Galvanische Zelle mit selbsttätiger Gas-Dopolarisation, insbesondere für vollkommen flüssige Elektrolyte und Verfahren zu deren Herstellung. Beim Bau von galvanischen Zellen mit selbsttätiger Gas-Depolarisation war es bisher unmöglich, eine Zelle von grosser Leistungs fähigkeit zu schaffen, hauptsächlich, weil es schwierig war, eine hinreichend wirkungsvolle Depolarisation herbeizuführen.
In einer gewissen Art solcher Zellen war bisher eine zentrale innere Elektrode aus po röser Kohle vorhanden, die in besohderer Art zubereitet war und in einem äussern Gefäss angeordnet war, durch welchen Kohlekörper die Gas-Depolarisation stattfand. Einer sol chen innern zentralen Kohlenelektrode mussten aber verhältnismässig geringe Abmessungen mit Rücksicht auf das äussere Gefäss gegeben werden.
Infolgedessen war nur eine be schränkte E lektrodenoberfläche zur Entfaltung der Wirkungen von Luft oder irgend einem andern Gas vorhanden, auch hatte der Elek trolyt nur geringe Angriffsfläche zur Depolari- sation, die entsprechend gering war. Aus diesem Grunde gestatten Zellen des besehrie- benen Typu3 bei weitem nicht eine so grosse Leistung, als wie mit den sonstigen<B>Ab-</B> niessungen der Zelle gewonnen werden könnte, wenn eine wirkungsvolle Gas-Depolarisation berbeigeführt würde.
Aus diesem Grunde muss auf die Anord nung der Kohlerielektrode in solcher Weise besonderer Wert gelegt werden, dass sie mit dem zu depolarisierenden Gas die denkbar grösste Berührungsfläche erhält, ebenso wie mit dem Elektrolyten. Dies wird gemäss der Erfindung in erster Linie dadurch erreicht, dass die Kohlenelektrode als äusseres Gefäss für die andern Teile ausgebildet wird, aus denen die Zelle besteht. In dieser Einsicht sind bereits früher Anstrengungen gemacht worden, die aber erfolglos waren, weil<B>der</B> flüssigeElektrolyt durchbydrostatischenDruck durch die.
Poren der Kohle hindurchgetrieben wurde. Die Depolarisation wird dadurch voll kommen unmöglich. (Vergl. deutsche Patent schrift<B>81978,</B> Seite<B>1,</B> Spalite 2, Zeile 12 Lind<B>13.)</B> Um den genannten Übelstand zu vermeiden, muss gemäss jener Patentsebrift ein Elektro lyt von pasteartigem Zustande angewendet werden, der durch einen porösen Zylinder aus Ton von der äussern Kohlenelektrode getrennt ist.
Infohredessen bildet in diesem Fall die Kohlenelektrode nicht ein Aufnahmegefäss für den Eleldrolyten, sondern es ist der poröse Tonzylinder, der den Elektrolyten enthält.
So hat man mit der Benutzung wirklich flüssiger Elektrolyte in Zellen noch keinen Ei-folg gehabt, in denen etwa die Kohlen- elektrode unmittelbar als äusseres Gefäss dient. <B>Es</B> ist jedoch von grösster Wichtigkeit zum Aufrechterhalten einer möglichst konstanten Spannung, einen flüssigen Elektrolyten züi haben, weil in diesem Fall die erzeugten Rückstände der Zersetzung die Möglichkeit erhalten, leicht von den Elektroden abzukom men.
Infolgedessen kann die theoretisch grösste Spannung der Zelle mit grösserer Vollkommen heit mit einem flüssigen Elektrolyten während der ganzen Arbeitsdauer der Zelle aufrecht erhalten werden, was jedoch unmöglich ist, wenn pasteähriliche Elektrolyte verwendet werden, weil bei solchen die Diff usion grösse ren Schwierigkeiten begegnet.
Gemäss der Erfindung ist es nun miiglich, in galvanischen Zellen von genanntem Typtis, insbesondere für vollkommen flüssige Elektro lyte, eine Kohlenelektrode züi benutzen, die als äusseres Gefäss dient, so dass man eine wirkungsvolle, selbsttätige Gas-Depolarisation gewinnt, die ihrerseits eine Steigerung der Leistung der Zelle in denkbar grösstein Masse ermöglicht, während eine konstante Span nung aufrechterhalten werden kann.
Dieses Ergeb nis wird dadurch erreicht, dass die zur Ein wirkung kommenden Wandungen des äussern Kohlengefässes mindestens zwei zusammen hängende Schichten enthalten, die aneinander- gelegt sind, so dass eine dieser Schichten, welche mit, dem Elektrolyten in BerührunP,1 steht, von demselben benetzt wird, so, dass der Elektrolyt in die Poren dieser Schicht eindringen kann, während die daran ange schlossene Kohlenschieht mindestens eine Sub stanz enthält, die in grösstem Masse zu ver hindern vermögen,
dass der Elektrolyt die Kohlerielektrode gänzlich durchdringt. Das erwähnte Eindringen des Elektrolyteii bis züi einer gewissen Tiefe in die Poren der innern Kohlenwandung ist von grösster Wichtigkeit, weil dadurch die Berührungsfläche zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten bedeu tend vergrössert wird und teils den Strom übergang erleichtert, teils grosse Mengen von depolarisierendem Gas liefert, die von der Aussenseite her in die Poren der Kohlenelek- trode eingedrungen sind und nun mit der Gesziiiitol)
ei#fläelie des in den Poren enthaltenen Elektrolyten in Berührung tritt. Dalier wird der Depolarisationsvorgang sehr wirkungsvoll. Auf diese Weise können noch weitere vergilisserte Berührungsflächen ge- worinen werden, die noch zu denjenigen hin zukommen, welche durch die oben erwähnte Bauart der Zelle erhältlich sind.
Die Depo- larisation kaikii noch weiter dadurch gefördert -werden, dass man an der Berührungsfläche zwischen dem Elektrolyten Lind dem depolari- sierenden Gas eine katalytische Substanz an ordnet.
Die industrielle Herstellung einer Zelle von oben beschriebenen Eigenschaften, näm- ]ich mit einer vom Elektrolyten befeuchteten Schicht und einer sieh daran anschlief)enden, nicht feucht werdenden Schicht kann auf ver schiedene Arten geschehen. Augenscheinlich künnen um diese genannten Schichten noch eine oder mehrere andere von gleicher Wir kungsweise herumgelegt werden.
So kann inan gemäss der Erfindung zur Herstellung der Zelle gänzlieli oder zum Teil eine bekannte, in ihren Bestandteilen genauest feststellbare Alisuhung verwenden, die in der Hauptsache feste organische Substanzen erit- hält, wie Kohle im koksförmigen Zustande, Anthrazit und dergleichen, sowie Mehl- oder weniger flüssige Substanzen von mehr oder weniger fetter Art, wie z. B.
Teer, im Be darfsfalle verbunden mit andern Substanzen, wie etwa Silikaten, welch letztere besonders geeignet sind, zu verhüten, dass der Elektro lyt die Kohle durchAringt. Wenn das Gefäss t> nach Bedarf gestaltet ist und gegebenenfalls getrocknet worden ist, wird es zum Herbei führen eines guten Leitungsvermögens hin reichend hoch erhitzt, beispielsweise bis auf <B>600</B> Centigrad oder mehr.
Damit die zur Ein- wirkung kommenden Wandungen des Gefässes die oben beschriebenen Eigenschaften erhalten, wenn eine fette Substanz verwendet wird, kann man gemäss der Erfindung so vorgehen, dass die Maximaltemperatur und die Erhitzungs- zeit so bemessen werden, dass die fette Sub stanz nicht ans dem ganzen Körper heraus- gebrannt wird, sondern nur an dessen Aussen flächen, und dass eine fette Schicht,
welche das Hindurchtreten des Elektrolyten nicht zulässt, in der zentralen Zone des Quer schnittes der (-x'e.fässwand belassen wird, wäh rend eine Schicht, die fettfrei ist und in die der Elektrolyt eindringen kann, an der Innen fläche der Gefässwand vorhanden ist.
Das genannte Verfahren kann in der Weise ab geändert werden, dass die fette Substanz, die zur Erzeugung des Materials benutzt wurde, gänzlich oder teilweise aus den Wandungen des Gefässes herausgebrannt wird Lind dass letzteres darin init einer fetten Substanz, wie z.B.Paraffin, imprägniert wird, und zwar in einem geeigneten Aggregatzustand.
Die fette Substanz wird nach Verdampfung der Lösung, -wenn es sich um eine solche handelt, voll ständig oder zum grössten Teil von der Innen wand des Gefässes und bis zu gewisser Tiefe entfernt, indem man beispielsweise. die ge nannte WandflÜtehe auf eine gewisse Zeit dauer hin einer höheren Temperatur aussetzt als derjenigen des Schmelzpunkte,% der fetten Substanz. Diese Hitze wird vorzugsweise mit- telst einer Flüssigkeit, z. B.
Wasser, Salz lösung, verdünnter Salzsäure oder dergleichen an die betreffenden Wandflächen herange bracht, welche genannten Flüssigkeiten selbst bis zu der erforderlichen Temperatur erhitzt worden sind.
Eine weitere abweichendeAusführungsart besteht darin, dass das Kohlegefäss, nachdem die fette Substanz zur Erzeugung des Ma terials vollständig oder teilweise fortgebrannt worden ist, mit einer fetten Substanz von aussen her bis auf eine gewisse Tiefe impräg niert wird, so dass an der Innenseite des Ge fässes eine fettfreie Schicht übrig bleibt.
Anstatt die Imprägnierungsmasse, die an der Innenseite des Gefässes in einer gewissen Schicht vorhanden ist, fortzubringen, kann das Gefäss auch aus zwei verschiedenen Ma-- terialien hergestellt werden, die schichten weise anzuordnen sind, Lind zwar derart, dass die innere Schicht, die den Elektrolyten be rührt, von ihm durchfeuchtet werden kann, während die äussere Schiebt eine solche sein muss,
die den Elektrolyten nicht eindringen lässt Lind infolgedessen auch nicht durch die ganze Gefässwand hindurchdringen lässt. Der genannte Charakter kann dem letztgenannten Material dadurch gegeben werden, dass man der Kohlenmasse während ihrer Herstellung, also vor dem Ausbrennen, eine Substanz züi- fügt, die wie etwa ein Silikat dem Material die Eigenschaft gibt, seitens des Elektrolyten nicht durehfeuchtet zu werden.
Trotzdem die Erfindung in erster Linie auf flüssige Elektrolyten anwendbar ist, kann sie doch auch Elektrolyten von jeder andern Konsistenz verwerten, welche gestattet, den Elektrolyten in gleicher Weise wirken zu lassen. So können also auch pasteartige Elek trolyten benutzt werden, jedoch mit schlech- terem.Ei-gebnis. Es kann sowohl ein verwan- delbarer., als auch ein unverwandelbarer Elek trolyt verwendet werden, letztere'Art wird indessen vorgezogen.
Bei praktischer Ausführung der Erfindung wird das Kohlengefäss vorzugsweise in zwei oder mehr Abteile in horizontaler oder verti kaler Richtung geteilt, so dass man zwei oder mehr Abteile gewinnt, die durch isolierende Scheidewände getrennt sind. Bei solcher An ordnung kann man die Zelle als aus zwei oder mehr kleinen Zellen bestehend ansehen. In der Praxis wird die Teilung der Zelle in zwei Teile mittelst einer vertikalen Scheide wand, und somit nur eine Teilung erforder lich sein.
Durch ein solches Teilen der Zelle und durch Verbinden der Unterzellen in Reihen schaltung kann man eine doppelte Spannung pro (4ewichtseinheit oder eine Erhöhung der praktisch erreichbaren Leistung im Vergleich zu einer ungeteilten Zelle von gleichen Aussen massen gewinnen, wobei die Leistungssteige rung grösser ist als der Mehraufwand an Elektrolyt, welcher der Teilung des Elektro- lyten in Abteile entspricht. Dann kommt <B>für</B> jede Anwendung der Zelle nur die Span- nungserhöhung in Betracht, die eine gewisse Untergrenze überschreitet.
Die letztgenannte Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung als Beispiel veranschaulicht. Fig. <B>1</B> ist eine. Seitenansicht und Fig. 2 eine Oberansicht der Zelle; Fig. <B>3</B> zeigt einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. <B>1;</B> die Fig. 4 und<B>5</B> zeigen in Seiten- ansieht beziehungsweise Oberansicht eine Zinkelektrode.
Das Kohlegefäss, welches auf der Zeich nung eine paralielepipetische Form besitzt, ist mit dem Bezugszeichen<B>1</B> versehen, wäh rend dessen Deckel mit 2 bezeichnet ist. Der genannte Deckel ist an Flanschen, Vor sprüngen, Nuten 4 oder dergleichen mit Hilfe von Schliessvorrichtungen wie Haken<B>3</B> oder dergleichen befestigt. Zwischen dem Deckel und der Oberkarite des Gefässes oder den Oberkanten der Gefässe ist ein Dichtungs mittel, vorzugsweise eine elastische Substanz vorgesehen.
Das Gefäss ist in zwei Teile ge teilt, wie aus Fig. <B>3</B> ersichtlich ist, und zwi- scheu den beiden Teilen ist eine Scheidewand<B>5</B> aus isolierendem Material vorgesehen, z. B. aus Pappe, die in besonderer Art imprägniert ist und die beiden Abteile dicht gegenein ander abschliesst. Durch diese Anordnungen sind innerhalb des Gefässes zwei Kammern geschaffen, von denen jede eine Zinkelek trode<B>6</B> und den Elektrolyten in sich auf nimmt. Die genannte Zinkelektrode kann rost artig gestaltet sein oder eine Mehrzahl hori zontaler Teile bilden.
Dank dieser Anordnung wird die Zusammensetzung des Elektrolyten im obern Teil und am Boden der Zelle so gleichförmig wie möglich bleiben, wodurch verhütet wird, dass nur örtliche Ströme auf treten, die das Zink stellenweise scharf an greifen würden. Ausserdem wird das Zink noch gegen eine schädliche Einwirkung von 'Substanzen geschützt, welche die andere Elek trode hinterlassen könnte. Vorzugsweise wird die Zinkelektrode, wie in Fig. 4 dargestellt, ausgeführt.
Die beiden Teile<B>7, 7</B> des Kopfes stehen eng aneinander und sind halbzylindrisch (Fig. <B>5).</B> Im Bedarfsfall werden die beiden Halbzylinder miteinander verlötet oder in be liebiger anderer Art miteinander verbunden, so dass die beiden Backen zusammen einen zylindrischen Ansatz oder einen schwach ko nischen Ansatz bilden, der durch eine Öffnung<B>8</B> im Deckel hindurchtritt (Fig. <B>1</B> und 2). Durch diese Anordnung schmiegt sich die Zinkelek trode dein Deckel an und bildet durch einen Kork verschlossen einen Handgriff, der das Einsetzen und das Herausnehmen der Elek trode erleichtert. Der beschriebene Vorsprung kann mit Gewinde versehen werden oder mit irgend einer elastischen Substanz abgedeckt werden.
Diese Anordnungen bezwecken, ein Erneuern abgenutzter Elektroden zu erleich tern. Die beschriebenen Anordnungen sind augenscheinlich auch auf ungeteilte Gefässe anwendbar. Eine Zinkelektrode mit hohlem Aneiatz, aus einem einzigen Stück bestehend, kann auch durch Giessen hergestellt werden.
Beim Erneuern der Zelle kann ein und dieselbe Kohlerielektrode von neuem benutzt werden, mir der E lektrolyt und die Zink elektrode müssen erneuert werden. Die Er neuerung lässt sich gemäss Fig.1 und 2 leicht dadurch machen, dass man die Haken<B>3</B> löst, den Deckel abnimmt, die Zinkelektrode her ausnimmt und den Elektrolyten ausschüttet. Alsdann wird frischer Elektrolyt in das Ge <B>fäss</B> wieder eingegossen, eine neue Zinkelek trode eingesetzt, der Deckel wieder aufgelegt, im Bedarfsfall gemeinschaftlich mit einer frischen Abdichtungssubstanz, die Haken wer den wieder geschlossen und der Kork einge führt.
Die Fugen zwischen den Kanten der Offnung <B>8</B> und der Vorsprünge<B>7</B> können er forderlichenfalls durch Wachs, Paraffin oder dergleichen abgedichtet werden. Wenn man den Vorsprung ein wenig konisch macht, ist solche Abdichtung nicht nötig.
Der Boden des Gefässes, durch welchen keine Luft-Depolarisation stattfinden kann, braucht nicht die Eigenschaften der oben be schriebenen Kohle zu haben und kann, wenn erwünscht, aus einem andern Material als Kohle hergestellt werden, wie jeder andere Teil, der an der Depolarisation nicht teil- nimmt. Bei der industriellen Herstellung des Gefässes kann jeder Teil<B>für</B> sich allein her gestellt werden, oder das Gefäss kann in der üblichen Weise fabriziert und dann in zwei Teile zerschnitten werden.
Zum Zwecke derVerbindung mit der elek trischen Leitung wird zweckmässig ein Teil der das Gefäss bildenden Kohlensubstanz mit Metall auf elektrotechnischein Wege oder auf andere Weise überzogen.
Um die Verdunstung des Elektrolyten noch mehr zu verringern, werden ein oder mehrere Zellen gemeinschaftlich mit einerVerkapslung ausgerüstet, die so beschaffen ist, dass trotz ihres Vorhandenseins die Luft noch iiT hin reichendem Masse Zutritt zur Zelle hat. Wenn ein anderes Gas als Luft als depolarisierendes Mittel benutzt wird, muss das Gehäuse natür lich so beschaffen sein, dass das Gas dessen Wandungen nicht durchdringt.