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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung,
Speicherung und Abgabe von Energie.
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Im
Hinblick auf die Schadstoffbelastung der Umwelt, auf einen steigenden
Energiebedarf, auf steigende Energiekosten und auf sinkende Vorräte an Erdöl, Erdgas
und Uran steigt der Bedarf an Vorrichtungen zur Nutzung von regenerativen
Energien, deren Betrieb außerdem
gering an Schadstoffemissionen ist.
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Bekannt
sind Photovoltaikeinrichtungen, die wenigstens eine Solarzelle zur
Umwandlung von elektromagnetischer Sonnenstrahlung in elektrischen
Strom aufweisen. Mit Photovoltaikeinrichtungen kann aus der Sonnenstrahlung
unmittelbar elektrischer Strom generiert werden, ohne dass dabei Schadstoffe
entstehen; gleichzeitig steht die Sonnenstrahlung quasi unbegrenzt
zur Verfügung.
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Grundsätzlich sind
auch Brennstoffzelleneinrichtungen bekannt, die zumindest eine Brennstoffzelle
zu Generierung von elektrischem Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff
aufweisen. In der jeweiligen Brennstoffzelle ist ein Elektrolyt
vorhanden, der eine Anodenseite mit einer Anode von einer Kathodenseite
mit einer Kathode trennt. Die im Wasserstoff und im Sauerstoff chemisch
gespeicherte Energie kann mit Hilfe des Elektrolyten in elektrischen
Strom umgewandelt werden, der an den Elektroden abgreifbar ist.
Als Reaktionsprodukt entsteht dabei Wasser.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
die Bereitstellung von elektrischem Strom eine vorteilhafte Möglichkeit
aufzuzeigen, die sich insbesondere durch ihre Regenerierbarkeit
und durch ihre niedrigen Schadstoffemissionen sowie durch eine hohe
Verfügbarkeit
auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Brennstoffzellenanordnung
die jeweilige Brennstoffzelle zur Durchführung einer Elektrolyse zu
betreiben, um aus Wasser Wasserstoff und Sauerstoff zu generieren,
wobei der hierzu benötigte
elektrische Strom insbesondere von einer Photovoltaikeinrichtung
bereitgestellt wird, die zu diesem Zweck auf entsprechende Weise
an die Elektroden der jeweiligen Brennstoffzelle angeschlossen ist. Durch
den erfindungsgemäßen Vorschlag
kann die Brennstoffzelleneinrichtung dazu verwendet werden, elektrische
Energie durch Elektrolyse in chemi sche Energie umzuwandeln, die
sich in Form von Wasserstoff und Sauerstoff speichern lässt. Zu
einem späteren
Zeitpunkt kann die chemisch gebundene Energie wieder mit Hilfe der
Brennstoffzelleneinrichtung in elektrische Energie umgewandelt werden,
beispielsweise um einen elektrischen Verbraucher mit elektrischem
Strom zu versorgen. Hierzu schlägt
die Erfindung insbesondere vor, eine Vorrichtung, die eine Photovoltaikeinrichtung
sowie eine Brennstoffzelleneinrichtung umfasst, zusätzlich mit
einem Wasserstoffspeicher und einem Sauerstoffspeicher auszustatten,
um die während
eines Energiespeicherbetriebs erzeugten Elektrolyseprodukte separat
speichern zu können.
Des weiteren kann optional eine entsprechende Wasserversorgung vorgesehen
sein, die für
den Energiespeicherbetrieb die Elektroden der jeweiligen Brennstoffzelle
mit Wasser versorgt. Innerhalb dieser Vorrichtung arbeitet die Brennstoffzelleneinrichtung
mit den genannten Speichern quasi als wiederaufladbare Batterie
oder Akkumulator.
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Wesentlich
ist bei der Erfindung, dass die Brennstoffzelleneinrichtung so ausgestaltet
ist, dass sie sich auch zur Elektrolyse von Wasser verwenden lässt, indem
ihre Elektroden auf entsprechende Weise mit elektrischem Strom versorgt
werden und dabei mit Wasser in Kontakt stehen. Der zur Elektrolyse verwendete
elektrische Strom kann dabei bevorzugt von einer Photovoltaikeinrichtung
stammen. Ebenso ist es grundsätzlich
möglich,
diesen elektrischen Strom durch eine Windkrafteinrichtung oder durch eine
Wasserkrafteinrichtung oder mit Hilfe einer Brennkrafteinrichtung
bereitzustellen.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Vorrichtung
zur Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Energie,
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2 eine
perspektivische Ansicht auf eine Brennstoffzelle,
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3 eine
Ansicht wie in 2, jedoch in einer anderen Blickrichtung,
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4 eine
auseinandergezogene Darstellung der Brennstoffzelle,
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5 eine
Ansicht wie in 4, jedoch bei einer anderen
Ausführungsform.
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Entsprechend 1 umfasst
eine Vorrichtung 1, die zur Umwandlung, Speicherung und
Abgabe von Energie dient, eine Photovoltaikeinrichtung 2, eine
Brennstoffzelleneinrichtung 3, einen Wasserstoffspeicher 4 und
einen Sauerstoffspeicher 5. Die Photovoltaikeinrichtung 2 weist
zumindest eine Solarzelle 6 auf. Im Beispiel sind vier
Solarzellen 6 dargestellt; ebenso sind mehr oder weniger
Solarzellen 6 möglich.
Die jeweilige Solarzelle 6 ist in herkömmlicher Weise so ausgestaltet,
dass sie eine Umwandlung von elektromagnetischer Sonnenstrahlung 7, die
hier durch Pfeile angedeutet ist, in elektrischen Strom ermöglicht.
Der elektrische Strom kann über entsprechende
Stromleitungen 8 an der Photovoltaikeinrichtung 2 beziehungsweise
an der jeweiligen Solarzelle 6 abgegriffen werden.
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Die
Brennstoffzelleneinrichtung 3 umfasst zumindest eine Brennstoffzelle 9.
Im Bespiel ist nur eine einzige Brennstoffzelle 9 wiedergegeben;
ebenso kann die Brennstoffzelleneinrichtung 3 mehrere Brennstoffzellen 9 aufweisen,
insbesondere einen Stapel an Brennstoffzellen 9, was üblicherweise
als „Stack" bezeichnet wird.
Die jeweilige Brennstoffzelle 9 ist in üblicher Weise dazu ausgestaltet,
aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom zu generieren.
Hier zu weist die jeweilige Brennstoffzelle 9 einen Elektrolyten 10 auf,
der in der Brennstoffzelle 9 eine Anodenseite 11 von
einer Kathodenseite 12 trennt. Auf der Anodenseite 11 des
Elektrolyten 10 ist eine Anoden 13 angeordnet,
während
auf der Kathodenseite 12 des Elektrolyten 10 eine
Kathode 14 angeordnet ist.
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Der
Wasserstoffspeicher 4 ist mit der Anodenseite 11 kommunizierend
verbunden, zum Beispiel über
eine Wasserstoffleitung 15. Der Wasserstoffspeicher 4 dient
zum Speichern von Wasserstoff, vorzugsweise von gasförmigem Wasserstoff.
Der Sauerstoffspeicher 5 ist mit der Kathodenseite 12 kommunizierend
verbunden, beispielsweise über eine
Sauerstoffleitung 16. Der Sauerstoffspeicher 5 dient
zur Speicherung von Sauerstoff, vorzugsweise von gasförmigem Sauerstoff.
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Ferner
kann die Vorrichtung 1 gemäß 1 optional
mit einer Steuereinrichtung 17 ausgestattet sein, an die
einerseits die Stromleitungen 8 der Photovoltaikeinrichtung 2 und
andererseits Stromleitungen 18 der Brennstoffzelleneinrichtung 3 angeschlossen
sind, die mit den Elektroden, also mit der Anode 13 und
mit der Kathode 14 der jeweiligen Brennstoffzelle 9 elektrisch
verbunden sind. Die Steuereinrichtung 17 ist ferner über weitere
Stromleitungen 19 an einen grundsätzlich beliebigen elektrischen
Verbraucher 20 anschließbar. Bei diesem Verbraucher 20 kann
es sich ohne Beschränkung
der Allgemeinheit um einen Elektromotor, zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug,
oder um ein öffentliches
Stromnetz oder um ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen
handeln. Die Steuereinrichtung 17 ist nun so ausgestaltet,
dass sie bei einem Stromerzeugungsbetrieb der Brennstoffzelleneinrichtung 3 den von
der Brennstoffzelleneinrichtung 3 generierten elektrischen
Strom über
die Stromleitungen 18 und 19 dem jeweiligen Verbraucher 20 bereitstellt.
Außerdem
kann die Steuereinrichtung 17 so ausgestaltet sein, dass
sie bei einem Stromerzeugungsbetrieb der Photovoltaikeinrichtung 2 den
von der Photovoltaikeinrichtung 2 generierten elektrischen
Strom über
die Stromleitungen 8 und 19 dem jeweiligen Verbraucher 20 zur
Verfügung
stellt.
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Während eines
Stromerzeugungsbetriebs der Brennstoffzelleneinrichtung 3 erfolgt
innerhalb der jeweiligen Brennstoffzelle 9 eine Umsetzung
von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser, wobei während dieser
Umsetzung elektrischer Strom an den Elektroden 13, 14 abgreifbar
ist. Das sich beim Brennstoffzellenprozess bildende Wasser sammelt sich
an der Kathodenseite 12, kann jedoch insbesondere durch
die Membran 10 auch zur Anodenseite 11 gelangen.
Im gezeigten Beispiel enthält
die jeweilige Brennstoffzelle 9 anodenseitig einen Anodenraum 21,
der durch die Anode 13 vom Elektrolyten 10 getrennt
ist. Die Anode 13 selbst ist perforiert und somit für Wasserstoff
und Wasser durchlässig.
Ebenso enthält
die jeweilige Brennstoffzelle 9 kathodenseitig einen Kathodenraum 22,
der durch die Kathode 14 von Elektrolyten 10 getrennt
ist. Auch die Kathode 14 ist zweckmäßig perforiert und somit für Sauerstoff
und Wasser durchlässig.
Anodenraum 21 und Kathodenraum 22 sind beim hier
gezeigten einfachen Beispiel zweckmäßig so ausgestaltet, dass die
gemeinsam als Sammelraum für
das sich während
des Brennstoffzellenprozesses bildende Wasser nutzbar sind. Beim
Brennstoffzellenprozess werden in den Räumen 21, 22 der
jeweiligen Brennstoffzelle 9 Wasserstoff und Sauerstoff
verbraucht und dementsprechend aus den Speichern 4, 5 nachgeführt. Die
Volumina der Räume 21, 22 der
jeweilige Brennstoffzelle 9 sowie der Speicher 4, 5 sind
so aufeinander abgestimmt, dass der Wasserstoffspeicher 4 und
der Sauerstoffspeicher 5 im wesentlichen entleert sind,
wenn der Anodenraum 21 und der Kathodenraum 22 durch das
Wasser im wesentlichen gefüllt
ist. Der Stromerzeugungsbetrieb der Brennstoffzelleneinrichtung 3 ist
dann beendet.
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Die
Steuereinrichtung 17 kann nun einen Energiespeicherbetrieb
realisieren, sofern eine ausreichende Sonnenstrahlung 7 vorhanden
ist. Während dieses
Energiespeicherbetriebs bewirkt die Steuereinrichtung 17 eine
Versorgung der Elektroden 13, 14 der jeweiligen
Brennstoffzelle 9 mit wenigstens einem Teil des von der
Photovoltaikeinrichtung 2 generierten elektrischen Stroms.
Hierzu kann die Steuereinrichtung 17 grundsätzlich die
Stromleitungen 18 der jeweiligen Brennstoffzelle 9 verwenden.
Ebenso können
zusätzliche
Stromleitungen 23 vorgesehen sein, um den Strom der Photovoltaikeinrichtung 2 der Brennstoffzelleneinrichtung 3 zuzuführen. Die
Brennstoffzelleneinrichtung 3 beziehungsweise die jeweilige
Brennstoffzelle 9 dient dann als elektrischer Verbraucher,
wobei in der jeweiligen Brennstoffzelle 9 eine Elektrolyse
durchgeführt
wird. Bei entsprechender Polung der Stromversorgung bildet sich
auf der Anodenseite 11 Wasserstoff, wäh rend auf der Kathodenseite 12 Sauerstoff
entsteht. Durch die Elektrolyse wird somit das Wasser, das sich
im Anodenraum 21 und im Kathodenraum 22 befindet,
wieder in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.
Der dabei entstehende Wasserstoff kann im Wasserstoffspeicher 4 gespeichert
werden, während
der dabei entstehende Sauerstoff im Sauerstoffspeicher 5 gespeichert
werden kann. Sobald das Wasser aus den Räumen 21, 22 der
jeweiligen Brennstoffzelle 2 durch die Elektrolyse verbraucht
ist, kann der Energiespeicherbetrieb beendet werden. Bei entsprechender Abstimmung
der Volumina der Speicher 4, 5 und der Räume 21, 22 sind
am Ende des Elektrolysevorgangs die Speicher 4, 5 wieder
gefüllt.
Die Brennstoffzelleneinrichtung 3 ist dann wieder betriebsbereit zur
Erzeugung von elektrischem Strom.
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Kern
der in 1 gezeigten Vorrichtung ist die Brennstoffzelleneinrichtung 3,
die wenigstens eine Brennstoffzelle 9 aufweist, die so
ausgestaltet ist, dass darin eine Elektrolyse von Wasser durchführbar ist,
wobei hierzu die Elektroden 13, 14, der jeweiligen
Brennstoffzelle 9 verwendet werden, an denen im normalen
Brennstoffzellenbetrieb der beim Brennstoffzellenprozess generierte
elektrische Strom abgreifbar ist. Durch diese Bauweise kann die
Brennstoffzelleneinrichtung 3 zusammen mit dem Wasserstoffspeicher 4 und
dem Sauerstoffspeicher 5 wie ein mehrfach verwendbarer
Energiespeicher genutzt werden. Die für die Elektrolyse zugeführte elektrische Energie
wird in den Speichern 4, 5 in Form von Wasserstoff
und Sauerstoff chemisch gespeichert. Die so chemisch gespeicherte
Energie kann bei Bedarf abgeru fen werden und durch den Brennstoffzellenprozess
wieder in elektrische Energie umgewandelt werden.
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Bei
der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 1 wird
die für
die Elektrolyse benötigte
elektrische Energie mit Hilfe der Photovoltaikeinrichtung 2 bereitgestellt.
Grundsätzlich
sind jedoch auch andere elektrische Energiequelle zur Versorgung
der Brennstoffzelleneinrichtung 3 denkbar. Beispielsweise
kann eine Windkraftanlage, eine Wasserkraftanlage oder eine Brennkraftanlage
in die Vorrichtung 1 eingebunden sein. Ebenso kann zur
Umwandlung von Wasser überschüssiger Strom
des öffentlichen
Netzes verwendet werden, wie zum Beispiel preiswerter Nachtstrom.
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Besonders
vorteilhaft ist hierbei eine Ausführungsform, bei welcher die
Brennstoffzelleneinrichtung 3 zusammen mit dem Wasserstoffspeicher 4 und
dem Sauerstoffspeicher 5 ein hermetisch abgeschlossenes
Mediensystem bildet, so dass im wesentlichen stets die gleiche Menge
an Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt
beziehungsweise durch den Brennstoffzellenprozess aus Wasserstoff
und Sauerstoff hergestellt wird. Die einzelnen Umwandlungsvorgänge sind
grundsätzlich ohne
Verluste reversibel, so dass diese Anordnung aus Brennstoffzelleneinrichtung 3 und
Wasserstoffspeicher 4 und Sauerstoffspeicher 5 an
sich kein Wasser verbraucht. Hierdurch ist es insbesondere denkbar,
eine derartige Anlage in einer wasserarmen Region zu installieren,
beispielsweise in einer sonnenreichen Wüstenregion.
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Der
in sich geschlossene Medienkreis hat außerdem den großen Vorteil,
dass im Mediensystem keine Verunreinigungen anfallen können, die
beispielsweise zu einer Beschädigung
oder Beeinträchtigung
des Elektrolyten 10 führen
könnten.
Beispielsweise kann die jeweilige Brennstoffzelle 9 mit
chemisch reinem Wasser, beispielsweise mit destilliertem Wasser,
befüllt
werden, das quasi rückstandsfrei in
seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegbar ist. Ebenso
entstehen bei der Rückumwandlung
von Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser keine zusätzlichen
schädlichen
Produkte, die beispielsweise die Funktionsfähigkeit des Elektrolyten 10 beeinträchtigen
könnten.
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Bezugnehmend
auf die 2 bis 5 wird im
Folgenden eine vorteilhafte Ausführungsform
einer Brennstoffzelle 9 näher erläutert, die sich zur Verwendung
in einer Brennstoffzelleneinrichtung 3 eignet.
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Beispielsweise
besitzt die Brennstoffzelle 9 eine kathodenseitige Abschlussplatte 24,
die eine Begrenzung für
den Kathodenraum 22 bildet. In entsprechender Weise kann
eine anodenseitige Abschlussplatte 25 vorgesehen sein,
die im montierten Zustand den Anodenraum 21 begrenzt. Zur
besseren Veranschaulichung sind die Stirnseiten der Abschlussplatten 24, 25 hier
im wesentlichen transparent dargestellt. Die Abschlussplatten 24, 25 können grundsätzlich aus
einem Kunststoff hergestellt sein. Ebenso sind andere Werkstoffe,
insbesondere Metalle, denkbar. Zentral enthält die Brennstoffzelle 9 den Elektrolyten 10.
Der Elektrolyt 10 ist vorzugs weise durch eine Polymermembran
gebildet. Diese kann beispielsweise aus einem sulfonierten Tretrafluorethylen-Polymer gebildet
sein, sogenanntes PTFE. Eine derartige PTFE-Membran ist unter dem
Handelsnamen Nafion® bekannt. Die Polymermembran kann
in herkömmlicher
Weise beidseitig mit einer Beschichtung versehen sein, um die Brennstoffzellenreaktion
zu begünstigen
beziehungsweise zu ermöglichen.
Vorzugsweise handelt es sich beim Elektrolyt 10 um eine
Protonen-Transport-Membran beziehungsweise um eine Polymer-Elektrolyt-Membran. Dementsprechend
handelt es sich dann bei der Brennstoffzelle 9 um eine
sogenannte PEM-Brennstoffzelle,
also vorzugsweise um eine Niedertemperatur-Brennstoffzelle.
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Die
Kathode 14 und die Anode 13 sind jeweils vorzugsweise
durch eine perforierte Edelstahlplatte gebildet. Erkennbar ist bei
beiden Elektroden 13, 14 eine zentral angeordnete
Perforation 26, die etwa so groß bemessen ist, dass der Elektrolyt 10 durch
die jeweilige Elektrode 13, 14 hindurch großflächig mit
dem jeweiligen Gas beaufschlagbar ist. Die Perforation 26 ist
hier jeweils durch ein regelmäßiges Lochmuster
gebildet.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
sind mehrere Dichtungen 27 vorgesehen, die hier schichtartig
dargestellt sind. Im montierten Zustand bewirken diese Dichtungen 27 die
erforderliche Abdichtung von Anodenraum 21 und Kathodenraum 22 nach
außen
und gegeneinander sowie eine elektrische Isolation der Anode 13 gegenüber der
Kathode 14. Diese Dichtungen 27 kön nen wie
hier durch schichtartige Plattenelemente gebildet sein, die zentral
für den
Gasaustausch ebenfalls perforiert oder offen sein können. Ebenso
können
die Dichtungen 27 in Form einer entsprechenden Dichtungsmasse
zum Beispiel auf die Elektroden 13, 14 aufgetragen
werden, um die gewünschte
Abdichtung beziehungsweise Isolation zu erzielen. Im zusammengebauten
Zustand durchdringen beispielsweise mehrere Schrauben 28 entsprechende,
nicht näher
bezeichnete Durchgangsöffnungen,
die in den Abdeckplatten 24, 25 und in den Elektroden 13, 14 ausgebildet
sind, und sind mit dazu komplementären Muttern 29 verschraubt.
Grundsätzlich
sind auch andere Befestigungsmethoden denkbar.
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An
der anodenseitigen Abschlussplatte 25 und an der kathodenseitigen
Abschlussplatte 24 können
Anschlüsse 30 ausgebildet
sein, über
die zum Beispiel der Anodenraum 21 mit dem Wasserstoffspeicher 4 beziehungsweise
der Kathodenraum 22 mit dem Sauerstoffspeicher 5 verbindbar
ist. Ebenso kann über
einen entsprechenden Anschluss 30 die Befüllung der
Räume 21, 22 mit
Wasser realisiert werden.
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Die
Anode 13 weist einen Anodenanschluss 31 auf, der
durch Aussparungen 32 hindurch, die in den Abdeckplatten 24, 25 und
in der Kathode 14 ausgebildet sind, kontaktierbar ist.
Auf entsprechende Weise besitzt die Kathode 14 einen Kathodenanschluss 33,
der durch Aussparungen 34 hindurch kontaktierbar ist, die
in den Abdeckplatten 24, 25 und in der Anode 13 ausgebildet
sind.
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Die
in 5 gezeigte Ausführungsform der Brennstoffzelle 9 unterscheidet
sich von der in 4 gezeigten Ausführungsform
dadurch, dass die Anode 13 durch zwei perforierte Edelstahlplatten
gebildet ist, also quasi doppelt ausgeführt ist. Es hat sich gezeigt,
dass durch diese Bauweise die elektrische Leistung der Brennstoffzelle 9 erheblich
gesteigert werden kann.
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Im
montierten Zustand liegt die jeweilige Elektrode 13, 14 im
wesentlichen unmittelbar am Elektrolyten 10 an.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß 1 kann
in einem Energiespeicherbetrieb betrieben werden, bei dem der von
der Photovoltaikeinrichtung 2 generierte elektrische Strom
zumindest teilweise in der Brennstoffzelleneinrichtung 3 zur
Elektrolyse verwendet wird. Während
dieses Energiespeicherbetriebs wird Wasser, das sich im Anodenraum 21 und
im Kathodenraum 22 befindet, in Wasserstoff und Sauerstoff umgesetzt
und werden der Wasserstoffspeicher 4 mit Wasserstoff und
der Sauerstoffspeicher 5 mit Sauerstoff befüllt.
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Des
weiteren lässt
sich mit der Vorrichtung 1 ein Stromabgabebetrieb realisieren,
bei dem die Brennstoffzelleneinrichtung 3 in der jeweiligen
Brennstoffzelle 9 einen Brennstoffzellenprozess realisiert, bei
dem in üblicher
Weise Wasserstoff mit Sauerstoff in Wasser und elektrischen Strom
umgewandelt wird. Der anodenseitig verbrauchte Wasserstoff wird
dabei aus dem Wasserstoffspeicher 4 nachgefüllt, während der kathodenseitig
verbrauchte Sauerstoff aus dem Sauerstoffspeicher 5 nachgeführt wird.
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Ferner
kann die Vorrichtung 1 bei einer speziellen Ausführungsform
so ausgestaltet sein, dass sie elektrischen Strom entweder ausschließlich über die
Photovoltaikeinrichtung 2 oder ausschließlich über die
Brennstoffzelleneinrichtung 3 oder sowohl über die
Photovoltaikeinrichtung 2 als auch über die Brennstoffzelleneinrichtung 3 bereitstellt.
Die Bereitstellung des elektrischen Stroms kann dabei von der Verfügbarkeit
der elektromagnetischen Sonnenstrahlung und/oder vom aktuellen Strombedarf
des jeweiligen Verbrauchers 20 abhängen. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, bei einem niedrigen Strombedarf diesen ausschließlich durch
die Photovoltaikeinrichtung 2 zu decken, um Wirkungsgradverluste
bei der Elektrolyse und beim Brennstoffzellenprozess zu vermeiden.
Sofern bei einem derartigen niedrigen Strombedarf überschüssiger Strom
von der Photovoltaikeinrichtung 2 generiert werden kann,
kann dieser in der Brennstoffzelleneinrichtung 2 zur Elektrolyse
verwendet werden. Des weiteren kann die Brennstoffzelleneinrichtung 3 zur
Stromerzeugung zugeschaltet werden, wenn der von der Photovoltaikeinrichtung 2 generierte
elektrische Strom nicht mehr ausreicht, um den aktuellen Strombedarf
des jeweiligen Verbrauchers 20 zu decken. Ebenso kann die Brennstoffzelleneinrichtung 3 zur
Stromerzeugung genutzt werden, wenn die Photovoltaikeinrichtung 2 aufgrund
fehlender Sonnenstrahlung nicht dazu in der Lage ist.
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Die
Vorrichtung 1 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug
verwendet werden, um im Fahrzeug einen elektrischen Hybridantrieb
zu realisieren. Beim Fahrzeug kann es sich um ein übliches,
für den Transport
von Personen und/oder Gütern
geeignetes Fahrzeug oder auch um ein Modellfahrzeug oder Spielfahrzeug
handeln. Bei letzterem reichen eine einfache Brennstoffzelle 9 und
eine einfache Solarzelle 6 aus, um einen kleinen Elektromotor
des Fahrzeuges zu betreiben. Ebenso ist denkbar, ein Kraftwerk mit
zumindest einer derartigen Vorrichtung auszustatten, um elektrische
Energie zu erzeugen.