DE102012000755A1 - Device for energy conversion with reversible energy storage - Google Patents

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Bruno Zekorn
Martin Greda
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Westfalische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und/oder elektrische Energie in chemische Energie, mit einem Gehäuse (2), in dem wenigstens eine elektrochemisch aktive Zelle (3, 4) zur Durchführung der Umwandlung zumindest teilweise einliegt. In dem Gehäuse (2) ist ein chemisches Speichermedium (5) angeordnet, in dem Wasserstoff gespeichert oder speicherbar ist, wobei das Speichermedium (5) die Zelle (3, 4) zumindest teilweise umgibt, mit ihr in Wärme übertragender Verbindung steht und unter Aufnahme von Wärme der Zelle (3, 4) Wasserstoff freigibt und/oder unter Abgabe von Wärme an die Zelle (3, 4) Wasserstoff bindet.The invention relates to a device (1) for converting chemical energy into electrical energy and / or electrical energy into chemical energy, comprising a housing (2) in which at least one electrochemically active cell (3, 4) at least partially rests for carrying out the transformation , In the housing (2) a chemical storage medium (5) is arranged, in which hydrogen is stored or storable, wherein the storage medium (5) at least partially surrounds the cell (3, 4) with its heat transferring compound and under recording from the heat of the cell (3, 4) releases hydrogen and / or with the release of heat to the cell (3, 4) hydrogen binds.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und/oder elektrische Energie in chemische Energie, mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine elektrochemische Zelle zur Durchführung der Umwandlung zumindest teilweise einliegt.The present invention relates to a device for converting chemical energy into electrical energy and / or electrical energy into chemical energy, comprising a housing in which at least one electrochemical cell for carrying out the transformation at least partially rests.

Derartige Vorrichtungen sind als Brennstoffzelle, Elektrolyseurzelle oder ganze Einheiten mehrere derartiger Zellen bekannt, beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 057 494 A1 , auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die aktive, elektrochemische Zelle ist in diesem Falle eine Brennstoffzelle, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt, oder eine Elektrolyseurzelle, die elektrische Energie in chemische Energie umwandelt. Die Zelle liegt in einem abgeschlossenen Gehäuse ein. Die Anordnung mehrerer plattenförmiger Zellen in einem Gehäuse nebeneinander wird als Stack, insbesondere Brennstoffzellenstack oder Elektrolyseurstack bezeichnet.Such devices are known as fuel cell, electrolyzer cell or whole units of several such cells, for example from the German patent application DE 10 2009 057 494 A1 , the contents of which are hereby expressly incorporated by reference. The active electrochemical cell in this case is a fuel cell that converts chemical energy into electrical energy, or an electrolyzer cell that converts electrical energy into chemical energy. The cell is enclosed in a closed housing. The arrangement of a plurality of plate-shaped cells in a housing next to each other is referred to as a stack, in particular fuel cell stack or Elektrolyseurstack.

Im Falle einer Brennstoffzelle werden ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel kontinuierlich der Zelle zugeführt. In der Regel sind dies Sauerstoff (Oxidationsmittel) und Wasserstoff (Brennstoff). Bei der Reaktion der beiden Betriebsstoffe wird ein Strom von Elektronen und damit elektrische Energie erzeugt. Konventionelle einzelne Brennstoffzellen erzeugen dabei eine geringe Spannung von ca. 1,2 V, demgegenüber jedoch einen vergleichsweise hohe Stromdichte bis zu mehreren Ampere pro Quadratzentimeter aktive Reaktionsfläche, wobei sich diese Flächenangabe auf die Größe der aktiven Flächen in einer Brennstoffzelle bezieht. Da diese aktiven Flächen bei modernen Membranbrennstoffzellen beispielsweise mit einer Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) und beidseitig daran anliegender Polplatten mehr als 100 Quadratzentimeter betragen kann, kann eine einzelne derartige Brennstoffzelle einen Strom von mehreren Ampere und mehr, bei einer Gleichspannung von kleiner 1,2 V liefern. Der resultierende Strom bildet sich aus dem Produkt der aktiven Fläche in cm2 und der maximalen Stromdichte.In the case of a fuel cell, a fuel and an oxidizer are continuously supplied to the cell. In general, these are oxygen (oxidant) and hydrogen (fuel). During the reaction of the two consumables, a stream of electrons and thus electrical energy is generated. Conventional individual fuel cells generate a low voltage of about 1.2 V, on the other hand, however, a comparatively high current density up to several amperes per square centimeter active reaction surface, this area refers to the size of the active areas in a fuel cell. Since these active surfaces can be more than 100 square centimeters in modern membrane fuel cells, for example, with a polymer electrolyte membrane (PEM) and pole plates abutting on both sides, a single such fuel cell can have a current of several amperes and more, with a DC voltage of less than 1, Deliver 2V. The resulting current is formed from the product of the active area in cm 2 and the maximum current density.

Da eine Gleichspannung kleiner 1,2 V für viele technische Anwendungen zu gering ist, werden in konventionellen Brennstoffzelleneinheiten häufig mehrere Zellen in Reihe geschaltet, so dass sich die jeweiligen Spannungen der Zellen aufaddieren. Neben der elektrischen Reihenschaltung kann dabei auch eine Reihenschaltung der Versorgungsstruktur erfolgen, so dass die Zuleitung von Brennstoff und Oxidationsmittel zu einer Zelle gleichzeitig die Ableitung von Brennstoff und Oxidationsmittel aus der vorherigen Zelle sein kann. Alternativ kann auch eine Parallelschaltung der Versorgungsstruktur realisiert sein. In derartiger Ausführung sind besonders kompakte Brennstoffzelleneinheiten herstellbar.Since a DC voltage of less than 1.2 V is too low for many technical applications, in conventional fuel cell units often several cells are connected in series, so that the respective voltages of the cells add up. In addition to the series electrical connection, a series connection of the supply structure can also take place, so that the supply of fuel and oxidant to a cell can simultaneously be the discharge of fuel and oxidant from the previous cell. Alternatively, a parallel connection of the supply structure can be realized. In such an embodiment, particularly compact fuel cell units can be produced.

Üblicherweise weisen konventionelle Brennstoffzellen eine flache, planare Form mit einer im Wesentlichen rechteckigen Grundfläche auf, so dass die einzelnen Zellen parallel nebeneinander oder übereinander gestapelt werden können. Es ergibt sich dadurch eine quaderförmige Gesamtstruktur deren Abmessung von der Anzahl und Fläche der Zellen abhängig ist. Für die Funktion einer Brennstoffzelle ist es notwendig, dass die Polplatten einen Druck auf die Polymer-Elektrolyt-Membran bzw. eine zwischen dieser Membran und der Polplatte angeordnete Gasdiffusionslage ausüben. Im Wesentlichen bewirkt der Druck die notwendige elektrische Kontaktierung zwischen Polplatten und Gasdiffusionslagen, sowie den Elektroden der Membran, so dass bei der Reaktion in der Brennstoffzelle entstehenden Elektronen zu- bzw. abgeführt werden können. Daher ist im Inneren des Gehäuses für die Energieumwandlung ein Druck erforderlich, so dass das Gehäuse druckdicht verschlossen sein muss.Conventionally, conventional fuel cells have a flat, planar shape with a substantially rectangular base so that the individual cells can be stacked side by side or one on top of another. This results in a cuboid overall structure whose dimension depends on the number and area of the cells. For the function of a fuel cell, it is necessary for the pole plates to exert a pressure on the polymer electrolyte membrane or a gas diffusion layer arranged between this membrane and the pole plate. Essentially, the pressure causes the necessary electrical contact between pole plates and gas diffusion layers, as well as the electrodes of the membrane, so that in the reaction in the fuel cell resulting electrons can be added or removed. Therefore, a pressure is required inside the housing for the energy conversion, so that the housing must be sealed pressure-tight.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad einer Energieumwandlungsvorrichtung der vorbeschriebenen Gattung unter Beibehaltung ihrer kompakten Bauform zu erhöhen, wobei gleichzeitig deren Herstellungskosten gering sein sollen.It is an object of the present invention to increase the efficiency of an energy conversion device of the type described above while maintaining their compact design, while their production costs should be low.

Diese Aufgabe wir durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device having the features of claim 1. Advantageous developments are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und/oder elektrische Energie in chemische Energie vorgeschlagen, die ein Gehäuse aufweist, in dem wenigstens eine elektrochemische Zelle zur Durchführung der Umwandlung zumindest teilweise einliegt, wobei in dem Gehäuse ein chemisches Speichermedium angeordnet ist, in dem Wasserstoff gespeichert oder speicherbar ist, wobei das Speichermedium die Zelle zumindest teilweise umgibt, mit ihr in Wärme übertragender Verbindung steht und unter Aufnahme von Wärme der Zelle Wasserstoff freigibt und/oder unter Abgabe von Wärme an die Zelle Wasserstoff aufnimmt.According to the invention, a device is proposed for converting chemical energy into electrical energy and / or electrical energy into chemical energy, which has a housing in which at least one electrochemical cell at least partially rests for carrying out the conversion, wherein a chemical storage medium is arranged in the housing, in which hydrogen is stored or storable, wherein the storage medium at least partially surrounds the cell, is in thermal transference with the cell, and releases hydrogen by absorbing heat from the cell and / or absorbs hydrogen by releasing heat to the cell.

Die erfindungsgemäße Grundidee besteht darin, die elektrochemische Zelle von einem Wasserstoff speichernden Medium in wärmeleitender Verbindung zu umgeben, das unter Aufnahme von Wärme der Zelle Wasserstoff in einem endothermen Vorgang freigibt bzw. Wasserstoff unter Abgabe von Wärme an die Zelle durch einen exothermen Vorgang aufnimmt.The basic idea according to the invention consists in surrounding the electrochemical cell in a heat-conducting compound by a hydrogen-storing medium which, by absorbing heat from the cell, releases hydrogen in an endothermic process or absorbs hydrogen by releasing heat to the cell through an exothermic process.

Die elektrochemische Zelle kann beispielsweise eine Brennstoffzelle, eine Elektrolyseurzelle oder eine herkömmliche Batterie sein. Die Aufnahme von Wärme unter Wasserstoffabgabe ist insbesondere für die Verwendung der elektrochemischen Zelle als Brennstoffzelle von Bedeutung, die Aufnahme von Wasserstoff unter Abgabe von Wärme für die Verwendung der elektrochemischen Zelle als Elektrolyseurzelle, weshalb die Zelle bevorzugt eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolyseurzelle ist. Dies wird nachfolgend erläutert. The electrochemical cell may be, for example, a fuel cell, an electrolyzer cell, or a conventional battery. The absorption of heat with release of hydrogen is particularly important for the use of the electrochemical cell as a fuel cell, the uptake of hydrogen with the release of heat for the use of the electrochemical cell as electrolyzer cell, which is why the cell is preferably a fuel cell or a Elektrolyseurzelle. This will be explained below.

Brennstoffzellen arbeiten bei unterschiedlichen Temperaturniveaus, abhängig von dem konkreten Brennstoffzellentyp. Beispielsweise beträgt der Temperaturbereich bei Brennstoffzellen mit Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM), für die die vorliegende Erfindung bevorzugt geeignet ist, um 70°C (Niedertemperatur, bei sogenannten NT-PEM, bzw. rund 180°C (Hochtemperatur) bei sogenannten HT-PEM. Die bei dem Betrieb der Brennstoffzelle frei werdende Wärme wird erfindungsgemäß an das die Zelle umgebende Speichermedium abgegeben, welches in Folge dessen den in ihm gespeicherten Wasserstoff freigibt. Das Speichermedium wirkt somit als Wärmesenke, wodurch sich die zur Kühlung der Brennstoffzelle notwendige Kühlleistung reduziert und der Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzelle respektive der Brennstoffzelleneinheit erhöht.Fuel cells operate at different temperature levels, depending on the particular fuel cell type. For example, the temperature range in fuel cells with polymer electrolyte membranes (PEM), for which the present invention is preferably suitable, by 70 ° C (low temperature, in so-called NT-PEM, or about 180 ° C (high temperature) in so-called HT According to the invention, the heat released during the operation of the fuel cell is released to the storage medium surrounding the cell, which consequently releases the hydrogen stored in the storage medium thus acting as a heat sink, thereby reducing the cooling power required to cool the fuel cell and increases the overall efficiency of the fuel cell or the fuel cell unit.

Der vom Speichermedium in Folge der Wärmeaufnahme freigegebene Wasserstoff wird der Brennstoffzelle zugeführt. Auf eine zusätzliche externe Zuführung von Wasserstoff kann dadurch verzichtet werden. Der Wasserstoffbedarf für die Brennstoffzelle kann ausschließlich aus dem im Speichermedium gespeicherten Wasserstoff bereitgestellt werden. Lediglich eine Zuleitung für den Sauerstoff ist noch erforderlich.The released from the storage medium as a result of heat absorption hydrogen is supplied to the fuel cell. An additional external supply of hydrogen can be dispensed with. The hydrogen demand for the fuel cell can be provided exclusively from the stored hydrogen in the storage medium. Only one supply line for the oxygen is still required.

Bei der Verwendung der elektrochemischen Zelle in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Elektrolyseurzelle ergeben sich dieselben physikalischen Wirkungszusammenhänge in umgekehrter Richtung. In einer Elektrolyseurzelle wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Hierzu wird ein elektrischer Strom benötigt, d. h. elektrische Energie, sowie ein Temperaturniveau, das im Falle der Verwendung einer Elektrolyseurzelle mit Polymer-Elektrolyt-Membran in einem ähnlichen Temperaturbereich liegt, wie dies zuvor für die Brennstoffzelle angegeben worden ist. Die benötigte Wärme entsteht in der Elektrolyseurzelle. Diese Wärme wird durch die Stromleitung innerhalb der Zelle und der damit verbunden ohmschen Verluste generiert. Hierfür wird in der Regel eine bewusst höhere Spannung an der Elektrolyseurzelle angelegt, so dass eine ”innere” Beheizung der Zelle stattfindet.When using the electrochemical cell in the device according to the invention as electrolyzer cell, the same physical effect relationships result in the reverse direction. In an electrolyzer cell, water is split into hydrogen and oxygen. For this purpose, an electric current is needed, d. H. electrical energy, as well as a temperature level, which is in the case of using a electrolyzer cell with polymer electrolyte membrane in a similar temperature range, as has been previously stated for the fuel cell. The required heat is generated in the electrolyzer cell. This heat is generated by the power line inside the cell and the ohmic losses associated with it. For this purpose, a deliberately higher voltage is usually applied to the electrolyzer cell, so that an "internal" heating of the cell takes place.

Wird Wasserstoff dem Speichermedium zugeführt, d. h. in das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinein gefördert, so nimmt das Speichermedium den Wasserstoff in einem exothermen Prozess auf. Die hierbei frei werdende Wärmeenergie wird auf die Elektrolyseurzelle übertragen, so dass weniger Energie für die Beheizung erforderlich ist. Hierdurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung bei Verwendung der elektrochemischen Zelle als Elektrolyseurzelle.If hydrogen is supplied to the storage medium, d. H. conveyed into the housing of the device according to the invention, the storage medium absorbs the hydrogen in an exothermic process. The heat energy released in this case is transferred to the electrolyzer cell, so that less energy is required for the heating. This increases the efficiency of the device when using the electrochemical cell as electrolyzer cell.

Der Prozess der Wasserstoffaufnahme verläuft so lange, wie das Speichermedium Wasserstoff aufnimmt. Produzierter überschüssiger Wasserstoff kann in einen externen Speicher gefüllt werden. In entsprechender Weise verläuft der Prozess im Falle der Verwendung der elektrochemischen Zelle als Brennstoffzelle so lange, wie das Speichermedium Wasserstoff abgibt.The hydrogen uptake process continues as long as the storage medium absorbs hydrogen. Produced excess hydrogen can be filled into an external store. Similarly, in the case of using the electrochemical cell as a fuel cell, the process continues as long as the storage medium releases hydrogen.

Vorzugsweise kann in dem Gehäuse der Vorrichtung zu der mindestens einen benötigten Zelle eine weitere elektrochemische Zelle oder können zwei, oder mehrere weitere elektrochemische Zellen zumindest teilweise einliegen und von dem Speichermedium umgeben sein. Auf diese Weise kann eine ganze Anordnung von Zellen gebildet werden, die aus dem Speichermedium Wasserstoff beziehen oder in das Speichermedium Wasserstoff einlagern. Die Zellen können in flacher Bauform ausgebildet sein und parallel zueinander angeordnet sein, so dass die Gesamtanordnung einen Stack aus Zellen bildet. Hierdurch wird eine kompakte Bauform erreicht, bei der zudem eine weitgehend homogene Wärmeverteilung vorliegt.Preferably, in the housing of the device to the at least one required cell another electrochemical cell or two or more electrochemical cells may at least partially einliegen and be surrounded by the storage medium. In this way, a whole array of cells can be formed, which obtain hydrogen from the storage medium or store hydrogen in the storage medium. The cells may be formed in a flat design and be arranged parallel to each other, so that the overall arrangement forms a stack of cells. As a result, a compact design is achieved in which there is also a largely homogeneous heat distribution.

In einer Ausführungsvariante können alle Zellen der Vorrichtung gleichartig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass alle Zellen baugleich sind und insbesondere entweder als Brennstoffzellen oder als Elektrolyseurzellen ausgelegt sind, so dass die Vorrichtung einen Brennstoffzellenstack oder ein Elektrolyseurzellenstack bildet.In one embodiment, all cells of the device may be of similar design. This means that all cells are identical in construction and, in particular, are designed either as fuel cells or as electrolyzer cells, so that the device forms a fuel cell stack or an electrolyzer cell stack.

Wie bereits ausgeführt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nur eine einzige elektrochemische Zelle aufweisen, die als Brennstoffzelle arbeitet. Sie kann jedoch auch zwei oder mehrere solcher Zellen umfassen. Diese können beispielsweise plattenförmigen ausgeführt sein und nebeneinander liegen, so dass sie einen Brennstoffzellenstack bilden. In entsprechender Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nur eine einzige elektrochemische Zelle aufweisen, die als Elektrolyseurzelle arbeitet. Sie kann jedoch auch zwei oder mehrere solcher Zellen umfassen. Auch diese können beispielsweise plattenförmigen ausgeführt sein und nebeneinander liegen, so dass sie einen Brennstoffzellenstack bilden. Da sich eine Vorrichtung mit Brennstoffzelle(n) und eine Vorrichtung mit Elektrolyseurzelle(n) hinsichtlich ihrer Wasserstoffproduktion und ihres Wasserstoffverbrauchs vorteilhaft ergänzen, können diese technisch und funktional zusammenwirkend angeordnet werden. So können sie mit ihren separaten Gehäusen beispielsweis unmittelbar nebeneinander angeordnet und so miteinander verbunden werden oder sein, dass die Elektrolyseurzellenvorrichtung der Brennstoffzellenvorrichtung den Wasserstoffzuleitet, den sie benötigt. Die beiden Gehäuse können von einem übergeordneten ganzen Gehäuse umgeben sein.As already stated, the device according to the invention can have only a single electrochemical cell which operates as a fuel cell. However, it may also include two or more such cells. These may for example be designed plate-shaped and adjacent to each other, so that they form a fuel cell stack. In a corresponding manner, the device according to the invention can have only a single electrochemical cell which operates as an electrolyzer cell. However, it may also include two or more such cells. These, for example, can be designed plate-shaped and lie next to each other, so that they form a fuel cell stack. Since a device with fuel cell (s) and a device with Electrolysis cell (s) advantageous supplement with regard to their hydrogen production and their hydrogen consumption, these can be technically and functionally arranged cooperatively. Thus, with their separate housings, for example, they can be arranged directly adjacent to one another and connected to one another or be such that the electrolyzer cell device supplies the fuel cell device with the hydrogen that it requires. The two housings can be surrounded by an overall housing.

In einer alternativen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wenigstens eine der Zellen im Gehäuse eine Brennstoffzelle und wenigstens eine der weiteren Zellen eine Elektrolyseurzelle, so dass zumindest zwei in dem Gehäuse angeordnete elektrochemische Zellen vorhanden sind, die jeweils von dem Speichermedium zumindest teilweise umgeben sind, in dieser baulichen Anordnung umgibt somit das Speichermedium beide Zellen gleichzeitig. Dies hat den Vorteil, dass mit der Elektrolyseurzelle Wasserstoff in dem Speichermedium angereichert werden kann, was als „Aufladen” der Vorrichtung betrachtet werden kann, wohingegen mit der Brennstoffzelle der Verbrauch des angereicherten Wasserstoffs unter Abgabe elektrischer Energie erfolgen kann, was in entsprechender Analogie als „Entladen” der Vorrichtung betrachtet werden kann. Die Brennstoffzelle und die Elektrolyseurzelle sind damit zeitlich versetzt aktiv.In an alternative embodiment variant of the device according to the invention, at least one of the cells in the housing is a fuel cell and at least one of the further cells is an electrolyzer cell, so that at least two electrochemical cells arranged in the housing are present, which are at least partially surrounded by the storage medium, in this case Structural arrangement thus surrounds the storage medium both cells simultaneously. This has the advantage that with the electrolyzer cell hydrogen can be enriched in the storage medium, which can be regarded as "charging" of the device, whereas with the fuel cell, the consumption of enriched hydrogen can be done with the release of electrical energy, which in a similar analogy as " Unloading "of the device can be considered. The fuel cell and the electrolyzer cell are thus active at different times.

Die so erhaltene Energieumwandlungsvorrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise dann dazu verwendet werden, elektrische Energie von der Elektrolyseurzelle in chemische Energie umzuwandeln, die dann in Gestalt des Wasserstoffs in dem Speichermedium gespeichert wird, wohingegen die Brennstoffzelle diese gespeicherte chemische Energie dann zu einem späteren Zeitpunkt wieder in elektrische Energie umwandeln kann. Die Vorrichtung ist somit eine solche zur Energieumwandlung mit reversibler Energiespeicherung.The energy conversion device thus obtained can then be used in a particularly advantageous manner to convert electrical energy from the Elektrolyseurzelle into chemical energy, which is then stored in the form of hydrogen in the storage medium, whereas the fuel cell, this stored chemical energy at a later time back in can convert electrical energy. The device is thus one for energy conversion with reversible energy storage.

Ein besonders vorteilhafter Nutzen dieser Vorrichtung besteht darin, dezentral erzeugte Energie, beispielsweise aus regenerativen Energiequellen dezentral zu speichern, und im Bedarfsfalle an dezentralen Standorten, beispielsweise in einem Fahrzeug, verfügbar zu machen.A particularly advantageous use of this device is to decentrally store decentrally generated energy, for example from regenerative energy sources, and, if necessary, to make it available at decentralized locations, for example in a vehicle.

Das Speichermedium muss erfindungsgemäß die Eigenschaft besitzen, in dem Temperaturbereich, in dem die Brennstoffzelle und/oder die Elektrolyseurzelle betrieben wird/werden, Wasserstoff endotherm abzugeben oder exotherm aufzunehmen. Als Speichermedium, in dem der Wasserstoff bereits gespeichert ist, kann beispielsweise ein Metallhydrid verwendet werden.According to the invention, the storage medium must have the property of emitting hydrogen endothermically or of absorbing it exothermically in the temperature range in which the fuel cell and / or the electrolyzer cell is / are operated. As a storage medium in which the hydrogen is already stored, for example, a metal hydride can be used.

Als „Hydride” im engeren Sinne bezeichnete man die binären Verbindungen der Metalle und einiger Halbmetalle mit Wasserstoff, im weiteren Sinne auch komplexe Moleküle oder Ionenverbindungen, die eine Metall-Wasserstoff-Bindung enthalten. Ihrem Bindungscharakter und ihren Eigenschaften entsprechend, lassen sich binäre Hydride in die drei Klassen „ionische oder salzartige Hydride”, „kovalente Hydride” und „metallische Hydride” einteilen. Die hier relevanten metallischen Hydride, nachfolgende Metallhydride genannt, besitzen Metall-Valenzelektronen, die sowohl an einer Bindung mit dem Wasserstoff wie auch an einer metallischen Bindung beteiligt sind. Dabei umfassen Metallhydride jedoch nicht nur Verbindungen reiner Metalle mit Wasserstoff, sondern auch Metalllegierungen mit Wasserstoff. Diese Metalle bzw. Metalllegierungen absorbieren bei einem bestimmten Druck- und Temperaturverhältnis elementaren Wasserstoff, welche in die Kristallstruktur des Metalls eingelagert wird. Es entsteht eine spröde Verbindung, die durch Temperaturerhöhung bzw. Druckabsenkung wieder gelöst werden kann (Desorption). Als Metalllegierungen können beispielsweise Titan-Essen (TiFe) oder Lanthan-Nickel (LaNi5) verwendet werden. Die allgemeine Reaktion verläuft dabei in beide Richtungen wie folgt: Metall/Metalllegierung + Wasserstoff ↔ Metallhydrid + Wärme. The term "hydrides" in the narrower sense refers to the binary compounds of metals and some semimetals with hydrogen, in a broader sense also complex molecules or ion compounds containing a metal-hydrogen bond. According to their binding character and their properties, binary hydrides can be divided into the three classes "ionic or salt-like hydrides", "covalent hydrides" and "metallic hydrides". The relevant metallic hydrides, hereinafter called metal hydrides, possess metal valence electrons that are involved in both hydrogen bonding and metallic bonding. However, metal hydrides include not only compounds of pure metals with hydrogen, but also metal alloys with hydrogen. These metals or metal alloys absorb at a certain pressure and temperature ratio elemental hydrogen, which is incorporated into the crystal structure of the metal. The result is a brittle compound that can be solved by increasing the temperature or lowering the pressure (desorption). As metal alloys, for example, titanium food (TiFe) or lanthanum nickel (LaNi 5 ) can be used. The general reaction proceeds in both directions as follows: Metal / metal alloy + hydrogen ↔ metal hydride + heat.

Metallhydride werden entsprechend ihren Anwendungsgebieten verschiedenen Temperaturbereichen zugeordnet. So sind so genannte Tieftemperaturhydride bekannt, die im Bereich von –30°C bis 80°C Wasserstoff abgeben, Mitteltemperaturhydride, bei denen dies bei 80°C bis 150°C erfolgt, sowie Hochtemperaturhydride, bei denen die Wasserstoffabgabe bei mehr als 150°C erfolgt. Für jedes Metallhydrid gibt es eine bestimmte Temperatur, bei der eine optimale Anlagerung des Wasserstoffs erfolgt (Absorption). Dies erfolgt immer mit einem Anstieg des Drucks, bis eine Sättigungskonzentration erreicht ist. Typische Druckniveaus liegen im Bereich von 1–5 MPa (10 bis 50 bar). Ein solcher Druck kann sich bei der endungsgemäßen Vorrichtung im Gehäuseinneren aufbauen und die elektrochemischen Zellen auf diese Weise verpressen, so dass die Polplatten Druck auf die Polymer-Elektrolyt-Membran bzw. auf die zwischen Membran und Polplatte angeordnete Gasdiffusionslage ausüben. Für die Abgabe von Wasserstoff aus dem Speichermedium muss die Temperatur dann nur leicht erhöht werden, d. h. eine geringe Wärmemenge dem Speichermedium zugeführt werden.Metal hydrides are assigned to different temperature ranges according to their fields of application. Thus, so-called cryogenic hydrides are known which give off hydrogen in the range of -30 ° C to 80 ° C, medium temperature hydrides, where this takes place at 80 ° C to 150 ° C, and high-temperature hydrides, in which the hydrogen release at more than 150 ° C. he follows. For each metal hydride there is a certain temperature at which an optimal addition of the hydrogen takes place (absorption). This always occurs with an increase in pressure until a saturation concentration is reached. Typical pressure levels range from 1-5 MPa (10 to 50 bar). In the case of the device according to the invention, such a pressure can build up inside the housing and compress the electrochemical cells in this way, so that the pole plates exert pressure on the polymer electrolyte membrane or on the gas diffusion layer arranged between membrane and pole plate. For the release of hydrogen from the storage medium, the temperature must then be only slightly increased, d. H. a small amount of heat are supplied to the storage medium.

Metallhydride sind in der Regel granuliert oder pulverförmig erhältlich, so dass ihre Verarbeitung, insbesondere das Einfüllen des Metallhydrids als Speichermedium in das Gehäuse der Energieumwandlungsvorrichtung auf einfache Weise möglich ist. Ist das Speichermedium durch eine pulverartige Struktur oder ein Granulat gebildet, enthält es zwischen den Körnern viele freie Bereiche, in denen sich nicht absorbiertes Gas ansammeln kann, was zwangsläufig zu einem Druck im Gehäuseinnenraum führt. Die Verwendung eines Wasserstoff speichernden oder Wasserstoff speicherbaren Medium im Gehäuse der erfindungsgemäßen Energieumwandlungsvorrichtung bewirkt damit gleichzeitig den für den Betrieb der zumindest einen elektrochemischen Zelle notwendigen Druck.Metal hydrides are usually available granulated or powdered, so that their processing, in particular the filling of the metal hydride as a storage medium in the housing of the energy conversion device in a simple manner is possible. If the storage medium is formed by a powdery structure or granules, it contains many free areas between the grains, in which unabsorbed gas can accumulate, which inevitably leads to a pressure in the housing interior. The use of a hydrogen storage or hydrogen storable medium in the housing of the energy conversion device according to the invention thus simultaneously causes the necessary for the operation of the at least one electrochemical cell pressure.

Alternativ kann als Speichermedium, in dem Wasserstoff bereits gespeichert ist, eine heterozyklische chemische Verbindung verwendet werden. Carbazole sind heterozyklische Verbindungen, die sich formal von dem Stoff Pyrrol durch Anfügen von zwei Benzogruppen ableiten. Die Summenformel des Carbazol ist C12H9N. Geeignet ist hier beispielsweise der chemische Stoff 9-Ethylcarbazol, der bei ca. 70°C in flüssiger Form vorliegt. Die Beladung des Carbazols mit Wasserstoff erfolgt exotherm und die Entladung endotherm, analog zu Metallhydriden.Alternatively, as a storage medium in which hydrogen is already stored, a heterocyclic chemical compound can be used. Carbazoles are heterocyclic compounds that formally derive from the substance pyrrole by adding two benzo groups. The molecular formula of carbazole is C12H9N. Suitable here, for example, the chemical substance 9-ethylcarbazole, which is present at about 70 ° C in liquid form. The loading of the carbazole with hydrogen is exothermic and the discharge endothermic, analogous to metal hydrides.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist es für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Brennstoffzelle notwendig, dass in dem Speichermedium bereits Wasserstoff gespeichert ist, der sich während des Betriebs der Zelle herauslöst und für den Verbrennungsprozess in der Zelle verwendet wird. Sofern in der Vorrichtung nur Brennstoffzellen vorhanden sind, bzw. nur eine Brennstoffzelle vorhanden ist, kann der Wasserstoff, der in dem Speichermedium gespeichert ist bzw. gespeichert worden ist, von einer externen Quelle, beispielsweise einer externen Elektrolyseurzelle stammen. Im Falle einer Elektrolyseurzelle als elektrochemische Zelle ist es dagegen erforderlich, dass das Speichermedium ein solches Medium, in dem sich der Wasserstoff speichern lässt. In dem Zustand der Elektrolyseurzelle zu Beginn ihres Betriebs sollte somit das Speichermedium wasserstofffrei sein. Daher ist es von Vorteil, wenn das Speichermedium für diesen Fall ein Metall, eine Metalllegierung oder ein Gemisch dieser Stoffe ist und insbesondere in Pulverform oder granuliert vorliegt, so dass es zusammen mit dem Wasserstoff zu einem Metallhydrid reagiert.As already stated, it is necessary for the operation of the device according to the invention as a fuel cell that hydrogen is already stored in the storage medium, which dissolves during operation of the cell and is used for the combustion process in the cell. If only fuel cells are present in the device, or only one fuel cell is present, the hydrogen stored in the storage medium can come from an external source, for example an external electrolyzer cell. In the case of an electrolyzer cell as an electrochemical cell, however, it is necessary that the storage medium such a medium in which the hydrogen can be stored. Thus, in the state of the electrolyzer cell at the beginning of its operation, the storage medium should be hydrogen-free. Therefore, it is advantageous if the storage medium for this case is a metal, a metal alloy or a mixture of these substances and in particular is in powder or granular form, so that it reacts with the hydrogen to form a metal hydride.

Insbesondere im Falle einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zumindest einer Zelle, die als Brennstoffzelle arbeitet und zumindest einer weiteren Zelle, die als Elektrolyseurzelle arbeitet, und mit einem Speichermedium, dass alle Zellen gleichzeitig umgibt, wird deutlich, dass dieses Speichermedium ein Stoff ist, das zwei Speicherzustände besitzen muss. Einen ersten Speicherzustand, in dem kein Wasserstoff gespeichert ist, und einen zweiten Speicherzustand, in dem Wasserstoff gespeichert ist. Diese physikalische Eigenschaft wird durch ein Metallhydrid erreicht.In particular, in the case of a device according to the invention with at least one cell which operates as a fuel cell and at least one further cell which operates as electrolyzer cell and with a storage medium which surrounds all cells simultaneously, it becomes clear that this storage medium is a substance, the two storage states must own. A first storage state in which no hydrogen is stored, and a second storage state in which hydrogen is stored. This physical property is achieved by a metal hydride.

Erfindungsgemäß kann daher das Speichermedium zu Beginn des Betriebs der Vorrichtung als Brennstoffzelle ein Metallhydrid sein, das im Betrieb der Brennstoffzelle unter Abspaltung von Wasserstoff (Desorption) in das das Metallhydrid bildende Metall, die entsprechende Metalllegierung oder das Gemisch aus Metall und Metalllegierung übergeht, und das Metall, die Metalllegierung oder das Gemisch aus diesen im Betrieb der Vorrichtung als Elektrolyseurzelle unter Aufnahme von Wasserstoff (Absorption) in das Metallhydrid übergeht.According to the invention, therefore, the storage medium at the beginning of the operation of the device as a fuel cell may be a metal hydride which passes during operation of the fuel cell with elimination of hydrogen (desorption) in the metal hydride forming metal, the corresponding metal alloy or the mixture of metal and metal alloy, and Metal, the metal alloy or the mixture of these in the operation of the device as Elektrolyseurzelle under absorption of hydrogen (absorption) into the metal hydride.

Bevorzugt ist die Zelle oder sind die Zellen vollständig von dem Speichermedium umgeben. Dies hat den Vorteil, dass ein effektiver und maximaler Wärmetransport vom Speichermedium zu der oder den Zellen und/oder von der oder den Zellen zum Speichermedium erreicht wird.Preferably, the cell or cells are completely surrounded by the storage medium. This has the advantage that an effective and maximum heat transport from the storage medium to the cell or cells and / or from the cell or cells to the storage medium is achieved.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn in dem Gehäuse ein Temperiermittel zur Beheizung und/oder Kühlung des Speichermediums angeordnet ist. Je nach Bedarf kann dieses Temperiermittel dann zum zusätzlichen Beheizen oder Kühlen der Zelle oder Zellen verwendet werden. Dies ist besonders bei einer erfindungsgemäßen Energieumwandlungsvorrichtung sinnvoll, bei der zumindest eine Zelle eine Brennstoffzelle ist, also ein Kühlung der Zelle erforderlich ist, und zumindest eine Zelle eine Elektrolyseurzelle ist, also eine Beheizung der Zelle notwendig ist. Je nachdem, welcher der Zellen dann in Betrieb ist (Brennstoff- oder Elektrolyseurzelle) kann die Temperiereinrichtung dann zum Heizen oder Kühlen verwendet werden. Dies ist beispielsweise mittels eines Peltierelements möglich, bei dem dafür lediglich die Polarität umgekehrt werden muss.Furthermore, it is advantageous if a temperature control means for heating and / or cooling of the storage medium is arranged in the housing. Depending on requirements, this temperature control can then be used for additional heating or cooling of the cell or cells. This is particularly useful in an energy conversion device according to the invention, in which at least one cell is a fuel cell, so a cooling of the cell is required, and at least one cell is a Elektrolyseurzelle, so a heating of the cell is necessary. Depending on which of the cells is then in operation (fuel or electrolyzer cell), the tempering device can then be used for heating or cooling. This is possible for example by means of a Peltier element, in which only the polarity must be reversed.

Die Vorrichtung kann Leitungen aufweisen, durch die der von dem Speichermedium abgegebene Wasserstoff zu der Brennstoffzelle oder den Brennstoffzellen zur Verwendung in ihrem Energiewandlungsprozess geführt ist. Alternativ oder Zusätzlich kann die Vorrichtung Leitungen aufweisen, durch die der von der Elektrolyseurzelle oder den Elektrolyseurzellen aus der Elektrolyse von Wasser gebildete Wasserstoff dem Speichermedium zugeführt ist. Des Weiteren kann die Vorrichtung Leitungen aufweisen, durch die der Sauerstoff für die Brennstoffzelle „angesaugt” wird. Über diese Leitungen kann auch das gebildete Reaktionswasser ausgeschwemmt werden. Des Weiteren kann die Vorrichtung Leitungen aufweisen, durch die das Reaktionswasser hinzugeführt wird, welches für den Elektrolyseprozess benötigt wird. Durch diese Leitung kann auch der nicht benötigte, bei der Reaktion entstehende Sauerstoff z. B. in die Umgebung außerhalb des Gehäuses, abgelassen werden.The apparatus may include conduits through which the hydrogen discharged from the storage medium is led to the fuel cell or fuel cells for use in their energy conversion process. Alternatively or additionally, the device may comprise lines through which the hydrogen formed by the electrolyzer cell or the electrolyzer cells from the electrolysis of water is supplied to the storage medium. Furthermore, the device may comprise lines through which the oxygen for the fuel cell is "sucked". The formed reaction water can also be flushed out via these lines. Furthermore, the device can have lines through which the reaction water is added, which is required for the electrolysis process. Through this line, the unneeded, resulting in the reaction of oxygen z. B. in the environment outside the housing to be drained.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

1: schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit nur einer Elektrolyseurzelle 1 : schematic representation of a device according to the invention with only one electrolyzer cell

2: schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit nur einer Brennstoffzelle 2 : schematic representation of a device according to the invention with only one fuel cell

3: schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Elektrolyseurzelle und einer Brennstoffzelle 3 : schematic representation of a device according to the invention with an electrolyzer cell and a fuel cell

4: Perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Vielzahl elektrochemischer Zellen 4 : Perspective representation of a device according to the invention with a plurality of electrochemical cells

In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie dargestellt, wobei die chemische Energie in Gestalt von Wasserstoff in der Vorrichtung gespeichert wird. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, in dem eine elektrochemische Zelle 4 angeordnet ist, die hier als Elektrolyseurzelle arbeitet. Die Vorrichtung 1 bildet folglich einen Elektrolyseur 1. Bei dieser Elektrolyseurzelle 4 wird Wasserstoff durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Hierfür wird elektrische Energie und Wärmeenergie benötigt. Die elektrische Energie wird der Elektrolyseurzelle 4 an den elektrischen Anschlüssen 8 durch einen elektrischen Strom bereitgestellt. Die Elektrolyseurzelle 4 besteht aus einer Anode und einer Katode, zu der jeweils eine elektrische Leitung 8 führt. Die von der Zelle 4 benötigte Energie ergibt sich aus den Reaktionsgleichungen der elektrolytischen Zerlegung von Wasser der Elektrolyseurzelle 4 bzw. des Elektrolyseurs 1, was durch folgende Implikation dargestellt werden kann: Wasser + elektrische Energie + Wärmeenergie → Wasserstoff + Sauerstoff. In 1 is a device according to the invention 1 for converting electrical energy into chemical energy, wherein the chemical energy in the form of hydrogen is stored in the device. The device 1 includes a housing 2 in which an electrochemical cell 4 which works here as an electrolyzer cell. The device 1 thus forms an electrolyzer 1 , At this electrolyzer cell 4 Hydrogen is produced by the electrolysis of water. This requires electrical energy and heat energy. The electrical energy becomes the electrolyzer cell 4 at the electrical connections 8th provided by an electric current. The electrolyzer cell 4 consists of an anode and a cathode, to each of which an electrical line 8th leads. The one from the cell 4 required energy results from the reaction equations of the electrolytic decomposition of water of the electrolyzer cell 4 or the electrolyzer 1 , which can be represented by the following implication: Water + electrical energy + thermal energy → hydrogen + oxygen.

Wie in 1 dargestellt ist, wird der Elektrolyseurzelle 4 Wasser (H2O) zugeführt. Dies kann aus einem nicht dargestellten Tank erfolgen aus dem das Wasser zum Elektrolyseur 1 gepumpt wird. Es entstehen als Reaktionsprodukte Sauerstoff O2 und Wasserstoff H2 sowie ein Anteil nicht zerlegten Wassers H2O, die allesamt aus der Elektrolyseurzelle 4 abgeführt werden. Der aus der Zelle 4 stammende Wasserstoff H2 wird direkt in das Gehäuse 2 des Elektrolyseurs 1 über eine Leitung eingeleitet. Hierdurch wird in dem Gehäuse ein Druck erzeugt. Das Gehäuse ist deshalb druckdicht abgeschlossen. Eine optionale Wasserstoffaufbereitungseinheit 9, die außerhalb oder innerhalb (nicht dargestellt) des Elektrolyseurs 1 angeordnet ist und der Reinigung und/oder Trocknung des aus der Elektrolyseurzelle 4 kommenden Wasserstoffs H2 dient, kann optional vorhanden sein.As in 1 is shown, the Elektrolyseurzelle 4 Water (H 2 O) supplied. This can be done from a tank, not shown, from the water to the electrolyzer 1 is pumped. There are formed as reaction products oxygen O 2 and hydrogen H 2 and a proportion of undissolved water H 2 O, all of the Elektrolyseurzelle 4 be dissipated. The one out of the cell 4 originating hydrogen H 2 is directly in the housing 2 of the electrolyzer 1 initiated via a line. As a result, a pressure is generated in the housing. The housing is therefore sealed pressure-tight. An optional hydrogen processing unit 9 outside or inside (not shown) of the electrolyzer 1 is arranged and cleaning and / or drying of the electrolyzer cell 4 can be optionally present existing hydrogen H 2 is used.

In dem Gehäuse 2 des Elektrolyseurs 1 ist eine pulvrige oder granulierte Metalllegierung 5 angeordnet, beispielsweise Titan-Eisen (TiFe) oder Lanthan-Nickel (LaNi5), die den in das Gehäuse 2 eingebrachten Wasserstoff H2 unter Abgabe von Wärme und unter Bildung eines Metallhydrids aufnimmt. Die entsprechend entstehende Wärme wird dann an die Elektrolyseurzelle 4 abgegeben, so dass die Wärmeenergie, die zum Beheizen der Zelle von extern zugeführt oder aus internen Verlusten erzeugt werden muss, um etwa den vom Speichermedium 5 stammenden Betrag geringer ist.In the case 2 of the electrolyzer 1 is a powdery or granulated metal alloy 5 arranged, for example titanium iron (TiFe) or lanthanum nickel (LaNi 5 ), which in the housing 2 introduced hydrogen absorbs H 2 with the release of heat and to form a metal hydride. The resulting heat is then transferred to the electrolyzer cell 4 delivered so that the heat energy that must be supplied to heat the cell from external sources or internal losses, to about the storage medium 5 amount is lower.

In der Regel wird bedingt durch die inneren Widerstände in der Elektrolyseurzelle die benötigte Wärmeenergie durch die Zelle selbst bereitgestellt. Ein Synergieeffekt bei der Speicherung von Wasserstoff in Metallhydriden ist die Übertragung der bei der Hybridbildung entwickelten Wärme, wodurch das Temperaturniveau angehoben und damit die im Endeffekt benötigte elektrische Energie zur Anheizung des Elektrolysevorgangs reduziert wird. In der Energiebilanz erhöht sich dadurch der elektrische Wirkungsgrad des Elektrolyseurs 1.As a rule, due to the internal resistances in the electrolyzer cell, the required heat energy is provided by the cell itself. A synergistic effect of storing hydrogen in metal hydrides is the transfer of heat developed during the hybrid formation which raises the temperature level and thus reduces the ultimately needed electrical energy to heat the electrolysis process. In the energy balance, this increases the electrical efficiency of the electrolyzer 1 ,

Für zusätzlich benötigte Wärmeenergie kann die Vorrichtung 1 optional eine Heizung 6, 7 zur Beheizung der Elektrolyseurzelle 3 enthalten, die im inneren des Gehäuses 2 neben der Zelle 3 angeordnet ist. Eine solche Heizung ist in 1 schematisch und gestrichelt dargestellt. Sie umfasst einen Wärmetauscher 6 und eine Wärmequelle 7, wobei der Wärmetauscher 6 und die Wärmequelle 7 auch als eine kombinierte Einheit ausgebildet sein können, beispielsweise in Gestalt einer Heizspirale oder eines Peltierelements, dessen Kühlseite beispielsweise an der Innenseite der Gehäusewand anliegen kann.For additionally required heat energy, the device 1 optional heating 6 . 7 for heating the electrolyzer cell 3 included inside the case 2 next to the cell 3 is arranged. Such heating is in 1 shown schematically and dashed. It includes a heat exchanger 6 and a heat source 7 , wherein the heat exchanger 6 and the heat source 7 may also be formed as a combined unit, for example in the form of a heating coil or a Peltier element, the cooling side may abut, for example, on the inside of the housing wall.

Der Elektrolyseur 1 respektive seine Zelle 4 können in der in DE 10 2009 057 494 A1 beschriebenen Taschenbauweise ausgeführt sein. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform erreicht.The electrolyzer 1 respectively his cell 4 can in the in DE 10 2009 057 494 A1 be described pocket construction executed. As a result, a particularly compact design is achieved.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie, wobei die chemische Energie in der Vorrichtung in Gestalt von Wasserstoff bezogen wird. Die Vorrichtung 1 umfasst ebenfalls ein unter Druck stehendes Gehäuse 2, in dem eine elektrochemische Zelle 3 angeordnet ist, die hier als Brennstoffzelle 3 arbeitet. Die Vorrichtung 1 bildet folglich eine Brennstoffzelle 1. Bei dieser Brennstoffzelle 3 werden Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 zu Wasser H2O verbrannt. Die Brennstoffzelle 3 besteht aus einer Anode und einer Katode, zu der jeweils eine elektrische Leitung 8 führt. Diesen Leitungen kann während des Betriebes der Brennstoffzelle 3 bei vergleichsweise geringer Spannung von weniger als 1,2 V ein hoher Strom von mehreren Ampere entnommen werden. Die vollständige Umwandlung von chemisch in Wasserstoff gespeicherter Energie in elektrische Energie ist in der Brennstoffzelle praktisch nicht möglich. Es wird stets auch Wärme entwickelt, die durch den inneren ohmschen Widerstand der Zelle 3 bedingt ist. Dies wird durch folgende Implikation dargestellt: Wasserstoff + Sauerstoff → Wasser + elektrische Energie + Wärmeenergie. 2 shows a device according to the invention 1 for converting chemical energy into electrical energy, wherein the chemical energy in the device is obtained in the form of hydrogen. The device 1 also includes a pressurized housing 2 in which an electrochemical cell 3 is arranged here as a fuel cell 3 is working. The device 1 thus forms a fuel cell 1 , In this fuel cell 3 For example, hydrogen H 2 and oxygen O 2 are burned to water H 2 O. The fuel cell 3 consists of an anode and a cathode, to each of which an electrical line 8th leads. These lines can during operation of the fuel cell 3 at comparatively low voltage of less than 1.2 V, a high current of several amps are taken. The complete conversion of energy stored chemically in hydrogen into electrical energy is practically impossible in the fuel cell. Heat is always developed, due to the internal ohmic resistance of the cell 3 is conditional. This is represented by the following implication: Hydrogen + oxygen → water + electrical energy + heat energy.

Die entstehende Verlustwärme, die im Stand der Technik zur Kühlung der Zelle von dieser Abgeführt werden muss, wird erfindungsgemäß zur Entladung des Speichermediums 5 genutzt, dass die Brennstoffzelle 3 vollständig umgibt. Das Speichermedium 5 ist ein Metallhydrid, beispielsweise eine pulvrige oder granulierte, hydrierte Metalllegierung wie Titan-Eisen (TiFe) oder Lanthan-Nickel (LaNi5). Durch die Wärme der Brennstoffzelle 3 wird der Wasserstoff H2 aus dem Metallhydrid 5 herausgelöst. Es ist dadurch nicht weiter notwendig, die Brennstoffzelle zu kühlen. Er wird dann aus dem Gehäuse 2 über eine Zuleitung der Brennstoffzelle 3 zugeleitet. In dieser Zuleitung kann ein Ventil 10 vorhanden sein, um die Wasserstoffmenge zu steuern und/oder zu regeln. Optional kann in der Zuleitung ein Partikelfilter 9 vorhanden sein, um den Wasserstoff zu reinigen.The resulting heat loss, which must be dissipated in the prior art for cooling the cell of this, according to the invention for discharging the storage medium 5 used that fuel cell 3 completely surrounds. The storage medium 5 is a metal hydride, for example, a powdered or granulated hydrogenated metal alloy such as titanium-iron (TiFe) or lanthanum-nickel (LaNi 5 ). By the heat of the fuel cell 3 the hydrogen becomes H 2 from the metal hydride 5 removed. It is therefore no longer necessary to cool the fuel cell. He then gets out of the case 2 via a supply line of the fuel cell 3 fed. In this supply line, a valve 10 be present to control and / or regulate the amount of hydrogen. Optionally, in the supply line, a particle filter 9 be present to purify the hydrogen.

Für die Initiierung der Desorption zu Beginn des Prozesses, wenn die Brennstoffzelle 3 noch kalt ist, kann in dem Gehäuse eine Heizung 6, 7 neben der Zelle 3 angeordnet sein, die einen Wärmetauscher 6 und eine Wärmequelle 7 umfasst. Vorzugsweise ist diese Heizung allgemein als Temperiermittel ausgebildet, das alternativ auch Kühlen kann, so dass es in der Lage ist, die Zelle 3 bedarfsweise zu kühlen, sofern das Speichermedium 5 weniger Wärmeenergie aufnimmt, als die Brennstoffzelle 3 erzeugt. Ein solches Temperiermittel 6, 7 kann beispielsweise durch ein Peltierelement gebildet sein.For the initiation of desorption at the beginning of the process when the fuel cell 3 is still cold, can in the housing a heater 6 . 7 next to the cell 3 be arranged, which is a heat exchanger 6 and a heat source 7 includes. Preferably, this heater is generally designed as a temperature control, which can alternatively also cooling, so that it is able to the cell 3 if necessary, to cool, provided the storage medium 5 absorbs less heat energy than the fuel cell 3 generated. Such a temperature control 6 . 7 may be formed for example by a Peltier element.

3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante der Vorrichtung 1, bei der in dem Gehäuse 2 eine Brennstoffzelle 3 und eine Elektrolyseurzelle 4 gemeinsam angeordnet und von dem Speichermedium 5 vollständig umgeben sind. Das Speichermedium 5 ist ein Metallhydrid, das zunächst jedoch als reines Metall oder Metalllegierung vorliegt. Um die Vorrichtung 1 aufzuladen, wird zunächst die Elektrolyseurzelle 4 betrieben, wobei der Strom zur Elektrolyse des Wassers aus regenerativen Energien stammen kann. Der sich aus dem Wasser ergebende Wasserstoff wird in das Gehäuse 2 eingeleitet und verbindet sich dort in einem exothermen Vorgang mit dem Metall bzw. der Metalllegierung zu besagtem Metallhydrid 5. Dieser Aufladevorgang ist beendet, wenn das Metallhydrid 5 keinen weiteren Wasserstoff mehr aufnehmen kann. In diesem Zustand kann dann die Brennstoffzelle betrieben werden und Strom liefern, die durch ihre Wärme den Wasserstoff aus dem Metallhydrid 5 wieder herauslöst und mit dem ihr zugeleitete Sauerstoff O2 verbrennt. Dieser Entladevorgang erfolgt solange, bis kein Wasserstoff mehr von dem Metallhydrid 5 abgegeben wird. Dieses kann sodann wieder durch die Elektrolyseurzelle 4 aufgeladen werden. 3 shows a further embodiment variant of the device according to the invention 1 in which in the case 2 a fuel cell 3 and an electrolyzer cell 4 arranged together and from the storage medium 5 are completely surrounded. The storage medium 5 is a metal hydride that is initially present as a pure metal or metal alloy. To the device 1 charging, first becomes the electrolyzer cell 4 operated, the power for the electrolysis of the water can come from renewable energy. The resulting from the water hydrogen is in the housing 2 initiated and connects there in an exothermic process with the metal or the metal alloy to said metal hydride 5 , This charging process is finished when the metal hydride 5 can not absorb any more hydrogen. In this state, the fuel cell can then be operated and provide power, the heat of their hydrogen from the metal hydride 5 again dissolves and burns with the oxygen O 2 supplied to it. This discharge takes place until no more hydrogen from the metal hydride 5 is delivered. This can then again through the electrolyzer cell 4 to be charged.

4 und 5 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit mehreren elektrochemischen Zellen 3, 4, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 057 494 A1 beschrieben ist. 4 zeigt die Vorrichtung 1 in teilaufgeschnittener Ansicht. 4 and 5 shows a schematic perspective view of another variant of a device according to the invention 1 with several electrochemical cells 3 . 4 , as described in the German patent application DE 10 2009 057 494 A1 is described. 4 shows the device 1 in partially cutaway view.

Die Zellen 3, 4 sind in flacher Bauweise als Platten ausgeführt und liegen parallel äquidistant in dem quaderförmigen, insbesondere etwa würfelförmigen Gehäuse 4 nebeneinander. Die Anordnung der Zellen 3, 4 ist derart, dass abwechselnd eine Elektrolyseurzelle 4, eine Brennstoffzelle 3 und ein plattenförmiges Temperiermittel 6 in derselben Reihenfolge nebeneinander liegen. Wie in 5 zu sehen ist, umfasst die Vorrichtung drei Elektrolyseurzellen 4, drei Brennstoffzellen 3 und zwei Temperierplatten 6. Die beiden Temperierplatten 6 liegen jeweils zwischen einer Elektrolyseurzelle 4 und einer Brennstoffzelle 3. In dem unter Druck stehenden Gehäuse 2 ist das Metallhydrid als Speichermedium 5 vorhanden, das die Zellen 3, 4 respektive die Taschen, in die sie eingesteckt sind, vollständig umgibt.The cells 3 . 4 are designed in a flat design as plates and are parallel equidistant in the cuboid, in particular approximately cube-shaped housing 4 side by side. The arrangement of the cells 3 . 4 is such that alternately an electrolyzer cell 4 , a fuel cell 3 and a plate-shaped temperature control 6 in the same order next to each other. As in 5 As can be seen, the device comprises three electrolyzer cells 4 , three fuel cells 3 and two tempering plates 6 , The two tempering plates 6 each lie between an electrolyzer cell 4 and a fuel cell 3 , In the pressurized housing 2 is the metal hydride as a storage medium 5 present to the cells 3 . 4 respectively completely surrounds the pockets in which they are inserted.

Die Zellen 3, 4 werden über Versorgungsleitungen 13 in der Bodenplatte 12, an deren Enden entsprechende Anschlüsse 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11h, 11i, 11j angeordnet sind, mit Luft (Sauerstoff), Wasserstoff und Wasser versorgt. Anschluss 11a bezeichnet den Lufteinlass für die Brennstoffzellen 3, Anschluss 11b den entsprechenden Luftauslass. Anschluss 11c bezeichnet den Wasserstoffeinlass für die Brennstoffzellen 3, Anschluss 11d den entsprechenden Wasserstoffauslass.The cells 3 . 4 be via utility lines 13 in the bottom plate 12 , at whose ends appropriate connections 11a . 11b . 11c . 11d . 11e . 11h . 11i . 11j are arranged, supplied with air (oxygen), hydrogen and water. connection 11a denotes the air inlet for the fuel cells 3 , Connection 11b the corresponding air outlet. connection 11c denotes the hydrogen inlet for the fuel cells 3 , Connection 11d the corresponding hydrogen outlet.

Anschluss 11e bezeichnet den Anschluss für den Wassereinlass bei den Elektrolyseurzellen 4, der entsprechende Auslass 11h für Wasser liegt auf der gegenüberliegenden Seite der gezeigten Vorrichtung 1. Ein weiterer Anschluss 11j für den Wasserstoffauslass der Elektrolyseurzellen 4 ist ebenfalls auf der anderen Seite vorhanden. In der Bodenplatte 12 ist ferner eine Leitung 11i für ein sogenanntes Dead End der Elektrolyseurzellen 4 vorhanden. Die elektrischen Anschlüsse 8a sind mit den Brennstoffzellen 3 verbunden, die elektrischen Anschlüssen 8b mit den Elektrolyseurzellen 4. Anschluss 11f bezeichnet einen Einlass für die Temperierplatte 6, durch den ein Heiz- oder Kühlmedium zugeführt werden kann. Ein entsprechender Anschluss 11g für den Auslass liegt auf der gegenüberliegenden Seite. Die Zellen 3, 4 sind modular in das Gehäuse 2 in dort ausgebildeten, nicht dargestellten Taschen eingesetzt. Die Vorrichtung 1 ist dadurch besonders kompakt und kleinbauend.connection 11e indicates the connection for the water inlet at the electrolyzer cells 4 , the corresponding outlet 11h for water is on the opposite side of the device shown 1 , Another connection 11j for the hydrogen outlet of the electrolyzer cells 4 is also available on the other side. In the bottom plate 12 is also a conduit 11i for a so-called dead end of the electrolyzer cells 4 available. The electrical connections 8a are with the fuel cells 3 connected, the electrical connections 8b with the electrolyzer cells 4 , connection 11f denotes an inlet for the temperature control plate 6 through which a heating or cooling medium can be supplied. An appropriate connection 11g for the outlet on the opposite side. The cells 3 . 4 are modular in the housing 2 used in formed there, not shown pockets. The device 1 This makes it particularly compact and compact.

6 zeigt eine alternative Ausführungsvariante gegenüber derjenigen in 4 und 5. Sie unterscheidet sich von der Ausführung in den 4 und 5 darin, dass die Versorgungsleitungen der Brennstoffzellen 3 und der Elektrolyseurzellen 4 an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 4 verlaufen. So sind die Versorgungsleitungen 11a bis 11d für die Brennstoffzelle 3, ihre elektrischen Anschlüsse 8a sowie die Versorgungsleitungen 11f, 11g für die Temperierplatten 6 im Deckel 14 des Gehäuses 2 angeordnet. Dagegen sind die Versorgungsleitungen 11e, 11h, 11i und 11j für die Elektrolyseurzellen in der Bodenplatte 12 vorgesehen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass baulich alle Zellen identisch ausgebildet sein können, insbesondere hinsichtlich der Lage ihrer Versorgungsanschlüsse, wohingegen bei der Ausführungsvariante in 5 die Lage der Anschlüsse für die Brennstoffzellen 3 und für die Elektrolyseurzellen 4 aus Platzgründen verschieden sein muss. 6 shows an alternative embodiment compared to those in 4 and 5 , It differs from the execution in the 4 and 5 in that the supply lines of the fuel cells 3 and the electrolyzer cells 4 on opposite sides of the housing 4 run. So are the supply lines 11a to 11d for the fuel cell 3 , their electrical connections 8a as well as the supply lines 11f . 11g for the temperature control plates 6 in the lid 14 of the housing 2 arranged. On the other hand are the supply lines 11e . 11h . 11i and 11j for the electrolyzer cells in the bottom plate 12 intended. This arrangement has the advantage that structurally all cells can be formed identically, in particular with regard to the position of their supply connections, whereas in the embodiment variant in FIG 5 the location of the connections for the fuel cells 3 and for the electrolyzer cells 4 must be different for reasons of space.

Für den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in den 4 bis 6 wird ein Design gewählt, dass eine modulare Einbringung von elektrochemischen Zellen 3, 4 (Brennstoffzelle/Elektrolyseur) in das Gehäuse 2 erlaubt. Diese Zellen 3, 4 werden von außen in eine Tasche eingeführt, die sich unmittelbar im Speichermedium 5, d. h. im Metallhydrid befinden. Es entsteht eine Geometrie, bei der die elektrochemischen Zellen 3, 4 vollständig vom Metallhydrid 5 umgeben sind. Der im Wasserstoffspeicher 5 aufgebaute Druck verpresst die eingebrachten Zellen 3, 4, was sich positiv auf ihre Eigenschaften auswirkt. Durch einen angepassten Verpressungsdruck kann ein Optimum zwischen elektrischer Kontaktierung der Schichten einer elektrochemischen Zelle Polplatte, Gasdiffusionslage» Membranelektrodeneinheit) und der Beladung des Speichers erreicht werden.For the construction of the device according to the invention 1 in the 4 to 6 is chosen a design that a modular introduction of electrochemical cells 3 . 4 (Fuel cell / electrolyzer) in the housing 2 allowed. These cells 3 . 4 are introduced from the outside into a pocket, which is directly in the storage medium 5 that is, in the metal hydride. It creates a geometry in which the electrochemical cells 3 . 4 completely from metal hydride 5 are surrounded. The one in hydrogen storage 5 established pressure squeezes the introduced cells 3 . 4 , which has a positive effect on their properties. By means of an adapted compression pressure, an optimum can be achieved between electrical contacting of the layers of an electrochemical cell pole plate, gas diffusion layer »membrane electrode unit) and the loading of the reservoir.

Das verwendete Metallhydrid 5 ist so gewählt, dass die aufgenommene bzw. abgegebene Wärmemenge (Absorption/Desorption) zum Elektrolyseur-Brennstoffzellensystem passend ist, um einerseits die benötigte elektrische Energie für die Wasserelektrolyse zu reduzieren bzw. die Abwärme der Brennstoffzellen 3 für die Desorption des Wasserstoffs zu nutzen. Darüber hinaus ist ein Betriebsdruck zu wählen, der eine optimale Verpressung dieser Zellen 3, 4 gewährleistet, um auftretende Temperaturdifferenzen auszugleichen, werden neben den elektrochemischen Zellen 3, 4 Wärmetauscher 6 mit einer intelligenten Temperaturregelung modular über das Taschensystem in das Gehäuse 2 der Vorrichtung eingebracht.The metal hydride used 5 is chosen so that the absorbed or emitted heat quantity (absorption / desorption) is suitable for electrolyser fuel cell system, on the one hand to reduce the required electrical energy for water electrolysis and the waste heat of the fuel cell 3 for the desorption of hydrogen. In addition, an operating pressure should be selected which ensures optimal compression of these cells 3 . 4 guaranteed to compensate for temperature differences occurring, in addition to the electrochemical cells 3 . 4 heat exchangers 6 with an intelligent temperature control modular over the pocket system into the housing 2 the device introduced.

Mit der vorliegenden Erfindung wurde ein Energiesystem beschrieben, das elektrochemische Zellen in einen Energiespeicher mit variablem Druckniveau integriert. Elektrochemische Zellen, z. B. Elektrolyseure oder Brennstoffzellen oder Batterien, sind in der Lage reversibel chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Im Falle eines Elektrolyseur-Brennstoffzellen-Systems wird Wasser im Elektrolyseur unter Zufuhr von elektrischer Energie und Wärme in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wobei die Speicherung des Wasserstoffs z. B. in einem Metallhydridspeicher erfolgt. Aus diesem Speicher wird Wasserstoff entnommen, um mittels einer Brennstoffzelle unter Zufuhr von Luftsauerstoff elektrische Energie zurückzugewinnen.The present invention has described an energy system which integrates electrochemical cells into a variable-pressure energy store. Electrochemical cells, e.g. As electrolyzers or fuel cells or batteries, are able to reversibly convert chemical energy into electrical energy. In the case of an electrolyzer fuel cell system water is decomposed in the electrolyzer with the supply of electrical energy and heat into hydrogen and oxygen, wherein the storage of hydrogen z. B. takes place in a metal hydride storage. From this memory, hydrogen is taken to recover electrical energy by means of a fuel cell under the supply of atmospheric oxygen.

Der Energiespeicher wird so ausgelegt, dass elektrochemische Zellen modular in das Speichergehäuse einführbar sind, wobei im beschriebenen Fall die Zellen vollständig vom Speichermedium umgeben sind. Durch den Druck im Gehäuse 2 werden die integrierten Zellen hydraulisch/pneumatisch verpresst. Zwischen den elektrochemischen Zellen und dem Speichermedium lassen sich energetisch günstige Rekuperationseffekte erzielen, die u. a. zu einer Steigerung des Systemwirkungsgrades beitragen.The energy store is designed such that electrochemical cells can be introduced modularly into the storage housing, in which case the cells are completely surrounded by the storage medium. Due to the pressure in the housing 2 The integrated cells are pressed hydraulically / pneumatically. Between the electrochemical cells and the storage medium energy-efficient recuperation effects can be achieved, which among other things contribute to an increase of the system efficiency.

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Claims (16)

Vorrichtung (1) zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und/oder elektrische Energie in chemische Energie, mit einem Gehäuse (2), in dem wenigstens eine elektrochemische Zelle (3, 4) zur Durchführung der Umwandlung zumindest teilweise einliegt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) ein chemisches Speichermedium (5) angeordnet ist, in dem Wasserstoff gespeichert oder speicherbar ist, wobei das Speichermedium (5) die Zelle (3, 4) zumindest teilweise umgibt, mit ihr in Wärme übertragender Verbindung steht und unter Aufnahme von Wärme der Zelle (3, 4) Wasserstoff freigibt und/oder unter Abgabe von Wärme an die Zelle (3, 4) Wasserstoff aufnimmt.Contraption ( 1 ) for converting chemical energy into electrical energy and / or electrical energy into chemical energy, with a housing ( 2 ), in which at least one electrochemical cell ( 3 . 4 ) at least partially rests for carrying out the conversion, characterized in that in the housing ( 2 ) a chemical storage medium ( 5 ) is stored in which hydrogen is stored or storable, wherein the storage medium ( 5 ) the cell ( 3 . 4 ) at least partially surrounds it, is in heat-transferring connection with it, and absorbs heat from the cell ( 3 . 4 ) Releases hydrogen and / or releases heat to the cell ( 3 . 4 ) Absorbs hydrogen. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle (3, 4) eine Brennstoffzelle (3) ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cell ( 3 . 4 ) a fuel cell ( 3 ). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle (3, 4) eine Elektrolyseurzelle (4) ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cell ( 3 . 4 ) an electrolyzer cell ( 4 ). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) eine, zwei oder mehr weitere elektrochemische Zelle(n) (3, 4) zumindest teilweise einliegt/einliegen, die von dem Speichermedium (5) umgeben ist/sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 2 ) one, two or more further electrochemical cell (s) ( 3 . 4 ) at least partially in or out of the storage medium ( 5 ) is / are surrounded. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Zellen (3, 4) gleichartig sind.Contraption ( 1 ) according to claim 4, characterized in that all cells ( 3 . 4 ) are similar. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zellen (3, 4) eine Brennstoffzelle (3) und wenigstens eine der weiteren Zellen (3, 4) eine Elektrolyseurzelle (4) ist.Contraption ( 1 ) according to claim 4, characterized in that at least one of the cells ( 3 . 4 ) a fuel cell ( 3 ) and at least one of the further cells ( 3 . 4 ) an electrolyzer cell ( 4 ). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1, 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (5) ein Metallhydrid oder eine heterocyclische chemische Verbindung ist.Device according to one of the preceding claims 1, 2, 4, 5 or 6, characterized in that the storage medium ( 5 ) is a metal hydride or a heterocyclic chemical compound. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (5) ein Metall, eine Metalllegierung oder ein Gemisch aus diesen ist.Device according to one of claims 1, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the storage medium ( 5 ) is a metal, a metal alloy or a mixture of these. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (5) zu Beginn ihres Betriebs als Brennstoffzelle (3) ein Metallhydrid ist, das im Betrieb der Brennstoffzelle (3) unter Abspaltung von Wasserstoff in das das Metallhydrid bildende Metall, die entsprechende Metalllegierung oder das Gemisch aus Metall und Metalllegierung übergeht, und das Metall, die Metalllegierung oder das Gemisch aus diesen im Betrieb der Vorrichtung als Elektrolyseurzelle (4) unter Aufnahme von Wasserstoff in das Metallhydrid übergeht.Apparatus according to claim 6, characterized in that the storage medium ( 5 ) at the beginning of its operation as a fuel cell ( 3 ) is a metal hydride which, during operation of the fuel cell ( 3 ) with elimination of hydrogen into the metal forming the metal hydride, the corresponding metal alloy or the mixture of metal and metal alloy, and the metal, the metal alloy or the mixture thereof during operation of the device as an electrolyzer cell ( 4 ) merges with hydrogen into the metal hydride. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle (3, 4) oder die Zellen (3, 4) vollständig von dem Speichermedium (5) umgeben sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cell ( 3 . 4 ) or the cells ( 3 . 4 ) completely from the storage medium ( 5 ) are surrounded. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) ein Temperiermittel (6, 7) zur Beheizung und/oder Kühlung des Speichermediums (5) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 2 ) a temperature control agent ( 6 . 7 ) for heating and / or cooling the storage medium ( 5 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2, 4 bis 7 oder 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Speichermedium (5) abgegebene Wasserstoff zu der Brennstoffzelle (3) oder den Brennstoffzellen (3) zur Verwendung in ihrem Energiewandlungsprozess geführt ist.Device according to one of the preceding claims 2, 4 to 7 or 9 to 11, characterized in that the from the storage medium ( 5 ) delivered hydrogen to the fuel cell ( 3 ) or the fuel cells ( 3 ) for use in their energy conversion process. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 6 oder 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Elektrolyseurzelle (4) oder den Elektrolyseurzellen (4) aus der Elektrolyse von Wasser gebildete Wasserstoff dem Speichermedium (5) zugeführt ist.Device according to one of the preceding claims 3 to 6 or 8 to 11, characterized in that the of the electrolyzer cell ( 4 ) or the electrolyzer cells ( 4 ) hydrogen formed from the electrolysis of water to the storage medium ( 5 ) is supplied. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gehäuse (2) abwechselnd eine plattenförmige Brennstoffzelle (3) und eine plattenförmige Elektrolyseurzelle (4) nebeneinander angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims 6 to 13, characterized in that in the housing ( 2 ) alternately a plate-shaped fuel cell ( 3 ) and a plate-shaped electrolyzer cell ( 4 ) are arranged side by side. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Brennstoffzelle (3) und einer Elektrolyseurzelle (4) ein insbesondere plattenförmiges Temperiermittel (6) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims 6 to 14, characterized in that between a fuel cell ( 3 ) and an electrolyzer cell ( 4 ) a particular plate-shaped temperature control ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsanschlüsse (11a, 11b, 11c, 11d) für die Brennstoffzellen (3) oder Brennstoffzellen (3) und die Versorgungsanschlüsse (11e, 11h, 11i, 11j) für die Elektrolyseurzelle (3) oder Elektrolyseurzellen (3) an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (2) angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims 6 to 15, characterized in that the supply connections ( 11a . 11b . 11c . 11d ) for the fuel cells ( 3 ) or fuel cells ( 3 ) and the supply connections ( 11e . 11h . 11i . 11j ) for the electrolyzer cell ( 3 ) or electrolyzer cells ( 3 ) on opposite sides of the housing ( 2 ) are arranged.
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