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Mit elektrisch geladenen Basen betriebenes Gasetement.
Das gewöhnliche Gaselement liefert den einwandfreien Beweis für die Verbindungsmöglichkeit zweier Gase miteinander auf kaltem, elektrochemischem Wege, die unter gewöhnlichen Umständen nur in der Wärme chemische Affinität zueinander erkennen lassen.
An Stelle der verschwundenen Wärme entsteht der der Wärmetönung äquivalente elektrische Effekt. Es ist diese Erscheinung um so bemerkenswerter, als die dabei zur Verwendung kommenden Gase selbst Nichtleiter der Elektrizität, Dielektrika, sind. Zieht man aber in Betracht, dass durch die Berührung der Gase mit dem Elektrolyten bzw. durch die Lösung der Gase im Elektrolyten diese elektrisch dissoziiert, d. h. in ihre freien positiven und freien negativen Ionen gespaltet werden, so wird diese auffallende Erscheinung erklärlich.
Durch die Anwesenheit der freien Gasionen ist die Grundbedingung eines chemischen Umsatzes dieser mit den Elektrolytionen geschaffen, während die Richtung des daraus resultierenden elektrischen Stromes und die dadurch an den Elektroden auftretende Potentialdifferenz gegeben ist durch das von Natal aus und entgegengesetzt zueinander vorhandene elektrochemische Verhalten der im Element in Verbindung tretenden Gase. Die Wirksamkeit eines Gaselementes hängt daher innig zusammen mit der Ionisation der darin zur Verwendung kommenden, an und für sich indifferenten Gase. Mittel, welche eine Erhöhung der Ionisation ermöglichen, erhöhen auch die elektromotorische Kraft des Elementes, wie z. B. Anwendung von Platinmohr an Stelle der blanken Platinelektroden. wodurch die Wirkung der Druckanwendung auf die Gase noch mehr gesteigert wird.
Ein anderes Verfahren, um die Gaselemente durch Erzeugung höherer Gasionenkonzentration wirksamer zu machen, ist in der deutschen Patentschrift Nr. 143423 beschrieben. Das ihm zugrunde liegende Prinzip beruht auf der Erscheinung, dass glühende Körper ihre Umgebung ionisieren. Dieses Element setzt die Anwendung hoher Temperaturen voraus und fordert die vorherige Verbrennung der Gase unter Wärmeentwicklung. Als Elektroden werden dabei Leiter zweiter Klasse angewendet, während als Elektrolyt feuerflüssige Massen oder die Flammengase selbst dienen.
Prinzip und Bauart dieses Elementes weichen daher naturgemäss von den gewöhnlichen Gaselementen ab. Ebenso ist die Wirkungsweise eine andere : Während im gewöhnlichen Gaselement der Strom auf elektrochemische Vorgänge bei der Verbindung der beiden Gase zurückzuführen ist, ist er in dem in der Patentschrift Nr. 143423 beschriebenen Elemente thermoelektrischen Ursprunges.
Grundverschieden von den genannten Elementen und von vollständig neuen Gesichtspunkten ausgehend, baut sich das Gaselement auf, das den Gegenstand dieser Erfindung bildet.
Reaktionen von Körpern sind Reaktionen ihrer Ionen, d. h. ihrer freien positiven und freien negativen Bestandteile. Sollen daher zwei Körper chemisch aufeinander wirken, so müssen sie
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auch hiebei zuerst Ionisation eintreten. Im Gaselement spielt der Elektrolyt die Rolle des Ionisators.
Beim Verbrennungsprozess in der Luft sind die lonisationsbedingungen aber noch nicht gegeben, sondern müssen erst geschaffen werden. Dies geschieht auf einfache Art und Weise dadurch, dass man die beiden zu verbrennenden Körper, z. B. Wasserstoff (Kohle) und Sauerstoff, auf die Entzündungstemperatur bringt. Sie liegt bei ungefähr 7000 C. Unter dieser Temperatur verhalten
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beider aufeinander erfolgt, liegt darin, dass die verbrennenden Körper erst bei dieser Temperatur anfangen, zu glühen. Nun ist es eine bekannte Tatsache, dass glühende Körper ihre Umgebung
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stoff usw.).
Kühlt man beide oder nur einen dieser beiden Körper unter die Entzündungstemperatur ab, so verschwindet auch die Reaktion. Da nun die bei der gewöhnlichen Verbrennung entstehenden Körper (Wasserdampf und Kohlensäure) exotherme Verbindungen sind, so entsteht dabei eine Temperatur, die Verbrennungstemperatur, die bedeutend höher liegt, als die Entzündungstemperatur. Ein Bruchteil des durch die Verbrennungstemperatur erzeugten Wärmeüberschusses genügt, um die Entzündungstemperatur ständig aufrecht zu erhalten.
Der der Verbrennungs- teinperatuit entsprechende, Wärmeeffekt stellt daher die nach aussen hin freiwerdende, wahrnehmbare und verfügbare Arbeit dar, während die zur Erhaltung der Entzündungs-(Ionisations-) Temperatur notwendige Wärme zur Innenarbeit verwendet wird, mithin nach aussen hin verloren geht.
In logischer Folgerung ergibt sich daraus der Schluss, dass, wenn es möglich ist, die beiden zu verbrennenden Körper auf kaltem Wege in denselben Zustand zu versetzen, in den sie auf natürliche Weise durch Erhitzen bei der Verbrennung gebracht werden, nämlich beide elektrisch und entgegengesetzt zueinander aufzuladen, uMt zwar'ausserhalb des Elemehtes'/es bei de Ein- schaltung geeigneter Elektrolyten nicht nur gelingen muss, beide auf kaltem Wege so zu verbrennen, dass als Resultat nicht Wärme, dafür aber ein ihr äquivalenter elektrischer Strom entsteht, sondern auch, dass die Stromausbeute um den Betrag grösser sein muss das der der Wärmetönung entsprechende, als die Arbeit betragen hat, die notwendig war, um beide Körper zu ionisieren und elektrisch aufzuladen.
Denn dieser Arbeitsbetrag ist ebensogross wie die Arbeit, die notwendig war und welche die Natur leisten muss, um die beiden zu verbrennenden Körper während der
Verbrennung ständig auf der Entzündungstemperatur zu erhalten.
Mit Hilfe der in der deutschen Patentschrift Nr. 208838 beschriebenen Einrichtung gelingt 's nun leicht, auf kaltem Wege dieses Ziel zu erreichen. Lässt man beispielsweise durch das eine Rohr dieser Vorrichtung Wasserstoff, durch das andere Sauerstoff streichen, so wird der Wasserstoff las Rohr entgegengesetzt elektrisch geladen verlassen wie der Sauerstoff. Um jedoch die beiden Gase im Element reaktionsfähig machen zu können, ist es nicht gleichgiltig, mit welcher Art von Elektrizität sie beladen sind. Die qualitative Aufladung richtet sich nach den natürlichen elektrochemischen Eigenschaften der Elektrolytionen. Das Wasserstoffion und die Metallionen ind im Elektrolyten immer positiv elektrisch geladen, das Sauerstoffion und die Halogenionen immer negativ. Es müssen daher die in die.
Elektrodenräuixie eingeleiteten Gase ebenso elektrisch aufgeladen sein wie diese, d. h. beispielsweise der Wasserstoff positiv, der Sauerstoff negativ.
Dadurch werden die beiden Gase, dem Zwecke des Elementes entsprechend, schon bei ihren Eintritt in die Elektrodenräume ihrem Wesen und ihrer Betätigungsform nach derart aktionsfähig abgestimmt, dass sie sofort und unmittelbar mit den freien Ionen des Elektrolyten im Wechselwirkung zu treten vermögen, derart, dass dabei eine ganz bestimmte und gewollte Ordnung und Bindung beider, mithin ein in seiner Richtung genau bestimmter Strom hervorgebracht wird.
Die beiden mit Hilfe vorausgegangener Ionisation elektrisch aufgeladenen Gase stellen dabei dieletrische Akkumulatoren dar, die als Erreger dienen. Es ist jedoch nicht notwendig, dass immer zwei Gase im Element zusammentreten müssen, um Strom zu erzeugen, vielmehr kann das eine Gas auch durch einen Dampf oder einen festen Körper ersetzt sein. Es ergeben sich dabei folgende Konstruktionsmöglichkeiten : 1. Die Gase gelangen beide, aber entgegengesetzt zueinander, elektrisch geladen in die Elektrodemräume, z. B. Sauerstoffgas oder Luft negativ, Wasserstoff positiv.
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am neutralen Gase der entgegengesetzte Pol von selbst bildet.
3. Das eine Gas ist durch einen Dampf ersetzt, der sich mit dem anderen Gas verbinden soll, z. B. Sauerstoff mit Benzin-, Petroleumdampf usw. Dabei können wieder beide entgegengesetzt zueinander aufgeladen in die Elektrodenräume eingeführt werden oder auch nur entweder das Gas oder der Dampf für sich, wobei dasselbe gilt wie bei 2.
4. Es soll ein Gas sich mit einem festen Körper, Kohle, Metall usw. verbinden, wobei nur das Gas allein elektrisch geladen zugeführt wird. Soll beispielsweise Kohlenstoff elektrochemisch verbrannt werden, so ist es notwendig, den Sauerstoff negativ elektrisch geladen zuzuführen, wobei die Kohlenelektrode von selbst positives Potential annimmt.
Die beiden Fig. 1 und 2 mögen die Wirkungsweise des Elementes erläutern. In einem Gefäss G befindet sich der Elektrolyt E, z. B verdünnte Schwefelsäure. Die beiden Gase seien der Einfachheit halber Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2 : 1. Der Elektrodenraum D, in dem sich die verstellbare Kathode K befindet, deren Ableitungsdrähte innerhalb des Gasraumes isoliert sind, taucht teilweise in den Elektrolyten ein (Kathodenraum). Der nicht eintauchende obere Raum dient zur Aufnahme des negativ geladenen Sauerstoffes (- 0), der durch das Zuleitungsrohr Z, eingeleitet wird. Der Elektrodenraum F ist ebenso angeordnet wie der Elektrodenraum D und enthält die Anode A (Anodenraum).
Der nicht eintauchende obere Raum dient zur Aufnahme
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ionen (-0) des Kathodenraumes D stürzen sich auf die freien, positiv geladenen Wasserstoffionen (+ HJ des Elektrolyten, mit dem sie sich unter Freiwerden von elektrischer Energie zu Wasser verbinden. Der Säurerest SO4, der für sich allein nicht existenzfähig ist, verbindet sich sofort wieder mit dem Wasser SO, wobei nach der Formel
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Schwefelsäure entsteht und Sauerstoff frei wird. Dieser ist aber seiner Natur nach negativ elektrisch geladen, wird also von der Kathode K abgestossen.
Er erscheint daher als negatives Elektrolytion an der Anode A, an der ihm sofort die im Anodenraum vorhandenen positiv geladenen Wasserstoffionen unter Freiwerden der dem Thermoeffekt äquivalenten elektrischen Energie zu Wasser vereinigen. Fig. 1 gibt ein Bild von dem Zustandekommen des elektrischen Stromes und von dem Ausgleich der Gas-mit den Elektrolytionen.
Ebensogut wie hier Wasserstoff und Sauerstoff zusammentreten, können auch andere Gase oder auch Dämpfe und Gase miteinander in Wechselwirkung treten unter Anwendung eines geeigneten Elektrolyten. So z. B. können Chlor und Wasserstoff in Salzsäure als Elektrolyt sich gegenübergestellt werden oder in der Sauerstoff-Wasserstoffkette wird letzteres durch ein anderes Gas, wie z. B. Äthan, Methan, Azetylen, Leuchtgas, Wassergas usw. ersetzt. Selbst Dämpfe von Benzin, Petroleum, Spiritus usw. können die Stelle des Wasserstoffes vertreten, wobei immer der thermische Effekt in Stromarbeit umgesetzt wird, unter Bildung von Wasser und Kohlensäure.
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Körper.
Fig. 2 zeigt, wie der Wasserstoff durch einen festen Körper, in diesem Falle Kohle, ersetzt ist. Die Wirkungsweise ist nach dem Gesagten klar. Es ist dabei nur notwendig, den Sauerstoff negativ elektrisch geladen der Kathode A zuzuführen, worauf die Kohle von selbst positives Potential anninint und A Anode wird. Es erfolgt dabei die Verbrennung derselben unter Bildung von Wasser an der Kathode und Kohlensäure an der Anode.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mit elektrisch geladenen Gasen betriebenes Gaselement, dadurch gekennzeichnet, dass entweder nur eine Gasart in positiv oder in negativ geladenem Zustande oder beide Gasarten in entgegengesetzt zueinander geladenem Zustande zur Verwendung kommen.