DE102012221426A1 - The fuel cell system - Google Patents

Abstract

Es wird eine tubulare Zelle (10) beschrieben, die einen Tubus (11), eine Luftelektrode (12), und eine Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) umfasst. Um die Lebensdauer der tubularen Zelle (10) zu verlängern, weist die tubulare Zelle (10) mindestens eine aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material ausgebildete Rippenstruktur (14) auf, wobei das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) beziehungsweise Luftelektrode (12) zwischen den Rippen der Rippenstruktur (14) aufgebracht ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer tubularen Zelle (10), deren Verwendung sowie ein Energiesystem. A tubular cell (10) is described which comprises a tube (11), an air electrode (12), and a storage electrode or fuel gas electrode (13). In order to extend the service life of the tubular cell (10), the tubular cell (10) has at least one rib structure (14) made of an electrically conductive and redox-stable material, the material of the storage electrode or fuel gas electrode (13) or air electrode (12) being is applied between the ribs of the rib structure (14). Moreover, the invention relates to a method for producing a tubular cell (10), their use and an energy system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine tubulare Zelle, ein Verfahren zu deren Herstellung, deren Verwendung sowie ein Energiesystem. The present invention relates to a tubular cell, a process for their preparation, their use and an energy system.

Stand der Technik State of the art

Windenergie und Sonnenenergie haben bedingt durch Wetterveränderungen starke Fluktuationen. Wind energy and solar energy have strong fluctuations due to weather changes.

Überschüssige Energie, die weder verbraucht, noch ins Netz eingespeist werden kann, kann mit Hilfe von Hochtemperaturelektrolysezellen (SOEC) und so genannten Metall-Luft-Zellen in ein speicherbares Medium verwandelt werden. Excess energy, which can neither be consumed nor fed into the grid, can be transformed into a storable medium with the help of high-temperature electrolysis cells (SOEC) and so-called metal-air cells.

Hochtemperaturelektrolysezellen (SOEC) spalten Kohlendioxid und Wasser in Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Sauerstoff gemäß der Gleichung: CO₂ + H₂O → CO + H₂ + (O₂). Bei Bedarf können dann mit Hilfe einer Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂) wieder zurück verstromt werden. High-temperature electrolysis cells (SOEC) split carbon dioxide and water into carbon monoxide, hydrogen and oxygen according to the equation: CO ₂ + H ₂ O → CO + H ₂ + (O ₂ ). If required, carbon monoxide (CO) and hydrogen (H ₂ ) can then be converted back into electricity using a high-temperature fuel cell (SOFC).

Eine weitere Variante einer Anwendungsmöglichkeit ist die Speicherung von Energie in einer Metall-Luft-Zelle, in der ein Metalloxid zur Energiespeicherung zur metallischen Form reduziert und zur Energiefreigabe wieder oxidiert wird. Another variant of a possible application is the storage of energy in a metal-air cell, in which a metal oxide is reduced to the metallic form for energy storage and re-oxidized for energy release.

Nach dem heutigem Stand der Technik werden die Luftelektrode (Anode) oder die Brenngaselektrode (Kathode) einer tubularen Hochtemperaturelektrolysezellen (SOEC) als Röhre extrudiert oder gepresst, welche in einem aufwändigen Folgeverfahren mit dem dünnen Elektrolyten und der dünnen Gegenelektrode beschichtet wird. Verfahrensbedingt muss die Röhre dabei recht dickwandig ausgeführt werden, weil das Elektrodenmaterial auf Grund der hohen Porosität nur eine geringe Festigkeit aufweist. According to the current state of the art, the air electrode (anode) or the fuel gas electrode (cathode) of a tubular high-temperature electrolysis cells (SOEC) are extruded or pressed as a tube, which is coated in a complex subsequent process with the thin electrolyte and the thin counter electrode. Due to the process, the tube must be made quite thick-walled, because the electrode material has only a low strength due to the high porosity.

Wenn geschlossene Röhren hergestellt werden, werden diese herkömmlicherweise nach der Extrusion durch Zudrücken geschlossen. Dabei entstehen an den Schließstellen sogenannte Bindenähte, die bei den betriebsbedingten thermomechanischen Spannungen Schwachstellen darstellen und sich begrenzend auf die Lebensdauer auswirken. When closed tubes are made, they are conventionally closed by extrusion after extrusion. This creates so-called weld lines at the closing points, which represent weak points in the operational thermo-mechanical stresses and have a limiting effect on the service life.

Die Stromabführung wird meistens bei anodengetragenen Zellen mittels metallischer Interkonnektoren realisiert. Um die Materialeigenschaften Korrosionsbeständigkeit und elektrischen Leitfähigkeit zu kombinieren werden in der Regel hoch-chromhaltige Werkstoffe hierfür eingesetzt. The current dissipation is usually realized in anode-supported cells by means of metallic interconnectors. In order to combine the material properties corrosion resistance and electrical conductivity, high-chromium materials are generally used for this purpose.

Brenngas- und Luftraum müssen gasdicht voneinander getrennt sein, was bei den gängigen Betriebstemperaturen von 650–950°C mittels Glasloten realisiert wird. Bei planaren Konzepten übernimmt die Glasdichtung meistens auch die elektrische Isolierung zwischen den Zellen. The fuel gas and air space must be separated from each other in a gas-tight manner, which is achieved by means of glass solders at the usual operating temperatures of 650-950 ° C. In planar concepts, the glass seal usually also takes over the electrical insulation between the cells.

Durch die Sauerstoffspeicherung in der metallischen Speicherelektrode einer Metall-Luft-Zelle kommt es zu einer starken, auf einer Oxidierung des Metalls beruhenden Volumenzunahme, welche etwa 30 Vol.-% betragen kann. Dadurch wird die Speicherelektrode hochporös und brüchig, so dass die elektrische Anbindung über die Lebensdauer nicht gewährleistet werden kann. Oxygen storage in the metallic storage electrode of a metal-air cell results in a strong increase in volume based on oxidation of the metal, which may amount to about 30% by volume. As a result, the storage electrode is highly porous and brittle, so that the electrical connection over the life can not be guaranteed.

Die Druckschrift US 2011/0033769 A1 beschreibt tubulare Zellen zur Energiespeicherung, welche mit Hilfe eines mehrstufigen Sinterprozesses erzeugt werden. The publication US 2011/0033769 A1 describes tubular cells for energy storage, which are generated by means of a multi-stage sintering process.

Die Druckschrift WO 2006/113179 A2 beschreibt eine Keramikmembran für elektrochemische Zellen, wie Brennstoffzellen. The publication WO 2006/113179 A2 describes a ceramic membrane for electrochemical cells, such as fuel cells.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Zelle betrifft eine tubulare Zelle, welche einen Tubus (keramischer Körper der Brennstoffzelle), eine Luftelektrode und eine Speicherelektrode oder Brenngaselektrode umfasst. The present cell relates to a tubular cell comprising a tube (ceramic body of the fuel cell), an air electrode, and a storage electrode or fuel gas electrode.

Unter Luft kann im Sinn der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Gas verstanden werden, welches Sauerstoff enthält. Daher umfasst der Begriff Luft neben herkömmlicher atmosphärischer Luft, beispielsweise mit 21 Vol.-% O₂, 78 und Vol.-% N₂, auch reinen Sauerstoff und sauerstoffhaltige Gasgemische, welche eine andere Zusammensetzung als herkömmliche atmosphärische Luft aufweisen. For the purposes of the present invention, air can be understood in particular to mean a gas which contains oxygen. Therefore, the term air in addition to conventional atmospheric air, for example, with 21 vol .-% O ₂ , 78 and Vol .-% N ₂ , including pure oxygen and oxygen-containing gas mixtures, which have a different composition than conventional atmospheric air.

Die tubulare Zelle kann wahlweise je nach Betriebsform als Metall-Luft-Zelle, insbesondere als Hochtemperatur-Metall-Luft-Zelle, oder als Brennstoffzelle, insbesondere Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC), und/oder als Elektrolysezelle, insbesondere Hochtemperaturelektrolysezelle (SOEC) betrieben werden. Depending on the operating form, the tubular cell can optionally be operated as a metal-air cell, in particular as a high-temperature metal-air cell, or as a fuel cell, in particular a high-temperature fuel cell (SOFC), and / or as an electrolysis cell, in particular a high-temperature electrolysis cell (SOEC).

Für die erst genannte Anwendung der Metall-Luft-Zelle wird die Energie letztendlich in der Speicherelektrode (Metall-Anode), insbesondere aus einem reversibel oxidierbaren und reduzierbaren Metall beziehungsweise Metall/Metalloxidsystem, welches als Speichermedium dient, gespeichert und kann bei Bedarf wieder abgerufen werden. For the first-mentioned application of the metal-air cell, the energy is ultimately stored in the storage electrode (metal anode), in particular from a reversibly oxidizable and reducible metal or metal / metal oxide system, which serves as a storage medium, and can be retrieved as needed ,

Im Fall der Brennstoff- und/oder Elektrolysezelle, wird an der Brenngaselektrode ein Brenngas, beispielsweise Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Ethan, Propan, Butan, Biogas, Erdgas, etc., im Fall der Brennstoffzelle zur Energiegewinnung reduziert und/oder im Fall de Elektrolysezelle zur Energiespeicherung oxidiert. In the case of the fuel and / or electrolysis cell, at the fuel gas electrode, a fuel gas, for example, hydrogen, carbon monoxide, methane, ethane, propane, butane, biogas, natural gas, etc., in the case of the fuel cell for energy reduced and / or oxidized in the case of de electrolysis cell for energy storage.

Erfindungsgemäß weist die tubulare Zelle weiterhin mindestens eine aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material ausgebildete Rippenstruktur auf. Dabei kann insbesondere das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die Luftelektrode eine flächige zusammenhängende, insbesondere nicht durch eine Rippenstruktur segmentierte, Elektrode sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, das Material der Luftelektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur beziehungsweise einer weiteren Rippenstruktur aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material auszubilden. According to the invention, the tubular cell furthermore has at least one rib structure formed from an electrically conductive and redox-stable material. In this case, in particular, the material of the storage electrode or fuel gas electrode may be formed between the ribs of the rib structure. In principle, the air electrode can be an areal contiguous electrode, in particular not segmented by a rib structure. Alternatively or additionally, it is also possible to form the material of the air electrode between the ribs of the rib structure or a further rib structure made of an electrically conductive and redox-stable material.

Unter einem redoxstabilen Material kann insbesondere ein Material verstanden werden, welches unter den Bedingungen, denen es beim Betrieb der tubularen Zelle ausgesetzt ist, elektrochemisch und/oder chemisch stabil ist, insbesondere keine Reduktionsreaktionen und Oxidationsreaktionen, so genannte Redoxreaktionen, durchläuft. Die Beurteilung der Redoxstabilität kann dabei insbesondere im Hinblick auf die Bedingungen, denen das Material beim Betrieb der tubularen Zelle ausgesetzt ist, erfolgen. Beispielsweise kann ein Material wie Nickel, welches unter einer oxidierenden Atmosphäre, wie Luftatmosphäre, Redoxreaktionen durchlaufen würde und damit als redoxinstabil bezeichnet werden könnte, unter reduzierender Atmosphäre, wie der Brenngasatmosphäre, keine Redoxreaktionen durchlaufen und damit beim Einsatz in reduzierender Atmosphäre, wie der Brenngasatmosphäre, als redoxstabiles Material bezeichnet werden. A redox-stable material may, in particular, be understood as meaning a material which, under the conditions to which it is exposed during operation of the tubular cell, is electrochemically and / or chemically stable, in particular undergoes no reduction reactions and oxidation reactions, so-called redox reactions. The assessment of the redox stability can be carried out in particular with regard to the conditions to which the material is exposed during operation of the tubular cell. For example, a material such as nickel, which under an oxidizing atmosphere, such as air atmosphere, would undergo redox reactions and thus be termed redox-unstable, under reductive atmosphere, such as the fuel gas atmosphere, undergo no redox reactions and thus when used in a reducing atmosphere, such as the fuel gas atmosphere, be referred to as redox-stable material.

Interkonnektormaterialien, welche zum elektrischen Verschalten von Brennstoffzellen verwendet werden, sind elektrisch leitend und können zudem insbesondere auch redoxstabil sein. Daher kann die Rippenstruktur beispielsweise aus einem Interkonnektormaterial ausgebildet sein. Interconnect materials, which are used for electrically interconnecting fuel cells, are electrically conductive and, moreover, can in particular also be redox-stable. Therefore, the rib structure can be formed, for example, of an interconnector material.

Zum Beispiel kann auf der Innenseite oder auf der Außenseite, insbesondere auf der Innenseite, des Tubus eine Rippenstruktur (rippenförmige Erhebungen) aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material beziehungsweise einem Interkonnektormaterial ausgebildet sein. For example, a rib structure (rib-shaped elevations) made of an electrically conductive and redox-stable material or an interconnector material may be formed on the inside or on the outside, in particular on the inside, of the tube.

Das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode kann dabei beispielsweise zwischen den Rippen der Rippenstruktur, insbesondere in Zwischenräume zwischen den Rippen der Rippenstruktur, ausgebildet beziehungsweise eingebracht sein. Insbesondere kann dabei das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur, beispielsweise in Zwischenräumen zwischen den Rippen, auf den Tubus und/oder auf einen Elektrolyten aufgebracht sein. The material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode can be formed or introduced, for example, between the ribs of the rib structure, in particular in intermediate spaces between the ribs of the rib structure. In particular, the material of the storage electrode or fuel gas electrode or of the air electrode between the ribs of the rib structure, for example in interspaces between the ribs, can be applied to the tube and / or to an electrolyte.

Durch das Ausbilden des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur kann vorteilhafterweise sowohl die elektrische Anbindung als auch die mechanische Stabilität der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, insbesondere über die Lebensdauer der tubularen Zelle, verbessert werden. By forming the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode between the ribs of the rib structure, advantageously both the electrical connection and the mechanical stability of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, in particular over the life of the tubular cell, can be improved.

Dabei ermöglicht die Rippenstruktur es insbesondere auch bei, beispielsweise redoxreaktionsbedingten und/oder temperaturbedingten Volumenänderungen, beispielsweise einer wechselnde Volumenzunahme und Volumenabnahme, des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, welche im Fall einer redoxreaktionsbedingten Volumenänderung etwa 30 % betragen kann, eine gute elektrischen Anbindung des Materials sicher zu stellen. Dies ist insbesondere für Zellen vorteilhaft, deren Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode eine hohe Schichtdicke aufweisen. In this case, the rib structure also makes it possible, for example, for redox reaction-induced and / or temperature-induced volume changes, for example an alternating volume increase and decrease in volume, of the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, which may be about 30% in the case of a redox reaction-induced volume change, to have a good electrical connection of the material. This is particularly advantageous for cells whose storage electrode or fuel gas electrode have a high layer thickness.

Besonders vorteilhaft ist dies für Metall-Luft-Zellen, da die redoxreaktionsbedingten Volumenänderungen von deren Speicherelektroden besonders stark ausfallen können. Die Speicherelektroden von Metall-Luft-Zellen können in ihrer oxidierten Form zudem hochporös werden und insbesondere an eigener mechanischer Stabilität verlieren, wobei die Rippenstruktur dann vorteilhafterweise das Material der Speicherelektrode mechanisch stabilisieren beziehungsweise von außen verfestigen und eine ausreichende mechanische Stabilität der Gesamtanordnung gewährleisten kann. This is particularly advantageous for metal-air cells, since the redox reaction-induced volume changes of their storage electrodes can turn out to be particularly strong. The storage electrodes of metal-air cells can also be highly porous in their oxidized form and in particular lose their own mechanical stability, the rib structure then advantageously mechanically stabilizing the material of the storage electrode or solidify from the outside and can ensure adequate mechanical stability of the overall arrangement.

Insgesamt kann auf diese Weise vorteilhafterweise die Lebensdauer der tubularen Zelle erhöht werden. Overall, in this way advantageously the life of the tubular cell can be increased.

Die tubulare Zelle kann insbesondere eine Energiespeicherzelle, beispielsweise eine Metall-Luft-Zelle und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Elektrolysezelle sein. Beispielsweise kann die tubulare Zelle eine Hochtemperaturzelle, zum Beispielsweise eine Hochtemperaturenergiespeicherzelle, beispielsweise eine Hochtemperatur-Metall-Luft-Zelle, und/oder eine Hochtemperaturbrennstoffzelle und/oder eine Hochtemperaturelektrolysezelle sein. The tubular cell may in particular be an energy storage cell, for example a metal-air cell and / or a fuel cell and / or an electrolysis cell. For example, the tubular cell may be a high-temperature cell, for example a high-temperature energy storage cell, for example a high-temperature metal-air cell, and / or a high-temperature fuel cell and / or a high-temperature electrolysis cell.

Die tubulare Zelle kann beispielsweise durch ein später erläutertes erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt sein. The tubular cell can be produced, for example, by a method of the invention explained later.

Im Rahmen einer Ausführungsform ist das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode, insbesondere der Speicherelektrode, ein Material, welches zwischen einer metallischen Form und einer oxidischen Form reversibel oxidierbar und reduzierbar ist. Dabei kann es sich bei der tubularen Zelle insbesondere um eine Metall-Luft-Zelle handeln. Unter einem zwischen einer metallischen Form und einer oxidischen Form reversibel oxidierbaren und reduzierbaren Material kann insbesondere ein Material verstanden werden, welches auch nach mindestens 25 Redoxzyklen, beispielsweise mindestens 250 oder 500 Redoxzyklen, noch die gegebene Form beibehält. Die Reversibilität des reversibel oxidierbaren und reduzierbaren Materials kann dabei insbesondere auf einer speziellen Mikrostruktur beruhen, welche insbesondere durch spezielle, dem Fachmann bekannte Herstellungsverfahren erzielt werden kann. In one embodiment, the material of the storage electrode or fuel gas electrode, in particular the storage electrode, a material which is reversibly oxidizable and reducible between a metallic form and an oxide form. In particular, the tubular cell may be a metal-air cell. A material reversibly oxidizable and reducible between a metallic form and an oxidic form can be understood in particular to mean a material which retains the given shape even after at least 25 redox cycles, for example at least 250 or 500 redox cycles. The reversibility of the reversibly oxidizable and reducible material can be based in particular on a special microstructure, which can be achieved in particular by special, known in the art manufacturing process.

Das elektrisch leitende und redoxstabile Material beziehungsweise das Interkonnektormaterial kann beispielsweise ein keramisches oder metallisches, insbesondere keramisches, Material sein. Wie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren näher erläutert, kann eine tubulare Zelle vorteilhafterweise besonders einfach und kostengünstig mit einer keramischen, elektrisch leitenden und redoxstabilen Material beziehungsweise Interkonnektorrippenstruktur mittels Keramikspritzguss und/oder Folienhinterspritzung ausgestattet werden. Zudem kann eine keramische Rippenstruktur – verglichen mit einer metallischen Rippenstruktur – gegebenenfalls temperaturbeständiger und/oder kostengünstiger sein. The electrically conductive and redox-stable material or the interconnector material may be, for example, a ceramic or metallic, in particular ceramic, material. As explained in more detail in connection with the method according to the invention, a tubular cell can advantageously be equipped in a particularly simple and cost-effective manner with a ceramic, electrically conductive and redox-stable material or interconnector rib structure by means of ceramic injection molding and / or foil injection molding. In addition, a ceramic rib structure may be more temperature-resistant and / or less expensive compared to a metallic rib structure.

Das elektrisch leitende und redoxstabile Material beziehungsweise Interkonnektormaterial kann gasdicht oder porös oder teilweise gasdicht und teilweise porös sein. The electrically conductive and redox-stable material or interconnector material may be gas-tight or porous or partially gas-tight and partially porous.

Beispielsweise kann das elektrisch leitende und redoxstabile Material beziehungsweise Interkonnektormaterial mindestens ein Material umfassen oder daraus ausgebildet sein, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lanthanchromaten (LaCrO₃), Lanthanstrontiummanganoxiden, insbesondere scandiumdotiertes Lanthanstrontiummanganoxid, Metallen, insbesondere Edelmetallen und/oder anderen, insbesondere hochtemperaturstabilen Metallen, wie Nickel, und Mischungen davon. Dabei können unter hochtemperaturstabilen Metallen, Metalle verstanden werden, die einen Schmelzpunkt von mindestens 1000 °C aufweisen und insbesondere unter reduzierender und/oder oxidierender Atmosphäre chemisch stabil sind. For example, the electrically conductive and redox-stable material or interconnector material may comprise or be formed from at least one material selected from the group consisting of lanthanum chromates (LaCrO ₃ ), lanthanum strontium manganese oxides, in particular scandium-doped lanthanum strontium manganese oxide, metals, in particular noble metals and / or others, in particular high-temperature-stable Metals, such as nickel, and mixtures thereof. In this case, high-temperature-stable metals may be understood as meaning metals which have a melting point of at least 1000 ° C. and are chemically stable, in particular under a reducing and / or oxidizing atmosphere.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Rippenstruktur Rippen, welche sich in Längsrichtung des Tubus oder zumindest im Wesentlichen in Längsrichtung des Tubus erstrecken. Eine derartige Rippenstruktur kann vorteilhafterweise besonders einfach hergestellt werden. In a further embodiment, the rib structure comprises ribs which extend in the longitudinal direction of the tube or at least substantially in the longitudinal direction of the tube. Such a rib structure can advantageously be produced particularly easily.

Im Rahmen einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Rippenstruktur Rippen umfasst, welche sich in Umfangsrichtung des Tubus oder zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Tubus erstrecken. In the context of a further alternative or additional embodiment, the rib structure comprises ribs which extend in the circumferential direction of the tube or at least substantially in the circumferential direction of the tube.

Unter im Wesentlichen kann dabei insbesondere verstanden werden, dass Abweichungen von etwa ±20 ° umfasst sein sollen. In essence, it may be understood in particular that deviations of approximately ± 20 ° should be included.

Im Rahmen einer weiteren speziellen Ausführungsform umfasst die Rippenstruktur Rippen (rippenförmige Erhebungen), welche sich abweichend von der Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung des Tubus erstrecken beziehungsweise abweichend von der Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung des Tubus (keramischen Körpers) ausgerichtet sind. In the context of another specific embodiment, the rib structure comprises ribs (rib-shaped elevations) which extend differently from the longitudinal direction and / or circumferential direction of the tube or are oriented differently from the longitudinal direction and / or circumferential direction of the tube (ceramic body).

Beispielsweise können sich die Rippen in eine Richtung erstrecken, welche um mehr als 20 ° von der Längsrichtung und/oder der Umfangsrichtung des Tubus abweichen. For example, the ribs may extend in one direction, which deviate by more than 20 ° from the longitudinal direction and / or the circumferential direction of the tube.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die Rippenstruktur rasterförmig ausgebildet. So kann vorteilhafterweise eine besonders gute elektrische und mechanische Anbindung des Materials der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode erzielt werden. In a further embodiment, the rib structure is grid-shaped. Thus, advantageously, a particularly good electrical and mechanical connection of the material of the storage electrode or fuel gas electrode can be achieved.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weisen die Rippen der Rippenstruktur eine Höhe auf, welcher größer oder gleich der, insbesondere maximalen, Schichtdicke des Materials der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode, insbesondere in oxidischer Form, beziehungsweise der Luftelektrode ist. Dabei kann unter der maximalen Schichtdicke die größtmögliche Schichtdicke verstanden werden, welche das Material unter den Betriebsbedingungen, beispielsweise aufgrund einer temperatur- und/oder redoxbedingten Volumenvergrößerung, erreichen kann. So kann vorteilhafterweise eine besonders gute mechanische Stabilisierung, insbesondere einer Speicherelektrode, erzielt werden. Dabei kann zumindest in einer Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, in welcher dessen Schichtdicke geringer als dessen maximale Schichtdicke ist, beispielsweise in einer zumindest teilweise reduzierten Form, ein Hohlraum vorliegen, insbesondere welcher seitlich durch die Rippen der Rippenstruktur begrenzt wird. In a further embodiment, the ribs of the rib structure have a height which is greater than or equal to, in particular maximum, layer thickness of the material of the storage electrode or fuel gas electrode, in particular in oxidic form, or the air electrode. In this case, the maximum layer thickness can be understood as the maximum possible layer thickness which the material can achieve under the operating conditions, for example due to a temperature and / or redox-induced increase in volume. Thus, advantageously, a particularly good mechanical stabilization, in particular a storage electrode, can be achieved. In this case, at least in one form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, in particular the storage electrode, in which its layer thickness is less than its maximum layer thickness, for example in an at least partially reduced form, a cavity, in particular which laterally through the ribs of Rib structure is limited.

Insbesondere können die Rippen der Rippenstruktur eine Höhe aufweisen, welcher größer der, insbesondere maximalen, Schichtdicke des Materials der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode, insbesondere in oxidischer Form, beziehungsweise der Luftelektrode ist. Dabei kann auch in einer Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, in welcher dessen Schichtdicke maximal ist, beispielsweise in der oxidierten Form, ein Hohlraum vorliegen, insbesondere welcher seitlich durch die Rippen der Rippenstruktur begrenzt wird. In particular, the ribs of the rib structure may have a height which is greater than, in particular maximum, layer thickness of the material of the storage electrode or fuel gas electrode, in particular in oxidic form, or the air electrode. In this case, in a form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, in particular the storage electrode, in which its layer thickness is maximum, for example in the oxidized form, a cavity, in particular which is bounded laterally by the ribs of the rib structure.

Zum Beispiel können die Rippen der Rippenstruktur eine Höhe aufweisen, welche mindestens 10 %, beispielsweise mindestens 20 %, insbesondere mindestens 30 %, höher als die, insbesondere minimale, Schichtdicke des Materials der Speicherelektrode, insbesondere in reduzierter beziehungsweise metallischer Form, oder der Brenngaselektrode oder der Luftelektrode ist. Dabei kann unter der minimalen Schichtdicke die Schichtdicke verstanden werden, welche das Material in seiner Form mit geringstem Volumen, beispielsweise in reduzierter beziehungsweise metallischer Form, bei Raumtemperatur aufweisen kann. For example, the ribs of the rib structure may have a height which is at least 10%, for example at least 20%, in particular at least 30%, higher than the, in particular minimum, layer thickness of the material of the storage electrode, in particular in reduced or metallic form, or the fuel gas electrode or the air electrode is. In this case, the minimum layer thickness can be understood as the layer thickness which the material can have in its shape with the smallest volume, for example in reduced or metallic form, at room temperature.

Im Fall einer Brenngaselektrode beziehungsweise Luftelektrode kann die Höhe der Rippenstruktur prozentual einen geringeren Wert annehmen als im Fall einer Speicherelektrode. In the case of a fuel gas electrode or air electrode, the height of the rib structure can assume a lower percentage than in the case of a storage electrode.

Beispielsweise kann die Höhe von Rippen für eine Brenngaselektrode beziehungsweise Luftelektrode nur mindestens 10 % oder 20 % höher als die Brenngaselektrodenschichtdicke beziehungsweise Luftelektrodenschichtdicke sein, da Brenngaselektroden beziehungsweise Luftelektroden eine geringere Volumenänderung, insbesondere eine im Wesentlichen nur temperaturbedingte Volumenänderung, vollziehen. For example, the height of fins for a fuel gas electrode or air electrode may only be at least 10% or 20% higher than the fuel gas electrode layer thickness or air electrode layer thickness, since fuel gas electrodes or air electrodes carry out a smaller volume change, in particular an essentially only temperature-related volume change.

Das Material der Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode kann beispielsweise eine, insbesondere maximale, Schichtdicke in einem Bereich von ≥ 10 μm oder ≥ 20 μm bis ≤ 200 μm, insbesondere ≥ 10 μm bis ≤ 100 μm, zum Beispiel von ≥ 10 μm oder ≥ 15 μm oder ≥ 20 μm ≥ oder 25 μm bis ≤ 200 μm oder ≤ 100 μm, zum Beispiel von etwa 50 μm aufweisen.The material of the fuel gas electrode or of the air electrode can, for example, have a, in particular maximum, layer thickness in a range of ≥ 10 μm or ≥ 20 μm to ≦ 200 μm, in particular ≥ 10 μm to ≦ 100 μm, for example of ≥ 10 μm or ≥ 15 μm or ≥ 20 μm ≥ or 25 μm to ≤ 200 μm or ≤ 100 μm, for example of about 50 μm.

Das Material der Speicherelektrode kann beispielsweise eine, insbesondere maximale, Schichtdicke, insbesondere in oxidierter Form, von ≥ 200 μm oder ≥ 250 μm oder ≥ 300 μm oder ≥ 350 μm, beispielsweise ≥ 400 μm oder ≥ 500 μm, aufweisen. Insbesondere kann das Material der Speicherelektrode eine, insbesondere maximale, Schichtdicke, insbesondere in oxidierter Form, in einem Bereich von ≥ 200 μm bis ≤ 2500 μm oder gegebenenfalls bis ≤ 1000 μm aufweisen. Zum Beispiel kann das Material der Speicherelektrode eine, insbesondere maximale, Schichtdicke, insbesondere in oxidierter Form, beispielsweise in einem Bereich, von ≥ 200 μm oder ≥ 250 μm oder ≥ 300 μm oder ≥ 350 μm oder ≥ 400 μm oder ≥ 500 μm oder ≥ 700 μm, und/oder (bis) ≤ 2500 μm oder ≤ 2000 μm oder ≤ 1500 μm oder ≤ 1200 μm oder ≤ 1000 μm oder ≤ 900 μm, aufweisen.The material of the storage electrode may, for example, have a, in particular maximum, layer thickness, in particular in oxidized form, of ≥ 200 μm or ≥ 250 μm or ≥ 300 μm or ≥ 350 μm, for example ≥ 400 μm or ≥ 500 μm. In particular, the material of the storage electrode may have a, in particular maximum, layer thickness, in particular in oxidized form, in a range of ≥ 200 μm to ≦ 2500 μm or optionally up to ≦ 1000 μm. For example, the material of the storage electrode can have a, in particular maximum, layer thickness, in particular in oxidized form, for example in a range of ≥ 200 μm or ≥ 250 μm or ≥ 300 μm or ≥ 350 μm or ≥ 400 μm or ≥ 500 μm or ≥ 700 μm, and / or (bis) ≤ 2500 μm or ≤ 2000 μm or ≤ 1500 μm or ≤ 1200 μm or ≤ 1000 μm or ≤ 900 μm.

Die Rippen der Rippenstruktur können zum Beispiel eine Höhe in einem Bereich von ≥ 20 μm oder ≥ 50 μm oder ≥ 200 μm bis 1000 μm, insbesondere ≥ 40 μm oder ≥ 50 μm oder ≥ 200 μm bis 500 μm, zum Beispiel von ≥ 20 μm oder ≥ 50 μm oder ≥ 200 μm bis ≤ 200 μm oder ≤ 900 μm oder ≤ 1000 μm, aufweisen. The ribs of the rib structure may, for example, have a height in a range of ≥ 20 μm or ≥ 50 μm or ≥ 200 μm to 1000 μm, in particular ≥ 40 μm or ≥ 50 μm or ≥ 200 μm to 500 μm, for example of ≥ 20 μm or ≥ 50 μm or ≥ 200 μm to ≤ 200 μm or ≤ 900 μm or ≤ 1000 μm.

Die Rippen der Rippenstruktur der Speicherelektrodenschicht können zum Beispiel eine Höhe, gegebenenfalls in einem Bereich, von 200 μm oder ≥ 220 μm oder ≥ 250 μm oder ≥ 275 μm oder ≥ 300 μm oder ≥ 330 μm oder ≥ 350 μm oder ≥ 400 μm oder ≥ 450 μm oder ≥ 500 μm oder ≥ 550 μm oder ≥ 700 μm oder ≥ 750 μm, und/oder (bis) ≤ 4000 μm oder ≤ 3500 μm oder ≤ 3250 μm oder ≤ 3000 μm oder ≤ 2750 μm oder ≤ 2500 μm oder ≤ 2250 μm oder ≤ 2000 μm oder ≤ 1750 μm oder ≤ 1500 μm oder ≤ 1350 μm oder ≤ 1200 μm oder ≤ 1000 μm aufweisen. For example, the ribs of the rib structure of the storage electrode layer may have a height, optionally in a range of 200 μm or ≥ 220 μm or ≥ 250 μm or ≥ 275 μm or ≥ 300 μm or ≥ 330 μm or ≥ 350 μm or ≥ 400 μm or ≥ 450 μm or ≥ 500 μm or ≥ 550 μm or ≥ 700 μm or ≥ 750 μm, and / or (to) ≤ 4000 μm or ≤ 3500 μm or ≤ 3250 μm or ≤ 3000 μm or ≤ 2750 μm or ≤ 2500 μm or ≤ 2250 μm or ≤ 2000 μm or ≤ 1750 μm or ≤ 1500 μm or ≤ 1350 μm or ≤ 1200 μm or ≤ 1000 μm.

Die Rippen der Rippenstruktur der Luftelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode können zum Beispiel eine Höhe, gegebenenfalls in einem Bereich, von ≥ 20 μm oder ≥ 50 μm oder ≥ 60 μm oder ≥ 100 μm oder ≥ 120 μm oder ≥ 150 μm oder ≥ 200 μm, und/oder (bis) ≤ 500 μm oder ≤ 400 μm oder ≤ 300 μm ufweisen.The ribs of the rib structure of the air electrode or fuel gas electrode may for example have a height, optionally in a range of ≥ 20 μm or ≥ 50 μm or ≥ 60 μm or ≥ 100 μm or ≥ 120 μm or ≥ 150 μm or ≥ 200 μm, and / or (bis) ≤ 500 μm or ≤ 400 μm or ≤ 300 μm.

Zum Beispiel kann das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode ein Material umfassen oder sein, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titan/Titanoxid (Ti/TiO₂), Chrom/Chromoxid (Cr/CrO₂), Mangan/Manganoxid (Mn/Mn₂O₃), Eisen/Eisenoxid (Fe/FeO), Nickel/Nickeloxid (Ni/NiO), Kupfer/Kupferoxid (Cu/Cu₂O), Molybdän/Molybdänoxid (Mo/MoO₂), Cobalt/Cobaltoxid (Co/CoO), Wolfram/Wolframoxid (W/WO₃) und Mischungen davon.For example, the material of the storage electrode or fuel gas electrode may include or be a material selected from the group consisting of titanium / titanium oxide (Ti / TiO ₂ ), chromium / chromium oxide (Cr / CrO ₂ ), manganese / manganese oxide (Mn / Mn ₂ O ₃ ), iron / iron oxide (Fe / FeO), nickel / nickel oxide (Ni / NiO), copper / copper oxide (Cu / Cu ₂ O), molybdenum / molybdenum oxide (Mo / MoO ₂ ), cobalt / cobalt oxide (Co / Co). CoO), tungsten / tungsten oxide (W / WO ₃ ) and mixtures thereof.

Das Material der Luftelektrode kann insbesondere ein Sauerstoffionen leitendes oder ein Sauerstoffionen und Elektronen leitendes Material sein. Insbesondere kann auch das Luftelektrodenmaterial ein keramisches Material sein. The material of the air electrode may in particular be an oxygen ion conducting or an oxygen ion and electron conducting material. In particular, the air electrode material may be a ceramic material.

Der Tubus kann insbesondere zwei Endabschnitte und einen sich zwischen den Endabschnitten erstreckenden Zwischenabschnitt aufweisen. Die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode und die Luftelektrode können auf dem Zwischenabschnitt, beispielsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenabschnitts oder auf der gleichen Seite des Zwischenabschnitts, aufgebracht sein. The tube may in particular have two end sections and an intermediate section extending between the end sections. The storage electrode or fuel gas electrode and the air electrode can on the Intermediate portion, for example, on opposite sides of the intermediate portion or on the same side of the intermediate portion may be applied.

Dabei kann insbesondere zumindest einer der Endabschnitte zur Montage der Brennstoffzelle an einem Trägerelement ausgelegt ist und beispielsweise als Fußabschnitt, Fuß, Montageabschnitt, Montageflansch, Gasanschlussflansch, et cetera bezeichnet werden. In particular, at least one of the end sections for mounting the fuel cell can be designed on a carrier element and can be referred to, for example, as foot section, foot, mounting section, mounting flange, gas connection flange, etc.

Insofern beide Endabschnitte des Tubus zur Montage der Brennstoffzelle an einem Trägerelement ausgelegt sind, kann der Tubus als beidseitig offener Tubus bezeichnet werden. Insofar as both end sections of the tube are designed for mounting the fuel cell on a carrier element, the tube can be referred to as a tube open on both sides.

Insbesondere kann jedoch der andere Endabschnitt den Tubus verschließen und beispielsweise als Kappenabschnitt, Kuppelabschnitt, Tubusdom bezeichnet werden. In diesem Fall kann der Tubus als einseitig geschlossener Tubus bezeichnet werden. In particular, however, the other end portion may close off the tube and be referred to, for example, as a cap portion, dome portion, tube dome. In this case, the tube can be referred to as unilaterally closed tube.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Tubus ein einseitig geschlossener Tubus. Within the scope of a further embodiment, the tube is a tube closed on one side.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Tubus teilweise oder vollständig aus einem Elektrolytmaterial ausgebildet. So kann der Tubus gleichermaßen als Träger und Elektrolyt dienen. Die Brennstoffzelle kann dabei beispielsweise als elektrolytgeträgerte Brennstoffzelle bezeichnet werden. Elektrolytgeträgerte Zellen können vorteilhafterweise unter anderem weniger anfällig gegen Bruch sein und aus thermomechanischer Sicht eine höhere Robustheit aufweisen als elektrodengeträgerte Zellen. Bei einem elektrolytgetragenen Konzept (Electrolyte supported Cell, ESC) ist es möglich, dass der Elektrolyt dicker beispielsweise wesentlich dicker als die Elektroden ist. In the context of a further embodiment, the tube is partially or completely formed from an electrolyte material. Thus, the tube can serve equally as a carrier and electrolyte. The fuel cell can be referred to, for example, as an electrolyte-supported fuel cell. Advantageously, electrolyte-supported cells can be less susceptible to breakage and more robust from a thermomechanical point of view than electrode-supported cells. In an electrolyte-supported cell (ESC) concept, it is possible for the electrolyte to be thicker, for example substantially thicker than the electrodes.

Beispielsweise kann der Tubus teilweise oder vollständig, insbesondere zumindest in einem zwischen der Luftelektrode und der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode ausgebildeten Abschnitt, zum Beispiel dem Zwischenabschnitt, aus einem Elektrolytmaterial ausgebildet sein. For example, the tube may be formed partially or completely, in particular at least in a section formed between the air electrode and the storage electrode or fuel gas electrode, for example the intermediate section, of an electrolyte material.

Die Rippenstruktur, zwischen deren Rippen die Speicherelektrode oder Brenngaselektrode ausgebildet ist, kann dabei auf der Innenseite oder auf der Außenseite, insbesondere auf der Innenseite, des Tubus angeordnet beziehungsweise aufgebracht sein. The rib structure, between the ribs of which the storage electrode or fuel gas electrode is formed, can be arranged or applied on the inside or on the outside, in particular on the inside, of the tube.

Die Luftelektrode kann dabei auf einer zur Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode gegenüberliegenden Seite des Tubus, beispielsweise auf der Außenseite oder auf der Innenseite, insbesondere auf der Außenseite, angeordnet beziehungsweise aufgebracht sein. Insofern die Luftelektrode eine Rippenstruktur aufweist, kann die Rippenstruktur, zwischen deren Rippen die Luftelektrode ausgebildet ist, dabei auf der Außenseite oder auf der Innenseite, insbesondere auf der Außenseite, des Tubus, insbesondere auf der, der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode gegenüberliegenden Seite des Tubus angeordnet beziehungsweise aufgebracht sein. In this case, the air electrode can be arranged or applied on a side of the tube opposite the storage electrode or fuel gas electrode, for example on the outside or on the inside, in particular on the outside. Insofar as the air electrode has a rib structure, the rib structure between whose ribs the air electrode is formed may be arranged on the outside or on the inside, in particular on the outside, of the tube, in particular on the side of the tube opposite the storage electrode or fuel gas electrode be upset.

Das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode kann dabei insbesondere zwischen den Rippen der Rippenstruktur beziehungsweise der weiteren Rippenstruktur auf den Tubus aufgebracht sein und/oder in Zwischenräume zwischen den Rippen der Rippenstruktur und beispielsweise dem als Elektrolyt dienenden Tubus eingebracht sein. Dabei kann das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode insbesondere an den als Elektrolyt dienenden Tubus angrenzen. The material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode can be applied in particular between the ribs of the rib structure or the further rib structure on the tube and / or be introduced into spaces between the ribs of the rib structure and, for example serving as the electrolyte tube. In this case, the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode can in particular adjoin the tube serving as the electrolyte.

Im Rahmen einer anderen Ausführungsform ist der Tubus aus einem, insbesondere inerten, beispielsweise keramischen, Trägermaterial ausgebildet und weist zumindest einen gasdurchlässig porösen Abschnitt auf. In the context of another embodiment, the tube is formed from a, in particular inert, for example ceramic, carrier material and has at least one gas-permeable porous section.

Dabei kann unter inert verstanden werden, dass das Material nicht als Elektrode oder Elektrolyt dient. Die Brennstoffzelle kann dabei beispielsweise als inert geträgerte Brennstoffzelle bezeichnet werden. In this case, inert can be understood as meaning that the material does not serve as an electrode or electrolyte. The fuel cell can be referred to, for example, as an inertly supported fuel cell.

Inertgeträgerte Zellen können vorteilhafterweise ebenfalls unter anderem weniger anfällig gegen Bruch sein und aus thermomechanischer Sicht eine höhere Robustheit aufweisen als elektrodengeträgerte Zellen. Zudem ermöglicht es das inertgetragene Konzept, den Elektrolyten beispielsweise wesentlich dünner als im elektrolytgetragenen Konzept auszugestalten. Durch eine geringe Schichtdicke des Elektrolyten kann vorteilhafterweise der Ohmsche Widerstand der Zelle deutlich gesenkt werden, weswegen mit inertgeträgerten Zellen bei niedrigeren Temperaturen eine guten Leistungsperformance erzielt werden kann als mit elektrolytgeträgerten Zellen. Inertgeträgerte cells can advantageously also be less prone to breakage among other things and from a thermomechanical point of view, a higher robustness than electrode-supported cells. In addition, the inert-supported concept makes it possible, for example, to design the electrolyte substantially thinner than in the electrolyte-supported concept. By means of a small layer thickness of the electrolyte, advantageously the ohmic resistance of the cell can be markedly reduced, which is why good performance can be achieved with inert-supported cells at lower temperatures than with electrolyte-supported cells.

Beispielsweise kann der Zwischenabschnitt des Tubus ein gasdurchlässig poröser Abschnitt des Tubus sein. For example, the intermediate portion of the tube may be a gas-permeable porous portion of the tube.

Zwischen der Luftelektrode und der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode ist dabei insbesondere ein Elektrolyt angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Insbesondere können die Luftelektrode, der Elektrolyt und die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode ein Funktionsschichtpaket ausbilden, insbesondere wobei die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode und/oder die Luftelektrode in einer Rippenstruktur ausgebildet ist. In particular, an electrolyte is arranged or formed between the air electrode and the storage electrode or fuel gas electrode. In particular, the air electrode, the electrolyte and the storage electrode or fuel gas electrode can be one Form functional layer package, in particular wherein the storage electrode or fuel gas electrode and / or the air electrode is formed in a rib structure.

Die Anordnung aus Luftelektrode, Elektrolyt, Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode und Rippenstruktur beziehungsweise das Funktionsschichtpaket kann auf der Innenseite oder auf der Außenseite des Tubus angeordnet, insbesondere aufgebracht, sein. The arrangement of air electrode, electrolyte, storage electrode or fuel gas electrode and rib structure or the functional layer package can be arranged on the inside or on the outside of the tube, in particular, be applied.

Dabei kann beispielsweise die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode an den gasdurchlässig porösen Abschnitt des Tubus und/oder an den Elektrolyten angrenzen. Beispielsweise kann die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode an den Tubus und an den Elektrolyten angrenzen. Oder die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode und beispielsweise die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode kann offen liegen. In this case, for example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode to the gas-permeable porous portion of the tube and / or adjacent to the electrolyte. For example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode can adjoin the tube and the electrolyte. Or the storage electrode or fuel gas electrode and, for example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode can be open.

Die Luftelektrode und gegebenenfalls die Rippenstruktur der Luftelektrode kann offen liegen oder an den gasdurchlässig porösen Abschnitt des Tubus angrenzen. The air electrode and possibly the rib structure of the air electrode can be open or adjoin the gas-permeable porous section of the tube.

Zum Beispiel kann die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode an den Tubus und an den Elektrolyten angrenzen, wobei die Luftelektrode und gegebenenfalls die Rippenstruktur der Luftelektrode offen liegen kann. For example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode may adjoin the tube and the electrolyte, wherein the air electrode and possibly the rib structure of the air electrode may be exposed.

Zum Beispiel kann die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode einerseits an den gasdurchlässig porösen Abschnitt des Tubus und andererseits an den Elektrolyten angrenzen, insbesondere wobei das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode auf den Elektrolyten aufgebracht ist. Die Luftelektrode und gegebenenfalls die Rippenstruktur der Luftelektrode kann dabei einerseits an den Elektrolyten, insbesondere an die der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode gegenüberliegende Seite des Elektrolyten, angrenzen und andererseits offen liegen. For example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode on the one hand to the gas-permeable porous portion of the tube and on the other hand adjacent to the electrolyte, in particular wherein the material of the storage electrode or fuel gas electrode between the ribs of the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode is applied to the electrolyte. The air electrode and possibly the rib structure of the air electrode can on the one hand be adjacent to the electrolyte, in particular to the side of the electrolyte opposite the storage electrode or fuel gas electrode, and on the other hand lie open.

Oder die Luftelektrode und gegebenenfalls die Rippenstruktur der Luftelektrode kann zum Beispiel an den gasdurchlässig porösen Abschnitt des Tubus angrenzen, wobei die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode und beispielsweise die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode offen liegen kann. Or the air electrode and possibly the rib structure of the air electrode can adjoin, for example, the gas-permeable porous portion of the tube, wherein the storage electrode or fuel gas electrode and, for example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode can be open.

Zum Beispiel kann dabei die Luftelektrode und gegebenenfalls die Rippenstruktur der Luftelektrode einerseits an den gasdurchlässig porösen Abschnitt des Tubus und andererseits an den Elektrolyten angrenzen. Insofern dabei eine Rippenstruktur für die Luftelektrode vorgesehen ist, kann das Material der Luftelektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur der Luftelektrode auf den Elektrolyten aufgebracht sein. Die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode und beispielsweise die Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode können dabei einerseits an den Elektrolyten, insbesondere an die der Luftelektrode gegenüberliegende Seite des Elektrolyten, angrenzen und andererseits offen liegen, insbesondere wobei das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode zwischen den Rippen der Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode auf den Elektrolyten aufgebracht sein kann. For example, while the air electrode and possibly the rib structure of the air electrode on the one hand adjacent to the gas-permeable porous portion of the tube and on the other hand to the electrolyte. Insofar as a rib structure is provided for the air electrode, the material of the air electrode between the ribs of the rib structure of the air electrode can be applied to the electrolyte. The storage electrode or fuel gas electrode and, for example, the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode on the one hand to the electrolyte, in particular to the air electrode opposite side of the electrolyte adjacent, and on the other hand are open, in particular where the material of the storage electrode or fuel gas electrode between the ribs of the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode may be applied to the electrolyte.

Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform liegt zwischen dem porösen Abschnitt des Tubus und dem Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, zumindest in einer Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, in welcher dessen Schichtdicke geringer als dessen maximale Schichtdicke ist, beispielsweise in einer zumindest teilweise reduzierten Form, ein Hohlraum vor. Der Hohlraum kann dabei insbesondere seitlich durch die Rippen der Rippenstruktur der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise Luftelektrode begrenzt sein. So kann sich das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, vorteilhafterweise bei einer Volumenvergrößerung in den Hohlraum hinein ausdehnen und diesen, beispielsweise in der Form maximaler Schichtdicke, insbesondere in oxidierter Form, ausfüllen. In the context of a special embodiment of this embodiment, between the porous section of the tube and the material of the storage electrode or fuel gas electrode or air electrode, in particular the storage electrode, at least in one form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, in particular the storage electrode, in which its layer thickness less than its maximum layer thickness, for example in an at least partially reduced form, a cavity before. The cavity may in particular be laterally delimited by the ribs of the rib structure of the storage electrode or fuel gas electrode or air electrode. Thus, the material of the storage electrode or fuel gas electrode or air electrode, in particular the storage electrode, advantageously expand in an increase in volume in the cavity and this, for example in the form of maximum thickness, especially in oxidized form, fill.

Insbesondere kann auch in einer Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, in welcher dessen Schichtdicke maximal ist, beispielsweise in der oxidierten Form, ein Hohlraum vorliegen, insbesondere welcher seitlich durch die Rippen der Rippenstruktur begrenzt wird. So kann vorteilhafterweise besonders zuverlässig gewährleistet werden, dass sich das Material maximal ausdehnen kann, insbesondere ohne dabei mechanische Spannungen zu erzeugen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, insbesondere der Speicherelektrode, zwischen dem Tubus und dem Elektrolyten angeordnet ist. In particular, in a form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, in particular the storage electrode, in which its layer thickness is maximum, for example in the oxidized form, a cavity, in particular which is bounded laterally by the ribs of the rib structure. Thus, it can advantageously be ensured particularly reliably that the material can expand to a maximum, in particular without generating mechanical stresses. This is particularly advantageous if the material of the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, in particular the Storage electrode, disposed between the tube and the electrolyte.

Der Elektrolyt kann dabei insbesondere aus einem Elektrolytmaterial ausgebildet sein. The electrolyte can be formed in particular from an electrolyte material.

Neben dem mindestens einen gasdurchlässigen Abschnitt kann der Tubus gasdichte Abschnitte aufweisen. Beispielsweise können die Endabschnitte, insbesondere die beiden Fußabschnitte oder der Fußabschnitt und der Kappenabschnitt, gasdicht ausgestaltet sein. In addition to the at least one gas-permeable section, the tube may have gas-tight sections. For example, the end sections, in particular the two foot sections or the foot section and the cap section, can be made gas-tight.

Der Tubus kann beispielsweise aus einem oder mehreren keramischen Materialien ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der Tubus mindestens ein Material umfassen oder daraus ausgebildet sein, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumsilikaten, insbesondere Forsterit, Zirkoniumdioxid, insbesondere dotiertes Zirkoniumdioxid, beispielsweise mit 6,5 Gew.-% oder mehr Yttriumoxid (Y₂O₃) dotiertes Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Gemischen, Spinellen, beispielsweise Magnesiumaluminat, Zirkoniumoxid-Glas-Gemischen, Zinkoxid und Mischungen davon.The tube may for example be formed from one or more ceramic materials. For example, the tube may comprise or be formed of at least one material selected from the group consisting of magnesium silicates, especially forsterite, zirconia, in particular doped zirconia, for example, 6.5% or more yttria (Y ₂ O ₃ ) doped zirconia, alumina, alumina-zirconia mixtures, spinels, for example, magnesium aluminate, zirconia-glass mixtures, zinc oxide, and mixtures thereof.

Insbesondere kann der Tubus mindestens ein Magnesiumsilikat, insbesondere Forsterit, umfassen oder daraus ausgebildet sein. Forsterit basiert im Wesentlichen auf der allgemeinen Summenformel Mg₂SiO₄. Forsterit kann vorteilhafterweise elektrisch und ionisch hoch isolierend sein und beispielsweise bei 20 °C einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10¹¹ Ωm und bei 600 °C einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10⁵ Ωm aufweisen. So können vorteilhafterweise elektrische und ionische Kurzschlüsse vermieden und auf eine oder mehrere zusätzliche Isolationsschichten verzichtet werden. Weitere Vorteile von Forsterit sind dessen Sinterverhalten und dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient. So kann Forsterit vorteilhafte Schwindungseigenschaften und eine vorteilhafte Schwindungskinetik aufweisen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Forsterit kann dabei zudem im Wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Brennstoffzellenstacks beziehungsweise Funktionsschichtpakets entsprechen und etwa 10 bis 11·10^–6K^–1 betragen, was sich vorteilhaft auf eine gleichzeitige Sinterung (Cosinterung) des Trägerkörpers und der Interkonnektoren, insbesondere des Brennstoffzellenstacks beziehungsweise des Funktionsschichtpakets auswirkt. Zudem kann Forsterit über eine Reaktionssinterung aus kostengünstigen Rohstoffen, wie Talk und Magnesiumoxid gewonnen werden, was zur Kosteneinsparung bei der Herstellung weiter beiträgt.In particular, the tube may comprise or be formed from at least one magnesium silicate, in particular forsterite. Forsterite is based essentially on the general empirical formula Mg ₂ SiO ₄ . Forsterite can advantageously be highly electrically insulating and ionic and, for example, have a specific electrical resistance of 10 ¹¹ Ωm at 20 ° C. and a specific electrical resistance of 10 ⁵ Ωm at 600 ° C. Thus, it is advantageously possible to avoid electrical and ionic short circuits and to dispense with one or more additional insulation layers. Further advantages of Forsterit are its sintering behavior and its thermal expansion coefficient. Thus, forsterite can have advantageous shrinkage properties and an advantageous shrinkage kinetics. The thermal expansion coefficient of Forsterit can also substantially correspond to the thermal expansion coefficient of the materials of the fuel cell stack or functional layer package and be about 10 to 11 · 10 ^-6 K ^-1 , which is advantageous to a simultaneous sintering (cosintering) of the carrier body and the interconnectors, especially the fuel cell stack or the functional layer package. In addition, forsterite can be obtained via a reaction sintering from inexpensive raw materials, such as talc and magnesium oxide, which further contributes to cost savings in the production.

Unter einem Elektrolytmaterial kann insbesondere ein sauerstoffionenleitfähiges Material verstanden werden. An electrolyte material may, in particular, be understood as meaning an oxygen-ion-conductive material.

Das Elektrolytmaterial kann insbesondere ein keramisches Material (keramischer Körper) sein. The electrolyte material may in particular be a ceramic material (ceramic body).

Beispielsweise kann das Elektrolytmaterial ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus mit einem oder mehreren Seltenen Erd Elementen, insbesondere Scandium (Sc), Yttrium (Y), Cer (Ce) Terbium (Tb), Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd) und/oder Dysprosium (Dy), dotierten Zirkoniumdioxiden (ZrO₂), Lanthanstrontiumgallaten- und/oder -manganaten (LSGM), undotierten oder beispielsweise mit Samarium (Sm), Gadolinium (Gd) und/oder Terbium (Tb), dotierten Ceroxiden und Mischungen davon. For example, the electrolyte material may be selected from the group consisting of one or more rare earth elements, in particular scandium (Sc), yttrium (Y), cerium (Ce) terbium (Tb), praseodymium (Pr), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd) and / or dysprosium (Dy), doped zirconium dioxides (ZrO ₂ ), lanthanum strontium gallates and / or manganates (LSGM), undoped or, for example, with samarium (Sm), gadolinium (Gd) and / or Terbium (Tb), doped cerium oxides and mixtures thereof.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Zelle wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, den erfindungsgemäßen Verwendungen, dem erfindungsgemäßen Energiesystem sowie mit den Figuren verwiesen. With regard to further technical features and advantages of the cell according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the method according to the invention, the uses according to the invention, the energy system according to the invention and with the figures.

Ein weiterer Gegenstand vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer tubulare Zelle, insbesondere einer erfindungsgemäßen tubularen Zelle. A further subject of the present invention is a process for producing a tubular cell, in particular a tubular cell according to the invention.

Das Verfahren zur Herstellung einer, insbesondere ein keramisches Material enthaltenden, Zelle, zum Beispiel eine Metall-Luft-Zelle und/oder Brennstoffzelle und/oder Elektrolysezelle, insbesondere einer Hochtemperatur-Metall-Luft-Zelle und/oder einer Hochtemperaturbrennstoffzelle und/oder einer Hochtemperaturelektrolysezelle eingesetzt werden, welche eine Anode (Speicherelektrode im Energiegewinnungsbetrieb einer Metall-Luft-Zelle, Luftelektrode im Energiespeicherbetrieb einer Metall-Luft-Zelle, Brenngaselektrode im Brennstoffzellenbetrieb einer Brennstoffzelle, Luftelektrode im Elektrolysebetrieb einer Elektrolysezelle) und eine Kathode (Luftelektrode im Energiegewinnungsbetrieb einer Metall-Luft-Zelle, Speicherelektrode im Energiespeicherbetrieb einer Metall-Luft-Zelle, Luftelektrode im Brennstoffzellenbetrieb einer Brennstoffzelle, Brenngaselektrode im Elektrolysebetrieb einer Elektrolysezelle) sowie einen zwischen Anode und Kathode positionierten Elektrolyten aufweist und welche ein elektrisch leitendes und redoxstabiles Material beziehungsweise Interkonnektormaterial zur elektrischen Kontaktierung der Anode und/oder Kathode aufweist. The method for producing a, in particular a ceramic material-containing, cell, for example a metal-air cell and / or fuel cell and / or electrolytic cell, in particular a high-temperature metal-air cell and / or a high-temperature fuel cell and / or a high-temperature electrolysis cell can be used, which has an anode (storage electrode in the energy recovery operation of a metal-air cell, air electrode in the energy storage operation of a metal-air cell, fuel gas electrode in fuel cell operation of a fuel cell, air electrode in electrolysis operation of an electrolytic cell) and a cathode (air electrode in the energy recovery operation of a metal-air Cell, storage electrode in the energy storage operation of a metal-air cell, air electrode in fuel cell operation of a fuel cell, fuel gas electrode in the electrolysis of an electrolysis cell) and a positioned between the anode and cathode electrolyte and which egg n electrically conductive and redox-stable material or interconnector material for electrical contacting of the anode and / or cathode has.

Die Anode kann dabei insbesondere im Energiegewinnungsbetrieb einer Metall-Luft-Zelle die Speicherelektrode, im Energiespeicherbetrieb einer Metall-Luft-Zelle die Luftelektrode, im Brennstoffzellenbetrieb einer Brennstoffzelle die Brenngaselektrode und im Elektrolysebetrieb einer Elektrolysezelle die Luftelektrode sein. The anode may in particular in the energy recovery operation of a metal-air cell, the storage electrode in the energy storage operation of a metal-air cell, the air electrode in the Fuel cell operation of a fuel cell, the fuel gas electrode and in the electrolysis of an electrolytic cell be the air electrode.

Die Kathode kann dabei insbesondere im Energiegewinnungsbetrieb einer Metall-Luft-Zelle die Luftelektrode, im Energiespeicherbetrieb einer Metall-Luft-Zelle die Speicherelektrode, im Brennstoffzellenbetrieb einer Brennstoffzelle die Luftelektrode und im Elektrolysebetrieb einer Elektrolysezelle die Brenngaselektrode sein. The cathode may in particular in the energy recovery operation of a metal-air cell, the air electrode in the energy storage operation of a metal-air cell, the storage electrode in fuel cell operation of a fuel cell, the air electrode and the electrolysis of an electrolytic cell, the fuel gas electrode.

Die Herstellung der Zelle, zum Beispiel der Metall-Luft-Zelle und/oder Brennstoffzelle und/oder Elektrolysezelle, kann dabei den Schritt eines Zwei-Komponenten-Spritzgusses oder eines Inmould Labelings umfassen. The production of the cell, for example the metal-air cell and / or fuel cell and / or electrolysis cell, may comprise the step of two-component injection molding or in-mold labeling.

Dabei kann der Schritt des Zwei-Komponenten-Spritzgusses einen ersten Schritt umfassen, bei dem ein Vorspritzling aus dem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material beziehungsweise Interkonnektormaterial gebildet wird und in einem zweiten Schritt der im ersten Schritt hergestellte Vorspritzling mit einem den Elektrolyten bildenden weiteren Material an- oder umspritzt wird. Dabei kann der Vorspritzling auf seiner Innenseite rippenförmige Erhebungen aufweisen, wobei in Zwischenräumen zwischen den rippenartigen Erhebungen Anodenmaterial aufgebracht wird. In this case, the step of two-component injection molding may comprise a first step, in which a preform made of the electrically conductive and redox-stable material or interconnector material is formed, and in a second step, the preform produced in the first step with a further material forming the electrolyte. or being overmoulded. In this case, the preform may have on its inside rib-shaped elevations, wherein anode material is applied in spaces between the rib-like elevations.

Der Schritt des Inmould Labelings kann dabei einen ersten Schritt umfassen, bei dem auf ein Spritzguss-Werkzeugkern eine Trägerfolie aufgebracht wird, auf welche zunächst das elektrisch leitende und redoxstabile Material beziehungsweise Interkonnektormaterial und ein Material, aus dem eine Anode gebildet wird, aufgetragen wurde. In einem zweiten Schritt kann dabei das Spritzguss-Werkzeug mit einem den Elektrolyten bildenden Material gefüllt beziehungsweise ausgeführt werden. The step of in-mold labeling may comprise a first step in which a carrier foil is applied to an injection molding tool core, on which first the electrically conductive and redox-stable material or interconnector material and a material from which an anode is formed has been applied. In a second step, the injection molding tool can be filled or carried out with a material forming the electrolyte.

Insbesondere kann das Verfahren die Verfahrensschritte a) und b) umfassen. In particular, the method may comprise the method steps a) and b).

In dem Verfahrensschritt a) kann dabei eine Rippenstruktur aus elektrisch leitenden und redoxstabilen Material oder einer Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials beziehungsweise aus einem Interkonnektormaterial oder einer Interkonnektormaterialvorstufe bereitgestellt werden. In the method step a), a rib structure of electrically conductive and redox-stable material or of a material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material or of an interconnector material or an interconnector material precursor can be provided.

In dem Verfahrensschritt b) kann dann mittels Keramikspritzguss ein an die Rippenstruktur angrenzender Tubus, insbesondere aus einem Elektrolytmaterial oder einer Elektrolytmaterialvorstufe oder einem Trägermaterial oder einer Trägermaterialvorstufe, ausgebildet werden. In method step b), a tube adjacent to the rib structure, in particular made of an electrolyte material or an electrolyte material precursor or a carrier material or a carrier material precursor, can then be formed by means of ceramic injection molding.

Die Technologie des Keramikspritzguss ermöglicht beispielsweise die Herstellung einer längsgerichteten, rippenförmigen Strukturierung der Elektrode, beispielsweise Anode, einer einseitig geschlossenen, tubularen Zelle, beispielsweise einer Hochtemperatur-Metall-Luft-Zelle oder einer Brennstoffzelle, mit Gasanschlussflansch. The technology of ceramic injection molding, for example, allows the production of a longitudinal, rib-shaped structuring of the electrode, for example anode, a closed-end, tubular cell, for example a high-temperature metal-air cell or a fuel cell, with gas connection flange.

Für die Herstellung kann ein speziell entwickeltes Spritzgusswerkzeug verwendet werden, mit dem die Herstellung tubusförmiger Hohlkörper komplexer Geometrien möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Zelle, beispielsweise Metall-Luft-Zelle und/oder Brennstoffzelle und/oder Elektrolysezelle, kann das Werkzeug insbesondere eine zylindrische Kavität aufweisen, in deren Längsmittelachse ein Werkzeug-Kern positioniert ist. For the production of a specially developed injection molding tool can be used, with which the production of tubular hollow body of complex geometries is possible. In the case of the cell according to the invention, for example metal-air cell and / or fuel cell and / or electrolysis cell, the tool can in particular have a cylindrical cavity in the longitudinal center axis of which a tool core is positioned.

Für die Darstellung der Rippenstruktur können hier zwei prinzipielle Verfahren eingesetzt werden, nämlich der Mehrkomponentenspritzguss, insbesondere der 2-Komponenten-Spritzguss, oder die Folienhinterspritzung (IML: englisch: Inmould Labeling). For the representation of the rib structure, two principal methods can be used here, namely multicomponent injection molding, in particular 2-component injection molding, or in-mold injection molding (IML: English: Inmould Labeling).

Bei Darstellung der Rippenstruktur auf der Innenseite des Trägertubus mittels Folienhinterspritzung (Inmould Labeling) kann der Spritzguss-Werkzeugkern eines Spritzguss-Werkzeugs so ausgeführt sein, dass an ihn eine Trägerfolie, beispielsweise Kunststoff-Folie, welche als Träger für das Elektroden- und gegebenenfalls Rippenstrukturmaterial/Interkonnektormaterial dient, angelegt werden kann. When the rib structure is illustrated on the inside of the support tube by means of in-mold labeling, the injection molding tool core of an injection molding tool can be designed such that a carrier film, for example plastic film, which supports the electrode and optionally rib structure material, is applied to it. Interconnector material serves, can be created.

Bei Darstellung der Rippenstruktur auf der Außenseite des Trägertubus mittels Folienhinterspritzung kann die Trägerfolie an die Innenwandung der Kavität des Spritzguss-Werkzeugs angelegt werden, wobei der Tubus zwischen der Trägerfolie und einem dem in die Kavität des Spritzguss-Werkzeugs eingebrachten Spritzguss-Werkzeugkern ausgebildet werden kann. When the rib structure is represented on the outside of the carrier tube by means of film injection molding, the carrier film can be applied to the inner wall of the cavity of the injection molding tool, wherein the tube can be formed between the carrier film and an injection molding tool core introduced into the cavity of the injection molding tool.

Die Trägerfolie, beispielsweise eine Kunststofffolie, kann dabei insbesondere ein strukturiertes Funktionsschichtpaket aus Rippenstrukturmaterial beziehungsweise Interkonnektormaterial und dem Material der Speicherelektrode beziehungsweise der Brenngaselektrode (Anodenmaterial) beziehungsweise der Luftelektrode aufweisen. Das Ausbilden beziehungsweise das Auftragen des Funktionsschichtpaketes kann beispielsweise mittels Siebdruck erfolgen. Durch Siebdruck ist vorteilhafterweise jede Rippengeometrie beziehungsweise Skelettgeometrie realisierbar. The carrier film, for example a plastic film, may in particular have a structured functional layer package of rib structure material or interconnector material and the material of the storage electrode or the fuel gas electrode (anode material) or the air electrode. The formation or the application of the functional layer package can be done for example by screen printing. By screen printing is advantageously any rib geometry or skeleton geometry feasible.

Durch Siebdruck kann vorteilhafterweise eine Aufbauhöhe bis 1 mm oder mehr realisiert werden. Dies ist insbesondere zur Ausbildung von Speicherelektroden vorteilhaft. Die Siebdruck-Pasten hierfür können aus den jeweiligen Metalloxiden hergestellt werden. Bei dem Betrieb der Zelle wird das metalloxidhaltige Speichermaterial (Anodenmaterial) reduziert und kann sich in den Zwischenräumen beziehungsweise Fächern der Rippen/Skelettstruktur zurück ziehen. Die Höhe der Rippen der Rippenstruktur wird dabei vorzugsweise derart eingestellt, dass bei den entsprechenden Redox-Zyklen das Volumen der oxidierten Speicherelektrode (Anode) nicht beziehungsweise nie die Höhe der Rippen der Rippenstruktur überschreitet. Screen printing can advantageously realize a construction height of up to 1 mm or more. This is particularly advantageous for the formation of storage electrodes. The screen-printing pastes for this can be prepared from the respective metal oxides. During operation of the cell, the metal oxide-containing storage material (anode material) is reduced and may retract in the spaces or compartments of the ribs / skeletal structure. The height of the ribs of the rib structure is preferably set such that in the corresponding redox cycles, the volume of the oxidized storage electrode (anode) does not or never exceeds the height of the ribs of the rib structure.

Beim Spritzvorgang kann die keramische Masse während der Formfüllung die Trägerfolie beziehungsweise Inmould-Labeling-Folie mit dem Funktionsschichtpaket überströmen, ohne sie dabei zu verschieben oder aufzuwellen. Das Rippenstrukturmaterial und/oder Elektrodenmaterial kann sich während der Formgebung innig mit dem Keramikkörper verbinden, wodurch der Vorteil entsteht, sehr dünnwandige oder komplizierte Strukturen darstellen zu können. During the injection process, during the mold filling, the ceramic mass can overflow the carrier film or in-mold labeling film with the functional layer package without displacing or swelling it. The rib structure material and / or electrode material can bond intimately to the ceramic body during the shaping, whereby the advantage arises of being able to represent very thin-walled or complicated structures.

Nach Entnahme aus dem Werkzeug kann beispielsweise ein einseitig geschlossenes Rohr beziehungsweise ein einseitig geschlossener Tubus vorliegen, auf dessen Innenseite eine Innenelektrode beziehungsweise ein Funktionsschichtpaket und/oder auf dessen Außenseite eine Außenelektrode oder ein Funktionsschichtpaket ein- bzw. angespritzt wurde, welche zum Beispiel bis zum Ende des Gasanschlussflansches reicht. After removal from the tool, for example, a tube closed on one side or a tube closed on one side may be present, on the inside of which an inner electrode or a functional layer package and / or on its outer side an outer electrode or a functional layer package has been injected or injected, which, for example, to the end the gas connection flange is sufficient.

Im Rahmen einer Ausführungsform wird daher die Rippenstruktur in Verfahrenschritt a) auf einer Trägerfolie bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann Verfahrensschritt b) insbesondere mittels Folienhinterspritzung (IML: englisch: Inmould Labeling) erfolgen. Auf der Trägerfolie kann dabei auch ein Material zur Ausbildung einer Speicherelektrode oder Brenngaselektrode oder Luftelektrode, beispielsweise Luftelektrode, aufgebracht sein. Dabei kann das Material zur Ausbildung der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode oder Luftelektrode insbesondere zwischen den Rippen der Rippenstruktur, insbesondere Zwischenräumen, beispielsweise Senken oder Fächern, welche durch die Rippenstruktur und die Trägerfolie ausgebildet werden, eingebracht sein oder werden. Insbesondere kann die Trägerfolie ein Funktionsschichtpaket tragen, welches zur Ausbildung einer Speicherelektrode oder Brenngaselektrode, und beispielsweise einer Rippenstruktur für die Speicherelektrode oder Brenngaselektrode, eines Elektrolyten und einer Luftelektrode, und gegebenenfalls einer Rippenstruktur für die Luftelektrode, ausgelegt ist und insbesondere die dafür erforderlichen Materialien in der gewünschten Anordnung aufweist. Wie bereits erläutert kann dabei die Rippenstruktur, insbesondere die Rippenstruktur und das Material zur Ausbildung der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode oder Luftelektrode, beispielsweise das Funktionsschichtpaket, auf die Trägerfolie mittels Siebdruck aufgebracht sein oder werden. Within the scope of one embodiment, therefore, the rib structure in method step a) will be provided on a carrier foil. In this way, process step b) can be carried out in particular by means of film injection molding (IML: in-mold labeling). A material for forming a storage electrode or fuel gas electrode or air electrode, for example an air electrode, can also be applied to the carrier film. In this case, the material for forming the storage electrode or fuel gas electrode or air electrode in particular between the ribs of the rib structure, in particular interstices, for example depressions or compartments, which are formed by the rib structure and the carrier film may be introduced or be. In particular, the carrier film can carry a functional layer package which is designed to form a storage electrode or fuel gas electrode, and for example a rib structure for the storage electrode or fuel gas electrode, an electrolyte and an air electrode, and optionally a rib structure for the air electrode, and in particular the materials required for this purpose having desired arrangement. As already explained, the rib structure, in particular the rib structure and the material for forming the storage electrode or fuel gas electrode or air electrode, for example the functional layer package, can be or will be applied to the carrier film by screen printing.

Für die Darstellung der Rippen der Rippenstruktur mittels Mehrkomponentenspritzguss, beispielsweise Zweikomponentenspritzguss (2-K-Spritzguss) kann insbesondere ein Werkzeug mit zwei Einheiten eingesetzt werden, bei dem mit Hilfe der ersten Werkzeugeinheit ein Vorspritzling mit allen Form bildenden Einheiten für die Rippen der Rippenstruktur aus einer ersten Massekomponente (elektrisch leitendes und redoxstabiles Material oder Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials beziehungsweise Interkonnektormaterial oder Interkonnektormaterialvorstufe) hergestellt wird. In einem weiteren Schritt kann der Vorspritzling in eine zweite Werkzeugeinheit transferiert werden, in welcher er, insbesondere zur Ausbildung des Tubus, mit einer zweiten Massekomponente (Elektrolytmaterial oder Elektrolytmaterialvorstufe beziehungsweise Trägermaterial oder Trägermaterialvorstufe) angespritzt beziehungsweise umspritzt wird. For the representation of the ribs of the rib structure by means of multi-component injection molding, for example two-component injection molding (2-component injection molding), in particular a tool with two units can be used in which with the aid of the first tool unit a preform with all forming units for the ribs of the rib structure from a first mass component (electrically conductive and redox-stable material or material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material or interconnector material or interconnector material precursor). In a further step, the pre-molded part can be transferred into a second tool unit in which it is injection-molded or encapsulated with a second mass component (electrolyte material or electrolyte material precursor or support material or substrate precursor), in particular for the formation of the tube.

Umgekehrt ist es auch möglich, zunächst einen Vorspritzling mit allen Form bildenden Einheiten für den Tubus aus einer ersten Massekomponente (Elektrolytmaterial oder Elektrolytmaterialvorstufe beziehungsweise Trägermaterial oder Trägermaterialvorstufe) hergestellt wird. In dem weiteren Schritt kann der Vorspritzling dann in eine zweite Werkzeugeinheit transferiert werden, in welcher er, insbesondere zur Ausbildung der Rippenstruktur, mit einer zweiten Massekomponente (elektrisch leitendes und redoxstabiles Material oder Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials beziehungsweise Interkonnektormaterial oder Interkonnektormaterialvorstufe) angespritzt wird. Conversely, it is also possible to first produce a preform having all the shape-forming units for the tube from a first mass component (electrolyte material or electrolyte material precursor or carrier material or carrier material precursor). In the further step, the preform can then be transferred into a second tool unit, in which it, in particular for forming the rib structure, is provided with a second mass component (electrically conductive and redox-stable material or material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material or interconnector material precursor). is injected.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform erfolgen daher die Verfahrenschritte a) und b) mittels Mehrkomponentenspritzguss. Insbesondere können die Verfahrenschritte a) und b) mittels Mehrkomponentenkeramikspritzguss, beispielsweise 2-Komponenten-Spritzguss, zum Beispiel Zweikomponentenkeramikspritzguss, erfolgen. Eine Herstellung mittels Mehrkomponentenspritzguss ist insbesondere zur Herstellung von Längsrippen vorteilhaft. In the context of a further embodiment, therefore, the process steps a) and b) are carried out by means of multi-component injection molding. In particular, the method steps a) and b) can be carried out by means of multicomponent ceramic injection molding, for example 2-component injection molding, for example two-component ceramic injection molding. A production by means of multi-component injection molding is particularly advantageous for the production of longitudinal ribs.

In Verfahrensschritt a) kann dabei insbesondere eine erste Werkzeugeinheit und in Verfahrensschritt b) eine zweite Werkzeugeinheit eingesetzt werden. In method step a), in particular a first tool unit and in method step b) a second tool unit can be used.

Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird in Verfahrensschritt a) ein die Rippenstruktur ausbildender Vorspritzling aus einem/dem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material oder einer/der Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials beziehungsweise einem/dem Interkonnektormaterial oder einer/der Interkonnektormaterialvorstufe ausgebildet, wobei in Verfahrensschritt b) der Tubus aus einem/dem Elektrolytmaterial oder einer/der Elektrolytmaterialvorstufe beziehungsweise einem/dem Trägermaterial oder einem/der Trägermaterialvorstufe an den Vorspritzling angespritzt wird. Insbesondere kann dabei der Vorspritzling mit dem Elektrolytmaterial oder der Elektrolytmaterialvorstufe beziehungsweise dem Trägermaterial oder der Trägermaterialvorstufe umspritzt beziehungsweise überspritzt beziehungsweise hinterspritzt werden. Within the scope of an embodiment of this embodiment, in step a), a pre-molded part forming the rib structure is made of one or more electrically conductive and redox-stable ones Material or one / of the material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material or one / the interconnector material or an interconnector material precursor formed, wherein in step b) of the tube of an electrolyte material or one / the electrolyte material precursor or a / the carrier material or a / The substrate precursor is injected onto the pre-molded part. In particular, the pre-molded part can be overmolded or over-injected or back-injected with the electrolyte material or the electrolyte material precursor or the carrier material or the carrier material precursor.

Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform erfolgt Verfahrensschritt b) vor Verfahrensschritt a), wobei in Verfahrensschritt b) ein, insbesondere den Tubus ausbildender, Vorspritzling aus einem/dem Elektrolytmaterial oder einer/der Elektrolytmaterialvorstufe beziehungsweise einem/dem Trägermaterial oder einer/dem Trägermaterialvorstufe ausgebildet wird und wobei in Verfahrensschritt a) die Rippenstruktur aus einem/dem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material oder einer/der Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials beziehungsweise einem/dem Interkonnektormaterial oder einer/der Interkonnektormaterialvorstufe an den Vorspritzling angespritzt wird. In another embodiment of this embodiment, process step b) is carried out before process step a), wherein in process step b), in particular the tube ausbildender, preform made of one / the electrolyte material or one / the Elektrolytmaterialvorstufe or one / the carrier material or one / formed the Trägerermaterialvorstufe and wherein in method step a) the rib structure of an electrically conductive and redox-stable material or of a material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material or an interconnector material or an interconnector material precursor is injected onto the preform.

Zur Befüllung der Zwischenräume beziehungsweise Fächer zwischen den Rippen der Rippenstruktur eignet sich beispielsweise der Rakelprozess. Dabei kann das Elektrodenmaterial beziehungsweise eine Elektrodenmaterialvorstufe, zum Beispiel aus oxidiertem Anodenmaterial, beispielsweise in Form einer entsprechenden Paste beispielsweise über einen Dispenser oder ähnliches auf die Tubusinnenseite oder Tubusaußenseite appliziert und mit einem rotierenden Rakel eingestrichen werden. For filling the gaps or compartments between the ribs of the rib structure, for example, the doctor blade process is suitable. In this case, the electrode material or an electrode material precursor, for example, from oxidized anode material, for example in the form of a corresponding paste, for example, via a dispenser or the like on the tube inside or outside tube applied and coated with a rotating doctor blade.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren daher weiterhin einen Verfahrensschritt: c) Einbringen beziehungsweise Aufbringen eines Materials zur Ausbildung einer Speicherelektrode oder Brenngaselektrode oder Luftelektrode zwischen die Rippen der Rippenstruktur, insbesondere in Zwischenräume, zum Beispiel Senken oder Fächer, welche durch die Rippenstruktur und/oder den Tubus und/oder einen Elektrolyten, ausgebildet werden. Insbesondere kann Verfahrensschritt c) mittels Rakeln erfolgen. Beispielsweise kann dabei eine Paste, zum Beispiel mittels eines Dispensers, appliziert und mit einem, insbesondere rotierenden, Rakel eingestrichen werden. In a further embodiment, the method therefore further comprises a method step: c) introducing or applying a material for forming a storage electrode or fuel gas electrode or air electrode between the ribs of the rib structure, in particular into intermediate spaces, for example depressions or compartments, through the rib structure and / or or the tube and / or an electrolyte can be formed. In particular, process step c) can be effected by means of doctoring. For example, a paste, for example by means of a dispenser, can be applied and brushed with a, in particular rotating, doctor.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material zur Ausbildung der Speicherelektrode die oxidische Form des Materials der Speicherelektrode, beispielsweise ein Metalloxid, ein Metallmischoxid oder mehrere Metalloxide oder Mischoxide. Da die oxidische Form des Materials der Speicherelektrode in der Regel ein größeres Volumen als die metallische Form des Materials der Speicherelektrode aufweist, kann so vorteilhafterweise gewährleistet werden, dass die Schichtdicke der Speicherelektrode die Höhe der Rippen der Rippenstruktur nicht übersteigt. In a further embodiment, the material for forming the storage electrode comprises the oxidic form of the material of the storage electrode, for example a metal oxide, a mixed metal oxide or a plurality of metal oxides or mixed oxides. Since the oxidic shape of the material of the storage electrode usually has a larger volume than the metallic shape of the material of the storage electrode, it can be advantageously ensured that the layer thickness of the storage electrode does not exceed the height of the ribs of the rib structure.

Die Formgebung der gesamten Zelle kann vorteilhafterweise im ungesinterten Zustand erfolgen. The shaping of the entire cell can advantageously take place in the unsintered state.

Die gesamte Zelle beziehungsweise der gesamte Tubus kann dabei vorteilhafterweise in einem einzigen Sinterschritt co-gesintert beziehungsweise co-gefired. The entire cell or the entire tube can advantageously be co-sintered or co-gefired in a single sintering step.

Weiterhin kann das Verfahren den Verfahrensschritt: d) Cosintern der Rippenstruktur, der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode beziehungsweise der Luftelektrode, beispielsweise des Funktionsschichtpakets, und des Tubus, insbesondere der Rippenstruktur, der Luftelektrode, der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode, gegebenenfalls eines/des Elektrolyten und des Tubus, umfassen. Furthermore, the method can comprise the method step: d) cosintering the rib structure, the storage electrode or fuel gas electrode or the air electrode, for example the functional layer package, and the tube, in particular the rib structure, the air electrode, the storage electrode or fuel gas electrode, optionally one of the electrolyte and the tube, include.

Durch eine Cosinterung des gesamten Bauteils können vorteilhafterweise Kosten eingespart werden. Zudem ermöglicht die Cosinterung vorteilhafterweise eine gute Anbindung der einzelnen Strukturelemente (Rippen/Skelett und Elektrode/n (Anode)), so dass ein kompaktes, schüttelfestes Bauteil ausgebildet werden kann. By co-sintering the entire component, costs can advantageously be saved. In addition, the cosintering advantageously allows a good connection of the individual structural elements (ribs / skeleton and electrode / n (anode)), so that a compact, vibration-resistant component can be formed.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle, den erfindungsgemäßen Verwendungen, dem erfindungsgemäßen Energiesystem sowie mit den Figuren verwiesen. With regard to further technical features and advantages of the method according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the cell according to the invention, the uses according to the invention, the energy system according to the invention and with the figures.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen tubularen Zelle und/oder einer erfindungsgemäß hergestellten tubularen Zelle als Energiespeicherzelle, insbesondere Metall-Luft-Zelle, und/oder Brennstoffzelle und/oder Elektrolysezelle, beispielsweise zum Speichern eines Stromüberschusses, zum Beispiel einer Photovoltaikanlage oder Windenergieanlage. Insbesondere kann die erfindungsgemäße tubulare Zelle und/oder die erfindungsgemäß hergestellte tubularen Zelle als Hochtemperaturenergiespeicherzelle, insbesondere Hochtemperatur-Metall-Luft-Zelle, und/oder Hochtemperaturbrennstoffzelle und/oder Hochtemperaturelektrolysezelle verwendet werden. Another object of the present invention is the use of a tubular cell according to the invention and / or a tubular cell according to the invention as an energy storage cell, in particular metal-air cell, and / or fuel cell and / or electrolytic cell, for example, for storing a power surplus, for example a photovoltaic system or wind turbine. In particular, the tubular cell according to the invention and / or the tubular cell produced according to the invention can be used as high-temperature energy storage cell, in particular high-temperature metal-air cell, and / or high-temperature fuel cell and / or high-temperature electrolysis cell.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer erfindungsgemäßen Zelle oder einer erfindungsgemäß hergestellten Zelle, beispielsweise Metall-Luft-Zelle und/oder Brennstoffzelle und/oder Elektrolysezelle, zur Herstellung von Energiespeicherzellen und/oder Brennstoffzellen und/oder Elektrolysezellen für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und/oder Elektrolyseanlagen und/oder Energiespeicher- und/oder -wandleranlagen, zum Beispiel zur Erzeugung von Wasserstoff (H₂) und gegebenenfalls Sauerstoff (O₂) und gegebenenfalls Kohlenmonoxid (CO), zum Beispiel bei Stromüberschuss, insbesondere von Photovoltaikanlagen oder bei überschüssiger Windenergie oder zum Verstromen von, insbesondere aufbereitetem, Gas einer Biogasanlage. Furthermore, the present invention relates to the use of a method according to the invention or a cell according to the invention or a cell produced according to the invention, for example metal-air cell and / or fuel cell and / or electrolysis cell, for the production of energy storage cells and / or fuel cells and / or electrolysis cells for power cells. Heat coupling systems and / or electrolysis systems and / or energy storage and / or -wandleranlagen, for example for the production of hydrogen (H ₂ ) and optionally oxygen (O ₂ ) and optionally carbon monoxide (CO), for example in surplus electricity, in particular of photovoltaic systems or in the case of excess wind energy or for the flow of, in particular treated, gas from a biogas plant.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendungen wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Energiesystem sowie mit den Figuren verwiesen. With regard to further technical features and advantages of the uses according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the cell according to the invention, the method according to the invention, the energy system according to the invention and with the figures.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Energiesystem, zum Beispiel eine Energiespeicher- und/oder -wandleranlage oder eine (Mikro-)Kraft-Wärme-Kopplungsanlage oder eine kraftwärmegekoppelte Energiespeicher- und/oder -wandleranlage, beispielsweise für eine Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage, eine Biogasanlage, ein Wohn- oder Geschäftshaus, eine Industrieanlage, ein Kraftwerk oder ein Fahrzeug, insbesondere für eine Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage, welche/s eine erfindungsgemäße tubulare Zelle und/oder eine erfindungsgemäß hergestellte tubulare Zellen umfasst und/oder verwendet. Unter einer (Mikro-)Kraft-Wärme-Kopplungsanlage kann insbesondere eine Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme aus einem Energieträger verstanden werden. Furthermore, the present invention relates to an energy system, for example an energy storage and / or converter system or a (micro) combined heat and power plant or a heat-coupled energy storage and / or converter plant, for example for a photovoltaic system, a wind turbine, a biogas plant , a residential or commercial building, an industrial plant, a power plant or a vehicle, in particular for a photovoltaic system and / or wind power plant, which / s comprises a tubular cell according to the invention and / or a tubular cells produced according to the invention and / or used. A (micro) combined heat and power plant may, in particular, be understood to mean a plant for the simultaneous generation of electricity and heat from an energy source.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Energiesystems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zelle, dem erfindungsgemäßen Verfahren, den erfindungsgemäßen Verwendungen sowie mit den Figuren verwiesen. With regard to further technical features and advantages of the energy system according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the cell according to the invention, the method according to the invention, the uses according to the invention and with the figures.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßem tubularen Zelle; 1 a schematic cross section through an embodiment of a tubular cell according to the invention;

2a, 2b eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rippenstruktur; 2a . 2 B a schematic plan view and a schematic cross section through a first embodiment of a rib structure according to the invention;

3a, 3b eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rippenstruktur; 3a . 3b a schematic plan view and a schematic cross section through a second embodiment of a rib structure according to the invention;

4a, 4b eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt durch dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rippenstruktur; 4a . 4b a schematic plan view and a schematic cross section through third embodiment of a rib structure according to the invention;

5a, 5b eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt durch vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rippenstruktur; und 5a . 5b a schematic plan view and a schematic cross section through fourth embodiment of a rib structure according to the invention; and

6–9 schematische Querschnitte durch weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen tubularen Zellen. 6 - 9 schematic cross-sections through further embodiments of tubular cells according to the invention.

Bei der in 1 gezeigten tubularen Zelle kann es sich beispielsweise um eine Hochtemperatur-Metall-Luft-Zelle oder um eine Brennstoffzellen- und Elektrolyse-Zelle handeln. At the in 1 The tubular cell shown may be, for example, a high-temperature metal-air cell or a fuel cell and electrolysis cell.

1 zeigt, dass die tubulare Zelle 10 einen spritzgegossenen zylindrisch geformten Tubus 11, 16 aus einem sauerstoffionenleitfähigem Material aufweist, der an einem Ende durch einen Kappenabschnitt 11a geschlossen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der elektrochemisch inaktiv ausgeführt er Gasanschlussflansch angeformt, welcher in 1 nicht dargestellt ist. Der Gasanschlussflansch kann einen präzisen Planschliff aufweisen, durch er an einen ebenso präzise plan geschliffenen Gegenflansch einer Gaszuleitung anschließbar ist. Auf eine Dichtung aus glasartigen Materialien kann dabei verzichtet werden. Es sind jedoch auch andere, insbesondere planschlifffreie, gegebenenfalls eine oder mehrere Dichtungen aufweisende Anschlussausgestaltung denkbar. 1 shows that the tubular cell 10 an injection molded cylindrical shaped tube 11 . 16 of an oxygen ion-conductive material, which at one end by a cap portion 11a closed is. On the opposite side of the electrochemically inactive he designed gas connection flange, which in 1 not shown. The gas connection flange can have a precise flat grinding, by which it can be connected to an equally precisely plan ground counter flange of a gas supply line. On a seal of glassy materials can be omitted. However, there are also other, in particular flat, without possibly one or more seals having terminal configuration conceivable.

Bei dem sauerstoffionenleitfähigen Material des Tubus 11, 16 kann es sich beispielsweise um ein mit seltenen Erden, insbesondere Sc, Y, Ce, dotiertes Zirkoniumdioxid (ZrO₂) handeln. Derartige Elektrolytmaterialien können vorteilhafterweise nach der Sinterung gasdicht sein, so dass die Gasräume durch den Tubus getrennt werden beziehungsweise entlang des Tubus getrennt bleiben können. In the oxygen ion conductive material of the tube 11 . 16 it may be, for example, a rare earth, in particular Sc, Y, Ce, doped zirconia (ZrO ₂ ). Such electrolyte materials can advantageously be gas-tight after sintering, so that the gas spaces can be separated by the tube or can remain separated along the tube.

Im Inneren des Tubus (Rohrs) 11, 16 befinden sich auf der Elektrolytoberfläche eine Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 und ein keramisches elektrisch leitendes und redoxstabiles Material beispielsweise ein Interkonnektor 14. Die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 kann beispielsweise eine Schichtdicke von ca. 50 μm aufweisen. Aus dem Elektronen leitenden und redoxstabilen Material beziehungsweise Interkonnektormaterial 14 sind auf der Innenseite beziehungsweise der innen liegenden Seite des Tubus 11, 16 Längsrippen 14 oder Rasterförmig ausgebildete Rippen 14 ausgeführt, in deren Senken das Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 (Anodenmaterial) eingebracht ist. Vorteilhafte elektrisch leitende und redoxstabile Materialien beziehungsweise Interkonnektormaterialien sind beispielsweise aus LaCrO₃ oder Scandiumoxiddotiertes Lanthan-Strontium-Manganoxid. Inside the tube 11 . 16 On the electrolyte surface are a storage electrode or fuel gas electrode 13 and a ceramic electrically conductive and redox-stable material, for example an interconnector 14 , The storage electrode or fuel gas electrode 13 may for example have a layer thickness of about 50 microns. From the electron-conducting and redox-stable material or interconnector material 14 are on the inside or the inside of the tube 11 . 16 longitudinal ribs 14 or grid-shaped ribs 14 executed, in whose sinks the material of the storage electrode or fuel gas electrode 13 (Anode material) is introduced. Advantageous electrically conductive and redox-stable materials or interconnector materials are for example LaCrO ₃ or scandium doped lanthanum-strontium-manganese oxide.

Die Rippen 14 können beispielsweise eine Höhe beziehungsweise Dicke von 20 bis 200 μm oder sogar bis 1000 μm oder mehr aufweisen. 1 veranschaulicht, dass die Höhe beziehungsweise Dicke der Rippen 14 größer als die Dicke der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 ist. Ribs 14 For example, they may have a height or thickness of 20 to 200 μm or even up to 1000 μm or more. 1 illustrates that the height or thickness of the ribs 14 greater than the thickness of the storage electrode or fuel gas electrode 13 is.

Auf der Außenseite beziehungsweise der äußeren Oberfläche des Tubus (Rohres) 11, 16 befinden sich auf der Elektrolytoberfläche eine Luftelektrode, insbesondere Luftelektrode, 12 aus einer sauerstoffionenleitenden oder mischleitenden Keramik, und ein keramischer Interkonnektor (nicht dargestellt), welcher, insbesondere für den Brennstoffzellenbetrieb sinnvoll ist, entweder vollflächig oder stegförmig beziehungsweise ebenfalls in Form einer Rippenstruktur realisiert werden kann. Dabei kann das Interkonnektormaterial dicht oder porös vorliegen. On the outside or the outer surface of the tube (tube) 11 . 16 are located on the electrolyte surface an air electrode, in particular air electrode, 12 from an oxygen-ion-conducting or mixed-conducting ceramic, and a ceramic interconnector (not shown), which, in particular for fuel cell operation makes sense, can be realized either over the entire surface or web-shaped or likewise in the form of a rib structure. In this case, the interconnector material may be dense or porous.

1 veranschaulicht, dass der Tubus 11, 16 zwischen dem Kappenabschnitt 11a und dem nicht dargestellten Gasanschlussflansch einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Zwischenabschnitt aufweist, auf dem sich die Elektroden 12, 13 befinden, welche sich über dessen gesamte innere und äußere gerade Fläche (Rohrfläche) erstrecken. Der Kappenabschnitt 11a (Kuppel) ist jedoch nicht beschichtet. 1 illustrates that the tube 11 . 16 between the cap portion 11a and the gas connection flange, not shown, has a substantially hollow cylindrical intermediate portion on which the electrodes 12 . 13 located, which extend over the entire inner and outer straight surface (pipe surface). The cap section 11a (Dome) is not coated.

Alternativ können die Elektroden 12, 13 von ihrer Position her auch vertauscht sein. Alternatively, the electrodes 12 . 13 also be reversed from their position.

Die 2a bis 5b zeigen vier unterschiedliche Ausführungsformen von Rippenstrukturen zur elektrischen Anbindung und mechanischen Stabilisierung der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode 13, die auch auf die Luftelektrode 12 übertragbar sind. The 2a to 5b show four different embodiments of rib structures for electrical connection and mechanical stabilization of the storage electrode or fuel gas electrode 13 that also affect the air electrode 12 are transferable.

Die 2a bis 5b veranschaulichen, dass das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode 13 zwischen den Rippen der aus dem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material beziehungsweise Interkonnektormaterial ausgebildeten Rippenstruktur 14 aufgebracht ist. Insbesondere ist dabei das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode 13 in Zwischenräume beziehungsweise Fächer beziehungsweise Senken zwischen den Rippen der Rippenstruktur eingebracht und wird dabei seitlich teilweise oder vollständig durch die Rippen der Rippenstruktur 14 begrenzt. The 2a to 5b illustrate that the material of the storage electrode or fuel gas electrode 13 between the ribs of the rib structure formed of the electrically conductive and redox-stable material or interconnector material 14 is applied. In particular, the material of the storage electrode or fuel gas electrode is in this case 13 is introduced into intermediate spaces or compartments or depressions between the ribs of the rib structure and is thereby laterally partially or completely through the ribs of the rib structure 14 limited.

Im Fall einer Metall-Luft-Zelle kann das Material der Speicherelektrode 13 insbesondere ein Material sein, welches zwischen einer metallischen Form und einer oxidischen Form reversibel oxidierbar und reduzierbar ist. Die oxidische Form kann dabei insbesondere ein größeres Volumen als die metallische Form aufweisen. Die 2b, 3b, 4b und 5b zeigen, dass die Höhe h der Rippen der Rippenstruktur 14 größer als die Schichtdicke d des Materials der Speicherelektrode 13 ist. Vorzugsweise wird die Höhe h der Rippen der Rippenstruktur dabei derart gewählt, dass diese größer oder gleich der Schichtdicke d des Materials der Speicherelektrode 13 in oxidischer Form ist. So kann vorteilhafterweise eine optimale elektrische Anbindung und mechanische Stabilisierung der Speicherelektrode 13 erzielt werden. In the case of a metal-air cell, the material of the storage electrode 13 in particular, be a material which is reversibly oxidizable and reducible between a metallic form and an oxidic form. The oxidic form may in particular have a larger volume than the metallic form. The 2 B . 3b . 4b and 5b show that the height h of the ribs of the rib structure 14 greater than the layer thickness d of the material of the storage electrode 13 is. Preferably, the height h of the ribs of the rib structure is selected such that it is greater than or equal to the layer thickness d of the material of the storage electrode 13 in oxidic form. Thus, advantageously, an optimal electrical connection and mechanical stabilization of the storage electrode 13 be achieved.

Im Rahmen der in den 2a und 2b gezeigten Ausführungsform umfasst die Rippenstruktur 14 Rippen, welche sich in Längsrichtung L des Tubus 11 erstrecken. Dies können besonders einfach mittels Mehrkomponentenkeramikspritzguss hergestellt werden. As part of the in the 2a and 2 B embodiment shown includes the rib structure 14 Ribs extending in the longitudinal direction L of the tube 11 extend. This can be produced particularly easily by means of multicomponent ceramic injection molding.

Im Rahmen der in den 3a und 3b gezeigten Ausführungsform ist die Rippenstruktur 14 rasterförmig ausgebildet und weist sich kreuzende, in Längsrichtung L des Tubus 11 ausgebildete und in Umfangsrichtung U des Tubus 11 ausgebildete Rippen auf. So kann eine besonders gute elektrische Anbindung und mechanische Stabilisierung der Speicherelektrode 13 erzielt werden As part of the in the 3a and 3b the embodiment shown is the rib structure 14 grid-shaped and has intersecting, in the longitudinal direction L of the tube 11 trained and in the circumferential direction U of the tube 11 trained ribs on. Thus, a particularly good electrical connection and mechanical stabilization of the storage electrode 13 be achieved

Im Rahmen der in den 4a und 4b gezeigten Ausführungsform umfasst die Rippenstruktur 14 Rippen, welche sich nur im Wesentlichen in Längsrichtung L des Tubus 11 erstrecken und insbesondere um 20 ° bezüglich der Längsachse des Tubus 11 verkippt ausgebildet sind. Dies können ebenfalls gut mittels Mehrkomponentenkeramikspritzguss hergestellt werden. As part of the in the 4a and 4b embodiment shown includes the rib structure 14 Ribs, which only substantially in the longitudinal direction L of the tube 11 extend and in particular by 20 ° with respect to the longitudinal axis of the tube 11 are formed tilted. These can also be produced well by multi-component ceramic injection molding.

Im Rahmen der in den 5a und 5b gezeigten Ausführungsform ist die Rippenstruktur 14 rasterförmig ausgebildet. Das Raster wird dabei durch sich kreuzende, abweichend von der Längsrichtung L und Umfangsrichtung U des Tubus 11 ausgerichtete Rippen ausgebildet, welche sich insbesondere in einem Winkel von 45 ° bezüglich der Längsachse L und der Umfangsrichtung U des Tubus 11 erstrecken. As part of the in the 5a and 5b the embodiment shown is the rib structure 14 formed grid-shaped. The grid is thereby intersecting, deviating from the longitudinal direction L and the circumferential direction U of the tube 11 aligned ribs formed, which are in particular at an angle of 45 ° with respect to the longitudinal axis L and the circumferential direction U of the tube 11 extend.

Die 6 bis 9 zeigen weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen tubularen Zelle 10. The 6 to 9 show further embodiments of a tubular cell according to the invention 10 ,

Im Rahmen der in den 6 bis 9 gezeigten Ausführungsformen ist der Tubus 11 aus einem inerten keramischen Trägermaterial ausgebildet und weist zumindest einen gasdurchlässig porösen Abschnitt 11b auf. Insbesondere ist der gasdurchlässig poröse Abschnitt 11b dabei ein sich zwischen einem Kappenabschnitt 11a und einem Fußabschnitt (nicht dargestellt) erstreckender Zwischenabschnitt 11b. As part of the in the 6 to 9 the embodiments shown is the tube 11 formed of an inert ceramic support material and has at least one gas-permeable porous section 11b on. In particular, the gas-permeable porous section 11b while a between a cap section 11a and a foot portion (not shown) extending intermediate portion 11b ,

Im Rahmen der in den 6 bis 9 gezeigten Ausführungsformen dient der Tubus 11 nicht als Elektrolyt, sondern nur als Träger. Daher ist ein zusätzlicher Elektrolyt 16 vorgesehen, welcher zwischen der Luftelektrode 12 und der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 angeordnet ist. As part of the in the 6 to 9 the embodiments shown, the tube is used 11 not as an electrolyte, but only as a carrier. Therefore, an additional electrolyte 16 provided, which between the air electrode 12 and the storage electrode or fuel gas electrode 13 is arranged.

Die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 ist dabei zwischen den Rippen einer Rippenstruktur 14 aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material ausgebildet. The storage electrode or fuel gas electrode 13 is between the ribs of a rib structure 14 formed of an electrically conductive and redox-stable material.

Insgesamt bilden die Luftelektrode 12, der Elektrolyt 16 und die zwischen den Rippen der Rippenstruktur 14 ausgebildete Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 ein Funktionsschichtspaket. Total form the air electrode 12 , the electrolyte 16 and those between the ribs of the rib structure 14 formed storage electrode or fuel gas electrode 13 a functional layer package.

Im Rahmen der in den 6 und 8 gezeigten Ausführungsformen ist diese Funktionsschichtpaket 12, 16, 14, 13 auf der Außenseite des Tubus 11 angeordnet. As part of the in the 6 and 8th shown embodiments, this functional layer package 12 . 16 . 14 . 13 on the outside of the tube 11 arranged.

Im Rahmen der in 6 gezeigten Ausführungsform grenzt die Rippenstruktur 14 der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 einerseits an den gasdurchlässig porösen Abschnitt 11b des Tubus 11 und andererseits an den Elektrolyten 16 an. Die Luftelektrode 12 grenzt dabei einerseits an die der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 gegenüberliegende Seite des Elektrolyten 16 an und liegt andererseits offen. As part of the in 6 In the embodiment shown, the rib structure is adjacent 14 the storage electrode or fuel gas electrode 13 on the one hand to the gas-permeable porous section 11b of the tube 11 and on the other hand to the electrolyte 16 at. The air electrode 12 on the one hand adjoins the one of the storage electrode or fuel gas electrode 13 opposite side of the electrolyte 16 on the other hand is open.

Im Rahmen der in 8 gezeigten Ausführungsform grenzt die Luftelektrode 12 einerseits an den gasdurchlässig porösen Abschnitt 11b des Tubus 11 und andererseits an den Elektrolyten 16 an. Die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 grenzt dabei einerseits an die der Luftelektrode 12 gegenüberliegende Seite des Elektrolyten 16 an und liegt andererseits offen. Im Rahmen der in den 7 und 9 gezeigten Ausführungsformen ist das Funktionsschichtpaket 12, 16, 14, 13 auf der Innenseite des Tubus 11 angeordnet. As part of the in 8th As shown, the air electrode is adjacent 12 on the one hand to the gas-permeable porous section 11b of the tube 11 and on the other hand to the electrolyte 16 at. The storage electrode or fuel gas electrode 13 on the one hand adjoins that of the air electrode 12 opposite side of the electrolyte 16 on the other hand is open. As part of the in the 7 and 9 the embodiments shown is the functional layer package 12 . 16 . 14 . 13 on the inside of the tube 11 arranged.

Im Rahmen der in 7 gezeigten Ausführungsform grenzt die Luftelektrode 12 einerseits an den gasdurchlässig porösen Abschnitt 11b des Tubus 11 und andererseits an den Elektrolyten 16 an. Die Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 grenzt dabei einerseits an die der Luftelektrode 12 gegenüberliegende Seite des Elektrolyten 16 an und liegt andererseits offen. As part of the in 7 As shown, the air electrode is adjacent 12 on the one hand to the gas-permeable porous section 11b of the tube 11 and on the other hand to the electrolyte 16 at. The storage electrode or fuel gas electrode 13 on the one hand adjoins that of the air electrode 12 opposite side of the electrolyte 16 on the other hand is open.

Im Rahmen der in 9 gezeigten Ausführungsform grenzt die Rippenstruktur 14 der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 einerseits an den gasdurchlässig porösen Abschnitt 11b des Tubus 11 und andererseits an den Elektrolyten 16 an. Die Luftelektrode 12 grenzt dabei einerseits an die der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 gegenüberliegende Seite des Elektrolyten 16 an und liegt andererseits offen. As part of the in 9 In the embodiment shown, the rib structure is adjacent 14 the storage electrode or fuel gas electrode 13 on the one hand to the gas-permeable porous section 11b of the tube 11 and on the other hand to the electrolyte 16 at. The air electrode 12 on the one hand adjoins the one of the storage electrode or fuel gas electrode 13 opposite side of the electrolyte 16 on the other hand is open.

Die 6 und 9 veranschaulichen zudem, dass zwischen dem porösen Abschnitt 11b des Tubus 11 und dem Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13, zumindest in einer Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13, in welcher dessen Schichtdicke geringer als dessen maximale Schichtdicke ist, beispielsweise in einer zumindest teilweise reduzierten Form, ein Hohlraum 14a vorliegt. Der Hohlraum 14a kann dabei insbesondere seitlich durch die Rippen der Rippenstruktur 14 der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode 13 begrenzt sein. The 6 and 9 also illustrate that between the porous section 11b of the tube 11 and the material of the storage electrode or fuel gas electrode 13 , at least in one form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode 13 in which its layer thickness is less than its maximum layer thickness, for example in an at least partially reduced form, a cavity 14a is present. The cavity 14a can in particular laterally through the ribs of the rib structure 14 the storage electrode or fuel gas electrode 13 be limited.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• US 2011/0033769 A1 [0011] US 2011/0033769 A1 [0011]
• WO 2006/113179 A2 [0012] WO 2006/113179 A2 [0012]

Claims (15)

Tubulare Zelle (10), insbesondere Hochtemperaturzelle, umfassend – einen Tubus (11), – eine Luftelektrode (12), und – eine Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13), und wobei die tubulare Zelle (10) weiterhin mindestens eine aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material ausgebildete Rippenstruktur (14) aufweist, wobei das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) zwischen den Rippen der Rippenstruktur (14) ausgebildet ist, oder wobei das Material der Luftelektrode (12) zwischen den Rippen der Rippenstruktur ausgebildet ist, insbesondere wobei das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) zwischen den Rippen der Rippenstruktur (14) ausgebildet ist. Tubular cell ( 10 ), in particular high-temperature cell, comprising - a tube ( 11 ), - an air electrode ( 12 ), and - a storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ), and wherein the tubular cell ( 10 ) further comprises at least one rib structure formed from an electrically conductive and redox-stable material ( 14 ), wherein the material of the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) between the ribs of the rib structure ( 14 ), or wherein the material of the air electrode ( 12 ) is formed between the ribs of the rib structure, in particular wherein the material of the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) between the ribs of the rib structure ( 14 ) is trained. Tubulare Zelle (10) nach Anspruch 1, wobei das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) ein Material ist, welches zwischen einer metallischen Form und einer oxidischen Form reversibel oxidierbar und reduzierbar ist. Tubular cell ( 10 ) according to claim 1, wherein the material of the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) is a material which is reversibly oxidizable and reducible between a metallic form and an oxidic form. Tubulare Zelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rippenstruktur (14) Rippen umfasst, welche sich in Längsrichtung (L) des Tubus (11) erstrecken, und/oder wobei die Rippenstruktur (14) Rippen umfasst, welche sich in Umfangsrichtung (U) des Tubus (11) erstrecken, und/oder wobei die Rippenstruktur (14) Rippen umfasst, welche sich abweichend von der Längsrichtung (L) und Umfangsrichtung (U) des Tubus (11) erstrecken. Tubular cell ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the rib structure ( 14 ) Ribs extending in the longitudinal direction (L) of the tube ( 11 ), and / or wherein the rib structure ( 14 ) Ribs, which in the circumferential direction (U) of the tube ( 11 ), and / or wherein the rib structure ( 14 ) Comprises ribs which deviate from the longitudinal direction (L) and circumferential direction (U) of the tube (FIG. 11 ). Tubulare Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rippenstruktur (14) rasterförmig ausgebildet ist. Tubular cell ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the rib structure ( 14 ) is formed grid-shaped. Tubulare Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rippen der Rippenstruktur (14) eine Höhe (h) aufweisen, welcher größer oder gleich der, insbesondere maximalen, Schichtdicke (d) des Materials der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13), insbesondere in oxidischer Form, ist. Tubular cell ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the ribs of the rib structure ( 14 ) have a height (h) which is greater than or equal to, in particular maximum, layer thickness (d) of the material of the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ), in particular in oxidic form. Tubulare Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Tubus (11) ein einseitig geschlossener Tubus ist. Tubular cell ( 10 ) according to any one of claims 1 to 5, wherein the tube ( 11 ) is a unilaterally closed tube. Tubulare Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Tubus (11) teilweise oder vollständig aus einem Elektrolytmaterial ausgebildet ist, insbesondere wobei die Rippenstruktur (14), zwischen deren Rippen die Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) ausgebildet ist, auf der Innenseite oder auf der Außenseite, insbesondere auf der Innenseite, des Tubus (11) aufgebracht ist, insbesondere wobei das Material der Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) zwischen den Rippen der Rippenstruktur (14) auf den Tubus (11) aufgebracht ist, insbesondere wobei die Luftelektrode (12) auf einer zur Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) gegenüberliegenden Seite des Tubus (11) aufgebracht ist. Tubular cell ( 10 ) according to any one of claims 1 to 6, wherein the tube ( 11 ) is formed partially or completely from an electrolyte material, in particular wherein the rib structure ( 14 ), between the ribs of which the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) is formed, on the inside or on the outside, in particular on the inside, of the tube ( 11 ), in particular wherein the material of the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) between the ribs of the rib structure ( 14 ) on the tube ( 11 ), in particular wherein the air electrode ( 12 ) on a to the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) opposite side of the tube ( 11 ) is applied. Tubulare Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Tubus (11) aus einem, insbesondere inerten, keramischen Trägermaterial ausgebildet ist und zumindest einen gasdurchlässig porösen Abschnitt aufweist, wobei zwischen der Luftelektrode (12) und der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode (13) ein Elektrolyt (16) angeordnet beziehungsweise ausgebildet ist, wobei die Anordnung aus Luftelektrode (12), Elektrolyt (16), Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode (13) und Rippenstruktur (14) auf der Innenseite oder auf der Außenseite des Tubus (11) angeordnet, insbesondere aufgebracht, ist, wobei die Rippenstruktur (14) der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode (13) an den gasdurchlässig porösen Abschnitt des Tubus (11) und/oder an den Elektrolyten (16) angrenzt oder offen liegt. Tubular cell ( 10 ) according to any one of claims 1 to 6, wherein the tube ( 11 ) is formed from a, in particular inert, ceramic carrier material and has at least one gas-permeable porous section, wherein between the air electrode ( 12 ) and the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) an electrolyte ( 16 ) is arranged or formed, wherein the arrangement of air electrode ( 12 ), Electrolyte ( 16 ), Storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) and rib structure ( 14 ) on the inside or on the outside of the tube ( 11 ), in particular applied, wherein the rib structure ( 14 ) of the storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) to the gas-permeable porous section of the tube ( 11 ) and / or to the electrolyte ( 16 ) is adjacent or open. Tubulare Zelle (10) nach Anspruch 8, wobei zwischen dem porösen Abschnitt des Tubus (11) und dem Material der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode, insbesondere der Speicherelektrode (13), zumindest in einer Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode, insbesondere der Speicherelektrode (13), in welcher dessen Schichtdicke geringer als dessen maximale Schichtdicke ist, beispielsweise in einer zumindest teilweise reduzierten Form des Materials der Speicherelektrode beziehungsweise Brenngaselektrode, insbesondere der Speicherelektrode (13), ein Hohlraum (14a) vorliegt, insbesondere wobei der Hohlraum (14a) seitlich durch die Rippen der Rippenstruktur (14) begrenzt wird. Tubular cell ( 10 ) according to claim 8, wherein between the porous portion of the tube ( 11 ) and the material of the storage electrode or fuel gas electrode, in particular the storage electrode ( 13 ), at least in one form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode, in particular the storage electrode ( 13 ), in which its layer thickness is less than its maximum layer thickness, for example in an at least partially reduced form of the material of the storage electrode or fuel gas electrode, in particular the storage electrode ( 13 ), a cavity ( 14a ), in particular wherein the cavity ( 14a ) laterally through the ribs of the rib structure ( 14 ) is limited. Verfahren zur Herstellung einer tubulare Zelle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Verfahrensschritte, a) Bereitstellen einer Rippenstruktur (14) aus einem elektrisch leitenden und redoxstabilen Material oder einer Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials, b) Ausbilden eines an die Rippenstruktur (14) angrenzenden Tubus (11), insbesondere aus einem Elektrolytmaterial oder einer Elektrolytmaterialvorstufe oder einem Trägermaterial oder einer Trägermaterialvorstufe, mittels Keramikspritzguss. Method for producing a tubular cell, in particular according to one of claims 1 to 9, comprising the method steps, a) providing a ribbed structure ( 14 ) of an electrically conductive and redox-stable material or of a material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material, b) forming one of the ribs ( 14 ) adjacent tube ( 11 ), in particular from an electrolyte material or an electrolyte material precursor or a carrier material or a carrier material precursor, by means of ceramic injection molding. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in Verfahrenschritt a) die Rippenstruktur (14) auf einer Trägerfolie bereitgestellt wird, insbesondere wobei Verfahrensschritt b) mittels Folienhinterspritzung erfolgt, insbesondere wobei auf der Trägerfolie auch ein Material zur Ausbildung einer Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) oder Luftelektrode (12) aufgebracht ist. The method of claim 10, wherein in step a) the rib structure ( 14 ) is provided on a carrier film, in particular wherein Process step b) takes place by means of film injection molding, in particular wherein on the carrier film, a material for forming a storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) or air electrode ( 12 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Verfahren weiterhin einen Verfahrensschritt: c) Einbringen eines Materials zur Ausbildung einer Speicherelektrode oder Brenngaselektrode (13) oder Luftelektrode (12) zwischen die Rippen der Rippenstruktur (14), umfasst, insbesondere wobei Verfahrensschritt c) mittels Rakeln erfolgt. The method of claim 10 or 11, wherein the method further comprises a method step: c) introducing a material for forming a storage electrode or fuel gas electrode ( 13 ) or air electrode ( 12 ) between the ribs of the rib structure ( 14 ), in particular wherein method step c) takes place by means of doctoring. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Verfahrenschritte a) und b) mittels Mehrkomponentenspritzguss erfolgen, insbesondere wobei in Verfahrensschritt a) ein die Rippenstruktur (14) ausbildender Vorspritzling aus dem elektrisch leitendem und redoxstabilem Material oder der Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials ausgebildet wird, und wobei in Verfahrensschritt b) der Tubus (11) aus dem Elektrolytmaterial oder der Elektrolytmaterialvorstufe oder dem Trägermaterial oder der Trägermaterialvorstufe an den Vorspritzling angespritzt wird, oder wobei Verfahrensschritt b) vor Verfahrensschritt a) erfolgt, wobei in Verfahrensschritt b) ein den Tubus (11) ausbildender Vorspritzling aus dem Elektrolytmaterial oder der Elektrolytmaterialvorstufe oder dem Trägermaterial oder der Trägermaterialvorstufe ausgebildet wird, und wobei in Verfahrensschritt a) die Rippenstruktur (14) aus dem elektrisch leitendem und redoxstabilem Material oder der Materialvorstufe zum Ausbilden eines elektrisch leitenden und redoxstabilen Materials angespritzt wird. Process according to claim 10 or 11, wherein the process steps a) and b) take place by means of multi-component injection molding, in particular wherein in process step a) the rib structure ( 14 ) is formed from the electrically conductive and redox-stable material or the material precursor for forming an electrically conductive and redox-stable material, and wherein in method step b) the tube ( 11 ) is injected from the electrolyte material or the electrolyte precursor or the carrier material or the carrier material precursor to the preform, or wherein process step b) takes place before process step a), wherein in process step b) a tube ( 11 ) is formed from the electrolyte material or the electrolyte material precursor or the carrier material or the carrier material precursor, and wherein in method step a) the rib structure ( 14 ) is molded from the electrically conductive and redox-stable material or the material precursor to form an electrically conductive and redox-stable material. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Material zur Ausbildung der Speicherelektrode die oxidische Form des Materials der Speicherelektrode umfasst. A method according to any one of claims 10 to 13, wherein the material for forming the storage electrode comprises the oxide form of the material of the storage electrode. Verwendung eine tubularen Zelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einer durch ein Verfahren nach Anspruch 10 bis 14 hergestellten tubularen Zelle (10) als Energiespeicherzelle, insbesondere Metall-Luft-Zelle und/oder Brennstoffzelle und/oder Elektrolysezelle, insbesondere zum Speichern eines Stromüberschusses einer Photovoltaikanlage oder Windenergieanlage oder zum Verstromen von Gas einer Biogasanlage. Use of a tubular cell ( 10 ) according to one of claims 1 to 9 and / or a tubular cell produced by a process according to claims 10 to 14 ( 10 ) as an energy storage cell, in particular metal-air cell and / or fuel cell and / or electrolysis cell, in particular for storing a surplus power of a photovoltaic system or wind turbine or for the flow of gas from a biogas plant.

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