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Procédé pour immobiliser les liquides contenus dans les piles et accumulateurs électriques.
Les essais effectués en vue d'immobiliser les liquides contenus dans les accumulateurs, et notamment dans les accumulateurs au plomb, se sont heurtés à de graves inconvénients.
On a réalisé des accumulateurs au plomb pour lampes de poche. Ces batteries doivent pouvoir se placer dans n'importe quelle position.
Or, comme une ouverture est nécessaire pour assurer l'échappement des gaz, on s'est appliqué à obtenir une solidification du liquide afin d'en éviter l'écoulement au dehors. L'échec observé régulièrement dans la construction de tels accumulateurs est dû en ordre principal à cet écoulement.
Si, pour une pile sèche ordinaire fonctionnant au chlorure d'ammonium, on peut employer de l'amidon, il n'en est pas de même pour un élément contentde l'acide sulfurique. Car cet acide saccharifie l'a midon, ou bien se combine avec les composés organiques gélifiants ou encore détruit leurs propriétés.
Parmi les composés minéraux, seul un silicate soluble de soude ou de potasse semblait utilisable.
A cet effet, au lieu d'acide sulfurique titré à 20 - 22 degrés
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Pammé pour les accumulateurs, on emploie l'acide à une concentration un peu plus élevée, par exemple, à 28 Bé. Au moment de remplir les batteries, on mélange vivement à l'acide ure solution de silicate de soude. Après quelques heures, le mélange se solidifie par formation d'hydrogel d'acide silicique. Lais comme la production d'un hydrogel convenable réclame une technique précise et délicate, notamment pour la qualité du silicate (sous le rapport Ma20, Si02), le titre des solutions et leur mélange, la gélification est souvent imparfaite.
Les batteries restent alors inachevées pendant un temps assez long, et la fabrication est irrégulière. D'ailleurs d'autres inconvénients ne tardent pas à apparaître: sels grimpante, liquéfaction à la charge.
Même si ces écueils sont évités, il en subsiste d'autres plus graves encore: charges et déchargea alternées défectueuses, pertes en circuit ouvert, et, comme la gelée se trouve en milieu déshydratant (acide sul- furique + sulfate acide de soude), le phénomène de synérèse ou mûris - soment de l'hydrogel, c'est-à-dire la contraction accompagnée de libé- ration du liquide, se produit d'une façon prononcée.
D'autres défauts se font jour dans la suite : 1 La sulfatation des plaques due au courant de charge: lors de la charge, il se forme, à la plaque négative, du sodium métallique qui se combine momentanément au plomb pour se transformer ensuite en sul- fate de plomb, avec régénération du sulfate de soude rentrant dans le cycle.
2 Vu l'obligation de maintenir dans le bain la¯totalité de la surfa- ce des plaques, il y a lieu de compenser, par ajoute d'eau distillée , les pertes provoquées par évaporation et décomposition surtout durant la fin de charge. liais la gelée de silice étant irréveroible de sa na- ture, le liquide ajouté ne s'y incorpore plus. Ainsi, le but visé .n'est pas atteint,et la batterie est de qualité très inférieure.
La présente invention se distingue,par l'emploi d'un corps chimi - quement et électriquement inerte, tel le gel de silice, le charbon activé ou non, le kieselguhr, etc, 'pour autant que ces corps ne con - ,. tiennent pas de composés susceptibles de se combiner à l'acide sulfu - rique. Ces corps, dont l'énumération n'est pas limitative, se caracté-
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risent également par une porosité plus ou moins prononcée.
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Comme application, pour une petite batterie au plomb pour lampes de poche, boutons lumineux, etc.,Non emploie environ 20 grammes de gel de silice microporeux, en'poudre,'- de densité apparente de 0,60 à 0,75 dont le calibre de 0,05 à 0,4 mm. favorise un bon contact et écarte un tassement ultérieur. @
Cette quantité de gel de silice permet l'absorption à saturation d'environ 20 cc. d'acide sulfurique, en solution titrant 22 Bé. Dans cette mesure, l'adsorption du liquide est intense et complète: Le li- quide se condense dans les pores du gel et participe en quelqaesorte à la nature solide de celui-ci.
Dans cette limite, il ne se produit non plus aucun suintement, le gel de silice, même saturé, ayant l'aspect et donnant la sensation d'une matière sèche.
A l'usage, lel de silice demeure rigide et indéformable: il ne subit ni gonflement ni contraction.
L'inactivité chimique du gel de silice préserve les plaques de la sulfatation catalytique ou de réactions secondaires ( par ex, couples locaux ).
D'autre part, la silice pure étant un diélectrique par excellence, on pourrait croire que la résistance intérieure a augmentée; mais pra- tiquement, grâce à l'extrême porosité du gel de silice activé, la bat- terie travaille dans les Mêmes conditions qu'un accumulateur fonction- nant avec l'acide en phase liquide.
Par rapport à d'autres produite, le rendement électrique est amé- lioré de cent pour cent et plus.'Tandis que les piles sèchesre peuvent fournir un travail prolongé, que des batteries au plomb, avec forma - tion d'hydrogel de silice, fonctionnent sans arrêt environ 3 heures , les batteries avec gel de silice mises en observation ont permis un éclairage constant et continu pendant 9 heures dès la première recharge,
Les plaques faisant corps avec le gel saturé et incontractible, la répartition du liquide est uniforme. Par suite du phénomène de l'ad - sorption, l'évaporaticr iu liquide est réduite, et il suffit d'une faible ajoute d'eau distillée de temps en temps.
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Si les produits mis en oeuvre, plomb, acide et eau, sont pure, la conservation àe la batterie est parfaite.
Enfin l'ensemble de ces avantages permet d'accélérer l'exécution et d'assurer une régularité absolue de la qualité.
Le procédé décrit peut également s'appliquer à la fabrication des piles électriques avec la possibilité d'utiliser une gamme plus étendue de corps formant gel, tels que gels d'alumine, de titane, de fer, etc., qui ne se combinent pas au chlorure d'amonium ou autres réactifs mis en oeuvre EN RÉSUMÉ, le présent brevet a pour objet : 1. Un procédé d'immobilisation des liquides contenus dans les piles et accumulateurs électriques, consistant en ce que dans les batte- ries au plomb on emploie des corps chimiquement et électriquement inertes, doués d'une porosité plus ou moins prononcée, tels que le gel de silice, le charbon activé ou non, le kieselguhr, etc., ces corps fixant complètement par adsorption l'acide sulfurique utilisé.
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Process for immobilizing liquids contained in batteries and electric accumulators.
The tests carried out with a view to immobilizing the liquids contained in the accumulators, and in particular in the lead-acid accumulators, have encountered serious drawbacks.
Lead-acid batteries have been produced for flashlights. These batteries must be able to be placed in any position.
However, as an opening is necessary to ensure the escape of the gases, we have endeavored to obtain a solidification of the liquid in order to prevent it from flowing out. The failure regularly observed in the construction of such accumulators is mainly due to this flow.
If, for an ordinary dry cell working with ammonium chloride, starch can be employed, it is not the same for an element containing sulfuric acid. Because this acid saccharifies at midon, or combines with organic gelling compounds or destroys their properties.
Among the mineral compounds, only a soluble silicate of soda or potash seemed usable.
For this purpose, instead of sulfuric acid titrated at 20 - 22 degrees
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Pammé for accumulators, the acid is used at a slightly higher concentration, for example, at 28 Bé. When filling the batteries, the sodium silicate solution is mixed vigorously with the acid. After a few hours, the mixture solidifies with the formation of silicic acid hydrogel. However, since the production of a suitable hydrogel requires a precise and delicate technique, in particular for the quality of the silicate (in the ratio Ma20, Si02), the titre of the solutions and their mixture, the gelation is often imperfect.
The batteries then remain unfinished for a fairly long time, and the production is irregular. Moreover, other disadvantages soon appear: climbing salts, liquefaction at the charge.
Even if these pitfalls are avoided, there are still others more serious still: defective alternating charges and discharges, open circuit losses, and, since the jelly is in a dehydrating medium (sulfuric acid + sodium acid sulfate), the phenomenon of syneresis or ripening of the hydrogel, that is to say the contraction accompanied by liberation of the liquid, occurs in a marked way.
Other defects emerge in the following: 1 The sulphation of the plates due to the charging current: during charging, metallic sodium is formed on the negative plate, which momentarily combines with lead to then transform into lead sulphate, with regeneration of the sodium sulphate entering the cycle.
2 Given the obligation to keep the entire surface of the plates in the bath, it is necessary to compensate, by adding distilled water, the losses caused by evaporation and decomposition, especially during the end of charging. as the silica gel is irreversible in its nature, the added liquid no longer incorporates into it. Thus, the intended goal is not achieved, and the battery is of very inferior quality.
The present invention is distinguished by the use of a chemically and electrically inert substance, such as silica gel, activated or unactivated charcoal, kieselguhr, etc., as long as these substances do not contain. do not contain any compounds capable of combining with sulfuric acid. These bodies, the enumeration of which is not exhaustive, are characterized
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also risk by a more or less pronounced porosity.
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As an application, for a small lead-acid battery for flashlights, illuminated buttons, etc., No employs about 20 grams of microporous silica gel, in 'powder,' - of bulk density 0.60 to 0.75 of which the caliber from 0.05 to 0.4 mm. promotes good contact and prevents subsequent settlement. @
This amount of silica gel allows saturation absorption of about 20 cc. sulfuric acid, in solution titrating 22 Bé. To this extent, the adsorption of the liquid is intense and complete: The liquid condenses in the pores of the gel and participates in some way to the solid nature of the latter.
Within this limit, no seepage occurs either, the silica gel, even saturated, having the appearance and giving the sensation of a dry substance.
In use, the silica remains rigid and undeformable: it does not undergo either swelling or contraction.
The chemical inactivity of silica gel preserves the plaques from catalytic sulphation or side reactions (eg, local couples).
On the other hand, pure silica being a dielectric par excellence, one might think that the internal resistance has increased; but practically, thanks to the extreme porosity of the activated silica gel, the battery operates under the same conditions as an accumulator operating with the acid in the liquid phase.
Compared to other products, the electrical efficiency is improved by one hundred percent and more. While dry cells can provide prolonged work, than lead-acid batteries, with the formation of silica hydrogel, operate non-stop for about 3 hours, the batteries with silica gel under observation allowed constant and continuous lighting for 9 hours from the first recharge,
Since the plates are integral with the saturated and non-contracting gel, the distribution of the liquid is uniform. As a result of the phenomenon of adsorption, the evaporation of the liquid is reduced, and it only takes a small addition of distilled water from time to time.
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If the products used, lead, acid and water, are pure, the conservation of the battery is perfect.
Finally, all of these advantages make it possible to speed up execution and ensure absolute consistency in quality.
The process described can also be applied to the manufacture of electric cells with the possibility of using a wider range of gel-forming bodies, such as alumina, titanium, iron gels, etc., which do not combine. with ammonium chloride or other reagents used IN SUMMARY, the present patent relates to: 1. A method of immobilization of the liquids contained in the batteries and electric accumulators, consisting in that in the lead batteries one uses chemically and electrically inert substances, endowed with a more or less pronounced porosity, such as silica gel, activated or not charcoal, kieselguhr, etc., these substances completely fixing by adsorption the sulfuric acid used.
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