專利名稱：包括毛細(xì)管的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池，特別涉及一種直接甲醇燃料電池。
背景技術(shù)：
為了提高燃料電池的效率已經(jīng)知道，并聯(lián)或串聯(lián)產(chǎn)生電流的微反應(yīng)器。所以在WO00/54358中說明燃料電池模塊的構(gòu)造，其中多個單個的微反應(yīng)器總是設(shè)置在一個框架的一個平面中并且串聯(lián)連接。在這里作為陰極構(gòu)成的單個電極的上表面直接接觸并且在模塊的端側(cè)上與單個微反應(yīng)器的位于同軸內(nèi)部的陽極互相連接。
單個這樣的模塊又同軸和/或串聯(lián)地連接。
WO03/005466示出另一種成捆的微反應(yīng)器的提高功率的布置，其同樣是同軸的結(jié)構(gòu)。在那里備選地說明，通過這樣帶有共同外電極的微反應(yīng)器代替反應(yīng)器，從而保持基本上同軸的結(jié)構(gòu)。
在這些微反應(yīng)器同軸的結(jié)構(gòu)的條件下，通常在軸向的端側(cè)量取這樣建立的電位。因此微反應(yīng)器的長度確定電的生產(chǎn)能力。
如果特別地所謂管狀的聯(lián)合作為微反應(yīng)器，那么通常機(jī)械穩(wěn)定性是小的并且因此這樣微反應(yīng)器的長度受到限制并且相應(yīng)地功率收益或者可量取的電壓的值是小的。
發(fā)明內(nèi)容
在上述的技術(shù)背景狹本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種燃料電池，該燃料電池在結(jié)構(gòu)簡單以及極小的生產(chǎn)成本情況下保證高的功率收益。
為了解決該難題，在設(shè)有多個由燃料成分所流入和/或所流經(jīng)的并且每個具有一個電極的毛細(xì)管的燃料電池中，根據(jù)權(quán)利要求1如此安排，在鄰近的區(qū)段中毛細(xì)管分別成捆地設(shè)置在反應(yīng)室內(nèi)，電極在每個毛細(xì)管的兩端輸出，區(qū)段的毛細(xì)管的電極在兩端以基本相等的電位電連接，并且每個區(qū)段的至少一個壁截面設(shè)有或者至少構(gòu)成有反電極。
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。首先燃料電池的容量通過區(qū)段的數(shù)量確定，它們經(jīng)常構(gòu)造為相同，好像批量地制造。在這種情況下本質(zhì)的含義是，放棄已知的微反應(yīng)器的同軸結(jié)構(gòu)，從而毛細(xì)管的長度不再決定在第一和第二電極之間的電壓勢能?，F(xiàn)在每個毛細(xì)管僅僅具有一個電極，該電極在兩端與區(qū)段的其他毛細(xì)管的相應(yīng)電極并聯(lián)連接。因此在毛細(xì)管的端部上相對于反電極基本上相等的電位貼靠在電極上，該反電極構(gòu)成在每個區(qū)段的壁截面上或者穿過每個區(qū)段的壁截面構(gòu)成并且在它的設(shè)計(jì)上很大程度沒有約束。
區(qū)段能夠具有任意的橫截面，例如長方形或三角形。優(yōu)選地區(qū)段的橫截面構(gòu)成為扇形，從而保證特別是在圓柱形的外殼內(nèi)的最外面的緊湊的結(jié)構(gòu)。
為了相對于由一個區(qū)段提供的電壓而增大電壓，能夠規(guī)定，區(qū)段的毛細(xì)管的電極朝著相鄰的區(qū)段的反電極連接，相應(yīng)于串聯(lián)。
為了增大效率備選地能夠規(guī)定，燃料電池的所有毛細(xì)管的電極分別在端側(cè)聯(lián)接，相應(yīng)于并聯(lián)。
適宜地能夠規(guī)定，可通過開關(guān)給定并聯(lián)或串聯(lián)。通過該措施明顯地?cái)U(kuò)大根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的應(yīng)用范圍。
在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中能夠規(guī)定，每個區(qū)段具有自己構(gòu)成的壁，在環(huán)形封閉圍繞的橫截面中并且圍住電極，并且因此兩個隔開的分隔壁形成在兩個相鄰的區(qū)段之間。導(dǎo)電的該壁也能夠生成反電極。通過間隔通常不再需要其他的電絕緣體。雖然在兩個相鄰的扇形部之間的兩個隔開的分隔壁的形成總是有利的，但電解液的非活躍區(qū)域應(yīng)該產(chǎn)生在所述的分隔壁之間。那么這樣優(yōu)選的非導(dǎo)電的分隔壁通常具有單獨(dú)構(gòu)成的反電極。
備選地存在如下可能，相鄰的區(qū)段具有共同的分隔壁，該分隔壁的芯通常由電絕緣的材料制成。
其他的優(yōu)點(diǎn)在于，分隔壁非密封地構(gòu)成，此外，分隔壁設(shè)有通孔，這些通孔特別在兩個分隔壁的形成時互相對應(yīng)、直接相對。所以特別地在共同的分隔壁的情況下避免昂貴的密封措施并且在區(qū)段下電解液或類似物的交換也是可能的。
在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中另外優(yōu)選的是，兩個相鄰的區(qū)段的共同分隔壁在兩側(cè)具有反電極，每一個屬于區(qū)段中的一個。因此每個扇形橫截面的區(qū)段具有兩個相對傾斜的反電極。
在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中，這樣的反電極具有支撐板并且該支撐板配備有用于催化劑的格子狀的支架。這樣的格子狀之間能夠是金屬網(wǎng)、金屬柵格、金屬編織網(wǎng)或者類似的多孔材料，結(jié)晶結(jié)構(gòu)的催化劑能夠位于上述材料之上或者之中。
類似地，毛細(xì)管優(yōu)選地具有格子狀的配備有催化劑的電纜芯，該電纜芯被薄膜環(huán)形地包圍。但是存在用于毛細(xì)管的多種變型，如例如在WO02/15318中所描述的。
特別地，電纜芯、支撐板和/或格子狀的支架由鈦制成。
在燃料電池的一個實(shí)施形式中規(guī)定，毛細(xì)管在端側(cè)是敞開并且自由可達(dá)地被氣體穿流。也就是說，毛細(xì)管的端部貫穿限制區(qū)段的反應(yīng)室兩端的外殼壁、頂板或類似物并且在它們之前保持敞開。
在燃料電池的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中規(guī)定，毛細(xì)管被空氣流經(jīng)并且在毛細(xì)管的一端上通過外殼構(gòu)成壓力室，其中毛細(xì)管敞開地終止，并且該壓力室借助于風(fēng)扇使周圍空氣進(jìn)氣。雖然基本上作為燃料成分的氣體在高的壓力沖擊下加壓通過毛細(xì)管，但是通常不提供這樣的壓力沖擊的燃料成分。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中，考慮到盡可能自由的使用和較小的成本，以有利的方式提供較小的壓力差，該壓力差通過風(fēng)扇建立以便引導(dǎo)空氣通過毛細(xì)管。
在燃料電池的另一個設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，在區(qū)段相鄰的邊緣或頂點(diǎn)之間設(shè)有共同的端部封閉的用于燃料成分的供給管道并且該供應(yīng)管道在區(qū)段的反應(yīng)室中設(shè)有用于排出燃料成分的通孔?；诠?yīng)管道，多個直到燃料電池的所有反應(yīng)室的中央供應(yīng)通過燃料成分進(jìn)行，其中供應(yīng)管道至少部分與受到限制的特別是反應(yīng)室的邊緣或頂點(diǎn)一起構(gòu)成這樣的反應(yīng)室。
類似地構(gòu)成有廢氣管道，該廢氣管道在區(qū)段的反應(yīng)室中設(shè)有用于氣體的燃燒廢物進(jìn)入的通孔并且該廢氣管道通到燃料電池的外面。有利地，廢氣管道在中央構(gòu)成并且特別作為供應(yīng)管道的延伸部。但是自然地兩個管道相對彼此封閉。
為了保證燃料成分進(jìn)入到反應(yīng)室中，能夠規(guī)定，至少一個泵連接于供應(yīng)管道并且泵設(shè)置在外殼的位于壓力室對面的泵室中，因此反應(yīng)室設(shè)置在壓力室和泵室之間。通過泵在供應(yīng)管道內(nèi)壓力形成這樣確定，以便確保燃料成分進(jìn)入到反應(yīng)室中。該泵有利地設(shè)置在外殼的位于壓力室對面的泵室中，從而根據(jù)本發(fā)明的燃料電池具有最外面緊湊、縱向定向的結(jié)構(gòu)。
如果通過供應(yīng)管道進(jìn)入到反應(yīng)室中的燃料成分是燃料混合物，那么總是能借助于可調(diào)節(jié)的泵供向供應(yīng)管道中輸送燃料混合物的單獨(dú)成分，其中控制裝置最好通過可調(diào)節(jié)的泵控制單獨(dú)成分在燃料混合物中的比例。在這里特別地可以想到由水和甲醇構(gòu)成的燃料混合物并且根據(jù)本發(fā)明的燃料電池優(yōu)選地作為直接甲醇燃料電池運(yùn)行。
對于低成本制造和運(yùn)行的燃料電池的概念，該燃料電池為了運(yùn)行有利地構(gòu)造有垂直升起的毛細(xì)管以及位于上面的壓力室。該措施導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的燃料電池主要設(shè)計(jì)為敞開的系統(tǒng)并且因此放棄多個密封的接頭。特別地在這樣的運(yùn)行的情況下通過重力允許，從毛細(xì)管34流出的液相(fluessige Phase)例如冷凝水或者類似物，同樣可以是燃燒產(chǎn)品，聚集到下側(cè)的收集室中并且被輸出或者同樣在預(yù)熱后被輸送到燃燒循環(huán)中。
在作為直接甲醇燃料電池的專門的實(shí)施形式中，反應(yīng)室用酸的甲醇填充，但是其中優(yōu)選地在酸的甲醇的液位上方保留自由空間，在這些空間中例如CO2的氣體的燃燒廢物能夠聚集并且這些廢物通過廢氣管道從那里向外輸出。相應(yīng)地，通過液位傳感器監(jiān)視反應(yīng)室的液位，所以能夠準(zhǔn)確地識別太高或太低液位。如果出現(xiàn)這樣情況，那么有利地中斷燃料電池中的燃燒過程。
在燃料電池的另一個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，區(qū)段設(shè)置在圓柱形的外殼內(nèi)并且外殼在軸向上被由毛細(xì)管貫穿的頂板封閉。在這種情況下特別地能夠想到，通過頂板毛細(xì)管的電極同樣能電連接。另外有利地規(guī)定，頂板同樣設(shè)有連筋用于夾住扇形部的分隔壁的布置，在所述連筋之間設(shè)置有圍住在下面的扇形部的毛細(xì)管的填充物。同樣填充物能夠保持扇形部的單獨(dú)構(gòu)成的壁，例如朝著連筋并且反電極的電接頭優(yōu)選地從扇形部中穿過頂板被引導(dǎo)并且同樣通過相同物連接。
為了將分隔壁固定在兩個扇形部之間，頂板優(yōu)選地在它的軸向封閉反應(yīng)室的側(cè)面上具有用于容納分隔壁的槽。所以在沒有大的結(jié)構(gòu)措施的情況下能夠可靠的保持分隔壁。如開頭所述的，不需要進(jìn)一步的密封措施。
為了從扇形部的反應(yīng)室中導(dǎo)出反電極的電接頭，另外能夠規(guī)定分隔壁具有兩個突出的并且在兩側(cè)設(shè)有支撐板凸起部的接頭，這兩個接頭貫穿軸向封閉外殼的頂板。
在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中，外殼設(shè)有用于連接壓力室外殼以及相對設(shè)置的室的法蘭。以簡單的方式通過蓋子狀構(gòu)造的壓力室外殼從外圍封閉壓力室。能夠相反地設(shè)置，在法蘭連接的合適的設(shè)計(jì)中，必需數(shù)量的其他室以及必要時根據(jù)本發(fā)明的另外燃料電池還能夠被連接。
根據(jù)附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中示出僅僅示意性的實(shí)施例。在附圖中示出圖1示出扇形部(Sektoren)的第一視圖；圖2示出根據(jù)圖1中的線II-II的剖視圖；圖3示出根據(jù)圖1中的箭頭III的視圖；圖4示出在圖3中的斷面IV的放大視圖；圖5示出根據(jù)圖1的區(qū)段(Segmente)的布置的展開視圖；圖6示出區(qū)段的立體圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第二實(shí)施例的第一外觀；圖8示出根據(jù)圖7中的箭頭VIII的視圖；圖9示出根據(jù)圖8中的線IX-IX的剖視圖；圖10示出根據(jù)圖7中的線X-X的剖視圖；圖11示出毛細(xì)管的支架(Halterung)的簡化立體圖；圖12示出兩個扇形部的共同分隔壁；圖13示出帶有可見的頂板的能容納扇形部的外殼的立體圖；
圖14示出穿過另一個實(shí)施例的扇形部的水平視圖；圖15示出穿過最后一個實(shí)施例的壓力室的另一個水平視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出圓柱形的外殼1，在外殼中總是成捆地設(shè)置有六個同樣的互相限制的區(qū)段2-7，這些區(qū)段設(shè)有多個由燃料成分(Brennstoffkomponente)流入和/或流經(jīng)的毛細(xì)管8，參見圖3。
毛細(xì)管8具有位于徑向內(nèi)部的在這里是三葉草形的輪廓9，該輪廓被作為電極10的格子形的結(jié)構(gòu)包圍，該電極自身設(shè)有位于徑向外部的催化劑11。薄膜12在徑向外部封閉毛細(xì)管8的構(gòu)造。因?yàn)檩喞?是支撐毛細(xì)管8的并且導(dǎo)電的材料，特別是金屬優(yōu)選地為鈦，所以在格子形的結(jié)構(gòu)上同樣在輪廓9上的電位本身作為兩端輸出的電極10能夠被量取。
區(qū)段2-7中的每個的電極10或者在本文同樣是輪廓9連接成在兩端、基本上位于同樣的電位并且電并聯(lián)，例如在圖3的區(qū)段3、5和7所示。
在第一實(shí)施例中，區(qū)段2-7分別具有構(gòu)成的壁13-18，這些壁在根據(jù)圖3的視圖中環(huán)形地環(huán)繞區(qū)段2-7中每一個的毛細(xì)管8，所以兩個隔開的分隔壁19、20例如構(gòu)成在區(qū)段5和6之間，同樣參考圖6。
導(dǎo)電的壁13-18本身構(gòu)成反電極(Gegenelektroden)并且在圖3中的區(qū)段3、5、7示出區(qū)段3、5、7的毛細(xì)管8的并聯(lián)的電極10相對于每個相鄰的區(qū)段2、4、6的作為反電極構(gòu)成的壁13、15、17的連接接片的連接。
外殼1在軸向的兩端上被頂板21、22封閉，所述頂板被毛細(xì)管8貫穿并且敞開且自由地終止。同樣構(gòu)成的頂板21、22抓住在相鄰的區(qū)段5、6之間的分隔壁19、20的布置并且同樣設(shè)有輪輻形的連筋23、24。在連筋23、24和頂板21的外環(huán)之間正好鑲上貫穿頂板21的壁16。位于下面的反應(yīng)室通過圍著并且保持毛細(xì)管8的填充物25軸向地密封。
通過頂板21、22，區(qū)段2-7的壁13-18與外殼1的內(nèi)壁96隔開地保持。此外，兩個在每個區(qū)段2-7之間構(gòu)成的分隔壁26、27設(shè)有優(yōu)選地對著的通孔28、29，如同樣參考圖5，所以在外殼1和區(qū)段2-7內(nèi)部的電解液的流動交換在很大程度上是可以的。
根據(jù)圖7-13繼續(xù)說明一個優(yōu)選的實(shí)施例，其在這里例如設(shè)計(jì)為直接甲醇燃料電池。
根據(jù)圖7的燃料電池30是基本上圓柱形的形式。反應(yīng)在圓柱形的外殼31內(nèi)進(jìn)行，也可參見圖13，該外殼在端側(cè)設(shè)有用于其他構(gòu)件的法蘭32、33。
在燃料電池30中，多個毛細(xì)管34再次捆裝在六個區(qū)段35-40中，參見圖11。同樣構(gòu)成的毛細(xì)管34具有作為電極41的盤繞的電纜芯，該電纜芯的管狀外圍構(gòu)造為格子狀的并且配備有催化劑并且該外圍由鈦金屬網(wǎng)或者鈦編織網(wǎng)組成。最后電極被薄膜42環(huán)形地包圍。在這里示出的直接甲醇燃料電池的實(shí)施例中，電極表示為陰極(Kathode)。
在該實(shí)施例中，毛細(xì)管34的電纜芯作為電極41在兩端位于基本相同的電位并且并聯(lián)地電連接。
備選地規(guī)定，區(qū)段35-40的電極41在兩端并聯(lián)連接并且總是相對于同樣的反電極，其中在這里所述的操作方式中相鄰的區(qū)段是陽極。
在這種情況下證明有效的是，為這種連接設(shè)有開關(guān)，特別是電動/電子的開關(guān)，從而能夠通過串聯(lián)或者通過并聯(lián)自由地改變電壓或工作效率。
區(qū)段35-40通過各個共同的分隔壁43、44輪輻式地互相分開，參見圖9，其中密封措施不是必需的。
在圖12所示的分隔壁45在兩側(cè)設(shè)有相同的構(gòu)造的在不導(dǎo)電的芯58上的反電極46、47。反電極46在支撐板48上具有用于催化劑的格子狀支架49，該支架特別地由鈦金屬網(wǎng)或者編織網(wǎng)組成。
因此區(qū)段35-40的每捆毛細(xì)管34分別被兩個傾斜對著的反電極圍住。
對于反電極46、47的電接口，分隔壁45具有對著的軸向突出并且在兩側(cè)設(shè)有支撐板48的凸起部50、51的接頭52、53。分隔壁45與毛細(xì)管34一起保持在頂板54、55中并且貫穿所述頂板。此外，為了保持分隔壁45頂板54、55以輪輻的形式設(shè)有槽56、57。電極46、47的接頭53穿過長方形的通孔59突出，參見圖11。
根據(jù)圖9和10的剖視圖示出，毛細(xì)管34也貫穿頂板54、55并且它們敞開地伸出。借助于作為電路板(Platinen)構(gòu)成的端板(kopfstuecken)93、94進(jìn)行電極41和/或反電極的連接，參考根據(jù)圖9的剖視圖的分隔壁43、44的接頭86-89。
端側(cè)敞開的毛細(xì)管34能夠被氣體穿流，在這里為空氣。為了保證可靠的穿流，在毛細(xì)管的上端構(gòu)造有壓力室60。在該實(shí)施例中，在壓力室外殼81的通孔80的下面的風(fēng)扇61在壓力室壓力較小的情況下在壓力室60總提供相對于周圍壓力的超壓。但是這完全能夠滿足，毛細(xì)管34被空氣穿流，這些空氣然后流入到室62中并且通過外殼64的通孔63排到周圍。該壓力室外殼81構(gòu)造為帽子形并且固定到外殼31的上面的法蘭32上，其中還能夠設(shè)有以O(shè)形密封圈95形式的通常的密封措施。
室62能夠用作用于從毛細(xì)管34流出的液相65的收集室，或者在這里用于冷凝水，但也可以用于在另外配置的燃料電池中可能燃燒產(chǎn)品。同樣，為此在室62的下面也設(shè)有另外的集聚室。冷凝水能夠被除掉或者備選地同樣在預(yù)熱后作為燃料成分又滲入到燃燒循環(huán)中。
在燃料電池30中，使用相同的由水和甲醇組成的燃料混合物。該燃料混合物通過共同的端部封閉的供應(yīng)管道66輸送到區(qū)段的反應(yīng)室68、69，為此供應(yīng)管道66設(shè)有通孔67并且與區(qū)段的頂點(diǎn)一起構(gòu)成。反應(yīng)室68、69填充有作為電解液(電解質(zhì))的酸的甲醇70、71。因此現(xiàn)在燃料混合物能夠安全地到達(dá)反應(yīng)室68、69中，為了每種燃料成分，水和甲醇，在泵室75中分別設(shè)有一個泵72、73。在甲醇通過分支74到達(dá)系統(tǒng)的期間，液相65，如果是水，但是特別地由單獨(dú)構(gòu)成的箱例如在室76中輸送到燃燒過程。
泵室75設(shè)置在壓力室60的相對面，從而這兩個室75、60在兩邊圍住帶有位于其中的反應(yīng)室的外殼31。
在另一個室77中設(shè)有的沒有示出的控制裝置，該控制裝置最好通過泵72、73的調(diào)節(jié)能夠調(diào)節(jié)燃料混合物的單個成分(在這里是水和甲醇)的比例。
室62、75、76和77是以盒子的形式互相放入并且借助于端板78以及在這里四個螺栓79夾緊到外殼31的下面的法蘭33上。用于冷卻控制裝置的其他電子設(shè)備的其他室和風(fēng)扇根據(jù)構(gòu)造原則連接。同樣能夠連接其他的燃料電池，但是其中應(yīng)該提供足夠的距離，以便空氣能夠穿過在壓力室外殼81中的通孔79進(jìn)入到壓力室60中。
燃料電池30為了運(yùn)行構(gòu)造有僅僅垂直升起的毛細(xì)管并且位于上面的壓力室60。因?yàn)樗岬募状?0、71沒有填滿反應(yīng)室68、69直到頂板54，所以在酸的甲醇70、71的上方分別保留有自由空間82、83。在這些自由空間82、83中氣體的反應(yīng)產(chǎn)品聚集，在這里是CO2，其通過設(shè)有通孔85的廢氣管道84被排放到自由空間中。
如根據(jù)圖9和10的剖視圖還示出，廢氣管道84在區(qū)段的相鄰頂點(diǎn)之間中央接著供應(yīng)管道66延伸并且供應(yīng)管道66以及廢氣管道84的壁一同構(gòu)成反應(yīng)室67、68的邊界(Berandung)。但是在共同的分隔壁43、44和供應(yīng)管道66或廢氣管道84之間不必有特別的密封措施。
為了燃料電池30可靠地運(yùn)行設(shè)有另外的液位傳感器，它們觀測在反應(yīng)室68、69中甲醇70、71的液位高度。因?yàn)榉指舯?3、44“不密封地”使用，觀測單個反應(yīng)室68的液位高度就可以了。因此可以保證，在酸的甲醇70、71的上方的自由空間83、84存在或者給出足夠的液位高度。如果超過一個或另一個極限值，那么中止燃料電池的燃燒過程。
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的另一個實(shí)施例的根據(jù)圖14的水平剖視圖再次示出分別具有一捆毛細(xì)管106的六個扇形部100-105。與前述的實(shí)施例的區(qū)別在于扇形部100-105通過各兩個分隔壁互相分開，例如扇形部100和101通過兩個平行的分隔壁107、108分開。在每對分隔壁107、108之間保留有用催化劑填充的自由空間109。該自由空間109通過在分隔壁107、108中的對著的通孔110、111能達(dá)到的，從而兩個扇形部100、101的反應(yīng)室112、113也連接。
每個分隔壁107、108設(shè)有開始所述類型的反電極。毛細(xì)管206和分隔壁107、108的接頭114在端側(cè)保持貫穿頂板115并且自由地終止在該頂板中，如根據(jù)圖15穿過壓力室外殼116的剖視圖所示。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池，設(shè)有多個由燃料成分所流入和/或所流經(jīng)的并且每個具有一個電極的毛細(xì)管，其特征在于，在鄰近的區(qū)段(35-40)中毛細(xì)管(34)分別成捆地設(shè)置在反應(yīng)室(68/69)內(nèi)，電極(41)在每個毛細(xì)管的兩端輸出，區(qū)段(35-40)的毛細(xì)管(34)的電極(41)在兩端以基本相等的電位電連接，并且每個區(qū)段(35-40)的至少一個壁截面(45)設(shè)有或者至少構(gòu)成有反電極(46/47)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，區(qū)段(35-40)是扇形。
3.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，區(qū)段(3、5、7)的毛細(xì)管(8)的電極(10)朝著相鄰的區(qū)段(2、4、6)的反電極(13、15、17)連接。
4.如權(quán)利要求1和2中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，燃料電池(30)的所有毛細(xì)管(34)的電極(41)分別在端側(cè)聯(lián)接。
5.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，可給定通過開關(guān)的連接。
6.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，每個區(qū)段(2-7)具有自己構(gòu)成的壁(13-18)。
7.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，在兩個相鄰區(qū)段(5、6；100、101)之間構(gòu)成兩個隔開的分隔壁(19、20；107、108)。
8.如權(quán)利要求1-5中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，相鄰的區(qū)段(35-40)具有共同的分隔壁(45)。
9.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，分隔壁(19、20；107、108)非密封地構(gòu)成。
10.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，分隔壁具有至少一個單獨(dú)構(gòu)成的反電極。
11.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，兩個相鄰的區(qū)段(35-40)的共同分隔壁(45)在兩側(cè)具有反電極(46、47)。
12.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，反電極(46)具有支撐板(48)并且該支撐板(48)配備有用于催化劑的格子狀的支架(49)。
13.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，毛細(xì)管具有格子狀的配備有催化劑的電纜芯，該電纜芯被薄膜環(huán)形地包圍。
14.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，電纜芯、支撐板和/或格子狀的支架由鈦制成。
15.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，毛細(xì)管在端側(cè)是敞開并且自由可達(dá)地被氣體穿流。
16.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，毛細(xì)管(34)被空氣流經(jīng)并且在毛細(xì)管(34)的一端上通過外殼(81)構(gòu)成壓力室(60)，其中毛細(xì)管敞開地終止，并且該壓力室借助于風(fēng)扇(61)使周圍空氣進(jìn)氣。
17.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，在區(qū)段相鄰的拐角之間設(shè)有共同的端部封閉的用于燃料成分的供給管道(66)并且該供應(yīng)管道(66)在區(qū)段的反應(yīng)室(68、69)中設(shè)有用于排出燃料成分的通孔(67)。
18.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，設(shè)有廢氣管道(84)，該廢氣管道在區(qū)段的反應(yīng)室(68、69)中設(shè)有用于氣體的燃燒廢物進(jìn)入的通孔(85)并且該廢氣管道通到燃料電池(30)的外面。
19.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，供應(yīng)管道(66)接著廢氣管道(84)延伸。
20.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，至少一個泵(72、73)連接于供應(yīng)管道(66)并且泵(72、73)設(shè)置在外殼(64)的位于壓力室(60)對面的泵室(75)中。
21.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，燃料成分是燃料混合物，燃料混合物的單獨(dú)成分總是借助于可調(diào)節(jié)的泵(72、73)輸送到供應(yīng)管道(66)中并且控制裝置最好調(diào)節(jié)泵(72、73)以調(diào)節(jié)燃料混合物的單個成分的比例。
22.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，燃料混合物具有作為單獨(dú)成分的水和甲醇。
23.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，燃料電池(30)為了運(yùn)行構(gòu)造有垂直升起的毛細(xì)管(34)以及位于上面的壓力室(60)。
24.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，由毛細(xì)管(34)中排出的液相被收集在下側(cè)的收集室(62)中。
25.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，液相是水，所述水重新供給燃燒過程。
26.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，反應(yīng)室(68、69)用酸的甲醇(70、71)填充。
27.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，反應(yīng)室(68、69)的液位通過液位傳感器(91-93)監(jiān)視。
28.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，還包括自由空間(82、83)，該自由空間在酸的甲醇上方。
29.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，在太高或太低液位時中斷燃燒過程。
30.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，區(qū)段(35-40)設(shè)置在圓柱形的外殼(31)內(nèi)并且外殼(31)在軸向上被由毛細(xì)管(34)貫穿的頂板(54、55)封閉。
31.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，頂板(21、22)同樣設(shè)有連筋(23、24)用于夾住扇形部(2-7)的分隔壁(19、20)的布置，在所述連筋之間設(shè)置有圍住在下面的扇形部(5)的毛細(xì)管(8)的填充物(25)。
32.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，反電極(46、47)的電接頭(52、53)被引導(dǎo)穿過頂板(54、55)。
33.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，頂板(54、55)在它的軸向封閉反應(yīng)室的側(cè)面上具有用于容納分隔壁(45)的槽(56、57)。
34.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，分隔壁(43、44)具有兩個突出的并且在兩側(cè)設(shè)有支撐板凸起部的接頭(58、58；59、59)，所述接頭貫穿軸向封閉外殼(31)的頂板(54、55)。
35.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，每兩個頂板(54、93；55、94)軸向封閉外殼(31)。
36.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，外殼(31)設(shè)有用于連接壓力室外殼(81)以及相對設(shè)置的室(62、75、76、77)的法蘭(32、33)。
全文摘要
在一種燃料電池中，所述燃料電池設(shè)有多個由燃料成分所流入和/或所流經(jīng)的并且每個具有一個電極(41)的毛細(xì)管(34)，在鄰近的區(qū)段(35－40)中毛細(xì)管分別成捆地設(shè)置在反應(yīng)室(68、69)內(nèi)，電極(41)在每個毛細(xì)管的兩端輸出。區(qū)段(35－40)的毛細(xì)管(34)的電極(41)在兩端以基本相等的電位電連接，并且每個區(qū)段(35－40)的至少一個壁截面(45)設(shè)有或者至少構(gòu)成有反電極(46、47)。
文檔編號H01M8/12GK1947300SQ200580006950
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者斯蒂芬·呂迪格·布呂姆 申請人:白狐技術(shù)有限公司