AT234797B - Galvanisches Primärelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

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  Galvanisches Primärelement und Verfahren zu seiner Herstellung 
Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Primärelement vom Leclanché-Typus mit einem ammoniakalischen Salmiakelektrolyten und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Primärelementes. 



   Derartige Elemente sind seit langem bekannt. Als nachteilig hat sich bei ihnen bisher erwiesen, dass ihre Entladekurve stark abfällt und insbesondere eine hohe Anfangsspitze der Spannung aufweist. Die Hauptursache dafür ist in einem Anstieg des pH-Wertes der positiven Elektroden im Laufe der Entladung zu suchen. Man hat daher diese unerwünschten Erscheinungen dadurch zu beseitigen versucht, dass man saure Substanzen in die positive Elektrode einbrachte, die den pH-Wert im sauren Bereich halten sollten. 



  Bekannte Vorschläge arbeiten beispielsweise mit sauren Fluoriden und stabilisieren den pH-Wert bei etwa 3 oder mit Chlorzink und Salzsäure und stabilisieren bei etwa 1, 5. Als nachteilig ist bei diesen Konstruktionen jedoch zu erwähnen, dass durch den stark sauren Charakter des Elektrolyten naturgemäss die Korrosion der Zinkelektrode stark erhöht wird. Ausserdem ist in den meisten Fällen mit dieser Stabilisierung die Einbringung unerwünschter Fremdionen in die Zelle verbunden. Schliesslich beanspruchen die eingebrachten sauren Substanzen einen Teil des Zellvolumens. 



   Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und einen Weg zu finden, auf dem sich galvanische Primärelernente mit einer horizontaleren Entladekurve und gleichzeitig befriedigender Lagerfähigkeit herstellen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss für ein galvanisches Primärelement vom Leclanché-Typus mit einem ammoniakalischen Salmiakelektrolyten gelöst. Hiezu ist das Primärelement gekennzeichnet durch einen Depolarisator mit Braunstein von   einem Isoaziditäts-   punkt zwischen 8 und 10, vorzugsweise zwischen 9 und 10. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines derartigen Primärelementes ist dadurch gekennzeichnet, dass hochaktiver Braunstein mit Alkali-oder Erdalkalilauge oder Soda behandelt wird.

   Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass hochaktiver Braunstein mit gasförmigem, vorzugsweise feuchtem Ammoniak behandelt wird. 



   Ein Isoaziditätspunkt von beispielsweise 8 bedeutet, dass eine feste Substanz, wenn sie in eine Lösung von pH-Wert 8 eintaucht, den pH-Wert der Lösung nicht verändert. Dabei ist bei unlöslichen festen Substanzen vor allem der pH-Wert der Oberflächenschicht von Bedeutung, der nach der Erfindung durch Alkalisieren im gewünschten Sinne beeinflusst wird. 



   Am zweckmässigsten hat es sich für das   erfindungsgemässe Primärelement erwiesen, einen   Elektrolyten aus einer bei   20 C   nahezu gesättigten Salmiaklösung mit solchem Ammoniakgehalt zu verwenden, dass der pH-Wert zwischen 8 und 10, vorzugsweise zwischen 9 und 10, liegt. Dieser pH-Bereich liegt gleichzeitig im optimalen Bereich hinsichtlich der Korrosion der Zinkelektrode, die sowohl in stärker sauren als auch in stärker alkalischenLösungen wesentlich mehr angegriffen wird. Dadurch ist eine gute Lagerfähigkeit der Zellen gewährleistet. Die Verwendung von Ammoniak zum Alkalisieren des Elektrolyten hat den Vorteil, dass sich Ammoniak praktisch ohne Volumenzunahme im Elektrolyten löst.

   Ausserdem begünstigt Ammoniak zusammen mit einem Salmiaküberschuss in der Puppe die Bildung des grobkristallinen   Zn (NH 1C1   oder des löslichen   Zn (NH) Cl,   die beide den Innenwiderstand der Zelle erheblich weniger 

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   erhöhen   als die sonst gebildeten feinkristallinen basischen Zinkchlorid. Wichtig ist dabei die Verwendung eines Braunsteins, der in seinem pH-Wert so liegt, dass er den des Elektrolyten nicht verschiebt. Dement- sprechend liegt also zweckmässigerweise der Isoaziditätspunkt des verwendeten Braunsteins zwischen 8 und 10, vorzugsweise zwischen 9 und 10. 



   Die Herstellung eines derartigen Braunsteins kann auf einfachste Weise durch eine Behandlung eines üblichen hochaktiven Braunsteins mit alkalischen Lösungen, wie beispielsweise   NHOH,NaOH,NaCO,      Ca (OH)" Ba (OH)"   oder ähnlichem erreicht werden. Man bringt dabei den Braunstein etwa 10 Stunden bei Zimmertemperatur in eine derartige Lösung, worauf er bei erhöhter Temperatur getrocknet und ge- gebenenfalls noch ausgewaschen wird. Er ist dann mindestens in seiner gesamten Oberfläche so weit alkalisiert, dass er den geforderten Isoaziditätspunkt von 8 bis 10 besitzt. Die Imprägnierung des Braunsteins kann auch bei höheren Temperaturen und dann in entsprechend kürzerer Zeit erfolgen. So sind etwa bei   400C   nur 2 bis 3 Stunden erforderlich. 



   Eine besonders einfache Art der Vorbehandlung des Braunsteins besteht auch darin, dass man ihn trocken oder mit Wasser befeuchtet von gasförmigem, eventuell feuchtem, Ammoniak durchströmen lässt. 



   Die Vorbehandlung kann an jeder Art Braunstein vorgenommen werden, besondere Vorteile bieten . feinkörnige, z. B.   elektrolytisch oder durch Fällung hergestellte Braunsteine. Die Herstellung des Elektrolyten   kann entweder durch Einleiten von gasförmigem Ammoniak in eine Salmiaklösung erfolgen oder durch Auflösen von Salmiak in Ammoniakwasser. Es lassen sich aber auch andere Elektrolyte verwenden, sofern sie in dem geforderten pH-Bereich nicht ausfallen. Typische Beispiele dafür sind die Chloride der Alkalimetalle und der Erdalkalimetalle, z. B. CaCl, oder auch Mischungen z.

   B. von   NH Cl   und    M Cl 2  
Als Beispiel einer Zusammensetzung des Elektrolyten für ein Primärelement gemäss der Erfindung sei nachstehend angegeben :
260 Teile Salmiak werden   in440TeilenWasser   gelöst und mit 350 Teilen konzentriertem Ammoniak- 
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 bei 600 getrocknet worden war, in einem Primärelement verwendet. Es ergab sich dabei die in der anliegenden Figur dargestellte Entladekurve, in der deutlich zu ersehen ist, dass das erfindungsgemäss aufgebaute Primärelement eine wesentlich gleichmässigere Entladespannung besitzt als die üblichen, bisher bekannten   Leclanché-Zellen,   deren Entladung beispielsweise in der Kurve 2 dargestellt ist.

   Gleichzeitig ist aus der Figur noch zu ersehen, dass die erfindungsgemässen Primärelemente ihre Spannung über einen weitaus längeren Zeitraum behalten, also eine grössere nutzbare Entladedauer besitzen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Galvanisches Primärelement vom Leclanché-Typus mit einem ammoniakalischen Salmiakelektrolyten, gekennzeichnet durch einen Depolarisator mit Braunstein von einem Isoaziditätspunkt zwischen 8 und 10, vorzugsweise zwischen 9 und 10.

Claims (1)

1. 2. Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Primärelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hochaktiver Braunstein mit Alkali- oder Erdalkalilauge oder Soda behandelt wird. EMI2.2