einsatzgebiet der Elektroden notwendigen Bedingungen hinsichtlich deren Durchlässigkeit geeignet zu wählen wissen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Außendurchmesser Da der röhrenförmigen Elektrode zwischen etwa 1 mm und etwa 50 cm. Die Größe der röhrenförmigen Elektrode kann somit in breitem Maße den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden. Die Elastizität der so ausgebildeten Elektrode kann dabei mittels Wahl der Wandstärke, der Dicke der aufgebrachten Graphit- oder Kohlenstoffschicht und/oder der Dichte der textilen Struktur eingestellt werden. Bei der textilen Struktur kann es sich, wie bereits erwähnt, beispielsweise um einen Filz handeln. Dieser hat den Vorteil einer besonders einfachen Herstellung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die textile Struktur der röhrenförmigen Elektrode eine solche Dichte aufweisen, dass sie das Durchtreten von OH'-Ionen erlauben .
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Energiewandlung unter Einsatz einer oder mehrerer röhrenförmigen Elektroden, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Vorrichtung weist eine erste Elektrode, welche als röhrenförmiges Element ausgebildet ist, sowie eine zweite Elektrode auf, welche innerhalb oder außerhalb der ersten Elektrode positioniert ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Elektrode mindestens eine Kammer vorhanden ist und wobei zumindest die erste Elektrode aus einer karbonisierten oder graphitisierten textilen Struktur oder aus einer textilen Struktur aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist.
Aufgrund der bereits beschriebenen Vorteile einer röhrenförmigen Elektrode, welche eine karbonisierte oder graphitisierte textile Struktur aufweist, ist die Vorrichtung als solche stabiler gegen mechanische Erschütterungen oder Stöße, was ihre Einsatzmöglichkeiten ohne zusätzliche Dämpfungsmittel vergrößert.
Gemäß einer Ausführungsform können sowohl die erste als auch die zweite Elektrode eine Röhrenform in textiler Struktur aufweisen. In diesem Fall haben beide Elektroden unterschiedliche Durchmesser, so dass sie ineinander geschachtelt werden können, wobei zwischen ihnen der bereits genannte Hohlraum ausgebildet wird. Dieser Hohlraum dient, je nach Art der Vorrichtung, beispielsweise der Aufnahme eines Elektrolyten (gegebenenfalls auch eines Opferelektrolyten) oder aber auch eines Oxydationsmittels oder Reduktionsmittels für eine elektrochemische Reaktion, welche mithilfe der Vorrichtung durchgeführt wird. Ein Beispiel hierfür wird nachstehend noch mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise als Batterie, Brennstoffzelle oder Elektrolysezelle ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur elektrochemischen Energiewandlung unter Einsatz der vorstehend genannten Elektrode. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Oxidationsmittels und eines Reduktionsmittels, Durchführen einer galvanischen Redoxreaktion, wobei eine für die Durchführung der Redoxreaktion benötigte Spannung oder eine bei dieser Reaktion erzeugte Spannung über mindestens eine als röhrenförmige karbonisierte oder graphitisierte textile Struktur ausgebildete Elektrode geführt wird. Neben der Abfuhr bzw. Zufuhr von Spannung kann der Einsatz der so ausgebildeten Elektrode in dem Verfahren zusätzlich optimiert werden, indem auch bei der chemischen Reaktion entstehende Abwärme über die textile Elektrode abgeführt wird. Diese kann über einen Wärmetauscher in die Umgebung abgeführt werden, um diese zu erwärmen, oder aber dem Oxidations- und/oder Reduktionsmittel zur Vorwärmung zugeführt werden. Aufgrund der textilen Struktur mindestens einer Elektrode kann das Abgreifen oder Zuführen der elektrischen Spannung ohne besondere Einrichtungen zum Schutz gegen mechanische Stöße oder Erschütterungen erfolgen.
Als Reaktanden für die elektrochemische Reaktion, mithin also als chemische Speichermedien können beispielsweise Metallozene, Metallcarbonyle wie z.B. V(CO)6, Mo(CO)6, Ru(CO)5, Os(CO)5, Cr (CO) 6 , Ni(CO)4, Pd(CO)4, Pt (CO) 4 oder Fe (CO) 5, VB2 und/oder VBr2 sowie CS2 und/oder 03 eingesetzt werden. Bei den Metallcarbonylen handelt es sich um Kohlendioxidverbindungen der Metalle der V. bis VIII. Nebengruppe des chemischen Periodensystems . Mit diesen lassen sich besonders hohe Speicherdichten für chemische Energie verwirklichen, weshalb sie ihm Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden können. Es können sowohl feste Reaktanden, insbesondere in Pulverform, als auch solche in flüssiger oder gasförmiger Form eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen:
Figur la eine Vorrichtung zur Wandlung chemischer in elektrische Energie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur lb eine Detailansicht eines Ausschnitts aus der
Vorrichtung von Figur la. In der Darstellung von Figur la ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Vorrichtung zur Umwandlung chemischer in elektrische Energie in ihrer Gesamtheit gekennzeichnet . Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Batterie, im vorliegenden Fall um eine Feststoffbatterie handeln. Es ist anzumerken, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf eine solche Batterie beschränkt ist . Vielmehr kann sie auch als Brennstoffzelle oder als Elektrolysezelle ausgebildet sein.
Die Vorrichtung 1 umfasst in der gezeigten Ausführungsform eine erste röhrenförmige Elektrode 11 und eine zweite röhrenförmige Elektrode 12 , welche hier konzentrisch angeordnet sind. Eine oder beide der Elektroden 11, 12 können aus einer karbonisierten oder graphitisierten textilen Struktur ausgebildet sein. Aus diesem Grund verfügen die Elektroden 11, 12 über eine gewisse Elastizität und sind weitestgehend stoß- und bruchsicher. Es ist anzumerken, dass nicht zwingend beide Elektroden 11, 12 röhrenförmig ausgebildet sind. Vielmehr kann die innere Elektrode 12 beispielsweise auch als stabförmige Elektrode vorliegen.
Zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 ist eine Kammer 13 vorhanden, die beispielsweise der Aufnahme eines Elektrolyten 14 d.h. eines Anionen- oder Kationentauschers dient. Bei dem Elektrolyten kann es sich beispielsweise um einen Flüssigelektrolyt wie wässrige Kalilauge handeln. Je nach Art der durchzuführenden Reaktion kann es sich auch um einen so genannten Opferelektrolyten handeln, der bei der chemischen Reaktion verbraucht wird. Der Elektrolyt kann jedoch auch als Feststoffelektrolyt, beispielsweise in Pulver- oder Folienform vorliegen.
Die Vorrichtung 1 ist hier als Feststoffbatterie des Luft-/ Vanadiumboridtyps ausgebildet, wobei der erste Reaktand 15, welcher die erste Elektrode 11 umgibt, VB2 in Pulverform ist, während es sich bei dem zweiten Reaktanden 16 innerhalb der zweiten Elektrode 12 um Sauerstoff handelt, beispielsweise in Form von Luft, welche aus der Umgebung zugeführt wird. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Elektroden 11, 12 am äußeren und inneren Umfang mit Isolatoren zu versehen, welche gegebenenfalls für den Elektrolyten durchlässig sind. Die Vorrichtung ist in einem Gehäuse 17 aufgenommen, beispielsweise aus Kunststoff oder Keramik. Gemäß einer Ausführungsform kann auch das Gehäuse 17 aus einem Fasermaterial aufgebaut sein, um so eine gewisse Flexibilität und Bruchsicherheit der gesamten Vorrichtung zu gewährleisten.
Mit nunmehrigem Bezug auf Figur lb ist dort ein vergrößerter Ausschnitt aus der Ausführungsform der Figur 1 dargestellt. Wie dies zu erkennen ist, befinden sich in der ersten Elektrode 11 und in der zweiten Elektrode 12 bei dieser Ausführungsform Kanäle IIa, 12a, welche der Führung des Flüssigelektrolyten dienen und in der gezeigten Ausführungsform parallel ausgebildet sind.
Der Fachmann wird die gezeigte Vorrichtung ohne weiteres den jeweiligen Besonderheiten anzupassen verstehen, wenn die Vorrichtung als eine andere Art von Batterie, als eine Brennstoffzelle oder. eine Elektrolysezelle eingesetzt werden soll . Um die Reaktanden, d.h. die chemischen Speichermedien, vor einer unkontrollierten Entladung zu bewahren, kann es vorteilhaft sein, diesen bestimmte Nichtleiter in Pulverform unterzumischen, vorzugsweise in Form von Nanopulvern. Geeignete Materialien hierfür sind insbesondere Kieselgur (Si02) , Ton (A1203) , Anatas (Ti02) , Rutil (Ti02) , stabilisiertes Zirkoniumoxid (Zr02) , Molekularsiebe, Alumnosilikate, Zeolithe, Hydroxylapatiten, anorganische Stoffe.

Claims

Patentansprüche
1. Röhrenförmige Elektrode (11) zur Verwendung bei der Umwandlung chemischer in elektrische Energie oder elektrischer in chemische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die röhrenförmige Elektrode (11) aus einer karbonisierten oder graphitisierten textilen Struktur oder aus einer textilen Struktur aus elektrisch leitendem Material aufgebaut ist.
2. Röhrenförmige Elektrode (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial derselben mindestens einen der folgenden Bestandteile umfasst: Epoxid, Rutil, Baumwolle, Teflon, Polymere.
3. Röhrenförmige Elektrode (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Außendurchmesser Da zwischen etwa 1 mm und etwa 50 cm liegt.
4. Röhrenförmige Elektrode (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der textilen Struktur um einen Filz handelt .
5. Röhrenförmige Elektrode (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Struktur eine Dichte aufweist, welche das Durchtreten von OH"-Ionen erlaubt.
6. Vorrichtung zur Energiewandlung, aufweisend eine erste Elektrode (11) , welche als röhrenförmiges Element ausgebildet ist, sowie eine zweite Elektrode (12) auf, welche innerhalb oder außerhalb der ersten Elektrode (11) positioniert ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (11, 12) mindestens eine Kammer (13) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Elektrode (11) aus einer karbonisierten oder graphitisierten textilen Struktur ausgebildet ist .
Vorrichtung zur Energiewandlung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Batterie, Brennstoffzelle oder Elektrolysezelle ausgebildet ist.
Verfahren zur elektrochemischen Energiewandlung, aufweisend: Bereitstellen eines Oxidationsmittels und eines Reduktionsmittels, Durchführen einer galvanischen Redoxreaktion, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die Durchführung der Redoxreaktion benötigte Spannung oder eine bei dieser Reaktion erzeugte Spannung über mindestens eine als röhrenförmige karbonisierte oder graphitisierte textile Struktur oder als eine textile Struktur aus elektrisch leitendem Material ausgebildete Elektrode geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktanden für die elektrochemische Reaktion Metallozene, Metallcarbonyle, VB2 und/oder VBr2 eingesetzt werden.
EP11713673.9A 2010-03-09 2011-03-09 Röhrenförmige elektrode Withdrawn EP2638586A1 (de)

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DE102010010751A DE102010010751A1 (de) 2010-03-09 2010-03-09 Röhrenförmige Elektrode
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