NL8400127A

NL8400127A - Brandstofcel.

Info

Publication number: NL8400127A
Application number: NL8400127A
Authority: NL
Original assignee: Electrochem Energieconversie
Priority date: 1984-01-14
Filing date: 1984-01-14
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPH077670B2; JPS60221969A; EP0149479A3; ES8606737A1; ATE37252T1; ES539483A0; EP0149479B1; US4576877A; EP0149479A2; DE3565027D1

Description

it -

LvG/WP/ag

Electrochemische Energieconversie N.V. te Hol, België Uitvinder: Marinus Alfenaar te Schinnen -1- PN 3530

BRANDSTOFCEL

De uitvinding betreft een brandstofcel teminste bestaande uit een anode en een kathode, daardoor gekenmerkt, dat de anode met de kathode binnen deze brandstofcel verbonden is via één of meer electrische geleiders, en 5 dat het rekenkundige produkt van de totale electrische weer stand tussen de anode en de daarmee binnen de brandstofcel electrisch geleidend verbonden kathode in Q en het actieve oppervlak van deze kathode in m2 ligt tussen 10"^ en 10 Qm2, bij voorkeur tussen 10“3 en 5 Qm2. Een anode kan opgebouwd zijn uit een aantal onderling 10 electrisch geleidend verbonden deelanodes en een kathode uit een aantal onderling electrisch geleidend verbonden kathodes.

Een brandstofcel volgens de uitvinding zal tijdens bedrijf een interne lekstroom vertonen. Dit werd tot nu toe gezien als een groot nadeel aangezien door deze interne lekstroom het rendement van 15 de stroomproductie nadelig beïnvloed wordt.

Om interne lekstromen tijdens bedrijf te voorkomen worden bekende brandstofcellen zodanig uitgevoerd dat de anode en de kathode binnen dezelfde cel van elkaar geïsoleerd zijn door materialen met een volumeweerstand van bijvoorbeeld 10^0 - 10^ q cm en meer. Voorbeelden 20 van dergelijke brandstofcellen worden gegeven in de Canadese octrooien 867.991 en 1.129*946 en in de Amerikaanse octrooien 4.048.386 en 4.233.371. In het handboek van Y. Bréelle e.a., Principes technologie applications des piles A combustible, Institut Francais du Pêtrole, Paris, 1972 wordt op bladzijde 41 ten zeerste aangeraden om de 25 electroden binnen de brandstofcel goed van elkaar te isoleren.

De bekende stand van de techniek vormt een sterk vooroordeel tegen de nieuwe brandstofcel volgens de uitvinding waar nu net de weerstand tussen de anode en de kathode binnen deze brandstofcel is 8400127 l , VN ^ -2- verkleind t.o.v. het tot nu toe toegepaste, in plaats van, als voor de hand zou liggen, het vergroten van deze weerstand om een nog verdergaande isolatie tussen de betreffende anode en kathode te bewerkstelligen.

5 Het voordeel van de nieuwe brandstofcel volgens de uitvinding is de veel betere stabiliteit in de tijd ten opzichte van overigens gelijke brandstofcellen met een grote weerstand tussen de anode en de kathode binnen de cel.

De geleidende verbinding tussen de anode en de kathode binnen 10 de brandstofcel volgens de uitvinding kan op verschillende manieren uitgevoerd worden. Geschikte uitvoeringsvormen zijn een afstandhouder van voldoende geleidend materiaal tussen anode en kathode, een of meer geleidende draden tussen anode en kathode, en een aantal kontaktpunten tussen anode en kathode, bij voorkeur verspreid over het oppervlak.

15 Zeer geschikt is de uitvoering waarbij de, bij voorkeur vlakke, elektrodes gevat zijn in een kader bestaande uit een voldoende geleidend materiaal, bij voorkeur geleidende kunststof, bijvoorbeeld kunststof voorzien van een geschikte hoeveelheid koolstofdeeltjes en/of metaaldeeltjes, waarbij kaders van anode en kathode binnen een 20 cel electrisch geleidend met elkaar verbonden zijn bijvoorbeeld door rechtstreeks met elkaar in kontakt te staan bijvoorbeeld via lassen, of via een geleidend hechtmiddel zoals een metaalpoeder bevattende epoxylijm. Een zeer geschikte uitvoeringsvorm van vlakke elektrodes gevat in een kader dat geheel of grotendeels uit kunststof bestaat 25 wordt beschreven in het Canadese octrooi 1.129.946 waarheen kortheidshalve word verwezen voor een uitgebreidere beschrijving van deze elektrodes.

Een andere zeer geschike uitvoeringsvorm van de brandstofcel volgens de uitvinding bestaat tenminste uit een, liefst vlakke, anode 30 en een, liefst vlakke, kathode gevat en/of ingegoten in een voldoend geleidende, thermohardende kunsthars. Voor geschikte methoden om dergelijke brandstofcellen te vervaardigen wordt verwezen naar de inhoud van de Amerikaanse octrooien 4.048.386 en 4.233.371.

Een brandstofcel volgens de uitvinding is uitermate geschikt 35 Om als zuurstof-waterstof-cel gebruikt te worden met bij voorkeur een alkalisch elektroliet.

8400127 -3-

De uitvinding worde verder toegelicht met het volgende voorbeeld en het vergelijkende experiment.

Voorbeeld I

Een brandstofcelbatterij is opgebouvd uit 18 brandstofcellen, 5 welke brandstofcellen in 9 paralelle paren electrisch in serie zijn geschakeld. Iedere brandstofcel is nagenoeg gelijk en bestaat uit een vlakke anode met een actief oppervlak van 0,03 m2 en een kathode met een actief oppervlak van 0,03 m2 gevat in een d.m.v. koolstofdeeltjes geleidend gemaakte kunststof. Zowel de anode als de kathode bevatten 10 als katalysator platina op hoogoppervlakkige kool. De totale electri-sche weerstand tussen een anode en een kathode in iedere brandstofcel bedraagt 20-30 Q.

Om de week wordt deze brandstofcelbatterij gedurende 1,5 uur belast bij een spanning van 6 volt bij 65°C. Gemeten wordt telkens hoe 15 groot de stoomsterkte is, die de batterij nog levert. Het resultaat van deze metingen is weergegeven met lijn I in de figuur.

Vergelijkend Experiment A

Een brandstofcelbatterij is opgebouwd uit 18 brandstofcellen, welke brandstofcellen in 9 paralelle paren electrisch in serie zijn 20 geschakeld. Iedere brandstofcel is nagenoeg gelijk en bestaat uit eenzelfde type anode en eenzelfde type kathode als toegepast in voorbeeld 1 gevat in een niet geleidende kunststof. De totale electrische weerstand tussen een anode en een kathode in iedere brandstofcel bedraagt meer dan 10$ Q.

25 Op dezelfde manier als in voorbeeld I wordt deze brandstofcel om de week gedurende 1,5 uur belast bij een spanning van 6 volt en 65eC. Weer wordt telkens gemeten hoe groot de stroomsterkte is, die de batterij nog levert. Het resultaat van deze metingen is weergegeven met lijn A in de figuur.

30 Uit de bovenbeschreven proefnemingen blijkt dat een brand stofcel volgens de uitvinding gedurende een veel langere tijd een nagenoeg gelijkblijvende prestatie vertoont dan een brandstofcel volgens de stand van de techniek.

.8*90127

Claims

1. Brandstofcel tenminste bestaande uit een anode en een kathode, met het kenmerk, dat de anode met de kathode binnen deze brandstofcel verbonden is via ëën of meer electrische geleiders, en 5 dat het rekenkundige produkt van de totale electrische weer stand tussen de anode en de daarmee binnen de brandstofcel elec-trisch geleidend verbonden kathode in Q en het actieve oppervlak van de kathode in m2 ligt tussen 10"^ en 10 Qm^·

2. Brandstofcel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze ten- 10 minste bestaat uit een anode en een kathode, beide gevat in een kader uit geleidende kunststof, welke kaders electrisch geleidend met elkaar verbonden zijn.

3. Brandstofcel volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat deze tenminste bestaat uit een anode en een kathode gevat en/of ingego- 15 ten in een voldoend geleidende,, thermohardehde kunststof.

4. Brandstofcel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat ze als geleidende kunststof een kunststof voorzien van koolstofdeeltjes en/of metaaldeeltjes bevat.

5. Brandstofcel volgens ëën der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat 20 de anode en de kathode vlak zijn.

6. Brandstofcel volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het genoemde rekenkundige produkt ligt tussen 10“3 en 5 Qm2.

7. Brandstofcel volgens ëën der conclusies 1-6, zoals in hoofdzaak is beschreven en door het voorbeeld en het vergelijkende experiment 25 is toegelicht.

8. Brandstofcel volgens ëën der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat deze wordt toegepast als zuurstof-waterstof-cel met bij voorkeur alkalisch elektroliet.

9. Brandstofcelbatterij, die tenminste één brandstofcel volgens één 30 der conclusies 1-8 bevat. «<> 8400127