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Primärelement.
Wenn Primärelemente zu Batterien zusammengeschaltet werden, u. zw. in Reihe oder parallel, kommt es zuweilen vor, dass sich die Spannung eines oder mehrerer Elemente umkehrt, wenn diese
Elemente noch nicht erschöpft sind.
Dieser Vorgang kommt durch eine ungewöhnliche Vergrösserung des inneren Widerstandes der
Elemente zustande, die sich in dieser Weise umkehren.
Die Umkehrung des inneren Widerstandes kann auf verschiedenen Ursachen beruhen : Polarisation der positiven Elektrode, Austrocknung des Elektrolyten bei Elementen mit immobilisierter Flüssigkeit usw.
Untersuchungen haben ergeben, dass es sich in gewissen Fällen um einen Vorgang handeln kann, der als eine Art "Polarisation" der löslichen oder negativen Elektrode betrachtet werden kann. Anders ausgedrückt, kann der Sauerstoff, der sich bei der normalen Betriebsweise des Elementes mit der lös- lichen Elektrode verbindet, die im allgemeinen aus Zink besteht, an dieser Elektrode in Form einer dünnen isolierenden Haut haften. Es ergibt sich dann nicht nur eine Unterbrechung in der Stromerzeugung des betreffenden Elementes, sondern auch ein Widerstand für den von den andern Elementen erzeugten
Strom und daraus eine Umkehrung der Polarität, wie man feststellen kann.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung. die diesen Übelstand vermeidet, und besteht in der Haupt- sache darin, dass zu den gewöhnlichen Teilen des Elementes ein oder mehrere Hilfselektroden hinzu- gefügt werden, die gleicher oder verschiedener Art sind wie die lösliche Elektrode und die elektrisch mit der löslichen Elektrode verbunden sind. Die Verbindung geschieht entweder direkt oder durch die
Zwischenschaltung eines Widerstandes.
Gemäss der Erfindung wird nun, um die lösliche Elektrode zu depolarisieren, dieselbe mit einer der Hilfselektroden verbunden, welche sich in einer solchen Stellung befindet, dass sie sich weniger polarisiert als die eigentliche Elektrode.
Die Erfindung zeigt, dass diese Hilfselektroden die Entstehung der Betriebsstörungen, die oben erläutert sind, verhindern.
Als Ausführungsbeispiel wird im folgenden ein nach der Erfindung verbessertes Element be- schieben. Das Ausführungsbeispiel ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt, in welcher Fig. 1 einen Teilschnitt durch das Element darstellt, während Fig. 2 das gleiche Element in Aufsicht, teilweise im Schnitt, veranschaulicht.
Wie die Zeichnung zeigt, enthält der Behälter 1 das Element. Dieses wird durch die unlösliche
Elektrode 2, z. B. aus poröser Kohle, deren unterer Teil vorzugsweise von dem Elektrolyten isoliert ist, durch den Elektrolyten. 3, der auf irgendeine geeignete Weise immobilisiert sein kann, und durch die lösliche Elektrode 4 gebildet, die z. B. in Form eines Zylinders aus Zink angewendet wird, der geschlitzt oder ungesc. hlitzt sein kann.
Eine erste Hilfselektrode 5 liegt im unteren Teil des Elementes unter der positiven Elektrode.
Diese Hilfselektrode wird z. B. durch eine Spirale aus Zink gebildet. Eine zweite Hilfselektrode 6 kann in der Nähe der Hauptelektrode 4 angeordnet sein, z. B. in der Form eines Zylinders aus Zink, der konzentrisch zur Hauptelektrode 4 liegt.
Die Hauptelektrode 4 ist durch einen Leiter 7 mit der ersten Hilfselektrode 5 verbunden. Diese letztere steht ihrerseits durch den Leiter 8 mit der zweiten Hilfselektrode 6 in Verbindung.
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Während des Betriebes des Elementes ändert sich die Zusammensetzung des Elektrolyten derart, dass die Elektroden 4 und 5 einerseits und 5 und 6 anderseits sich in Zonen befinden, in denen die Konzentration des Elektrolyten verschieden ist, wodurch die isolierende Haut, die sich auf der Hauptelektrode bilden will, zum Verschwinden gebracht wird.'
Die Hilfselektrode 6 befindet sich in einer solchen Stellung, dass sie sich weniger polarisiert als die Hauptelektrode 4. Ein ähnliches Verhältnis besteht zwischen den beiden Hilfselektroden 5 und 6
EMI2.1
Diese zwei Elektroden bilden daher ein galvanisches Element und der zwischen den beiden Elektroden 4 und 5 einsetzende Austausch bewirkt die Entfernung des Sauerstoffes von der Elektrode 4 und damit deren Depolarisation.
Da der Sauerstoff auf die Elektrode 5 übergeht, vollzieht sich derselbe Vorgang zwischen der Elektrode 5 und der dritten Elektrode 6. Auf diese Weise kann man eine beliebige Anzahl von Elektroden hintereinander anordnen. Nach einiger Zeit wäre aber auch die letzte Elektrode polarisiert und die günstige Wirkung der Hilfselektroden würde aufhören.
Um diesem Übelstand abzuhelfen, wird gemäss der Erfindung die letzte Hilfselektrode 5 konzentrisch zur Hauptelektrode 4 angeordnet. Auf diese Weise wird erzielt, dass die äussere, nicht aktive Fläche der Hauptelektrode die Depolarisation der Innenfläche der dritten Elektrode durch Austausch mit dieser hervorruft.
Infolge dieser erfindungsgemässen Anordnung findet keine Polarisation der negativen Elektroden statt und die in einer Batterie angeordneten Elemente kehren ihre Stromrichtung nicht um.
Die Erfahrung zeigt, dass man auch sehr gute Ergebnisse erzielen kann, wenn man nur eine Hilfselektrode benutzt, entweder die Elektrode 5 auf dem Boden des Elementgefässes oder die Elektrode 6, die konzentrisch zur Hauptelektrode 4 liegt. Es ist sogar nicht unbedingt erforderlich, dass die letztere Elektrode die Hauptelektrode 4 vollständig umgibt. Ein einfacher Streifen von geringem Querschnitt und in gewissen Fällen ein einfacher Draht, der in bezug auf die positive Elektrode ausserhalb der Hauptzinkelektrode liegt und mit der Hauptzinkelektrode elektrisch verbunden ist, kann in gleicher Weise die Depolarisation der letzteren sichern.
Es kann schliesslich in gewissen Fällen angebracht sein, die Hilfselektrode mit der Hauptelektrode 4 nicht durch einen Leiter von vernachlässigbar kleinem Widerstand zu verbinden. Man kann aus dem Element zwei Leiter 9, 10 herausführen, die an beide Elektroden angeschlossen sind. Die Enden dieser beiden Leiter werden mit Hilfe eines Widerstandes 11 verbunden, wodurch man den Strom, der zwischen den beiden Elektroden fliesst, in jeder gewünschten Weise regeln kann.
Die beschriebenen Anordnungen stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Alle Ausführungseinzelheiten, Grössenverhältnisse und die verwendeten Stoffe können in den einzelnen Fällen anders gewählt werden, ohne dass sich an dem Prinzip der Erfindung etwas ändert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Primärelement mit einer Mehrzahl von Elektroden, gekennzeichnet durch eine oder mehrere unlösliche depolarisierende Elektroden, durch lösliche Hauptelektroden, deren aktive Oberfläche der aktiven Oberfläche der unlöslichen Elektroden gegenübersteht und von diesen durch eine Elektrolytschicht von im wesentlichen gleichförmiger Dicke getrennt ist, und durch lösliche Hilfselektroden, die mit den löslichen Hauptelektroden elektrisch verbunden sind und den aktiven Flächen der unlöslichen Elektroden nicht gegenüberstehen, wobei die gesamte Oberfläche einer jeden Elektrode während der ganzen Lebensdauer des Elementes in ungefähr gleicher Weise arbeitet.