ZAC-Prototyp
Die genaue Ausgestaltung des Prototyps der Zn/O-Brennstoffzelle ist Gegenstand einer ausführlichen Entwicklung, in deren Rahmen verschiedene Entwürfe und Designs vorgestellt und optimiert werden müssen.
Prototyp 1.
Features:
- Stackable (==> erweiterbar auf 12V)
- Elekrolyt-Flow
- Air-Flow
- Zinc-feed in Form von Zinkplatten, (durch Schwerkraft, keine beweglichen Hopper-Teile)
- Gaskathode auswechselbar
Design-Aspekte:
Elktrolyt-Flow:
Der Elektrolyt sollte einen möglichst kurzen Weg nehmen, d.h. ein Großteil der Elektrolytflüssigkeit soll direkt nach Gebrauch von der Zelle "gereinigt" werden und gleich dem System wieder zugeführt werden. Dazu macht man sich den Effekt zunutze, das Zinkoxid-Molkeüle schwerer sind als Wasser-Moleküle. Die rückzuführende Elektrolyt-Menge sollte daher im oberen Bereich der Kammer entnommen werden.
Dichtungen:
- Die Gaskathode wird mit EPDM-Kleber in eine eigenständiges Modul geklebt und damit gleichzeitig zum Luftraum hin abgedichtet.
- Etwaige Kammer-Flachdichtungen entfallen aufgrund der Konstruktion: Die KOH-Lösung befindet sich in einer wannenförmigen Kammer, in welche widerum die Kathoden- und Anoden-Module eingehängt werden können (und damit auch leicht auswechselbar sind).
Integration Separator und Anode
- jeweils eigener Modul-Rahmen. Bei der Gaskathode auch mit Anschlussmöglichkeiten für kontrollierte Luftzufuhr.
Befestigung Separator und Gaskathode
- Separator befindet sich als sehr grobschiger Käfig um die Anode
Anode tafelförmig
- sollte idealerweise mit möglichst wenigen Partikelrückständen "verbrannt" bzw. oxidiert werden, Elektronen können aber nach beiden Obeflächenseiten abgegeben werden, daher wird in einer Zellenkammer gegenüber beiden Seiten jeweils eine Kathode positioniert.
Dimensionierung
- Vorgegeben durch Kathodengröße. Bei Prototyp 1 beträgt diese 50x100mmm. Bei nachfolgenden Versionen sollte diese etwa 20 x 10cm betragen, da Kathoden als Rollenware produziert werden mit 10cm Breite. Größere Länge wäre demnach jedoch möglich, also etwa 30 x 10cm, vielleicht für spätere Prototypen.
Das Gaskathoden-Modul
Die Gaskathode wird in den Falz eingebettet und der damit eingeschlossenen Luftkammer wird über Kanäle Luft zu- und abgeführt.
Abmessungen
Freecad-Datei: [1]
Zelle von Gschnack
Hier ein Entwurf von User Gschnack:
Diese Zelle ist bereits mit einer Zuführung und Ableitung für Elektrolyt ausgestattet. Sie besteht aus zwei gefrästen Plexiglas-Elementen, die eine Silikon-Dichtung aufweisen und von Klammern zusammengehalten werden bzw. zerlegbar sind. Als Gaskathode kommen hier kommerzielle Varianten von Quantumsphere und Electric Fuel zum Einsatz.
Weitere Bilder von dieser Zelle und Erläuterungen dazu gibts hier:Zelle von Gschnack
Bislang ist die Stromausbeute bei dieser Zelle noch unbefriedigend gering und liegt deutlich unter den Erwartungswerten (vgl. theoretisches Maximum der ZAC-Energiedichte, so dass wir hier noch einen systematischen Fehler od. Problem vermuten, welches wir durch Quervergleiche debuggen werden.