PILA DE CELULAS DE COMBUSTIBLE DE ALTA TEMPERATURA.

Pila de células de combustible de alta temperatura (10), que está tensada por medio de un dispositivo tensor temporal,

caracterizada porque el dispositivo tensor temporal (12-22) está constituido por un material de plástico, que se quema a una temperatura, que es inferior a la temperatura de funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura (109)

Pila de células de combustible de alta temperatura.

La invención se refiere a una pila de células de combustible de alta temperatura, que está tensada por medio de un dispositivo tensor temporal. Además, la invención se refiere a un procedimiento para tensar temporalmente una pila de células de combustible de alta temperatura y a un procedimiento para la retirada de un dispositivo tensor temporal de una pila de células de combustible de alta temperatura. La invención se refiere también a una utilización especial de componentes de plástico.

Las pilas de células de combustible de alta temperatura, como por ejemplo las pilas SOFC, se fabrican o bien se unen bajo una tensión definida. Esta tensión debe mantenerse permanentemente. En virtud de los componentes y materiales empleados en pilas de células de combustible de alta temperatura, con coeficientes de dilatación térmica ligeramente diferentes y en virtud de la diferencia de temperatura de, por ejemplo, 850ºC de temperatura de funcionamiento y de unión así como en el estado refrigerado a temperatura ambiente, se producen, en efecto, tensiones internas, que pueden tener como consecuencia, cuando no existe una tensión suficiente, por ejemplo un desprendimiento de capas de contacto, una rotura de juntas de obturación y, por lo tanto, un empeoramiento de la potencia de la pila de células de combustible de alta temperatura. El mantenimiento permanente de la tensión puede significar que debe mantenerse la tensión durante la fabricación de la pila de células de combustible de alta temperatura, durante la retirada fuera del horno, durante el transporte de la pila de células de combustible de alta temperatura, durante el montaje de la pila de células de combustible de alta temperatura en el sistema respectivo, durante la absorción de la tensión a través de un dispositivo de tensión definitiva del sistema y durante el funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura en el sistema. Para estas fases diferentes se conocen diferentes tecnologías para la aplicación de la fuerza de tensión. Durante la fabricación de la pila de células de combustible de alta temperatura, se puede provocar la tensión, por ejemplo, a través de la aplicación de una carga. Se conoce a partir del documento DE 103 34 129 A1 unir la pila de células de combustible de alta temperatura, con regulación de la fuerza y/o del recorrido, por medio de uno o varios actuadores. Si se utiliza una tensión interna permanente de la pila de células de combustible a través de anclajes de tracción y elementos elásticos o una tensión por medio de elementos tensores rígidos con mecanismo de dilatación térmica integrado (ver, por ejemplo, los documentos WO 2004102706 A2 o CA 2453061 A1), se puede utilizar esta tensión desde la salida del horno hasta inclusive el funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura. Sin embargo, el empleo de anclajes de tracción de aceros altamente resistentes al calor es muy intensivo de costes y oculta, además, el peligro de que a través de procesos de fluencia no se pueda mantener una tensión uniforme durante un periodo de tiempo largo. Los elementos elásticos para la compensación de los procesos de fluencia, que exceden las altas temperaturas de funcionamiento de 850ºC, por ejemplo, son igualmente caros o incluso no están disponibles, por lo que los elementos elásticos se disponen con frecuencia para la compensación de los procesos de fluencia fuera del aislamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura. Con esta finalidad, en muchos casos son necesarias aberturas en el aislamiento, que pueden conducir a pérdidas de calor.

Se conoce a partir del documento DE 103 08 382 B3 tensar la pila de células de combustible después de la refrigeración en el horno en primer lugar con un dispositivo tensor temporal, a continuación realizar un aislamiento de la pila de células de combustible, prever fuera del aislamiento un dispositivo tensor definitivo y luego retirar el dispositivo tensor temporal. De acuerdo con las enseñanzas del documento DE 103 08 382 B3, deben preverse de esta manera unas aberturas en el aislamiento para retirar el dispositivo tensor temporal y a continuación rellenar las aberturas correspondientes con material de aislamiento. A continuación se puede poner en funcionamiento la pila de células de combustible. En esta solución es un inconveniente que la retirada manual del dispositivo tensor temporal y la obturación de las aberturas en el aislamiento provocan gasto y costes y es desfavorable para la integridad y la función del aislamiento. Además, durante la retirada del dispositivo tensor temporal se pueden producir fácilmente daños de la pila de células de combustible durante la retirada del dispositivo tensor temporal.

La invención tiene el cometido de eliminar estos inconvenientes.

Este cometido se soluciona a través de las características indicadas en las reivindicaciones independientes.

Las formas de realización y los desarrollos ventajosos de la invención se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.

La pila de células de combustible de alta temperatura de acuerdo con la invención se basa en el estado de la técnica de formación del tipo porque el dispositivo tensor temporal está constituido de un material de plástico, que se quema a una temperatura, que es menor que la temperatura de funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura. A través de esta solución es posible retirar el dispositivo tensor temporal a través de la puesta en servicio sencilla de la pila de células de combustible de alta temperatura por medio de combustión con preferencia sin residuos, después de que se ha previsto un dispositivo tensor definitivo, con preferencia fuera de un aislamiento colocado en el tiempo intermedio. De esta manera se suprimen las medidas peligrosas y necesarias, por ejemplo, de acuerdo con el documento DE 103 08 382 B3 para la retirada del dispositivo tensor temporal.

En este contexto, puede estar previsto de manera más ventajosa que el material de plástico comprenda plástico de polímero, especialmente polipropileno y/o polietileno. El polipropileno puede tener, por ejemplo, una temperatura de fusión de 132ºC, mientras que el polietileno puede tener una temperatura de fusión, por ejemplo, de 163ºC; ambos plásticos de polímero se queman a temperaturas más elevadas.

En formas de realización preferidas de la pila de células de combustible de alta temperatura de acuerdo con la invención, está previsto que el dispositivo tensor temporal comprenda al menos un tornillo de plástico, al menos una tuerca de plástico, al menos una cinta de plástico, al menos un casquillo de plástico, al menos una barra de plástico y/o lámina retráctil. En principio, se contemplan todos los elementos de plástico, que son adecuados para aplicar las fuerzas necesarias para la tensión, y para que se quemen a una temperatura que es inferior a la temperatura de funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura.

De acuerdo con un desarrollo preferido de la pila de células de combustible de alta temperatura de acuerdo con la invención, está previsto que la pila de células de combustible de alta temperatura comprenda dos placas extremas al menos esencialmente paralelas, que se tensan entre sí por medio del dispositivo tensor temporal, y que el dispositivo tensor temporal no se extienda o solamente en una medida insignificante más allá de las placas extremas. Por ejemplo, las placas extremas presentan unas pestañas que sobresalen en sus zonas de esquina y que están provistas con taladros, de manera que dos de estos taladros respectivos pueden estar alineados entre sí y pueden estar diseñados para el alojamiento de cabezas de tornillos avellanadas. En este caso es posible, prever lados superiores y lados inferiores prácticamente planos de la pila de células de combustible de alta temperatura, lo que posibilita, por ejemplo, un apilamiento sin problemas de varias pilas de células de combustible de este tipo.

El procedimiento de acuerdo con la invención para tensar temporalmente una pila de células de combustible de alta temperatura se caracteriza por las siguientes etapas: tensar la pila de células de combustible de alta temperatura con un dispositivo tensor temporal, que está constituido de un material de plástico, que se quema a una temperatura que es inferior a la temperatura de funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura.

De esta manera se crea la base para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención explicado más...

1. Pila de células de combustible de alta temperatura (10), que está tensada por medio de un dispositivo tensor temporal, caracterizada porque el dispositivo tensor temporal (12-22) está constituido por un material de plástico, que se quema a una temperatura, que es inferior a la temperatura de funcionamiento de la pila de células de combustible de alta temperatura (109).

2. Pila de células de combustible de alta temperatura (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el material de plástico comprende plástico de polímero, especialmente polipropileno y/o polietileno.

3. Pila de células de combustible de alta temperatura (10) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo tensor temporal (12-22) comprende al menos un tornillo de plástico (14), al menos una tuerca de plástico (16), al menos una cinta de plástico (18), al menos un casquillo de plástico (12), al menos una barra de plástico (22) y/o una lámina retráctil (20).

4. Pila de células de combustible de alta temperatura (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pila de células de combustible de alta temperatura (10) comprende dos placas extremas (26, 28) al menos esencialmente paralelas, que deben tensarse una sobre la otra a través del dispositivo tensor temporal (12-22), y porque el dispositivo tensor temporal (12-22) no se extiende o solamente en una medida insignificante más allá de las placas extremas (26, 28).

5. Procedimiento para tensar temporalmente una pila de células de combustible de alta temperatura (10), caracterizado porque comprenda la etapa siguiente: