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In der Patentschrift Nr. 46786 sind Elektroden beschrieben, bei welchen der Elektrodenkörper unter den Polklemmen möglichst vollkommen mit Metall imprägniert ist, während die anderen Teile der Elektrode, also diejenigen Teile, bei welchen die Poren der Elektrode an der Elektrolyse wirksamen Anteil nehmen, unimprägniert bleiben, damit man den Elektrolyten bzw. Depolarisator durch sie vermittelst Druck-oder Saugwirkung hindurchleiten kann.
Bei diesen Elektroden ist die LeitungsfÅahigkeit der Kontaktflächen (Pole) wesentlich grösser, wie die der an der Elektrolyse wirksam bzw. katalytisch teilnehmenden porösen Elektrodenfläche. Bei Kohlenelektroden z. B. ist die Leitungsfähigkeit der Kohle ungefähr 2000mal schwächer, wie z. B. die des Kupfers.
Bei den erwähnten Elektroden ist weiters die Porosität des Elektrodenkörpers (Kohlenkörpers) in der Regel nicht ganz gleichmässig, wodurch die grösseren Poren eine allzugrosse Menge des Depolarisators bzw. des Elektrolyten durchlassen, was einerseits Materialverschwendung nach sich zieht, andererseits den Nachteil hat, dass die grösseren Poren den Depolarisator von den kleineren abziehen. Hiedurch verringert sich die wirksame Fläche, da ein Teil der Poren an der Elektrolyse nicht teilnimmt und da auch die Verbrennungsprodukte aus den kleineren Poren nicht ausgewaschen werden, indem hier die Bewegung des Elektrolyten bzw. des Depolarisators eine langsamere ist.
Nachdem die grösseren Poren den Elektrolyten bzw. den Depolarisator leichter durchlassen, werden die kleineren Poren mit dem Elektrolyten bzw. dem Depolarisator nur teilweise angefüllt, so dass die sich berührenden Flächen kleiner sind und auch die Intensität der Berührung geringer wird. Dies erhöht wieder den Übergangswiderstand zwischen der Elektrode und dem Depolarisator, weil dieser Widerstand um so geringer ist, je grösser die sich berührenden Flächen und je inniger die Berührung ist. Eine weitere Folge der Ungleichmässigkeit der Porosität ist, dass das durch die grösseren Poren hindurchgelassene überflüssige Oxydiermittel das Zink auf Kosten des Wirkungsgrades verbraucht und z. B. bei stark oxydierenden Elektrolyten (Cbromsäure) eine unangenehme Erwärmung hervorruft.
Auch die Abmessungen der in der Patentschrift Nr. 46786 beschriebenen Elektroden sind begrenzt. Die Leitfähigkeit des Elektrodenmaterials ist nämlich-gering, so dass, wenn ein wirksamer Elektrodenteil von dem gut leitenden Metallpole ferne liegt, bei Elektroden von grösseren Abmessungen der hier durchgehende Stromanteil einen grossen Widerstand überwinden muss, um zum Metallpol gelangen zu können.
All diese Nachteile werden vermieden, wenn im Sinne dieser Erfindung in den wirksamen Teilen der Elektrode, also dort, wo der Elektrolyt bzw. der Depolarisator durch den Elektrodenkörper mittels Saug-oder Druckwirkung hindurchgeleitet wird, in den Poren der Elektrode Metall vorhanden ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Elektrode bei Reduktion der Porosität auf das nötige Mass auch an diesen Stellen mit dem Metall imprägniert wird.
Eine ganz genaue Angabe lässt sich über diese Porosität selbstverständlich nicht machen.
Die durch die Erfindung gestellte Aufgabe ist aber als gelöst zu betrachten, wenn die Porosität mindestens so gross ist, als dies zur Durchführung des Depolarisators notwendig ist. Eine geringere Porosität wird das Durchleiten des Depolarisators beeinträchtigen, eine grössere Porosität wird erst schaden, wenn dadurch der Depolarisator in übermässiger Menge durch die Poren dringt.
Die Porosität wird dadurch gesichert, dass bei einem gewissen Kohlenfabrikat das Mass der grössten, also zu verkleinernden Poren bekannt ist. Das Imprägniermetall wird dann mit einem Druck eingepresst, bei welchem diese Poren bis zu dem erwünschten Masse imprägniert werden. Ausserdem wird auch dadurch Porosität erhalten, dass sich das Imprägniermetall nach dem Erkalten zusammenzieht.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der auf erwähnte Weise imprägnierten Elektrode schematisch dargestellt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung umgibt der Metn, IlpoI & die Elektrode a. Dieser Metall pol wird im Sinne der Patentschrift Nr. 46786 so hergestellt, dass man die Poren der Elektrode möglichst vollkommen mit, Metall imprägniert. Im Sinne vorliegender Erfindung wird nun die
Imprägnierung auf den ganzen Elektrodenkörper ausgedehnt, aber in geringerem Masse, und zwar derart, dass die Elektrode noch eine gewisse Durchlässigkeit besitzt.
In Fig. 2 ist eine Elektrode mit grossen Dimensionen dargestellt, die aus mittels eines
Rahmens bzw. Gitters bl zusammengehaltenen Elektrodenplatten al besteht. Auf diese Weise
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können Elektroden von sehr grossen Abmessungen hergestellt worden. Die in Fig. 2 dargestellte Elektrode kann nicht nur aus einzelnen Platten, sondern auch derart hergestellt werden, dass man eine grössere Elektrodenplatte an denjenigen Stellen, wo der Rahmen gebildet werden soll, mit dem Metall möglichst vollkommen imprägniert, während an den anderen Stellen der Elektrodenplatte eine geringe Imprägnierung vorgenommen wird.
Man kann z. B. im Sinne der Fig. 1 eine oder mehrere Stellen der Elektrodenplatte mit dem Metall möglichst vollkommen imprägnieren, wodurch Knotenpunkte c entstehen. Die die Poren durchdringenden feinen Metalladern gehen von diesen Knotenpunkten und vom Pol b bzw. vom Metallrahmen bl aus. Durch diese Ausbildung wird die Durchimprägnierung erleichtert, da das Metall von mehreren Seiten in den Elektrodenkörper eindringt. Statt der Knotenpunkte kann man z. B. eine oder mehrere Hauptadern d anordnen (Fig. 3) ; die feineren Adern gehen dann von dieser Hauptader und vom Pol bzw. Rahmen aus. Diese Hauptader erleichtert nicht nur die Imprägnierung, sondern gestaltet auch die Stromableitung leichter, weil sie mit den
Polen in Verbindung gebracht werden kann und den im Innern des Elementes erzeugten Strom mit geringem Widerstande zu den Polen leitet.
Die Knotenpunkte c und die Hauptadern d können nicht nur durch Imprägnierung, sondern auch dadurch hergestellt werden, dass man im Elektroden- körper Bohrungen bzw. Nuten ausbildet und diese mit dem Metall ausgiesst, so dass das feine
Geäder mit diesen Hauptadern in Verbindung steht.
Die Imprägnierung des wirksamen Teiles des Elektrodenkörpers kann z. B. so erfolgen, dass man den Elektrodenkörper tief in ein Metallbad versenkt, wodurch das Metall in das Innere des Elektrodenkörpers eindringt und die Poren in gewünschtem Masse imprägniert. Statt Druck- wirkung kann man für die Zwecke der Imprägnierung Saugwirkung anwenden, man kann aber das Metall in die Poren auch auf galvanischem Wege einbringen, z. B. dadurch. dass man die
Poren mit Metallsalzen imprägniert und das Metall in den Poren niederschlägt.
Mit der beschriebenen Elektrode sind die erwähnten Nachteile der in der Patentschrift
Nr. 46786 beschriebenen Elektrode gänzlich vermieden. Bei der Imprägnierung dringt das Metall hauptsächlich in die grösseren Poren ein, wodurch die Porosität gleichmässig wird und die Nachteile der ungleichmässigen Porosität vermieden werden. Der Hauptvorteil ist jedoch, dass man ohne
Verringerung der Wirksamkeit eine Elektrode von grosser Leitungsfähigkeit erhält. Der in den
Poren erzeugte Stiom wird nämlich entweder zu einer feineren Ader und durch diese zu den
Polen geleitet oder strömt von derselben durch die feinere Ader zur Hauptader und gelangt mit geringem Widerstands zu den Polen. Hiedurcb wird die Verwendung grosser Elektroden ermöglicht.
Schon die femeren Adern ermöglichen, dass bei Elektroden von grossen Abmessungen der Widerstand verringert wird, in noch grösserem Masse trifft dies zu, wenn mit den Polen verbundene Haupt- iadern oder nach Fig. 2 in Gitter gefasste, imprägnierte Eleh-trodenplatten angewendet werden.
Ein weiterer Vorteil der neuen Elektrode ist, dass man zur Herstellung der Elektroden auch loses Material von grosser Porosität, sogar Staub aktiv wirkender Grundstoffe verwenden kann, da das imprägnierende Metall den nötigen Zusammenhalt verleiht bzw. den Staub vereinigt.
Als aktive Stoffe kommen z. B. Kohle, Graphit, Mangansuperoxyd, auch andere Metalloxyde ) oder deren Gemische in Betracht.
PATENT-ANSPRüCHE :
1. Elektrode für galvanische Elemente, bei welchen die elektrolytische Flüssigkeit oder das depolarisierende Gas oder deren Gemisch durch die Poren der negativen Elektrode geleitet wird. dadurch gekennzeichnet, dass an all denjenigen Stellen, wo der Elektrolyt bzw. der Depolarisator durch die Poren der Elektrode durchgeführt wird. in den Poren bei Aufrechterhaltung einer zur Durchführung des Depolarisators mindestens geniigenden Porosität Metall vorhanden ist.