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Österreichische PATENTSCHRIFT Ni. 20187. CHARLES HENRY GRAHAM UND GEORGE DICKSON BOUTON,
BEIDE IN PHILADELPHIA (V. ST. A.).
Galvanisches Element.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein galvanisches Element jener Art, in welcher nur eine einzige Erregerflüssigkeit zur Anwendung kommt. Das neue Element ist bestimmt. die chemische Wirkung nicht merklich das Mass übersteigen zu lassen, in welchem der elektrische Strom von dem Element abgezogen wird. Hiedurch wird ein Element von hoher
Wirksamkeit geschaffen, in dem die chemische Energie so vollständig als möglich in elektrische Energie umgewandelt wird. Durch diese Erfindung soll ferner bezweckt werden, ein Element zu schaffen, welches eine hohe und beständige elektromotorische Kraft liefert.
Zu diesem Zwecke wird in einem Batteriegefäss mit nur einem Elektrolyten eine den elektrischen Strom leitende Scheidewand oder ein solcher Scheidemantel zwischen der positiven und negativen Elektrode aufgehängt, und zwar in einer solchen Weise, "dass die
Bewegung der elektrolytischen Flüssigkeit, welche infolge der Temperaturunterschiede ein- tritt, nicht unmittelbar auf dem kürzesten Wege von der einen Elektrode zu der anderen erfolgen kann, sondern auf Umwegen von einer Elektrode zu der anderen stattfindet, während der elektrische Strom direkt durch die leitende Scheidewand übertreten kann.
Wie bereits erwähnt, muss die die Scheidewand bildende Masse ein elektrischer Leiter sein, aber es ist nicht gerade notwendig, dass sie ein besonders guter Leiter sei. obwohl dies den Vorzug verdient. Es ist ausreichend, dass die Masse der Scheidewand ein besserer
Leiter sei als die angewendete elektrolytische Flüssigkeit. Die Scheidewand kann daher mntallisch, halbmota1Iisch oder nicht metallisch sein oder sie kann aus einer Mischung von nicht leitenden und leitenden Substanzen bestehen. Die die Scheidewand bildende
Masse mag entweder dicht oder porös gemacht worden.
Wenn die poröse Durchlässigkeit eine sehr grosse ist, kann die I. fitungsfähigkeit in der Masse herabgemindert werden und umgekehrt, wenn erstere nur gering ist, so wird die Leitungsfähigkeit vergrössert. Das Mass hiefür bestimmt sich je nach der erwarteten Leistung des Elementes und je nach der
Lebensdauer, welche die elektrolytische Flüssigkeit haben soll. Kohle ist in dieser Be- eichung ein geeignetes Material für die Scheidewand, da sie gestattet, sich in allen Ab- stufungen der Leitungsfähigkeit und Porosität herstellen zu lassen.
Durch Einhängen einer leitenden Scheidewand oder eines Mantels zwischen der positiven und der negativen
Elektrode wird der innere Widerstand des Elementes vermindert, weil die Leitungsfähigkeit der Scheidewand grösser ist als die Leitungsfähigkeit des Teiles der elektrolytischen Flüssigkeit, welcher dadurch verdrängt wird. Ausserdem gestattet die Anwendung einer Scheidewand ein viel näheres Zusammenstellen der beiden Elektroden oder Elektrodenreihen wie in gewöhnlichen Elementen, ohne dass zu befürchten ist, dass die sonst bei Nahestellung der
Elektroden entstehenden Übelstände auftreten.
Die Elektroden des neuen Elementes können zu beiden Seiten der Scheidewand ziemlich dicht herangestellt werden, es braucht nur genügend Raum belassen zu werden, um den Kreislauf der elektrolytischen Flüssigkeit, welcher erforderlich ist, um eine beständige Entladung des Stromes zu unterhalten, nicht zu verhindern. Dies macht eine weitere Verringerung des inneren Widerstandes des Elementes möglich. Die Scheidewand wird am besten so hergestellt, dass sie rauhe OberI flächen zeigt, da es sich gezeigt hat, dass dies die Beständigkeit der elektromotorische
Kraft der Zelle fördert.
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Die beste Form des neuen Elementes wird erhalten, wenn man die Scheidewand so ausbildet, dass sie eine der Elektroden oder eine Reihe von Elektroden derselben Gattung vollständig umgibt, und zwar derart, dass die Masse der Scheidewand überall sich zwischen den beiden Elektroden befindet. Dies ist aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der nebenstehenden Zeichnung ersichtlich, in welcher : Fig. 1 die Oberansicht eines neuen Elementes, Fig. 2 ein senkrechter Längsdurchschnitt nach der Linie. c-a ? und Fig. 3 ein senkrechter Querdurchschnitt nach der Linie y-y ist.
Das äussere Gefäss A, welches wie üblich aus isolierender Masse gebildet wird, ist hier von rechteckiger Form und umschliesst die Elektroden mit der Scheidewand und der elektrolytischen Flüssigkeit. Eine der Elektroden B ist eine einfache rechteckige Platte und die andere Elektrode D ist dementsprechend ein Rohr von rechteckigem Querschnitt, welches die Platte B umgibt. Zwischen beiden Elektroden ist der Scheidemantel C angeordnet, welcher auch die Form eines Rohres von rechteckigem Querschnitt hat. Die Masse, welche den Mantel bildet, ist elektrisch leitend und umgibt vollständig die Elektrodenplatte B.
Die beiden Elektroden sowie die Scheidewand können in dem Gefäss in beliebiger Weise befestigt bezw. aufgehängt werden ; in den Figuren der Zeichnung ist oben am Gefäss ein isolierender Rahmen eingesetzt, in welchen die Elektroden und der Scheidemantel eingesteckt werden. Der Scheidemantel reicht nicht bis zum Boden des Gefässes hinunter, sondern lässt einen Abstand frei, um die Erneuerung des Elektrolyten zwischen der Scheidewand und der Elektrode B zu gestatten, wie weiter unten eingehender beschrieben werden soll.
Es ist ersichtlich, dass die zwischen den Elektroden befindliche Scheidewand die elektrolytische Flüssigkeit bei ihrem Rundlauf im Gefäss zwingt, auf Umwegen von einer Elektrode zur anderen zu gehen ; sie kann nicht direkt von einer Elektrode zur anderen übertreten. Die Entfernung der Seitenflächen der Elektrode B von den gegenüberliegenden inneren Flächen der Scheidewand ist bedeutend geringer als die Entfernung jeder Kante der Elektrode B von den gegenüberliegenden Endflächen der Scheidewand und diese Bauart ist gewählt worden, um mehr Masse der elektrolytischen Flüssigkeit zwischen den Rändern der Elektrode B und den Endflächen der Scheidewand als zwischen den Seitenflächen der Elektrode und Scheidewand zu haben.
Die Platte B ist hier als positive
Elektrode gedacht, welche also von der elektrolytischen Flüssigkeit chemisch angegriffen wird und daher infolge der chemischen Wirkung an ihrer Oberfläche Wärme entwickelt.
Infolge der vorbeschriebenen Bauart wird mithin dh) elektrolytische Flüssigkeit in den engeren Räumen zwischen den grossen Seitenflächen der Elektrode und des Scheitlernottels eine höhere Temperatur annehmen, als wie in den weiteren Räumen an den Kanten oder
Rändern. IIiedurch wird ein Kreislauf der elektrolytischen Flüssigkeit von den Seitenflächen der positiven Elektrode B nach jeder Kante zu und dann abwärts zwischen den Kanten und den gegenüberliegenden Endflächen des Mantels hervorgebracht und ein Gegenstrom bildet sich von den Seitenflächen der Elektrode D abwärts bis zu den unteren Rändern derselben und des Scheidemantels, um dann gegen die Seitenflächen der Elektrode B aufwärts zu steigen.
Durch diesen Umlauf der elektrolytischen Flüssigkeit werden frische
Teile derselben langsam und allmählich mit der positiven Elektrode in Berührung gebracht, und zwar nur in dem Masse, in welchem der Strom von dem Element abgezogen wird. Dieser langsamen und allmählichen Auswechslang der elektrolytischen Flüssigkeit ist offenbar die
Beständigkeit der e loktromotorischen hraft des neuen Elementes zuzuschreiben und hab, en praktische Versuche gezeigt, dass durch Herstellung eines direkten Weges des Elektrolyten zwischen den Elektroden, z.
B. durch Einscbneiden eines Schlitzes an einer oder mehreren
Seiten des Scheidemantels die Vorteile, welche derselbe bietet, ganz bedeutend verringert werden ; die Beständigkeit der elektromotorischen Kraft und die gute Wirksamkeit des
Elementes sinken beide stark herab, die Lebensdauer des Elektrolyten wird gekürzt und die Stärke der örtlichen Wirkung wächst an.
Obwohl der Scheidemantel C dazu dient, einen zu starkon Umlauf des Elektrolyten um die positiven Elektroden zu verhindern, kann man doch, wenn bedeutendere Strom- mengen für gewisse kurze Zeitdauer geliefert werden sollen, den Scheidemantel benutzen, um einen Teil einer Elektrode zu bilden, indem man ihn an die eine Elektrode elektro- mechanisch anschliesst.
In Fig. 2 ist ein Schalter angedeutet worden, welcher zu dem genannten Zweck benutzt werden kann, aber bei der gewöhnlichen Tätigkeit des Elementes muss die Scheide- wand metallisch von den Elektroden abgetrennt sein.
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