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Stromsammlerelement.
Die Erfindung betrifft Stromsammlerelemente und Batterien und hauptsächlich Diaphragmen hierfür.
Es ist schon die Verwendung zahlreicher nitrierter Zellulosen zu Diaphragmen zwischen Platten von Stromsammlerelementen und Batterien vorgeschlagen worden, allein in keinem dieser bekannten Fälle wurden erhebliche Zwischenräume oder Kanäle zwischen den Platten und den Diaphragmen vorgesehen, um den von der aktiven Masse der Platten geforderten Raum für den säurehaltigen Elektrolyten zu schaffen. Es hat sich gezeigt, dass, wenn die Poren der Platten nicht durch Zwischenräume oder Kanäle zwischen den Platten und den Diaphragmen unterstützt werden, die durch die elektrolytische Wirkung des Ladestroms sich bildende konzentrierte Schwefelsäure zwischen den Platten und den Diaphragmen so konzentriert bleibt, dass sie die Diaphragmen schädigt und ihre Lebensdauer verkürzt.
Bei dem erfindunggemässen Element sind zwischen den Platten Diaphragmen eingeschaltet, welche aus nitriertem Baumwollpapier bestehen, wobei die Diaphragmen oder die Platten oder beide mit derart gestalteten Vorsprüngen oder Vertiefungen oder beiden ausgestattet sind, dass zwischen den Platten und Diaphragmen Kanäle für den Durchfluss von Flüssigkeit oder von Gasen oder von beiden in zwei gegeneinander geneigten Richtungen entstehen.
Es hat sich gezeigt, dass Löschpapier oder andere marktgängige, dem Löschpapier ähnliche Papiersorten gewöhnlich andere Materialien als reine Baumwollfasern enthalten, und dass diese andern Materialien, z. B. Stärke, Flachs, Holzstoffe usw., wenn sie nitriert sind in wässeriger Schwefelsäure, weniger beständig sind als reine nitrierte Baumwollfasern und Neigung zu spotaner Zersetzung zeigen ; auch werden die daraus hergestellten Diaphragmen leicht weniger porös oder für den Elektrolyten durchlässig.
Deshalb ist es vorzuziehen, die Diaphragmen durch Nitrieren von Papier aus reiner Baumwollfaser ohne Zumischung von Flachs, Holzstoff oder andern Materialien herzustellen, die in verdünnter Schwefelsäure unbeständig sind. Die Nitrierung wird vorzugsweise bis zu einer 50% igen Gewichtszunahme der Zellulose getrieben. Die Nitrierung sollte nicht zu gering sein, weil das bei Verwendung gewöhnlicher Batteriesäure zu einem allmählichen Zerfall führt. Es zeigt sich, dass Dinitrozellulose durch die Einwirkung von Batteriesäure lange Zeit unberührt bleibt und nicht explosiv ist, welch letzterer Nachteil sich bei höheren Nitrozellulosen einstellt. Die Dicke des verwendeten Papiers kann weniger als 0'25 mm betragen.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schnitt eines Stromsammlerelementes nach der Linie 1-1 der Fig. 2 und 3 ; Fig. 2 ist eine Draufsicht des Stromsammlerelementes, wobei einzelne Teile abgebrochen sind ; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 ; Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Platte ; Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Platte ; Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 4 ; Fig. 7 ist eine Vorderansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Platte ; Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7 ; Fig. 9 ist ein Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 7 ; Fig. 10 und 11 veranschaulichen schematisch die Herstellung eines Diaphragmas um eine Platte ; Fig. 12 ist ein Schnitt einer Platte mit einem Diaphragma nach der Linie 12-12 der Fig. 11.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Element positive Platten 10 und negative 11 auf. Diese sind in genau gleicher Weise gebaut und unterscheiden sich nur durch ihre elektrolytische Formierung. Die Platten sind erheblich dünner als die bekannter Stromsammlerbatterien und in grösserer Anzahl vorhanden. Die Oberflächen der Diaphragmen oder der Platten oder beider sind mit Erhöhungen oder Ver-
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tiefungen ausgestattet, welche, wenn die Platten und Diaphragmen miteinander in Berührung stehen, hinreichend viel Zwischenraum auf beiden Seiten der Platten bieten, um so viel vom Elektrolyten aufzunehmen, wie mit der ganzen aktiven Masse der Platte in Reaktion treten soll.
Die Diaphragmen oder Platten oder beide sind mit Erhöhungen oder Ausnehmungen versehen, welche Kanäle für den Abzug von Gasen und für die Bewegung des Elektrolyten von einem Teil der Platte zum andern bilden.
Jede Platte ist in einem Diaphragma 26 aus nitriertem Baumwollpapier enthalten, das an den Seiten und am Boden geschlossen ist. Es können so keine abgelösten Teilchen aktiver Masse oder sonstiger Schlamm eine leitende Verbindung zwischen einer negativen und einer positiven Platte bilden und einen Kurzschluss herbeiführen.
Diese Platten können daher auf dem Boden des Gehäuses, in welchem sie enthalten sind, aufruhen, ohne einen Raum für Schlammablagerungen frei lassen zu müssen, und sind vom
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hergestellt sind, in den Elektrolyten eingetaucht, so ist sie sehr porös und bietet nur einen sehr geringen Leitungswiderstand, obgleich sie den Durchgang selbst des feinsten Schlammes verhindert.
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indem man dieses einmal faltet, die Platte hineinschiebt, worauf man das Papier an den Seitenrändern und am Boden faltet und so den Sack schliesst.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Platten gepresst, während die Diaphragmen glatt gelassen sind. So sind in Fig. 4-6 die Platten in einer Presse hergestellt, welche Fläehenteile 13 wellt und Ränder dieser Flächenteils 14 glatt lässt, während in Fig. 7-9 die Platten in ihrer ganzen Ausdehnung in zwei einen rechten Winkel miteinander bildenden Richtungen gewellt sind.
Die Platten haben Fahnen j ! 5, welche dicker sind als der Rest der Platten.
Die Fig. 10 bis 12 veranschaulichen die Herstellung des Diaphragmas. Nachdem das Papier nitriert worden ist, wird ein Blatt 27 desselben, wie in Fig. 10 gezeigt, aufgelegt und über beide Seitenränder und den unteren Rand der Platte gefaltet, so dass es einen geschlossenen Sack bildet, wie in Fig. 11 und 12 gezeigt. Dies geschieht, während das Papier nass ist ; die Verwendung eines Klebmittels zum Zusammenhalten des Sackes erweist sich nicht als nötig.
Die Zusammenstellung eines Plattensatzes, etwa des positiven, erfolgt in der Weise, dass man die Platten mit dem oberen Rand nach unten gekehrt aufstellt und einen Sack wie obenbeschrieben, anfertigt und über jede Platte schiebt. Die beiden Sätze von Platten nebst Diaphragmen werden dann so zusammengelegt, dass sie miteinander abwechseln, nämlich so, dass zwischen jedem Paar benachbarter Platten eines Satzes eine Platte des andern Satzes eingeschoben ist. Die Platten werden dann in ihr Gehäuse eingeschoben, wobei sie zwar gut, aber nicht dicht in das Gehäuse passen. Werden sie jedoch formiert, so passen sie dicht in das Gehäuse (das dann von einem äusseren Stahlgehäuse umschlossen ist), so dass sie ein festes Paket bilden.
Die Diaphragmen trennen die Platten wie in einem gewöhnlichen Element, und die Zusammenstellung von Platten, Diaphragmen und Gehäuse kann offenbar beliebig fest und widerstandsfähig gegen Deformationen gemacht werden, indem man einfach die Platten und Diaphragmen im Gehäuse fest zusammenstellt. Bei dieser Zusammenstellung wird ausreichender Raum für die nötige Menge des Elektrolyten innerhalb des Diaphragmas in den Zwischenräumen und Kanälen der Platten geschaffen, wobei auch für die Zirkulation des Elektrolyten Vorsorge getroffen ist, wie vorstehend beschrieben, wurde und ohne von der Diffusion der Diaphragmen abhängig zu sein.
Die ganze Gruppe von Platten nebst Diaphragmen ruht auf dem Boden des Gehäuses, ohne dass eine leitende Verbindung durch Schlamm entstehen könnte, der sich von der aktiven Masse der Platten ablöst und zwischen die positiven und negativen Platten gelangt, wodurch Kurzschluss veranlasst werden könnte.
Die Diaphragmen werden zweckmässig aus reinem nitriertem Baumwollpapier von einer Dicke von etwa 1/6 bis MMK hergestellt, welches nach einem anderweitig beschriebenen Verfahren gegen die Batteriesäure gewöhnlicher Stärke vollkommen und dauernd widerstandsfähig gemacht werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Stromsammlerelement, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen die Platten eingeschalteten Diaphragmen aus nitriertem Baumwollpapier bestehen und die Diaphragmen oder Platten oder beide mit Vorsprüngen oder Vertiefungen oder beiden versehen sind, welche derart gestaltet sind, dass zwischen den Platten und Diaphragmen Kanäle für den Durchfluss von Flüssigkeit oder Gasen oder beiden in zwei gegeneinander geneigten Richtungen entstehen.