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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für Gaselemente. Die Elektrode besteht aus einem geeigneten Leiter, welcher von kleinen Stückchen poröser, elektrisch leitender Kohle umgeben ist, wobei die Porosität der Kohlenstückchen derart abgepasst ist, dass dieselben, nachdem sie im Voraus mit dem Elektrolyt getränkt worden sind (ohne während der Arbeit des Elementes von demselben umgeben zu sein), das Vermögen haben, in ihren Poren eine beträchtliche Menge der Elektrolytflüssigkeit zurückzuhalten, gleichzeitig aber für die wirkenden Gase freien Zutritt zu den inneren Teilen ermöglichen. Hiebei ist es einerseits erforderlich, dass die Kohlenstückchen eine grosse Porosität besitzen und zwar muss der Rauminhalt der Poren mindestens 40 bis 50 v.
H. des ganzen Rauminhalts betragen, anderseits muss ein wesentlicher Teil der Poren eine solche
Grösse haben, dass ein Teil der Flüssigkeit in den Poren nicht kapillar zurückgehalten werden kann sondern infolge der Schwerkraft nach unten fliesst. Dabei bilden sich im Inneren der Kohlen- stückchen kleine leere Räume oder Kanäle, in welchen die wirksamen Gase hineindringen können.
Hierdurch entsteht zwischen den Gasen einerseits und dem festen Leiter und dem Elektrolyt anderseits eine grosse Berührungsfläche, wodurch die Reaktionen beschleunigt und begünstigt werden.
Die im Handel vorkommenden, elektrisch leitenden Kohlen besitzen nur eine geringe Poro- sität (durchschnittlich 20%) und die Poren dieser Kohlen sind sehr klein, so dass in denselben jeder Elektrolyt kapillar zurückgehalten wird. Wird also ein Stück gewöhnlicher, elektrisch leitender Kohle mit z. B. Schwefelsäure getränkt und dann frei aufgehängt, so wird dieselbe in dem Kohlenstück kapillar festgehalten, so dass keine Flüssigkeit davon abfliesst.
Es ist einleuchtend, dass, wenn elektrisch leitender Kohle von gewisser Porosität ein grösserer
Porenrauminhalt gegeben wird, gleichzeitig die Grösse der einzelnen Poren vergrössert wird, denn durch den Wegfall eines Teiles der Porenwände werden mehrere nebeneinander liegende Poren zu grösseren Poren vereinigt. Sobald der Rauminhalt der Poren 40% oder mehr beträgt, entstehen also ausser Kapillarporen auch Poren solcher Grösse, dass sie die gebräuchlichen Elektro- lyten nicht aufzusaugen und zurückzuhalten vermögen.
Zur Herstellung der grösseren nicht kapillaren Poren kann man zweckmässig derart ver- fahren, dass man mit der Masse, aus welcher die Kohle hergestellt wird, ehe dieselbe gebrannt wird, Körnchen entsprechender Grösse und Menge von einem Stoffe vermischt, welcher beim Brennen keine wesentliche Veränderung erleidet, der aber nach dem Brennen auf chemischem Wege leicht entfernt werden kann. Hierfür eignet sich besonders Marmor, welcher durch Pulverisieren und
Sichten in Körnchen der gewünschten Grösse gebracht und dann in die Kohlenmasse eingemischt wird. Nach dem Brennen werden dann diese Körner entfernt, z. B. durch Salzsäure, in welcher sie sich lösen.
Der gesamte Rauminhalt der nicht kapillaren Poren soll derart bemessen werden, @ dass derselbe wenigstens 20% des ganzen porenrauminhaltes erreicht, jedoch nicht 70% desselben überschreitet.
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Auf der beigefügten Zeichnung ist ein nach diesem Grundsatz gebautes Gaaelement in zwei verschiedenen Ausführungen dargestellt.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform erfolgt die ununterbrochen fortgehende De. polarisation durch den Sauerstoff der Luft-Auf dem Boden des Gefässes b aus Glas oder einem anderen geeigneten Stoff befindet sich eine Elektrode a aus einem geeigneten Metall, z. B. Eisen. Das Gefäss enthält ausserdem einen passenden Elektrolyt, z. B. eine Lösung eines Ammoniumsalzes. In dieses Gefäss ist ein kleineres Gefäss aus durchlässigem Stoff, z. B. Ton, Pergament oder dergl. eingesetzt.
Letzteres Gefäss enthält einen Leiter d aus elektrisch leitender Kohle oder aus einem geeigneten Metall. Um diesen Leiter sind kleine Stückchen poröser elektrisch leitender Kohle g, z. B. Graphit gepackt. Die Kohlenstückehen sind im voraus mit dem Elektrolyt eingetränkt und genügen im übrigen in Bezug auf Porosität und Grösse den oben angegebenen Bedingungen. Das innere Gefäss ist nur'so tief in die Elektrolytflüssigkeit eingesenkt, dass die Oberfläche n dieser letzteren sich nur wenig über dem Boden des Gefässes befindet. Das Gefäss ist ferner mit einem luftdicht schliessenden Deckel l versehen, durch welchen zwei Glasrohre geführt sind, von denen das eine r im unteren Teil der Kohleschicht, das andere q über dieser Schicht mündet.
Wird ein Strom atmosphärischer Luft oder Sauerstoff durch das Rohr r eingeleitet und verbindet man die Kohlenstange d und die Eisenelektrode a durch einen geeigneten Widerstand, so wird ein konstanter elektrischer Strom erzeugt. Hierbei löst sich das Eisen auf unter Bildung von Doppelsalzen aus Eisen und Ammoniak, aus welchen sich infolge des an der Kathode gebildeten Ammoniaks allmählich ein Niederschlag aus Eisenhydrat bildet, welches zum Boden des Gefässes sinkt. Das an der Kathode gebildete Wasser wird nicht von den Poren zurück- gehalten, sondern fliesst herunter. In dem oben beschriebenen Element erfolgt also eine beständig fortschreitende Verbindung des Eisens mit dem Sauerstoff der Luft und zwar unter Erzeugung eines elektrischen Stromes.
In Fig. 2 ist ein Gaselement zur Erzeugung eines elektrischen Stromes durch die chemische Reaktion zwischen zwei verschiedenen Gasen dargestellt. b ist ein viereckiger Behälter aus geeignetem Material, z. B. aus Steingut. In denselben sind Platten p aus gebranntem Ton oder anderem geeigneten porösen Material eingesetzt. Diese Platten sind mit den Wandungen des Behälters zusammengekittet, so dass derselbe dadurch in mehrere von einander getrennte Kammern geteilt wird. Jede dieser Kammern enthält einen Leiter d, a z. B. aus Graphit oder einer anderen elektrisch leitenden Kohle oder aus Metall.
Die Zwischenräume zwischen den Leitern und den porösen Scheidewänden sind mit kleinen Stückchen g, k aus elektrisch leitender Kohle der oben angegebenen Beschaffenheit gefüllt und diese Kohlen- stückchen sind mit einem geeigneten Elektrolyt, z. B. S'-hwefelsäuie, getränkt. Auch die porösen
Scheidewände sind mit demselben Elektrolyt getränkt.
Durch den Deckel l werden die verschiedenen Kammern geschlossen. Durch diesen Deckel führen nach jeder Kammer zwei Glasrohre r und 8 bezw. t und u, von denen das eine unten in der
Kohlenstückchen-Schicht, das andere aber über derselben mündet.
Die Glasröhre sind, wie in der Zeichnung dargestellt, vereinigt, so dass ein Gasstrom, welcher durch r eingeleitet wird, die Kohlenstückchen-Schicht passieren muss, um dann durch die Röhre s zu entweichen. In derselben Weise geht ein Gasstrom, welcher durch t eingeleitet wird, durch die Kohlenschicht der entsprechenden Kammern, um durch die Röhre u zu entweichen.
Werden, wie auf der Zeichnung dargestellt, die Elektroden jeder zweiten Kammer ver- mittels eines geeigneten Widerstandes mit den dazwischen befindlichen Elektroden vereinigt und wird durch die erstgenannten Kammern ein oxydierendes Gas, z. B. Luft, durch die letzt- genannten aber ein reduzierendes Gas, z. B. Wasserstoff, geleitet, so wird ein dauernder elektrischer
Strom erzeugt, wobei der Sauerstoff und der Wasserstoff sich miteinander zu Wasser verbinden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Poröse, elektrisch leitende Elektrodenkohle für Gaselemente, dadurch gekennzeichnet, dass in derselben auf künstlichem Wege zweierlei Art von Poren, kapilare und nicht kapillare hergestellt sind, zum Zwecke, dass die nicht kapillaren Poren sich allmählich und selbsttätig entleeren mögen und dabei das wirksame Gas in den freien Raum unter inniger Berührung sowohl mit der Kohle als auch mit den Elektrolyten gelangen kann.