DE1542166A1 - Anlage zur Verteilung stroemungsfaehiger Medien - Google Patents

Description

PATE N T A N W Ä L T E

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 · THERESt-ENSTRASSE 33

.Oipl.-lng.MA.RT.IN LICHT " Dr. RE I N HOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München,den 28. September 1965

Ihr Zeichen Unser Zeichen

/Ή1-

GIETERAL ELECTRIC COlIPANY SCHiMECTABY 5, N. Y., ■ HI-VSR ROAD 1,
V. St. Ac

Anlage zur Verteilung strömungsfähiger Medien.,

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige und verbesserte Anlage zur Verteilung von strömungsfähigen Medien,' die in der Lage ist, eine gleichmäßige, wirkungsvolle und gesteuerte Berührung zwischen einem strömungsfähigen Medium und einer ausgedehnten Oberfläche hervorzurufen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß wirkungsvolle Anlagen zur Herstellung der Berührung strömungsfähiger Ine« dien mit ausgedehnten flächen von grundlegender Bedeutung

O O 9 8 U / 1 5 4 5 ^BAD

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hänsmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

B MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon. 392102 · Telegramm-Adresse: Lipafli/Manchen

Bankverbindungen ι Deutsche Bank AG, Filiale München, Dep.-Καΐιβ Viklualienmarkt, Konfo-Nr. 71 ί 728 Bayer. Vereinibank Mönchen, Zweigst. Oskar-von-Miller-RIng, Kto.-Nr. 882495 · Postiditck-Kontoi MOnchin Nr. 163397

Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

-Z-

im gegenwärtigen S"υund d^r technischen Entwicklung sind. S trornungs fähige LIodiua .v-jruer zAt auagedehn lon 7.L'.lohen in Berührung gebracht, u::. uirio Übertragung von Ξ. crgie und/od^r Kasse zwische-i dioaor;" hervorzurufen. Anlagen, die dazu di-in-jn, strömungafähige LIe dien mit ausgedehnt, en "Flächen zur Zwecke der Energieübertragung in ?irühr;;t.ng ^ zu bringen., and grunalegend für die Gebiete j/.r V/iirmeübertragung und Küi:lufi_o·, ;vUhrend Anlagen, die iasu diun^n, strömuiigsfähige ivledien mit ausgedehnten Flaohsn surr: Zwecke der T,ra3üi.-nübertragung in Berührung zu bringen, Aav/endung auf den Geboten der Absorption- Oesorption, Befouohtung·- Enüfeuchtung, des Lcsungsmixtelentzuges, der Dialyse, dor Trocknung, Verdampfung, !,'.isohung, des Stofftransportes und auf anderen Gebieten finden.

Gleichgültig üb der durch die Herstellung der Berührung ' eines ströß-ungsfäliigen Mediums mit einer Fläche verfolgte Zweck die Erzielung einer Energieübertragung, einerMassen-Übertragung oder einer Kombination dieser beiden ist, sind die bei der Verteilung des strömungsfähigen Mediums auf die Fläche auftretenden Probleme die gleichen» Eine grundlegende Überlegung besteht darin, wie man gewährleistet, daß alle Teile des strömungsfähigen Mediums die Fläche berühren. Wenn ein Körper eines strömungsfähigen Mediums parallel zu einer Oberfläche unter laminaren S.trömungsbedingungen fließt,

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Ua-Hii UUL3 IVuiuu von der Fläche durch ο in G. dünne Schicht, ut.ehendon viedluca, das ^ ich annähen;η miί der Ströni^ijs- ^ujchv/inJiokuit 0 υewegt, getrennt gehalt.e-n werden. Die ÜberlrUijans von !.lasse -und/oder -Eu-Ur₁TJ ο ist dam;'auf da3-J-ehigo beouhriinkt, was tatsächlich duroh die öl.-. h·:,¹ ϊ·Ί . Sjhichl. liindurchdriti^un ktinn» Eine Lüdung diejea prütlen,ü b-^üteh-t in der Vorv»oiidurijg einer turt.ilonteri Sir^r-i-ij, dur^h 3i-o die. 3-;rü]irun^ der Ol-orfläclic t.\it allen Teilen dts- i:^v.iJ.k-'i3ia::!c. tjewälirleiatet v;ird. Sin·.- turbal^ril·.

^Ti'i3ia::!c tj

ir.:' Ov.-jpr.üai,"' nu einer laminaren Strömung Ivan jedoch einen ■boüi"isr.ten L'^diu.;. nur durch die Vei^v.vendun^ von v-r.-llltn.ismä'ßig h^hen Drücken und Struraun^s^eoCiiWindi^keitea verliehen

werden c - ' .-

Eine andere T*-ü£lichkeit sur Gewährleistung eiiii.r voilkemmenen 3i;rühru.n£ des Kediums r.it einer ?läche, die sowohl auf laminare als auch auf tureiilü'i'-c 3l-rü.ir:un£ a::.vanibar ist, beyto·!-. uariii, d'aS man das strömung fähige· Lied ium in Berührurij ir.it eir----r Fläche üter einen j~ri-.vunj.tnon oder kreislavifarti.rer. otrciru^jivej zirlruli'er- η läßt. ■-Dieser I.Iöglichkeit .wohn en ebenfalls gewisse I'Tachtei3.e inne ₀ SiremuncQ-v/e.~e, die t-enücend gewunden oder kreislaufarti^: verlaufen, um Mi*::. vollständige "Berührung dee I.iediums zu gestatten, können -unerwünscht hohe Druckverluste hervorrufen. Ferner

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kann das druckfähige Medium, wenn es in Bewahrung mit einer Fläche von erheblichem Flächenmaß gebracht wird, nicht auf alle Teile der Fläche gleichmäßig wirken. Im Falle dor Übertragung von Masse oder Energie zwischen einer Fläche und einem Körper eines strömungsfähigen Mediums, das in einem kreislaufartigen Strömungsweg umschlossen ist, kann eine wirksame Übertragung zwischen dem strömungsfähigen Medium

und der Fläche bei anfänglicher Berührung erzielt werden, beim Austritt des Mediums aus dem kreislauf artigen Strömungu-',veg können jedoch das strömungsfähige Medium una die Fläche sich im wesentlichen im Gleichgewicht befinden, so daß keine Übertragung mehr erzielt werden kann. Im Falle der kombinierten Energie- und Massenübertragung können sich sowohl die Hichtung als auch die Geschwindigkeit der Übertragung während des Durchströmens eines kreislaufartigen Strömungsweges ändern« Wenn beispielsweise ein trockenes, warmes strömungsfähiges Medium in Berührung mit einer feuchten, kalten Oberfläche gebracht wird, so wird Enegie auf die Fläche bei anfänglicher Berührung mit dem strömungsfähigen Medium übertragen, während Masse von der Fläche auf das Medium übertragen wird. Beim Verlassen des kreislaufartigen Strömungsweges kann dann das Medium eine Temperatur aufweisen, die sich derjenigen .der Fläche nähert, und bei einer derartig verringerten Temperatur kann das Medium. Masse in Form eines Kondensats

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„ „_^4

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auf .die' Fläche übertragen,

Zahlreiche Anlagen zur Verteilung-.von itrö Medium sind in der Technik "bekannt. Einige Verteiluigsanlagen K-jind insofern von geringem Wirkungsgrad, als sie nur eine teilweise Berührung iT.vischan einen: ströimngsfühigon Medium, und einer ausgedehnten Fläche liorvorrufen. Andere Vertailungüanlagen T^^otigoi ei^Kie turbuleiifce Strömung zum wirksamen Ee Lrieb u:id sind daher auf Anwendungen rait hohen Ox¹U'.:ken und hohen Strömungsgeschwindigkeiten be,sehrünkt. Wioderura andere Verteilungsanlagen erzielen eine wirksame Berührung deo -ütrömungsfälligen Mediums mit einer ausgedehnten fläche nur auf Kosten von hohen Druekverlusten, Verhältnismäßig . wenig Verteilungsanlagen für strömungsfähige Kedien sind in der Lage, eine gleichmäßige Berührung des Mediums mit einer ausgedehnten Fläche hervorzurufen, und noch weniger Anlagen üin.l in der lage, die gesamte Betihrung einer bestimmten Einheit eines strömungsfähigen Mediums su steuern. Schließlich gibt es wenige Verteilungsanlagen für strümungs- -fähige Medien, die für die Verwendung mit Oberflächen von erhäoLich unterschiedlichen Flächenmassen anpaßbar sind»

Eine Vorstellung von den veränderlichen Größen, denen von einer erfolgreichen Anlage zur Verteilung strömungsfähiger Medien Rechnung getragen werden muß, wird am besten unter

BADORiQINAL

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BesugnaL^e auf Brennstoffelemente als ein äi----: ifiiücheü ■Beispiel veririttelt„ Brennstoffelemente verwenden üblioherv/eise zwei 31-/κ-roden, die durch einen Elektr -Iy' gutrurmc sind ο Brennstoff und Oxydationsmittel v/erden >■ trennt in i^urni t; in ο ο ütroKuriffsfähi^en Llediums den Elektr^d^n sv:jeführt, wodurch ^in Span^un^juafcorüchiGd z\;l:yuien den Elekfcroden hervorgerufen v/ircl₀ Offensichtlich muu dy.j ζ ^:.rkuli.-rte strörnungsfähige Hudiur: ve"¹.lctLlndi^ und igleiohrriäliij ii-j Rlοk- tvidt' berüiiren, um die höohütrr-b'glicho V/irkunj ;:u erzielen. Ferner rui? der Druck itj zirkulierten strömunj'jflLhir··-·'¹. :.:-- diuc.3 an :^de- Stell- Cr Gliche der Elektr ο Iv. η „„οΐ,-.ιπ'ί iivji;:, ITi^jrige Drücke an uiner- Seite doü Brennstoffelernun.fco.j künr:ur. eine tiL-erflutun^ der Elektrode gestuObtn, während zu hohe Drücke ceoLanijjh- Beschädigungen verursachen können. An einer oder an "beidexi Elektroden können Reaktionsprodukte gebildet werden.. Diese müssen von den 21ektr^du:i -r^ferrit werden, uq die wirkungsvolle Berührung der zirkuliert-..n a tr GLUings fähigen Medien mit den Elektroden au gestatten. Sine langsatie Entfernung der Reaktionsprodukte kann in einigen Fällen eine Liberflutung hervorrufen, und eine zu 'schnelle Entfernung der Reaktionsprodukte kann ά^η Elektrolyt nachteilig beeinflussen, was zu einer vorringerten Wirkung und zum neehanisohen Ausfall des Brennstoffelementes führen kann,, Die Reaktion des Brennstoffes

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und iiea Oxydlorungsniittels innerhalb uis EIv^u-.i^x \.aao1v: ■■,Yü.r;.LL:' fr.;i und crzeujt Temperaturen, üio hühei· ui.ii, alü die Außen U^puratur,. Diese Temperatur en können Jie Verochlcel'-bururi^· uer Tonenaus laus cherstjffe beschleunigen, die dun 3ILeLLr^i,-,'ü bilden uligßii_o Tnfcl^eausaea r._t.-b die Anlaje uur Verl.uilung stroiaun^iifaliiiren I.:ediui:is eine ■-^l ei ehmäßige Zirlraliurun^ des Mediums hervorrufen, um die Ruuktionawlirrx: zu verteiltn« Die Anlage zur Verteilung des strb'mun^srhüijj;. "i.jtiiiiüiij. ;..uS sur Erfüllung der obc-n genannten Er-Icrdornluse das- ^trÖmungsfällige I.Tudiui.i mit ^eringst^ü^liehen Drücke;-!, leacJuvindigkeiten und -Di'uckverlusten udauiV;· lascen. Hohe SlrüL an^ü^cöcliwinaigkeiten iühren ^ur Verschwendung vuii Brennüboir oder Oxydxerungsuiitte.l, vLUu'end hohe Drücke den iiieehanische:i Ausfall von Brennstoffelementen hervorrufen künneri. Hohe Druekverluste erhöhen in unerwünschter Y/eise den Energiebedarf für d3η Umlauf des y Iroinungsfähigen Mediurus. Sofern die Strotileistung einer Brennstoffzelle in direkter 3eaiehun_&· au a.eta* Fläciienniaß der Elektrodenfläche steht, ist eB*\vünscheiisT»'crt_t daß eine Anlage cur■ Verteilung des strcuungcfähigeii ITediums zur Verwendung bei Brennstoffelementen für eine gleichmäßige und gesteuerte Berührung des Kediur.is mit ausgedehnten Flächen von erheblieh unterschiedlichen Liaßen anpaßbar ist₀

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht dariii, ein neuartiges und verbessertes Element zur Verteilung von strömungsfälligen Medien zu schaffen, das in der Lage ist, strömungsfähige Medien mit tnind.es^möglichen Druckverlusten aif im wesentlichen alle Stellen einer ausgedehnten Fläche auftreffen zu lassen.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Anlage zur Verteilung von strömurigsfähigen Medien vor, in der ein durchlöchertes Blech nix außerordentlich dicht angeordneten Öffnungen verwendet wird, das so ausgebildet ist, da/3 es Leitkanäle für das strömungsfähige Medium bildet. Die Kanalwände des Bleches sind gegenüber der ausgedehnten Oberfläche, mit der das Medium in Berührung gebracht werden soll, in einem spitzen Winkel geneigt, wodurch das durch das Blech geleitete Medium in wirkungsvoller und gleichmäßiger Weise auf die ausgedehnte Fläche gelenkt wird., Die Öffnungen des durchlöcherten Bleches sind düsenförmig ausgebildet, so daß die druckfälligen Medien unter mindestmöglichen Energieve-;-lusten in wirkungsvoller Weise austreten können. Zusammen mit dem durchlöcherten Blech werden zusätzliche undurchlöcherte Bleche und Verschlußelemente verwendet, um die Strömung des Mediums gegenüber den Öffnungen und Kanälen vollständig zu umgrenzen und zu lenken. Zahlreiche besondere Anordnungen, die ein oder mehrere durchlöcherte Bleche, undurchlöcherte Bleche und Verschlußelemente zusammen mit Flächen,

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die für das s tröciungs fähige Medium durchlässig und undurchlässig sind, zum Zwecke der Energieübertragung, der Massenübertragung oder einer Kombination der Energie- und Ivlaasenübertragung verwendet werden, werden von der vorliegenden Brfindung unfaßt.

Die vorliegende Erfindung gellt deutlicher aus der nachstehenden Foschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen

Fig. 1 eine erheblich vergrößerte Draufsicht auf ein durchlöchertes Blech ist,

Fig. 2 eine erheblich vergrößerte Draufsicht auf eine

abgewandelte Form des durchlöcherten Blechs ist,

Pig. 3 eine erhelliah vergrößerte Schnittansicht einer Öffnung in dem durchlöcherten Blech ist,

Fig. 4 eine erheblich vergrößerte Schnittansicht einer andersartig ausgebildeten Öffnung in dem durchlöcherten Blech ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines mit Kanälen ausgebildeten durchlöcherten Bleches ist,

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Pig. 5a ' ist eine perspektivische Ansicht des mit

Kanälen ausgebildeten durchlöcherten Bleches gemäß Fig. 5 ist, das zusätzlich einen absorbierenden Stoff aufweist,

Fig. c , eine perspektivische Ansicht eines durchlöcherten Bleches mit andersartiger Iörialausbildung ist,

Fig. oa eine perspektivische Ansicht des in Fig„6 dargestellten, mit Kanälen ausgebildeten durchlöcherten Bleches ist, das einen absorbierenden Stoff aufweist,

Fig» 7 eine perspektivische Ansicht eines durchlöcherten Bleches mit abgewandelter Kanal- > form ist,

Fig. 7a eine perspektivische Ansicht eines mit Kanälen ausgebildeten durchlöcherten Bleches einschließlich eines absorbierenden Stoffes ist,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines durchlöcherten Bleches mit gemischter Eanalaus-. bildung ist,

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Figo 6a eine perspektivisch ο Ansicht eines durchlöcherten Bleches mit -jerni^ohter Kanalanstildung einschließlich eines absorbierenden Stoffes iat,

Fig. 9 eine perspektivische Ansieht eines durchlöcherten Bleches mit andersartiger gemischter Kanalausbildung ist,

Pig. 9a eine perspektivische Ansicht eines durchlöcherten Bleches mit andersartiger gemischter Kanalausbildung einschließlich eines absorbierenden Stoffes ist,

Pigc 10 eine perspektivische Ansicht einer Lochblech-

anordmmg ist,

Figo 11 eine perspektis.che Ansicht ist, die die Loeh- * bIechanordnung gemäß Fig.TO umgekehrt zeigt,

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer andersartigen Lochblechanordnung ist,

eine perspektivische Ansicht ist, die die

andersartige Lochblechanordnung gemäß Fig. umgekehrt zeigt,

BADORIQiNAL

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■Pig·. 14 eine perspektivische Ansicht einer andersartigen Lochblechanordnung ist,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der in Pig.14

dargestellten andersartigen lochblechatiordnung in umgekehrter Darstellung ist,

* Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer undurchlöcherten Blechanordnung ist,"

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht der undurchlöcherten BIechanOrdnung gemäß Fig. 16 in umgekehrter Darstellung ist,

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht einer Verteilungsanlage für strömungsfähiges Medium ist,

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht einer andersartigen Verteilungsanlage für strcmungsfähiges Medium ist,

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anlage für die Verteilung von strömungsfähigem Medium ist,

BADORIQiNAL ^! J

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Fig» 21 eine perspektivische Ansicht einer weiteren andersartigen Anlage aur Verteilung von atrö-

mungsfäliigein Medium ist_|:

Pig, 22 eine scliematische Ansicht einer Anlage zur Verteilung von strömungafähigem Medium, auf gegenüberliegende Flächen ist,

Fig. 23 eine der Fig.22 ähnliche Ansicht ist, in der die Verteilungsanlage um 90° gedreht dargestellt ist,

Pig. 24. eine Flächenanaioht der in Pig,22 dargestellten Anlage aur Verteilung von 3trömungsfähigem Medium auf gegenüberliegende Flächen ist,

Pig. 25 eine sehemafcLsahe Ansicht einer -andersartigen. Aülago zuv Verteilung von strömungsfähigera. Modium auf gegenüberliegende Flächen ist,

Pi^. 26 ein-u schematicehe Ansicht einer weiteren andersartigen Anlage zur Verteilung von ^;ütröraungsfUnikum -Uedium auf■gegenüberliegende

Plächon ist,
BAD

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Pig. 27 eine sohematiaohe Ansicht einer Querströoiungsanlage zur Verteilung von ströniungsfähigem Medium auf nur eine Fläche ist,

Hg. 28 eine der Fig.27 ähnliche Ansicht ist, in der die Verteilungsanlage um 90° gedreht . dargestellt ist,

Hg, 29 eine schematische Ansicht einer Gegenströmungsanlage zur Verteilung von strömungsfähigem Medium auf nur eine Fläche ist,

Pig* 30 eine schematische Anaioht eirier CJleiohströmungsanlage zur Verteilung von strömungsfähigem Medium auf nur ein· Hache ist,

Fig. 31 eine Draufsicht auf eine Brennstoffzelle ist, Fig. 32 eine Aufrißansicht einer Brennstoffzelle ist,

Fig. 33 eine Flächenansicht einer IochblechanOrdnung ist,

Fig. 34 oine Schnittansieht der in Fig.33 durgestellten Lochblechanordnung entlang der Schnittlinie, A-A ist,

BADORtfllNAL

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Flg. 35 eine Flächenansicht der in Fig.33 gezeigten Tjochblechanordnung lot, die um 18O° gedreht . ist,

Pig. 36 . eine Flächenansioht einer andersartigen loehblechanordnung ist,

FiJ-β 37 eine Flächenansieht dor in Fig.36 gezeigten

LochblechanOrdnung ist, die um 18O° gedreht ist,

Fig. 38 eine perspektivische Ansicht mit im Schnitt dargestellten Teilen und hinv/eggebrochenen Teilen eines Einzelteils einer Brennstoffzelle

Fig. 39 . eine teilweise in senkrechtem Schnitt darge-' stellte Aufrißansicht eines Energie- und/oder I.lassenübertragungsgerätes ist,

Fig. 40 eine teilweise in senkrechtem Schnitt dar-. gestellte Aufrißaneiqht eines Befeuchtungsgerätea ist, und

Fig. 41 eine schematische Ansicht einer elektrischen. Stromerzeugungsanlage ist.

BAD

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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dadurch erhalten, daß man Anlagen zur Verteilung von βtrömungsfähigem Medium aus durchlöchertem Blech herstellt. In Fig, 1 ist ein Lochblech 1 in stark vergrößerter Ansicht darstellt, das mit Durchlöcherungen 2 versehen ist, die im Verhältnis zueinander in Dreiecksform angeordnet sind. Durch die dreieckförmige Anordnung ist jede Durchlöcherung von allen benachbarten Durchlöcherungen durch einen einheitlichen Abstand ^Ma^M getrennt,

" Diese Anordnung gestattet eine höchstmögliche Dichte der Durchlöcherungen, da eine enge Anordnung der Löcher das Blech entlang einer besonderen Linie, die durch die Mittelpunkte der Löcher verläuft, nicht schwächt. Ferner hält eine gleichförmige Anordnung der Durchlöcherungen die nicht durchlöcherte Blechfläche, die nicht zur Gesamtstärke des Bleches beiträgt, so gering wie möglich.

Die Vorteile der in Fig. 1 dargestellten Lochanordnung werden am besten unter Bezugnahme auf Fig. 2 veranschaulicht, in der eine viereckige Lochanordnung dargestellt ist. In Fig. sind die Löcher in jeder waagerechten Reihe durch einen Abstand "a" getrennt, der dem Abstand in der Fig. 1 entspricht. Man sieht, daß der Abstand "b" in senkrechter Richtung etwas kleiner als der Abstand "a" ist, und dadurch, daß Blech entlang einer senkrechten Linie, die durch die Mittelpunkte der Löcher verläuft, schwächer macht. Außerdem wird zwischen diagonal benachbarten Löchern ein vergrößerter Abstand ^Hc^M gebildet, der dadurch einen Teil der Oberfläche verschwendet, und die Dichte

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der Löcher verringert.

Während der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Durchlöcherungen 2 der Vorzug gegeben wird, kann jede gewünschte Lochanordnung verwendet werden. Ebenso können veränderliche Lochgrößen und -anordnungen verwendet werden. Ferner kann es wünschenswert sein, in einem Teil des Bleches, das nicht die Funktion der Übertragung des strömungsfähigen Mediums in der fertigen Anlage ausüben soll, Löcher überhaupt wegzulassen.

Ein zusätzliches Merkmal des Bleches ist die Querschnittsform der Löcher. Druckverluste des strömungsfähigen Mediums beim Durchströmen der Löcher werden durch die Verwendung von Düsenformen so gering wie möglich gehalten. Fig. 3 zeigt eine Lochform, die entweder einen konvergierenden oder einen divergierendes Düseneffekt hervorrufen kann, je nach der Richtung der Strömung. Das Loch 2 ist mit einem verengten Teil 3 in Nähe der einen Fläche des Bleches versehen. Fig. 4 zeigt eine andersartige Form des Loches 4, das eine konvergentdivergente oder Venturi-Form hat, die durch eine Verengung 5 gebildet wird, die sich in Abstand von jedem Rand des Bleche· 1 befindet. Die Düsenform ist insofern von Bedeutung, als sie die wirksame Beförderung von strömungsflhigem Medium durch da· Blech ohne Übermässige Energieverluste gestattet. Ferner wandeln die Düsen in wirkungsvoller Weise die Druckenergie des strömungsfähigen Mediums an einer Seite des Bleches bei der Beförderung des Mediums durch die Dfise in Geschwindigkeitseaergie um.

Da· durchlöcherte Bisch hat den deutlichen Vorteil, da8 ·· aas »»durchlöchertem Blech hergestellt werden kaaa, indem

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man bekannte Fotoätzverfahren anwendet. Bekannte Ätzmittel erzeugen bei Berührung mit einer Fläche eines Bleches die in Fig. 3 dargestellte Düsenform. Wenn Ätzmittel auf beiden gegenüberliegenden Flächen des Bleches angewandt werden, können Düsenformen der in Fig. 4 gezeigten Art erhalten werden. Geätzte Löcher vermeiden scharfe Kanten, Grate und Verformungen des Bleches, wie sie bei der mechanischen Herstellung von Löchern hervorgerufen werden. Ferner können fotogeätzte Lochbleche mit grösserer Lochdichte und kleinerer Lochgröße geschaffen werden, als es durch mechanische Verfahren möglich ist.

Bei der Prüfung von Brennstoffzellen und bestimmten zugeordneten Übertragungsgeräten wurde festgestellt, daß •in durchlöchertes Blech mit einer Lochdichte von fünf bis 50/C des Volumens zweckmäesig war. In diesen Prüfungen wurden Blechdicken und Lochgrößen von 0,076 bis 0,35 mm als wünschenswert festgestellt. Bleche mit 160.bis 180.000 Löchern pro Quadratzoll wurden als geeignet zur Verwendung festgestellt. Bevorzugte Bleche enthielten 2.000 bis IS.000 Löcher pro Quadratzoll und eine Lochdicht· von 10 bis 35Jt, Nenngleich diese besonderen Wert· der Blechdicke, der Lochgröße und der Lochdicht· als geeignet für die Verwendung in Zusammenhang mit Brennstoffzellen festgestellt wurden, »ei darauf hingewiesen, daß die Erfindung dimensioneaässig nicht begrenzt ist, sondern allgemein auf geätzt· Bl«ch· τ·η hoh«r Lochdicht· f»richtet ist. Klar«t«ll«a4 wird darauf hingewi···*, daS di· Ausdrücke "höh· Lockdicht·¹* «ad ^Nh*n· DurchlÖch*r*«gs-4icbt·" Blech· bezeichnen sollea, di· *·»γ »1· «twa 160 Dvreh-

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löcherungen pro Quadratzoll aufweisen. Derartige fotogeHtzte Stoffe unterscheiden eich deutlich von bekanntem, mechanisch perforiertem Blech.

Das gelochte Blech wird zur Verwendung in einer Anlage zur Verteilung von strömungsfKhigem Medium durch wellenartige Verformung hergestellt. Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Wellenform, die auf beiden Seiten des Stoffes Kanüle bildet. Der mit Kanälen auegebildete Stoff 6 ist mit mehreren ersten Teilen 7 in einer Bbene und mit mehreren zweiten Teilen 8 in einer zu dieser parallelen Bbene ausgebildet. Die ersten und zweiten Teile sind durch geneigte Rippen 9 miteinander verbunden. Bin erster Teil 7 bildet zusammen mit den zwei anliegenden Rippen 9 einen nach unten geöffneten Kanal, während der Teil 8 zusammen mit zwei anliegenden Rippen einen nach oben geöffneten Kanal bildet. Die Rippen sind gegenüber der Waagerechten um einen Winkel θ geneigt. In bevorzugten Ausführungeformen sollte sich der Winkel β zwischen 20 und 87° bewegen. Ein Winkel von 45° wird am meisten bevorzugt. Wie in Fig. 5a veranschaulicht, kann das mit Kanälen ausgebildete Blech 6 mit einem absorbierenden Stoff 10 versehen sein, der in dem naeh unten geöffneten Kanal oder Wellenteil angeordnet ist. Der absorbierend· Stoff kann nützlich bei 4er Verwendung zur Massenübertragung als eine Kondensierungs- oder DiffusionsflHche für das strömungsfIhige Medium sein. Für die Verwendung bei Brennstoffzellen wird bevorzugt, daß die Teile 7 etwa 6 bi» 12 mm breit sind.

Bine andersartige Wellenform ist in Fig. 6 dargeteilt, in der das mit Kanälen ausgebildete Blech 11 au· miteinander in Verbindung stehenden Rippen 12 gebildet wird. Die miteinander verbundenen Rippen bilden ähnlich wie die Form

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gemäß Fig. 5 abwechselnd nach oben und unten geöffnete Kanäle. In Fig. 6a ist die Anbringung eines absorbierenden Stoffes veranschaulicht. Eine weitere Wellenform ist in Fig. 7 dargestellt, in der ein mit Kanälen ausgebildetes Blech 14 aus nach oben und nach unten gekrümmten Teilen 15 gebildet wird. Die gekrümmten Wellen bilden Kanäle, die in einem ähnlichen Verhältnis zueinander stehen, wie die in den Fig. 5 und 6 gezeigten. In Fig. 7a ist das mit Kanälen ausgebildete Blech mit einem absorbierenden Stoff 16 dargestellt, der in einem nach unten geöffneten Kanal angebracht ist.

Wie in den Fig. S bis 7 dargestellt, sind die nach oben und nach unten geöffneten Kanäle einander gleich. Bs ist ersichtlich,daß, wenn Löcher von der in Fig. 3 gezeigten Art in dem Blech gebildet werden, die Auswahl zwischen konvergierenden oder divergierenden Düsen lediglich dadurch getroffen werden kann, daß man den gelochten Stoff umdreht. Ferner ist ersichtlich, daß die Abmessungen und Durchlöcherungen der nach oben weisenden Kanäle gegenüber den nach unten geöffneten Kanälen geändert werden können, so daß sich die beiden Seiten des Stoffes nicht entsprechen. Ferner kann absorbierender Stoff in nach oben geöffneten Kanälen angebracht werden, anstatt ihn in den nach unten geöffneten Kanälen anzubringen, wie dargestellt. Ferner brauchen auch die Löcher an entgegengesetzten Seiten der Kanäle nicht dieselbe Form zu haben.

Während in den Fig. 5 bis 7 drei bestimmte Wellenformen dargestellt sind, eei darauf hingewiesen, daß die Brfindung nicht auf eine besonder· Form begrenzt ist, FUr die Verwirklichung der vorliegenden Brfindung ist ee lediglich notwendig,

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daß die Lochbleche gewellt sind. Um den Umfang der Erfindung weiter zu veranschaulichen, sind in den Fig. 8 und 9 Wellenformen dargestellt, die Mischungen aus den in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Wellenformen sind. In Fig. 8 ist ein mit Kanälen ausgebildetes Blech 17 aus ersten Teilen 18 gebildet, die durch Rippen 19 verbunden sind. Die Anbringung von absorbierendem Stoff 20 istin Fig. 8a dargestellt. In Fig. 9 ist ein mit Kanälen ausgebildetes Blech dargestellt, das aus gekrümmten Teilen 22 gebildet ist, die durch Teile 23 verbunden werden. Absorbierender Stoff 24 ist in Fig. 9a dargestellt. Wenn man die mit Kanälen ausgebildeten Bleche 17 und 21 umdreht, erhält man weitere Formen im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Lochblechanordnungen zur Verwendung in Anlagen für die Verteilung von strömungsfähigen Medien können dadurch gebildet werden, daß man in geeigneter Weise die Kanäle oder gewellten Teile jedes der in den Fig. 5 bis 9 gezeigten Bleches verschließt. Zum Zwecke der Veranschaulichung werden Lochblechanordnungen hinsichtlich des mit Kanälen ausgebildeten Bleches 6 gemäß Fig. 5 und 5a beschrieben.

Die Fig. lO und 11 veranschaulichen eine bevorzugte Lochblechanordnung 26. Beide Enden aller Kanäle, die nach oben geöffnet sind* sind in der Darstellung der Fig. 11 durch Verschlußstücke 24 verschlossen. In Fig. 10 ist jeder nach oben geöffa«te Kanal an einem Ende verschlossen dargestellt. Nebeneinanderliegende Kanäle sind jeweils an ihrem entgegengesetzten Ende verschlossen dargestellt. Di« Lochbl«chanordnuog 26 ist mit hiaweggebrochenen Teilen dargestellt, um zu veraeecSieulichen, daß «ie so bemessen w*rd»a kaaa, daß »ie »it jede* heliebigea ^läehesgrSÜ* Ub»r«ia-

Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen eine andere Lochblechanordnung 27, die in ähnlicher Weise aus dem mit Kanälen ausgebildeten Blech 6 gebildet ist. Verschlußstücke 24 verschließen jedes Ende jedes Kanals der Anordnung, Die Anordnung 27 ist in ähnlicher Weise mit hinweggebrochenen Teilen dargestellt, um zu veranschaulichen, daß sie erheblich veränderlichen Flächengrößen angepaßt werden kann.

Die Fig. 14 und 15 veranschaulichen eine Lochblechanordnung 28, die aus dem mit Kanälen ausgebildeten Blech 6 gebildet ist. Alle Kanäle sind an einem Ende der Anordnung verschlossen und alle in einer Richtung verlaufenden Kanäle sind an dem entgegengesetzten Ende der Anordnung verschlossen.

Die Fig. 16 und 17 veranschaulichen eine undurchlöcherte Blechanordnung 29, die dazu bestimmt ist, zusammen mit der Lochblechanordnung 28 gemäß Fig. 14 und 15 verwendet zu werden. Ein mit Kanälen ausgebildetes undurchlöchertes Blech 30 ist vorgesehen, bei dem alle nach oben weisenden Kanäle an einem ' Ende der Anordnung durch Verechlußstücke 24 verschlossen sind und alle nach unten geöffneten Kanäle an anderen Ende der Anordnung durch Verschlußstücke 24 verschlossen sind.

Die Verwendung der bevorzugten Lockblechanordnung 26 gemäß Fig. 10 und 11 in einer Anlage zur Verteilung von strömungsfähigem Medium ist in Fig. 18 veranschaulicht. Das Blech 31 stellt eine Übertragungsflache von jedem gewünschten Flächenmaß dar, durch die entweder fließende Masse oder Energie oder eine Kombination von fließender Masse und Energie für irgend einen technisches Zweck übertragen werden soll.

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Die Lochblechanordnung iet in Nähe des Bleches 31 mit der in Fig. IO dargestellten allgemeinen Ausrichtung angeordnet. Eine undurchlöcherte Platte 32 ist auf der Anordnung 26 , angebracht. Das Blech 31 schließt die nach unten geöffneten Kanäle ab, während das Blech 32 die nach oben geöffneten Kanäle verschließt.

Das strömungsfähige Medium tritt in die Verteilungsanlage an einem Ende durch einen unverschlossenen, nach oben geöffneten Kanal ein, wie es durch den Pfeil 33 angedeutet ist. Das strömungsfähige Medium kann die gesamte Länge des Kanals durchströmen, ohne einem wesentlichen Druckverlust unterworfen zu sein, wird jedoch durch ein Verschlußteil 24, das an dem dem Eintrittsende entgegengesetzten Ende des Kanals angeordnet ist, daran gehindert, vollständig durch die Verteilungsanlage in dem nach oben geöffneten Kanal hindurchzuströmen.

Da der Druck des Mediums über die gesamte Länge des Eintrittskanals im wesentlichen einheitlich ist, dringt das Medium gleichmäßig durch die die Seiten des Kanals bildenden gelochten Rippen 9. Eine gewisse Übertragung zwischen dem Blech 31 und dem in Umlauf gebrachten strömungsfähigen Medium lean η durch den gelochten Teil 8 vollzogen werden, der den Unterteil des nach oben geöffneten Eintrittekanals bildet, jedoch findet der Hauptauetausch von Masse und/oder Energie in den nach unten, geöffneten Kanälen statt.

Das in Umlauf gebrachte βtrömungsfähige Medium, das durch die Rippen 9 hindurchdringt, wird durch Düsen von der in Verbindung mit Fig.l bis 4 beschriebenen Art in eine« spitzen Winkel gegenüber dem Blech 31 nach unten gelenkt. Diese Düsen wandeln die Druckenergie in den Bintrittekanälen in wirksamer Weise

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in Geschwindigkeitsenergie um, die das Auftreffen dee in Umlauf gebrachten Mediums auf der oberen Fläche des Bleches 31 bewirkt, wie durch die Pfeile 34 dargestellt. Da das Medium die gelochten Rippen 9 gleichmässig durchdringt, wird ein gleichtnässiges Auftreffen auf dem Blech 31 erhalten. Das strömungsfähige Medium wird von den nach unten geöffneten Kanälen durch in entgegengesetzter Sichtung geneigte gelochte Rippen 9 befördert. Die nach unten geöffneten Kanäle in Fig. 18 (nach oben geöffnete Kanäle in Fig. 11) sind an jedem Ende verschlossen, so daß die Strömung durch diese Kanäle vollständig quer zu den Kanälen verläuft. Es sei darauf hingewiesen, daß die Abmessungen der Kanäle unabhängig von der Flächengröße der Fläche 31 bestimmt werden können. Eine genaue Auswahl der Kanalgröße kann in wirksamer Weise die Zeitdauer des direkten Auftreffens von Medium auf dem Blech 31 steuern. Das Medium wird aus der Verteilungsanlage durch jeden zweiten, nach oben geöffneten Kanal ausgestoßen, wie es in Fig. 18 durch die Pfeile 35 angedeutet ist.

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Als ein wahlweise anzuwendendes Merkmal ist absorbierender Stoff 10 in den nach unten geöffneten Kanälen angebracht dargestellt. Dieser Stoff kann die Wirksamkeit des Geräten bei bestimmten Anwendungen zur Massenübertragung erheblich erhöhen« Als ein spezielles Beispiel kann die Anlage zur Verteilung von a tr ömungs fähigem. Medium dazu verwendet werden, ,/asserdarnpf abzuziehen, der von einer Quelle unterhalb des durchlässigen Bleches 31 geliefert wird. An der Oberfläche des Bleches 31 kann 7/asse-r als Kondensat vorhanden sein, das bereit ist, von dem in Umlauf gebrachten strömungsfähigem Medium mitgenommen zu werden. Durch die Anbringung von absorbierendem Stoff 10 kann Wasser von der Oberfläche des Bleches 31 sich verteilen und in dem Stoff 10 kondensieren» Das in Umlauf gebracht strömungsfähige Medium kann dann das kondensierte Wasser von den Flächen des Bleches 31 aufnehmen, und der absorbierende Stoff 10 bewirkt dadurch, daß das Wasser schneller entfernt wird, als es der ITaIl wäre, wenn absorbierender Stoff 10 nicht vorhanden wäre.

Pig. 19 veranschaulicht eine andere Anlage zur Verteilung von strömungsfähigem Medium, bei der die lochblechanordnung 27 gemäß Fig. 12 und 13 mit einem undurchlöcherten Blech 32 verwendet wird, das über der Anordnung angebracht ist, und bei der ein Blech 31 eine unter der Anordnung angebrachte tibertragungsf lache darstellt. Verschluß stücke 24· verschließen

vollständig die Kanalenden, so daß nur eine quer zu den Kanälen gerichtete Strömung des Mediums möglich ist. Das

in das Gerät eintretende strömungsfähige Medium strömt in der durch die Pfeile 36 angedeuteten Richtung» Beim Auftreffen des Mediums auf die Rippe 9 lenken die Düsen in dem Lochblech den Strom nach unten, wo er auf die obere ^ !Fläche des Bleches 31 auf trifft, wie es durch den Pfeil 37 angedeutet ist. Anschließend tritt das Medium durch die in entgegengesetzte Richtung geneigte Rippe 9 aus dem nach unten geöffneten Kanal aus«

Es ist ersichtlich, daß die Verteilungsanlage für strömungsfähiges Medium gemäß Fig»19 von jeder gewünschten Kanallänge sein kann, da das Strömungsverhalten vollständig unabhängig von der Kanallänge ist. Die Anzahl der Kanäle, durch die das 1,Tedium geschickt v/erden kann, wird durch be-' kannte Erwägungen hinsichtlich Gleichgewicht und Druckabfall begrenzt. 'Wenngleich die Verteilungsanlage gemäß JE¹Xg;. 19 für in Querrichtung zu den Kanälen unbegrenzte !lachen nicht geeignet ist, hat diese Anlage den deutlichen Vorteil, daß das strömungsfähige Medium mit gleichem Wirkungsgrad auf die beiden Bleche 31 und 32 auftrifft. Dieser Ausführungsform der Erfindung ist dementsprechend bei solchen Verwendungen der Vorzug zu geben, bei denen beide undurchlöeherten Bleche 31. und 32 als Übertragungsflächen verwendet werden.

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Fig. 20 veranschaulicht eine dritte mögliehe Anlage zur Verteilung von strömungsfähigem Medium. Die Fläche, durch die Energie und/oder Masse übertragen werden soll, wird durch ein Blech 31 dargestellt. Die Lochblechanordnung 28 gomäiB den Figuren H und 15 ist auf der Übertragungsfläche angeordnet. Die in den Figuren 16 und 17 aargestellte Anordnung 29 aus undurchlöehertem Blech ist unter Zwischenlegung von undurchlöcherten Streifen 38 auf der LochbIechanOrdnung 28 angebracht» Die undurchlöcherten Streifen 38 sind von geringer Dicke, so daß der unterhall· der Verschlußteile 24, die nebeneinander liegende Streifen 38 überbrücken, verbleibende Raum nur ein sehr geringes Entweichen von strömungsfähigem Kedium gestattet. Wenn gewünscht, können zusätzliche Dichtungen oder Verschlußstücke verwendet werden, um eine vollständige Abdichtung zwischen der Anordnung 29 aus undur chi ocher tem. Blech, den Streifen 38 und der Lochblechanordnung 28 zu bilden. Ein undurchlöchertes Blech 32 ist als ein wahlweises Kerkmal auf der Anordnung 29 aus undurehlöchertem. Blech angebracht dargestellt. Das undurchlöcherte Blech 32 in dieser Ausführungsform dient nicht der Strömungalenkung, sondern dient dazu, mehrere Anordnungen nebeneinander anzubringen.

Das strömungsfähige Medium tritt in die in Fig. 20 dargestellte Verteilungsanlage in Richtung der Pfeile 39

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ein. Das Medium durchströmt die gesamte länge der undurchlöcherten Kanäle ohne nennenswerten Druckverlust. Das Medium durchdringt den Teil 7 des Lochbleches, dor sich in Abstand über der übertragungsfläche 31 befindet. Die Düsen des Lochbleches lenken Strahlen des Mediums 3enkrocht auf das Blech 31, wie es durch die Pfeile 40 angedeutet ist. Das Medium verläßt die Anlage in Längsrichtung der nach

* unten geöffneten durchlöcherten Kanäle, wie es durch die Strömungspfeile 41 angedeutet ist. Die Längsströmung des Mediuns in den nach unten geöffneten Kanälen bedingt auf Gleichgewichtserwägungen beruhende Beschränkungen der länge der Kanäle, die bei irgendeiner bestimmten Anwendung verwendet werden, jedoch wird der Druckabfall in der Verteilungsanlage nicht in nachteiliger Weise durch Verlängerung der Kanallänge oder Erhöhung der Anzahl der Kanäle beeinflußt» 'Jährend ferner ein Auf treffen des Mediums auf der Uli er tragungs fläche in einem spitzen/ffinkel im allgemeinen bevorzugt wird, kann ein senkrechtes Auftreffen wünschenswert sein, beispielsweise, wenn es gewünscht wird, die Geschwindigkeit der Massenübertragung durch das Blech 31 zu steuern.

Eine bevorzugtere Verteilungsanlage für Strömungsmedium ist in Fig.21 veranschaulicht. Diese Anlage stellt dieselbe Gruppe von Einzelheiten wie in Pig,20 dar und iat gegenüber dieser nur dadurch abgewandelt, daß di-a Lochblechanordnung

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28 umgedreht worden ist. "Die Strömungspfeile 39 veranschaulichen die Strömung des IJediume in Längsrichtung der nach, unten geöffneten undurchlöcherten Kanäle ₀ Da 3 Strömungsmedium strömt durch die undurchlöcherten Kanäle im we 3 en ti ich an frei von Druckverlusten und durch die Düöon in den in Abstand angeordneten Teilen 7 des Lochbleches, um senkrecht auf die obere Fläche des Blechen 31 aufzu'^f-.v if fen. Jm Gegensatz zu der Anlage gemäß Fig.20 tritt da-- Medium aus den nach unten ge öffne ton durchlöcherten Kanälen seitlich durch die geneigten Rippen 9 aus und v/ird in Längsrichtung der nach oben geöffneten Kanäle ausgestoßen, v/io eis durch die Strömungspfeile 43 angedeutet ist. Die in Fig. 21 dargestellte Verteilungsanlage für Strömungsmedium, ist für Flächen von ausgedehnter Länge un-Λ Breite anwendbar, da das 3trö:aungavtirhalten unabhängig '/„. der Ληι;αΐΊΐ vorhandener Kanäle isst und da der Druckabfall innerhalb der Verteilungsanlage im wesentlichen unabhängig von der Länge■lür Kanäle -ist»

Die in. Verbindung sit den Figuren 18 bis 21 beschriebenen Anlagen zur Verteilung von Ströraungsr:.ediuni veranschaulichen die vorliegende iürfindunge Zahlreiche funkticnsmäßig gleichwertige Formen der Erfindung, die nicht besonders dargestellt sind, sind Tür den Fachmann ο Im ο v/ei'ueri-j ersichtlich. Die Verteilungsanlage für Strüraungsnoüiu.';·. kann

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aus irgendeinem der in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 beschrieb ent; η Loohbleche hergestellt werden. Außerdem könnuii dia BIeoho auch irgendeine dor in Verbindung mit den Figuren 5 bis 9 offenbarten Wellenform aufweisen und EÜ.1; oder ohne dem absorbierenden Stoff goLäß Figuren 5a bis S'a vorgesehen v/erden. Während in den Figuren 10 bis 21 die VersohluiEteile 24 als gesonderte Bauteile dar-" gestellt worden sind, ot-i darauf hingewiesen, daß angrenzende Versohlußteile als einheitliche Elemente ausgebildet werden können, und daß die Verschlußteile aus Klebstoff oder Dichtungssteffen ohne genaue Abmessungen gebildet werden können. Ferner kann es wünschenswert sein, anstatt Kanäle mit offenen Enden su verwenden, wie dargestellt, an den Enden der Kanäle Leitungen anzubringen, wie es in den Figuren 33 bis 37 veranschaulicht ist. Während die Anordnungen gemäß den Figuren 10 bis 17 und die Verteilungsanlagen gemäß den Figuren 18 bis 21 bevorzugt sind, werden die verschiedenartigsten Kombinationen, die abgewandelte Strömungsgebilde hervorrufen, von der Erfindung mit umfaßt.

Die in den Figuren 13 bis 21 dargestellten Verteilungsanlagen können als Verteilungsanlagen für nur eine Fläche gekennzeichnet werden, da sie vollständig auf einer Seite der Übertragungsflache angeordnet sind» Die Energie oder

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T'asse wird der entgegengesetzten Fläche dos Übürtragungsbluches durch ein von der erfindungsgemäicen Verteiluugeanlge verschiedenes Kittel zugeführt. Es kann erwünscht sein, äaü Strömungsmedium auf "beide Flächen des Üb ^r-' tragungsbleehes 31 unter Verwendung einer orfin-lui.gsgen;äß ausgebildeten Verteilungsanlage zu lenken» In. den Figuren 22 bis 26 sind Yerteilungsanlagen für aich gegenüberliegende Flächen schematisch dargestellte

Die Figuren 22 bis 24-veranschaulichen schematised eine Einzelheit einer Querströmungsvorteilungsanlage 44 für sich gegenüberliegende Flächen. Das Blech 31 stellt eine Trennwand dar, durch die Energie, Masse oder eine Kombination von Energie und !.lasse übertragen werden -soll. Das Blech kann massendurchlassig oder undurchlässig sein« An den gegenüberliegenden Flächen des Bleches 31 sind mit Kanälen ausgebildete Blechanordnungen 4? und 46 angebracht, die an undurchlöcherte Bleche 32 angrenzen. Die mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnungen 45 und 46 sind schematisch dargestellt, um anzudeuten, daß sie frei aus den zuvor beschriebenen- Anordnungen"ausgewählt werden können. Die Ausrichtung der mit Kanälen ausgebildeten 31e dianOrdnungen 45 und 46 gegenüber dem Blech 31 ist durch große Bev,egungspfeile 47 und kleine Auftroffpfeile 48 angeduuteto ϊ/ie in Fig.22 veranschaulicht, ist die mit kanälen aa:;.;·-! 17.dete Anordnung 45 so ausgerichtet, daß das atrömungs- Γ-ϊΐ i -·-· Vi'-.'uiut.'; nach oben bev/egt v/ird und nach recht.-3 auf das

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Blech 31 auftrefft. Der Bewegungspfeil 47 in Fig. 22 entspricht "beispielsweise den Bewegungspfeilen 39 und 43 in Fig.21, während der Auftreffpfeil 48 dem Auftreffpfeil 42 in Fig. 21 entrichte Wie durch das Zeichen (X) veranschaulicht, ist die mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung 46 so ausgerichtet, daß die Bewegung des strömungsfähigen Mediums ■ senkrecht zu. der Ebene der Fig.22 und von dem Betrachter hinweg stattfindet.

Fig. 23 seigt die gleiche Querströmungsverteilungsanlage, die jedoch um 90° gedreht ist.

Fig. 24 ist eine Flächenansicht der Verteilungsanlage 44, in der die Querbewegur.g des Mediums deutlich veranschaulicht ist.

Fig. 2 5 veranschaulicht in ähnlicher Weise eine Gegenströmungsverteiluiigsanlage für entgegengesetzte Flächen. Die Gegenstrümungsverteilungsanlage kann von derselben allgemeinen Art sein wie die in Verbindung mit den Figuren 22 bis 24 beschriebene Verteilungsanlage, mit der Abweichung, daß die mit Kanälen ausgebildeten Anordnungen 45 und 46 so zueinander angeordnet worden sind, daß das Strömungsmedium in entgegengesetzten Richtungen bewegt wird.

In ähnlicher Weise veranschaulicht Fig»26 eine Gleich-

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stromungsverteilungsanlage 50 für sich gegenüberliegende Flächen. Die mit Kanälen ausgebildeten Anordnungen 45 und 46 sind im. Verhältnis zueinander so angeordnet, daß das Strömungsmedium in der gleichen Richtung "bewegt wird. Es ist ersichtlich, daß zusätslich zu den Querstronungs-, G-egenströmungs- und G-leichströmungsübertragungsvorrichtungen die nit Karälen ausgebildeten Blechanordnungen auch diagonal oder in zwischen den offenbarten Stellungen liegenden Stellungen ausgerichtet sein können.

Zusätzlich zu dan Vorrichtungen, die mehrere mit Kanälen ausgebildete Blechanordnungen verwenden, die Strömungsmedien in entgegengesetzten Richtungen auftreffen lassen, ist es auch von der Erfindung beabsichtigt, mehrere mit Kanälen ausgebildete Anordnungen zu verwenden, die das Strömungsmedium in einer einzigen Richtung auftreffen lassen. Verteilungsanlagen für Strömungsmedien, die in dieser Weise aneinandergereiht sind, sind in den Figuren 27 bis 30 schematisch dargestellt.

Die Figuren 27 und 28 veranschaulichen sehematisch eine Gegenströmungsvertälurigsanlge 51 für eine Fläche. Die mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung 45 ist an dem Blech angebracht, das eine Energie— und/oder tlasseriübertragungsfläche bildet. Tue Pfuilü 43 dbut^n die Richtung des auf das

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Blech 31 gerichteten Strömungsniediums an. Die Bewegungsrichtung des Mediums in der Blechanordnung 45 wird schematise]! in Fig. 27 durch das Zeichen ^y angedeutet, welches eine Stömungsrichtung senkrecht zu der Ebene der Zeichnung und in Richtung auf den Betrachter zu anzeigt_o In Fig. 28, die die Vorrichtung 51 gegenüber der Fig_e27 um 90° gedreht zeigt, ist die Bewegungsrichtung des Strömungsmed.i.uiüs in der mit Kanälen ausgebildeten Anordnung 45 nach oben gerichtet, Die mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung 46 wird von der Anordnung 45 durch ein undurehlb'chertes Blech 32 getrennt. Die durch die Pfeile 48 angedeutete Auftreffrichtung des Strömungsmediums ist gegen, das undurchlöcherte Blech 32 gerichtet,, Die Bewegungsrichtung des StrÖmungsmediums in der mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnung 46 i3t in Fig.27 nach unten gericMßt und in Figo 28 senkrecht zu der Ebene der Zeichnung in Richtung auf den Betrachter zu. Ein undurchlöchertes Blech 32 kann an der von der mit Kaälen ausgebildeten Blechanordnung 45 entfernten Fläche der Anordnung 46 vorgesehen sein.

Die Figuren 29 und 30 veranschaulichen in schematischer Weise Verteilungsanlagen 52 bzw. 53 für nur eine Fläche. Die Verteilungsanlagen 52 und 53 sind im wesentlichen der Verteilungsanlage 51 ähnlich, und unterscheiden sich von dieser nur durch die Ausrichtung der Verteilungsanlage 46 jegcnubc'r der VuL'tüiliuiv^mnluge 45. Die Fig.-'; '/oruus

licht ein GogenGtrömungsbild, während Fig.30 ein Gleiohstromunj-sMld 7,ύϊ^'\ . Diagonale und andere daavisakeriliujunde relative Ausrichtungen der mit Kanälen au.ijcl:ildu{,c:; lileehanOrdnungen worden von der Erfindung ebenfalls U!„£aict_e

Zusätzlich r.:u den in den Figuren 22 bis 50 tiurr·, j-;,.;llt.eu, jrandienenden A:Kränungon licnnei: größere Kni.ibii:atione": vcn ::,it Kanälen aua^etildeten 31ecL.anoränun^cn verwendet -,,-erden, die eine oder utihr-orc der gezeigten Anlagen uv.faüoeu. BeisjpiulüY.'oicc· kanu es u^vünscht sein, unt-jr Y^rwendun.^ r-y.veier ^. la je-η 4-1-1 Ί? oder JO dao Str"ön\ir_tokj .., ":'."■. „.'.η^: ü';r .·.■'_Ll,--."-._, ^.. ~1ο.Λ ^1 ":un'.irü!:rjn oder von diesem "H jn ⁺ fernen» ^.i^ätzliche ;;jit Kanälen aviajcMldoto Anordnungen können a;: δον, undurohlöoLerto;! Blechen 32 einer oder 'beiler A'ila.^un 44, 40 oder Ϊ0 ax.j?cl:-^aC]O i, v.oi^cn, um Energie aus der. "er. durchläsöi^on Blech 51 -^r:*:-führten Strömunjsnedium zu ütertr

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Die Erfindung kann ohne weiteres für jede beliebige

Anwendungsmöglichkeit aus einer großen Vielzahl besonderer Anwendungsmöglichkeiten angepaßt werden, bei denen die Verteilung von strömungsfähigen Medien zur Übertragung von Masse und/oder Bnergie erwünscht ist« Die Verteilungsanlagen im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind nicht nur auf die Verwendung mit strömungsfähigen Medien beschränkt, sondern können auch zum Transport von jedem beliebigen Stoff in fließfähiger Form verwendet werden, der nicht die Durchlöcherungen in dem Blech verstopft. Wenngleich die Auffassung besteht, daß die Verwendungsmöglichkeit der offenbarten Verteilungeanlagen für strömungsfähige Medien für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich ist, seien zum Zwecke der weiteren Veranschaulichung bestimmte besondere Verwendungsmöglichkeiten der Verteilungeanlagen nachstehend beschrieben. Außerdem werden gewisse, nicht offensichtliche Merkmale und Kombinationen bezüglich Brennstoffzellen besondere offenbart.

Die Fig. 31 und 32 veranschaulichen eine bevorzugte Brennstoffzelle lOO, die gemäß der vorliegenden Brfindung ausgebildet ist. Die Zelle wird durch Ankerbolzen-Anordnungen lOl zusammengehalten, die zwischen Seitenplatten 102 und 103 verlaufen. In Nghe der Seitenplatte 102 ist eine mit Kanälen ausgebildete Lochblechanordnung 104 angeordnet. Bin fließfähiger Brennstoff kann der Anordnung 104 durch eine Brennstoffeinlaßleitung 105 zugeführt werden. Bine Auelaßleitung 106 kann für die Ableitung des Brennstoffes oder für die Spülung der Anordnung verwendet werden. Dor Brennstoffstrom durch die Leitungen 105 v.uu 106 kann mittels

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nicht dargestellter Ventile gesteuert werden. Ein mit katalytischem Stoff 108 an seinen entgegengesetzten Flächen versehener Elektrolyt 107 ist an der Lochblechanordnung 104 angebracht. Eine mit Kanälen angeordnete Lochblechanordnung 109 ist an dem Elektrolyt 107 angebracht. Eine Einlaßleitung 110 für Oxydierungemittel dient der Zufuhr von Oxydierungsmittel zu der Anordnung 109, während das Oxydierungsmittel und die Reaktionsprodukte der Zelle durch eine Leitung 111 abgeleitet werden können. Eine mit Kanälen ausgebildete Lochblechanordnung 112, die mit einem undurchlöcherten Blech 113 versehen ist, ist an der Anordnung 109 für das Oxydierungsmittel angebracht. Der Anordnung 112 wird durch eine Leitung 114 Kühlmittel zugeführt, das durch eine Leitung 115 abgeleitet wird.

Die Brennstoffanordnung 104, der Elektrolyt 107, die Oxydierungsmittelanordnung 109 und die Kühlmittelanordnung 112 bilden zusammen eine mit der Bezugszahl 116 bezeichnete einzelne Zelle des Geräts« Eine Brennstoffzelle mit den gewünschten Spannungs- oder Stromeigenschaften kann unter Steuerung der Anzahl der verwendeten Zellen aufgebaut werden.

Die Brennstoffanordnung 104 ist in den Fig. 33 bis 35 veranschaulicht. Fig. 33 zeigt die Fläche der Anordnung 104, die an der Seitenplatte 102 angebracht wäre. Ein Dichtungsstoff 107 ist an dem Umfang des Lochbleches 118 vorgesehen. Der Mittelteil des Lochblechee ist in geeigneter Weise wellenförmig bzw. Mit Kanälen ausgebildet. Die Enden der liegen in Abstand von d«m Dichtungsstoff 117, um

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Verteilungs- bzw. Sammelkanäle 119 bzw. 120 zu bilden. Bin Verschlußteil 121 ist an jedem Ende derjenigen Kanäle vorgesehen, die in Richtung auf den Betrachter der Fig. geöffnet sind, Fig. 35 veranschaulicht die entgegengesetzte Fläche der Anordnung 104. Ein Dichtungsstoff 122 ist in Nähe des Randes des Lochbleches 118 angebracht. Verschlußteile 121 sind an jedem Ende jedes Kanals vorgesehen, der in Richtung auf den Betrachter der Fig. 35 geöffnet ist. Die Verschlußteile der Anordnung 104 sind in ähnlicher Weise angeordnet, wie es zuvor in Verbindung mit den Fig. lO, 11 und 18 beschrieben worden ist.

Die Fig. 36 und 37 veranschaulichen die mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung 109. Die Fig. 36 zeigt die von dem Elektrolyt 107 entfernte Fläche. Die Anordnung besteht aus Lochblech mit einem DJchtungsstoff 123 an seinem Umfang. Der innerhalb des Dichtungsstoffes 123 liegende Teil des Lochbleches 123 ist wellenförmig oder mit Kanälen ausgebildet. Einlaßleitungen 110 sind an den Enden jedes zweiten in Richtung auf den Betrachter der Fig.36 geöffneten Kanals angebracht, während Auslaßleitungen 111 an den entgegengesetzten Seiten der übrigen,in Richtung auf den.Betrachter offenen Kanäle vorgesehen sind. Der Dichtungsstoff 123 hat die doppelte Funktion einer Dichtung für die gesamte Anordnung und eines Verschlußsttickes für die Kanalenden. Fig. 37 zeigt die an dem Elektrolyt 107 angebrachte Fläche der Anordnung 109« Ein Dichtungsetoff 124 dient nicht nur al· Dichtung, sondern auch al· Verechluß-

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stuck für alle in Sichtung auf den Betrachter der Fig. offenen Kanäle. Das Bild der Strömung durch die Verteilungsanlage 109 ist im allgemeinen dem oben in Verbindung mit Fig. 18 beschriebenen Strömungsbild ähnlich. Die in den Fig. 31 und 32 veranschaulichte Kühlmittelanordnung 112 ist von derselben allgemeinen Ausbildung wie die Oxydierungsmittelanordnung 109.

Der Betrieb der Brennstoffzelle lOO geht am deutlichsten aus der Beschreibung einer einzelnen Zelle hervor, wie sie schematisch in Fig. 38 dargestellt ist. Der Brennstoff tritt in die Kanäle der Brennstoffanordnung 104 an einem Ende durch unverschlossene, nach unten geöffnete Kanäle ein, wie es durch den Pfeil 125 angedeutet ist. Das Strömungsmedium kann über die gesamte Länge der Kanäle strömen, ohne einen wesentlichen Druckverlust zu erleiden, wird jedoch von einem an dem dem Bintrittsende des Kanals gegenüberliegenden Ende angeordneten Verschlußteil daran gehindert, in dem nach unten geöffneten Kanal durch die Anlage hindurchzuströmen.

Da der Druck über die gesamte Länge des Eintrittskanals im wesentlichen gleichmäßig ist, durchdringt der Brennstoff gleichmässig die durchlöcherten Rippen, die jede Seite des Eintrittskanals bilden, und wird aach oben in spitzom Winkel gegenüber dem Elektrolyt 107 gelenkt. Die in dem Lochblech vorgesehenen Düsenftftn·.:sgen wandeln in w Weise die Druckenergie in ■ en Eingaagskanälen in. digkeiteenergie um, die amzv führt, daß *3#r in Umlauf gebrachte Brennstoff auf den katelytischen Stoff »OS in Eictotuog

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der Pfeile 126 auftrifft. Bei Berührung des Brennstoffes mit dem katalytischen Stoff 108 wird er zu der ionischen Form durch den Verlust eines oder mehrerer Valenzelektronen oxydiert. Die von dem Brennstoff abgegebenen Elektronen, die den katalytischen Stoff 108 berühren, können von der Oberfläche des katalytischen Stoffes durch die berührenden Teile der Verteilungsanlage 104 gesammelt werden. Es ist somit ersichtlich, daß die Brennstoffverteilungsanlage die

" zusätzliche Funktion eines Stromsammlers aueübt, die normalerweise ein getrenntes Bauteil erforderlich macht.

Angenommen, der Elektrolyt ist durchlässig für Kationen, so durchdringt der Brennstoff in ionischer Form den Elektrolyt 107. Gleichzeitig mit der Oxydierung des Brennstoffes in Sichtung des Strömungepfeiles 127 in die Oxydierungsmittelanordnung ein. Das Oxydierungemittel wird in ähnlicher Weise so gelenkt, daß es auf den oberen Körper des katalytischen Stoffes 108 auftrifft, wie es durch den Strömungspfeil

ι 128 angedeutet ist. Bei Berührung mit dem katalytischen Stoff wird das Oxydationsmittel durch die Aufnahme von Elektronen reduziert. Elektronen für die Reduktion können in geeigneter Weise durch diejenigen Teile der Oxydationsmittelanordnung 109 geliefert werden, die in Berührung mit dem katalytiechen Stoff 108 stehen. Somit wirkt die Oxydationsmittelanordnung zusätzlich als ein Stromsammler für die Brennstoffzelle.

Die Oxydationsmittel- und Brennetoffionen können an

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Ort und Stelle reagieren. In einem Beispiel, bei dem der ■ Brennstoff Wasserstoff und das Oxydationsmittel Sauerstoff ist, ist das Reaktionsprodukt Wasser. Da der Elektrolyt Wasser als ein Ionentransportmittel verwenden kann, muß ein Teil des Wassers in dem Elektrolyt bleiben. Eine Ansammlung von zuviel Wasser an der Fläche zwischen dem Sauerstoff und dem Katalysator bewirkt jedoch eine Trennung des Sauerstoffes von dem Katalysator und damit eine Verlangsamung der Sauerstoffreduktion und damit der Geschwindigkeit, mit der Elektronen übertragen werden. Da die Oxydationsmittelanordnung 109 das Oxydationsmittel in Berührung mit dem katalytischen Stoff durch eine quer zu den Kanälen gerichtete Strömung bringt, kann die Dauer der Sauerstoffberührung mit dem katalytischen Stoff einheitlich gesteuert werden. Demzufolge können sowohl das Austrocknen des Elektrolyt, was zum strukturellen Ausfall führen würde, als auch eine Überflutung verhindert werden. Als ein wahlweises Merkmal ist absorbierender Stoff 129 in dem nach unten geöffneten Kanal und in Abstand von den Elektrolyt angeordnet dargestellt. Bin bestimmter Anteil des an der Fläche zwischen dem Sauerstoff und dem Katalysator gebildeten Nassere kann auf dem absorbierenden Stoff diffundieren und wieder kondensieren. Der absorbierende Stoff erhöht somit die Oberfläche und die Geschwindigkeit, mit der Wasser zur Abführung in das Oxydationsmittel diffundiert wird. Der StrÖmungspfeil 130 Veranschaulicht die Abführung des Oxydationsmittels aus der Anordnung 109·

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In ihrem Betrieb können Brennstoffzellen sowohl Wärme als auch Elektrizität erzeugen. Da hohe Betriebstemperaturen den Elektrolyt verschlechtern, kann es wünschenswert sein, die Betriebstemperaturen unter genauer Kontrolle zu halten. Zu diesem Zweck ist die Kühlmittelanordnung 112 vorgesehen, die von der Oxydationsmittelanordnung 109 durch ein undurchlöchertes Blech 113 getrennt ist. Das Kühlmittel tritt in die Verteilungsanlage in Richtung der Strömungspfeile 131 ein, trifft auf das Blech 113, wie es durch die Pfeile 132 veranschaulicht ist, und verläßt die Anlage in Richtung der Pfeile 133. Das Strömungsbild ist in jeder Hinsicht dem in Verbindung mit Fig. 18 beschriebenen Strömungsbild ähnlich.

Wenngleich die Brennstoffzelle 100 gemäß den Fig. bis 38 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Brfindung darstellt, sind für den Fachmann zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten ohne weitere· ersichtlich. Die Brennstoffzelle ist in Verbindung mit einem Blektrolyten 107 in festem Aggregatzartand beschrieben worden, jedoch kann auch ein üblicher flüssiger Elektrolyt verwendet werden, der in geeigneter Weise zwischen Katalyeatorfliehen eingeschlossen ist. Wenngleich der Elektrolyt 107 entweder für Kationen oder für Anionen durchlässig •ein kann, iet der Betrieb der Brennstoffzelle hinsichtlich •im·· kationendurchlMssigen Blektrolyten beschrieben worden. Wen· eia anioneadarchllssiger Elektrolyt verwendet wird·,

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würden Ionen des Oxydationsmittels durch den Elektrolyt hindurchdringen und die Reaktionsprodukte würden sich in der Brennstoffverteilungeanlage bilden und aus dieser abgeführt werden. Bei bestimmten Anwendungen kann es gewünscht sein, die Brennstoffseite der Zelle anstelle der Oxydationemitteleeite zu kühlen. Daher sind die entsprechende Anordnung der Kühlmittelverteilungsanlage oder das Vorhandensein von Kühlmittelverteilungsanlagen in Berührung mit sowohl der Verteilungsanlage für Oxydationsmittel als auch der Brennstoffverteilungsanlage von der Erfindung mitumfaßt.

Die Einzelteile der Brennstoffzelle können je nach Wunsch aus isolierenden oder leitenden Stoffen hergestellt werden, um den erzeugten elektrischen Strom zu steuern« Beispielsweise können die Seitenplatten 102 und 103 der Brennstoffzelle 100 aus isolierendem Stoff bestehen. Die verschiedenen Leitungen für Strömungsmedium außerhalb der Zelle können zusätzlich aus isolierendem Stoff bestehen^ Jedes der Bleche 113 an den Kühlanordnungen 112 und entfernt von den Oxydationsmittelanordnungen 109 können aus elektrisch leitendem Stoff bestehen. In diesem Fall würde jede Brennstoffanordnung 104 als ein Zellenpol mit einer Polarität dienen, während jede Oxydationsmittelanordnung 109 als Zellenpol mit entgegengesetzter Polarität dienen könnte* Die Pole der Zellen können je nach Nassen unter Verwendung von geeigneten Leitungen in Reihe oder parallelgeschaltet werden. In einer anderen Anordnung können alle zwischen den Seiten-

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platten 102 und 103 liegenden Einzelteile aue leitenden Stoffen bestehen, wodurch die Zellen in Seihe geschaltet sind. In diesem Fall würde die Verwertung der Energie der Brennstoffzelle 100 lediglich eine elektrische Verbindung zu der Brennstoffanordnung 104 an der Seitenplatte und zu der Kühlmittel- oder Oxydationsmittelanordnung an der Seitenplatte 103 erforderlich machen. Zahlreiche andersartige Auewahlmöglichkeiten für isolierende und leitende Stoffe sind Möglich, einschließlich der Verwendung von zusätzlichen Teilen, die nur für den Zweck der elektrischen Isolierung vorgesehen sind.

Jede der mit Kanälen ausgebildeten Lochblechanordnungen 104, 109 und 112 bildet zusammen mit den undurchlöcherten Blechen, die in Berührung mit ihren entgegengesetzten Flächen angebracht sind, eine Verteilungsanlage für Strömungsmedium, die derjenigen der Fig. 18 entspricht. Jede der Verteilungsanlagen für Strömungsmedium, die in der Brennstoffzelle 100 dargestellt sind, kann durch eine Verteilungsanlage der in den Fig. 19 bis 21 gezeigten Art ersetzt werden. Da jede der in den Fig. 18 bis 21 gezeigten Verteilungeanlagen in der Brennstoffzelle angebracht werden kann, ist zu erkennen, daß derjenige Teil der in Fig. 38 gezeigten Brennstoffzelle, der unter der Lochblechanordnung 112 liegt, die Form jeder der Verteilungeanlagen 44, 49 und 50 für sich gegetftberliegen de Fliehen gemäß den Fig. 22 bis 26 haben kann. Ferner kann derjenige Teil der in Fig. 38 dargestellten Brennstoff-

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zelle 100, der über der Lochblechanordnung 104 liegt, die Form jeder der Verteilungeanlagen 51, 52 und 53 für nur eine Fläche gemäß den Fig. 27 bis 30 haben. Andere offensichtliche strukturelle Änderungen sind in der Brennstoffzelle 100 möglich.

Fig. 39 veranschaulicht ein Gerät 200, das aus zwei ein Gehäuse bildenden Teilen 201 und 202 besteht, die durch Schraubenanordnungen 203 miteinander verbunden sind. StrömungsfMhiges Medium wird den Gehäuseteilen 201 und 202 durch Leitungen 204 bzw. 205 zugeführt. Der Gehäuseteil 202 ist mit einer Abführungeleitung 206 versehen. Der Gehäuseteil 201 ist mit zwei Abführnngsleitungen 207 und 208 versehen. Das Gehäuse bildet eine Kammer, in deren Mitte eine Trennwand 209 angebracht ist, die an jeder Fläche mit Elementen 210 versehen ist, die für das Strömungsmedium durchlässig sind. Mit Kanälen ausgebildete Blechanordnungen 211 und 212 sind in der Gehäusekammer in Berührung mit den Elementen 210 in den Gehäueeteilen 201 bzw. 202 angeordnet. Die mit Kanälen auegebildeten Blechanordnungen 211 und 212 sind schema tisch dargestellt und können die Form jeder der in den Fig. 18 bis 21 gezeigten Anordnungen haben.

Zum Zwecke der Beschreibung einer besonderen Anwendungemöglichkeit der vorliegenden Brfindung kann das Gerät 200 als ein Befeuchtungs-Entfeuchtungs-Gerät angesehen werden, dem warme, feucht· Luft durch die Leitung 204 und kalte, trockene Luft durch die Leitung 205 zugeführt wird.

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Beim Eintritt in das Gerät 200 wird die warme, feuchte Luft In der mit Kanülen ausgebildeten Anordnung 211 nach unten bewegt, wie ee durch die Strömungspfeile 213 angedeutet ist. Gleichzeitig wird die warme luft auf das durchlässige Element 210 gerichtet, wie es durch die Pfeile 215 angedeutet ist. Somit kann feuchte Luft in die Trennwand 209 eindringen.

Gleichzeitig wird kalte, trockene Luft in der mit Kanälen ausgebildeten Anordnung 212 nach oben bewegt, wie es durch die Bewegungspfeile 214 angedeutet ist, und auf das Blement 210 gelenkt, wie es durch die Pfeile 216 gezeigt ist. Die kühle, trockene Luft kann durch das durchlässige Element 210 hindurch und in einen Teil der Trennwand 209 eindringen.

Infolge de· Temperaturunterschiedes, der in dem Gerät besteht, kann ein Teil des Wasserdampfes in dem warmen Luftstrom in der Trennwand 209 und auf dem durchlässigen Element 210 kondensieren. Infolge sowohl des Temperaturunterschiedes als auch des Feuchtigkeitsunterschiedes, der in dem Gerät herrscht, kann der Kaltluftstrom beim Durchdringen der Trennwand 209 einen Teil des kondensierten Wassers aufnehmen. In bestimmten Pillen kann mehr Wasser durch den feuchten Luftstrom kondensiert werden, als in dem trockenen Luftstrom verteilt werden kann. In diesem Fall wandert das ttberschttssige Wasser zu dem unteren Teil der Gehäusekammer und wird durch die Leitung 308 entfernt. Die eintretende warme, feuchte Luft ist bsi ihrem Austritt

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aus der Leitung 207 kühler und trockener. Entsprechend ist die eintretende kühle, trockene Luft bei ihrem Auetritt durch die Leitung 206 wlrmer und feuchter. Natürlich kann die Be- und Entfeuchtung auch ohne den Temperaturunterschied zwischen den getrennten Luftströmen stattfinden.

In bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, •ine undurchlässige Trennwand anstelle der dargestellten durchlässigen Trennwand 909 zu verwenden. In diesen Fällen wirkt das Gerät in wirkungsvoller Weise als ein Feuchtigkeitsentzugsgerät, bei dem ein Temperaturunterschied herrscht und bei dem die im Vergleich zueinander vorhandenen Feuchtigkeiten der jeweiligen Luftströme keine Rolle spielen·

Außer als ein indirektes Feuchtigkeitsentzugsgerät und als ein Befeuchtungs-Bntfeuchtungs-Gerät kann das Gerät der in Fig. 39 gezeigten Art auch als Brennstoffzelle verwendet werden* Wenn beispielsweise die Gehäuseteile 201 und 202 entweder elektrisch isoliert sind oder aus elektrisch nicht leitenden Stoffen bestehen, kann die Trennwand 209 entweder ein fester oder ein flüssiger Elektrolyt sein. Die Blemente 210, die in Berührung mit jeder Fläche des Elektrolyten stehen, können katalytische Stoffe aufweisen« Demzufolge wird elektrische Energie von der Zelle erzeugt, wenn Brennstoff und Oxydationsmittelgetrennt durch die Leitungen 204 und 205 zugeführt werden.

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Ee sei darauf hingewiesen, daß das Gerät 200 eine Gegenströmungsverteilungeanlage für sich gegenüberliegende Flüchen wie die in Fig. 25 gezeigte Anlage 49 ist. Lediglich durch Drehung der Gehäuseteil« 201 und 202 im Verhältnis zueinander kann entweder eine Querströmungs- oder eine Gleichströmungsverteilungeanlage für sich gegenüberliegende Flächen hergestellt werden, wie sie in den Fig. 22 bis 24 bzw, Fig. 26 dargestellt sind.

Bine weitere besondere Anwendungemöglichkett der Erfindung ist in Fig. 40 dargestellt, die ein Befeuchtungegerät 300 zeigt. Das Befeuchtungegerät besteht a«· einem Gehäuse 301, dem ein etrömungsfähiges Medium, das mit Feuchtigkeit angereichert werden soll, durch eine Leitung 302 zugeführt wird, und aus dem das mit Feuchtigkeit angereicherte Medium durch eine Leitung 303 abgeleitet wird. Flüssigkeitsdurchlässige Trennwände 304 sind in dem Gehäuse 301 in Abständen voneinander angebracht, um Massenübertragungeflachen zu bilden. Mit Kanälen ausgebildete Blechanordnungen 305 sind an jeder Massenübertragungsfläche angebracht und sind mit undurchlöcherten Blechen 306 an der jeder Massenübertragungsfläche entgegengesetzten Flächen versehen. Die mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnungen 305 können die Form jeder der in den Fig. 18 bis 21 dargestellten Anordnungen haben.

Waeeer oder jede andere Flüssigkeit mit einem erheblichen Dampfdruck unter Betriebsbedingungen kann dem Gehäuse 301 durch die Leitungen 307 zugeführt werden. Die Flüssigkeit durchdringt die Trennwände 304 um einen Film an der Oberfläche

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der Trennwand auf der Seite der mit Kanälen ausgebildeten Anordnungen 3OS zu bilden. Luft oder jedes andere Gas, das in der Lage ist, Flüssigkeit zu verdampfen, wird durch die Einlaßleitung 302 der mit Kanälen ausgebildeten Anordnung 305 zugeführt. Das Gas trifft auf den Feuchtigkeitsfilm in Richtung der Pfeile 308 auf. Das Gas wird zusammen mit der in die Dampfphase umgewandelten Feuchtigkeit aus dem Gerät 300 durch die Auslaßleitung 303 abgeführt.

Fig. 41 zeigt schematisch eine elektrische Stromerzeugungsanlage 400, die aus einer Brennstoffzelle 401, einem Feuchtigkeitsentzugsgerät 402 und einem Feuchtigkeiteanreicherungsgerät 403 besteht. Die Brennstoffzelle 401 wird mit Brennstoff, Oxydationsmittel und Kühlmittel versorgt. Eine hierfür geeignete Brennstoffzelle ist in den Fig. 31 bis 38 veranschaulicht, wenngleich auch andersartig ausgebildete Brennstoffzellen verwendet werden können. Das Feuchtigkeitsentzugsgerät 402 kann von der in Fig. 39 veranschaulichten Ausbildung sein, wenngleich Feuchtigkeitsentzugsgeräte mit undurchlässigen Trennwänden bevorzugt sind. Das Feuchtigkeiteanreicherungegerät 403 ist vorzugsweise von der in Fig. 40 gezeigten Ausbildung.

Der Stro«Mrz*ngung8anlage 400 wird Sauerstoff durch die Leitung 404 zugeführt, die mit dem Feuchtigkeitsanreicherungsgerät 403 verbunden ist. Das mit Feuchtigkeit angereicherte Oxydationsmittel wird aus dem Feuchtigkeitsanreicherungsgerät 403 über eine Leitung 4OS der Brennstoff-

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zelle 401 zugeführt. Das Oxydationsmittel wird mit Feuchtigkeit angereichert, um ein übermäßiges Austrocknen des Elektrolyten in der Brennstoffzelle zu verhindern. Ein Teil des Oxydationsmittels wird in der Brennstoffzelle umgesetzt, während der Best des Oxydationsmittels dazu verwendet werden kann, die gebildeten Reaktionsprodukte abzuführen. Wenn das Reaktionsprodukt Wasser ist, kann es erwünscht sein, einen Teil des Wassers zurückzugewinnen, um das eintretende Oxydationsmittel mit Feuchtigkeit anzureichern. Demzufolge werden das überschüssige Oxydationsmittel und ein Teil der Reaktionsprodukte aus der Brennstoffzelle durch die Leitung 406 abgeführt und zu dem Feuchtigkeitsentzugsgerät 402 geleitet«

Dem Feuchtigkeitsentzugegerät 402 wird Kühlmittel durch die Leitung 407 zugeführt. Die Energieübertragung aus der Mischung aus Oxydationsmittel und Reaktionsprodukten auf das Kühlmittel führt zur Kondensierung ι mindestens eines Teiles des Reaktionsproduktes. Der kondensierte Teil des Reaktionsprodukte wird über Leitungen 408 der Feuchtigkeitsanreicherungsvorrichtung zugeführt. Der übrige Teil der Mischung aus Oxydationsmittel und Reaktionsprodukt wird durch ein· Leitung 409 abgeführt.

Das Kühlmittel wird aus der Feuchtigkeiteentzugsvorrichtung über ein· Leitung 410 der Brennstoffzelle zugeführt und wird von dieser durch «ine Leitung 411 abgeleitet . Brennstoff wird der Brennstoffzelle durch «ine Leitung 412 zugeführt und kann, wenn gewünscht, durch eine Leitung 413 abgeleitet werden.

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Die Stromerzeugungsanlage 400 wird vorzugsweise mit Brennstoff und Oxydationsmitteln betrieben, die Wasser als Reaktionsprodukt ergeben. In einer bevorzugten Ausführungsform können das Feuchtigkeitsentzugsgerät 402 und das Feuchtigkeitsanreicherungsgerät 403 wärmeisoliert sein, um adiabatisch zu wirken und somit unabhängig von der Außentempeetur zu sein. Die relativen Stellungen der Leitungen zueinander, die die Strömungeraedien der Brennstoffzelle, dem Feuchtigkeitsentzugsgerät und dem Feuchtigkeitsanreicherungsgerät zuführen und von diesen abführen, sind in Fig. 41 nur zum Zwecke der deutlichen Veranschaulichung in dieser Weise gewählt.

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Claims (10)

Patentanmeldung: Anlage zur Verteilung strömungefähiger Medien. Patentansprüche :

1. Verteilungsanlage für strömungsfähige Medien, gekennzeichnet durch mehrere räumlich getrennte Bleche, Strömungeverteilungsmittel, die jeweils zwei Bleche voneinander trennen und aus einem gewellten, durchlöcherten Blech bestehen, und Mittel, die das Strömungsmedium durch das durchlöcherte Blech leiten, so daß es Mindestens auf eines der räumlich getrennten Bleche auftrifft.

2. Verteilungsanlage für strömungsfähige Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der räumlich getrennten Bleche für das Strömungsmedium durchlässig ist.

3.

Verteilungsanlage für strömungsfähige Medien

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlag· Mindestens drei Platten umfaßt, von denen die mittlere eine

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Patentanwalt· Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hantmann, Dipl.-Phyj. Sebastian Herrmann I MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon ι »2102 · Telegramm-Adresse! Lipatli/München

Bankverbindungen! Deutsche Bank AG, Filial· München, D»p.-Kaiie Vlkluall.nmarkt, Konto-Nr. 714721 Bayer. Vereinsbank MOnchen, Zweigst. Oskar-von-Ml Her-Ring, Kto.-Nr. 862475 · Poilscheck-Konloi München Nr. 1433 »7

Oppenauer BOroi PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

Ionenaustauschermembran ist.

4. Verteilungsanlage für strömungsfähige Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mindestens drei Bleche umfaßt, von denen ein am Rand angeordnetes durchlässig für das Strömungsmedium ist.

5. Brennstoffzelle, gekennzeichnet durch einen Elektrolyt-Teil mit sich gegenüberliegenden Flächen, erste und zweite Körper aus katalytischem Stoff in Berührung mit den sich gegenüberliegenden Flächen des Elektrolyts, ersten und zweiten mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnungen, die in Berührung mit den ersten bzw. zweiten Körpern aus katalytischem Stoff stehen, wobei jede mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung ein gelochtes Blech aufweist, das so gewellt ist, daß es erste Kanäle bildet, die in Richtung auf den katalytischen Stoff offen sind, und zweite Kanäle, die von dem katalytischen Stoff hinweg geöffnet sind, daß das gewellte gelochte Blech in mindestens einem Flächenteil Durchlöcherungen aufweist, die düsenartig verengt sind, daß dieser eine Flächenteil eine hohe Lochdichte aufweist, daß erste und zweite undurchlöcherte Bleche an der ersten bzw* der zweiten mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnung angebracht sind, daß die erste mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung «rate Mittel aufweist, die zur Lenkung eines Bj»ennstoffetromes zwischen den katalytischen Stoff und das erste undurchlöcherte Blech durch die Löcher in der ersten mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnung und auf den ersten Körper aus katalytischem Stoff vorgesehen sind, und daß die zweite mit Kanälen ausgebildete Blechanordnung zweite Mittel aufweist,

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die zur Lenkung eines Oxydationsmittelstromes zwischen den katalytischen Stoff und das zweite undurchlöcherte Blech durch die Löcher in der zweiten mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnung und auf den zweiten Körper aus katalytischem Stoff vorgesehen sind*

6. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte,gelochte Blech mindestens einer der ersten und zweiten mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnungen aus elektrisch leitendem Stoff besteht und als Stromsammler wirkt.

7. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper aus absorbierendem Stoff in den ersten Kanälen mindestens einer der ersten und zweiten mit Kanälen ausgebildeten Anordnungen angebracht ist,

8. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der ersten oder zweiten Strömungslenkungsmittel aus einem ersten Verschlußteil, das in jedem Bnde der ersten Kanäle angebracht ist, und einem zweiten Verschlußteil besteht, das jeweils in dem anderen Bnde der zweiten Kanäle angebracht ist,

9. Gerät, bestehend aus einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angebrachten Trennwand mit einer ersten und einer zweiten Fläche, und einer ersten und zweiten mit Kanälen ausgebildeten Anordnung, die an der ersten bzw. an der zweiten Fläche der Trennwand angebracht sind und im wesentlichen über diese gesamte Fläche verlaufen, da-

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durch gekennzeichnet, daß jede mit Kanälen auegebildete Blechanordnung ein gelochtes Blech aufweist, das so gewellt ist, daß erste Kanäle gebildet Herden, die in Sichtung auf die Trennwand geöffnet sind, und zweite Kanäle, die in Richtung von der Trennwand hinweg geöffnet sind, daß daβ gewellte, durchlöcherte Blech in mindestens einem Flächenteil Löcher aufweist, die düsenartig verjüngt ausgebildet sind, daß dieser eine Flächenteil eine hohe Lochdichte aufweist, daß Mittel vorgesehen sind, die getrennt ein erstes und ein zweites Strömungsmedium der ersten bzw. der zweiten Fläche zuführen, daß die erste mit Kanälen ausgebildete Anordnung erste Mittel umfaßt, die zur Lenkung des ereten Strömungsmediums zwischen die erste Fläche und das Gehäuse durch die Löcher in der ersten mit Kanälen ausgebildeten Blechanordnung und auf die erste Fläche vorgesehen sind, und daß die zweite mit Kanälen ausgebildete Anordnung zweite Mittel aufweist, die zur Lenkung des zweiten Strömungsmediums zwischen die zweite Fläche und das Gehäuse durch die Löcher in der zweiten mit Kanälen ausgebildeten Anordnung' und auf die zweite Fläche vorgesehen sind»

10. Elektrische Stromerzeugungsanlage, gekennzeichnet durch eine Brennstoffzelle, eine Feuchtigkeitsentzugeeinrichtung, eine Feuchtigkeitsanreicherungseinrichtung, Mittel zur Zufuhr von Oxydationsmittel zu der Feuchtigkeitsanreicherungseinrichtung, Mittel zur Zufuhr des mit Feuchtigkeit angereicherten Oxydationsmittels aus der Feuchtigkeitsanreicherungseinrichtung zu der Brennstoffzelle, Mittel zur Zufuhr von

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Kühlmittel zu der Feuchtigkeitsentzugeeinrichtung, Mittel zur Zufuhr von Kühlmittel aus der Feuchtigkeitsentzugseinrichtung zu der Brennstoffzelle, Mittel zur Zufuhr von Brennstoff zu der Brennstoffzelle, Mittel zur Zufuhr von überschüssigem Oxydationsmittel und Reaktionsprodukten aus der Brennstoffzelle zu der Feuchtigkeitsentzugseinrichtung, Mittel zur Zufuhr von kondensierten Reaktionsprodukten aus der Feuchtigkeiteentzugeeinrichtung zu der Feuchtigkeitsanreicherungseinrichtung und Mittel zur Abführung von gasförmigem Oxydationsmittel und Reaktionsprodukten aus der Feuchtigkeitsentzugseinrichtung.

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