DE19912757A1

DE19912757A1 - Hybrid energy generating system, e.g. for an electric vehicle, is divided by a semi-permeable, carbon-doped and surface-modified filter membrane forming a gas diffusion membrane

Info

Publication number: DE19912757A1
Application number: DE19912757A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kuehn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2000-09-28

Abstract

An energy generating system divided by a semi-permeable, carbon-doped and surface organic- or metallic-modified filter membrane forming a gas diffusion membrane is new. An energy generating process and apparatus employ a system which is divided by a semi-permeable, carbon-doped and surface organic- or metallic-modified filter membrane forming an electrolyte-impermeable gas diffusion membrane. The apparatus contains an acid electrolyte between its electrodes and is in the form of a hybrid system in which electrical efficiency is increased by coupling with other energy conversion processes so as to form a hot air/fuel cell hybrid system. The conversion process for producing electrical energy from chemical energy is carried out at well below the ignition, flame and combustion temperatures of the operating medium during the entire oxidation reaction. Preferred Features: The membrane has mixed phases produced from dopants with carbon black, ceramics or electrically conductive polymeric materials and may consist of silica which is surface modified with e.g. siloxanes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anwendung eines selbsttragenden, dotierten Werkstoffs, der (Edel-)metallisch, oberflächenmodifiziert als Katalysator gemäß der Patenanmeldung DE 196 27 924 als Trägergerüststruktur, welche ebenfalls chemisch oberflächenmodifiziert sein kann, Anwendung findet. Zum Zweck der Realisierung betrifft die Erfindung des weiteren, eine Gerätetechnik für den Membranwerkstoff, ohne die dieses Verfahren in der Form nicht durchführbar ist.The invention relates to a method for using a self-supporting, doped Material that is (precious) metallic, surface modified as a catalyst according to the Patent application DE 196 27 924 as a support structure, which is also chemical can be surface modified, finds application. For the purpose of realization further relates to the invention, a device technology for the membrane material without that this procedure is not feasible in the form.

Die Gerätetechnik ist eln zeitabhängig, nach außen offenes System, so daß Reaktionswasser (die Asche) z. B. als Dampf oder erkaltetes Lösungsmittel direkt an die Umwelt abgegeben werden kann. An der dotierten Membranfilterfritte wird die im Brenngas gespeicherte chemische Energie direkt in elektrische Arbeit und Reaktionswärme überführt. Das System ist dadurch vom Carnot-Faktor, der für jede Wärmekraftmaschine die den Verbrennungsprozeß umsetzt gültig ist, unabhängig. Durch die Säuren und speziell Phosphorsäuren beständige Membranoberfläche und den Tieftemperaturwandlungsprozeß wird die Gebrauchsdauer des Systems nahezu uneingeschränkt und deshalb die Nutzungsdauer merklich erhöht.The device technology is eln time-dependent, system open to the outside, so that Water of reaction (the ashes) z. B. as steam or cooled solvent directly to the Environment can be given. On the doped membrane filter frit the Chemical energy stored directly in electrical work and fuel gas Heat of reaction transferred. The system is therefore of the Carnot factor, which for everyone Heat engine that implements the combustion process is valid, regardless. Due to the acids and especially phosphoric acid resistant membrane surface and Cryogenic conversion process will make the system near life unlimited and therefore the useful life is noticeably increased.

Die für den Werkstoff beschriebene Gerätetechnik dient der Erzeugung elektrischer und thermischer Energie im Tieftemperaturbereich < 200°C.The device technology described for the material is used to generate electrical and thermal energy in the low temperature range <200 ° C.

Vorzugsweise liegt die Filtermembranfritte in der geometrischen Ausgestaltung einer Art rechteckigen Platte aus einem großflächigem, anorganischen (<<5 mm²) microporösen sogenannten "continious bed" Silicagelmischphase vor, welche vorzugsweise von einem undurchlässigen Mantel aus Glas, Polymer, Metall o. ä. umgeben ist, so daß ein gerichteter Stromfluß der Betriebsstoffe, entsteht. Die beiden nötigen Elektroden der Brenngas und Oxidationsmittelseite bestehen aus dem gleichen Werkstoffmaterial. Sie bilden im Verbund z. B. mit Kohlestiften den elektrischen Plus und Minuspol (Kathode und Anode). Insgesamt wird die Verbrennungsreaktion, die in der Summe exotherm verläuft, an den Elektroden geteilt. Durch die Phosphorsäure, welche als Elektolyt die Verbindung zwischen der Anode und Kathode gewährt können nur Wasserstoffionen transportiert werden. Die eigentliche Wärme entsteht durch die "kalte" Verbrennung an der Oxidationsseite (Oxidationsmittel ist Luft). Wärme, die vorzugsweise an der Oxidationsmembran entsteht kann direkt auf das entstehende Reaktionswasser und einen Heißluftmotor übertragen werden. Dadurch wird das fluide Stadium (< 100°C) zum gasförmigen verschoben und, das entstehende Reaktionswasser verdampft direkt aus dem System. Durch Kondensieren der Dampfphase kann das entstandene Reaktionswasser verflüssigt werden und in dieser Form als fluide Phase das System verlassen.The filter membrane frit is preferably in the geometric configuration of a kind of rectangular plate made of a large-area, inorganic (<< 5 mm ² ) microporous so-called "continous bed" silica gel mixed phase, which is preferably surrounded by an impermeable jacket made of glass, polymer, metal or the like is, so that a directed current flow of the operating materials arises. The two necessary electrodes on the fuel gas and oxidant side are made of the same material. They form in the network z. B. with carbon pins the electrical plus and minus pole (cathode and anode). Overall, the combustion reaction, which is exothermic in total, is shared at the electrodes. Due to the phosphoric acid, which provides the connection between the anode and cathode as an electrolyte, only hydrogen ions can be transported. The actual heat is generated by the "cold" combustion on the oxidation side (oxidant is air). Heat, which is preferably generated at the oxidation membrane, can be transferred directly to the water of reaction and a hot air motor. As a result, the fluid stage (<100 ° C) is shifted to the gaseous state and the water of reaction is evaporated directly from the system. By condensing the vapor phase, the water of reaction formed can be liquefied and leave the system in this form as a fluid phase.

Der Filtermembranenstack entspricht in der Dicke des Werkstoffs der geforderten mechanischen Stabilität und kann deshalb variabel sein, weil eine Abhängigkeit vom gebildeten Differenzdruck des Brenngases und Oxidationsmittels besteht. Die Membranfilterfritte kann aus mehreren Schichten im Stapel gemäß der Gebrauchsmusteranmeldung (aus dem Patent DE 196 27 924.0 abgezweigt) gebildet sein und sich z. B. aus einem stabilen Träger und der Membran oder aus unterschiedlichen Membranwerkstoffen in einem Stapel zusammensetzen.The thickness of the filter membrane stack corresponds to that required mechanical stability and can therefore be variable because of a dependence on formed differential pressure of the fuel gas and oxidizing agent. The Membrane filter frit can consist of several layers in the stack according to the Utility model application (branched off from patent DE 196 27 924.0) be and z. B. from a stable support and the membrane or assemble different membrane materials in a stack.

Die nichtporöse und säureresistente Elektronenleitung wird vorzugsweise durch übliche Kohlestifte erzeugt, die fest mit der Membran z. B. durch Gewindeverschraubungen, verbunden sein können.The non-porous and acid-resistant electron line is preferably by conventional Carbon pencils are generated, which are firmly attached to the membrane, e.g. B. by threaded screw connections, can be connected.

Versteifungen innerhalb der Filterfritte aus verschiedenen Werkstoffmaterialien wie z. B. Glas, Polymer, Metall, Keramik, Kohlefaser u. ä. sind denkbar und können die mechanische Stabilität oder Leitfähigkeit der Fritte vorteilhaft beeinflussen. Eine bildliche Darstellungsvariante erklärt sich z. B. aus dem Gitter eines Bleiakkumulators. Stiffeners within the filter frit made of different materials such as e.g. B. glass, polymer, metal, ceramic, carbon fiber u. are conceivable and can beneficial influence mechanical stability or conductivity of the frit. A pictorial display variant explains z. B. from the grid of a lead accumulator.

Versteifungen können in der Ausführung deshalb natürlich auch einer Fuge um die jeweilige Fritte entsprechen. Ähnlich der Kacheltechnik können beispielsweise aber auch Verstrebungen aufgeklebt, aufgedruckt oder z. B. im Spritzgußverfahren hergestellt vorliegen. Kompositmembranen lassen sich durch solche Techniken erzeugen z. B. können Werkstoffmaterialien unterschiedlicher Art miteinander verbunden sein, so daß im Endprodukt Kompositmembranen z. B. mit verkleinerten, trichterförmigen Poren aus unterschiedlich leitfähigen Membranmaterialien vorliegen.Stiffeners can of course also be used in the execution of a joint around the corresponding frit. Similar to the tiling technique, for example also braces glued, printed or z. B. manufactured by injection molding available. Composite membranes can be generated by such techniques e.g. B. material materials of different types can be connected to each other, so that in the end product composite membranes z. B. with reduced, funnel-shaped pores different conductive membrane materials are available.

Der quantitative Massenvergleich zu herkömmlichen, elektrische Energie erzeugenden Systemen (z. B. 12-V-Bleiakkus), ist in der Aussage wesentlich, da es sich um ein masseminimiertes Hochleistungsystem zur Erzeugung der elektrischen Energie handelt. In jedem Fall wird gespeicherte chemische Energie des Brennstoffs direkt unter Tieftemperaturbedingungen weit unterhalb des Zünd- oder Flammpunkts in elektrische Energie gewandelt. Das Abprodukt dieses Verfahrens ist unter allen Aspekten ein ausscheidefreundliches und deshalb eher essentielles, denn als vergleichbar, schädliches Verbrennungsprodukt anderer elektrischer Energie erzeugenden Wandlungsverfahren anzusehen.The quantitative mass comparison to conventional electrical energy generators Systems (e.g. 12 V lead-acid batteries) is essential in the statement as it is a mass-minimized high-performance system for the generation of electrical energy. In any case, stored chemical energy of the fuel is directly below Low temperature conditions well below the ignition or flash point in electrical Changed energy. The by-product of this process is one in all aspects Elimination-friendly and therefore more essential than comparable, harmful Combustion product of other conversion processes generating electrical energy to watch.

Ein wiederholter, zeitbeanspruchender Ladezyklus ist nicht notwendig, solange die Versorgung des Betriebsstoffs (z. B. Wasserstoff in reversibel, austauschbarenen Gasdruckdruckpatronen) gesichert ist. Dadurch entfällt die belastende Kreislaufwirtschaft z. B. durch das Recyceln einer 12-V-Zelle als Motor zur Erzeugung der elektrischen Energie. Durch die Konstruktion ist die freie Schwenkbarkeit im Raum gegeben, da die der Schwerkraft unterliegenden festen und flüssigen Komponenten in der Systemtechnik fest arretiert sind und deshalb fixiert und ortsgebunden bei einer Bewegung verbleiben. Daraus kann sich ein möglicher Nutzen der Oxidationsseite als interner Wärmeenergielieferant, z. B. mit kühlrippenartiger Struktur der multibel angeordneten Monozellen, ergeben.A repeated, time-consuming charging cycle is not necessary as long as the Supply of the operating material (e.g. hydrogen in reversible, exchangeable Gas pressure cartridges) is secured. This eliminates the burden Circular economy z. B. by recycling a 12 V cell as a motor for generation of electrical energy. The construction allows for free swiveling in the room given that the solid and liquid components subject to gravity in the system technology are firmly locked and therefore fixed and fixed at one Movement remains. This can result in a possible use of the oxidation side as internal heat energy supplier, e.g. B. with cooling fin-like structure of the multibel arranged monocells.

Eine vorteilhafte Ausführung ist zur Verdeutlichung des Prinzips in den Fig. 1-4 dargestellt.An advantageous embodiment is shown in FIGS. 1-4 to clarify the principle.

Mehr Monozellen im Verbund, als für 12 V notwendig wären, werden in einer multiplen Anordnung Fig. 2 vorgelegt um eine Kraftreserve für die erhöhte Stromentnahme zu gewähren. Gleichzeitig kann so im Niedriglastbereich eine erhöhte Stromdichte und die Sicherung einer konstanten Spannung erreicht und sichergestellt werden. Durch die sich aus den physikalischen Gesetzen der Elektrophysik ergebenden Gesetzmäßigkeiten wird die Spannung einfach durch Reihen- und Parallelschaltungen der einzelnen Monozellen so auf 12 V begrenzt, daß in unterschiedlichen Lastbereichen der Betrieb eines 12-V-Verbrauchers sichergestellt ist. Die Grenze der Stromabgabe ergibt sich deshalb nur aus der chemischen Potentialdifferenz der Betriebsstoffe (Brenngas- und Oxidationsmittel) und deren Durchsatzmenge, an der aktiven Gasdiffusionsmembranoberfläche, welche über einen Differenzdruck zur Umgebung variabel eingestellt werden kann.More mono cells in the network than would be necessary for 12 V are presented in a multiple arrangement Fig. 2 in order to provide a power reserve for the increased current draw. At the same time, an increased current density and the securing of a constant voltage can be achieved and ensured in the low load range. Due to the laws resulting from the physical laws of electrophysics, the voltage is simply limited to 12 V by series and parallel connections of the individual monocells in such a way that the operation of a 12 V consumer is ensured in different load ranges. The limit of the current output therefore only results from the chemical potential difference of the operating materials (fuel gas and oxidizing agents) and their throughput quantity at the active gas diffusion membrane surface, which can be variably adjusted via a differential pressure to the environment.

Neben der zweidimensionalen Anordnung mehrerer Monozellen in einer Ebene sind sicher auch Systeme, welche durch die 3te Raumdimension erweitert sind denkbar. Unter bestimmten Aspekten sind diese Voraussetzungen vorteilhaft und können sich deshalb als wünschenswert ergeben. Denkbar sind auch zirkulare, kreisförmige, radiale oder andere Anordnungen in beliebiger Dimensionalität von mehreren Monozellen.In addition to the two-dimensional arrangement of several mono cells in one plane Systems that are expanded by the third room dimension are also conceivable. In certain aspects, these requirements are advantageous and can change therefore turned out to be desirable. Circular, circular, radial are also conceivable or other arrangements in any dimensionality of several mono cells.

Die prinzipielle Darstellung des Standes der Technik einer phosphorsauren Monozelle wie auch in Fig. 3 dargestelltThe basic representation of the prior art of a phosphoric acid monocell as shown in Fig. 3

Brennstoffzellen zeichnen sich gegenüber anderen Konkurrenztechnologien zur Erzeugung elektrischer Energie durch ihre prinzipiell andere, eigene und atypische Funktionsweise aus. Fig. 3 stellt dabei den charakteristischen Aufbau einer phosphorsauren Brennstoffzelle da. Der Elektolyt 1 zwischen Anode 2 und Kathode 3, der nur zur Ionenleitung von Wasserstoffprotonen befähigt ist, ist konzentrierte Phosphorsäure, die auch bei Temperaturen < 200°C chemisch stabil ist.Compared to other competing technologies for generating electrical energy, fuel cells are characterized by their fundamentally different, unique and atypical mode of operation. Fig. 3 illustrates this characteristic structure of a phosphoric acid fuel cell as. The electrolyte 1 between the anode 2 and cathode 3 , which is only capable of conducting hydrogen protons by ion, is concentrated phosphoric acid, which is chemically stable even at temperatures <200 ° C.

Der Elektrolyt kann in einer organischen- oder anorganischen "Matrix" fixiert vorliegen. An den Elektroden 2, 3 der Zelle wird die
The electrolyte can be fixed in an organic or inorganic "matrix". At the electrodes 2 , 3 of the cell

Gesamtreaktion H₂ + ½ O₂ → H₂O (-285 KJ/mol)
Overall reaction H ₂ + ½ O ₂ → H ₂ O (-285 KJ / mol)

in die
in the

Teilreaktionen an der Anode H₂ → 2H⁺ +2e- (endotherm)
und der Kathode ½ O₂+ 2H⁺ + 2e- → H₂O (exotherm)
Partial reactions at the anode H ₂ → 2H ⁺ + 2e- (endothermic)
and the cathode ½ O ₂ + 2H ⁺ + 2e- → H ₂ O (exothermic)

gesplittet.split.

Eine anorganische Filterplatte - mit einer dem Herstellungsverfahren entsprechenden Porengröße - zeichnet sich durch eine dem Kieselgel entsprechend hohe chemische und physikalische Beständigkeit aus und läßt sich praktisch aus einem Stapel Filtermembranen ableiten. Aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen kann sie als PTFE freie Gasdiffusionsmembran sinnvolle Anwendung finden.An inorganic filter plate - with one that corresponds to the manufacturing process Pore size - is characterized by a high chemical and corresponding to the silica gel physical resistance and can be practically from a stack Derive filter membranes. For practical and economic reasons it can be used as PTFE-free gas diffusion membrane can be used sensibly.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur beschleunigt, katalytischen Herstellung der elektrischen Energie insbesondere dessen einfache Anwendung und die Kopplung unterschiedlicher Verfahren zur Energieverwertung unter Anwendung der geschlossenen Kreislaufwirtschaft nach deren Gebrauch bereitzustellen.The present invention addresses the problem of an improved method for accelerates, catalytic production of electrical energy in particular simple application and the coupling of different methods for Energy recovery using the closed circular economy according to its To provide use.

Auch aufeinanderfolgende Kombination mehrerer verschiedener Membranen z. B. als Sandwich sind möglich und können interessante Anwendungen nicht nur als Brennstoffzelle ergeben.Successive combination of several different membranes z. B. as Sandwich are possible and can not only be interesting applications Fuel cell result.

Zur Materialmodifzierung ist auch der Einschluß anderer katalytisch aktiver Teilchen in der käfigartigen Struktur des Silicas denkbar dafür kommen z. B. verschiedene Ruße, Polymere u. a. Polyan- kat oder Zwitterionen z. B. Polyanilin bzw. andere elektrische Leiter, Oxide, Keramiken oder aber andere Verbindungen bzw. Stoffe geringer Teilchengrößen (auch biogenen Ursprungs) in das Blickfeld des Interesses. Damit kann beispielsweise Einfluß auf die Leitfähigkeit (elektrische, thermische, optische usw.) genommen werden.The inclusion of other catalytically active particles is also for material modification conceivable in the cage-like structure of the silica z. B. different carbon blacks, Polymers and. a. Polyane or hermaphrodite z. B. polyaniline or other electrical Conductors, oxides, ceramics or other compounds or substances less Particle sizes (also of biogenic origin) in the field of interest. So that can e.g. influence on conductivity (electrical, thermal, optical, etc.) be taken.

Gemäß den Gegebenheiten der Membranbeschaffenheit sind unterschiedliche Reinheiten des Brenngases möglicherweise erforderlich, da es zur Verblockung der Membranporen im Dauergebrauch durch Anreicherung kommen kann, wenn beispielsweise Restanteile zu höheren Homologen polymerisieren.According to the conditions of the membrane, there are different ones Purity of the fuel gas may be required as it blocks the Membrane pores in continuous use can come through accumulation, if for example, polymerize residual portions to higher homologues.

Die zur Anwendung kommende Gerätetechnik Fig. 2,4 ist aufgrund der angestrebten Frittenmembranfläche eine transportable Vorrichtung zum Nutzen vor Ort. Vorteilhafte Weiterbildungen zur Maßstabsvariation und zur Erhöhung des Durchsatzes können z. B. zum Zweck der Produktion umgesetzt werden. Denkbar sind Brennstoffzellenstacks, die aufgrund ihrer Größe nicht beweglich sind, da sie aus vielen und komplexen Bauteilen irreversibel aufgebaut sein können. The device technology used in Fig. 2,4 is a portable device for use on site due to the desired frit membrane surface. Advantageous further developments for scale variation and for increasing the throughput can, for. B. implemented for the purpose of production. Fuel cell stacks are conceivable which, due to their size, are not movable, since they can be built up irreversibly from many and complex components.

In der Regel sind beliebige Systeme für den jeweiligen Anwendungsfall vorstellbar, die aber alle auf die selbe Art chemisch gespeicherte Energie in elektrische Energie umwandeln.As a rule, any systems for the respective application are conceivable but all chemically stored energy into electrical energy in the same way convert.

Bevorzugte Weiterbildungen für den jeweiligen Anwendungsfall sind gerade auch in Bezug auf den jeweiligen Maßstab gegeben.Preferred further developments for the respective application are also in Given in relation to the respective scale.

Nachfolgend werden bevorzugt vorstellbare Ausgestaltungen der Erfindung in Fig. 1, 2 sowie der schematischen Darstellung des prinzipiellen Aufbaus des Herzstück eines Gebrauchsmuster in Fig. 3, 4 näher erörtert. In der Zeichnung zeigenEmbodiments of the invention in FIGS. 1, 2 and the schematic representation of the basic structure of the heart of a utility model in FIGS. 3, 4 are preferably discussed in more detail below. Show in the drawing

Fig. 1 die Ausgestaltung eines vorteilhaften Gebrauchsmusters zur Energieerzeugung aus dem Brenngas "Wasserstoff und des Oxidationsmittel Luft. Fig. 1 shows the configuration of an advantageous utility model for generating energy from the fuel gas "hydrogen and the oxidizing agent air.

Dargestellt ist die schematische Zeichnung für eine Monozelle in dreidimensionaler Darstellung, welche isoliert für sich nicht die Leistung des übergeordneten Verbunds erbringen kann.The schematic drawing for a monocell is shown in three dimensions Presentation that does not isolate the performance of the higher-level group can provide.

Fig. 2 schematische Darstellung in dreidimensionaler Zeichnung von Monozellen im multiplen Verbund; untereinander entsprechend einem Superorganismus. Es ergibt sich aus dem Verbund die Elektrolytminimierung durch die resultierende Volumenreduktion aus der eine Wegstreckenverkürzung zwischen den Strompolen resultiert. Fig. 2 schematic representation in three-dimensional drawing of mono cells in a multiple composite; among themselves according to a superorganism. The combination results in electrolyte minimization through the resulting volume reduction, which results in a shortening of the distance between the power poles.

Fig. 3 Darstellung des prinzipiellen Aufbaus des Herzstücks eines Gebrauchsmuster. Fig. 3 representation of the basic structure of the heart of a utility model.

Fig. 4 die Ausgestaltung eines vorteilhaften Gebrauchsmusters zur Energieerzeugung in einem Hybridsystem zur Energielieferung eines 36-V-Verbrauchers. Dargestellt ist ein Hybrid aus Heißluftmotor und Brennstoffzelle, die in einem von zwei Kolben des Heißluftmotors integriert ist. Die exotherme Wärmeenergie, die im Betrieb der Brennstoffzelle entsteht, wird intern zur Wärmeenergiewandung bereitgestellt. Fig. 4 shows the configuration of an advantageous utility model for energy generation in a hybrid system for energy supply of a 36 V consumer. A hybrid of hot air engine and fuel cell is shown, which is integrated in one of two pistons of the hot air engine. The exothermic thermal energy that is generated during operation of the fuel cell is made available internally for thermal energy conversion.

Monozellen im multiplen Verbund sind untereinander verbunden und im Doppel, gegenüberliegend jeweils in dem Kolbenkopf einer Wärmekrafterzeugungs- Heißluftmaschine integriert. Der Antriebstyp ist über Kugelventile drosselfähig, so daß eine Betriebstemperatur von 130°C eingerichtet werden kann.Mono cells in a multiple network are interconnected and in a double, opposite each other in the piston head of a thermal power generation Integrated hot air machine. The drive type is throttled via ball valves, so that an operating temperature of 130 ° C can be set up.

Bevor anhand der Figuren die bevorzugte Verwendung detailliert erörtert wird, soll vorab das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines stellvertretenden Fallbeispiels genau beschrieben werden. Zur Anwendung kommt das Brenngas Wasserstoff z. B. aus einem Reformer und das Oxidationsmittel Sauerstoff, der auch in der Umgebungsluft anteilig vorliegt. Unter gleichzeitiger Verwendung von Wasserstoff als Arbeitsgas und Brennstoff in einem Hybridsystems aus Brennstoffzelle und Heißluftmotor, findet dieser zweckmäßigerweise zweifache und unterschiedliche Anwendung in dem erfindungsgemäßen System der Fig. 4.Before the preferred use is discussed in detail with reference to the figures, the method according to the invention is to be described in detail beforehand using a representative case example. The fuel gas hydrogen is used for. B. from a reformer and the oxidant oxygen, which is also present in the ambient air. With simultaneous use of hydrogen as working gas and fuel in a hybrid system comprising a fuel cell and a hot-air engine, this is expediently used in two different ways in the system according to the invention in FIG. 4.

Der Außenraum der Monozelle in Fig. 1 wird durch den Elektrolyten 1 ausgefüllt, so daß eine ionenleitende Verbindung zwischen der Kathode 3 und Anode 2 entsteht. Im üblichen Funktionsschema einer phosphorsauren Brennstoffzelle Fig. 3 wird genau andersherum der Elektolytraum von den beiden elektrischen Polen 2, 3 eingeschlossen oder umgeben.The outer space of the monocell in Fig. 1 is filled by the electrolyte 1 , so that an ion-conducting connection between the cathode 3 and anode 2 is formed. In the usual functional diagram of a phosphoric acid fuel cell Fig. 3 is the other way around the Elektolytraum of the two electrical poles 2, 3 enclosed or surrounded.

Um hohe Stromdichten zu gewährleisten sind die elektrisch leitfähigen Membranen der Elektrischen Pole als Gasdiffusionselektroden ausgebildet. Es handelt sich bei der beschriebenen Erfindung um eine mit Kohlenstoff dotierte Membran mit Silicagerüststruktur, die mit einem organisch oder anorganischen Edelmetallkatalysator beschichtet ist und sich durch eine große innere Oberfläche auszeichnet.To ensure high current densities, the electrically conductive membranes are Electric poles designed as gas diffusion electrodes. It is the described invention with a carbon-doped membrane Silicon scaffold structure using an organic or inorganic precious metal catalyst is coated and is characterized by a large inner surface.

Bei der Gesamtreaktion gibt der Wasserstoff (Reduktionsmittel) seine Elektronen an den Sauerstoff (Oxidationsmittel) ab. Die Vorgänge der jeweiligen Teilreaktionen laufen in separaten, durch eine poröse Wand 2, 3 getrennten Einzelzellen 4, 5 ab. Zwischen den porösen Gasdiffusionstrennwänden 6 befindet sich konzentrierte Phosphorsäure 1 als Elektrolyt. Da der Elektrolyt 1 nur die Protonen des Wasserstoffs 7 leitet müssen die Elektronen 8 über eine andere stromleitende Verbindung (Graphit oder Edelmetallkabel z. B. Kupferkabel 9) fließen, um die Verbindung z. B. über einen Verbraucher 10 zum Verbrennungsprodukt Wasser 11 zu vervollständigen.In the overall reaction, the hydrogen (reducing agent) releases its electrons to the oxygen (oxidizing agent). The processes of the respective partial reactions take place in separate individual cells 4 , 5 separated by a porous wall 2 , 3 . Between the porous gas diffusion partitions 6 there is concentrated phosphoric acid 1 as an electrolyte. Since the electrolyte 1 only conducts the protons of the hydrogen 7 , the electrons 8 have to flow via another current-conducting connection (graphite or noble metal cable, for example copper cable 9 ) in order to connect the connection z. B. to complete a consumer 10 to the combustion product water 11 .

Der Stirling-Motor in einem HybridsystemThe Stirling engine in a hybrid system

Der Otto- oder Diesel-Prozeß ist ein offener Hochtemperatur-Verbrennungsprozeß und unterscheidet sich deshalb schon von einem Niedertemperaturprozeß. Der Stirling- Prozeß ist ein geschlossener Kreisprozeß. Daraus folgt, dem Stand der Technik entsprechend, daß zuzuführende und abzuführende Wärmeenergie von außen über feste wärmeleitende Wände in den Motorinnenraum stattfinden muß. Gegenüber dem Otto- oder Dieselprozeß ist dies ein Nachteil, der durch die beschriebene Konstruktion der erfindungsgemäßen Gerätetechnik umgangen wird, indem eine interne Wärmeenergieerzeugung abläuft.The Otto or Diesel process is an open high temperature combustion process and therefore differs from a low temperature process. The Stirling Process is a closed cycle. It follows from the state of the art accordingly, that heat energy to be supplied and dissipated from the outside via fixed thermally conductive walls in the engine interior must take place. Opposite the Otto or diesel process, this is a disadvantage caused by the construction described Device technology according to the invention is bypassed by an internal Thermal energy generation expires.

Der in der Theorie hergeleitete Wirkungsgrad für den Stirling-Prozeß ist:
The efficiency derived in theory for the Stirling process is:

Leicht ist hieraus ersichtlich, daß der Wirkungsgrad mit zunehmender Temperaturdifferenz (Temperatur der Wärmeaufnahme zu Temperatur der Wärmeabgabe) größer wird. Die Temperatur der Wärmeabgabe ist im Minimum durch die Kühlung vorgegeben. Der Wirkungsgrad ist maximal durch die vorteilhafte Betriebstemperatur der phosphorsauren Brennstoffzelle (aus Gründen der chemischen Stabilität der Phosphorsäure) bei 205°C festgelegt. Aus diesen betriebsbedingten Gründen lassen sich auch Vorteile der vielfach verwendeten materialtechnischen Möglichkeiten heutiger Werkstoffe in der Anwendung ableiten.It is easy to see from this that the efficiency increases with increasing Temperature difference (temperature of heat absorption to temperature of Heat emission) becomes larger. The temperature of the heat emission is at a minimum the cooling specified. The efficiency is maximum due to the advantageous Operating temperature of the phosphoric acid fuel cell (for reasons of chemical Stability of phosphoric acid) at 205 ° C. For these operational reasons There are also reasons for the advantages of the material technology that is widely used Derive possibilities of today's materials in the application.

Heutige Dish/Stirling-Systeme arbeiten bei einer hohen Temperaturen von 800°C und erreichen mit den sich daraus abzuleitenden Drücken und Temperaturen Wirkungsgrade von 30% bis 40% elektrischer Leistung. Temperaturen unterhalb der Flammtemperatur des Energieträgers bedingen schon unter diesen Bedingungen eine Lebensdauer der Systeme von ca. 20 Jahren, verbunden mit langen Wartungsintervallen und zu vernachlässigenden Betriebskosten.Today's Dish / Stirling systems work at a high temperature of 800 ° C and achieve efficiencies with the resulting pressures and temperatures from 30% to 40% electrical power. Temperatures below the flame temperature of the energy carrier already have a lifespan under these conditions Systems of around 20 years, combined with long maintenance intervals and too negligible operating costs.

Die Nutzung von Niedertemperaturwärme < 200°C als Energiequelle des Stirling- Motors sind durch die Arbeiten von Professor Kolin der Universität Zagreb aus dem Jahr 1984 bekannt geworden. Als mögliche Energiequellen für Niedrig-Temperatur- Anwendungen finden heißes Wasser und industrielle Restwärme den Blickpunkt des Interesses der möglichen Anwendung. Eine "Flachplatten-Maschine", die schon bei einer Temperaturdifferenz von 16 K in der Lage war, kontinuierlich zu arbeiten, ergab sich aus seiner Arbeit.The use of low temperature heat <200 ° C as an energy source for the Stirling Motors are from the work of Professor Kolin from the University of Zagreb 1984 became known. As possible energy sources for low temperature Applications focus on hot water and industrial residual heat Interest of possible application. A "flat plate machine" that is already at a temperature difference of 16 K was able to work continuously out of his work.

Ein ΔT mit 115 K ist deshalb für die erfindungsgemäße Gerätetechnik praxisrelevant und ergibt unter Berücksichtigung aller praktischen Erkenntnisse eine sinnvolle Betriebstemperatur um 130°C. Durch geringe Drehzahlen kann der Hybrid-Motor nahe am idealen Stirling-Prozeß, das heißt die Expansion und Kompression finden nahezu isotherm statt, arbeiten.A ΔT with 115 K is therefore relevant in practice for the device technology according to the invention and results in a sensible considering all practical knowledge Operating temperature around 130 ° C. The hybrid motor can operate at low speeds close to the ideal Stirling process, that is, finding the expansion and compression almost isothermal instead of working.

Es ist unverwunderlich, daß den Voraussetzungen gemäß hohe Wirkungsgrade bei der Nutzung der erfindungsgemäßen Gerätetechnik (in einem Hybridsystem als Motor zur elektrischen Energiewandelung) mit hoher Lebenserwartung erreicht werden.It is surprising that, according to the requirements, high efficiencies in Use of the device technology according to the invention (in a hybrid system as a motor for electrical energy conversion) with high life expectancy.

Der Gedanke, daß der Stirling-Motor in der Kraft-Wärme-Kopplung Anwendung findet ist nicht neu, seitdem es aufgrund der globalen CO₂-Emissionen gilt, eine Klimakatastrophe abzuwenden. Die Nachteile beim Einsatz von Motoren mit innerer Hochtemperaturverbrennung in kleinen BHKW's liegen auf der Hand. Kleine Otto- und Dieselmotoren sind nicht nur aufgrund der aufwendigeren Materialansprüche im Motorbau, der Energiequelle des Betriebsstoffs sondern auch in Bezug auf die erreichbaren Betriebsstunden bei höherem Wartungsaufwand gegenüber dem Stirling- Heißluft-Motor eingeschränkt.The idea that the Stirling engine is used in combined heat and power is not new since it has become necessary to avert a climate catastrophe due to global CO ₂ emissions. The disadvantages when using engines with internal high-temperature combustion in small CHP plants are obvious. Small petrol and diesel engines are not only limited due to the more complex material requirements in engine construction, the energy source of the operating fluid, but also in terms of the hours attainable with higher maintenance requirements compared to the Stirling hot-air engine.

In nach außen geschlossenen Systemen, wie beispielsweise ein U-Boot auf Tauchfahrt, müssen besondere Anforderungen durch das Antriebssystem erfüllt werden. Deshalb kommen bei nicht nuklear betriebenen Unterseebooten, die den Anforderungen gerecht werden können, leistungsfähige Batteriesysteme, Brennstoffzellen und andere Energiewandlungsmaschinen mit variablen Energiequellen in Betracht.In externally closed systems, such as a submarine on a diving trip, special requirements must be met by the drive system. Therefore come in non-nuclear powered submarines that meet the requirements can be powerful battery systems, fuel cells and others Energy conversion machines with variable energy sources into consideration.

Brennstoffzellen, die in ihrer Leistungsfähigkeit weit über der von Bleisäurebatterien liegen, wurden in ersten Testanlagen (als BHKW) erfolgreich in Betrieb genommen. Sollten sich die Brennstoffzellen entsprechend ihres prognostizierten Potentials weiterentwickeln, wären sie als verbessertes Energiewandlungsverfahren schon für sich isoliert genommen in einer nicht Hybrideinheit ein Aspirant für die Unterwasser- Antriebseinheit der Zukunft.Fuel cells that are far more efficient than lead acid batteries were successfully put into operation in the first test facilities (as a CHP). Should the fuel cells according to their predicted potential further develop, they would be a better energy conversion process in themselves taken in isolation in a non-hybrid unit an aspirant for underwater Drive unit of the future.

Organische PolymermetallmodifizierungOrganic polymer metal modification

Leitfähige Polymere unterscheiden sich grundsätzlich vom Ruß und können diesen heute nicht ersetzen. Leitfähige Polymere wie z. B. Polyanilin sind wie auch andere Edelmetalle gegenüber dem Ruß ein Redox-aktives Material der technisch verfügbaren Teilchengröße um 10 nm. Polyanilin ist als N-haltiges Polymer rückstandsfrei thermisch verwertbar, grundsätzlich edler als Eisen oder Kupfer und in der elektrochemischen Spannungsreihe nahe am Silber einzuordnen. Eine Membran aus oder mit Polyanilin eignet sich deshalb nicht nur für Gasseparationen, den Bau von Solarzellen sondern auch für Anwendungen zum Bau einer Brennstoffzellenmembran mit den vorteilhaften, beschriebenen Hintergründen, welche als Platinsubstitut entwickelt werden könnten.Conductive polymers differ fundamentally from carbon black and can do so not replace today. Conductive polymers such as B. Polyaniline are like others Precious metals compared to the soot is a redox-active material of the technically available Particle size around 10 nm. As an N-containing polymer, polyaniline is thermal without residue usable, basically nobler than iron or copper and in electrochemical Classify the voltage series close to the silver. A membrane made of or with polyaniline is therefore not only suitable for gas separation, the construction of solar cells, but also also for applications for the construction of a fuel cell membrane with the advantageous described backgrounds, which could be developed as a platinum substitute.

Die nach der Dotierung mit Kohlenstoff noch verbleibende Silicastrukturoberfläche läßt sich aber auch durch entsprechende Siloxane so in der Oberfläche modifizieren, daß stickstoffhaltige und damit Polykationen z. B. als quatenäre Polyelektrolyten eine p- Leitung wie in Metallen umsetzen können. Der ursprüngliche Normalphasen-Werkstoff ließe sich zur Herstellung eines entsprechend organischen, PTFE-freien Edelmetalll Kohlenstoffgemisch für die Gasdiffusionselektrode, als elektrisch aktive Membran, zur Anwendung als katalytische Elektrodenmembran in einer Brennstoffzelle, nutzen.The silica structure surface remaining after doping with carbon can also be modified by appropriate siloxanes in the surface so that nitrogenous and thus polycations z. B. as a quaternary polyelectrolyte, a p- Can implement cable as in metals. The original normal phase material could be used to produce a correspondingly organic, PTFE-free precious metal Carbon mixture for the gas diffusion electrode, as an electrically active membrane, for Use as a catalytic electrode membrane in a fuel cell.

Im Unterschied zu Explosionsverbrennungsmotoren (Otto/Diesel) handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung auch um eine Brennstoffzellen-Implosionsmaschine, da die Verbrennungsreaktion einen Volumenschrumpf und keine Volumenexpansion durch die entstehenden Reaktionsprodukte hervorruft. Im Hybrid wird weiter die erzeugte exotherme Reaktionsenergie vorteilhafterweise in die elektrische Energieform gewandelt, welche sich durch ihre universelle Wandelbarkeit auszeichnet. Die Temperatur der Reaktion beläßt einen nur geringeren Anteil als verfügbare Wärmeenergie, damit beispielsweise gerade nur ausreichend, zur direkten Nutzung im momentanen Bedarf, Prozeßdampf und Heißwasser für die Wärmeauskopplung z. B. zu Heißzwecken bereitgestellt werden kann.In contrast to explosion internal combustion engines (Otto / Diesel), it is about of the present invention also a fuel cell implosion machine, since the Combustion reaction a volume shrinkage and no volume expansion through the resulting reaction products. In the hybrid, the generation continues exothermic reaction energy advantageously into the electrical energy form changed, which is characterized by its universal changeability. The The temperature of the reaction leaves only a smaller proportion than available Thermal energy, for example just enough, for direct use in current demand, process steam and hot water for heat extraction z. B. too Hot purposes can be provided.

Als universellen und zeitgemäßen Verbraucher für die erfindungsgemäße Anwendung der 36-40 V BZ-Zelle soll der Nutzen eines 36 V Elektromobils mit 5 kWh Verbrauch pro km als Konzeptvorschlag mit vielen unterschiedlichen Verbrauchern nicht unerwähnt bleiben. As a universal and contemporary consumer for the application according to the invention The 36-40 V BZ cell is said to benefit from a 36 V electric vehicle with 5 kWh consumption per km not mentioned as a concept proposal with many different consumers stay.

BezugszeichenlisteReference list

11

saurer Elektrolyt
acidic electrolyte

22nd

Anode
anode

33rd

Kathode
cathode

44th

Einzelzelleninnenvolumen zur Oxidation des Brenngases, gefüllt mit Oxidationsmittel
Single cell interior volume for the oxidation of the fuel gas, filled with oxidizing agent

44th

a Oxidationsmittelzuleitung
a Oxidant feed line

55

Einzelzelleninnenvolumen zur Reduktion des Brenngases gefüllt mit Reduktionsmittel
Single cell interior volume for reducing the fuel gas filled with reducing agent

55

a Reduktionsmittelzuleitung
a reducing agent supply

66

Gasdiffusionsmembran beinhaltet Teile von Gas diffusion membrane contains parts of

22nd

, ,

33rd

77

Positive Ionen (Protonen des Wasserstoffs)
Positive ions (protons of hydrogen)

88th

Elektronen
Electrons

99

Graphit oder chemisch inerter Edelmetallleiter
Graphite or chemically inert precious metal conductor

1010th

Elektrischer Verbraucher
Electrical consumer

1111

Reaktionsprodukt (Asche) Wasser
Reaction product (ash) water

1212th

Diagonale, gasdichte Trennwand
Diagonal, gas-tight partition

1313

Verdrängerkolben eines Heißluftmotors
Displacement piston of a hot air engine

1414

Arbeitskolben eines Heißluftmotors
Working piston of a hot air engine

1515

Rotationsgetriebe mit sinusförmiger Rillenführung zur 90°-Phasenverschiebung zwischen dem Verdrängerkolben Rotary gear with sinusoidal groove guide for 90 ° phase shift between the displacement piston

1313

und dem Arbeitskolben and the working piston

1414

1616

Elektrischer Generator
Electric generator

1717th

Betriebsstoff (Wasserstoff) Vorratstanks als Gaskartuschen
Operating fluid (hydrogen) storage tanks as gas cartridges

1818th

Reformer
reformer

1919th

Gerätegehäuse
Device housing

Claims

1. Für ein Energieerzeugungsverfahren und eine Einrichtung, gekennzeichnet durch folgende Eigenschaften:

a) das System ist durch eine semipermeable, Kohlenstoff-dotierte und organisch bzw. anorganisch metallisch oberflächenmodifizierte Filtermembran, welche als Gasdiffusionsmembran für den Elektrolyt undurchlässig ist, unterteilt.
b) In der Gerätetechnik ist der Elektrolyt zwischen den Elektroden eine Säure.
c) Die Gerätetechnik ist als Hybridsystem zur Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrads erweiterbar durch Kopplung mit anderen Energiewandlungsverfahren, so daß sich ein Heißluft/Brennstoffzellen- Hybridsystem ergibt.
d) Das Wandlungsverfahren um aus chemischer elektrische Energie bereitzustellen weit unterhalb der Zünd-, Flamm- und Verbrennungstemperatur des Betriebsmittels bei der Gesamtoxidationsreaktion liegt.

1. For an energy production process and a facility, characterized by the following properties:

a) the system is divided by a semipermeable, carbon-doped and organically or inorganically metallic surface-modified filter membrane, which is impermeable to the electrolyte as a gas diffusion membrane.
b) In device technology, the electrolyte between the electrodes is an acid.
c) The device technology can be expanded as a hybrid system to increase the electrical efficiency by coupling with other energy conversion processes, so that a hot air / fuel cell hybrid system results.
d) The conversion process to provide chemical electrical energy is far below the ignition, flame and combustion temperature of the equipment in the overall oxidation reaction.

2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglichkeit der Kraft/Wärmekopplung mit einem Heißluftmotor nach Stirling so erfolgen kann, daß die an der Oxidationsseite exotherme Oxidationsreaktionsenergie praktische Anwendung als Wärmequelle zur Heißlufterzeugung intern ausgenutzt wird.2. According to claim 1, characterized in that the possibility of Force / heat coupling with a hot air engine according to Stirling can take place in such a way that the practical on the oxidation side exothermic oxidation reaction energy Use as a heat source for hot air generation is used internally.

3. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monozelle durch eine undurchlässige Platte diagonal in zwei Hälften geteilt ist, so daß im Betrieb eine Fließgleichgewichtsreaktion zwischen Brenngas und Oxidationsmittel entstehen kann.3. According to claim 1, characterized in that the monocell by impermeable plate is divided diagonally in half so that in operation one Flow equilibrium reaction between fuel gas and oxidizing agent arise can.

4. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mischphasen der Gasdiffusionsmembran aus Dotierungen mit Ruß, Keramiken oder elektrisch leitfähigem Polymermaterial wie z. B. Polyanilin, Poly-Kationen, -Anionen, -Zwitterionen hergestellt sind.4. According to claim 1, characterized in that the mixed phases of Gas diffusion membrane made of doping with soot, ceramics or electrical conductive polymer material such. B. polyaniline, poly cations, anions, -Zwitterions are made.

5. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silicaträgergerüststruktur der Membran selbst, durch Oberflächenmodifikationen z. B. mit entsprechenden Siloxanen, durch die Anbindung chemischer Gruppen so verändert vorliegt, daß edelmetallische Bedingungen vorliegen.5. According to claim 1, characterized in that the silica support structure Membrane itself, by surface modifications such. B. with corresponding Siloxanes, so modified by the attachment of chemical groups, that precious metal conditions are present.

6. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 2-dimensionale, einseitige Wärmeenergieentstehung zur Energiebereitstellung einer direkten Wärme/Kraftkopplung eines Tieftemperaturenergiewandlungsverfahrens gegeben ist.6. According to claim 1, characterized in that a 2-dimensional, one-sided Generation of thermal energy for the provision of direct energy Given heat / power coupling of a low-temperature energy conversion process is.

7. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode und Kathode aus dem gleichen Gasdiffusionsmaterial bestehen und fluorfrei sind.7. According to one of the preceding claims, characterized in that the anode and cathode are made of the same gas diffusion material and are fluorine-free.

8. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtsystem im Differenzdruckbetrieb zeitabhängig nach außen hin gas- und lösungsmitteldicht abgeschlossen ist.8. According to one of the preceding claims, characterized in that the Entire system in differential pressure mode depending on the time gas and gas solvent tight.

9. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerätetechnik z. B. über den Haushaltsglasabfall recycelt werden kann.9. According to one of the preceding claims, characterized in that the Device technology z. B. can be recycled via household glass waste.

10. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß exotherme und endotherme Teilreaktionen auf gegenüberliegenden Seiten Anwendung finden.10. According to one of the preceding claims, characterized in that exothermic and endothermic partial reactions are used on opposite sides.

11. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus C-dotiertem und durch anschließende galvanische Metallabscheidungen oberflächenmodifiziertem Silicanormalphasenträgergerüst besteht, wobei die verschiedenen Materialien einen Verbund mit den für Membranen typischen Porengrößen darstellt.11. According to one of the preceding claims, characterized in that the Membrane made of C-doped and by subsequent galvanic Metal deposits of surface-modified silica normal phase framework consists of different materials combined with those for membranes represents typical pore sizes.

12. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran den für ihren Materialverbund typisch hohen physikalischen und chemischen Beständigkeiten aufweist.12. According to one of the preceding claims, characterized in that the Membrane has the typical high physical and has chemical resistance.

13. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran unter Normalbedingungen undurchlässig für fluide Phasen ist.13. According to one of the preceding claims, characterized in that the Membrane is impermeable to fluid phases under normal conditions.

14. Nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Monozelle diagonal in zwei Hälften unterteilt ist.14. According to one of the preceding claims, characterized in that the Mono cell is divided diagonally in half.

15. Nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbund aus multipel angeordneten Monozellen einer Brennstoffzelle, diese jeweils nicht von dem Elektrolyten allseitig umgeben sind.15. According to one of the preceding claims, characterized in that in the Composite of multiple monocells of a fuel cell, each one are not surrounded on all sides by the electrolyte.

16. Nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund einem Superorganismus Ameise = Monozelle und Ameisenhaufen = multipler Verbund gleicht.16. According to one of the preceding claims, characterized in that the Association of a superorganism ant = monocell and anthill logo CNRS logo INIST multiple network is the same.

17. Nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stackmembran im Trägergerüst als Silica nichtleitend ist und durch Dotierungen eines elektrischen Leiters eine der Dotierungsmenge entsprechende elektrische Leitfähigkeit hergestellt wurde. In der Summe ergibt sich aus der Vermengung eines leitfähigen und nicht-leitfähigen Materials die Leitfähigkeit als variabel zwischen nicht leitend und leitend, was durch die Quantität der Dotierung einstellbar ist.17. According to one of the preceding claims, characterized in that the Stack membrane in the support structure as silica is non-conductive and by doping of an electrical conductor is an electrical one corresponding to the amount of doping Conductivity was established. The total results from the blending of one conductive and non-conductive material the conductivity as variable between non-conductive and conductive, which is adjustable by the quantity of the doping.

18. Nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgeschwindigkeit durch die variable Oxidationsmitteldosierung, bei konstantem Brenngasdruck Anwendung findet.18. According to one of the preceding claims, characterized in that the Reaction speed through the variable dosage of oxidizing agent, at constant fuel gas pressure is used.

19. Nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein 90°- Phasenunterschied zwischen dem Verdränger- und Arbeitskolben durch ein Rotationsgetriebe, gekoppelt mit einem Generator, welches eine sinus- bzw. cosinusförmige Rille enthält, Anwendung findet.19. According to one of the preceding claims, characterized in that a 90 ° - Phase difference between the displacer and working piston by one Rotary gear, coupled to a generator, which is a sine or Contains cosine groove, finds application.