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DE112016007000T5 - Metal-gas battery system comprising a gas distribution device - Google Patents

Metal-gas battery system comprising a gas distribution device Download PDF

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Publication number
DE112016007000T5
DE112016007000T5 DE112016007000.4T DE112016007000T DE112016007000T5 DE 112016007000 T5 DE112016007000 T5 DE 112016007000T5 DE 112016007000 T DE112016007000 T DE 112016007000T DE 112016007000 T5 DE112016007000 T5 DE 112016007000T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
connection
valve
distribution device
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112016007000.4T
Other languages
German (de)
Inventor
Nikolaos Tsiouvaras
Peter Lamp
Simon Nürnberger
Tokuhiko Handa
Odysseas Paschos
Toshihiko Inoue
Hidetaka Nishikoori
Philipp Oberhumer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of DE112016007000T5 publication Critical patent/DE112016007000T5/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • HELECTRICITY
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metall-Gas-Batteriesystem zum Bereitstellen von elektrischer Energie, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend ein Metall-Gas-Batteriepack, welches zum Ausgeben von elektrischer Energie eingerichtet ist und wenigstens eine Batteriezelle mit einem ersten Gasanschluss und einem zweiten Gasanschluss aufweist, welche in der Weise miteinander verbunden sind, dass Gas durch die wenigstens eine Batteriezelle strömen kann. Vorzugsweise weist das System des Weiteren eine Gasverteilungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Gasversorgung des Metall-Gas-Batteriepacks selektiv zu steuern. Weiter vorzugsweise weist das System zwei Betriebszustände auf, welche durch die Gasverteilungseinrichtung gesteuert werden, wobei in einem ersten Betriebszustand einströmendes Gas an den ersten Gasanschluss und in einem zweiten Betriebszustand einströmendes Gas an den zweiten Gasanschluss verteilt wird.The invention relates to a metal-gas battery system for providing electrical energy, in particular for a vehicle, having a metal-gas battery pack, which is set up for outputting electrical energy and has at least one battery cell with a first gas connection and a second gas connection, which are interconnected in such a way that gas can flow through the at least one battery cell. Preferably, the system further comprises a gas distribution device configured to selectively control a gas supply of the metal-gas battery pack. Further preferably, the system has two operating states, which are controlled by the gas distribution device, wherein gas flowing in a first operating state is distributed to the first gas connection and gas flowing in a second operating state to the second gas connection.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Metall-Sauerstoff-Batteriesystemen für Fahrzeuge, insbesondere für Elektro- oder Hybridfahrzeuge. Besonders betrifft die Erfindung ein Batteriesystem aufweisend wenigstens eine Batteriezelle mit einem ersten Gasanschluss und einem zweiten Gasanschluss, welche in der Weise miteinander verbunden sind, dass Gas durch die wenigstens eine Batteriezelle und eine Gasverteilungseinrichtung strömen kann. Alternativ oder zusätzlich kann das System in stationären Einrichtungen verwendet werden, insbesondere als Wiederverwendung nach einer ursprünglichen Verwendung in einem Fahrzeug.The present invention relates to the field of metal-oxygen battery systems for vehicles, in particular for electric or hybrid vehicles. In particular, the invention relates to a battery system having at least one battery cell with a first gas connection and a second gas connection, which are connected to each other in such a way that gas can flow through the at least one battery cell and a gas distribution device. Alternatively or additionally, the system may be used in stationary facilities, particularly as reuse after initial use in a vehicle.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Während die meisten herkömmlichen Langstreckenfahrzeuge, wie etwa Autos, Lastwagen, Busse, Motorräder und nicht-elektrifizierte Lokomotiven, mittels Benzin- oder Dieselmotoren angetrieben wurden, hat die Entwicklung von Elektro- oder Hybridfahrzeugen, insbesondere Fahrzeugen, welche wenigstens teilweise mittels elektrischer Motoren angetrieben werden, stetig zugenommen. Insbesondere brachte ein stetiger Strom von Verbesserungen in der Batterieforschung eine große Anzahl an Hybrid-Elektrofahrzeugen auf Stadtstraßen. Zusätzliche Vorteile haben einen ähnlichen Effekt auf sogenannte Plug-in-Hybride, Hybridfahrzeuge, welche aus dem Netz wiederaufgeladen werden können. Ungeachtet dieser Erfolge für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, sind beide Typen von Hybridfahrzeugen von erdöl-betriebenen Verbrennungsmotoren für Streckenfahrten stark abhängig.While most conventional long-distance vehicles, such as cars, trucks, buses, motorcycles and non-electrified locomotives, have been powered by gasoline or diesel engines, the development of electric or hybrid vehicles, particularly vehicles powered at least in part by electric motors, has steadily increased. In particular, a steady stream of improvements in battery research has brought a large number of hybrid electric vehicles to city streets. Additional benefits have a similar effect on so-called plug-in hybrids, hybrid vehicles, which can be recharged from the grid. Despite these achievements for electrically powered vehicles, both types of hybrid vehicles are heavily dependent on oil-fired internal combustion engines for line driving.

Zu diesem Zweck wurden verschiedenste Batteriesysteme als geeignete Speicher von elektrischer Energie entwickelt, einschließlich insbesondere Lithium-Ionen Batterien, welche für die meisten heutigen Elektro- und Hybridfahrzeuge verwendet werden. Ein Nachteil von solchen Lithium-Ionen Batterien ist ihre limitierte Energiedichte, d.h. gespeicherte elektrische Energie bezogen auf das Gewicht oder Volumen der Batterie. Diese Limitierung ist - unter anderem - dadurch verursacht, dass alle chemischen Bestandteile, welche für die in den Batteriezellen stattfindenden elektrochemischen Reaktionen benötigt werden, bereits in der geladenen Batterie vorhanden sind, sodass diese zum Gewicht oder Volumen hinzuzählen.For this purpose, a variety of battery systems have been developed as suitable storage of electrical energy, including in particular lithium-ion batteries, which are used for most of today's electric and hybrid vehicles. A disadvantage of such lithium-ion batteries is their limited energy density, i. stored electrical energy based on the weight or volume of the battery. This limitation is caused, among other things, by the fact that all the chemical constituents needed for the electrochemical reactions taking place in the battery cells are already present in the charged battery, so that they add to the weight or volume.

Um elektrische Fahrzeuge auf dem Markt vollständig zu etablieren, wird ein Batteriespeicher von praktischer Größe und Gewicht und erschwinglichem Preis benötigt, welcher ausreichend elektrische Energie in einer einzigen Ladung für einen Fahrer zur Verfügung stellt, um wenigstens wenige 100 Kilometer zu fahren. Im Lichte dieser Anforderung liegt ein Schwerpunkt der Elektrofahrzeugindustrie in der Batterieforschung für eine sogenannte „Metall-Luft-Batterie“ oder „Metall-Sauerstoff-Batterie“, welche zum Beispiel in dem US-Patent 5,510,209 beschrieben werden.In order to fully establish electric vehicles in the market, a battery storage of practical size and weight and affordable price is needed, which provides sufficient electrical energy in a single charge for a driver to drive at least a few hundred kilometers. In the light of this requirement, one focus of the electric vehicle industry is in battery research for a so-called "metal-air battery" or "metal-oxygen battery", which, for example, in US Pat U.S. Patent 5,510,209 to be discribed.

Eine solche Batterie weist eine oder mehrere elektrochemische Zellen auf, wobei jede eine erste Elektrode - normalerweise als „Anode“ bezeichnet -, welche aus einem geeigneten Metall hergestellt wird oder wenigstens dieses aufweist, und eine zweite Elektrode - normalerweise als „Kathode“ bezeichnet -, welche mit Umgebungsluft oder Sauerstoff betrieben wird, und einen Separator, welcher zwischen den beiden Elektroden zum elektrischen Trennen dieser eingerichtet ist, auf. Insbesondere kann die Anode eine Legierung mit einem solchen Metall als ersten Bestandteil und ein oder mehrere weitere Metall- oder Nicht-Metall-Bestandteile, wie etwa Kohlenstoff (C), Zinn (Sn) oder Silikon (Si), aufweisen, wobei der Metallbestandteil verbleibt, um in den stromerzeugenden chemischen Reaktionen von elektrochemischen, d.h. galvanischen Zelle, zu reagieren. Anstatt einer solchen Legierung kann ebenfalls ein Übergangsmetalloxid als Anodenmaterial verwendet werden. Des Weiteren ist ein Elektrolyt, welches insbesondere organisch, wässrig oder fest sein kann, in der Kathode vorhanden und optional in dem Separator. Insbesondere ist es bekannt, Zink, Aluminium oder Lithium als Metall für die Anode zu verwenden. An der Kathodenseite ist Sauerstoff der relevante elektrochemische Bestandteil und im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien muss dieser in der geladenen Batterie nicht von Anfang an vorhanden sein, sondern kann vielmehr aus der Umgebungsluft oder in Form eines sauerstoffhaltigen Gases oder reinen Sauerstoffs aus einer Quelle wie etwa einem Tank oder einem anderem Behälter während des Entladens der Batterie dieser zugeführt werden. Aufgrund dessen werden Batterien mit einer viel höheren Energiedichte als traditionelle Lithium-Ionen-Batterien möglich. Diese Metall-Luft-Batterien stellen eine hohe theoretische elektrische Kapazität zur Verfügung, insbesondere wenn die Sauerstoffmasse nicht berücksichtigt wird. Such a battery comprises one or more electrochemical cells each having a first electrode - usually called an "anode" - made of or having at least one suitable metal and a second electrode - normally called a "cathode" - which is operated with ambient air or oxygen, and a separator, which is arranged between the two electrodes for electrically separating these, on. In particular, the anode may comprise an alloy comprising such a metal as the first constituent and one or more further metal or non-metal constituents, such as carbon ( C ), Tin (Sn) or silicon (Si), with the metal component remaining to react in the electrochemical, ie galvanic cell, electrochemical cell-generating chemical reactions. Instead of such an alloy, a transition metal oxide may also be used as the anode material. Furthermore, an electrolyte, which may be particularly organic, aqueous or solid, is present in the cathode and optionally in the separator. In particular, it is known to use zinc, aluminum or lithium as the metal for the anode. On the cathode side, oxygen is the relevant electrochemical component and, unlike lithium-ion batteries, it does not have to be present in the charged battery from the beginning, but rather from the ambient air or in the form of an oxygen-containing gas or pure oxygen from a source such as be supplied to a tank or other container during discharge of the battery this. As a result, batteries with a much higher energy density than traditional lithium-ion batteries are possible. These metal-air batteries provide a high theoretical electrical capacity, especially when the oxygen mass is not taken into account.

Bei der Energieherstellung reagiert dieser Sauerstoff an der Kathode einer Lithium-Ionen-Luft-Batterie mit Lithium zu LiO2 und/oder Li2O2 (Lithiumperoxid) als Entladungs(reaktions)produkte. In dieser Reaktion setzt ein Mol O2 zwei Molelektrone frei. Des Weiteren wird Sauerstoff an der Kathode erzeugt und kann in einem anschließenden Entladevorgang wiederverwendet werden, wenn eine solche Batterie wiederaufgeladen wird.In energy production, this oxygen reacts at the cathode of a lithium-ion-air battery with lithium to form LiO 2 and / or Li 2 O 2 (lithium peroxide) as discharge (reaction) products. In this reaction, one mole of O 2 releases two molar electrons. Furthermore, oxygen is generated at the cathode and can be reused in a subsequent discharge process when such a battery is being recharged.

Die Druckschrift US 2010/0190082 A1 betrifft eine Brennstoffzelle aufweisend einen Stapel mit Brennstoffkanälen, durch welche Brennstoff strömt, und Luftkanälen, durch welche Sauerstoff strömt, wobei die Brennstoffkanäle und Luftkanäle an beiden Seiten einer Reaktionsschicht angeordnet sind, einem Aktor, angeordnet, um in den Luftkanälen eingebunden zu sein, wobei Außenluft des Stapels mittels dem Aktor die Luftkanäle beeinflusst, und einem Unterteil, welches sich vom Stapel erstreckt und welcher mit den Luftkanälen kommuniziert. Der Aktor kann einen Luftstrom in eine Richtung zu den Luftkanälen und in einer entgegensetzten Richtung hierzu abgeben, nämlich einen oszillierenden Strom (d.h. in negativer Richtung). Dementsprechend erzeugt die Luft innerhalb der Luftkanäle einen oszillierenden Strom innerhalb der Luftkanäle, ohne kaum aus den Luftkanälen zu strömen, unter dem Einfluss von Außenluft, welche einen oszillierenden Strom erzeugt. Dies wird ein Faktor zur stabilen Aufrechterhaltung der Temperatur und der Feuchtigkeitsbedingungen der Außenluft in dem Stapel. Zusätzlich ermöglicht der oszillierende Strom, dass das Wasser als Reaktions-Nebenprodukt aus dem Stapel entfernt wird.The publication US 2010/0190082 A1 relates to a fuel cell comprising a stack of fuel channels through which fuel flows, and air passages through which oxygen flows, wherein the fuel passages and air passages are disposed on both sides of a reaction layer, an actuator arranged to be engaged in the air passages, wherein outside air of the stack through the actuator affects the air passages, and a lower part extends from the stack and which communicates with the air channels. The actuator can deliver an air flow in a direction to the air passages and in an opposite direction thereto, namely an oscillating flow (ie in the negative direction). Accordingly, the air within the air passages generates an oscillating flow within the air passages without hardly flowing out of the air passages under the influence of outside air which generates an oscillating flow. This becomes a factor for stably maintaining the temperature and humidity conditions of the outside air in the stack. In addition, the oscillating flow allows the water to be removed from the stack as a reaction by-product.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Metall-Sauerstoff-Batteriesystem für Fahrzeuge, insbesondere im Hinblick auf Homogenität der Leistung und Tiefe des Entladens des Batteriesystems, bereitzustellen.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved metal-oxygen battery system for vehicles, in particular with regard to homogeneity of performance and depth of discharge of the battery system.

Eine Lösung zu diesem Problem wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt, nämlich einem Fahrzeug-Batteriesystem gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben eines solchen Batteriesystems gemäß Anspruch 11 oder 12.A solution to this problem is provided by the teaching of the independent claims, namely a vehicle battery system according to claim 1 and a method of operating such a battery system according to claim 11 or 12.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen und weitere Verbesserungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen bereitgestellt.Various preferred embodiments and further improvements of the invention are provided in the dependent claims.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Metall-Gas-Batteriesystem zum Bereitstellen von elektrischer Energie, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend ein Metall-Gas-Batteriepack, welches zum Ausgeben von elektrischer Energie eingerichtet ist und wenigstens eine Batteriezelle mit einem ersten Gasanschluss und einem zweiten Gasanschluss aufweist, welche in der Weise miteinander verbunden sind, dass Gas durch die wenigstens eine Batteriezelle strömen kann. Vorzugsweise weist das System des Weiteren eine Gasverteilungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Gasversorgung des Metall-Gas-Batteriepacks selektiv zu steuern. Weiter vorzugsweise weist das System zwei Betriebszustände auf, welche durch die Gasverteilungseinrichtung gesteuert werden, wobei in einem ersten Betriebszustand einströmendes Gas an den ersten Gasanschluss und in einem zweiten Betriebszustand einströmendes Gas an den zweiten Gasanschluss verteilt wird.A first aspect of the present invention relates to a metal-gas battery system for providing electrical energy, in particular for a vehicle, comprising a metal-gas battery pack, which is set up for outputting electrical energy and at least one battery cell with a first gas connection and a second gas connection, which are connected to each other in such a way that gas can flow through the at least one battery cell. Preferably, the system further comprises a gas distribution device configured to selectively control a gas supply of the metal-gas battery pack. Further preferably, the system has two operating states, which are controlled by the gas distribution device, wherein gas flowing in a first operating state is distributed to the first gas connection and gas flowing in a second operating state to the second gas connection.

Der Begriff „Gasverteilungseinrichtung“, wie er hier verwendet wird, ist irgendein Mittel, um Gas zwischen verschiedenen Anschlüssen oder Zuleitungen zu verteilen. Eine Gasverteilungseinrichtung ist vorzugsweise durch wenigstens einen Aktor und einen Steueralgorithmus gesteuert.As used herein, the term "gas distribution device" is any means of distributing gas between different ports or supply lines. A gas distribution device is preferably controlled by at least one actuator and a control algorithm.

Der Begriff „Gas“, wie er hier verwendet wird, betrifft ein Gas, welches Sauerstsoff als eine ihrer Bestandteile aufweist. Insbesondere kann der Sauerstoffbestandteil einen molekularen Sauerstoff aufweisen, vorzugsweise O2. Ebenfalls ist ein im Wesentlichen reiner Sauerstoff ein „Gas“ wie hier verwendet. Das Gas wird in Abhängigkeit von chemischen Materialien der Elektroden des Batteriepacks ausgewählt, insbesondere ihrer Anodenseite, sodass die notwendigen chemischen Reaktionen zur Erzeugung von elektrischer Energie in dem Gas während eines Entladezyklus stattfinden können.The term "gas" as used herein refers to a gas having oxygen as one of its constituents. In particular, the oxygen component may comprise a molecular oxygen, preferably O 2 . Also, a substantially pure oxygen is a "gas" as used herein. The gas is selected in response to chemical materials of the electrodes of the battery pack, particularly its anode side, so that the necessary chemical reactions to generate electrical energy in the gas can take place during a discharge cycle.

Der Begriff „Metall-Gas-Batteriepack“, wie er hier verwendet wird, betrifft eine Batteriepack, bei welchem der elektrochemisch relevante chemische Bestandteil einer der Elektroden ein Gas ist, insbesondere O2. Um die elektrochemischen Reaktionen, welche in dem Batteriepack stattfinden, zu unterstützen, wird das Gas an den wenigstens zwei galvanischen Batteriezellen des Batteriepacks, insbesondere an der Kathodenseite der Batteriezellen, bereitgestellt. Insbesondere betrifft der Begriff „Metall-Gas-Batterie“ eine Batterie, welche Sauerstoff als Gas verwendet, insbesondere eine Metall-Luft-Batterie oder eine Metall-Sauerstoff-Batterie.The term "metal-gas battery pack" as used herein refers to a battery pack in which the electrochemically relevant chemical constituent of one of the electrodes is a gas, in particular O 2 . In order to assist the electrochemical reactions taking place in the battery pack, the gas is provided to the at least two galvanic battery cells of the battery pack, in particular on the cathode side of the battery cells. In particular, the term "metal-gas battery" refers to a battery which uses oxygen as a gas, in particular a metal-air battery or a metal-oxygen battery.

Die Erfindung beruht insbesondere auf dem Ansatz, dass einströmendes Gas, insbesondere Sauerstoff, welches an der Kathode der Batteriezellen während des Entladens bereitgestellt wird, gleichmäßig an den ersten Gasanschlüssen und den zweiten Gasanschlüssen der Batteriezellen verteilt wird.The invention is based in particular on the approach that incoming gas, in particular oxygen, which is provided at the cathode of the battery cells during discharge, is distributed evenly to the first gas connections and the second gas connections of the battery cells.

Da Sauerstoff von dem Moment an reagiert, an dem er in einen Einlasskanal einer Batteriezelle gelangt, verringert sich der partielle Gasdruck von dem Einlasskanal zum Auslasskanal. Dadurch verringert sich ebenfalls die Reaktionsrate von dem Einlasskanal zum Auslasskanal während eines Entladevorgangs. Insbesondere wenn kein reiner Sauerstoff, sondern Gas verwendet wird, welches eine Vielzahl von verschiedenen Typen von reinen Gasen aufweist, wie etwa Luft, verringert sich ebenfalls die Konzentration von Sauerstoff in diesem Gas kontinuierlich von dem Einlasskanal zu dem Auslasskanal einer Batteriezelle. Dies reduziert ebenfalls die Reaktionsrate, welche an dem Einlasskanal größer ist als an dem Auslasskanal.Since oxygen responds from the moment it enters an inlet channel of a battery cell, the partial gas pressure from the inlet channel to the outlet channel decreases. This also reduces the rate of reaction from the inlet channel to the outlet channel during a discharge process. In particular, when no pure oxygen is used, but gas having a plurality of different types of pure gases, such as air, also the concentration of oxygen in this gas continuously decreases from the inlet channel to the outlet channel of a battery cell. This also reduces the reaction rate, which is greater at the inlet channel than at the outlet channel.

Des Weiteren können die Entladeprodukte während eines Entladevorgangs Schichten an der Kathode bilden, welche den Sauerstoff von den Lithium-Kationen isolieren und somit den Entladevorgang hemmen. Zusätzlich oder alternativ können die Entladeprodukte Blockaden an der Kathode bilden, welche zusammen mit zunehmendem Entladesauerstoff ein Zirkulieren um die Kathode herum hemmen. Furthermore, the discharge products may form layers at the cathode during a discharge process, which isolate the oxygen from the lithium cations and thus inhibit the discharge process. Additionally or alternatively, the discharge products may form blockages at the cathode which, together with increasing discharge oxygen, inhibit circulation around the cathode.

Beide Typen von Ablagerungen von Entladeprodukten können den Effekt haben, dass die chemische Reaktion, welche für den Entladeprozess notwendig ist, reduziert oder sogar unterbunden wird. Dies kann entweder durch die sich gebildeten Schichten, welche einen Isolator zwischen dem Sauerstoff/Gas und den Lithium-Kationen bilden, oder durch die gebildeten Blockaden, welche die Verbindung zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal blockieren, sodass kein weiterer Sauerstoff oder kein weiteres Gas in die Batteriezelle hinein strömen kann, welcher/welches den Entladeprozess zum Stillstand bringt.Both types of deposits of discharge products can have the effect of reducing or even eliminating the chemical reaction necessary for the unloading process. This may be due to either the layers formed, which form an insulator between the oxygen / gas and the lithium cations, or the blockages that block the connection between the inlet channel and the outlet channel, so that no further oxygen or gas is present the battery cell can flow in, which / which brings the discharge process to a standstill.

Trotzdem wird gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept eine erhöhte Reaktionsrate an dem jeweiligen Einlasskanal noch vorhanden sein, wobei eine gleichmäßige Verteilung von reaktiven Produkten zwischen den ersten Gasanschlüssen und den zweiten Gasanschlüssen als Einlasskanäle erreicht wird. Dadurch wird die Bildung von Reaktionsprodukten an den ersten Gasanschlüssen und den zweiten Gasanschlüssen als Einlassanschlüsse wenigstens halbiert.Nevertheless, according to the inventive concept, an increased reaction rate will still be present at the respective inlet channel, whereby a uniform distribution of reactive products between the first gas connections and the second gas connections as inlet channels is achieved. As a result, the formation of reaction products at the first gas connections and the second gas connections as inlet connections is at least halved.

Folglich wird die Zeitfolge, bis eine bestimmte Reaktionsfläche an der Kathode eines Batteriepacks einer Batteriezelle isoliert wird oder die Verbindung zwischen einem Einlasskanal und einem Auslasskanal einer Batteriezelle stark verlängert.Consequently, the time sequence until a certain reaction area at the cathode of a battery pack of a battery cell is isolated or the connection between an inlet channel and an outlet channel of a battery cell is greatly extended.

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten des Systems zum Bereitstellen von elektrischer Energie gemäß der Erfindung beschrieben. Sofern nicht explizit ausgeschlossen oder einander ausschließend, können diese vorteilhaften Ausgestaltungen und Varianten beliebig miteinander und mit dem zweiten und dritten Aspekt der Erfindung wie nachfolgend beschrieben kombiniert werden.In the following, advantageous embodiments and variants of the system for providing electrical energy according to the invention will be described. Unless explicitly excluded or exclusive of one another, these advantageous embodiments and variants can be combined as desired with one another and with the second and third aspects of the invention as described below.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist die Gasverteilungseinrichtung ein erstes Ventil auf, um die Gaszufuhr zwischen dem ersten Gasanschluss und dem zweiten Gasanschluss umzuschalten.In an advantageous embodiment of the system according to the invention, the gas distribution device has a first valve in order to switch the gas supply between the first gas connection and the second gas connection.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems verlässt in dem ersten Betriebszustand ausströmendes Gas die wenigstens eine Batteriezelle über den zweiten Gasanschluss und verlässt in dem zweiten Betriebszustand ausströmendes Gas die wenigstens eine Batteriezelle über den ersten Gasanschluss.In a further advantageous refinement of the system according to the invention, gas flowing out in the first operating state leaves the at least one battery cell via the second gas connection and gas flowing out in the second operating state leaves the at least one battery cell via the first gas connection.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße System wenigstens zwei Batteriezellen auf, welche je einen ersten Gasanschluss und einen zweiten Gasanschluss aufweisen, wobei die ersten Gasanschlüsse der wenigstens zwei Batteriezellen durch einen ersten Kanal, welcher eine erste Verbindung zur Gasverteilungseinrichtung aufweist, miteinander verbunden sind und die zweiten Gasanschlüsse der wenigstens zwei Batteriezellen durch einen zweiten Kanal, welcher eine dritte Verbindung zur Gasverteilungseinrichtung aufweist, miteinander verbunden sind. Durch das Bereitstellen von Kanälen, welche die jeweiligen ersten und zweiten Gasanschlüsse von einigen Batteriezellen miteinander verbinden, können separate Gasleitungen von der Gasverteilungseinrichtung zu jeder Batteriezelle durch einen einzigen Kanal ersetzt werden. Dadurch können Leitungs- und Platzanforderungen des erfindungsgemäßen Systems reduziert werden.In a further advantageous embodiment, the system according to the invention has at least two battery cells, which each have a first gas connection and a second gas connection, wherein the first gas connections of the at least two battery cells are interconnected by a first channel, which has a first connection to the gas distribution device, and the second gas connections of the at least two battery cells are connected to one another by a second channel, which has a third connection to the gas distribution device. By providing channels interconnecting the respective first and second gas ports of some battery cells, separate gas lines from the gas distribution device to each battery cell can be replaced by a single channel. As a result, line and space requirements of the system according to the invention can be reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist die Gasverteilungseinrichtung ein zweites Ventil für die erste Verbindung und ein drittes Ventil für die dritte Verbindung auf, um die jeweilige Verbindung zwischen den beiden Betriebszuständen umzuschalten.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the gas distribution device has a second valve for the first connection and a third valve for the third connection in order to switch the respective connection between the two operating states.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist der erste Kanal eine zweite Verbindung zur Gasverteilungseinrichtung auf, wobei die ersten Gasanschlüsse zwischen der ersten und der zweiten Verbindung angeordnet sind und wobei der zweite Kanal eine vierte Verbindung zur Gasverteilungseinrichtung aufweist, wobei die zweiten Gasanschlüsse zwischen der dritten und der vierten Verbindung angeordnet sind. Durch diese vorteilhafte Anordnung für jeden der ersten Einlässe und zweiten Einlässe werden zwei Leitungen zum Versorgen dieser Anschlüsse mit einströmendem Gas bereitgestellt. Für die ersten Gasanschlüsse sind diese Leitungen die erste und zweite Verbindung, für die zweiten Gasanschlüsse sind diese Leitungen die dritte und vierte Verbindung. Durch diese Verbindungen sind ebenfalls zwei alternative Leitungen vorhanden, um Gas aus den ersten und zweiten Gasanschlüssen abzutransportieren. Dadurch kann eine noch homogenere Gasverteilung an den ersten und zweiten Gasanschlüssen erreicht werden. Dies verbessert die Reaktionsverteilung und somit auch die Wärmeverteilung der gesamten Batteriezelle. „Hot Spots“ können somit in der Batteriezelle auf diese Weise verhindert werden.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the first channel has a second connection to the gas distribution device, wherein the first gas connections between the first and the second connection are arranged and wherein the second channel has a fourth connection to the gas distribution device, wherein the second gas connections between the third and fourth connection are arranged. This advantageous arrangement for each of the first inlets and second inlets provides two conduits for supplying these inlets with incoming gas. For the first gas connections these lines are the first and second connection, for the second gas connections these lines are the third and fourth connection. These connections also provide two alternative conduits for evacuating gas from the first and second gas ports. As a result, an even more homogeneous gas distribution at the first and second gas connections can be achieved. This improves the reaction distribution and thus also the heat distribution of the entire battery cell. "Hot spots" can thus be prevented in the battery cell in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße System vier Betriebszustände auf, wobei in dem ersten Betriebszustand einströmendes Gas zu der ersten Verbindung verteilt wird, in dem zweiten Betriebszustand einströmendes Gas zu der dritten Verbindung verteilt wird, in einem dritten Betriebszustand einströmendes Gas zu der zweiten Verbindung verteilt wird, und in einem vierten Betriebszustand einströmendes Gas zu der vierten Verbindung verteilt wird. Durch diese viere Zustände wird die höchste Sauerstoffkonzentration und/oder der höchste partielle Gasdruck nicht nur in einem abwechselndem Zustand an den ersten Gaseinlässen und zweiten Gaseinlässen bereitgestellt, sondern auch an verschiedenen Seiten des ersten Kanals und des zweiten Kanals, welche die Gasanschlüsse mit einströmendem Gas versorgen. Dadurch wird die höchste Reaktionsrate nicht nur von dem ersten Gasanschluss zu dem zweiten Gasanschluss und umgekehrt verändert, sondern es werden auch die höchsten Reaktionsraten zwischen den beiden oder mehreren Batteriezellen eines Metall-Gas-Batteriepacks verändert, um einen verbesserten Aufbau von entladenen Produkten an jeder Seite jeder Batteriezelle zu erreichen. Somit wird auch zwischen verschiedenen Batteriezellen der hohe Druck/Sauerstoff-Anteil und somit der Aufbau von Entladeprodukten in den Kathoden gleichmäßig verteilt. Dies gewährleistet nicht nur eine maximale Entladung jeder Zelle in einem Entladevorgang, sondern auch eine maximale Entladung von allen Zellen, bevor eine der Batteriezellen aufgrund einer Isolationsschicht von dem Entladeprodukt oder eines Blockierens des Luftstroms durch ein Entladeprodukt versagt.In a further advantageous embodiment, the system according to the invention has four operating states, with gas flowing in in the first operating state to the first connection is dispersed, in the second operating state, inflowing gas is distributed to the third connection, in a third operating state, inflowing gas is distributed to the second connection, and in a fourth operating state, inflowing gas is distributed to the fourth connection. By these four states, the highest oxygen concentration and / or the highest partial gas pressure are provided not only in an alternating state at the first gas inlets and second gas inlets but also at different sides of the first duct and the second duct which supply the gas inlets with gas , As a result, the highest reaction rate is not only changed from the first gas port to the second gas port and vice versa, but also the highest reaction rates between the two or more battery cells of a metal-gas battery pack are changed to an improved build-up of discharged products on each side reach each battery cell. Thus, the high pressure / oxygen content and thus the structure of discharge products in the cathodes is evenly distributed between different battery cells. This not only ensures a maximum discharge of each cell in a discharge process, but also a maximum discharge of all cells before one of the battery cells fails due to an insulating layer of the discharge product or a blocking of the air flow through a discharge product.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems verlässt in den ersten und dritten Betriebszuständen ausströmendes Gas das System über die dritte Verbindung und verlässt in den zweiten und vierten Betriebszuständen ausströmendes Gas das System über die erste Verbindung. Auch durch dies kann der Anteil von „verbrauchtem Gas“, welches die Batteriezellen verlässt und in den Leitungen des erfindungsgemäßen Systems zurückbleibt, maximal reduziert werden. Idealerweise sind die ersten und zweiten Verbindungen hierfür so kurz wie möglich.In a further advantageous refinement of the system according to the invention, gas flowing out in the first and third operating states leaves the system via the third connection and gas flowing out in the second and fourth operating states leaves the system via the first connection. Also by this, the proportion of "spent gas", which leaves the battery cells and remains in the lines of the system according to the invention, can be maximally reduced. Ideally, the first and second connections for this are as short as possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sind die zweiten und dritten Ventile des Weiteren dazu eingerichtet sind, die dritten und vierten Betriebszustände zu schalten.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the second and third valves are further configured to switch the third and fourth operating states.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft das Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems, aufweisend die folgenden Schritte in einer beliebigen Reihenfolge:

  • Bereitstellen von einströmendem Gas an dem ersten Ventil der Gasverteilungseinrichtung;
  • Schalten des ersten Ventils, sodass einströmendes Gas an dem ersten Gasanschluss bereitgestellt wird; und
  • Schalten des ersten Ventils, sodass einströmendes Gas an dem zweiten Gasanschluss bereitgestellt wird.
A second aspect of the invention relates to the method of operating the system according to the invention, comprising the following steps in any order:
  • Providing inflowing gas to the first valve of the gas distribution device;
  • Switching the first valve so that incoming gas is provided at the first gas port; and
  • Switching the first valve so that incoming gas is provided at the second gas port.

Ein anderer zweiter Aspekt der Erfindung betrifft das Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems, aufweisend folgende Schritte in einer beliebigen Reihenfolge:

  • Bereitstellen von einströmendem Gas an dem ersten Ventil der Gasverteilungseinrichtung;
  • Schalten des ersten Ventils, sodass einströmendes Gas an dem zweiten Ventil bereitgestellt wird und Schalten des zweiten Ventils, sodass einströmendes Gas an dem ersten Anschluss bereitgestellt wird;
  • Schalten des zweiten Ventils, sodass einströmendes Gas an der zweiten Verbindung bereitgestellt wird;
  • Schalten des ersten Ventils, sodass einströmendes Gas an dem dritten Ventil bereitgestellt wird und Schalten des dritten Ventils, sodass einströmendes Gas an der dritten Verbindung bereitgestellt wird; und
  • Schalten des dritten Ventils, sodass einströmendes Gas an der vierten Verbindung bereitgestellt wird.
Another second aspect of the invention relates to the method of operating the system according to the invention, comprising the following steps in any order:
  • Providing inflowing gas to the first valve of the gas distribution device;
  • Switching the first valve so that inflowing gas is provided to the second valve and switching the second valve so that inflowing gas is provided at the first port;
  • Switching the second valve to provide incoming gas at the second connection;
  • Switching the first valve so that inflowing gas is provided to the third valve and switching the third valve so that inflowing gas is provided at the third connection; and
  • Switching the third valve so that incoming gas is provided at the fourth connection.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung und Varianten beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten dementsprechend auch für den zweiten Aspekt und dritte Aspekte der Erfindung.The features and advantages described in relation to the first aspect of the invention and its advantageous embodiment and variants accordingly apply to the second aspect and third aspects of the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schritte periodisch wiederholt.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the steps are repeated periodically.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist jeder Schritt eine Zeitdauer von etwa 10 s bis 1 s, vorzugsweise von etwa 3 s bis 8 s, weiter vorzugsweise von etwa 5 s bis 6 s, auf.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, each step has a duration of about 10 s to 1 s, preferably from about 3 s to 8 s, more preferably from about 5 s to 6 s on.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren:

  • 1 zeigt wenigstens teilweise schematisch ein Metall-Gas-Batteriesystem gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt wenigstens teilweise schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Reihenfolge von Betriebszuständen des erfindungsgemäßen Systems von 1;
  • 3 zeigt wenigstens teilweise schematisch ein Flussdiagramm, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben des erfindungsgemäßen Systems von 1 darstellt;
  • 4 zeigt wenigstens teilweise schematisch ein Metall-Gas-Batteriesystem gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt wenigstens teilweise schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Reihenfolge von Betriebszuständen des erfindungsgemäßen Systems von 4; und
  • 6 zeigt wenigstens teilweise schematisch ein Flussdiagramm, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Systems von 4 darstellt.
Further features, advantages and possible applications of the invention will become apparent from the following detailed description of exemplary embodiments in conjunction with the figures:
  • 1 shows at least partially schematically a metal-gas battery system according to a first preferred embodiment of the present invention;
  • 2 shows at least partially schematically a preferred embodiment of an order of operating states of the inventive system of 1 ;
  • 3 shows at least partially schematically a flow chart, which is a preferred embodiment of a method for operating the inventive system of 1 represents;
  • 4 shows, at least in part, schematically a metal-gas battery system according to a second preferred embodiment of the present invention;
  • 5 shows at least partially schematically a preferred embodiment of an order of operating states of the inventive system of 4 ; and
  • 6 shows at least partially schematically a flow chart, which is a preferred embodiment of a method for operating a system according to the invention of 4 represents.

1 zeigt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Systems 1 zum Bereitstellen von elektrischer Energie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Das sauerstoffhaltige Gas, insbesondere Luft oder reiner Sauerstoff, wird dem System 1 über eine Leitung 15 bereitgestellt. Das Gas wird dabei durch einen Gasbehälter zum Aufbewahren des Gases unter Druck und/oder einen Kompressor zum Komprimieren eines solchen Gases bereitgestellt. Des Weiteren kann das sauerstoffhaltige Gas durch eine Reinigungseinrichtung gereinigt worden sein. Der Gasbehälter, der Kompressor und die Reinigungseinrichtung sind in den Figuren nicht gezeigt. 1 shows a first preferred embodiment of a system 1 for providing electrical energy according to the first aspect of the invention. The oxygen-containing gas, especially air or pure oxygen, is added to the system 1 over a line 15 provided. The gas is thereby provided by a gas container for storing the gas under pressure and / or a compressor for compressing such a gas. Furthermore, the oxygen-containing gas may have been purified by a cleaning device. The gas container, the compressor and the cleaning device are not shown in the figures.

Leitung 15 ist fluidkommunizierend mit einem Ventil 6 verbunden, welches dazu eingerichtet ist, die Leitung 14 über eine Leitung 17a mit dem ersten Gasanschluss 4a der galvanischen Batteriezelle 3a zu verbinden. Des Weiteren ist das Ventil 6 dazu eingerichtet, die Leitung 15 mit einem zweiten Gasanschluss 5a der Batteriezelle 3a alternativ zu verbinden. Optional ist ein zweites Ventil 7 zwischen der Leitung 17a und der Verbindung 11 angeordnet, um die verbrauchte Luft, welche aus der Batteriezelle 3a austritt, freizugeben. Vorzugsweise ist ein solches Ventil ein Rückschlagventil. Dementsprechend kann ein drittes Ventil 8 optional zwischen der Leitung 17b und der dritten Verbindung 12 angeordnet sein, um verbrauchtes Gas, welches aus der Batteriezelle 3a durch den zweiten Gasanschluss 5a austritt, freizugeben.management 15 is fluid communicating with a valve 6 connected, which is adapted to the line 14 over a line 17a with the first gas connection 4a the galvanic battery cell 3a connect to. Furthermore, the valve 6 set up the line 15 with a second gas connection 5a the battery cell 3a alternatively connect. Optional is a second valve 7 between the line 17a and the connection 11 Arranged to expel the spent air from the battery cell 3a exit, release. Preferably, such a valve is a check valve. Accordingly, a third valve 8th optional between the line 17b and the third connection 12 be arranged to remove spent gas from the battery cell 3a through the second gas connection 5a exit, release.

Sauerstoff, welcher an der Batteriezelle 3a in einem sauerstoffhaltigem Gas über den ersten Gasanschluss 4a bereitgestellt wird, wird in der Batteriezelle 3a derart verbraucht, sodass sich die Druck- und/oder Sauerstoff-Konzentration des Gases in der Zelle verringert, wenn das Gas von dem ersten Gasanschluss 4a zu dem zweiten Gasanschluss 5a strömt. Gleiches gilt, wenn das Gas an dem zweiten Gasanschluss 5a bereitgestellt wird.Oxygen, which is attached to the battery cell 3a in an oxygen-containing gas via the first gas connection 4a is provided in the battery cell 3a consumed so that the pressure and / or oxygen concentration of the gas in the cell decreases when the gas from the first gas connection 4a to the second gas connection 5a flows. The same applies if the gas at the second gas connection 5a provided.

Wenn reiner Sauerstoff als Reaktionsgas für die Batteriezelle 3a verwendet wird, sind erste und zweite Ventile 6, 7 nicht zwingend notwendig. Mit anderen Worten, wenn sauerstoffhaltiges Reaktionsgas mit anderen Gasbestandteilen verwendet wird, muss verbrauchtes Gas, welches aus der Batteriezelle 3a strömt, vorzugsweise über die ersten und zweiten Ventile 6, 7 abtransportiert werden. Ansonsten würde sich die Sauerstoffkonzentration in der Batteriezelle 3a Stück für Stück während eines Entladevorgangs verringern.If pure oxygen as the reaction gas for the battery cell 3a used are first and second valves 6 . 7 not mandatory. In other words, when oxygen-containing reaction gas is used with other gas components, consumed gas must be discharged from the battery cell 3a flows, preferably via the first and second valves 6 . 7 be transported away. Otherwise, the oxygen concentration in the battery cell would increase 3a Decrease piece by piece during unloading.

Das verbrauchte Gas wird vorzugsweise von den ersten und zweiten Ventilen 6, 7 über Abgasleitungen 16a, 16b ausgestoßen.The spent gas is preferably from the first and second valves 6 . 7 via exhaust pipes 16a . 16b pushed out.

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Gasverteilungseinrichtung durch das erste Ventil 6 und optional durch das zweite Ventil 7 und dritte Ventil 8 geformt.In this preferred embodiment, the gas distribution device through the first valve 6 and optionally through the second valve 7 and third valve 8th shaped.

2 zeigt zwei Betriebszustände A, B, mit welchen es mit dem System 1 möglich ist, elektrische Energie gemäß der 1 bereitzustellen. 2 shows two operating states A . B with which it is with the system 1 is possible, electrical energy according to the 1 provide.

Die Richtung von einströmendem Gas und verbrauchtem Gas in die verschiedenen Bestandteile des System 1 zu verschiedenen Betriebszuständen wird durch die Pfeile angegeben.The direction of inflowing gas and spent gas into the various components of the system 1 to various operating states is indicated by the arrows.

Im Betriebszustand A wird Gas über die Leitung 15, Ventil 7 und den ersten Gasanschluss 4 an der Batteriezelle 3a bereitgestellt. In dem Fall, dass Gas verwendet wird, dass nicht nur reinen Sauerstoff aufweist, wird das Gas von dem System 1 über das zweite Ventil 7 ausgestoßen.In operating condition A Gas is flowing over the pipe 15 , Valve 7 and the first gas connection 4 at the battery cell 3a provided. In the case that gas is used that not only has pure oxygen, the gas from the system 1 over the second valve 7 pushed out.

Im Betriebszustand B wird Gas über die Leitung 15, das erste Ventil 6, Leitung 17b und Verbindung 12 an dem zweiten Gaseinlass 5a bereitgestellt. In dem Fall, dass Gas verwendet wird, welches kein reiner Sauerstoff ist, wird das verbrauchte Gas, welches die Batteriezelle 3a über den ersten Gasanschluss 4a verlässt, über die Verbindung 11 und einem ersten Ventil 6 ausgestoßen.In operating condition B Gas is flowing over the pipe 15 , the first valve 6 , Management 17b and connection 12 at the second gas inlet 5a provided. In the case of using gas which is not pure oxygen, the spent gas which is the battery cell 3a over the first gas connection 4a leaves, over the connection 11 and a first valve 6 pushed out.

3 zeigt ein Flussdiagram für ein Verfahren zum Betreiben eines Systems gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 1. Die Schritte dieses Verfahrens bestehen vorzugsweise aus dem Bereitstellen 101 von einströmendem Gas an der Gasverteilungseinrichtung, welches ein erstes Ventil 6 aufweist. Nachfolgend oder zur gleichen Zeit wird das erste Ventil 6 geschaltet 102, sodass einströmendes Gas an dem ersten Gasanschluss 4a bereitgestellt wird und nachfolgend wird das erste Ventil 6 geschaltet 103, dass einströmendes Gas an dem zweiten Gasanschluss 5a bereitgestellt wird. 3 shows a flowchart for a method for operating a system according to the first preferred embodiment according to 1 , The steps of this method are preferably from deploying 101 of incoming gas to the gas distribution device, which is a first valve 6 having. Subsequently or at the same time, the first valve becomes 6 switched 102 , so that incoming gas at the first gas connection 4a is provided and subsequently the first valve 6 switched 103 in that inflowing gas is at the second gas connection 5a provided.

4 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems 1 zum Bereitstellen von elektrischer Energie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Im Gegensatz zu dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 1, weist das Batteriepack 2 des bevorzugten zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 4 wenigstens zwei Batteriezellen auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Batteriepack 2 vier Batteriezellen 3a, 3b, 3c, 3d auf. 4 shows a second preferred embodiment of the system 1 for providing electrical energy according to the first aspect of the invention. In contrast to the first preferred embodiment according to 1 , points the battery pack 2 of the preferred second embodiment according to 4 at least two battery cells. In the illustrated embodiment, the battery pack 2 four battery cells 3a . 3b . 3c . 3d on.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann jede Batteriezelle 3a, 3b, 3c, 3d fluidkommunizierend mit der Leitung 15 über das erste Ventil 6, das zweite Ventil 7, die erste Verbindung 11, den Kanal 9 und den ersten Gaseinlässen 4a, 4b, 4c, 4d verbunden werden. Alternativ können die ersten Gasanschlüsse 4a, 4b, 4c, 4d mit der Leitung 15 verbunden werden, um einströmendes Gas über das Ventil 6, das Ventil 7, die zweite Verbindung 13 und den ersten Kanal 9 bereitzustellen. Alternativ können die ersten Gasanschlüsse 4a, 4b, 4c, 4d mit der Leitung 15 verbunden werden, um einströmendes Gas über das Ventil 6, das Ventil 7, die zweite Verbindung 13 und den ersten Kanal 9 bereitzustellen. Des Weiteren können die ersten Gasanschlüsse 4a, 4b, 4c, 4d mit der Abgasleitung 16a über den ersten Kanal 9 und das zweite Ventil 7 verbunden werden. Dadurch ist das Ventil 7, welches ein oder mehrere Unterventile aufweisen kann, dazu eingerichtet, eine Fluidverbindung zwischen der Leitung 17a und der ersten Verbindung 11 oder eine Fluidverbindung zwischen der Leitung 17a und der zweiten Verbindung 13, oder eine Fluidverbindung zwischen der ersten Verbindung 11 und der Abgasleitung 16a aufzubauen.In the second embodiment, each battery cell 3a . 3b . 3c . 3d fluid communicating with the conduit 15 over the first valve 6 , the second valve 7 , the first connection 11 , the channel 9 and the first gas inlets 4a . 4b . 4c . 4d get connected. Alternatively, the first gas connections 4a . 4b . 4c . 4d with the line 15 be connected to incoming gas via the valve 6 , the valve 7 , the second connection 13 and the first channel 9 provide. Alternatively, the first gas connections 4a . 4b . 4c . 4d with the line 15 be connected to incoming gas via the valve 6 , the valve 7 , the second connection 13 and the first channel 9 provide. Furthermore, the first gas connections 4a . 4b . 4c . 4d with the exhaust pipe 16a over the first channel 9 and the second valve 7 get connected. This is the valve 7 which may include one or more sub-valves configured to provide fluid communication between the conduit 17a and the first connection 11 or a fluid connection between the conduit 17a and the second connection 13 , or a fluid connection between the first connection 11 and the exhaust pipe 16a build.

Dementsprechend können die zweiten Gaseinlässe 5a, 5b, 5c, 5d mit der Leitung 15, dem ersten Ventil 7 und der Leitung 17b, dem dritten Ventil 8, der dritten Verbindung 12 und dem zweiten Kanal 10 fluidkommunizierend verbunden sein. Alternativ können die zweiten Gaseinlässe 5a, 5b, 5c, 5d der ersten Leitung 15 über das erste Ventil 6, das zweite Ventil 7, die vierte Verbindung 14 und den Kanal 10 fluidkommunizierend verbunden sein. Des Weiteren können die zweiten Gaseinlässe 5a, 5b, 5c, 5d mit der Abgasleitung 16b über den zweiten Kanal 10 und das dritte Ventil 8 verbunden sein. Sinngemäß zu dem zweiten Ventil 7, ist das dritte Ventil 8 dazu eingerichtet, die Leitung 17b mit der dritten Verbindung 12, die Leitung 17b mit der vierten Verbindung 14 und die dritte Verbindung 23 mit der Abgasleitung 16b zu verbinden. Das Ventil 8 kann ebenfalls ein oder mehrere Unterventile aufweisen.Accordingly, the second gas inlets 5a . 5b . 5c . 5d with the line 15 , the first valve 7 and the line 17b , the third valve 8th , the third connection 12 and the second channel 10 be connected in a fluid-communicating manner. Alternatively, the second gas inlets 5a . 5b . 5c . 5d the first line 15 over the first valve 6 , the second valve 7 , the fourth connection 14 and the channel 10 be connected in a fluid-communicating manner. Furthermore, the second gas inlets 5a . 5b . 5c . 5d with the exhaust pipe 16b over the second channel 10 and the third valve 8th be connected. Analogously to the second valve 7 , is the third valve 8th set up the line 17b with the third connection 12 , The administration 17b with the fourth connection 14 and the third connection 23 with the exhaust pipe 16b connect to. The valve 8th may also have one or more sub-valves.

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gasverteilungseinrichtung aus dem ersten Ventil 6, dem zweiten Ventil 7 und dem dritten Ventil 8 gebildet.In this preferred embodiment, the gas distribution device is the first valve 6 , the second valve 7 and the third valve 8th educated.

Wenn reiner Sauerstoff als einströmendes Gas verwendet wird, können das zweite und dritte Ventil 7, 8 sowie die zweite Verbindung 13 und die dritte Verbindung 12 weggelassen werden. In diesem Fall würde das System 1 kein Gas ausstoßen, aber stellt einströmendes Gas lediglich alternativ an verschiedenen Gasanschlüssen eines jeden Gasanschlusses der Batteriezellen 3a, 3b, 3c, 3d bereit.When pure oxygen is used as the inflowing gas, the second and third valves can 7 . 8th as well as the second connection 13 and the third connection 12 be omitted. In this case, the system would 1 does not exhaust gas, but merely provides inflowing gas at different gas ports of each gas port of the battery cells 3a . 3b . 3c . 3d ready.

5 zeigt beispielhaft eine Reihenfolge von Betriebszuständen A, B, C, D des Systems 1 gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel von 4. 5 shows an example of a sequence of operating conditions A . B . C . D of the system 1 according to the second preferred embodiment of 4 ,

In dem ersten Betriebszustand A wird einströmendes Gas an den Batteriezellen 4a, 4b, 4c, 4d über das erste Ventil 6, das zweite Ventil 7, die erste Verbindung 11 und den ersten Kanal 9 an den ersten Gaseinlässen 4a, 4b, 4c, 4d bereitgestellt. Das Gas strömt dann wieder durch jede der Batteriezellen 3a, 3b, 3c, 3d zu den zweiten Gasanschlüssen 5a, 5b, 5c, 5d. Auf dem Weg durch jede Batteriezelle 3a, 3b, 3c, 3d wird Sauerstoff während des Entladevorgangs an der Kathode verbraucht. Verbrauchtes Gas mit einem reduzierten Sauerstoffverhältnis und/oder einem reduzierten partiellen Druck verlässt die Batteriezellen 3a, 3b, 3c, 3d über die Gasanschlüsse 5a, 5b, 5c, 5d, wird in dem zweiten Kanal 10 gesammelt und dann über die dritte Verbindung 12 und das dritte Ventil 8 an die Abgasleitung 16b geführt.In the first operating state A is incoming gas to the battery cells 4a . 4b . 4c . 4d over the first valve 6 , the second valve 7 , the first connection 11 and the first channel 9 at the first gas inlets 4a . 4b . 4c . 4d provided. The gas then flows through each of the battery cells again 3a . 3b . 3c . 3d to the second gas connections 5a . 5b . 5c . 5d , On the way through each battery cell 3a . 3b . 3c . 3d Oxygen is consumed during the discharge process at the cathode. Used gas with a reduced oxygen ratio and / or a reduced partial pressure leaves the battery cells 3a . 3b . 3c . 3d over the gas connections 5a . 5b . 5c . 5d , will be in the second channel 10 collected and then over the third connection 12 and the third valve 8th to the exhaust pipe 16b guided.

In dem zweiten Betriebszustand B strömt einströmendes Gas zu den zweiten Gasanschlüssen 5a, 5b, 5c, 5d von dem Batteriepack 2 über das dritte Ventil 8 und die dritte Verbindung 12. Auf der anderen Seite des Batteriepacks 2 verlässt verbrauchte Luft die ersten Gasanschlüsse 4a, 4b, 4c, 4d und wird über die erste Verbindung 11 und das zweite Ventil 7 zu der Abgasleitung 16a geführt.In the second operating state B inflowing gas flows to the second gas ports 5a . 5b . 5c . 5d from the battery pack 2 over the third valve 8th and the third connection 12 , On the other side of the battery pack 2 used air leaves the first gas connections 4a . 4b . 4c . 4d and will about the first connection 11 and the second valve 7 to the exhaust pipe 16a guided.

In einem dritten Betriebszustand C wird einströmendes Gas wiederum an die ersten Gaseinlässe 4a, 4b, 4c, 4d verteilt. Im Gegensatz zum Betriebszustand A wird das Gas über das zweite Ventil 7 und die zweite Verbindung an dem ersten Kanal 9 und anschließend an den Batteriezellen 3a, 3b, 3c, 3d bereitgestellt.In a third operating state C Incoming gas is in turn connected to the first gas inlets 4a . 4b . 4c . 4d distributed. In contrast to the operating state A the gas is passing through the second valve 7 and the second connection on the first channel 9 and then to the battery cells 3a . 3b . 3c . 3d provided.

Im Betriebszustand D wird das einströmende Gas nochmals an den zweiten Gaseinlässen 5a, 5b, 5c, 5d des Batteriepacks 2 bereitgestellt. Gemäß dem Betriebszustand C und im Gegensatz zum Betriebszustand B, wird das einströmende Gas an dem Batteriepack 2 über das dritte Ventil 8, die vierte Verbindung 14 und den zweiten Kanal 10 bereitgestellt.In operating condition D the incoming gas is again at the second gas inlets 5a . 5b . 5c . 5d of the battery pack 2 provided. According to the operating condition C and in contrast to the operating state B , the inflowing gas on the battery pack 2 over the third valve 8th , the fourth connection 14 and the second channel 10 provided.

Die Reihenfolge der Betriebszustände ist nicht beschränkt auf die Reihenfolgen A, B oder A, B, C wie in 2 und 5 dargestellt. Tatsächlich ist eine beliebige Reihenfolge der dargestellten Betriebszustände A, B und A, B, C, D möglich und wird durch den Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.The order of the operating conditions is not limited to the orders A . B or A . B . C as in 2 and 5 shown. In fact, any order of the illustrated operating states A . B and A . B . C . D possible and is included within the scope of the present invention.

6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Systems 1 zum Bereitstellen von elektrischer Energie gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. 6 shows a flowchart of a method for operating a system 1 for providing electrical energy according to the third aspect of the invention.

Dieses Verfahren weist den Schritt des Bereitstellens von einströmendem Gas an dem ersten Ventil 6 der Gasverteilungseinrichtung auf. Gleichzeitig oder anschließend wird das erste Ventil 6 in der Weise geschaltet, dass einströmendes Gas an dem zweiten Ventil 7 bereitgestellt wird. Gleichzeitig oder anschließend wird das zweite Ventil 7 in der Weise geschaltet, dass einströmendes Gas an der ersten Verbindung 11 bereitgestellt wird. Nachfolgend wird das zweite Ventil 7 in der Weise geschaltet, dass einströmendes Gas an der zweiten Verbindung 13 bereitgestellt wird. Anschließend wird das erste Ventil 6 in der Weise geschaltet, dass einströmendes Gas an dem dritten Ventil 8 bereitgestellt wird und anschließend oder gleichzeitig das dritte Ventil 8 in der Weise geschaltet, dass einströmendes Gas an der dritten Verbindung 12 bereitgestellt wird. Anschließend wird das dritte Ventil 8 in der Weise geschaltet, dass einströmendes Gas an der vierten Verbindung 14 bereitgestellt wird.This method includes the step of providing inflowing gas to the first valve 6 the gas distribution device. Simultaneously or subsequently, the first valve 6 switched in such a way that inflowing gas at the second valve 7 provided. Simultaneously or subsequently, the second valve 7 switched in such a way that incoming gas at the first connection 11 provided. Subsequently, the second valve 7 switched in such a way that inflowing gas at the second connection 13 provided. Subsequently, the first valve 6 switched in such a way that inflowing gas at the third valve 8th is provided and then or simultaneously the third valve 8th switched in such a way that inflowing gas at the third connection 12 provided. Subsequently, the third valve 8th switched in such a way that incoming gas at the fourth connection 14 provided.

All diese Schritte werden periodisch wiederholt und können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Die Zeitdauer eines jeden Schritts beträgt vorzugsweise etwa 10 Sekunden bis 1 Sekunde, vorzugsweise etwa 4 Sekunden bis 8 Sekunden und weiter vorzugsweise etwa 5 Sekunden bis 6 Sekunden.All these steps are repeated periodically and can be performed in any order. The duration of each step is preferably about 10 seconds to 1 second, preferably about 4 seconds to 8 seconds, and more preferably about 5 seconds to 6 seconds.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Systemsystem
22
Metall-Gas-BatteriepackMetal-gas battery pack
3a, 3b, 3c, 3d3a, 3b, 3c, 3d
Batteriezellenbattery cells
4a, 4b, 4c, 4d4a, 4b, 4c, 4d
erster Gaseinlassfirst gas inlet
5a, 5b, 5c, 5d5a, 5b, 5c, 5d
zweiter Gaseinlasssecond gas inlet
6, 7, 86, 7, 8
GasverteilungseinrichtungGas distribution means
99
erster Kanalfirst channel
1010
zweiter Kanalsecond channel
1111
erste Verbindungfirst connection
1212
dritte Verbindungthird connection
1313
zweite Verbindungsecond connection
1414
vierte Verbindungfourth connection
1515
GasversorgungsleitungGas supply line
1616
Abgasleitungexhaust pipe
1717
Verteilungsleitung distribution line
AA
erster Betriebszustandfirst operating state
BB
zweiter Betriebszustandsecond operating state
CC
dritter Betriebszustandthird operating state
DD
vierter Betriebszustandfourth operating state

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5510209 [0004]US 5510209 [0004]
  • US 2010/0190082 A1 [0007]US 2010/0190082 A1 [0007]

Claims (14)

Metall-Gas-Batteriesystem (1), insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend: ein Metall-Gas-Batteriepack (2), welches zum Ausgeben von elektrischer Energie eingerichtet ist und wenigstens eine Batteriezelle (3a, 3b, 3c, 3d) mit einem ersten Gasanschluss (4a, 4b, 4c, 4d) und einem zweiten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) aufweist, welche in der Weise miteinander verbunden sind, dass Gas durch die wenigstens eine Batteriezelle (3a, 3b, 3c, 3d) strömen kann; eine Gasverteilungseinrichtung (6, 7, 8), welche dazu eingerichtet ist, eine Gasversorgung des Metall-Gas-Batteriepacks (2) selektiv zu steuern; wobei das System (1) wenigstens zwei Betriebszustände aufweist, welche durch die Gasverteilungseinrichtung (6, 7, 8) gesteuert werden, wobei in einem ersten Betriebszustand (A) einströmendes Gas an den ersten Gasanschluss (4a, 4b, 4c, 4d) und in einem zweiten Betriebszustand (B) einströmendes Gas an den zweiten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) verteilt wird.Metal-gas battery system (1), in particular for a vehicle, comprising: a metal-gas battery pack (2) which is set up for outputting electrical energy and at least one battery cell (3a, 3b, 3c, 3d) having a first gas connection (4a, 4b, 4c, 4d) and a second gas connection (5a 5b, 5c, 5d) which are interconnected in such a way that gas can flow through the at least one battery cell (3a, 3b, 3c, 3d); a gas distribution device (6, 7, 8) which is adapted to selectively control a gas supply of the metal-gas battery pack (2); wherein the system (1) has at least two operating states which are controlled by the gas distribution device (6, 7, 8), wherein in a first operating state (A) inflowing gas to the first gas connection (4a, 4b, 4c, 4d) and in a gas flowing into a second operating state (B) is distributed to the second gas connection (5a, 5b, 5c, 5d). System (1) nach Anspruch 1, wobei die Gasverteilungseinrichtung ein erstes Ventil (6) aufweist, um die Gaszufuhr zwischen dem ersten Gasanschluss (4a, 4b, 4c, 4d) und dem zweiten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) umzuschalten.System (1) to Claim 1 wherein the gas distribution device comprises a first valve (6) to switch the gas supply between the first gas connection (4a, 4b, 4c, 4d) and the second gas connection (5a, 5b, 5c, 5d). System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem ersten Betriebszustand (A) ausströmendes Gas die wenigstens eine Batteriezelle (3a, 3b, 3c, 3d) über den zweiten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) verlässt und in dem zweiten Betriebszustand ausströmendes Gas die wenigstens eine Batteriezelle über den ersten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) verlässt.System (1) to Claim 1 or 2 in which gas flowing out in the first operating state (A) leaves the at least one battery cell (3a, 3b, 3c, 3d) via the second gas connection (5a, 5b, 5c, 5d) and gas flowing out in the second operating state overflows the at least one battery cell the first gas connection (5a, 5b, 5c, 5d) leaves. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens zwei Batteriezellen, welche je einen ersten Gasanschluss (4a, 4b, 4c, 4d) und einen zweiten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) aufweisen, wobei die ersten Gasanschlüsse (4a, 4b, 4c, 4d) der wenigstens zwei Batteriezellen (3a, 3b, 3c, 3d) durch einen ersten Kanal (9), welche eine erste Verbindung (11) zur Gasverteilungseinrichtung (6) aufweist, miteinander verbunden sind und die zweiten Gasanschlüsse (5a, 5b, 5c, 5d) der wenigstens zwei Batteriezellen (3a, 3b, 3c, 3d) durch einen zweiten Kanal (10), welche eine dritte Verbindung (12) zur Gasverteilungseinrichtung (6) aufweist, miteinander verbunden sind.System (1) according to one of the preceding claims, comprising at least two battery cells, each having a first gas connection (4a, 4b, 4c, 4d) and a second gas connection (5a, 5b, 5c, 5d), wherein the first gas connections (4a , 4b, 4c, 4d) of the at least two battery cells (3a, 3b, 3c, 3d) are interconnected by a first channel (9) having a first connection (11) to the gas distribution device (6) and the second gas connections ( 5a, 5b, 5c, 5d) of the at least two battery cells (3a, 3b, 3c, 3d) are interconnected by a second channel (10) having a third connection (12) to the gas distribution device (6). System (1) nach Anspruch 4, wobei die Gasverteilungseinrichtung (6, 7, 8) ein zweites Ventil (7) für die erste Verbindung (11) und ein drittes Ventil (8) für die dritte Verbindung (13) aufweist, um die jeweilige Verbindung zwischen den beiden Betriebszuständen (A, B) umzuschalten.System (1) to Claim 4 in that the gas distribution device (6, 7, 8) has a second valve (7) for the first connection (11) and a third valve (8) for the third connection (13) in order to open the respective connection between the two operating states (A , B) to switch. System nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Kanal (9) eine zweite Verbindung (13) zur Gasverteilungseinrichtung (6, 7, 8) aufweist, wobei die ersten Gasanschlüsse (4a, 4b, 4c, 4d) zwischen der ersten (11) und der zweiten Verbindung (13) angeordnet sind und wobei der zweite Kanal (10) eine vierte Verbindung (14) zur Gasverteilungseinrichtung (6, 7, 8) aufweist, wobei die zweiten Gasanschlüsse (5a, 5b, 5c, 5d) zwischen der dritten (12) und der vierten Verbindung (14) angeordnet sind.System after Claim 4 or 5 wherein the first channel (9) has a second connection (13) to the gas distribution device (6, 7, 8), wherein the first gas connections (4a, 4b, 4c, 4d) between the first (11) and the second connection (13 and wherein the second channel (10) has a fourth connection (14) to the gas distribution device (6, 7, 8), wherein the second gas connections (5a, 5b, 5c, 5d) between the third (12) and the fourth Connection (14) are arranged. System (1) nach Anspruch 6, aufweisend vier Betriebszustände (A, B, C, D), wobei in dem ersten Betriebszustand (A) einströmendes Gas zu der ersten Verbindung (11) verteilt wird, in dem zweiten Betriebszustand (B) einströmendes Gas zu der dritten Verbindung (13) verteilt wird, in einem dritten Betriebszustand (C) einströmendes Gas zu der zweiten Verbindung (13) verteilt wird, und in einem vierten Betriebszustand (D) einströmendes Gas zu der vierten Verbindung (14) verteilt wird.System (1) to Claim 6 comprising four operating states (A, B, C, D), wherein in the first operating state (A) inflowing gas is distributed to the first connection (11), in the second operating state (B) inflowing gas to the third connection (13) is distributed, in a third operating condition (C) inflowing gas is distributed to the second connection (13), and in a fourth operating condition (D) inflowing gas is distributed to the fourth connection (14). System (1) nach Anspruch 7, wobei in den ersten und dritten Betriebszuständen (A, C) ausströmendes Gas das System (1) über die dritte Verbindung (12) verlässt und in den zweiten und vierten Betriebszuständen (B, D) ausströmendes Gas das System über die erste Verbindung (11) verlässt.System (1) to Claim 7 in which gas flowing out in the first and third operating states (A, C) leaves the system (1) via the third connection (12) and gas flowing out in the second and fourth operating states (B, D) discharges the system via the first connection (11 ) leaves. System (1) nach Anspruch 8, wobei einströmendes Gas an dem ersten Ventil (6) der Gasverteilungseinrichtung (101) bereitgestellt wird.System (1) to Claim 8 in which incoming gas is provided at the first valve (6) of the gas distribution device (101). System (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die zweiten und dritten Ventile (7, 8) des Weiteren dazu eingerichtet sind, die dritten und vierten Betriebszustände (C, D) zu schalten.System (1) according to one of Claims 5 to 9 wherein the second and third valves (7, 8) are further arranged to switch the third and fourth operating states (C, D). Verfahren (100) zum Betreiben eines Systems (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, aufweisend die folgenden Schritte in einer beliebigen Reihenfolge: Bereitstellen von einströmendem Gas an dem ersten Ventil (6) der Gasverteilungseinrichtung (101); Schalten (102) des ersten Ventils (6), sodass einströmendes Gas an dem ersten Gasanschluss (4a, 4b, 4c, 4d) bereitgestellt wird; und Schalten (103) des ersten Ventils (6), sodass einströmendes Gas an dem zweiten Gasanschluss (5a, 5b, 5c, 5d) bereitgestellt wird.Method (100) for operating a system (1) according to one of Claims 2 to 4 comprising the following steps in any order: providing incoming gas to the first valve (6) of the gas distribution device (101); Switching (102) the first valve (6) so that inflowing gas is provided at the first gas port (4a, 4b, 4c, 4d); and switching (103) the first valve (6) so that inflowing gas is provided at the second gas port (5a, 5b, 5c, 5d). Verfahren (200) zum Betreiben eines Systems (1) nach den Ansprüchen 5 bis 11, aufweisend folgende Schritte in einer beliebigen Reihenfolge: Bereitstellen von einströmendem Gas an dem ersten Ventil (6) der Gasverteilungseinrichtung (201); Schalten (202) des ersten Ventils (6), sodass einströmendes Gas an dem zweiten Ventil (7) bereitgestellt wird und Schalten des zweiten Ventils (7), sodass einströmendes Gas an dem ersten Anschluss (11) bereitgestellt wird; Schalten (203) des zweiten Ventils (7), sodass einströmendes Gas an der zweiten Verbindung (12) bereitgestellt wird; Schalten (204) des ersten Ventils (6), sodass einströmendes Gas an dem dritten Ventil (8) bereitgestellt wird und Schalten des dritten Ventils (8), sodass einströmendes Gas an der dritten Verbindung (13) bereitgestellt wird; und Schalten (205) des dritten Ventils (8), sodass einströmendes Gas an der vierten Verbindung (14) bereitgestellt wird.Method (200) for operating a system (1) according to Claims 5 to 11 comprising the following steps in any order: providing incoming gas to the first valve (6) of the gas distribution device (201); Switching (202) the first valve (6) to provide incoming gas to the second valve (7) and switching the second valve (7) to provide incoming gas at the first port (11); Switching (203) the second valve (7) so that incoming gas is provided at the second junction (12); Switching (204) the first valve (6) so that incoming gas is provided to the third valve (8) and switching the third valve (8) so that inflowing gas is provided at the third connection (13); and switching (205) the third valve (8) so that inflowing gas is provided at the fourth connection (14). Verfahren (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Schritte periodisch wiederholt werden.Method (100) according to Claim 11 or 12 wherein the steps are repeated periodically. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei jeder Schritt eine Zeitdauer von etwa 10 s bis 1 s, vorzugsweise von etwa 3 s bis 8 s, weiter vorzugsweise von etwa 5 s bis 6 s, aufweist.Method (100) according to one of Claims 11 to 13 wherein each step has a duration of from about 10 seconds to 1 second, preferably from about 3 seconds to 8 seconds, more preferably from about 5 seconds to 6 seconds.
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