CH453446A - Akkumulator - Google Patents

Description

      Akkumulator       Die Erfindung betrifft einen Akkumulator, der stän  dig gas- und flüssigkeitsdicht betrieben werden kann.  



  Beim     Laden    und insbesondere beim Überladen von  Akkumulatoren entstehen an den Elektroden Gase, Was  serstoff und/oder     Sauerstoff,    die sich im Innern eines  dicht verschlossenen     Akkumulatorgehäuses    anreichern  und einen so hohen Überdruck entwickeln können, dass  der Akkumulator durch ein Aufplatzen oder Aufblähen  des Gehäuses zerstört wird.  



  Es wurde daher schon vorgeschlagen, die Rückver  wandlung von     Sauerstoff    und     Wasserstoff    in Wasser  durch Einführung eines Katalysators,     z.B.    von metalli  schem Platin, zu beschleunigen. Da jedoch die entste  henden Gase,     Wasserstoff    und     Sauerstoff,    so gut wie  nie im     stöchiometrischen    Mengenverhältnis 2: 1 auf  treten, verursacht das im Überschuss vorhandene Gas,  insbesondere Wasserstoff, trotz der katalytisch beschleu  nigten Umsetzung einen inneren Überdruck.  



  Nach einem anderen Vorschlag sollen im Innern  eines dicht verschlossenen Akkumulators Stoffe ange  ordnet werden, die die entstehenden Gase absorbieren.  Sobald jedoch das     Absorbens    mit Gas gesättigt ist, ent  steht beim weiteren Überladen des Akkumulators eben  falls ein unkontrollierbarer     übedruck.     



  Die bekannten gasdicht verschlossenen Akkumula  toren erfordern einen     Gas-Sammelraum    oder einen Aus  weichraum für einen Teil der     Elektrolytmenge.    Die beim  Überladen frei werdenden Gase erhalten über ihn Zutritt  zur aktiven Masse der Elektroden.  



  Da für die bekannten gasdicht verschlossenen Akku  mulatoren eine Überkapazität der negativen gegenüber  der positiven Elektrode vorgeschrieben ist, kann sich  beim Überladen nur Sauerstoff an der positiven Elektro  de entwickeln, der von der aktiven Masse der negativen  Elektrode entwickeln, der von der aktiven Masse der  negativen Elektrode unter Rückbildung eines Oxids oder       Hydroxids,        z.B.        Cd(OH).-"    sofort gebunden wird. Eine  nennenswerte Entwicklung von     Wasserstoff    unterbleibt  unter diesen Umständen.    Unter diesen Vorraussetzungen bestimmt die kleinere  Kapazität der positiven Elektrode die Gesamtkapazität  des Akkumulators.

   Die grössere Kapazität der negativen  Elektrode ist zur Speicherung elektrischer Energie nicht  voll nutzbar. Ihr Kapazitätsüberschuss dient vielmehr  nur als Sicherheit gegen eine     Wasserstoffentwicklung     beim Überladen.  



  Wählt man die Kapazität der negativen Elektrode  gleich der der positiven Elektrode, so können beim Über  laden des Akkumulators gleichzeitig     Sauerstoff    und Was  serstoff entstehen. Während jedoch der an der positiven  Elektrode entstehende     Sauerstoff    relativ rasch von der  aktiven Masse der negativen Elektrode, die aus unedlen  Metallen, wie Cadmium oder Zink, bestehen kann, unter  Rückbildung des entsprechenden Metalloxids oder     -Hy-          droxids    aufgezehrt wird, verläuft die Umsetzung des an  der negativen Elektrode beim Überladen entstehenden  Wasserstoffs mit der aktiven Masse der positiven Elek  trode, die     z.B.    aus     Nickel-(111)-Oxid,

      Silberoxid oder  dergleichen bestehen kann, erheblich langsamer.  



  Beim Überladen entwickelt sich im Innern des Akku  mulators ein stationärer Zustand, in dem die pro Zeit  einheit entstehende Gasmenge an     Wasserstoff    und/oder  Sauerstoff gleich ist der Gasmenge, die pro Zeiteinheit  wieder aufgezehrt wird.  



  Dieser stationäre Zustand, der sich im Auftreten eines  konstant bleibenden inneren Druckes äussert, ist abhän  gig von der     überlade-Stromstärke,    die die Geschwindig  keit der Gaserzeugung bestimmt, sowie von der Ge  schwindigkeit, mit der die entstandenen Gase wieder in  ihre Ausgangsverbindungen zurückverwandelt werden.  



  Die unter den üblichen Ladebedingungen am lang  samsten verlaufende Reaktion ist die Umsetzung des  Wasserstoffs mit der aktiven Masse der positiven Elek  trode unter Rückbildung von Wasser. Sie bedingt daher  in erster Linie den beim Überladen gewöhnlich im Innern  des Akkumulators sich einstellenden hohen inneren über  druck.  



  Die Geschwindigkeit der     Wasserstoff-Umsetzung    ist  insbesondere deswegen so niedrig, weil die an der nega-           tiven    Elektrode in statu nascendi auftretenden reaktions  freudigen Wasserstoff-Atome sich sofort zu reaktions  trägen Wasserstoff-Molekülen vereinigen:  
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    2H-. <SEP> H..            >=,s        bestent    somit     ctie        Autgabe,    den beim     Uberlatien     des Akkumulators an der negativen Elektrode entstehen  den Wasserstoff möglichst lange im atomaren Zustand  zu erhalten.  



       Erfindungsgemäss    wird diese Aufgabe gelöst durch  die Anwesenheit mindestens eines die     Rekombination     des atomaren Wasserstoffs zum Wasserstoff-Molekül ka  talytisch verzögernden Stoffes. Der Akkumulator ent  hält also Stoffe, die die     Rekombination    des atomaren  Wasserstoffs zum     Wasserstoff-Malekül    katalytisch ver  zögern und damit seine Rückverwandlung in Wasser  mittelbar beschleunigen, da der atomare Wasserstoff mit  erheblich grösserer Geschwindigkeit mit der aktiven  Masse der positiven Elektrode und/oder mit gleichfalls  gasförmig vorhandenem Sauerstoff reagiert als der mo  lekulare.  



  Solche Stoffe, die die     Wasserstoff-Rekombination     verzögern, sind beispielsweise Schwefel- und     Selen-Ver-          bindungen,    wie     Thiorharnstoff,        Selendioxyd        u.a.    In glei  cher Weise sind auch Phosphorsäure, Phosphate und     Si-          licium-Verbindungen    für diesen Zweck geeignet. Für  Akkumulatoren mit     alkalischem    Elektrolyten empfiehlt  sich ein Zusatz von Wasserglas.  



  Insbesondere ist ein Aufbringen dieser Verbindungen  auf die inneren Gefässwandungen, auf freiliegende     Elek-          trodenteile,    Stromzuführungen und dergleichen vorteil  haft, weil an diesen Stellen Wasserstoff-Atome bevor  zugt     rekombinieren.     



  Die genannten Stoffe können beispielsweise als Paste  aufgestrichen, aufgespritzt oder durch Eintauchen in  entsprechende Lösungen auf die zu inaktivierenden       Oberflächen    aufgebracht werden.  



  Die genannten Stoffe können ebenfalls dem Elektro  lyten als Zusätze beigefügt werden.  



  Akkumulatoren, die einen oder mehrere der genann  ten Stoffe enthalten, können mit höheren Stromstärken  als bisher geladen und     überladen    werden, da die hierbei  sich einstellenden inneren Überdrucke erheblich redu  ziert sind. Akkumulatoren mit solchen Zusätzen zeich  nen sich durch erhöhte Sicherheit gegen innere Über  drucke aus.  



  Ferner benötigt die negative Elektrode unter diesen  Umständen keine     Überschuss-Kapazität    gegenüber der  positiven Elektrode.    Mit Vorteil lässt sich die Massnahme nach der Er  findung auch bei Akkumulatoren mit saurem Elektro  lyten, insbesondere Bleiakkumulatoren, anwenden, und  ebenso bei Akkumulatoren, bei denen der Elektrolyt in  der fertig zusammengebauten     Akkumulatorzelle    solange       konzentriert    wurde, bis bei einem für den Akkumulator  charakteristischen äusseren Druck kein Gas mehr ent  weicht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gas- und flüssigkeitsdichter Akkumulator mit einer positiven und einer negativen Elektrode und einem Elek trolyten, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ein oder mehrere Katalysatoren enthält, die die Rekom- bination von atomarem Wasserstoff verzögern. UNTERANSPRÜCHE 1. Akkumulator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Katalysatoren mindestens teilwei se aus Verbindungen der Elemente der sechsten Haupt gruppe des periodischen Systems bestehen. 2.

   Akkumulator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Katalysatoren mindestens teilwei se gekennzeichnet, dass die Katalysatoren mindestens teilweise aus Thioharnstoff und/oder Selendioxyd be stehen. 3. Akkumulator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Katalysatoren mindestens- teilwei se aus Phosphor- und/oder Siliziumverbindungen be stehen. 4. Akkumulator nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Katalysatoren mindestens teilwei se aus Phosphorsäure, Phosphaten und/oder Wasserglas bestehen. 5. Akkumulator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass seine innere Oberfläche mit den Ka talysatoren belegt oder imprägniert ist. 6.

   Akkumulator nach Patentanspruch: oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeich net, dass er einen alkalischen Elektrolyten enthält. 7. Akkumulator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sich zwischen den Elektroden ein Se parator befindet.