LU84017A1

LU84017A1 - ACCUMULATOR FOR STORING ELECTRICAL ENERGY, METHOD AND DEVICE FOR STORING SOLAR ENERGY AND CONVERTING IT TO ELECTRICAL ENERGY

Info

Publication number: LU84017A1
Application number: LU84017A
Authority: LU
Inventors: Nicolas Gath
Original assignee: Nicolas Gath
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-11-17

Description

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Akkumulator zum Speichern von elektrischer Energie, Verfahren und Einrichtung zum Speichern von Sonnenenergie und zu deren Umwandlung in elektrische EnergieAccumulator for storing electrical energy, method and device for storing solar energy and converting it into electrical energy

Anmelder und Erfinder: Nicolas GATH, 15» rue Joseph-TockertApplicant and inventor: Nicolas GATH, 15 »rue Joseph-Tockert

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Tel. (00352) 44 34 61Tel. (00352) 44 34 61

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Sonnenenergie, das es gestattet, dem Speicher zu einem beliebigen Zeitpunkt diese Energie als elektrische Energie zu entnehmen. Sie betrifft ebenso die geeignete Einrichtung selbst.The invention relates to a method for storing solar energy, which allows this energy to be withdrawn as electrical energy at any time. It also affects the appropriate institution itself.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren * und eine geignete Einrichtung zu finden, die es ermöglicht eine solche Speicherung in wirtschaftlicher Weise durchzu-führen.The invention has for its object to find a method * and a suitable device that enables such storage to be carried out in an economical manner.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt in folgender Weise: Eine verdünnte Lösung eines Hydroxides der Alkalimetalle wird in Wasser und hochkonzentrierte Lösung zerlegt gemäss einem Verfahren, das in einer Patentanmeldung beschrieben ist, welche in Luxemburg am 17.11.1980 unter der Anmeldenummer - 2 - EP 80630051o3 eingereicht wurde. Pie Veröffentlichung erfolgte am 03.06.1981 im Patentblatt 81/22 des Europäischen Patentamtes unter der Nummer 0029799. Kurz resümiert besteht das Verfahren darin, dass CaCOEOg durch die Hitze konzentrierter Sonnenstrahlen in CaO und Wasserdampf zerlegt wird, der Wasserdampf kondensiert wird, dass , weiter der sich im Vacuum über einer verdünnten NaOH- Lösung bildende Parnpf in den luftleeren Behälter ein-" strömt, der das CaO enthält, dass der Parnpf sich chemisch mit dem CaO zu Ca(0H)2 verbindet, nachdem sich das CaO nach Auf hör en der Sonnenstrahlung abgekühlt hat, dass aus der Lösung ständig neuer Pampf abgegeben wird, dass cäbei die Lösung sich konzentriert und dass dabei die Temperatur der Lösung niedriger ist als die Temperatur der Umgebung, sodass die Verdampfungswärme aus der Umgebung aufgenommen wird. Pie so gewonnene konzentrierte Lösung wird mit einer porösen Elektrode in Berührung gebracht, welche in ihren Poren Wasserstoff enthält.The problem is solved in the following way: A dilute solution of a hydroxide of the alkali metals is broken down into water and highly concentrated solution according to a process described in a patent application filed in Luxembourg on November 17, 1980 under application number - 2 - EP 80630051o3 has been. The publication took place on 03.06.1981 in the patent sheet 81/22 of the European Patent Office under the number 0029799. Briefly summarized, the process consists in the fact that CaCOEOg is broken down into CaO and water vapor by the heat of concentrated sun rays, the water vapor is condensed, and so on the vacuum formed over a dilute NaOH solution flows into the air-empty container which contains the CaO, so that the fluid chemically combines with the CaO to form Ca (0H) 2 after the CaO has ceased to exist after the Has cooled down in the sun, that new steam is constantly being released from the solution, that the solution is concentrating and that the temperature of the solution is lower than the temperature of the surroundings, so that the heat of vaporization is absorbed from the surroundings brought into contact with a porous electrode which contains hydrogen in its pores.

Eine verdünnte Lösung des Hydroxides wird mit einer porösen Elektrode in Berührung gebracht, welche ebenfalls in ihren Poren Wasserstoff enthält. . Beide Lösungen stehen miteinander in elektrolytisch leitender Verbindung. Hierbei nimmt die erste Elektrode gegenüber der zweiten eine negative Spannung an. Im folgenden wird die erste Elektrode als negative, die zweite als positive Elektrode bezeichnet. Bei Stromentnahme wird Wasserstoff an der negativen Elektrode zu Wasser oxydiert und verbraucht, während sich an der Oberfläche der positiven Elektrode, durch Reduktion von Wasser zu Wasserstoff, ein Ueberschuss an Wasserstoff bildet. Pieser Ueberschuss wird zur negativen Elektrode geführt, wo er die durch Oxydation verringerte Wasserstoffmenge wieder ersetzt. Piese Anordnung wird nachstehend kurz als Konzentrationspotentialzelle bezeichnet. Sie hat den Vorteil, dass das als EnergieSpeicher - 3 - fungierende Stoffpaar, nämlich konzentrierte Lösung und verdünnte Lösung leicht zu lagern ist.A dilute solution of the hydroxide is brought into contact with a porous electrode which also contains hydrogen in its pores. . Both solutions have an electrolytically conductive connection. The first electrode assumes a negative voltage compared to the second. In the following, the first electrode is referred to as the negative electrode and the second as the positive electrode. When current is drawn, hydrogen is oxidized to water at the negative electrode and consumed, while an excess of hydrogen is formed on the surface of the positive electrode by reducing water to hydrogen. This excess is led to the negative electrode, where it replaces the amount of hydrogen reduced by oxidation. This arrangement is briefly referred to below as the concentration potential cell. It has the advantage that the material pair, which functions as an energy store, namely concentrated solution and dilute solution, is easy to store.

Figur 1 zeigt eine Elektrode 10 mit Rohrstutzen 11 und 12 für den Anschluss des Elektrolyten und dem Rohrstutzen 13 für den Anschluss des Wasserstoffes. Die Elektrode 10 ist eine sogenannte Gas-Diffusionselektrode, sie hat poröses Gefüge und besteht aus einem Carbonylnickel-Stützgerüst und eingelagerten Raney-Nickel-Katalysatorkörnem. Zur Herstellung wird eine Mischung von feinemFigure 1 shows an electrode 10 with pipe socket 11 and 12 for the connection of the electrolyte and the pipe socket 13 for the connection of the hydrogen. The electrode 10 is a so-called gas diffusion electrode, it has a porous structure and consists of a carbonyl-nickel support structure and embedded Raney nickel catalyst grains. A mixture of fine

Nickelpulver (Carbonylnickel) und Raney-Niekel-Körnern gesintert oder heissgepresst. Das Nickelpulver bildet ein stabiles Gerüst, in das die Raney-Körner eingebettet sind. Durch Behandlung mit Natrium- oder Kalium—Hydroxidlösung werden die Raney-Nickel-Körner in eine geeignete Katalysatormasse umgewandelt. Wie Figur 1 weiter zeigt, liegt der viereckige Stab 15 aus Asbest mit seiner Fläche 17 fest an der einen der vier schmalen Kanten der Elektrode 10 auf.Nickel powder (carbonyl nickel) and Raney-Niekel grains sintered or hot pressed. The nickel powder forms a stable framework in which the Raney grains are embedded. Treatment with sodium or potassium hydroxide solution converts the Raney nickel grains into a suitable catalyst mass. As FIG. 1 further shows, the square rod 15 made of asbestos lies with its surface 17 firmly against one of the four narrow edges of the electrode 10.

Der viereckige Asbeststab 16 liegt mit seiner Fläche 18 fest auf der gegenüberliegenden Kante der Elektrode 10 auf. Die Auflageflächen 17 und 18 sollen so kleine Poren haben, dass sie als Gas Sperrschicht wirken, d.h. dass bei dem vorkommenden Druck kein Wasserstoff gas durchtreten kann, wenn sich die Poren mit Natriumhydroxidlösung vollgesaugt haben. Der übrige ïeil des Asbeststabes soll grossporig sein. Die Elektrode 10 und die beiden Asbeststäbe 15 und 16 sind an der Unterseite mit einer Gas- und Flüssigkeitssperrschicht 19 versehen, die daher vollkommen porenfrei sein soll. Sie soll aus einem Material bestehen, das keine Elektronenleitfähigkeit von der Art wie Metalle aufweist, das aber wenigstens eine der beiden Ionenarten, Na-Kathionen oder OH-Anionen, passieren lässt, sodass ein elektrolytischer Stromdurchgang möglich ist. Es kommen Ionenaustauschermembranen in Frage, oder Membranen durch welche die Na- oder OH-Ionen infolge Diffusion hindurchwandern können.The surface of the square asbestos rod 16 lies firmly on the opposite edge of the electrode 10. The contact surfaces 17 and 18 should have such small pores that they act as a gas barrier, i.e. that at the pressure occurring, no hydrogen gas can pass through if the pores are saturated with sodium hydroxide solution. The rest of the asbestos rod should be large-pored. The electrode 10 and the two asbestos rods 15 and 16 are provided on the underside with a gas and liquid barrier layer 19, which should therefore be completely non-porous. It should consist of a material that does not have an electron conductivity of the type like metals, but which allows at least one of the two types of ions, Na cathions or OH anions, to pass, so that an electrolytic current passage is possible. Ion exchange membranes are possible, or membranes through which the Na or OH ions can migrate as a result of diffusion.

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In Figur 2 sind vier Elektroden 10, 20, 30 und 40 und entsprechende Asbeststäbe 15» 25, 35, 45» 16, 26, 36 und 46 in das Gehäuse 2 eingebaut. Durch die Gehäusewandsind acht Rohrstutzen geführt, welche auf die Asbeststäbe einmünden und zwar 11 auf 15, 21 auf 25, 31 auf 35, 41 auf 45, 12 auf 16, 22 auf 26, 32 auf 36, 42 auf 46. Weitere Anschlüsse an dieses Gehäuse sind, in Figur 3 dargestellt, und zwar zeigt Figur 3a wie Figur 2 die Sicht von vorn, Figur 3b die Sicht von links, Figur 3c die Sicht von oben. Die durchgeführten Rohrstutzen münden direkt auf die Elektroden, und zwar 13 auf 10, 23 auf 20, 33 auf 30 und 43 auf 40. Der in Figur 2 dargestellte Behälter 50 enthält konzentrierte NaOH-Lösung, der Behälter 60 verdünnte NaOH-Lösung. Die Ventile 61, 62, 75, 78, 79, 102, 104 und 106 sollen gesperrt sein. Alle übrigen Ventile sollen geöffnet werden. Jetzt fliesst die hochkonzentrierte Lösung in die Elektroden 10, 30, die Pumpe 73, das Volumenausgleichgefäss 71 und das ganze Rohrleitungssystem, das diese Teile miteinander verbindet. Alle Bauteile sollen-vollständig mit Lösung gefüllt sein, das heisst es soll sich keine eingeschlossene Luft darin befinden. Wasserstoff ist nicht schädlich. Ein einfaches Mittel alle Luft herauszubekommen besteht also darin, vor dem Einlaufenlassen der Lösungen »eine gewisse Zeit lang Wasserstoff durch das ganze Rohrleitungssystem und die Elektroden durchzublasen. Die Ventile 51 und 53 können jetzt gesperrt werden. Die Pumpe 73 wird eingeschaltet. Die konzentrierte Lösung fliesst von der Pumpe aus über Ventil 77, Rohrstutzen 32, durch den Asbeststab 36, verteilt sich über dessen ganze Länge, fliesst durch Gassperrschicht 38 in die poröse Elektrode 30, weiter durch Gassperrschicht 37 - 5 - in den Asbeststab 35» dann in den Rohrstutzen 31» über das Ventil 52, den Rohrstutzen 11, den Asbest stab 15» durch die Gassperrschicht 17 und die poröse Elektrode 10, durch die Gassperrschicht 18 und den Asbeststab 16 · in den Rohrstutzen 12 zurück zur Pumpe 73· Pas Ventil 102, das in der Pigur 3 b dargestellt ist, ist an eine nicht eingezeichnete Leitung angeschlossen, welche Wasserstoff unter einem Druck von circa 1,6 bar (0,6 bar Überdruck) liefert. Das Ventil 102 wird geöffnet, und es fliesst Wasserstoff über die Rohrstutzen 13 und 33 in die Elektroden 10 und 30. Der Wasserstoff verdrängt hier die Lösung aus den grösseren Porenräumen, während die kleineren von Lösung durchtränkt bleiben.In Figure 2, four electrodes 10, 20, 30 and 40 and corresponding asbestos rods 15 »25, 35, 45» 16, 26, 36 and 46 are installed in the housing 2. Eight pipe sockets are led through the housing wall, which open onto the asbestos rods, namely 11 on 15, 21 on 25, 31 on 35, 41 on 45, 12 on 16, 22 on 26, 32 on 36, 42 on 46. Further connections to this Housings are shown in Figure 3, namely Figure 3a shows like Figure 2 the view from the front, Figure 3b the view from the left, Figure 3c the view from above. The pipe connections carried out lead directly to the electrodes, namely 13 to 10, 23 to 20, 33 to 30 and 43 to 40. The container 50 shown in FIG. 2 contains concentrated NaOH solution, the container 60 contains dilute NaOH solution. The valves 61, 62, 75, 78, 79, 102, 104 and 106 should be blocked. All other valves should be opened. Now the highly concentrated solution flows into the electrodes 10, 30, the pump 73, the volume compensation vessel 71 and the entire piping system which connects these parts to one another. All components should be completely filled with solution, i.e. there should be no trapped air in them. Hydrogen is not harmful. A simple way to get all the air out is to blow hydrogen through the entire piping system and the electrodes for a certain time before the solutions run in. The valves 51 and 53 can now be blocked. The pump 73 is switched on. The concentrated solution flows from the pump via valve 77, pipe socket 32, through the asbestos rod 36, is distributed over its entire length, flows through gas barrier layer 38 into porous electrode 30, further through gas barrier layer 37 - 5 - into asbestos rod 35 ' in the pipe socket 31 '' via the valve 52, the pipe socket 11, the asbestos rod 15 '' through the gas barrier layer 17 and the porous electrode 10, through the gas barrier layer 18 and the asbestos rod 16 · in the pipe socket 12 back to the pump 73 · Pas valve 102 , which is shown in Pigur 3 b, is connected to a line (not shown) which supplies hydrogen under a pressure of approximately 1.6 bar (0.6 bar gauge pressure). The valve 102 is opened and hydrogen flows through the pipe sockets 13 and 33 into the electrodes 10 and 30. The hydrogen displaces the solution from the larger pore spaces, while the smaller ones remain soaked with solution.

Das Volumenausgleichgef assoient zur Aufnahme des verdrängten Volumens der Lösung. Nun werden die Ventile 61, 62 geöffnet und die Elektroden 20, 40, die Pumpe 74 und das zugehörige Rohrleitungssystem füllen sich mit verdünnter Lösung, welche aus dem Behälter 60 einfliesst. Nach Öffnen des Ventiles 104 fliesst Wasserstoff über die Rohrstutzen 23, 43 in die Elektroden 20 und 40, und verdrängt die Lösung aiis den grösseren Poren. .Auch hier dient der Behälter 72 zur Aufnahme der verdrängten Lösung. Das Rohrleitungssystem soll aus alkalifestem Kunststoff bestehen. Nur. die Rohrstutzen 13, 23, 33, 43 sollen aus Nickel bestehen,und jeder soll elektrisch leitenden Kontakt mit der Elektrode haben, auf welche er einmündet. Den negativen Pol der so hergestellten Stromquelle erhält man, indem man die Rohrs tut z en 13 und 33 elektrisch miteinander verbindet, den positiven Pol, indem man die Rohrstutzen 23 und 43 miteinander verbindet. Bei Stromentnahme verringert sich der Konzentrationsunterschied der beiden Lösungen,und die Spannung sinkt ab. Wenn auf diese Weise die Lösungen für eine weitere Stromentnahme unbrauchbar geworden sind, kann man sie in zwei hierfür vorgesehene Behälter ab-fliessen lassen und durch neue Lösungen ersetzen, welche - 6 - man einer für die Herstellung solcher Lösungen vorgesehenen Hinrichtung entnimmt, wie sie in der eingangs erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist.Die Einrichtung ist auch für die Herstellung von festem Natriumhydroxid-hydrat geeignet. Wenn der Behälter 50 festes Natriumhydroxidhydrat enthält, kann man konstantbleibende Konzentration für beide Lösungen und damit konstante Spannung auf folgende Weise erreichen. Ein Teil der sich verdünnenden über die Elektroden 10 und 50 fliessenden Lösung wird kontinuierlich in den Behälter 50 eingelei-und bildet dort gesättigte Lösung, welche sodann in den über die Elektroden 10 und 50 führenden Kreislauf zurückgeführt wird. Zu diesem Zweck öffnet man die Ventile 51 und 53 und stellt das Ventil 52 auf eine halb geöffnete Stellung ein, so zwar dass der grösste Teil der von der Pumpe 73 beförderten Lösungsmenge noch durch das Ventil 52 passieren kann, dass aber ein Teil über das Ventil 53 in den Behälter 50 gelangt, dort gesättigte Natriumhydroxidlösung bildet und über das Ventil 51 in den Kreislauf zurückkehrt. In den Behälter 60 kann man auch reines Wasser einfüllen, um damit die Konzentration der über 20, 40 fliessenden Lösung leichter herabsetzen zu können. Ausserdem kann man,wenn erforderlich, über das Ventil 75 Lösung von einem Kreislauf in den andern überfliessen lassen. Die Pumpe 74 bewirkt einen Kreislauf der verdünnten Lösung über die Elektroden 40 und 20. Man kann die Einrichtung auch als reine Brennstoffzelle verwenden. Pür diesen Pall sollen die Elektroden 20 und 40 Raney-Silber- Katalysator enthalten. Die Ventile 51» 53» 61, 63, 104 sollen gesperrt, die Ventile 102 und 106 (in Pigur 3b) sollen geöffnet sein, sodass Wasserstoff zu den Elektroden 10 und 30 und Sauerstoff zu den Elektroden 20, 40 gelangt, während die beiden Energieträger, konzentrierte und verdünnte Lösung nicht mehr eintreten können. Die Funktionsweise solcher Brennstoffzellen ist bekannt. Die Regene- - 7 - rierung solcher Brennstoffzellen erfolgt gewöhnlich so, dass man die Reaktionswärme der Wasserstoffverbrennung ausnützt, um das gebildete Wasser aus der Lösung zu verdampfen. Da die bescnriebene Ausführung zwei getrennte Lösungskreisläufe hat, ist es möglich, das Verfahren ausschliesslich auf diejenige Lösung anzuwenden, welche durch die negativen Elektroden fliesst. Es lässt sich so eine Konzentration dieser Lösung aufrecht erhalten, die wesentlich höher liegt als die Konzentration der über die positiven Elektroden fliessenden Lösung. Ohne zusätzlichen Verbrauch an Energieträgerstoff erhält man eine höhere Spannung und einen besseren Wirkungsgrad als mit Brennstoffzellen der bisher bekannten Art.The volume equalization assoient for the absorption of the displaced volume of the solution. Now the valves 61, 62 are opened and the electrodes 20, 40, the pump 74 and the associated piping system fill with dilute solution, which flows out of the container 60. After opening the valve 104, hydrogen flows through the pipe sockets 23, 43 into the electrodes 20 and 40, and displaces the solution out of the larger pores. Here too, the container 72 serves to hold the displaced solution. The piping system should consist of alkali-resistant plastic. Just. the pipe socket 13, 23, 33, 43 should consist of nickel, and each should have electrically conductive contact with the electrode on which it opens. The negative pole of the current source thus produced is obtained by electrically connecting the tubes 13 and 33, and the positive pole is obtained by connecting the tube sockets 23 and 43 to one another. When the current is drawn, the concentration difference between the two solutions decreases and the voltage drops. If in this way the solutions have become unusable for a further current withdrawal, they can be drained into two containers provided for this purpose and replaced with new solutions which - 6 - are taken from an execution intended for the production of such solutions, as described in The device is also suitable for the production of solid sodium hydroxide hydrate. If the container 50 contains solid sodium hydroxide hydrate, a constant concentration for both solutions and thus constant voltage can be achieved in the following way. A portion of the diluting solution flowing over the electrodes 10 and 50 is continuously introduced into the container 50, where it forms saturated solution, which is then returned to the circuit leading over the electrodes 10 and 50. For this purpose, the valves 51 and 53 are opened and the valve 52 is set to a half-open position, so that most of the solution quantity conveyed by the pump 73 can still pass through the valve 52, but a part via the valve 53 enters the container 50, forms saturated sodium hydroxide solution there and returns to the circuit via the valve 51. Pure water can also be poured into the container 60 so that the concentration of the solution flowing over 20, 40 can be reduced more easily. In addition, if necessary, solution 75 can flow from one circuit into the other via valve 75. The pump 74 causes the diluted solution to circulate via the electrodes 40 and 20. The device can also be used as a pure fuel cell. For this pall, electrodes 20 and 40 should contain Raney silver catalyst. The valves 51 »53» 61, 63, 104 should be blocked, the valves 102 and 106 (in Pigur 3b) should be open so that hydrogen reaches the electrodes 10 and 30 and oxygen reaches the electrodes 20, 40, while the two energy sources , concentrated and diluted solution can no longer occur. The functioning of such fuel cells is known. Such fuel cells are usually regenerated in such a way that the heat of reaction of hydrogen combustion is used to evaporate the water formed from the solution. Since the described embodiment has two separate solution cycles, it is possible to apply the method exclusively to the solution which flows through the negative electrodes. In this way, a concentration of this solution can be maintained which is substantially higher than the concentration of the solution flowing over the positive electrodes. Without additional consumption of energy carrier, you get a higher voltage and better efficiency than with fuel cells of the previously known type.

Zur Regenerierung der Lösungen bei reinem Brennstoffzellenbetrieb werden die Ventile 78, 79, 87, 88 geöffnet, und das Ventil 77 gesperrt. Dann fliesst Lösung in den Diffusionsspaltverdampfer 80. Dieser besteht aus dem Gehäuse 81 und den porösen Gassperrplatten 85, 86, welche das Gehäuseinnere in drei Kammern aufteilen. Die Lösung gelangt über das Ventil 78 in die Kammer 82, verdrängt die hier befindliche Luft über das Ventil 88 ins. Freie und fliesst über das Ventil 79 in ihren normalen Kreislauf zurück. In den Kühlbehälter 90, die Pumpe 95 und das angeschlossene Rohrsystem wird Wasser eingefüllt, das über das Rohr 92 auch in die Kammer 84 eindringt und hier die Lpf^^.ber das Rohr 94 ins Freie verdrängt. Das Ventil 87 soll an eine Leitung angeschlossen werden, die Wasserstoff unter einem Druck von 1,5 bar (0,5 bar Überdruck)liefert. Das Ventil 88 wird gesperrt.To regenerate the solutions in pure fuel cell operation, the valves 78, 79, 87, 88 are opened and the valve 77 is blocked. Then solution flows into the diffusion gap evaporator 80. This consists of the housing 81 and the porous gas barrier plates 85, 86, which divide the interior of the housing into three chambers. The solution reaches the chamber 82 via the valve 78, displaces the air located here via the valve 88. Free and flows back into its normal circuit via valve 79. Water is poured into the cooling tank 90, the pump 95 and the connected pipe system, which also penetrates into the chamber 84 via the pipe 92 and here displaces the drain through the pipe 94 into the open. The valve 87 is to be connected to a line which delivers hydrogen under a pressure of 1.5 bar (0.5 bar overpressure). The valve 88 is blocked.

Sollte etwas Lösung durch die ^assperrplatte 85 und etwas Wasser durch die GasSperrplatte 86 in die Kammer 83 eingedrungen sein, so wird jetzt durch den Gasdruck des Wasserstoffes alle Flüssigkeit aus der Kammer 83 herausgedrückt. Der Druck - 8 - reicht aber nicht aus, dass Wasserstoff durch die Poren der Gassperrplatten in eine der beiden Kammern 82, 84 gelangen Könnte. Pie Verbrennung von Wasserstoff in der Brennstoffzelle ist exotherm und da die Pumpe 73 eine ständige Umwälzung der heissen Lösung bewirkt, hat diese auch in der Kammer 82 eine erhöhte Temperatur, etwa 65 Grad Belsius. Pie poröse Platte 85, die mit dieser Lösung vollgesaugt ist, gibt Wasserdampf in die Kammer 85 ab. Pieser diffundiert zur Platte 86 und kondensiert sich, da diese Platte kalt ist. Pas Wasser wird infolge der Porosität dieser Platte aufgesaugt und gelangt in den über den Kü&ler 90, Pumpe 95 und Kammer 84 verlaufenden Kreislauf. Soweit erforderlich wird ein Teil dieses Wassers über das Ventil 93 und das Volumenausgleiehge-fäss 72 in den Kreislauf geleitet, der über die positiven Elektroden 20 und 40 führt, überschüssiges Wasser kann über die Leitung 94 abfliessen. Je nachdem ob für die Gas- und Plüssigkeits- Sperrschichten 19, 29, 39, 49 eine für Anionen oder Kathionen oder für beide Ionenarten durchlässige Membran verwendet wird, kann es nötig sein, einen Teil der durch die positiven Elektroden fliessenden Lösung in den Kreislauf der negativen Elektroden zu überführen. Pies geschieht indem die Ventile 62 und 63 gesperrt und das Ventil 75 eine kurze Zeit geöffnet und dann wieder gesperrt wird. Bann können auch die Ventile 62 und 63 wieder geöffnet werden. Ausserdem muss die Konzentration der über die positiven Elektroden fliessenden Lösung durch Zusatz von reinem Wasser reguliert werden.If some solution has penetrated into the chamber 83 through the gas barrier plate 85 and some water has passed through the gas barrier plate 86, all the liquid is now pushed out of the chamber 83 by the gas pressure of the hydrogen. However, the pressure - 8 - is not sufficient for hydrogen to get into one of the two chambers 82, 84 through the pores of the gas barrier plates. The combustion of hydrogen in the fuel cell is exothermic and since the pump 73 constantly circulates the hot solution, this also has an increased temperature in the chamber 82, approximately 65 degrees Celsius. Pie porous plate 85, which is soaked with this solution, releases water vapor into the chamber 85. Pieser diffuses to plate 86 and condenses because this plate is cold. The water is sucked up due to the porosity of this plate and reaches the circuit running through the cooler 90, pump 95 and chamber 84. If necessary, part of this water is passed via the valve 93 and the volume balancing vessel 72 into the circuit which leads through the positive electrodes 20 and 40, excess water can flow off via the line 94. Depending on whether a membrane which is permeable to anions or cathions or to both types of ions is used for the gas and liquid barrier layers 19, 29, 39, 49, it may be necessary to introduce part of the solution flowing through the positive electrodes into the circuit of the to transfer negative electrodes. Pies happens by blocking valves 62 and 63 and opening valve 75 for a short time and then blocking it again. The valves 62 and 63 can also be opened again. In addition, the concentration of the solution flowing over the positive electrodes must be regulated by adding pure water.

Man kann die Zelle auch in kombinierter Funktionsweise betreiben, das heisst, gleichzeitig als Brennstoffzelle und als Konzentrationspotentialzelle. Wie beim reinen Brennstoffzellenbetrieb wird den positiven Elektroden Sauerstoff und den negativen Elektroden Wasserstoff zugeführt. Pie konzentrierte Lösung und die verdünnte - 9 - Lösung, respektiv reines Wasser kann man dem entsprechenden Kreislauf wie beim reinen Konzentrationspotentialzellenbetrieb zuführen. Dabei wird sich dann allerdings herausstellen, dass die Verwendung des Diffusionsspalt-verdampfers keine oder nur noch eine geringe Verbesserung des Wirkungsgrades ergibt. Ein besseres Resultat erreicht man, wenn man die konzentrierte Lösung in den Kreislauf einführt, welcher über den Kühlbehälter 90, „ cbie Pumpe 95» die Leitung 92, die Kammer 84» die Leitung 91, zurück zum Kühlbehälter 90 führt. Der von der porösen Platte 85 abgegebene Wasserdampf in der Kammer 85 kondensiert sich schneller und vollständiger an der porösen Platte 86, wenn diese hygroskopische konzentrierte Lösung statt reinen Wassers enthält. So ist es möglich für die über die negativen Elektroden fliessende Lösung eine wesentlich höhere Konzentration aufrechtzuerhalten und so eine höhere Zellenspannung zu erzielen. Durch die Kondensation des -Wasserdampfes auf der Platte 86 verdünnt sich die Kühlbehälterlösung. Man kann sie in den Behälter 50 einleiten, .damit sie sich dort sättigt,und in den Kühlbehälterkreislauf zurückführen, ähnlich wie angegeben Seite 6, Zeile 8 bis 13·The cell can also be operated in a combined mode of operation, that is, simultaneously as a fuel cell and as a concentration potential cell. As with pure fuel cell operation, oxygen is supplied to the positive electrodes and hydrogen to the negative electrodes. Pie concentrated solution and the diluted - 9 - solution, respectively pure water can be fed to the appropriate circuit as in pure concentration potential cell operation. It will then turn out, however, that the use of the diffusion gap evaporator will result in little or no improvement in efficiency. A better result is achieved if the concentrated solution is introduced into the circuit, which leads via the cooling tank 90, “cbie pump 95” line 92, the chamber 84 “line 91, back to the cooling tank 90. The water vapor released from the porous plate 85 in the chamber 85 condenses faster and more completely on the porous plate 86 if it contains hygroscopic concentrated solution instead of pure water. It is thus possible to maintain a much higher concentration for the solution flowing over the negative electrodes and thus to achieve a higher cell voltage. The cooling container solution is diluted by the condensation of the water vapor on the plate 86. It can be introduced into the container 50, so that it saturates there, and returned to the cooling container circuit, similarly as indicated on page 6, lines 8 to 13.

Man kann die Einrichtung auch benutzen um Energie zu speichern, die man in elektrischer Form zeitweise im Überschuss zur Verfügung hat, und bei Bedarf elektrische Energie aus dem Speicher entnehmen. Hierzu verwendet man am besten zwei wie in Figur 2 und 3 gezeigte Einrichtunger^falls man neben konzentrierter und verdünnter Lösung auch Wasserstoff und Sauerstoff als zweites energiespeicherndes Stoffpaar verwenden will. Die eine Einrichtung wird nur zum Speichern der elektrischen Energie verwendet. Ihre Elektroden enthalten Raney-Nickel als Katalysator. Die andere wird nur zur Entnahme von elektrischer Energie verwendet. Die positiven Elektroden sollen hier Raney-Silber als Katalysator enthalten. Beim Speichern wird Gleichstrom in die hierfür - 10 - vorgesehene Einrichtung geleitet und erzeugt an den Elektroden 10 und 30 Wasserstoffgas, das über die Rohrstutzen 13 und 35 in einen Behälter für die Speicherung des Wasserstoffes geleitet wird. An den Elektroden 20 und 40 entsteht Sauerstoff, der über die Rohrstutzen 23 und. 43 in einen Behälter für die Speicherung des Sauerstoffes geleitet wird. Der Strom bewirkt ausserdem eine Erhöhung der Konzentration der über die Elek- * troden 10 und 30 fliessenden Lösung und eine Erniedrigung der Konzentration der über die Elektroden 20 und 40 fliessenden Lösung. Wenn die eine oder andere Lösung die richtige Soll-Konzentration erreicht hat, kann man sie in einen Behälter einfliessen lassen, der für die^relpektiv niedrige Konzentration vorgesehen ist und weitere Lösung von mittlerer Konzentration in den über die Elektroden führenden Kreislauf einfliessen lassen. Bei der Stromentnahme erfolgt der Stofftransport in umgekehrter Richtung : Hochkonzentrierte und schwachkonzentrierte Lösung treten in den zugehörigen Kreislauf ein und zwei Lösungen mit relativ kleinem Konzentrationsunterschied werden herausbefördert. Diese kann man einfach in einen einzigen Behälter leiten, sodaes sie sieh mischen oder besser jede für sich getrennt lagern. Im letzteren Pall wird später beim Speichern die Lösung mit der etwas höheren Konzentration den negativen, diejenige mit der etwas niedrigeren Konzentration den positiven Elektroden zugeführt. Auch der Gastransport erfolgt bei der Stromentnahme in umgekehrter Richtung : Wasserstoff wird aus dem zugehörigen Speicherbehälter in die negativen Elektroden befördert, Sauerstoff aus einem andern Speicherbehälter in die positiven Elektroden.The device can also be used to store energy that is temporarily available in excess in electrical form and, if necessary, to extract electrical energy from the storage. For this it is best to use two devices as shown in FIGS. 2 and 3 if, in addition to concentrated and dilute solution, hydrogen and oxygen are also to be used as the second energy-storing substance pair. One device is only used to store electrical energy. Your electrodes contain Raney nickel as a catalyst. The other is used only for the extraction of electrical energy. The positive electrodes are said to contain Raney silver as a catalyst. During storage, direct current is passed into the device provided for this purpose and generates hydrogen gas at the electrodes 10 and 30, which is passed via the pipe sockets 13 and 35 into a container for storing the hydrogen. Oxygen is produced at the electrodes 20 and 40, which is supplied via the pipe socket 23 and. 43 is passed into a container for the storage of oxygen. The current also causes an increase in the concentration of the solution flowing over the electrodes 10 and 30 and a decrease in the concentration of the solution flowing over the electrodes 20 and 40. When one or the other solution has reached the correct target concentration, it can be poured into a container which is intended for the relatively low concentration and further medium-concentration solution can flow into the circuit via the electrodes. When electricity is drawn, the mass is transported in the opposite direction: highly concentrated and weakly concentrated solution enter the associated cycle and two solutions with a relatively small concentration difference are removed. You can simply put them in a single container so that they can be mixed or better stored separately. In the latter pall, the solution with the somewhat higher concentration is later fed to the negative electrodes and the one with the somewhat lower concentration to the positive electrodes. Gas is also transported in the opposite direction when electricity is drawn: hydrogen is transported from the associated storage tank to the negative electrodes, oxygen from another storage tank to the positive electrodes.

Die beschriebene Kombination des Sonnenwärmespeichers (gemäss der genannten europäischen Anmeldung EP8o6300513) mit Konzentrationspotentialzelle und Brennstoffzelle - 11 - kann durch eine zusätzliche Kombination mit fotoelektrischen Solarzellen verbessert werden. Es ist bekannt, dass man zur besseren Ausnutzung von Solarzellen diese mit fokussierten Sonnenstrahlen bestrahlen kann. Leider bewirkt hier die hohe Strahlungsdichte eine Aufheizung der Solarzellen und der Wirkungsgrad sinkt.The described combination of solar heat storage (according to the European application EP8o6300513 mentioned) with concentration potential cell and fuel cell - 11 - can be improved by an additional combination with photoelectric solar cells. It is known that for better utilization of solar cells, they can be irradiated with focused sun rays. Unfortunately, the high radiation density here heats up the solar cells and the efficiency drops.

In einem Sonnenwärmespeicher gemäss obiger Anmeldung wird, wie auf Seite 2, Zeile 3 bis 16 angegeben,von einer zu konzentrierenden Lösung ständig neuer Dampf abgegeben und die Verdampfungswärme aus der Umgebung auf genommen.In a solar heat accumulator according to the above application, as stated on page 2, lines 3 to 16, new steam is continuously emitted from a solution to be concentrated and the heat of vaporization is absorbed from the environment.

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Auf der Leckeifläche eines Stahlbehälters 120 (Eigur 4) 122 =- _ wurden Solarzellen, auf dieser flach auf liegend, mitOn the leakage surface of a steel container 120 (Eigur 4) 122 = - _ solar cells were lying flat on top with them

Kleber befestigt, sodass eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen Behälterwand und Solarzelle besteht. Der nicht mit Solarzellen bedeckte Teil der Behälterfläche ist mit einer wärmeisolierenden Umkleidung 124 versehen. Da die für die Verdampfung nötige Wärme fast nur über die Solarzellen eintreten kann, kühlen sich diese stark ab, und es tritt keine so hohe Temperatur der Solarzellen und entsprechende Reduzierung des Wirkungsgrades mehr auf.Adhesive attached so that there is a good heat-conducting connection between the container wall and the solar cell. The part of the container surface that is not covered with solar cells is provided with a heat-insulating casing 124. Since the heat required for evaporation can almost only enter via the solar cells, they cool down considerably and the temperature of the solar cells and the corresponding reduction in efficiency no longer occur.

Claims

Claim 12 Method and device for storing solar energy and converting it into electrical energy, comprising a device which allows ee to use the heat generated by the sun's rays to drive off a solution of a hydroxide of the alkali metals and thus a solution of a higher concentration to produce, characterized in that for the removal of electrical »energy this solution is brought into contact with a porous electrode, the pores of which contain hydrogen, that a second solution of lower concentration is brought into contact with another porous electrode, which likewise contains hydrogen in its pores that the two solutions are in contact with one another or are only separated by a membrane which allows at least one of the two types of ions formed by the hydroxide to pass through and that the current-consuming circuit is connected to these two electrodes.