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Elektrisches Kohle-Zmlement.
Die meisten elektrischen Elemente nutzen sich auch bei geöffnetem Stromkreis ab, u. zw. wird dies durch die Konvektion der Flüssigkeit rings um die meist aus Zink bestehende negative Elektrode verursacht. Die sich bildenden Zinksalze haben nämlich grössere Dichte als die Erregerflüssigkeit und es entsteht dadurch eine ständige Erneuerung derselben an der negativen Elektrode.
Bei der gewöhnlichen Form der senkrecht in die Flüssigkeit eintauchenden Zinkelektroden ist ferner oftmals Bruch in der Oberfläche festzustellen. Dies rührt daher, dass der Sauerstoff der Luft in diesem Punkte die Auflösung des Zinkes verursacht. Durch die Gegenwart des Zinkes an der Oberfläche der Flüssigkeit wird auch Sauerstoff aufgenommen, der sich in der Flüssigkeit löst und die Kohlenelektrode depolarisiert. Die Diffusion der Zinksalze im Oberteil der Flüssigkeit verursacht die Abscheidung von Sauerstoffsalzen in den Poren der positiven Kohlenelektrode, wodurch diese Elektrode durch Kristallbildung oder durch Entstehung von Zinkhydroxyd verschmutzt wird.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, u. zw. besteht das neue Element aus einer senkrecht angeordneten Kohle und einem Zinkblech, das den ganzen unteren Teil des Gefässes einnimmt. Als Erregerflüssigkeit wird die Lösung eines Ammoniumsalzes, insbesondere Salmiak, verwendet.
Es ist wesentlich, dass die Zinkplatte am Boden des Gefässes untergebracht wird und eine möglichst grosse Oberfläche einnimmt und die Kohlenelektrode in Stabform angewandt wird und sich durch die ganze Höhe der Flüssigkeit erstreckt.
Die beim normalen Arbeiten des Elements gebildeten Zinksalze sammeln sich infolge ihres höheren spezifischen Gewichtes in einer dichten Schicht am Boden. Das dort liegende Zink wird auf seiner gesamten Oberfläche von einer einheitlichen Flüssigkeit umgeben und so die örtliche Einwirkung vermieden. Anderseits wird der obere Teil der positiven Elektrode niemals mit der gesättigten Zinklösung in Berührung kommen können und es bleibt so ihre Porosität gewahrt, so dass die Depolarisation äusserst rasch eintreten kann.
Der während der Tätigkeit des Elements sich entwickelnde Wasserstoff setzt sich am unteren Teil der Kohle fest, während am oberen Teil derselben, der sich in Berührung mit Luft befindet, keine Polarisation auftritt. Im selben Masse, wie sich der untere Teil polarisiert, bildet sich am oberen Teil
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zwischen dem Ober-und Unterteil der Kohlenelektrode entwickelt, der so lange auftritt, als die beiden Enden der Kohle nicht das gleiche Pontential haben. Die obenstehende, verhältnismässig leichte Flüssigkeit kann bequem den Sauerstoff der Luft aufnehmen, während am Boden liegende dichte Lösung kein oder nur sehr wenig Gas absorbiert, so dass das Zink während der Ruhepause nicht angegriffen wird. Der Zinkverbrauchist auf 1'25 g für die Amperestunde festgestellt, nähertsichalso stark dem theoretischen Werte.
Auf beiliegender Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungform dargestellt, u. zw. zeigt : Fig. 1 einen Schnitt durch das Element, Fig. 2 die Ansicht einer besonderen Ausführungsform der Kohlenelektrode.
Die Zinkplatte (Fig. 1), die auf dem Boden des Gefässes angebracht ist, ist vom Kohlenzylinder C durch eine Filzplatte F oder durch ein Ebonitkreuz oder durch irgendeine andere isolierende Masse getrennt. Die Verbindung mit dem Zink wird durch einen auf seiner ganzen senkrechten Ausdehnung
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isolierten Draht hergestellt. Während des Arbeitens wird ein die ganze Höhe des Gefässes ausfüllendes
Lackmuspapier eingebracht, an dem man sieht, dass die Flüssigkeit unterhalb des Filzes sauer wird.
Es bildet sich dort Zinkchlorür. Im Gegensatz hiezu wird die Flüssigkeit, die am oberen Teil des Ele- ments anliegt, alkalisch, da sie das Ammoniak des Erregersalzes enthält. Das Ammoniakgas kann sieh frei entwickeln, ohne mit dem Zinkehlorür zusammenzutreffen, mit dem es die wohlbekannten Kristalle bilden würde.
Man kann die Elektrode 0, die zylindrische Form hat, durch ein flügelartiges oder lamelliertes
Stück Kohle ersetzen, um die depolarisierende Oberfläche der positiven Elektrode zu. vergrössern (s. Fig. 2).
Da der untere Teil der positiven Elektrode nur eine sehr geringe Entfernung von der negativen
Elektrode hat, ist der elektrische Widerstand des Elements sehr gering.
Man bemerkt, dass das Sinken des Flüssigkeitsspiegels in dem Gefässe die wirksame Oberfläche der Elektroden nicht geringer macht, wie dies bei den gewöhnlichen Elementen der Fall ist. Die rasche
Depolarisation der neuen Elemente wird durch die elektrischen Ströme veranlasst, die zwischen dem oberen und unteren Teil der Kohlenelektrode auftreten..
In Fig. 1 ist angedeutet, dass nach dem Arbeiten der untere Teil der Elektrode stark polarisiert ist, während der obere Teil, der von einer mit dem Sauerstoff in Berührung stehenden Flüssigkeit benetzt wird, nur wenig polarisiert ist. Es entwickelt sich demnach ein elektrischer Strom zwischen diesen beiden
Punkten, dessen Intensität die Depolarisation ergibt. Die Stärke dieser Ströme'wird noch dadurch vermehrt, dass die positive Elektrode in ihrem oberen Teil mit Flüssigkeiten verschiedener Dichte und verschiedener Zusammensetzung in Berührung kommt. Damit diese Depolarisation möglichst gross wird, ist es zweckmässig, den wagerechten Durchmesser der Flüssigkeit so gross wie möglich zu machen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Kohle-Zinkelement, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmige Zinkelektrode wagerecht am Boden des Elements liegt, so dass sie immer vollständig von der dichten mit Zink gesättigten
Erregerflüssigkeit umgeben ist, während die stabförmige Kohlenelektrode senkrecht angeordnet ist, wobei der untere Teil der Kohlenelektrode der Zinkelektrode möglichst angenähert und der obere Teil der Kohlenelektrode in Berührung mit Luft erhalten wird.