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DE102007001976A1 - Energy conversion, storage and delivery device for use in e.g. vehicle, has photovoltaic unit attached to fuel cells so that part of flow water flowing on anode and cathode sides is converted into hydrogen and oxygen by hydrolysis on sides - Google Patents

Energy conversion, storage and delivery device for use in e.g. vehicle, has photovoltaic unit attached to fuel cells so that part of flow water flowing on anode and cathode sides is converted into hydrogen and oxygen by hydrolysis on sides Download PDF

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DE102007001976A1
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Athanasios Saloukas
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Energie, umfassend eine Photovoltaikeinrichtung (2) mit einer Solarzelle (6) zur Umwandlung von elektromagnetischer Sonnenstrahlung (7) in elektrischen Strom, eine Brennstoffzelleneinrichtung (3) mit einer Brennstoffzelle (9) zur Generierung von elektrischem Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff, die einen eine Anodenseite (11) mit einer Anode (13) von einer Kathodenseite (12) mit einer Kathode (14) trennenden Elektrolyten (10) aufweist, einen mit der Anodenseite (11) kommunizierend verbundenen Wasserstoffspeicher (4) und einen mit der Kathodenseite (12) kommunizierend verbundenen Sauerstoffspeicher (5). Erfindungsgemäß wird bei einem Energiespeicherbetrieb die Photovoltaikeinrichtung (2) elektrisch an die Anode (13) und an die Kathode (14) der Brennstoffzelle (9) angeschlossen, derart, dass mit dem von der Photovoltaikeinrichtung generierten elektrischen Strom Wasser, das sich auf der Anodenseite (11) und auf der Kathodenseite (12) der Brennstoffzelle (9) befindet, durch Elektrolyse in Wasserstoff und in Sauerstoff umgewandelt wird.The invention relates to a device for converting, storing and emitting energy, comprising a photovoltaic device (2) with a solar cell (6) for converting electromagnetic solar radiation (7) into electricity, a fuel cell device (3) with a fuel cell (9) Generation of electric current from hydrogen and oxygen, comprising an electrolyte (10) separating an anode side (11) with an anode (13) from a cathode side (12) with a cathode (14), communicating with the anode side (11) Hydrogen storage (4) and one communicating with the cathode side (12) communicating oxygen storage (5). According to the invention, in an energy storage operation, the photovoltaic device (2) is electrically connected to the anode (13) and to the cathode (14) of the fuel cell (9), such that with the electric current generated by the photovoltaic device water, which is on the anode side ( 11) and on the cathode side (12) of the fuel cell (9) is converted by electrolysis into hydrogen and oxygen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Energie.The The present invention relates to a device for conversion, Storage and release of energy.

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.in the With regard to the pollution of the environment, to an increasing Energy demand, rising energy costs and falling oil, natural gas and uranium increases the need for devices for the use of regenerative Powers whose operation as well low in pollutant emissions.

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.Known are photovoltaic devices that at least one solar cell for Conversion of electromagnetic solar radiation into electrical Have current. With photovoltaic devices can out of solar radiation Electricity can be generated directly without pollutants arise; At the same time, solar radiation is virtually unlimited to disposal.

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.Basically Also known fuel cell devices, the at least one fuel cell to generate electricity from hydrogen and oxygen exhibit. In each fuel cell is an electrolyte comprising an anode side having an anode from a cathode side with a cathode separates. Those in hydrogen and in oxygen chemically stored energy can be converted into electricity with the help of the electrolyte Power can be converted, which can be tapped off at the electrodes. The reaction product is water.

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.The present invention employs dealing with the problem, for the provision of electric power is an advantageous option show, in particular, by their regenerability and by their low pollutant emissions as well as by a high Availability distinguished.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively things the independent one claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

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.The This invention is based on the general idea of a fuel cell assembly the respective fuel cell to carry out an electrolysis operate to generate hydrogen and oxygen from water, where required for this Electric power in particular from a photovoltaic device is provided for this purpose in a corresponding manner is connected to the electrodes of the respective fuel cell. By the proposal according to the invention can the fuel cell device be used to electrical To transform energy by electrolysis into chemical energy, which can be stored in the form of hydrogen and oxygen. To a later one The chemically bound energy can be recovered with the help of the Fuel cell device are converted into electrical energy, for example, to an electrical consumer with electrical Supply electricity. Suggests this In particular, the invention provides a device comprising a photovoltaic device and a fuel cell device comprises, in addition to equip a hydrogen storage and an oxygen storage, around during the an energy storage operation produced electrolysis products separately to save. Furthermore, an appropriate water supply can optionally be provided be that for the energy storage operation, the electrodes of the respective fuel cell supplied with water. Within this device, the fuel cell device operates with the mentioned storage as a kind of rechargeable battery or accumulator.

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.Essential is in the invention that the fuel cell device configured is that it can also be used for the electrolysis of water by their electrodes supplied in a corresponding manner with electric current while in contact with water. The one used for electrolysis Electric power may preferably be from a photovoltaic device come. It is the same in principle possible, this electric current through a wind turbine or by a Hydroelectric power plant or with the help of a Brennkrafteinrichtung provide.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.

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.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

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.preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Energie, 1 a highly simplified schematic diagram of a device for the conversion, storage and release of energy,

2 eine perspektivische Ansicht auf eine Brennstoffzelle, 2 a perspective view of a fuel cell,

3 eine Ansicht wie in 2, jedoch in einer anderen Blickrichtung, 3 a view like in 2 but in a different perspective,

4 eine auseinandergezogene Darstellung der Brennstoffzelle, 4 an exploded view of the fuel cell,

5 eine Ansicht wie in 4, jedoch bei einer anderen Ausführungsform. 5 a view like in 4 but in another embodiment.

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.Corresponding 1 includes a device 1 used for the conversion, storage and distribution of energy, a photovoltaic device 2 , a fuel cell device 3 , a hydrogen storage 4 and an oxygen storage 5 , The photovoltaic device 2 has at least one solar cell 6 on. In the example are four solar cells 6 shown; Likewise, more or fewer solar cells 6 possible. The respective solar cell 6 is conventionally designed to undergo conversion of electromagnetic solar radiation 7 , which is indicated here by arrows, allows in electrical current. The electrical current can be via appropriate power lines 8th at the photovoltaic device 2 or at the respective solar cell 6 be tapped.

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.The fuel cell device 3 includes at least one fuel cell 9 , In the example is only a single fuel cell 9 reproduced; likewise, the fuel cell device 3 several fuel cells 9 have, in particular a stack of fuel cells 9 , which is commonly referred to as "stack." The respective fuel cell 9 is designed in the usual way to generate electricity from hydrogen and oxygen. Here to shows the respective fuel cell 9 an electrolyte 10 on that in the fuel cell 9 an anode side 11 from a cathode side 12 separates. On the anode side 11 of the electrolyte 10 is an anodes 13 arranged while on the cathode side 12 of the electrolyte 10 a cathode 14 is arranged.

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.The hydrogen storage 4 is with the anode side 11 communicatively connected, for example via a hydrogen line 15 , The hydrogen storage 4 serves to store hydrogen, preferably gaseous hydrogen. The oxygen storage 5 is with the cathode side 12 communicatively connected, for example via an oxygen line 16 , The oxygen storage 5 serves to store oxygen, preferably gaseous oxygen.

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.Furthermore, the device 1 according to 1 optionally with a control device 17 be equipped, on the one hand, the power lines 8th the photovoltaic device 2 and on the other hand power lines 18 the fuel cell device 3 connected to the electrodes, so with the anode 13 and with the cathode 14 the respective fuel cell 9 are electrically connected. The control device 17 is also over other power lines 19 to a basically any electrical consumer 20 connected. With this consumer 20 Without limitation of generality, this may be an electric motor, for example in a motor vehicle, or a public power grid or an electrical system of a motor vehicle or the like. The control device 17 is now configured to be at a power generation operation of the fuel cell device 3 that of the fuel cell device 3 generated electric power through the power lines 18 and 19 the respective consumer 20 provides. In addition, the control device 17 be configured so that they in a power generation operation of the photovoltaic device 2 that of the photovoltaic device 2 generated electric power through the power lines 8th and 19 the respective consumer 20 provides.

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.During a power generation operation of the fuel cell device 3 takes place within the respective fuel cell 9 a reaction of hydrogen and oxygen to water, during which reaction electrical current at the electrodes 13 . 14 can be tapped. The water forming in the fuel cell process collects on the cathode side 12 but in particular through the membrane 10 also to the anode side 11 reach. In the example shown, the respective fuel cell contains 9 on the anode side an anode compartment 21 passing through the anode 13 from the electrolyte 10 is disconnected. The anode 13 itself is perforated and thus permeable to hydrogen and water. Likewise, the respective fuel cell contains 9 on the cathode side a cathode compartment 22 passing through the cathode 14 of electrolytes 10 is disconnected. Also the cathode 14 is suitably perforated and thus permeable to oxygen and water. anode chamber 21 and cathode compartment 22 are expediently configured in the simple example shown here, that together can be used as a collecting space for the forming during the fuel cell process water. In the fuel cell process are in the rooms 21 . 22 the respective fuel cell 9 Hydrogen and oxygen consumed and accordingly from the stores 4 . 5 tracked. The volumes of the rooms 21 . 22 the respective fuel cell 9 as well as the memory 4 . 5 are coordinated so that the hydrogen storage 4 and the oxygen storage 5 are substantially emptied when the anode compartment 21 and the cathode compartment 22 is substantially filled by the water. The power generation operation of the fuel cell device 3 is then finished.

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.The control device 17 can now realize an energy storage operation, if a suff sunshine 7 is available. During this energy storage operation, the controller causes 17 a supply of the electrodes 13 . 14 the respective fuel cell 9 with at least a portion of the photovoltaic device 2 generated electric current. For this purpose, the control device 17 basically the power lines 18 the respective fuel cell 9 use. Likewise, additional power lines 23 be provided to the power of the photovoltaic device 2 the fuel cell device 3 supply. The fuel cell device 3 or the respective fuel cell 9 then serves as an electrical consumer, wherein in the respective fuel cell 9 an electrolysis is carried out. With appropriate polarity of the power supply forms on the anode side 11 Hydrogen, while on the cathode side 12 Oxygen is generated. As a result of the electrolysis, the water that is in the anode compartment becomes 21 and in the cathode compartment 22 is again decomposed into its components hydrogen and oxygen. The resulting hydrogen can in the hydrogen storage 4 be stored while the resulting oxygen in the oxygen storage 5 can be stored. Once the water is out of the rooms 21 . 22 the respective fuel cell 2 is consumed by the electrolysis, the energy storage operation can be stopped. With appropriate tuning of the volumes of the memory 4 . 5 and the rooms 21 . 22 are the memories at the end of the electrolysis process 4 . 5 filled again. The fuel cell device 3 is then ready for the production of electricity.

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.Core of in 1 The apparatus shown is the fuel cell device 3 containing at least one fuel cell 9 which is designed so that an electrolysis of water is feasible therein, wherein the electrodes 13 . 14 , the respective fuel cell 9 can be used, in which in normal fuel cell operation of the generated during the fuel cell process electric current can be tapped. By this construction, the fuel cell device 3 along with the hydrogen storage 4 and the oxygen storage 5 how to use a reusable energy storage. The electrical energy supplied to the electrolysis is stored in the reservoirs 4 . 5 chemically stored in the form of hydrogen and oxygen. The so chemically stored energy can be recalled if necessary fen and be converted by the fuel cell process back into electrical energy.

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.At the in 1 shown preferred embodiment of the device 1 becomes the electrical energy required for the electrolysis with the help of the photovoltaic device 2 provided. In principle, however, other electrical energy source for supplying the fuel cell device 3 conceivable. For example, a wind turbine, a hydropower plant or an internal combustion engine in the device 1 to be involved. Likewise, excess power of the public network can be used to convert water, such as inexpensive night-time electricity.

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.Particularly advantageous here is an embodiment in which the fuel cell device 3 along with the hydrogen storage 4 and the oxygen storage 5 forms a hermetically sealed media system, so that essentially always the same amount of water is decomposed by electrolysis into hydrogen and oxygen or produced by the fuel cell process of hydrogen and oxygen. The individual conversion processes are basically reversible without losses, so that this arrangement of fuel cell device 3 and hydrogen storage 4 and oxygen storage 5 no water consumed. This makes it particularly conceivable to install such a system in a low-water region, for example in a sunny desert region.

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.The self-contained media circuit also has the great advantage that in the media system no impurities can be incurred, for example, to damage or deterioration of the electrolyte 10 could lead. For example, the respective fuel cell 9 be filled with chemically pure water, for example with distilled water, which is quasi residue-free decomposable into its components hydrogen and oxygen. Similarly, in the back conversion of hydrogen and oxygen into water no additional harmful products, for example, the functioning of the electrolyte 10 could affect.

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.Referring to the 2 to 5 Below is an advantageous embodiment of a fuel cell 9 which is intended for use in a fuel cell device 3 suitable.

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.For example, the fuel cell has 9 a cathode-side end plate 24 which is a boundary for the cathode compartment 22 forms. In a corresponding manner, an anode-side end plate 25 be provided, which in the assembled state, the anode compartment 21 limited. For better illustration, the end faces of the end plates 24 . 25 shown here essentially transparent. The end plates 24 . 25 can basically be made of a plastic. Likewise, other materials, especially metals, conceivable. Central contains the fuel cell 9 the electrolyte 10 , The electrolyte 10 is preferential example formed by a polymer membrane. This can For example, be formed from a sulfonated tetrafluoroethylene polymer, so-called PTFE. Such PTFE membrane is known under the trade name Nafion ®. The polymer membrane can be provided in a conventional manner on both sides with a coating in order to favor or enable the fuel cell reaction. Preferably, it is the electrolyte 10 a proton transport membrane or a polymer electrolyte membrane. Accordingly, it is then in the fuel cell 9 to a so-called PEM fuel cell, so preferably to a low-temperature fuel cell.

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.The cathode 14 and the anode 13 are each preferably formed by a perforated stainless steel plate. Recognizable is with both electrodes 13 . 14 a centrally arranged perforation 26 , which is about as large that the electrolyte 10 through the respective electrode 13 . 14 through a large area with the respective gas can be acted upon. The perforation 26 here is formed by a regular pattern of holes.

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.In the embodiment shown are several seals 27 provided, which are shown here layered. When assembled, these seals cause 27 the required sealing of anode space 21 and cathode compartment 22 to the outside and against each other and electrical insulation of the anode 13 opposite the cathode 14 , These seals 27 Kings nen as here be formed by layer-like plate elements, which may also be perforated or open centrally for gas exchange. Likewise, the seals can 27 in the form of a corresponding sealant, for example on the electrodes 13 . 14 be applied to achieve the desired seal or isolation. In the assembled state, for example, several screws penetrate 28 corresponding, unspecified passage openings in the cover plates 24 . 25 and in the electrodes 13 . 14 are formed, and are with complementary nuts 29 screwed. In principle, other attachment methods are conceivable.

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.At the anode-side end plate 25 and on the cathode-side end plate 24 can connections 30 be formed over the example of the anode compartment 21 with the hydrogen storage 4 or the cathode compartment 22 with the oxygen storage 5 is connectable. Likewise can over a suitable connection 30 the filling of the rooms 21 . 22 be realized with water.

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.The anode 13 has an anode connection 31 up, through recesses 32 through, in the cover plates 24 . 25 and in the cathode 14 are formed, is contactable. The cathode has the same way 14 a cathode connection 33 that through recesses 34 can be contacted, which in the cover plates 24 . 25 and in the anode 13 are formed.

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.In the 5 shown embodiment of the fuel cell 9 is different from the one in 4 shown embodiment in that the anode 13 is formed by two perforated stainless steel plates, so it is almost done twice. It has been shown that by this construction, the electric power of the fuel cell 9 can be significantly increased.

Im montierten Zustand liegt die jeweilige Elektrode 13, 14 im wesentlichen unmittelbar am Elektrolyten 10 an.When mounted, the respective electrode is located 13 . 14 essentially directly on the electrolyte 10 at.

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.The device 1 according to 1 can be operated in an energy storage operation, in which of the photovoltaic device 2 generated electric power at least partially in the fuel cell device 3 is used for electrolysis. During this energy storage operation, water is accumulated in the anode compartment 21 and in the cathode compartment 22 is converted into hydrogen and oxygen and become the hydrogen storage 4 with hydrogen and the oxygen storage 5 filled with oxygen.

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.Furthermore, can be with the device 1 realize a Stromabgabebetrieb in which the fuel cell device 3 in the respective fuel cell 9 realized a fuel cell process in which in the usual way, hydrogen is converted with oxygen into water and electricity. The anode-side consumed hydrogen is thereby from the hydrogen storage 4 refilled, while the cathode side consumed oxygen from the oxygen storage 5 is tracked.

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.Furthermore, the device 1 in a specific embodiment, be configured to supply electrical power either exclusively via the photovoltaic device 2 or exclusively via the fuel cell device 3 or both about the photovoltaic device 2 as well as via the fuel cell device 3 provides. The provision of the electrical current may be based on the availability of the electromagnetic solar radiation and / or the current power consumption of the respective consumer 20 depend. For example, it can be provided, with a low power requirement this exclusively by the photovoltaic device 2 to avoid losses of efficiency in the electrolysis and in the fuel cell process. If at such a low power requirement, excess power from the photo voltaikeinrichtung 2 can be generated, this in the fuel cell device 2 be used for electrolysis. Furthermore, the fuel cell device 3 be switched on for power generation, if that of the photovoltaic device 2 Generated electrical power is no longer sufficient to meet the current power needs of each consumer 20 cover up. Likewise, the fuel cell device 3 used for power generation when the photovoltaic device 2 due to lack of solar radiation is not able to do so.

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.The device 1 For example, it can be used in a motor vehicle to realize a hybrid electric drive in the vehicle. The vehicle may be a conventional vehicle suitable for the transport of persons and / or goods or else a model vehicle or toy vehicle. In the latter case, a simple fuel cell is enough 9 and a simple solar cell 6 out to operate a small electric motor of the vehicle. It is also conceivable to equip a power plant with at least one such device in order to generate electrical energy.

Claims (13)

Vorrichtung zur Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Energie, – mit einer Photovoltaikeinrichtung (2), die wenigstens eine Solarzelle (6) zur Umwandlung von elektromagnetischer Sonnenstrahlung (7) in elektrischen Strom aufweist, – mit einer Brennstoffzelleneinrichtung (3), die wenigstens eine Brennstoffzelle (9) zur Generierung von elektrischem Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff aufweist, die einen Elektrolyten (10) aufweist, der eine Anodenseite (11) mit einer Anode (13) von einer Kathodenseite (12) mit einer Kathode (14) trennt, – mit einem Wasserstoffspeicher (4), der mit der Anodenseite (11) kommunizierend verbunden ist, – mit einem Sauerstoffspeicher (5), der mit der Kathodenseite (12) kommunizierend verbunden ist, – wobei die Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Energiespeicherbetriebs ausgestaltet ist, bei dem die Photovoltaikeinrichtung (2) elektrisch an die Anode (13) und an die Kathode (14) der jeweiligen Brennstoffzelle (9) angeschlossen ist, derart, dass zumindest mit einem Teil des von der Photovoltaikeinrichtung (2) generierten elektrischen Stroms Wasser, das sich auf der Anodenseite (11) und auf der Kathodenseite (12) der jeweiligen Brennstoffzelle (9) befindet, durch Elektrolyse auf der Anodenseite (11) in Wasserstoff und auf der Kathodenseite (12) in Sauerstoff umgewandelt wird.Device for converting, storing and emitting energy, - with a photovoltaic device ( 2 ), the at least one solar cell ( 6 ) for the conversion of electromagnetic solar radiation ( 7 ) in electrical power, - with a fuel cell device ( 3 ), the at least one fuel cell ( 9 ) for generating electricity of hydrogen and oxygen, comprising an electrolyte ( 10 ) having an anode side ( 11 ) with an anode ( 13 ) from a cathode side ( 12 ) with a cathode ( 14 ), - with a hydrogen storage ( 4 ) connected to the anode side ( 11 ) is communicatively connected, - with an oxygen storage ( 5 ) connected to the cathode side ( 12 ) is communicatively connected, - wherein the device ( 1 ) is configured to carry out an energy storage operation, in which the photovoltaic device ( 2 ) electrically to the anode ( 13 ) and to the cathode ( 14 ) of the respective fuel cell ( 9 ) is connected such that at least with a part of the of the photovoltaic device ( 2 ) generated electric current water, located on the anode side ( 11 ) and on the cathode side ( 12 ) of the respective fuel cell ( 9 ) by electrolysis on the anode side ( 11 ) in hydrogen and on the cathode side ( 12 ) is converted into oxygen. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die jeweilige Anode (13) eine perforierte Edelstahlplatte aufweist, die unmittelbar am Elektrolyten (10) anliegt, und/oder – dass die jeweilige Kathode (14) eine perforierte Edelstahlplatte aufweist, die unmittelbar am Elektrolyten (10) anliegt.Device according to claim 1, characterized in that - the respective anode ( 13 ) has a perforated stainless steel plate directly on the electrolyte ( 10 ), and / or - that the respective cathode ( 14 ) has a perforated stainless steel plate directly on the electrolyte ( 10 ) is present. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Anode (13) zumindest zwei parallel angeordnete perforierte Edelstahlplatten aufweist, von denen nur die eine am Elektrolyten (10) anliegt.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the respective anode ( 13 ) has at least two parallel perforated stainless steel plates, of which only one on the electrolyte ( 10 ) is present. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die jeweilige Anodenseite (1) einen durch die Anode (13) vom Elektrolyten (10) getrennten Anodenraum (21) aufweist, der ein vorbestimmtes Volumen aufweist und der mit dem Wasserstoffspeicher (4) kommunizierend verbunden ist, – dass die jeweilige Kathodenseite (12) einen durch die Kathode (14) vom Elektrolyten (10) getrennten Kathodenraum (22) aufweist, der ein vorbestimmtes Volumen aufweist und der mit dem Sauerstoffspeicher (5) kommunizierend verbunden ist, – dass die Volumina des jeweiligen Anodenraums (21), des jeweiligen Kathodenraums (22), des Wasserstoffspeichers (4) und des Sauerstoffspeichers (5) so aufeinander abgestimmt sind, dass durch die Elektrolyse einer den jeweiligen Anodenraum (21) und den jeweiligen Kathodenraum (22) auffüllenden Wassermenge anodenseitig den Wasserstoffspeicher (4) und kathodenseitig den Sauerstoffspeicher (5) auffüllt.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that - the respective anode side ( 1 ) one through the anode ( 13 ) from the electrolyte ( 10 ) separate anode space ( 21 ) having a predetermined volume and communicating with the hydrogen storage ( 4 ) is communicatively connected, - that the respective cathode side ( 12 ) one through the cathode ( 14 ) from the electrolyte ( 10 ) separate cathode space ( 22 ), which has a predetermined volume and which is connected to the oxygen storage ( 5 ) is communicatively connected, - that the volumes of the respective anode space ( 21 ), of the respective cathode compartment ( 22 ), the hydrogen storage ( 4 ) and the oxygen storage ( 5 ) are matched to one another such that by the electrolysis of a respective anode space ( 21 ) and the respective cathode compartment ( 22 ) auffüllenden amount of water on the anode side of the hydrogen storage ( 4 ) and on the cathode side the oxygen storage ( 5 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt (10) eine Polymermembran, zum Beispiel aus einem sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymer (PTFP), ist, die beidseitig mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen sein kann.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that as electrolyte ( 10 ) is a polymer membrane, for example of a sulfonated tetrafluoroethylene polymer (PTFP), which may be provided on both sides with a catalytically active coating. Brennstoffzelleneinrichtung, die wenigstens eine Brennstoffzelle (9) zur Generierung von elektrischem Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Elektrolyten (10) aufweist, der in der jeweiligen Brennstoffzelle (9) eine Anodenseite (11) mit einer Anode (13) von einer Kathodenseite (12) mit einer Kathode (14) trennt, gekennzeichnet durch die Verwendung der Brennstoffzelleneinrichtung (3) zur Umwandlung von Wasser, das sich auf der jeweiligen Anodenseite (11) und auf der jeweiligen Kathodenseite (12) der jeweiligen Brennstoffzelle (9) befindet, durch Elektrolyse anodenseitig in Wasserstoff und kathodenseitig in Sauerstoff.Fuel cell device, the at least one fuel cell ( 9 ) for the generation of electric current from hydrogen and oxygen with an electrolyte ( 10 ), which in the respective fuel cell ( 9 ) an anode side ( 11 ) with an anode ( 13 ) from a cathode side ( 12 ) with a cathode ( 14 ), characterized by the use of the fuel cell device ( 3 ) for the conversion of water, which on the respective anode side ( 11 ) and on the respective cathode side ( 12 ) of the respective fuel cell ( 9 ), by electrolysis on the anode side in hydrogen and on the cathode side in oxygen. Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 2 bis 5.Fuel cell device according to claim 6, characterized by the characterizing features of at least one of claims 2 to 5th Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Energie, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, – bei dem während eines Energiespeicherbetriebs zumindest ein Teil des von einer Photovoltaikeinrichtung (2) der Vorrichtung (1) generierten elektrischen Stroms zur Beaufschlagung von Anode (13) und Kathode (14) wenigstens einer Brennstoffzelle (9) einer Brennstoffzelleneinrichtung (3) der Vorrichtung (1) verwendet wird, um durch Elektrolyse an einer Anodenseite (11) der jeweiligen Brennstoffzelle (9) Wasserstoff und an einer Kathodenseite (12) der jeweiligen Brennstoffzelle (9) Sauerstoff zu erzeugen, – bei dem der Wasserstoff in einen Wasserstoffspeicher (4) gespeichert wird, – bei dem der Sauerstoff in einem Sauerstoffspeicher (5) gespeichert wird.Method for operating a device for Conversion, storage and delivery of energy, in particular according to one of claims 1 to 5, - in which, during an energy storage operation, at least part of the energy produced by a photovoltaic device ( 2 ) of the device ( 1 ) generated electric current for the application of anode ( 13 ) and cathode ( 14 ) at least one fuel cell ( 9 ) a fuel cell device ( 3 ) of the device ( 1 ) is used by electrolysis on an anode side ( 11 ) of the respective fuel cell ( 9 ) Hydrogen and on a cathode side ( 12 ) of the respective fuel cell ( 9 ) To produce oxygen, - in which the hydrogen in a hydrogen storage ( 4 ), - in which the oxygen in an oxygen storage ( 5 ) is stored. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, – dass während eines Stromabgabebetriebs die Brennstoffzelleneinrichtung (3) in der jeweiligen Brennstoffzelle (9) den Wasserstoff und den Sauerstoff zu Wasser und elektrischem Strom umwandelt, – dass der Wasserstoff aus dem Wasserstoffspeicher (4) zur Anodenseite (11) geleitet wird, – dass der Sauerstoff aus dem Sauerstoffspeicher (5) zur Kathodenseite (12) geleitet wird.A method according to claim 8, characterized in that - during a Stromabgabebetriebs the fuel cell device ( 3 ) in the respective fuel cell ( 9 ) converts the hydrogen and the oxygen to water and electric current, - that the hydrogen from the hydrogen storage ( 4 ) to the anode side ( 11 ) - that the oxygen from the oxygen storage ( 5 ) to the cathode side ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) elektrischen Strom in Abhängigkeit des Strombedarfs und/oder in Abhängigkeit der Verfügbarkeit elektromagnetischer Sonnenstrahlung mit der Photovoltaikeinrichtung (2) und/oder mit der Brennstoffzelleneinrichtung (3) bereitstellt.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the device ( 1 ) electrical current as a function of the power requirement and / or as a function of the availability of electromagnetic solar radiation with the photovoltaic device ( 2 ) and / or with the fuel cell device ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem niedrigen Strombedarf dieser ausschließlich durch die Photovoltaikeinrichtung (2) gedeckt wird, wobei überschüssiger Strom in der Brennstoffzelleneinrichtung (3) zur Elektrolyse verwendet wird.A method according to claim 10, characterized in that at a low power consumption of this exclusively by the photovoltaic device ( 2 ), wherein excess current in the fuel cell device ( 3 ) is used for electrolysis. Fahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Vehicle with a device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5. Kraftwerk mit wenigstens einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Power plant with at least one device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5.
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