Bei der Umwandlung elektrischer Energie in andere Energiefor- men sowie bei der Übertragung elektrischer Energie entstehen Verluste. Verluste entstehen auch in allen elektrischen Ver- brauchern, beispielsweise in elektronischen Schaltkreisen.

Dabei entsteht Verlustwärme. Aufgrund der immer höheren Inte- grationsdichte in elektronischen Schaltungen, sowie immer hö- herer Taktraten in den elektronischen Schaltungen, ist diese Entstehung von Verlustwärme zunehmend problematisch. Während Mikroprozessoren von Computersystemen noch vor einigen Jahren mit passiven Komponenten gekühlt werden konnten, beispiels- weise mit Kühlkörpern und durch die natürliche Konvektion der Luft, erfordern heutige Prozessoren in handelsüblichen PC- oder Notebook-Systemen aktive, üblicherweise elektrisch be- triebene Lüfter zur Ableitung der entstehenden Verlustwärme.

Auch die in Netzteilen, Speicherbausteinen und Laufwerken von Computersystemen erzeugte Verlustwärme muS häufig durch zu- sätzliche Komponenten, wie beispielsweise Lüfter oder soge- nannte Heatpipes abgeführt werden.

Die Abführung von in elektronischen Systemen anfallender Ver- lustwärme ist unbedingt erforderlich, um eine unzulässige Temperaturerhöhung in den betreffenden Komponenten oder Bau- elementen und damit eine mögliche Zerstörung sowie weitere Folgeschäden zu verhindern.

Problematisch bei der Verwendung aktiver Kühlelemente, bei- spielsweise Lüfter, sind die damit verbundene Erhöhung des Gesamtgewichts der betreffenden elektrischen Systeme, sowie zusätzlicher Aufwand bei der Montage, in der Logistik sowie bei der Qualifizierung des Personals. Ein weiteres Problem

besteht darin, daß aktive Komponenten wie beispielsweise Lüf- ter ausfallen und dadurch teure Folgeschäden verursachen kön- nen. Darüber hinaus entstehen im Betrieb elektrischer Lüfter unerwünschte Nebengeräusche. Diese unerwünschten Nebengeräu- sche sind insbesondere bei der Verwendung von Lüftern in PC- Systemen oder Notebooks störend, da an solchen Arbeitsplätzen eine erhöhte Konzentrationsfähigkeit des Anwenders erforder- lich ist.

In der Zeitschrift c't Magazin für Computer Technik, Ausgabe 11,1998, Seite 41, Heise Verlag, Hannover, ist in einem Ar- tikel von Dr. Jürgen Rink mit dem Titel"Dauerläufer, Brenn- stoffzellen für Notebooks"ein Notebook mit einer Brennstoff- zelle zu dessen elektrischer Energieversorgung angegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlanordnung zur geräuschlosen Kühlung, insbesondere für elektrische Gerä- te, anzugeben.

Bezüglich der Anordnung wird die Aufgabe mit einer Kühlanord- nung, insbesondere für elektrische Geräte gelöst, mit einer Brennstoffzelle ; zumindest einem elektrischen Verbraucher, der an die Brennstoffzelle mittels einer elektrisch leitfähi- gen Verbindung angeschlossen ist, und der in einem Betriebs- zustand eine Wärmequelle ist ; einem Brennstoffspeicher, der zur Zuführung von Brennstoff mit der Brennstoffzelle verbun- den ist, und der in einem durch Entnahme von Brennstoff ge- kennzeichneten Betriebszustand eine Wärmesenke ist ; und einer thermisch leitfähige Verbindung zwischen Wärmequelle und Wär- mesenke.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, Verlustwärme erzeu- gende elektrische Verbraucher dadurch zu Kühlen beziehungs- weise ihnen dadurch Wärme zu entziehen, daß zwischen dem elektrischen Verbraucher und einer Wärmesenke eine thermisch gut leitfähige Verbindung hergestellt ist. Eine Wärmesenke entsteht bei Entnahme von Brennstoff aus einem Brenn-

stoffspeicher, beispielsweise durch Expansion des Brennstof- fes oder andere thermodynamische Prozesse, welche ihrer Umge- bung Wärme entziehen.

Das beschriebene Prinzip hat den Vorteil, daß diese Kühlung geräuschlos ist. Dies ist besonders bei Anwendung des Prin- zips in elektrischen Systemen, welche in Büroarbeitsplätzen eingesetzt werden, von großer Bedeutung. Darüber hinaus ist das beschriebene Prinzip einfach und kostengünstig realisier- bar.

Zusätzlich ist eine Brennstoffzelle vorgesehen, welche mit dem Brennstoffspeicher zur Zuführung von Brennstoff zur Brennstoffzelle verbunden ist. Die Brennstoffzelle ist wei- terhin elektrisch mit dem zumindest einen elektrischen Ver- braucher verbunden. Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, bei der chemische Energie in elektrische Energie umge- wandelt wird. Der Vorgang in der Brennstoffzelle wird dabei als kaltes Feuer bezeichnet. Brennstoffzellen können bei- spielsweise mit Wasserstoff und Sauerstoff betrieben werden.

Da der Sauerstoff aus der Umgebungsluft entnehmbar sein kann, muß lediglich der Wasserstoff als Brennstoff in einem Wasser- stoffspeicher speicherbar sein. Der Wasserstoff kann dabei als verflüssigtes Gas gespeichert sein, oder auch in einem Hydridspeicher gebunden sein. Bei der Entnahme von Wasser- stoff aus einem Hydridspeicher wird der Umgebung Wärme entzo- gen. Folglich besteht eine Wärmesenke. Der entnommene Brenn- stoff wird einer Brennstoffzelle zugeführt, in der elektri- sche Energie erzeugt wird, wobei die Menge der erzeugten Energie von der Menge des entnommenen Brennstoffs abhängt. An die Brennstoffzelle können elektrische Verbraucher ange- schlossen sein. Diese elektrischen Verbraucher können Ver- lustwärme erzeugen. Die entstehende Verlustwärme der Strom- verbraucher ist damit mit der Entnahme von Wasserstoff aus dem Brennstoffspeicher gekoppelt. Wenn nun die Wärmequellen repräsentierenden elektrischen Verbraucher thermisch mit der Wärmesenke gekoppelt werden, so ist die dadurch erzielbare

Kühlung der elektrischen Verbraucher vorteilhaft, da die Kühlwirkung dann besonders groß ist, wenn viel Verlustwärme entsteht und umgekehrt klein ist, wenn wenig Verlustwärme entsteht.

Wenn das elektrische System ein tragbares Computersystem ist, ist die beschriebene Kühlung dadurch besonders vorteilhaft, daß zum einen keine zusätzliche elektrische Energie für die aktiven Kühler, beispielsweise Lüfter, benötigt wird, und an- dererseits bei tragbaren Computersystemen geräuschbehaftete Kühlelemente besonders störend für den Anwender im Betrieb sind.

Brennstoffzellen, welche zur Erzeugung elektrischer Energie in tragbaren Computersystemen eingesetzt werden, ermöglichen im Zusammenhang mit Hydridspeichern eine lange, netzunabhän- gige Betriebsdauer. Mit herkömmlichen Batterien und Akkumula- toren ist ein netzunabhängiger Betrieb auf wenige Stunden be- grent. Die beschriebene Kühlanordnung kann beispielsweise in tragbaren Computern (Notebooks, Laptops) zur Energieversor- gung und Kühlung eingesetzt werden, um den Vorteil der lan- gen, netzunabhängigen Betriebszeiten mit der Kühlung lei- stungsfähiger Komponenten, wie Prozessoren, zu verbinden.

Auch in anderen, elektrisch betriebenen Kleingeräten, beson- ders auf dem Gebiet der Informations-und Kommunikationstech- nik, bei denen der Wunsch nach langen Betriebszeiten ohne ein Wiederaufladen am Netz mit der Notwendigkeit einer aktiven Kühlung zusammenfällt, ist eine Anwendung des beschriebenen Prinzips sinnvoll. Solche Anwendungen können beispielsweise Organizer, PDAs (Personal Digital Assistants) und Mobiltele- fone sein.

Weiterhin ist eine Anwendung des beschriebenen Prinzips auch in mit Brennstoffzellen elektrisch betriebenen Kraftfahrzeu- gen denkbar, bei denen ein Elektromotor, der sich im Betrieb erhitzt und eine Kühlung erfordert, thermisch mit dem zum Be-

trieb der Brennstoffzelle erforderlichen Brennstoffspeicher verbunden ist.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung ist der Brennstoffspeicher ein Hydridspei- cher. In Hydridspeichern ist Wasserstoff oder ein anderer, zur Reaktion in Brennstoffzellen geeigneter Brennstoff, ge- bunden, beispielsweise in Form von Lithiumhydrid oder Metall- hydriden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung ist zumindest einer der zu kühlenden elek- trischen Verbraucher der Prozessor eines Computersystems.

Zentralprozessoren (CPU) von Computersystemen weisen eine be- sonders hohe Integrationsdichte sowie besonders hohe Taktra- ten auf. Damit ist die pro Fläche beziehungsweise pro Volumen erzeugte Verlustleistung besonders groß. Der Ableitung der entstehenden Verlustwärme kommt hier eine zentrale Bedeutung zu.

Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh- rungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt : Die Figur ein Blockschaltbild eines prinzipiellen Ausfüh- rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Figur zeigt einen Brennstoffspeicher 1, welcher an eine Brennstoffzelle 2 angeschlossen ist. Zwischen Brennstoffspei- cher 1 und Brennstoffzelle 2 ist eine Verbindung 3 vorgese- hen. Diese Verbindung 3 ist gasdicht ausgeführt, um bei- spielsweise gasförmigen Wasserstoff der Brennstoffzelle 2 zu- zuführen. An die Brennstoffzelle 2 sind elektrische Verbrau-

cher 4 angeschlossen. Hierfür sind zwischen Brennstoffzelle 2 und elektrischen Verbrauchern 4 elektrische Leitungen 5 ange- ordnet. In einem Betriebszustand erzeugt die Brennstoffzelle elektrische Energie, welche mittels Leitungen 5 den elektri- schen Verbrauchern 4 zugeführt wird. Diese wirken im Betrieb als Wärmequellen 6. Der Brennstoffspeicher 1, dem im Betrieb Brennstoff entnommen wird, repräsentiert eine Wärmesenke 7, da beispielsweise durch Expansion des Brennstoffs der Umge- bung Wärme entzogen wird. Zur Kühlung der elektrischen Ver- braucher 4 sind zwischen Wärmequellen 6 und Wärmesenke 7 thermisch leitfähige Verbindungen 8 angeordnet. Mittels der thermisch leitfähigen Verbindungen 8 wird Wärme von den Wär- mequellen 6 zur Wärmesenke 7 transportiert.

Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß zur Kühlung der elektrischen Verbraucher der ohnehin zur Stromversorgung des elektrischen Systems in Verbindung mit einer Brennstoff- zelle erforderliche Brennstoffspeicher verwendet werden kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Kühlwirkung dann beson- ders groß ist, wenn eine besonders große Verlustwärme abzu- führen ist. Dies ist dann der Fall, wenn in der Brennstoff- zelle besonders viel elektrische Energie erzeugt und damit besonders viel Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher entnom- men wird.

Bei einer Anwendung der beschriebenen Kühlung in einem trag- baren Computersystem, beispielsweise in einem Notebook, wel- ches zur Erzeugung der erforderlichen elektrischen Energie eine Brennstoffzelle aufweist, kann auf die sonst unabdingba- ren, geräuschbehafteten Lüfter zur aktiven Kühlung elektri- scher Komponenten verzichtet werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Brennstoffspei- cher 1 mit Wasserstoff gefüllt, der zur Energieerzeugnung in der Brennstoffzelle 2 mit Sauerstoff reagiert. Aber auch der Betrieb mit anderen Brennstoffen, beispielsweise mit Metha- nol, ist denkbar. Der Wasserstoff ist in einem Hydridspeicher

in einem reversiblen Prozeß gebunden. Bei der Entnahme des Wasserstoffs aus dem Hydridspeicher und Expansion des Wasser- stoffs entsteht eine Wärmesenke. Da der Hydridspeicher wie- deraufladbar ist, kann die beschriebene Anordnung in vorteil- hafter Weise in tragbaren Computersystemen eingesetzt werden.