DE29611057U1

DE29611057U1 - Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE29611057U1
Application number: DE29611057U
Authority: DE
Original assignee: FRITZE CLAUS RUEDIGER
Current assignee: FRITZE CLAUS RUEDIGER
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2006-06-25

Description

1" BRENNSTOFFZELLE

Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle der im Oberbegriff des Anspruches 1 definierten Art.

5 Die bekannten Brennstoffzellen haben einen platten- oder röhrenförmigen Aufbau. Die damit erzielbaren Ströme pro Flächeneinheit sind verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen höheren Strom pro Flächeneinheit liefert, als die bekannten Brennstoffzellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Brennstofzelle sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert anhand von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle erläutert. Im einzelnen zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform und Figur 2 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform.

L· -

Es wird eine Brennstoffzelle konischer Gestalt offenbart. In Figur 1 wird eine Anordnung detailliert, in welcher der Öffnungswinkel -alpha- des Konus entsprechend Anspruch 3 45° ^ beträgt.

Der Steigungswinkel -beta- der Einspritzeinrichtung 8 sowie der spiralförmigen Nut 9, welche hier auf der Innenseite der Innenverstärkung 6 eingearbeitet ist, liegt hierbei entsprechend Anspruch 5 bei 10 Grad. In der hier ausgeführten Anordnung werden die Anode 1 auf der Innenseite der Elektrolytschicht 3 aus Kationenaustauscherharz sowie die Kathode 2 auf der Außenseite derselben aufgebracht. Die Stromabführung von der Anode in den Arbeitskreis findet hierbei über einen Stift aus einem leitenden Material statt, welcher an einem Ende im Winkel -alpha- konisch verdickt ausläuft und über diese Kontaktfläche mit der Anode in Verbindung steht.

Der Stift 4 wird über eine Bohrung durch die Elektrolytschicht und durch die äußere Verstärkung 7 nach außen geführt. Die Elektonenrückführung zur Kathode 2 findet hier über einen Ring 5 aus leitendem Material statt, welcher auf der Kathode am oberen Ende aufgebracht ist und deren Abschluß bildet. Zwischen Ring 5 und Stift 4 befindet sich selbstverständlich keine leitende Beschichtung.

Die an der Spitze des Konus angeordnete Stromabführung bzw. Stromrückführung unterstützen und beschleunigen durch ihre Position über den Elektronenfluß den nach oben zur Spitze des Konus gerichteten Fluß des Brennstoffes. Das Oxidationsmittel, in diesem Falle der Sauerstoff aus der umgebenden Luft, strömt hierbei durch die poröse Außenverstärkung 7 zur Kathode, wo es sich mit den Protonen des Brennstoffes sowie mit den rückgeführten Elektronen aus dem Arbeitskreis zum Oxidationsprodukt vereinigt. Dieses Oxidationsprodukt kann dann durch die poröse Außenverstärkung nach Außen entweichen.

Um eine Abdichtung zwischen dem Innenraum der Anlage, welcher mit Brennstoff gefüllt ist und der die Anlage umströmenden Luft zu erreichen, wurde die Elektrolytschicht 3 aus Kationenaustauscherharz an deren unterem Ende zwischen die Lippen der Verstärkungen 6 und 7 gezogen und dort mit einer Verdickung ausgearbeitet, welche dort als Dichtung fungiert. Die Anoden- bzw. Kathodenbeschichtungen aus dem katalytischen und leitenden Material laufen bis zu dieser Abwinklung und hören dort auf.

Die untere, dem Konus abgewinkelte Lippe der porösen Innenverstärkung 6 wurde hierbei mit einem temperaturbeständigem Dichtungsmaterial durchtränkt, um auch hier einen Abschluß des Innenraumes gegenüber der die Anlage umströmenden Luft zu gewährleisten.

Desweiteren wird zwischen dem Deckel 10 und der Lippe eine weitere Dichtung aus demselben Grunde eingebracht. Der Deckel 10 besteht in dieser Ausführung aus temperaturbeständigem, verstärktem Kunststoff. Hierbei werden der Deckel sowie die Außen- und Innenverstärkungen mit dem dazwischenliegendem Elektrolyten mit Schraubverbindungen aneinander befestigt. Die Steuerung der Anlage erfolgt hierbei über die Stromabforderung und über eine Regulierung der Brennstoffzuführung mittels einer Steuereinrichtung.

Claims

Ansprüche

1 . Brennstoffzelle mit einer Kathode, einer Anode, daran angebrachten Stromableitungen, einem zwischen Kathode und Anode angeordneten Elektrolyten, einer Zuführung für den Brennstoff zur Anode sowie ggf. einer Zuführung für das Oxidationsmittel zur Anode und einer Abführung für das Oxidationsprodukt ,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Anode (1,6), die Kathode (2,7) sowie der Elektrolyt (3) konisch angeordnet sind derart, daß die Anode eine Innen-5 wand (6) des Konus und die Kathode eine Außenwand (7) des Konus bildet, wobei die die Innenwand bildende Anode auf der nach innen weisenden Seite mit einer Einrichtung (9) versehen ist, die, in Zusammenarbeit mit der Zuführung (8) für den Brennstoff, diesen Brennstoff spiralförmig in Richtung der Spitze des Konus strömen läßt.
2. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus einen Öffnungswinkel &agr; von 5 bis 85° aufweist.
3. Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Konus einen Öffnungswinkel &agr; von 15 bis 60° aufweist.
4. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus einen Öffnungswinkel &agr; von etwa 45° aufweist.
5. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine in die nach innen weisende Seite der Innenwand (6) eingearbeitete spiralförmige Nut (9) ist, deren Steigungswinkel zumindest im wesentlichen gleich dem Winkel &bgr; ist, in dem die Zuführung

(8) für den Brennstoff mit Bezug auf einen, den Konus an der der Spitze abgewandten Seite abschließenden Deckel (10) angeordne t ist.
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6. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &bgr; im Bereich von 1 bis 15° liegt.
7. Brennstoffzelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &bgr; im Bereich von 2 bis 10° liegt.
8. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &bgr; bei etwa 5° liegt.
9. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt (3) eine Folie aus Kationenaustauscherharz ist und daß mindestens die Anode (1) und ggf. die Kathode eine Verstärkung (6 und ggf. 7) aus einem temperaturbeständigen porösen Material aufweist, auf deren Innen- und ggf. Außenseite die leitende(n) und ggf. katalysierende(n) Metallschicht(en) (1,2) aufgebracht ist (sind).
10. Brennstoffzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (6 bzw. 7) aus Keramik besteht.