DE60306916T3 - Elektrochemischer generator mit einer bipolarplatte, welche eine vielzahl von der verteilung der gase dienenden löcher aufweist - Google Patents

Elektrochemischer generator mit einer bipolarplatte, welche eine vielzahl von der verteilung der gase dienenden löcher aufweist Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit Membran ausgerüsteten elektrochemischen Generator, der verringerte Abmessungen aufweist.
  • Verfahren zur Energieumwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie mittels mit Membran ausgerüsteten elektrochemischer Generatoren sind im Stand der Technik bekannt.
  • Ein Beispiel eines mit Membran ausgerüsteten elektrochemischen Generators ist schematisch in 1 dargestellt.
  • Der elektrochemische Generator 1 besteht aus zahlreichen Reaktionszellen 2, die untereinander in Reihe geschaltet und in einer Filterpressenanordnung zusammengebaut sind.
  • Jede Reaktionszelle wandelt die freie Energie einer Reaktion eines ersten gasförmigen Reaktanten (Brennstoff) mit einem zweiten gasförmigen Reaktanten (Oxidationsmittel) um, ohne sie vollständig in Wärmeenergie zu überführen, wobei sie nicht den Beschränkungen des Carnot-Prozesses unterliegt. Der Brennstoff wird in die Anodenkammer der Reaktionszelle 2 geleitet und besteht beispielsweise aus einem Gemisch, welches Wasserstoff oder leichte Alkohole, wie beispielsweise Methanol oder Ethanol, enthält, während das Oxidationsmittel in die Kathodenkammer der gleichen Zelle geleitet wird und beispielsweise aus Luft oder Sauerstoff besteht. Der Brennstoff wird in der Anodenkammer oxidiert, wobei gleichzeitig W+-Ionen freigesetzt werden, während das Oxidationsmittel in der Kathodenkammer unter Verbrauch von H+-Ionen reduziert wird. Eine Ionenaustauschmembran, welche die Anodenkammer von der Kathodenkammer trennt, ermöglicht einen kontinuierlichen Fluss von H+-Ionen von der Anodenkammer in die Kathodenkammer, während der Durchtritt von Elektronen behindert wird. Auf diese Weise wird die an den Polen der Reaktionszelle 2 aufgebaute elektrische Potenzialdifferenz maximiert.
  • Detaillierter gesagt ist jede Reaktionszelle 2 von einem Paar leitfähiger Bipolarplatten 3 begrenzt, die planare Flächen aufweisen, zwischen denen, von innen nach außen gesehen, die Ionenaustauschmembran 4, ein Paar poröser Elektroden 5, ein Paar katalytische Schichten 6, die auf der Grenzfläche zwischen der Membran 4 und jeder der porösen Elektroden 5 abgeschieden wurden, ein Paar Stromsammler/Verteiler 7, welche die leitfähigen Bipolarplatten 3 elektrisch mit den porösen Elektroden 5 verbinden und die gasförmigen Reaktionsteilnehmer verteilen, ein Paar Dichtungen 8, welche dazu dienen, den Rand der Reaktionszelle 2 abzudichten, um das Entweichen von gasförmigen Reaktanten zu verhindern, angeordnet sind.
  • In den leitfähigen Bipolarplatten 3 und den Dichtungen 8 jeder Reaktionszelle 2 sind erste, in 1 nicht dargestellte Öffnungen vorhanden, welche durch in 1 ebenfalls nicht dargestellte Verteilerkanäle mit der Anodenkammer und der Kathodenkammer der Zelle selbst verbunden sind. Die Verteilerkanäle sind in der Dicke der Dichtungen 8 ausgebildet und weisen eine kammartige Struktur auf. Sie verteilen und sammeln innerhalb jeder Reaktionszelle 2 die gasförmigen Reaktanten und die Reaktionsprodukte gleichmäßig, wobei letztere gegebenenfalls mit Restreaktanten vermischt sind.
  • Die Dichtungen 8 sind außerdem mit zweiten Öffnungen für den Durchlass eines Kühlfluids (üblicherweise entionisiertes Wasser) versehen. Die Kopplung zwischen den oben erwähnten Öffnungen führt zur Ausbildung von zwei oberen in Längsrichtung verlaufenden Rohrleitungen 9, zwei unteren in Längsrichtung verlaufenden Rohrleitungen 10 und Seitenleitungen, die in 1 nicht dargestellt sind. Die beiden oberen Längsleitungen 9, von denen nur eine in 1 dargestellt ist, bilden die Zufuhrleitungen für die gasförmigen Reaktanten (Brennstoff und Oxidationsmittel), die beiden unteren Längsleitungen 10, von denen nur eine in 1 dargestellt ist, definieren Abzugsleitungen für die Reaktionsprodukte (Wasser), welche gegebenenfalls mit Restreaktanten (Inertgase und nicht umgewandelte Anteile der Reaktanten) gemischt sind, während die Seitenleitungen Zufuhrkanäle für das Kühlfluid bilden. Alternativ können die unteren Längsrohrleitungen 10 als Zufuhrkanäle und die oberen Längsrohrleitungen 9 als Abzugskanäle ausgebildet sein. Es ist auch möglich einen der beiden Reaktanten durch eine der oberen Längsleitungen 9 zuzuführen, wobei die entsprechende untere Längsleitung 10 zum Abziehen verwendet wird, während der andere gasförmige Reaktant durch die andere untere Längsleitung 10 zugeführt und die entsprechende obere Längsleitung 9 zum Abziehen benutzt wird.
  • Außerhalb der Anordnung der Reaktionszellen 2 sind zwei leitfähige Endplatten 11 vorgesehen, welche den elektrochemischen Generator 1 begrenzen. Eine der beiden leitfähigen Endplatten 11 weist in 1 nicht dargestellte Düsen für die hydraulische Verbindung der oberen und unteren Längsleitungen 9 und 10 und der seitlichen Leitungen auf. Darüber hinaus sind beide leitfähigen Endplatten 11 mit geeigneten (in 1 ebenfalls nicht dargestellten) Löchern zur Aufnahme von Zugstangen versehen, mit denen der elektrochemische Generator 1 zusammengepresst werden kann.
  • Der bekannte elektrochemische Generator 1 kann auch zahlreiche (in 1 nicht dargestellte) Kühlzellen aufweisen, die zwischen den Reaktionszellen 2 in einem Verhältnis von 1:1, 1:2 oder 1:3 bezüglich der gleichen Reaktionszellen angeordnet sind. Die Kühlzellen entsprechen vollständig den Reaktionszellen 2, außer dass sie nicht das elektrochemische Paket aus Ionenaustauschmembran 4, porösen Elektroden 5 und katalytischen Schichten 6 auf deren Innenseite aufweisen.
  • Obwohl der bekannte elektrochemische Generator 1 unter verschiedensten Gesichtspunkten vorteilhaft ist, weist er jedoch den Nachteil auf, dass er nicht mit einer Gesamtgröße verwirklicht werden kann, die unterhalb eines Grenzwertes liegt, der durch die Dicke der Dichtungen 8 bestimmt wird. Tatsächlich muss nämlich die gewählte Dicke der Dichtungen 8 ermöglichen, darin die Verteilerkanäle vorzusehen.
  • Es sind auch mit Membran arbeitende elektrochemische Generatoren bekannt, bei denen die gasförmigen Reaktanten durch Kanäle verteilt werden, die direkt in den Flächen der leitfähigen Bipolarplatten vorgesehen sind. In diesem Fall verbinden die Verteilerkanäle die oberen Längsleitungen mit den unteren Längsleitungen, wobei sie als Strömungswege für die Gase dienen und den größten Teil der Elektrodenfläche abdecken. Darüber hinaus weisen diese elektrochemischen Generatoren eine sehr große Dicke der Reaktionszellen auf, weil es technisch schwierig ist, Verteilerkanäle unter Verwendung von dünnen Platten zu verwirklichen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen mit Membran arbeitenden elektrochemischen Generator bereitzustellen, der die beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird daher ein mit Membran arbeitender elektrochemischer Generator bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird eine ihrer Ausführungsformen im Folgenden als bloßes, nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine Explosionsdarstellung eines mit Membran arbeitenden elektrochemischen Generators gemäß Stand der Technik zeigt;
  • 2 einen Querschnitt eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen mit Membran arbeitenden elektrochemischen Generators zeigt;
  • die 3a und 3b Stirnansichten von Komponenten des elektrochemischen Generators der 2 zeigen;
  • die 4a, 4b Stirnansichten weiterer Komponenten des elektrochemischen Generators der 2 zeigen; und
  • 5 den Weg der gasförmigen Reaktanten innerhalb des elektrochemischen Generators der 2 zeigt.
  • 2 zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts eines mit Membran arbeitenden elektrochemischen Generators 100, der von zahlreichen Reaktionszellen 101 und Kühlzellen 102 gebildet wird, die untereinander in Reihe geschaltet und gemäß einer Filterpressenanordnung zusammengebaut sind, wobei jede Kühlzelle 102 zwischen einem Paar von Reaktionszellen 101 eingebaut ist.
  • Detaillierter gesagt wird jede Reaktionszelle 101 durch ein Paar leitfähiger Bipolarplatten 103 mit planaren Flächen begrenzt, zwischen denen von innen nach außen betrachtet, eine Ionenaustauschmembran 104, ein Paar poröser Elektroden 105, ein Paar Stromsammler/-verteiler 106, welche die leitfähigen Bipolarplatten 103 mit den porösen Elektroden 105 elektrisch verbinden, ein Paar Dichtungen 107, welche den Umfang der Reaktionszelle 101 abdichten sollen, um ein Entweichen der gasförmigen Reaktanten zu verhindern, angeordnet sind.
  • Die in den 3a, 3b dargestellten leitfähigen Bipolarbleche 103 weisen eine im Wesentlichen rechteckige Form und eine typische Dicke von 0,1 bis 0,4 mm auf. Sie wiesen einen Umfangsabschnitt 108 auf, der mit ersten und zweiten oberen Öffnungen 108a1 , 108a2 , ersten und zweiten unteren Öffnungen 108b1 , 108b2 und Seitenöffnungen 109 versehen ist. Der Umfangsabschnitt 108 weist außerdem zahlreiche Öffnungen 110 zur Aufnahme der Zugstangen auf, mittels denen der elektrochemische Generator 100 zusammengepresst wird.
  • Wie in 3b gezeigt, sind die Dichtungen 107 nur auf einer Fläche der leitfähigen Bipolarplatte 103 durch Formen (Spritzgießen oder Pressformen), mechanisches Verankern oder Verkleben aufgebracht. Abgesehen davon, dass sie den aktiven Bereich der Reaktionszelle 101 begrenzen, bilden sie den Sitz für die Stromsammler/-verteiler 106.
  • Insbesondere die Dichtungen 107 bestehen aus einem weichen Material, beispielsweise Silikon, einem Elastomermaterial usw., und weisen eine Enddicke auf, die zwischen einigen Zehntel eines Millimeters bis zu einigen Millimetern variieren kann.
  • Jede leitfähige Bipolarplatte 103 weist außerdem zahlreiche obere kalibrierte Löcher 113a und zahlreiche untere kalibrierte Löcher 113b mit einem Durchmesser zwischen 0,1 mm und 5 mm auf. Durch die zahlreichen oberen kalibrierten Löcher 113a strömen die gasförmigen Reaktanten aus der angrenzenden Kühlzelle 102 ein, während die Reaktionsprodukte und restlichen Reaktanten die Reaktionszelle 101 durch die zahlreichen unteren kalibrierten Löcher 113b verlassen, wie weiter unten detaillierter erläutert werden wird. Die oberen kalibrierten Löcher 113a sind untereinander ausgerichtet, so dass eine homogene Verteilung der gasförmigen Reaktanten gewährleistet ist, und sie sind unter den ersten und zweiten oberen Öffnungen 108a1 , 108a2 angeordnet. Die unteren kalibrierten Löcher 113b sind wiederum untereinander ausgerichtet und oberhalb der ersten und zweiten unteren Öffnungen 108b1 , 108b2 angeordnet. Sowohl die oberen 113a, als auch die unteren kalibrierten Löcher 113b sind in einem Abstand von etwa 1 mm von der Dichtung 107 entfernt positioniert, so dass der aktive Bereich der Reaktionszelle 101 besser ausgenutzt wird.
  • Beim Zusammenbau des elektrochemischen Generators 100 liegt die Kopplung zwischen den ersten und zweiten oberen Öffnungen 108a1 , 108a2 aller leitfähigen Bipolarplatten 103 die Bildung von zwei oberen in Längsrichtung verlaufenden Rohrleitungen 111 fest, während die Kopplung zwischen den ersten und zweiten unteren Öffnungen 108b1 , 108b2 aller leitfähiger Bipolarplatten 103 die Bildung zweier unterer in Längsrichtung verlaufender Rohrleitungen 112 festlegt. Die beiden oberen Längsleitungen 111, von denen nur eine in 2 dargestellt ist, definieren die Verteilerkanäle der gasförmigen Reaktanten (Brennstoff und Oxidationsmittel) während die unteren Längsleitungen 112, von denen nur eine in 2 dargestellt ist, die Abzugsleitungen für Reaktionsprodukte, gegebenenfalls vermischt mit Restreaktanten, definieren. Alternativ können die unteren Längsleitungen 112 als Zufuhrleitungen und die oberen Längsleitungen 111 als Abzugsleitungen verwendet werden. Es ist auch möglich, einen der beiden gasförmigen Reaktionsteilnehmer durch eine der beiden oberen Längsleitungen 111 zuzuführen und die entsprechende untere Längsleitungen 112 zum Abzug zu verwenden, während der andere gasförmige Reaktionsteilnehmer durch die andere untere Längsleitung 112 zugeführt wird, während die entsprechende obere Längsleitung 11 zum Abzug verwendet wird.
  • Darüber hinaus legt die Kopplung zwischen den seitlichen Öffnungen 109 aller leitfähiger Bipolarplatten 103 die Bildung von, in 2 nicht dargestellten, seitlichen Leitungen für den Durchtritt eines Kühlfluids fest.
  • Bezugnehmend auf die 4a, 4b erkennt man, dass jede Kühlzelle 102 eine im Wesentlichen rechteckige Form und Abmessungen aufweist, die denen der Reaktionszelle 101 entspricht. Jede Kühlzelle 102 umfasst einen starren Randabschnitt 102a, der aus Kunststoff oder Metall besteht und als Trennfläche für die zwei gasförmigen Reaktanten dient, sowie einen hohlen zentralen Abschnitt 102b, der einen Sitz für den Stromsammler/-verteiler 106 bildet, durch welchen der Wärmeaustausch stattfindet. Der starre Randabschnitt 102a weist erste und zweite obere Öffnungen 114a1 , 114a2 , erste und zweite untere Öffnungen 114b1 , 114b2 und seitliche Öffnungen 115 auf. In der Filterpressenanordnung bilden die ersten und zweiten oberen Öffnungen 114a1 , 114a2 der Kühlzellen 102 zusammen mit den ersten und zweiten oberen Öffnungen 108a1 , 108a2 der Reaktionszellen 101 die beiden oberen Längsleitungen 111, während die ersten und zweiten unteren Öffnungen 114b1 , 114b2 der Kühlzellen 102 zusammen mit den ersten und zweiten unteren Öffnungen 108b1 , 108b2 der Reaktionzellen 101 die beiden unteren Längsleitungen 112 bilden. Die seitlichen Öffnungen 115 der Kühlzellen 102 bilden wiederum zusammen mit den seitlichen Öffnungen 109 der Reaktionszellen 101 die Zufuhrleitungen für das Kühlfluid. Der starre Randbereich 102a weist außerdem zahlreiche Löcher 116 zur Aufnahme der Zugstangen auf, mittels welcher der elektrochemische Generator 110 zusammengepresst wird. Darüber hinaus umfasst jede Kühlzelle 102 Dichtungen 117, die auf beiden Seiten des starren Randabschnitts 102a so angeordnet sind, dass auf jeder Seite eines solchen Randabschnitts ein Sammelbereich für gasförmige Reaktanten 118a definiert wird, der unterhalb der ersten und zweiten oberen Öffnungen 114a1 , 114a2 positioniert ist; ferner ein Sammelbereich für Reaktionsprodukte und Restreaktanten 118b, der oberhalb der ersten und zweiten unteren Öffnungen 114b1 , 114b2 positioniert ist, einen Zufuhrkanal 119, um eine der beiden oberen Öffnungen 114a1 , 114a2 mit dem Sammelbereich der gasförmigen Reaktionsteilnehmer 118a zu verbinden; einen Abzugskanal 120, um den Sammelbereich der Reaktionsprodukte und der Restreaktanten 118b mit einer der oberen Öffnungen 114b1 , 114b2 zu verbinden; Seitenkanäle 121 zum Einlass und Auslass des Kühlfluids, die in Übereinstimmung mit den Sammelzonen der gasförmigen Reaktionsteilnehmer 118a und der Sammelzone der gasförmigen Reaktionsprodukte und Restreaktanten 118b angeordnet ist. In der Filterpressenanordnung überlagert der Sammelbereich der gasförmigen Reaktanten 118a die oberen kalibrierten Löcher 113a, während der Sammelbereich der Reaktionsprodukte und Restreaktanten die unteren kalibrierten Löcher 113b überlagert. Die Dichtungen 117 dichten den Sammelbereich der gasförmigen Reaktanten 118a und den Sammelbereich der Reaktionsprodukte und Restreaktanten 118b ab, so dass ein Durchtritt von gasförmigen Reaktanten, Reaktionsprodukten und Restreaktanten innerhalb der Kühlzelle 102 verhindert wird.
  • Außerdem bestehen die Dichtungen 117 aus einem weichen Material (Silikon, Elastomermaterial usw.), welches für die durch die Dichtung 107 der Reaktionszelle 101 aufgebrachten Zusammenpress- bzw. Zusammenbaubelastungen geeignet ist und das durch Formen (Spritzgießen oder Pressformen), mechanisches Verankern oder Kleben auf den starren Randabschnitt 102a aufgebracht wird.
  • Der elektrochemische Generator 100 arbeitet wie folgt. Die gasförmigen Reaktanten (Brennstoff und Oxidationsmittel), die durch die oberen Längsleitungen 111 in den elektrochemischen Generator 100 geleitet wurden, strömen durch die Zufuhrkanäle 119 in den Sammelbereich für gasförmige Reaktanten 118a. Da verhindert wird, dass die gasförmigen Reaktanten in die Kühlzellen 102 strömen können, passieren sie von dort die zahlreichen oberen kalibrierten Löcher 113a, die in den leitfähigen Bipolarplatten 103 der angrenzenden Reaktionszellen 101 ausgespart sind (5). Auf diese Weise erreichen die gasförmigen Reaktanten den aktiven Bereich der Reaktionszelle 101, wo die vorgesehene Reaktion stattfindet.
  • Die in der Reaktionszelle 101 erzeugten Reaktionsprodukte und Restreaktanten passieren wiederum die zahlreichen unteren kalibrierten Löcher 113b, die in den leitfähigen Bipolarplatten 103 derselben Reaktionszelle angeordnet sind (5) und erreichen die Sammelbereiche der abzuziehenden Produkte 118b der angrenzenden Kühlzellen 102. Von dort verlassen Sie den elektrochemischen Generator 100 durch die Abzugskanäle 120.
  • Das durch die Seitenkanäle zugeführte Kühlfluid tritt durch die Seitenkanäle 121 in die Kühlzellen 102 ein und verlässt die Kühlzellen durch diese wieder, während seine Verteilung im Inneren derartiger Zellen mittels der Stromsammler/-verteiler 106 erfolgt. Erfindungsgemäß haben die Kühlzellen 102 also die doppelte Funktion als Kammern für den Durchlass des Kühlfluids und als Kammern für den Durchlass der gasförmigen Reaktionsteilnehmer, der Reaktionsprodukte und Restreaktanten zu dienen.
  • Mit dem mit Membran arbeitenden elektrochemischen Generator 100 sind die folgenden Vorteile verbunden.
  • Erstens weist der mit Membran arbeitende elektrochemische Generator 100 im Vergleich mit bekannten elektrochemischen Generatoren deutlich verringerte Gesamtabmessungen auf. So ist es durch den Ersatz der Verteilerkanäle innerhalb der Dicke der Dichtungen durch die oberen und unteren kalibrierten Löcher 113a, 113b, die innerhalb der leitfähigen Bipolarplatten 113 ausgebildet sind, möglich, insbesondere was die Dichtungen betrifft Komponenten mit minimaler Dicke zu verwenden.
  • Darüber hinaus ermöglich der Ersatz der Verteilerkanäle durch die kalibrierten Löcher eine verbesserte Abdichtung durch die Dichtungen 107 und 117, die nun vollkommen flach sein können. Schließlich ist ersichtlich, dass Modifikationen und Änderungen an dem offenbarten elektrochemischen Generator 100 durchgeführt werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Elektrochemischer Generator mit Membran, der mit gasförmigen Reaktionsteilnehmern beschickt wird und zahlreiche Reaktionszellen (101) umfasst, die miteinander in Reihe geschaltet und in einer Filterpressenanordnung angeordnet sind, wobei jede Reaktionszelle (101) von einem Paar leitfähiger Bipolarplatten (103) mit ebenen Flächen begrenzt ist, zwischen denen, von innen nach außen betrachtet, eine Ionenaustauschmembran (104), ein Paar poröser Elektroden (105), ein Paar Stromsammler/-verteiler (106), welche die leitfähigen Bipolarplatten (103) elektrisch mit den porösen Elektroden (105) verbinden, eingefasst sind, wobei die Bipolarplatten (103) obere Öffnungen (108a1 , 108a2 ) und untere Öffnungen (108b1 , 108b2 ) aufweisen, die in ihrem Randbereich (108) ausgespart sind, wobei die oberen und unteren Öffnungen (108a1 , 108a2 ; 108b1 , 108b2 ) die Bildung von oberen und unteren Längskanälen (111; 112) festlegen, welche Zufuhrsammelleitungen für gasförmige Reaktionsteilnehmer bzw. Abzugssammelleitungen für Reaktionsprodukte und gegebenenfalls restlicher Reaktionsteilnehmern definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Biopolarplatten (103) zahlreiche aufeinander ausgerichtete obere kalibrierte Löcher (113a), die unterhalb der oberen Öffnungen (108a1 , 108a2 ) angeordnet sind, und zahlreiche aufeinander ausgerichtete untere kalibrierte Löcher (113b) umfassen, die oberhalb der unteren Öffnungen (108b1 , 108b2 ) zum Durchlass der gasförmigen Reaktionsteilnehmer von einer benachbarten Zelle beziehungsweise zum Abzug der Reaktionsprodukte und gegebenenfalls restlicher Reaktionsteilnehmer angeordnet sind, und dass er mehrere Kühlzellen (102) umfasst, wobei jede Kühlzelle (102) zwischen einem Paar Reaktionszellen (101) eingesetzt ist, wobei jede Kühlzelle (102) einen starren Randbereich (102a) und einen hohlen Zentralbereich (102b) umfasst, wobei der starre Randbereich (102a) als Trennfläche für die gasförmigen Reaktionsteilnehmer dient und der hohle Zentralbereich (102b) den Sitz eines entsprechenden Stromsammlers/-verteilers (106) bildet, wobei der starre Randbereich (102a) mit Zufuhröffnungen (114a1 , 114a2 ) und Abzugsöffnungen (114b1 , 114b2 ) versehen ist, wobei die Zufuhröffnungen (114a1 , 114a2 ) des starren Randbereichs (102a) der Kühlzellen (102) zusammen mit den Zufuhröffnungen (108a1 , 108a2 ) des Randbereichs (108) der leitfähigen Bipolarplatten (103) Zufuhrlängskanäle (111) bilden und die Abzugsöffnungen (114b1 , 114b2 ) des starren Randbereichs (102a) der Kühlzellen (102) zusammen mit den Abzugsöffnungen (108b1 , 108b2 ) des Randbereichs (108) der leitfähigen Bipolarplatten (103) Abzugslängskanäle (112) bilden, wobei der starre Randbereich (102a) auf jeder Fläche durch eine Dichtung (117) bedeckt ist, wobei jede Dichtung (117) auf jeder Fläche des starren Randbereichs (102a) eine Sammelzone für die gasförmigen Reaktionsteilnehmer (118a), die auf Höhe der Zufuhröffnungen (114a1 , 114a2 ) des starren Randbereichs (102a) angeordnet ist, eine Sammelzone für Reaktionsprodukte und restliche Reaktionsteilnehmer (118b), die auf Höhe der Abzugsöffnungen (114b1 , 114b2 ) des starren Randbereichs (102a) angeordnet ist, einen Zufuhrkanal (119), um eine der Zufuhröffnungen (114a1 , 114a2 ) mit der Sammelzone der gasförmigen Reaktionsteilnehmer (118a) zu verbinden, und einen Abzugskanal (120), um die Sammelzone der Reaktionsprodukte und restliche Reaktionsteilnehmer (118b) mit einer der Abzugsöffnungen (114b1 , 114b2 ) zu verbinden, umfasst.
  2. Generator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten kalibrierten Löcher (113a, 113b) in einer Entfernung von etwa 1 mm von einer nur eine Fläche des Randbereichs (108) bedeckenden Dichtung (107) angeordnet sind, wobei die Dichtung (107) einen Sitz für den Stromsammler (106) bildet und den aktiven Bereich der Reaktionszelle (101) begrenzt.
  3. Generator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (107) durch Spritzgießen oder Formpressen oder mechanisches Verankern oder Verkleben auf den Randbereich (108) aufgebracht ist.
  4. Generator gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (107) aus einem Silikon oder Elastomere enthaltenden weichen Material gefertigt ist und dass die Dichtung (107) eine Dicke aufweist, die zwischen einigen Zehntel Millimeter bis zu einigen Millimetern variieren kann.
  5. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten kalibrierten Löcher (113a, 113b) einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen.
  6. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Randbereich (102a) aus Kunststoff oder Metall besteht.
  7. Generator gemäß vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (117) die Sammelzone für gasförmige Reaktionsteilnehmer (118a) und die Sammelzone für Reaktionsprodukte und restliche Reaktionsteilnehmer (118b) abdichten, so dass der Durchtritt von gasförmigen Reaktionsteilnehmern, sowie von Reaktionsprodukten und gegebenenfalls restlichen Reaktionsteilnehmern innerhalb der Kühlzellen (102) verhindert wird.
  8. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Filterpressenanordnung die Sammelzone für gasförmige Reaktionsteilnehmer (118a) den ersten kalibrierten Löchern (113a) überlagert ist und die Sammelzone für Reaktionsprodukte und restliche Reaktionsteilnehmer (118b) den zweiten kalibrierten Löchern (113b) überlagert ist.
  9. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (117) durch Spritzgießen oder Formpressen oder mechanisches Verankern oder Verkleben auf den starren Randbereich (102a) aufgebracht ist, und dass die Dichtung (117) aus einem Silikone, Elastomere, usw. enthaltenden weichen Material besteht.
  10. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Randbereich (102a) der Kühlzellen (102) mit seitlichen Öffnungen (115) für den Durchtritt eines Kühlfluids und Einlass- und Auslassseitenkanälen (121) des Kühlfluids versehen ist, wobei die Seitenkanäle (121) jeweils in Übereinstimmung mit der Sammelzone für gasförmige Reaktionsteilnehmer (118a) und der Sammelzone für Reaktionsprodukte und restliche Reaktionsteilnehmer (118b) angeordnet sind.
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