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DE19757054A1 - Fuel cell operating process employing electrolysis to recover hydrogen and oxygen gas - Google Patents

Fuel cell operating process employing electrolysis to recover hydrogen and oxygen gas

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DE19757054A1
DE19757054A1 DE19757054A DE19757054A DE19757054A1 DE 19757054 A1 DE19757054 A1 DE 19757054A1 DE 19757054 A DE19757054 A DE 19757054A DE 19757054 A DE19757054 A DE 19757054A DE 19757054 A1 DE19757054 A1 DE 19757054A1
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fuel cell
hydrogen
electrolysis
cell battery
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Abstract

A fuel cell operating process involves distilling the water vapor product from a fuel cell battery and electrolyzing the resulting distilled water to recover hydrogen and oxygen gas which are then temporarily stored in gas balloons for re-supplying the fuel cell battery.

Description

Das Prinzip meiner Idee beruht auf einer wesentlichen Verbesserung bisheriger Wasserstoffversorgungssysteme für Brennstoffzellen. Solche Brennstoffzellen, wandeln im umgekehrten Elektrolyseprinzip, Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O), in Wasser (H2O) um, wobei elektrischer Strom erzeugt wird. Mit diesem elektrischen Strom, der dann durch einen Verbraucher fließt, kann bei meiner Idee nach dem Prinzip der Reihenschaltung durch Elektrolyse, abermals Wasser­ stoff- und Sauerstoffgas nahezu verlustlos zurückgewonnen werden! Damit er­ sichtlich ist, wie das funktioniert, betrachte man sich die Blätter Nr. 1 und Nr. 2. Um einen Einstieg in den Funktionsmechanismus meiner Idee zu erleichtern, betrachte man sich zunächst Blatt Nr. 1: Der Sauerstofftank (1) und der Wasserstofftank (2) sind je mit ihrem entsprechenden Gas betankt. Es handelt sich dabei um komprimiertes Gas, wie es bei dem Versuchsmobil NECAR II benutzt wird, welches von der Firma Daimler Benz für Versuchszwecke konzipiert wurde. In der Anfangsphase, wird die Brennstoffzellenbatterie G1 (15) über die Ventile Y1 (3) und Y2 (4), welche zu diesem Zeitpunkt offen sind, mit Sauerstoff- und Wasserstoffgas versorgt. Dies geschieht über die Sauerstoffversorgungsleitung (7) und der Wasserstoffversorgungsleitung (8). In der Brennstoffzellenbatterie G1 (15) wiederum wird Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) kontrolliert und kataly­ tisch zu Wasser verbrannt, wobei elektrischer Strom erzeugt wird. Um den weite­ ren Zusammenhang zu verstehen, betrachte man sich zunächst wieder Blatt Nr. 2: (Über die Funktion von Drehzahlregler N1 und den Schützen K1M und K2M wird im steuerungstechnischen Teil dieser Dokumentation ausführlich ein­ gegangen). Der in der Brennstoffzellenbatterie G1 erzeugte Strom, wird in diesem Fall über den Drehzahlregler N1 für ein Gleichstrommotor M1 genutzt, welcher beispielsweise ein Fahrzeug antreiben könnte. Dieser Gleichstrommotor M1 (Last) ist in Reihe zu einem Elektrolysebad B1 geschaltet. Der durch die gesamte Anlage fließende Strom erzeugt im Elektrolysebad B1 chemische Prozesse, die zur Spaltung von Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und elementarem Sauerstoff (O) führen. Da der in einer Reihenschaltung fließende Strom überall gleich ist, wird auch immer wieder die gleiche Menge Wasser in seine Bestandteile zerlegt. Denn diese Menge wird ausschließlich von der Stärke des el. Stromes, und damit durch die Anzahl der umgesetzten Elektronen pro Zeiteinheit bestimmt! Die Spannung, die an dem Elektrolysebad B1 abfällt ist vollkommen unerheblich, so gering sie auch sein mag. Damit der Spannungsabfall am Elektrolysebad so gering wie nur möglich ist, muß es so berechnet sein, daß es so niederohmig wie möglich ist, um einen durch die Last (Gleichstrommotor M1) fließenden Strom so hoch wie möglich zu halten. Selbstverständlich, muß deswegen auch der Innen­ widerstand der Brennstoffzellenbatterie ebenfalls so gering sein, wie zu errei­ chen. Damit eine entsprechende Leistung am Gleichstrommotor (M1) auch auf­ tritt, muß dieser auch einen entsprechenden niederohmigen Mindestwider­ stand aufweisen, damit ein bestimmter Spannungsabfall an ihm, multipliziert mit dem Strom, eine entsprechende Leistung ergibt. Hier wird man bezüglich des Last­ widerstandes und der Möglichkeit des geringsten el. Widerstandes des Elektro­ lysebads, Kompromisse schließen müssen.The principle of my idea is based on a significant improvement of previous hydrogen supply systems for fuel cells. Such fuel cells, in the reverse electrolysis principle, convert hydrogen (H 2 ) and oxygen (O) into water (H 2 O), producing electrical current. With this electric current, which then flows through a consumer, my idea based on the principle of series connection by electrolysis, again hydrogen and oxygen gas can be recovered almost without loss! To see how this works, look at sheets 1 and 2. To make it easier to get started with the functional mechanism of my idea, first look at sheet 1: the oxygen tank ( 1 ) and the hydrogen tank ( 2 ) are each fueled with their corresponding gas. It is compressed gas, as used in the NECAR II experimental mobile, which was designed by Daimler Benz for experimental purposes. In the initial phase, the fuel cell battery G1 ( 15 ) is supplied with oxygen and hydrogen gas via the valves Y1 ( 3 ) and Y2 ( 4 ), which are open at this time. This is done via the oxygen supply line ( 7 ) and the hydrogen supply line ( 8 ). In the fuel cell battery G1 ( 15 ), in turn, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O) are checked and catalytically burned to water, generating electrical current. To understand the broader context, first consider sheet 2 again: (The function of the speed controller N1 and the contactors K1M and K2M is discussed in detail in the control section of this documentation). In this case, the current generated in the fuel cell battery G1 is used via the speed controller N1 for a DC motor M1, which could drive a vehicle, for example. This DC motor M1 (load) is connected in series to an electrolysis bath B1. The current flowing through the entire system produces chemical processes in the electrolysis bath B1, which lead to the splitting of water (H 2 O) into hydrogen (H 2 ) and elemental oxygen (O). Since the current flowing in a series connection is the same everywhere, the same amount of water is broken down into its components again and again. Because this amount is determined exclusively by the strength of the electrical current, and thus by the number of electrons converted per unit of time! The voltage that drops across the electrolysis bath B1 is completely irrelevant, however small it may be. In order for the voltage drop across the electrolysis bath to be as small as possible, it must be calculated so that it is as low-resistance as possible in order to keep a current flowing through the load (direct current motor M1) as high as possible. Of course, the internal resistance of the fuel cell battery must therefore also be as low as it should be. So that a corresponding power on the DC motor (M1) also occurs, this must also have a corresponding low-resistance minimum resistance, so that a certain voltage drop across it, multiplied by the current, results in a corresponding power. Here you will have to make compromises regarding the load resistance and the possibility of the lowest electrical resistance of the electrolytic bath.

Doch nun zurück zu Blatt 1, um das weitere Geschehen betrachten zu können: Während dein Stromdurchfluß durch den Verbraucher M1, wird also im Elektrolysebad (29) Wasser (H2O) in seine Bestandteile H2 und O zerlegt. Der Kathodenanschluß des Elektrolysebads B1 (24) ist auf Blatt 2 über den Drehzahlregler N1 zum Minuspol der Brennstoffzellenbatterie G1 angelegt, während der Anodenanschluß in Reihe zum Gleichstrommotor M1 liegt, welcher über den Drehzahlregler N1 wiederum zum Pluspol der Brennstoffzellenbatterie G1 anliegt. Das Wasserstoffgas H2 wird von der Gasauffangröhre (30) des Elektrolysebads (29) aufgefangen. Das gleiche passiert mit dem elementaren Sauerstoffgas O, welches von der Gasauffangröhre (31) aufgefangen wird. But now back to sheet 1 in order to be able to look at the further events: During your current flow through the consumer M1, water (H 2 O) is broken down into its components H 2 and O in the electrolysis bath ( 29 ). The cathode connection of the electrolysis bath B1 ( 24 ) is applied on sheet 2 via the speed controller N1 to the negative pole of the fuel cell battery G1, while the anode connection is connected in series to the direct current motor M1, which in turn is connected to the positive pole of the fuel cell battery G1 via the speed controller N1. The hydrogen gas H 2 is collected by the gas collecting tube ( 30 ) of the electrolysis bath ( 29 ). The same thing happens with the elemental oxygen gas O, which is collected by the gas collecting tube ( 31 ).

Das in der Gasauffangröhre (30) erzeugte Wasserstoffgas und das in der Gas­ auffangröhre (31) erzeugte elementare Sauerstoffgas, gelangen zunächst über die Gastrocknern (20) und (21), den Gasfiltern (18) und (19), sowie den Gasver­ dichtern (16) und (17) je in ein Gaszwischenspeichermedium, die ich mir als sich ausdehnbare Gasballone (11) und (12) vorstelle. Diese werden wiederum durch entsprechende, stabile Stahlbehälter (13) und (14) vor äußeren Einflüssen geschützt. Gleichzeitig dienen diese als Schutz vor dem Austreten des jeweiligen Gases, falls die Ballone platzen sollten, damit kein gefährliches Knallgas entste­ hen kann. Während dem Elektrolyseprozeß der während gleichzeitiger, verlust­ loser Nutzung eines Verbrauchers (in diesem Beispiel Gleichstrommotor M1) stattfindet, wird also kontinuierlich Wasser- und Sauerstoffgas erzeugt, welches dann getrennt für sich, in die für sie bestimmten Gasballone geleitet wird. Die Ventile Y4 (5) und Y5 (6) sind während dieses Vorgangs geschlossen. Während die Brennstoffzellenbatterie G1 das Gas aus den Tankbehältern (1) und (2) bezieht, wird gleichzeitig durch die Reihenelektrolyse beständig neues Gas erzeugt, welches dann in den Gasballonen (11) und (12) geleitet wird. Beide Ballone dehnen sich beständig aus. Da der Wasserstoffgasballon (11) das größere Volumen erreichen wird, ist es vollkommen ausreichen, ihn mit einem Druck­ wächter S1 (9) und einem Endschalter S2 (10) zur Steuerung der Ventile Y1-Y4 (3-6) auszurüsten. Im Anfangsstadium, wenn der Wasserstoffgasballon (11) leer ist, ist der Schaltkontakt des Druckwächters S1 offen und der des Endschal­ ters S2 (10) Geschlossen. Wenn anfänglich ein Mindestgasvolumen erreicht ist, so wird der Schaltkontakt des Druckwächters schließen. Wenn der Wasserstoffgas­ ballon (11) seine maximale Ausdehnung erreicht hat, so betätigt er auch den End­ schalter S2 (10). in diesem Moment schließen die Ventile Y1 (3) und Y2 (4), während die Ventile Y3 (5) und Y4 (6) öffnen. Ab diesem Moment bezieht die Brennstoffzellenbatterie G1 (15) das verlustlos erzeugte Wassersoff- und Sauerstoffgas aus den Gasballons (11) und (12) und lebt davon. The hydrogen gas generated in the gas collecting tube ( 30 ) and the elemental oxygen gas generated in the gas collecting tube ( 31 ) initially pass through the gas dryers ( 20 ) and ( 21 ), the gas filters ( 18 ) and ( 19 ) and the gas compressors ( 16 ) and ( 17 ) each in a gas intermediate storage medium, which I imagine as expandable gas balloons ( 11 ) and ( 12 ). These are in turn protected by appropriate, stable steel containers ( 13 ) and ( 14 ) from external influences. At the same time, these serve as protection against the escape of the respective gas in the event that the balloons burst, so that no dangerous oxyhydrogen gas can arise. During the electrolysis process, which takes place during the simultaneous, lossless use of a consumer (in this example, direct current motor M1), water and oxygen gas are thus continuously generated, which are then separated for themselves, into the gas balloons intended for them. Valves Y4 ( 5 ) and Y5 ( 6 ) are closed during this process. While the fuel cell battery G1 draws the gas from the tank containers ( 1 ) and ( 2 ), new gas is continuously generated at the same time by the series electrolysis, which gas is then passed into the gas balloons ( 11 ) and ( 12 ). Both balloons are constantly expanding. Since the hydrogen gas balloon ( 11 ) will reach the larger volume, it is completely sufficient to equip it with a pressure switch S1 ( 9 ) and a limit switch S2 ( 10 ) to control the valves Y1-Y4 ( 3-6 ). In the initial stage, when the hydrogen gas balloon ( 11 ) is empty, the switching contact of the pressure switch S1 is open and that of the limit switch S2 ( 10 ) is closed. When a minimum gas volume is initially reached, the switch contact of the pressure switch will close. When the hydrogen gas balloon ( 11 ) has reached its maximum expansion, it also actuates the limit switch S2 ( 10 ). at this moment valves Y1 ( 3 ) and Y2 ( 4 ) close while valves Y3 ( 5 ) and Y4 ( 6 ) open. From this moment on, the fuel cell battery G1 ( 15 ) draws the lossless hydrogen and oxygen gas from the gas balloons ( 11 ) and ( 12 ) and lives off it.

(Wie die Steuerung der Ventile genau funktioniert, wird ebenfalls noch ausführlich beschrieben werden!). Während die Brennstoffzellenbatterie das Wasserstoff- und Sauerstoffgas von den Ballonen (11) und (12) bezieht, wird daher kein Gas aus den Tanks (1) und (2) bezogen. Die in ihnen verbleibende Menge kann also aufgespart werden, bis die Gasballone fast entleert sind. Wenn dann der Druck­ wächter S1 (9) meldet, daß kein Gas mehr da ist, wird wieder umgeschaltet: Die Ventile Y3 (5) und Y4 (6) schließen wieder, während die Ventile Y1 (3) und Y2 (4) wieder öffnen, wodurch die Brennstoffzellenbatterie G1 (15) wieder Wasserstoff- und Sauerstoffgas aus den beiden Gastanks (1) und (2) bezieht. In dieser Zeit werden dann die Gasballone (11) und (12) wieder aufgefüllt, bis der Endschalter S2 (10) durch den Wasserstoffgasballon (11) wieder betätigt wird. Dann wird wieder umgeschaltet, die Ventile Y1 (3) und Y4 (4) schließen wieder, während die Ventile Y3 (5) und Y4 (6) wieder öffnen. Das ganze Spiel kann nun wieder von vorne beginnen. Es muß hier betont werden, daß die Entleerungsphase der Gasballone ein langwieriger Prozeß sein wird, da ja auch während die Brennstoffzellenbatterie das Gas aus den Gasballonen bezieht, weiter­ hin über das Elektrolysebad B1 (29) der gleiche Strom fließt, und daher Wasserstoff- und Sauerstoffgas jeweils in die entsprechenden Gasballone augen­ blicklich nachgefüllt wird. In welcher Menge dies dann geschieht, hängt dann in erster Linie vom Wirkungsgrad der Brennstoffzellenbatterie ab. Es handelt sich hier sozusagen um eine Art "Pseudo-Perpetuum-Mobile". Die Brennstoffzellen­ batterie wandelt also Wasserstoff- und Sauerstoffgas in Wasser um, wobei gleichzeitig el. Strom erzeugt wird. Der dabei entstehende Wasserdampf kann dann über ein Destillator (32) wieder zu destilliertem Wasser zurückkondensiert werden, und durch einen Filtrator (33) (hat die Aufgabe etwaige Verunreinigun­ gen zurückzuhalten), dem Elektrolysebad B1 (29) wieder zugeführt werden. So hat man dann auch ein in sich geschlossenen Kreislaut, in dem kein Wasser aus dem Elektrolysebad verbraucht wird. (Exactly how the control of the valves works will also be described in detail!). Therefore, while the fuel cell battery draws the hydrogen and oxygen gas from the balloons ( 11 ) and ( 12 ), no gas is drawn from the tanks ( 1 ) and ( 2 ). The amount remaining in them can thus be saved until the gas balloons are almost empty. When the pressure switch S1 ( 9 ) reports that there is no more gas, the system switches over again: valves Y3 ( 5 ) and Y4 ( 6 ) close again, while valves Y1 ( 3 ) and Y2 ( 4 ) open again , whereby the fuel cell battery G1 ( 15 ) again draws hydrogen and oxygen gas from the two gas tanks ( 1 ) and ( 2 ). During this time, the gas balloons ( 11 ) and ( 12 ) are refilled until the limit switch S2 ( 10 ) is actuated again by the hydrogen gas balloon ( 11 ). Then the system switches again, valves Y1 ( 3 ) and Y4 ( 4 ) close again, while valves Y3 ( 5 ) and Y4 ( 6 ) open again. The whole game can now start again. It must be emphasized here that the emptying phase of the gas balloons will be a lengthy process, since the same current continues to flow via the electrolysis bath B1 ( 29 ) and therefore hydrogen and oxygen gas even while the fuel cell battery draws the gas from the gas balloons is instantly refilled in the corresponding gas balloons. The amount of this then depends primarily on the efficiency of the fuel cell battery. It is a kind of "pseudo-perpetual motion". The fuel cell battery converts hydrogen and oxygen gas into water, generating electricity at the same time. The resulting water vapor can then be condensed back to distilled water via a distiller ( 32 ), and can be fed back to the electrolysis bath B1 ( 29 ) through a filter ( 33 ) (has the task of retaining any impurities). So you have a self-contained circular sound in which no water from the electrolysis bath is used.

Am Anfang und überhaupt sobald Wasserstoff- und Sauerstoffgas aus den beiden Gastanks (1) und (2) bezogen wird, wird dann ja über die Brennstoffzellenbatterie G1 (15) mehr Wasser zurückgewonnen, als das Elektrolysebad Fassungsvermögen hat. Wenn dies geschieht, so wird der Pegel im Elektrolyse Bad B1 (29) über normal steigen und dadurch einen Schwimmerschalter S3 (28) betätigen, welcher dann wiederum ein Ventil Y5 (34) schaltet. Dieses Ventil Y5 (34) öffnet in diesem Moment und der überschüssige Wasserdampf kann so an die Umwelt entweichen. Dies geschieht so lange, bis der Pegelstand im Elektrolysebad B1 (29) wieder auf Normalpegel ist. In diesem Moment wird der Schwimmerend­ schalter S3 (28) wieder öffnen, und das Ventil Y4 (34) schließen, wodurch der Wasserdampf dann wieder über den Destillator (32) und den Filtrator (33) zum Elektrolysebad B1 (29) zurückgeführt wird. Man braucht deshalb nie Natrium­ hydroxid oder Wasser in diesem Elektrolysebad nachzufüllen, da sich keiner von diesen beiden Bestandteilen verbraucht. So ist gewährleistet, daß von der Schalthysteresis hervor gerufenen Schwankungen des Flüssigkeitspegels des Elektrolysebad B1 die Füllmenge und das Mischungsverhältnis von H2O und NaOH weitgehend konstant bleibt. Damit bleibt dann auch der el. Widerstands­ wert des Elektrolysebades nahezu konstant!At the beginning and as soon as hydrogen and oxygen gas are drawn from the two gas tanks ( 1 ) and ( 2 ), more water is then recovered via the fuel cell battery G1 ( 15 ) than the electrolysis bath has capacity. If this happens, the level in the electrolysis bath B1 ( 29 ) will rise above normal and thereby actuate a float switch S3 ( 28 ), which in turn switches a valve Y5 ( 34 ). This valve Y5 ( 34 ) opens at this moment and the excess water vapor can escape to the environment. This continues until the level in the electrolysis bath B1 ( 29 ) is back to normal level. At this moment the float switch S3 ( 28 ) will open again and the valve Y4 ( 34 ) will close, whereby the water vapor will then be returned to the electrolysis bath B1 ( 29 ) via the distiller ( 32 ) and the filter ( 33 ). You never need to refill sodium hydroxide or water in this electrolysis bath because neither of these two components is used up. This ensures that fluctuations in the liquid level of the electrolysis bath B1 caused by the switching hysteresis, the filling quantity and the mixing ratio of H 2 O and NaOH remain largely constant. This means that the electrical resistance of the electrolysis bath remains almost constant!

Das Elektrolysebad selbst, besteht aus einer entsprechenden Mischung von Natriumhydroxid (NaOH)2 und destilliertem Wasser (H2O). In ihm befinden sich die Elektroden (26) (Kathode) und (27) (Anode), welche sich jeweils in einer Gas­ auffangröhre (30) und (31) befinden. An der Kathode (26) entsteht Wasserstoff­ gas und an der Anode (27) Sauerstoffgas. Während dem Elektrolyseprozeß verbraucht sich das Natriumhydroxid nicht! Nur das Wasser wird verbraucht, da es während der Elektrolyse beständig in seine beiden Bestandteile 112 und O zerlegt wird. The electrolysis bath itself consists of an appropriate mixture of sodium hydroxide (NaOH) 2 and distilled water (H 2 O). In it are the electrodes ( 26 ) (cathode) and ( 27 ) (anode), which are each in a gas collecting tube ( 30 ) and ( 31 ). Hydrogen gas is produced on the cathode ( 26 ) and oxygen gas on the anode ( 27 ). The sodium hydroxide is not consumed during the electrolysis process! Only the water is used because it is constantly broken down into its two components 112 and O during the electrolysis.

Somit wäre dann auch die Betrachtung von Blatt 1 weitgehend abgeschlossen. Wenden wir uns nun der genaueren Betrachtung von Blatt 2 zu:
Auf ihm ist das Prinzip eines Elektroantriebs zu sehen, welcher z. B. für Kraft­ fahrzeuge, Busse und LKW's angewendet werden kann. Der von der Brennstoff­ zellenbatterie bezogene Strom, fließt durch eine Regeleinheit N1 durch einen Gleichstromelektromotor M1 und dem Elektrolysebad B1, welche zuein­ ander in Reihe geschaltet sind. Damit die Verluste durch das Elektrolysebad B1 so gering wie möglich ist, und damit auch die Spannung, die an ihm abfällt, muß es daher so niederohmig wie möglich sein. Das gleiche gilt dann auch für den Innen­ widerstand der Brennstoffzellenbatterie. Der Drehzahlregler N1 hat die Aufgabe, den Strom für den Elektromotor M1 über den regelbaren Widerstand R1 zu kontrollieren. R1 ist strenggenommen das "Gaspedal" auf das man tritt. Je weiter man das Gaspedal durchtritt, desto geringer wird der Widerstand von R1, und desto mehr Strom kann durch den Elektromotor M1 fließen, je schneller er dann das KFZ antreibt. Je schneller also M1 läuft, desto größer ist damit auch der Strom, der ja dann auch gleichzeitig durch das Elektrolysebad B1 fließt. Entsprechend stark ist dann auch die Gasentwicklung an den Elektroden. Läuft M1 langsamer, fließt auch entsprechend weniger Strom durch B1, wodurch die Gasentwicklung natürlich auch entsprechend geringer ausfällt. Aber in diesem Moment, wenn mit geringerer Leistung gefahren wird, benötigt die Brennstoff­ zellenbatterie auch entsprechend weniger Gas für sich selbst. Egal ob viel oder weniger Strom verbraucht wird, es gibt bei der Gasproduktion keinerlei Verluste, da es sich immer genau ausgleicht. Der Elektromotor M1 ist mechanisch an eine Lichtmaschine G2 gekoppelt, welche wiederum für die Spannungsversor­ gung der KFZ-Elektrik und der Schütz- und Ventilsteuerungen erzeugt und sicherstellt. Dazu betrachte man sich Blatt 3:
Bei der Lichtmaschine G2 handelt sich es um bei allen KFZ-Fahrzeugen üblich, um eine Drehstromlichtmaschine, deren drei Phasen über die Gleichrichterdioden V1, V2 und V3 gleichgerichtet und zu einem Pluspol vereinigt werden. Der Sternpunkt der drei Generatorwicklungen, ist somit der Minuspol und damit Masse an der gesamten KFZ-Karosserie. Wie üblich hat auch die Lichtma­ schine G2 einen Laderegler U1 für die Pufferbatterie G3. Ich schlage daher vor, für solche Arten Elektroautos auf Wasserstoffbasis ein 24 V-System für die KFZ-Elek­ trik und die Ventil- und Schützsteuerung einzuführen. Begründung: Ventile wird es für die 12 V-Systeme auf dem Markt kaum geben. Da sich aber in der Schaltungstechnik und im Schaltschrankbau 24 V-Systeme weitgehend durchgesetzt haben, wird man mit der Beschaffung entsprechender Materialien wie Ventile, Relais und Schütze etc. keinerlei Probleme haben, da diese dann sehr leicht zu beschaffen sind. Hinweis: Die 24 V KFZ-Stromkreise und der Haupt­ laststromkreis für den Elektromotor M1, dem Elektrolysebad B1 und dem Strom­ regler N1 sind strikt getrennt zu halten, da sie absolut nichts miteinander gemeinsam haben. Also auch kein gemeinsames 0 V Potential!Thus, the consideration of sheet 1 would be largely completed. Let us now turn to a closer look at sheet 2:
On it the principle of an electric drive can be seen, which z. B. for motor vehicles, buses and trucks can be applied. The current drawn by the fuel cell battery flows through a control unit N1 through a DC electric motor M1 and the electrolysis bath B1, which are connected to one another in series. In order for the losses through the electrolysis bath B1 to be as low as possible, and with it the voltage that drops across it, it must therefore be as low-resistance as possible. The same applies to the internal resistance of the fuel cell battery. The speed controller N1 has the task of controlling the current for the electric motor M1 via the adjustable resistor R1. R1 is strictly the "accelerator pedal" you step on. The further you depress the accelerator pedal, the lower the resistance of R1, and the more current can flow through the electric motor M1, the faster it then drives the motor vehicle. The faster M1 runs, the greater the current, which then flows through the electrolysis bath B1 at the same time. The gas evolution at the electrodes is correspondingly strong. If M1 runs more slowly, correspondingly less current flows through B1, which of course means that the gas development is correspondingly lower. But at this moment, when driving with less power, the fuel cell battery also requires less gas for itself. Regardless of whether much or less electricity is used, there is no loss in gas production, since it always balances itself out exactly. The electric motor M1 is mechanically coupled to an alternator G2, which in turn generates and ensures the voltage supply for the vehicle electrics and the contactor and valve controls. Take a look at sheet 3:
The alternator G2 is common to all motor vehicle vehicles, a three-phase alternator, the three phases of which are rectified via the rectifier diodes V1, V2 and V3 and combined to form a positive pole. The star point of the three generator windings is therefore the negative pole and thus the mass on the entire vehicle body. As usual, the alternator G2 also has a charge controller U1 for the buffer battery G3. I therefore propose to introduce a 24 V system for vehicle electrics and valve and contactor control for such types of hydrogen-based electric cars. Reason: There will hardly be any valves for the 12 V systems on the market. However, since 24 V systems have largely prevailed in circuit technology and control cabinet construction, you will have no problems with the procurement of appropriate materials such as valves, relays and contactors etc., as these are then very easy to obtain. Note: The 24 V vehicle circuits and the main load circuit for the electric motor M1, the electrolysis bath B1 and the current regulator N1 must be kept strictly separate, as they have absolutely nothing in common. So no common 0 V potential!

Die Pufferbatterie G3 gewährleistet auch im Stromlosen Zustand des 24 V Systems beim Einschalten der Steuerungselektronik eine Spannungsversorgung, da die Lichtmaschine in diesem Fall ja erst Strom liefern kann, wenn sie von M1 angetrieben wird. Sobald der Schlüsselschalter S5 ("Zündschloß") betätigt wird, wird der ganze steuerungstechnische Teil des 24 V-Systems mit Spannung versorgt und in Gang gesetzt: Das Hilfsrelais K3A bekommt Spannung und schließt dabei seinen Arbeitskontakt, welcher dann auf Blatt 2 den Regelwider­ stand R1 (dem Gaspedal) zur Motorenregeleinheit N1 zuschaltet. Dies soll eine Sicherheitsmaßnahme darstellen, damit nicht unbeabsichtigt oder unbefugt der Elektromotor M1 in Gang gesetzt werden kann, bevor der Schlüsselschalter S5 betätigt wurde. Die Lastkontakte der Schütze K1M und K2M sollen folgende Funktion haben: solange der Wasserstoffgasballon (11) (Blatt 1) den Endschalter S2 (10) nicht betätigt, dann sind die Lastkontakte von K1M geschlossen, während die von K2M offen sind. Sobald aber der Wasserstoffgasballon (11) den Endschalter S2 (10) betätigt, fallen die Lastkontakte von K1M ab, während der Überbrückungslastkontakt von K2M schließt. Das Elektrolysebad B1 wird damit überbrückt, damit der Elektrolyseprozeß und damit die Gasung sofort aufhören. Dies dient als Sicherheitsmaßnahme, damit die Gasballone nicht platzen können. Sobald der Wasserstoffgasballon sich soweit entleert hat und den Endschal­ ter S2 entlastet, schließen sofort wieder die Schützkontakte von K1M, während der Überbrückungskontakt von K2M gleichzeitig wieder öffnet. Damit beginnen augenblicklich wieder die Gasungsprozesse im Elektrolysebad B1. Soweit die Betrachtung von den Blättern 2 und 3.The buffer battery G3 guarantees a voltage supply even when the 24 V system is de-energized when the control electronics are switched on, since in this case the alternator can only supply current when it is driven by M1. As soon as the key switch S5 ("ignition lock") is actuated, the entire control-related part of the 24 V system is supplied with voltage and started: The auxiliary relay K3A receives voltage and closes its normally open contact, which on page 2 was the control resistor R1 (the accelerator pedal) to the engine control unit N1. This is intended to be a security measure so that the electric motor M1 cannot be started unintentionally or without authorization before the key switch S5 has been actuated. The load contacts of contactors K1M and K2M should have the following function: as long as the hydrogen gas balloon ( 11 ) (sheet 1) does not actuate limit switch S2 ( 10 ), the load contacts of K1M are closed while those of K2M are open. As soon as the hydrogen gas balloon ( 11 ) actuates the limit switch S2 ( 10 ), the load contacts of K1M drop, while the bridging load contact of K2M closes. The electrolysis bath B1 is thereby bridged so that the electrolysis process and thus the gassing stop immediately. This serves as a safety measure so that the gas balloons cannot burst. As soon as the hydrogen gas balloon has emptied so far and relieved the limit switch S2, the contactor contacts of K1M close again immediately, while the bypass contact of K2M opens again at the same time. The gassing processes in the electrolysis bath B1 immediately begin again. So much for the consideration of sheets 2 and 3.

Wenden wir uns nun den Blättern 4 bis 6 zu: Sie beinhalten den gesamten steuerungstechnischen Teil dieser Anlage. Nach meinem Vorschlag soll die Steuerung der Ventile Y1-Y4 und die der Schütze K1M und K2M von einer normalen Schottky-TTL-Logig übernommen werden. Da diese ausschließlich mit einer Steuerspannung von 5 V funktioniert, braucht man zunächst einen Spannungswandler, der die 24 V auf 5 V herunterwandelt. Dies geschieht mit dem IC 1, dem Spannungsstabilisator 7805, welcher auf Blatt 4 zu sehen ist. Damit wird dann die Baugruppe A1 versorgt, die die ganze Schaltungslogig beinhaltet. An der 5 V-Leitung angeschlossen sind auch der Druckwächter S1 und der Ballonendschalter S2. Der Druckwächter öffnet, wenn kein Gasdruck mehr vorhanden ist, also der Gasballon nahezu leer ist. Ansonsten ist er geschlossen. Der Ballonendschalter S2 öffnet, wenn der Ballon ihn durch seine maximale Aus­ dehnung betätigt und ist ansonsten geschlossen. Let us now turn to pages 4 to 6: They contain the entire control part of this system. My suggestion is that Control of valves Y1-Y4 and that of contactors K1M and K2M from one normal Schottky-TTL-Logig are taken over. Because this is exclusively works with a control voltage of 5 V, you first need one Voltage converter that converts the 24 V down to 5 V. This happens with the IC 1, the voltage stabilizer 7805, which can be seen on sheet 4. In order to then the module A1 is supplied, which contains the whole circuit logic. The pressure switch S1 and the are also connected to the 5 V line Balloon limit switch S2. The pressure switch opens when there is no more gas pressure is present, i.e. the gas balloon is almost empty. Otherwise it is closed. The balloon limit switch S2 opens when the balloon reaches its maximum off stretch operated and is otherwise closed.  

Beide Steuerschalter S1 und S2 steuern so die TTL-Logig an. Sobald sich der Wasserstoffgasballon zu füllen beginnt und ein minimaler Gasdruck vorhanden ist, schließt der Kontakt des Druckwächters S1. Der End­ schalter S2 bleit bis zu seiner Betätigung durch den Wasserstoffgasballon geschlossen. Der Ausgang (aa) führt somit Signal 1, der Ausgang Signal 0 und der Ausgang (ac) Signal 1. Sobald der Wasserstoffballon den Endschalter S2 be­ tätigt und sein Kontakt öffnet, ändert sich folgendes: Der Ausgang (aa) ändert seinen Signalzustand von 1 auf 0 und der Ausgang (ab) von 0 auf 1, der Ausgang (ac) von 1 auf 0. Wenn dann der Wasserstoffgasballon sich wieder entleert und sich dabei langsam wieder zusammenzieht, wird er den Endschalter S2 wieder entlasten, so daß sein Kontakt wieder schließt. In diesem Moment ändert sich aber am momentanen Signalzustand an den Ausgängen (aa) und (ab) nichts. Nur der Ausgang ac ändert sein Signal wieder von 0 auf 1. Erst wenn der Wasserstoffgasballon sich soweit entleert hat, daß der Druckwächter S1 seinen Kontakt wieder öffnet, ändert sich wieder der Signalzustand der Ausgänge (aa) und (ab): Sie vertauschen wieder ihre Rollen. Ausgang (aa) ändert seinen Signalzustand wieder von 0 auf 1 und der Ausgang ab seinen von 1 auf 0. Sobald der Druckwächter S1 seinen Kontakt wieder schließt, und der Wasserstoff­ gasballon sich wieder füllt und bei seiner maximalen Ausdehnung den Endschalter S2 wieder betätigt, beginnt dann alles wieder von neuem.Both control switches S1 and S2 control the TTL-Logig. As soon as the hydrogen gas balloon starts to fill up and a minimal one If there is gas pressure, the contact of the pressure switch S1 closes. The end Switch S2 continues to operate through the hydrogen gas balloon closed. The output (aa) thus carries signal 1, the output signal 0 and the output (ac) signal 1. As soon as the hydrogen balloon the limit switch S2 be and the contact opens, the following changes: the output (aa) changes its signal state from 1 to 0 and the output (down) from 0 to 1, the Output (ac) from 1 to 0. Then when the hydrogen gas balloon turns itself back on emptied and slowly contracts again, it becomes the limit switch Relieve S2 so that its contact closes again. At this moment but changes at the current signal state at the outputs (aa) and (from) nothing. Only the ac output changes its signal again from 0 to 1. First when the hydrogen gas balloon has emptied so far that the pressure switch S1 opens its contact again, the signal state of the outputs changes again (aa) and (ab): They swap roles again. Output (aa) changes its Signal state again from 0 to 1 and the output from 1 to 0. As soon as the pressure switch S1 closes its contact again, and the hydrogen gas balloon fills up again and the limit switch at its maximum expansion If you press S2 again, everything starts again.

Die Ausgänge der TTL-Logig steuern dann Schalttransistoren auf der Bau­ gruppe A2 an, welche auf Blatt 5 zu sehen ist: Mit diesem Schaltinterface sollen dann die Ventile Y1-Y4 und die Schütze K1M und K2M angesteuert werden. Die Schalttransistoren (V7-V9), schalten 24 V Relais (K4A-K6A), die dann wiederum die Ventile Y1-Y4 und die Schütze K1M und K2M schalten. Wenn der TTL-Ausgang (aa) Signal 1 führt, so steuert dieser den Schalttransistor V7 an, welcher dann wiederum das Relais K4A schaltet. Wenn der TTL-Aus­ gang (ab) den Schalttransitor V8 ansteuert, schaltet dieser Relais K5A. Steuert der Ausgang (ac) den Schalttransistor V8 an, so schaltet dieser Relais K6A. Die Widerstände R1 und R2, R3 und R4, sowie R5 und R6 sind Spannungs­ teiler, die gewährleisten, daß die Schalttransistoren wirklich nur dann durch­ schalten, wenn 4,5-5 V-Signalspannung von den Ausgängen der TTL-Logig ankommt. Die Dioden V4-V6, sind Freilaufdioden, um die Schalttransisto­ ren vor den Induktionsspitzen der Relais zu schützen.The outputs of the TTL-Logig then control switching transistors on the construction site group A2, which can be seen on sheet 5: With this switching interface, then the valves Y1-Y4 and the contactors K1M and K2M are controlled. The switching transistors (V7-V9), switch 24 V relays (K4A-K6A), which then turn valves Y1-Y4 and contactors K1M and K2M. If  the TTL output (aa) carries signal 1, this controls the switching transistor V7 on, which in turn switches the relay K4A. If the TTL off controls the switching transistor V8, this relay switches K5A. Controls the Output (ac) on the switching transistor V8, this relay K6A switches. The Resistors R1 and R2, R3 and R4, and R5 and R6 are voltage divider, which ensure that the switching transistors really only through switch when 4.5-5 V signal voltage from the outputs of the TTL-Logig arrives. The diodes V4-V6, are freewheeling diodes around the switching transistor to protect against the induction peaks of the relays.

Auf Blatt 6 ist dann die sog. Befehlsausgabe zu sehen: Das Relais K4A schaltet die Ventile Y1 und Y2 gleichzeitig, das Relais K5A gleichzeitig die Ventile Y3 und Y4. Das Wasserdampfauslaßventil Y5, wird ganz einfach durch den End­ schalter S3 angesteuert, welcher seinen Kontakt schließt, sobald der Füllstands­ pegel des Elektrolysebades seinen Höchststand zu überschreiten droht.The so-called command output can then be seen on sheet 6: The relay K4A switches valves Y1 and Y2 simultaneously, relay K5A simultaneously the valves Y3 and Y4. The water vapor outlet valve Y5 is simply through the end activated switch S3, which closes its contact as soon as the fill level level of the electrolysis bath threatens to exceed its maximum.

Mit den Schützen K1M und K2M, hat es eine besondere Bewandnis, da sie sehr hohe Ströme schalten müssen und daher auch eine entsprechende Baugröße haben. Da wird es für 24 V-Steuerspannung in dieser Größenordnung nichts geben. Also wird man hier auf entsprechende 230 V-Schütze zurückgreifen müssen. Aus diesem Grund soll dann ein kleinerer Wechselrichter (U2) für die Spannungsversorgung herangezogen werden. Das Relais K6A schaltet dann den Schütz K1M. Wenn K1M anzieht, so öffnet auch sein Öffnerhilfskontakt unterbricht und damit die Spannungszufuhr zu K2M. Wenn K6A abfällt, so fällt auch K1M wieder ab, wodurch sein Öffnerhilfskontakt wieder schließt. Ist dies ge­ schehen, so bekommt K2M Spannung und zieht an. Damit währe der Steuerungs­ technische Teil abgeschlossen. With the K1M and K2M shooters, it has special expertise as it have to switch very high currents and therefore also a corresponding size to have. There will be nothing of this magnitude for 24 V control voltage give. So you will use appropriate 230 V contactors here have to. For this reason, a smaller inverter (U2) for the Power supply can be used. The relay K6A then switches the contactor K1M. When K1M picks up, its NC auxiliary contact also opens interrupts and thus the voltage supply to K2M. If K6A drops, it drops also K1M again, whereby its NC auxiliary contact closes again. Is this ge? happen, K2M gets tension and attracts. That would be the control technical part completed.  

Selbstverständlich kann man dieses spezielle Wasserstoffversorgungssystem auch zur allgemeinen Stromversorgung benutzen: Anstatt eines Gleichstrommotors kann auch ein beliebig anderer Verbraucher in Reihe zum Elektrolysebad B1 schalten, in diesem Fall einen Drehstromwechselrichter für das allgemeine Dreh­ stromnetz wie er auf Blatt 7 zu sehen ist. (Natürlich kann man auch für autarke Anlagen einen Einphasenwechselrichter benutzen). Auf Blatt 8 ist dann noch ein Drehstromtrafo (T1) zu sehen, der auf 400/230 V hochtransformiert und auch den Sternpunkt für den PEN liefert. Dies nur für den Fall, wenn der Drehstromtrafo (T1) nicht schon im Drehstromwechselrichter integriert ist. Schaltungs- und steuerungstechnisch bleibt ansonsten alles gleich. Das Steuerspannungsnetzgerät U3 stellt die Spannungsversorgung für den steuerungs­ technischen Teil der Anlage sicher. Ganz am Anfang wird alles total spannungslos sein, da die Brennstoffzellenbatterie G1 erst dann Strom liefern kann, wenn sie mit Wassersoff- und Sauerstoffgas versorgt wird. Im spannungslosen Zustand werden auch die Ventile Y1 und Y2 zu sein. Damit die Anlage trotzdem problemlos angefahren werden kann, soll eine Pufferbatterie G4 kurzfristig die Spannungsversorgung für den steuerungstechnischen Teil übernehmen. Sie kann über den Steuerschalter S4 zugeschaltet werden. S4 kann hier als "Bruder" des Schlüsselschalters S5 gesehen werden, mit dem diese Anlage als Brennstoffzellen­ auto betrieben wird. Sobald die Brennstoffzellenbatterie Strom und Spannung liefert, bekommt auch das Netzgerät U3 Spannung und kann von dem Augenblick an die Spannungsversorgung für den steuerungstechnischen Teil übernehmen. Die Pufferbatterie G4 ist von da an überflüssig und kann über S4 abgeschaltet werden, falls sie nicht wieder aufgeladen werden braucht. Die Pufferbatterie G4 ist auch dann notwendig, wenn vergessen wird Wasser­ stoff- und Sauerstoffgas in den Tanks bei Bedarf nachzufüllen und die Anlage ausfällt. Of course you can also use this special hydrogen supply system Use for general power supply: Instead of a DC motor any other consumer can also be connected in series to the electrolysis bath B1 switch, in this case a three-phase inverter for general rotation power supply as shown on sheet 7. (Of course you can also for self-sufficient systems use a single-phase inverter). Then on sheet 8 Another three-phase transformer (T1) can be seen, which transforms up to 400/230 V. and also supplies the star point for the PEN. This only if the Three-phase transformer (T1) is not already integrated in the three-phase inverter. In terms of circuitry and control technology, everything else remains the same. The Control voltage power supply U3 provides the voltage supply for the control technical part of the system safely. At the very beginning, everything becomes totally tension-free be, because the fuel cell battery G1 can only deliver electricity when it is with Hydrogen and oxygen gas is supplied. In a de-energized state are also going to be valves Y1 and Y2. So that the system anyway can be started without any problems, a buffer battery G4 should shortly Take over the power supply for the control engineering part. she can can be switched on via the control switch S4. S4 can here as "brother" of the Key switch S5 can be seen using this system as fuel cells is operated automatically. Once the fuel cell battery has electricity and Supplies voltage, the power supply U3 also gets voltage and can Moment to the power supply for the control engineering part take. From then on, the G4 buffer battery is superfluous and can be operated via S4 be switched off if it does not need to be recharged. The Backup battery G4 is also necessary if water is forgotten Refill material and oxygen gas in the tanks if necessary and the system fails.  

Nachdem dann wieder die Tanks aufgefüllt sind, muß die Anlage wie ganz am Anfang wieder angefahren werden, bis sie sich durch ihre eigene Spannungsver­ sorgung über das Netzgerät U3 selbst halten kann.After the tanks have been filled again, the system has to be completely on Started again until they are through their own voltage ver supply via the U3 power supply itself.

NachtragAddendum

Statt dem Sauerstofftank (1) auf Blatt 1, kann auch an der gleichen Stelle ein Luft­ einlaßfilter gesetzt werden, falls der von der Brennstoffzellenbatterie benötigte Sauerstoff über die Luft geholt werden soll, wie im Falle eines Brenn­ stoffzellenbetriebenen Fahrzeugs wie der NECAR II. Während die Brennstoff­ zellenbatterie ihren Wasserstoff aus dem Gastank entnimmt, kann der Sauerstoff auch aus der Luft entnommen werden, anstatt aus einem zusätzlichen Sauerstoff­ tank, was ja zusätzlichen Platzbedarf und auch höhere Kosten bedeuten würde, da das Sauerstoffgas ebenfalls bezahlt werden müßte, wollte man es tanken. Sobald die Brennstoffzellenbatterie ihr Wasserstoff- und Sauerstoffgas aus den Gasballonen bezieht, ist der Kreislauf über die Rückdestillation des entstehen­ den Wasserdampfes zum Elektrolysebad wieder geschlossen. Statt der Gasballone können auch Metallhydridspeicher verwendet werden.Instead of the oxygen tank ( 1 ) on sheet 1, an air inlet filter can also be placed in the same place if the oxygen required by the fuel cell battery is to be taken via the air, as in the case of a fuel cell powered vehicle like the NECAR II If the fuel cell battery takes its hydrogen from the gas tank, the oxygen can also be taken from the air instead of from an additional oxygen tank, which would mean additional space requirements and also higher costs, since the oxygen gas would also have to be paid if you wanted to fill it up. As soon as the fuel cell battery draws its hydrogen and oxygen gas from the gas balloons, the cycle via the distillation of the water vapor to the electrolysis bath is closed again. Metal hydride stores can also be used instead of the gas balloons.

Der Druckwächter S6 (36) (Blatt 1) schaltet in beiden Fällen, also für die Anwen­ dung meiner Idee in einem Automobil, als auch für die Anwendung als autarke Stromversorgung, rechtzeitig ein Warnlämpchen für das Armaturenbrett, bzw. Anzeigetafel der autarken Stromversorgung, wenn im Wasserstoffgastank (2) fast kein Gas mehr vorhanden ist. Sobald also der Gasdruck soweit abgesunken ist, schließt der Kontakt von S6 (Blatt 6) und schaltet damit ein Warnlämpchen H1. In diesem Moment, wo dieses Warnlämpchen leuchtet, wird von den Gastanks auf die wieder für diese Tankladungsperiode letztmalig gefüllten Gasballone umgeschaltet. Dann weiß der Fahrer, daß er jetzt auf "Reserve" fährt und in der nächsten Zeit unverzüglich die Gastanks wieder auftanken muß. Das gleiche gilt dann auch für den Betreiber einer solchen autarken Stromversorgung.The pressure switch S6 ( 36 ) (sheet 1) switches on in both cases, i.e. for the application of my idea in an automobile, as well as for use as a self-sufficient power supply, a warning light for the dashboard or display panel of the self-sufficient power supply in good time, if there is almost no gas left in the hydrogen gas tank ( 2 ). As soon as the gas pressure has dropped so far, the contact of S6 (sheet 6) closes and thus switches a warning lamp H1. At this moment, when this warning lamp lights up, the gas tanks switch over to the gas balloons filled again for the last time for this tank load period. Then the driver knows that he is now on "reserve" and must refuel the gas tanks immediately in the next few days. The same applies to the operator of such an autonomous power supply.

Insgesamt gesehen, kann man mit diesem Prinzip so eine Wasserstoff- Sauerstoff­ tankladung indirekt immens verbilligen, da durch die nahezu verlustlose Zurück­ gewinnung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas, die primäre Tankladung zeitlich "verstreckt" werden kann. D.h.: Die Zeit, in der so eine Gastankladung ausreicht, bzw. die Reichweite eines brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugs, kann bei konstanter Leistungsabgabe der Brennstoffzellenbatterie mindestens ver­ doppelt werden! Da das Elektrolysebad B1 extrem niederohmig ist, wird der Spannungsabfall an B1 ebenfalls so niedrig sein, daß er überhaupt nicht ins Gewicht fällt. Schließlich kommt es bei der Elektrolyse, also der Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas nur auf den Strom an, der durch das Elektrolyse­ bad B1 fließt. Da es sich dabei um eine Reihenschaltung von Verbraucher und Elektrolysebad handelt, ist die Stromstärke überall gleich.Overall, this principle can be used to create a hydrogen-oxygen Indirectly cheaper tank load indirectly, because of the almost lossless back Production of hydrogen and oxygen gas, the primary tank load can be "stretched" in time. That is: the time when such a gas tank load sufficient, or the range of a fuel cell powered vehicle, can with constant output of the fuel cell battery at least ver become double! Since the electrolysis bath B1 is extremely low-resistance, the Voltage drop across B1 should also be so low that it does not ins Weight drops. After all, electrolysis, i.e. the production of Hydrogen and oxygen gas only affect the electricity generated by electrolysis bad B1 flows. Since this is a series connection of consumers and Electrolysis bath, the current is the same everywhere.

Es folgt nun auf den Blättern 23-29 die mathematische Dokumentation. The mathematical documentation now follows on pages 23-29.  

Die Hauptkomponente der Laststromkreis, besteht aus drei Elementen: Der Brennstoffzellenbatterie, dem Verbraucher und dem Elektrolysebad. Jeder dieser drei Elemente hat einen Eigenwiderstand, der sich in einer Reihenschaltung zu einem Gesamtwiderstand addiert. Damit das Gesamtschema ersichtlich ist, betrachte man sich Blatt 9 und 22: Blatt 9 ist eine schematische Darstellung des Ersatzschaltbildes aller 3 im Laststromkreis befindlichen Widerstände und entspricht einem Spannungsdreiteiler. Blatt 22 ist ein Hinweisblatt mit der Erklärung seiner Bestandteile. Die Brennstoffzellenbatterie hat einen Innenwider­ stand (Ri), der Verbraucher entspricht einem Lastwiderstand (RL) und das Elektrolysebad hat einen Widerstand (REB). Da alle diese Widerstände in Reihe geschaltet sind, ergibt dies eine Reihenschaltung von drei Widerständen und stellt somit einen Spannungsdreiteiler dar. Die Urspannung (U0) wird demnach aufgeteilt in die drei Spannungsteile (Ui) (Spannungsabfall an der Brennstoff­ zellenbatterie), (UL) (Abfallende Spannung am Verbraucher) und (UEB) (Abfallende Spannung am Elektrolysebad). Der Gesamtstrom (Ig) bleibt in einer Reihenschaltung sowieso immer gleich und wird vom Gesamtwiderstand Rg, der sich aus der Addition der drei Teilwiderstände ergibt und der Urspannung (U0) bestimmt.The main component of the load circuit consists of three elements: The Fuel cell battery, the consumer and the electrolysis bath. Each of these three elements has an inherent resistance, which can be combined in a series added up to a total resistance. So that the overall scheme can be seen, consider sheets 9 and 22: sheet 9 is a schematic representation the equivalent circuit diagram of all 3 resistors in the load circuit and corresponds to a voltage divider. Sheet 22 is an information sheet with the Explanation of its components. The fuel cell battery has an internal resistance stand (Ri), the consumer corresponds to a load resistance (RL) and that Electrolysis bath has a resistance (REB). Since all of these resistors are in Are connected in series, this results in a series connection of three resistors and thus represents a voltage divider. The original voltage (U0) is accordingly divided into the three voltage parts (Ui) (voltage drop across the fuel cell battery), (UL) (falling voltage at the consumer) and (UEB) (Falling voltage at the electrolysis bath). The total current (Ig) remains in a series connection is always the same anyway and is determined by the total resistance Rg, which results from the addition of the three partial resistances and the original tension (U0) determined.

Laut Auskunft von der Firma Siemens in Erlangen, welche solche PEM-Brennstoffzellen produziert, beträgt die Urspannung (Klemmenspannung) einer einzelnen PEM-Brennstoffzelle 1 V. Der Innenwiderstand einer einer solchen PEM-Brennstoffzelle beträgt 0,3 Ohm je Quadratcentuneter Elektrodenober­ fläche. Der Wirkungsgrad beträgt im Vollastbetrieb 60%, welcher sich aber noch bis zum Jahre 2005 auf 65% im Vollastbetrieb steigern läßt. Dies nur zur allgemeinen Information. According to information from Siemens in Erlangen, which ones PEM fuel cells produced, the original voltage (terminal voltage) is one single PEM fuel cell 1 V. The internal resistance of such one PEM fuel cell is 0.3 ohms per square centimeter of upper electrode surface. The efficiency is 60% in full load operation, which is still increased to 65% in full load operation by 2005. This only for general information.  

Wenn man meine Idee für Brennstoffzellenbetriebene Automobile ausnützt, so ergibt sich folgender Sachverhalt: Im Versuchsmobil NECAR II, sind bekanntlich 300 Brennstoffzellen in Reihe zu einer Batterie zusammengeschaltet. Die Urspannung einer einzelnen Brennstoffzelle beträgt durchschnittlich 1 V. 300 × 1 V = 300 V. Diese 300 V entsprechen dann der Urspannung U0 der ges. Brennstoffzellenbatterie. Unter der Annahme, daß die Brennstoffzellenelektroden quadratisch sind und eine Kantenlänge von je 30 cm aufweisen, so errechnet sich daraus eine Fläche von 30 × 30 cm = 900 cm im Quadrat. Der Innenwiderstand eines PEM-Brennstoffelements beträgt wie schon erwähnt, 0,3 Ohm × cm im Quadrat. 0,3 Ohm × cm hoch 2/900 cm hoch 2 = 3,333 . . . × 10 hoch minus 4 Ohm je Elektrode. Da aber jedes Brennstoffelement zwangsläufig 2 Elektroden besitzt, betragt dann der Innenwiderstand 6,67 × 10 hoch minus 4 Ohm je Brenn­ stoffelement. Im Versuchsmobil NECAR II, sind 300 solcher Brennstoffelemente in Reihe geschaltet, wodurch der Gesamtinnenwiderstand einer solchen Brennstoffzellenbatterie sich zu 300 × 6,67 × 10 hoch minus 4 Ohm = 0,2 Ohm ergibt. Dies wäre also Ri. Der Widerstandswert des Elektromotors wird von mir mit 1 Ohm als RL angenommen. Der Widerstand REB des Elektrolysebads kann je nach Größe und Alkalisierungsgrad durch die Natronlauge mit 0,1 Ohm ange­ nommen werden. So ergibt sich ein Gesamtwiderstand Rg von 1,3 Ohm. Teilt man die Urspannung U0 von 300 V durch diesen Rg, so ergibt sich nach: 300 V/1,3 Ohm = 230,77 Ampere als Ig. Die Spannungsabfälle an den drei Widerständen Ri, RL und REB teilt sich wie folgt auf: Zunächst muß man den Ri und den RL zu einem Widerstandswert RiL zusammenfassen:
0,2 Ohm+1 Ohm = 1,2 Ohm. Das Gleiche auch mit den an ihnen abfallende Spannungen: Ui+UL = UiL. Nach dem Dreisatz erfolgt dann:
UiL = RiL × U0/Rg = 1,2 Ohm × 300 V/1,3 Ohm = 276,9 V. So wurden nach U0-UiL = 300 V-276,9 = 23,1 V am Elektrolysebad abfallen. Um die Leistung berechnen zu können, welche sich für den Gleichstrommotor ergibt, muß man die Spannung UiL in Ui und UL aufteilen: UL = RL × UiL/RiL. 1 Ohm × 276,9 V/1,2 Ohm = 230,75 V (UL). So wäre der Spannungsabfall an Ri: UiL-UL = 276,9-230,75 = 46,15 V (Ui). Die Leistung, die dann am Elektro­ motor abfällt berechnet sich folgendermaßen: PL = UL × Ig = 230,75 V × 230,77A = 53250 W. Da der Elektromotor auch noch eine Licht­ maschine für die Spannungsversorgung der Anlagensteuerung, sowie die restliche KFZ-Elektrik antreiben muß, dürfte dieser Wert gerade ausreichend sein, wenn im NECAR II der Elektromotor eine Leistungsaufnahme von 33000 W hat. (Quelle: PM-Magazin Ausgabe Februar 1997).If you take advantage of my idea for fuel cell-powered automobiles, the following facts arise: In the experimental mobile NECAR II, as is well known, 300 fuel cells are connected in series to form a battery. The original voltage of an individual fuel cell is on average 1 V. 300 × 1 V = 300 V. This 300 V then corresponds to the original voltage U0 of the total. Fuel cell battery. Assuming that the fuel cell electrodes are square and have an edge length of 30 cm each, an area of 30 × 30 cm = 900 cm in the square is calculated therefrom. As already mentioned, the internal resistance of a PEM fuel element is 0.3 ohm × cm square. 0.3 ohm × cm high 2/900 cm high 2 = 3.333. . . × 10 high minus 4 ohms per electrode. But since each fuel element inevitably has 2 electrodes, the internal resistance is 6.67 × 10 high minus 4 ohms per fuel element. In the test vehicle NECAR II, 300 such fuel elements are connected in series, so that the total internal resistance of such a fuel cell battery is 300 × 6.67 × 10 high minus 4 ohms = 0.2 ohms. So this would be Ri. The resistance value of the electric motor is assumed to be 1 Ohm as RL. The resistance REB of the electrolysis bath can, depending on the size and degree of alkalization, be assumed to be 0.1 ohm by the sodium hydroxide solution. This results in a total resistance Rg of 1.3 ohms. If the original voltage U0 of 300 V is divided by this Rg, the following results as follows: 300 V / 1.3 ohms = 230.77 amps as Ig. The voltage drops across the three resistors Ri, RL and REB are divided as follows: First, the Ri and the RL must be combined to form a resistance value RiL:
0.2 ohms + 1 ohms = 1.2 ohms. The same with the voltages dropping across them: Ui + UL = UiL. After the three-sentence follows:
UiL = RiL × U0 / Rg = 1.2 Ohm × 300 V / 1.3 Ohm = 276.9 V. Thus, according to U0-UiL = 300 V-276.9 = 23.1 V drop at the electrolysis bath. In order to be able to calculate the power that results for the DC motor, the voltage UiL must be divided into Ui and UL: UL = RL × UiL / RiL. 1 ohm × 276.9 V / 1.2 ohm = 230.75 V (UL). So the voltage drop at Ri would be: UiL-UL = 276.9-230.75 = 46.15 V (Ui). The power that then drops on the electric motor is calculated as follows: PL = UL × Ig = 230.75 V × 230.77A = 53250 W. Since the electric motor also has an alternator for the power supply to the system control, as well as the rest of the vehicle If the electrics have to drive, this value should be just sufficient if the electric motor in the NECAR II has a power consumption of 33000 W. (Source: PM Magazine February 1997 edition).

Der Wasserstoffgastank des NECAR II hat ein Volumen für 300 Liter komprimiertes Wasserstoffgas. Unter der Annahme, das nach dem Verbrauch von je 150 Litern Wasserstoffgas die Gasballone gefüllt sind und auf sie umgeschaltet wird, ergibt sich folgender Sachverhalt: 60% (Wirkungsgrad der Brennstoff­ zellenbatterie) von 150 Litern = 150 L × 0,6 = 90 L. Der Wasserstoffgasballon soll so bemessen sein, daß er dann sein max. Ausdehnungsvolumen erreicht hat und den Endschalter S2 betätigt, wodurch auf ihn und den Sauerstoffgasballon umgeschaltet wird. Von diesen 90 L werden im laufe der Zeit ebenfalls wieder 60% zurückgewonnen: 90 L × 0,6 = 54 L. So kann es theoretisch noch dreimal so weiter gehen: 54 L × 0,6 = 32 L; 32 L × 0,6 = 19 L; 19 L × 0,6 = 11 L; 90 L+54 L+32 L+19 L+11 L = 206 L nahezu verlustlose Gas­ rückgewinnung durch Elektrolyse! Der Druckwächter an der Wasserstoffgaslei­ tung des Wasserstoffgasballons soll so bemessen sein, daß er bei einem Gasdruck von weniger als 11 Litern Gas eine Umschaltung auf den Wasserstoffgastank ein­ leitet. So kann dann das Spiel wieder von neuem beginnen: wenn dann die restlichen 150 Liter von 300 Litern insg. aufgebraucht sind, wird wieder erneut auf die Gasballone umgeschaltet. Spätestens jetzt fährt man auf "Reserve". The hydrogen gas tank of the NECAR II has a volume for 300 liters compressed hydrogen gas. Assuming that after the consumption of each 150 liters of hydrogen gas the gas balloons are filled and switched to the following facts result: 60% (efficiency of the fuel cell battery) of 150 liters = 150 L × 0.6 = 90 L. The hydrogen gas balloon should be dimensioned so that it is then max. Has reached expansion volume and actuated the limit switch S2, causing it and the oxygen gas balloon is switched. Of these 90 L, 60% will also become recovered: 90 L × 0.6 = 54 L. Theoretically, it still can go three times as much: 54 L × 0.6 = 32 L; 32 L x 0.6 = 19 L; 19 L x 0.6 = 11 L; 90 L + 54 L + 32 L + 19 L + 11 L = 206 L almost lossless gas recovery through electrolysis! The pressure switch at the hydrogen gas plant tion of the hydrogen gas balloon should be such that it is at a gas pressure switching from less than 11 liters of gas to the hydrogen gas tank directs. So the game can start again: if it does remaining 150 liters of 300 liters are used up again switched back to the gas balloons. At the latest now you drive on "reserve".  

Aber in dieser Zeit werden nach der gleichen Rechnung abermals insg. mit den 90 Litern von 150 Litern, 206 Liter Wasserstoff- und Sauerstoffgas zurückge­ wonnen. So hat man zum Schluß insg. 412 Liter alleine durch die Elektrolyse zurückgewonnen. Addiert man diese 412 Liter mit den je 300 Litern aus den Gastanks, so ergibt dies eine Gesamtmenge von je 712 Litern. Damit wäre so eine Wasserstofftankladung von 300 Litern indirekt mehr als verdoppelt! Die Reich­ weite des NECAR II beträgt 250 km. Wenn man das Verhältnis zwischen 712 Litern und 300 Litern errechnet, so ergibt sich nach: 7121300 = 2,37 als Faktor. 250 km × 2,37 = 592,5 km Reichweite bis zum Wiederauftanken des Wasserstofftanks im Falle des NECAR II!But in this time, the same calculation is used again with the 90 liters of 150 liters, 206 liters of hydrogen and oxygen gas returned won. In the end, you have a total of 412 liters through the electrolysis alone recovered. If you add these 412 liters with the 300 liters from each Gas tanks, this gives a total of 712 liters. That would be one Hydrogen tank load of 300 liters indirectly more than doubled! The empire distance of the NECAR II is 250 km. If you look at the ratio between 712 Calculated liters and 300 liters, the result is: 7121300 = 2.37 as a factor. 250 km × 2.37 = 592.5 km range to refuel the Hydrogen tanks in the case of the NECAR II!

Wenn man so eine Anlage nach meiner Idee als Kraftwerk oder vor allem als autarke Stromversorgung für einzelne Fabrikhallen oder Dreifamilienhäusern etc. nutzen will, so bleiben die Berechnungsgrundlagen und Formeln gleich, nur die Werte liegen in anderen Dimensionen. Wenn es der Platz erlaubt, so wäre es vorstellbar, eine 3-1/3 größere Anlage in einem dafür ausgelegten Keller einzu­ bauen. Die Elektroden der Brennstoffzellenbatterie hätten dann eine Kantenlänge von 100 cm, also einem Meter. Dies ergäbe nach 100 cm × 100 cm = 10000 cm im Quadrat. 0,3 Ohm × cm hoch 2/10000 cm hoch 2 = 3 × 10 hoch minus 5 Ohm je Elektrode. Den gleichen Betrag mal zwei (Kathode und Anode) ergibt 6 × 10 hoch minus 5 Ohm je Brennstoffelement. Würde man 450 Brennstoffelemente in Reihe schalten, so ergäbe dies einen Gesamtinnen­ widerstand Ri von: 450 × 6 × 10 hoch minus 5 Ohm = 0,027 Ohm für die gesamte Brennstoffzellenbatterie. Der Lastwiderstand RL, welcher dem Gleichstrom­ primäranschluß des Drehstromwechselrichters entsprechen soll, wird von mir mit 0,5 Ohm angenommen. Wenn es der Platz erlaubt, so könnte man ein größeres Elektrolysebad benutzen und mit dem entsprechenden Alkalisierungsgrad durch Natronlauge ein REB mit 0,05 Ohm angenommen werden. If you like such a plant as my idea as a power plant or above all as self-sufficient power supply for individual factory buildings or three-family houses etc. want to use, the calculation bases and formulas remain the same, only the values are in other dimensions. If space permits, it would be conceivable to insert a 3-1 / 3 larger system in a basement designed for this purpose to build. The electrodes of the fuel cell battery would then have an edge length of 100 cm, i.e. one meter. This would result in 100 cm × 100 cm = 10000 cm in the square. 0.3 ohm × cm high 2/10000 cm high 2 = 3 × 10 high minus 5 ohms per electrode. The same amount times two (cathode and anode) gives 6 × 10 high minus 5 ohms per fuel element. You would Switching 450 fuel elements in series would result in a total interior resistance Ri of: 450 × 6 × 10 high minus 5 ohms = 0.027 ohms for the whole Fuel cell battery. The load resistor RL, which is the direct current primary connection of the three-phase inverter should be with me Assuming 0.5 ohms. If space permits, you could get a bigger one Use electrolysis bath and use the appropriate degree of alkalization Sodium hydroxide a REB with 0.05 ohm can be assumed.  

Dies ergäbe einen Rg von: Ri+RL+REB = 0,027 Ohm+0,5 Ohm+0,05 Ohm = 0,577 Ohm. Die Urspannung (Klemmenspannung) U0 der Brennstoff­ zellenbatterie würde dann 450 × 1 V = 450 V betragen. Der Gesamtstrom Ig errechnet sich dann aus: Ig = U0/Rg = 450 V/0,577 Ohm = 779 Ampere Kommen wir nun wieder zur Aufteilung der einzelnen Spannungswerte an den Teilwiderständen des Spannungsdreiteilers Ri, RL, und REB: Zunächst müssen wieder der Ri und der RL zu einem RiL zusammengefaßt werden:
0,027 Ohm+0,5 Ohm = 0,527 Ohm. Die spannungswerte wie folgt:
UiL = RiL × U0/Rg = 0,527 Ohm × 450 V/0,577 Ohm = 411 V.
UEB = U0-UiL = 450 V-411 V = 39 V, welche dann nur am Elektrolysebad abfallen würden. UL = RL × UiL/RiL = 0,5 Ohm × 411 V/0,527 Ohm = 389 V, also die Spannung die primär am Drehstromwechselrichter abfallen würde. Daraus errechnet sich folgend mögliche primäre Leistungsabgabe am Drehstromwechselrichter: PL = UL × Ig = 389 V × 779 A = gut 303000 Watt. Unter der Annahme, daß der Drehstromwechselrichter einen Wirkungsgrad von 90% aufweist, so wäre eine sekundäre Leistungsabgabe von: Pab = Pzu × eta = 303000 W × 0,9 = 272900 Watt möglich. Also mehr als genug zur Ver­ sorgung ganzer Haushalte oder Fabriken.This would give an Rg of: Ri + RL + REB = 0.027 Ohm + 0.5 Ohm + 0.05 Ohm = 0.577 Ohm. The original voltage (terminal voltage) U0 of the fuel cell battery would then be 450 × 1 V = 450 V. The total current Ig is then calculated from: Ig = U0 / Rg = 450 V / 0.577 Ohm = 779 Ampere Now we come back to dividing the individual voltage values at the partial resistors of the voltage divider Ri, RL, and REB: First, the Ri and the RL can be combined into a RiL:
0.027 ohms + 0.5 ohms = 0.527 ohms. The voltage values as follows:
UiL = RiL × U0 / Rg = 0.527 Ohm × 450 V / 0.577 Ohm = 411 V.
UEB = U0-UiL = 450 V-411 V = 39 V, which would then only drop off at the electrolysis bath. UL = RL × UiL / RiL = 0.5 ohm × 411 V / 0.527 ohm = 389 V, i.e. the voltage that would drop primarily at the three-phase inverter. From this, the following possible primary power output is calculated on the three-phase inverter: PL = UL × Ig = 389 V × 779 A = a good 303,000 watts. Assuming that the three-phase inverter has an efficiency of 90%, a secondary power output of: Pab = Pzu × eta = 303000 W × 0.9 = 272900 Watt would be possible. So more than enough to supply entire households or factories.

Auch bei der Rückgewinnung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas durch Elektro­ lyse gilt das gleiche wie im Falle der Automobilanwendung meiner Idee, nur mit dem Unterschied, daß die Gasversorgung der Brennstoffzellenbatterie in solchen Dimensionen nur noch mit je einer Wasserstofftankanlage und einer Sauerstofftankanlage betrieben werden kann. Unter der Annahme, ein Wasser­ stofftank und ein Sauerstofftank würden je 1000 Liter komprimiertes Gas fassen, ergibt sich wieder folgende Rechnung: Die Gasballone sollen wieder so bemessen sein, daß nach der Erbrütung von je 60% von 500 Litern auf sie umgeschaltet wird. Also in the recovery of hydrogen and oxygen gas by means of electricity lyse applies the same as in the case of the automotive application of my idea, only with the difference that the gas supply to the fuel cell battery in such dimensions only with one hydrogen tank system and one Oxygen tank system can be operated. Assuming a water a fuel tank and an oxygen tank would each hold 1,000 liters of compressed gas, The following calculation results again: The gas balloons should be dimensioned again be that after the incubation of 60% each of 500 liters switched to them becomes.  

500L × 0,6 = 300 L. 300 L × 0,6 = 180 L. 180 L × 0,6 = 108 L. 108 L × 0,6 = 64 L. 64 L × 0,6 = 38 L. 300 L+180 L+108 L+64 L+38 L = 690 L. insgesamt, nach einer Periode. Nach zwei Perioden ergibt das auch wieder das Doppelte: 690 L × 2 = 1380 Liter alleine aus der Elektrolyserückge­ winnung! Addiert mit den insg. 1000 Litern Füllmenge je Gastank ergibt dies: 1000 L+1380 L = 2380 Liter Wasserstoff- und Sauerstoffgas. Auch hieraus ist ersichtlich, daß auch bei größeren Anlagen nach meiner Idee und meinem Prinzip die Tankladungen indirekt jeweils mehr als verdoppelt werden kann! Dadurch würde sich der Preis einer Wasserstoff- und Sauerstofftankladung indirekt etwas mehr als halbieren! Das gleiche gilt dann auch für die Anwendung meiner Idee für Brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge, auch wenn nur Wasserstoffgas getankt werden muß und nicht auch noch Sauerstoff. Auch hier ließe sich der Preis für so eine Wasserstofftankladung indirekt etwas mehr als nur halbieren! Man zahlt zwar den vollen Preis für eine Tankladung, kommt aber im Endeffekt mehr als doppelt solange damit aus!
Damit wäre auch die mathematische Dokumentation abgeschlossen! 500L × 0.6 = 300 L. 300 L × 0.6 = 180 L. 180 L × 0.6 = 108 L. 108 L × 0.6 = 64 L. 64 L × 0.6 = 38 L. 300 L + 180 L + 108 L + 64 L + 38 L = 690 L. in total, after one period. After two periods, this also results in double: 690 L × 2 = 1380 liters from the electrolysis recovery alone! Added to the total of 1000 liters of filling volume per gas tank, this results in: 1000 L + 1380 L = 2380 liters of hydrogen and oxygen gas. From this it can also be seen that, even with larger systems, tank loads can be more than doubled indirectly according to my idea and principle! This would indirectly reduce the price of a hydrogen and oxygen tank charge by more than half! The same applies to the application of my idea for fuel cell powered vehicles, even if only hydrogen gas has to be filled and not oxygen. Here, too, the price for such a hydrogen tank load could indirectly be a little more than halved! You pay the full price for a tank load, but in the end you get more than twice as long!
This would also complete the mathematical documentation!

Bezugszeichenliste für Blatt 1List of reference symbols for sheet 1

11

Sauersgastofftank mit komprimiertem Gas
Oxygen gas tank with compressed gas

22nd

Wassergastofftank mit komprimiertem Gas
Hydrogen gas tank with compressed gas

33rd

Gasventil des Sauerstofftanks (Y1)
Oxygen tank gas valve (Y1)

44th

Gasventil des Wasserstofftanks (Y2)
Hydrogen tank gas valve (Y2)

55

Gasventil des Wasserstoffgasballons (Y3)
Hydrogen gas balloon gas valve (Y3)

66

Gasventil des Sauerstoffgasballons (Y4)
Oxygen gas balloon gas valve (Y4)

77

Sauerstoffversorgungsleitung zur Brennstoffzeilenbatterie
Oxygen supply line to the fuel cell battery

88th

Wasserstoffversorgungsleitung zur Brennstoffzellenbatterie
Hydrogen supply line to the fuel cell battery

99

Druckwächter des Wasserstoffgasballons (S1)
Hydrogen gas balloon pressure switch (S1)

1010th

Endschalter des Wasserstoffgasballons (S2)
Limit switch of the hydrogen gas balloon (S2)

1111

Wasserstoffgasballon
Hydrogen gas balloon

1212th

Sauerstoffgasballon
Oxygen gas balloon

13-1413-14

Schutzbehälter der Gasballone
Protective container of the gas balloons

1515

Brennstoffzellenbatterie (G1)
Fuel cell battery (G1)

16-1716-17

Gasverdichter
Gas compressor

18-1918-19

Gasfilter
Gas filter

20-2120-21

Gastrockner
Gas dryer

2222

Klemmenanschluß (Minuspol) der Brennstoffzellenbatterie
Terminal connection (negative pole) of the fuel cell battery

2323

Klemmenanschluß (Pluspol) der Brennstoffzellenbatterie
Terminal connection (positive pole) of the fuel cell battery

2424th

Kathodenanschluß des Elektrolysetanks
Cathode connection of the electrolysis tank

2525th

Anodenanschluß des Elektrolysetanks
Anode connection of the electrolysis tank

2626

Kathodenelektrode
Cathode electrode

2727

Anodenelektrode
Anode electrode

2828

Schwimmerendschalter (S3)
Float limit switch (S3)

2929

Tank gefüllt mit H2 Tank filled with H 2

O und (NaOH)2 O and (NaOH) 2

. (Außenwand in Wabenstruktur wegen Robustheit bei Verkehrsunfällen).
. (Outer wall in honeycomb structure due to robustness in traffic accidents).

3030th

Gasauffangröhre (f. Wasserstoff)
Gas collecting tube (for hydrogen)

3131

Gasauffangröhre (f. Sauerstoff)
Gas collecting tube (for oxygen)

3232

Destillator (für Wasserdampf aus der Brennstoffzellenbatterie)
Distiller (for water vapor from the fuel cell battery)

3333

Filtrator (für Wasserdampf aus der Brennstoffzellenbatterie)
Filtrator (for water vapor from the fuel cell battery)

3434

Wasserdampfauslaßventil (Y5)
Steam outlet valve (Y5)

3535

Wasserdampfauslaß
Steam outlet

3636

Druckwächter des Wasserstofftanks (S6)Hydrogen tank pressure switch (S6)

Claims (5)

1. Das Prinzip meiner Idee insgesamt, wonach beim Betrieb von Brenn­ stoffzellen durch Elektrolyse eine nahezu verlustlose Rückgewinnung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas erfolgt, welches dann abermals zur Ver­ sorgung der Brennstoffzellenbatterie verwendet werden kann, wodurch eine indirekte Verbilligung des Wasserstoff- und/oder Sauerstoffgases erreicht wird.1. The principle of my idea as a whole, according to which when operating Brenn cells by electrolysis an almost lossless recovery of Hydrogen and oxygen gas takes place, which is then used again for ver Supply of the fuel cell battery can be used, creating a indirect cheapening of the hydrogen and / or oxygen gas achieved becomes. 2. Die Idee, Gasballone als Zwischenspeichermedium für die aus der Elektro­ lyse zurückgewonnenen Gase zu verwenden.2. The idea of using gas balloons as a temporary storage medium for those from the electrical industry to use recovered gases. 3. Die dazugehörige Ventilsteuerung zur Umschaltung der Gastanks und der Gasballone, sowie der Steuerung für den Wasserdampfauslaß und der Schützschaltung für das Elektrolysebad, einschließlich der Steuerungslogig und des dazugehörigen Schaltungsinterface.3. The associated valve control for switching the gas tanks and the Gas balloons, as well as the control for the water vapor outlet and the Contactor circuit for the electrolysis bath, including the control logic and the associated circuit interface. 4. Die Idee, den aus der Brennstoffzellenbatterie austretenden Wasserdampf über Destillation als dest. Wasser zurückzugewinnen und dem Elektrolyse­ bad zurückzuführen, sowie das dies ein ebenfalls in sich geschlossenes System bzw. Kreislauf darstellt.4. The idea of the water vapor emerging from the fuel cell battery via distillation as dist. Recover water and electrolysis bad attributable, and that this is also a self-contained System or cycle represents. 5. Das Prinzip meiner Idee auch als Wasserstoffgassparende, autarke Strom­ versorgung von ganzen Häusern oder Industrieanlagen zu verwenden.5. The principle of my idea as a hydrogen gas-saving, self-sufficient electricity to supply entire houses or industrial plants.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10148113A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-30 Daimler Chrysler Ag Vehicle with an energy storage and method for operating the vehicle
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