CH460137A - Use of an electrolytic cell for voltage stabilization - Google Patents

Use of an electrolytic cell for voltage stabilization

Info

Publication number
CH460137A
CH460137A CH605565A CH605565A CH460137A CH 460137 A CH460137 A CH 460137A CH 605565 A CH605565 A CH 605565A CH 605565 A CH605565 A CH 605565A CH 460137 A CH460137 A CH 460137A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
use according
electrolyte
cathode
sub
electrodes
Prior art date
Application number
CH605565A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Dr Gaeumann
Hans Dr Baumgartner
Heinz-Guenter Dr Schmidt
Original Assignee
Oerlikon Accumulatorenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Accumulatorenfabrik filed Critical Oerlikon Accumulatorenfabrik
Priority to CH605565A priority Critical patent/CH460137A/en
Priority to AT764665A priority patent/AT269964B/en
Publication of CH460137A publication Critical patent/CH460137A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

       

  Verwendung einer elektrolytischen Zelle     zur        Spannungsstabilisierung       Allgemein bekannt sind die     Weston-    und     Clark-          Normalelemente,    die über längere Zeit eine genau  definiert     Klemmspannung    aufweisen und vor allem zu       Eichzwecken    dienen. Diesen Elementen dürfen nicht  grössere Ladungsmengen entnommen bzw.     zugefügt    wer  den, da sich dadurch die Spannung verändert. Insbeson  dere können sie nicht in einen elektrischen Kreis  dauernd angeschlossen werden, da solche Elemente nach  einiger Zeit wegen Erschöpfung oder     Überladung    un  brauchbar werden.

   Für elektronische Kreise besteht  jedoch ein grosser Bedarf nach spannungsstabilisieren  den Elementen, wie sie die elektrolytischen Zellen  darstellen.  



  Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 359 173 sind  ferner gasdichte alkalische, zur     Spannungsstabilisierung     geeignete Zellen bekannt, bei denen sich an der auf  positivem Potential befindlichen Elektrode infolge über  ladung Sauerstoff entwickelt. Der Sauerstoff wird an der  auf negativem Potential befindlichen Elektrode umge  setzt, was einer Entladung entspricht. Das Element  verbleibt daher immer im gleichen Ladungszustand und  die Ladungsspannung kann     als        Stabilisationsspannung     wirken.  



  Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Ver  wendung einer elektrolytischen Zelle, die zwei Elektro  den und einen Elektrolyten in einer gasdichten Umhül  lung aufweist, zum     Konstanthalten    einer Spannung,  unabhängig vom durchfliessenden Strom, dadurch ge  kennzeichnet, dass ein     Metallhalogenid    in Lösung als  Elektrolyt verwendet wird. Die erfindungsgemäss ver  wendete Zelle lehnt sich an den     Almeida-Akkumulator     an (Franz. Patentschrift Nr. 735 714, britische Patent  schrift Nr. 2 823). Eine zweckmässige Ausführung ver  wendet     Cadmiumjodid    als     Metallhalogenid    im Elektroly  ten.  



  Es kommen jedoch auch     Cadmiumbromid,        Cad-          miumchlorid,        Zinkjodid,        Zinkbromid        etc.    in Frage. Eine    zweckmässige Ausführung verwendet Kohle oder Gra  phit als Elektroden, die von den Halogenen in keiner  Weise angegriffen werden. Sobald eine solche     Cadmium-          jodidzelle    unter Strom gesetzt wird, scheidet sich an der  Kathode metallisches Cadmium ab und an der Anode  werden     Jodidionen    J- zu     J-3-Jonen    oxydiert. Die       J-3-Jonen    sind im Elektrolyten löslich.

   An der Anode  entwickelt sich ein Überschuss an Jod und es bildet sich  ein Konzentrationsgefälle an Jod von der Anode zur  Kathode. Infolge dieses Konzentrationsgefälles findet ein  Transport von Jod von der Anode zur Kathode und eine  Rückreaktion Cd +     J3    =     Cd++    + 3J-     statt.    Das  Jod oxydiert also das Cadmium zu     Cadmiumionen.     Nach einer gewissen Zeit halten sich die Cadmium-     bzw.          Jodabscheidung    und die Rückreaktion die Waage, und  die Zelle kann beliebig lange mit gleichem Strom  getrieben werden, ohne dass sich die Stoffbilanz in der  Zelle ändert. Die Zellenspannung von 1,05 Volt kann zu       Stabilisationszwecken    dienen.

   Vorteilhaft an dieser Er  findung ist das Fehlen jeglicher     Gasabscheidung.    Es  besteht somit keine Gefahr, dass die Zelle platzt oder  durch übermässigen inneren Druck undicht wird und  den Elektrolyten     hinauspresst.    Die Ansprüche in bezug  auf das Gehäuse der Zelle sind daher kleiner.  



  Zur     Sauerstoffabscheidung    an Nickel ist eine gewisse  Überspannung notwendig, die stark vom Strom abhängig  ist. Dies bedeutet eine beträchtliche Verschlechterung  der Regelcharakteristik der vorstehend erwähnten     Stabi-          lisationszellen.    Die negative Wirkung der Überspannung  kommt bei der vorliegenden Erfindung viel weniger zum  Ausdruck.  



  Da zum Transport des Jodes ein Konzentrationsge  fälle notwendig ist, muss die Jodkonzentration an der  Anode immer höher als an der Kathode sein. An der  Anode ist jedoch die Konzentration durch die maximale  Löslichkeit des Jodes     im    Elektrolyten nach oben be  schränkt. An der Kathode dagegen ist die Jodkonzentra-           tion    nach unten hin beschränkt, da diese ja nicht unter  Null sinken kann. Effektiv darf sie nicht einmal bis auf  Null sinken, da sonst die Rückreaktion nicht mehr  abläuft.     Durch    diese     Grenzwerte    der Jodkonzentrationen  an der Kathode und Anode ist ein Grenzstrom bedingt.

         Zweckmässigerweise    wird man den Abstand     zwischen     Kathode und Anode klein wählen, um einen möglichst  hohen Konzentrationsgradienten und damit einen gros  sen Transport von Jod zu erzielen. Der Grenzstrom wird  dadurch hinaufgesetzt und die     Stabilisationszelle    in  einem weiteren Strombereich verwendungsfähig.     Zweck-          mässigerweise    wird man auch alles, was die Joddiffusion  im Elektrolyten erschweren könnte, nach     Möglichkeit     vermeiden.

       Separatoren    zwischen den Elektroden müs  sen möglichst vermieden werden, und wenn dies aus  konstruktiven Gründen nicht zu bewerkstelligen ist,  müssen möglichst durchlässige     Separatoren        verwendet     werden. Ebenfalls im Sinne einer Leistungssteigerung  einer Zelle ist der Zusatz eines Leitsalzes wie zum  Beispiel     KJ,    das die Löslichkeit für Jod erhöht, selbst  aber an den chemischen Umsetzungen in der Zelle nicht       teilnimmt.     



  Die Dichte des Elektrolyten steigt mit wachsender  Jodkonzentration. Wegen des Konzentrationsgradienten,  der sich während dem Betrieb einer     Stabilisationszelle     ausbildet, besteht eine beträchtliche Tendenz zu Konvek  tion, die jedoch schädlich ist, da diese zu einer Entmi  schung des Elektrolyten führt. Stellenweise ist dann die  Rückreaktion schwächer als die     Cadmiumabscheidung,     was dort zu einer Anhäufung von Cadmium führt,       während        andernorts    ein     Überschuss    an Jod entsteht.  Durch Wahl eines     Elektrodenabstandes,    der weniger     als     0,1 mm beträgt, wird Konvektion weitgehend vermie  den.  



  Die kleinen     Elektrodenabstände    jedoch bringen auch  viele Schwierigkeiten mit sich.     Unregelmässiges    Wachs  tum oder ungleichmässige Rückbildung der Metall  schicht auf der Kathode kann dazu führen, dass metalli  sche     Brücken    von der Kathode zur Anode entstehen,  was zu Kurzschluss führt. Wie schon erwähnt, ist eine  der Ursachen     unregelmässigen    Wachstums die Konvek  tion. Es entsteht eine Strömung im Elektrolyten, die an  der Anode nach unten und an der     Kathode    nach oben  gerichtet ist. Die Zeichnung stellt Ausführungsformen  der erfindungsgemäss verwendeten Zelle dar.

   Es zei  gen:       Fig.    1 eine einfache     Form    der     Stabilisatorzelle    im  senkrechten Querschnitt;       Fig.    2 eine zweite     Ausführung    der Zelle mit     Separa-          tor,    mit verschiedenen Teilschnitten;       Fig.    3 ein Detail zur Verhinderung der Bildung von  Schuppen bzw. Dendriten;       Fig.    4 eine Zelle mit konzentrisch angeordneten  Elektroden; und       Fig.    5 ein Detail der Zelle nach     Fig.    5, in     vergrösser-          ter    Darstellung.  



       In        Fig.    1 bedeutet (1) die Kathode mit der Metall  schicht (2), und (3) ist die     Metallhalogenidlösung        als     Elektrolyt mit einem gewissen Anteil an Jod, (J 3 ), der  sich aber erst während des Betriebes der Zelle einstellt.  (4) ist die     Anode.    Als Kathoden- und     Anodenmaterial    ist  Graphit oder Kohle bevorzugt. Auf die Rückseite der  Elektroden (1) und (4) ist mittels leitendem Bindemittel  (5), vorzugsweise vom Typ der     Epoxydharze,    eine  Metallplatte (6) aufgeklebt, an welcher der     Elektroden-          anschluss    (7) angelötet werden kann.

   Vor dem Aufkle  ben der Kontaktplatte (6)     wird    die Rückseite der    Elektroden bis in eine gewisse Tiefe mit einem selbsthär  tenden Harz (8) getränkt, um dem Elektrolyt den Zutritt  zur leitenden Klebestelle (5) zu verwehren und dadurch  Korrosion zu vermeiden. Das ganze ist     in    eine Isolieren  de     Kunstharzmasse    (9) eingebettet, welche die Elektro  den gegenseitig zueinander festhält und den Elektrolyten  am Austrocknen     hindert    Die beiden Pfeile im Elektrolyt  (3) deuten die Strömungsrichtung der Konvektion an.  



  Eine     andere    vorteilhafte     Ausführung    zeigt     Fig.    z. Bei  dieser kommt ein gitterartiger     Separator    (10), der die  Kathode (1) und Anode (4) voneinander trennt, zur  Anwendung.  



  Die Ausführung ist im übrigen gleich wie diejenige in       Fig.    1. Der     Separator    (10) teilt den     Elektrolytenraum    in  eine grosse Anzahl Kammern auf. Eine Konvektion des  Elektrolyten wird dadurch weitgehend verhindert, das  heisst Konvektion ist höchstens noch innerhalb einer  Kammer möglich.     Innerhalb    einer Kammer ist jedoch  die Diffusion des Jodes     (J3    ) parallel zu den Elektroden  platten (1) und (4) gross genug, dass eine     Entmischung     nicht auftreten kann. Die Joddiffusion von der Anode  (4) zur Kathode (1) wird durch diesen     Separator    sehr  wenig behindert.  



  Selbst dann, wenn     Entmischung    durch Konvektion       vermieden    ist, bildet das Auftreten von Kurzschlüssen  trotzdem noch ein schwieriges Problem. Besonders Cad  mium und Zink haben eine sehr starke Tendenz,  Dendriten oder Schuppenkristalle zu bilden, was die  Ursache von Kurzschlüssen sein kann. Eine     vorteilhafte     Ausführung verwendet als Kathode (1) hochporöse  Kohle oder Graphit. Cadmium und Zink neigen erst zu       dentritischen    und schuppigen     Abscheidungen,    wenn  schon eine gewisse Menge Metall abgeschieden ist. Die  ersten     Abscheidungen        erfolgen    immer in Form einer  Anzahl sehr kleiner, körniger Kristalle.

   Eine hochporöse  Elektrode besitzt eine sehr grosse     Oberfläche,    und bei  solchen Elektroden kann sich das Gleichgewicht zwi  schen     Metallabscheidung    und Rückreaktion einstellen,  bevor die Metallschicht die ganze Kathodenfläche kom  pakt zu überdecken vermag. Unter solchen Bedingungen  unterbleibt die Entwicklung von Dendriten und Schup  pen.  



  Eine weitere     vorteilhafte        Ausführung    verwendet Blei  als Kathodenmaterial, das durch Eintauchen in eine  Lösung von     Kaliumjodid    und Jod mit einer feinen  Schicht aus     Bleijodid    überzogen ist. Das Metall lagert  sich bei einer     kathodischen        Abscheidung    in diese     Bleijo-          didschicht    ein und weist eine     feinkörnige    Struktur auf.  Die     Dentriten-    oder Schuppenbildung wird damit unter  drückt.  



  Eine andere Lösung zur     Unterdrückung    der Dendri  ten- und Schuppenbildung zeigt     Fig.    3. Bei dieser  Anordnung werden wieder eine plattenförmige Kathode  (1) und Anode (4) aus Kohle oder Graphit     verwendet.     Zwischen diesen Elektroden (1) und (4) liegt ein       Separator    (11) mit     einer    grossen Anzahl Löcher.     In     jedem Loch befindet sich ein Tropfen Cadmium- oder  Zinkamalgam. Die Tropfen liegen auf einem zweiten       Separator    (13) aus einem feinen Gewebe auf, das mit  dem Elektrolyten getränkt ist.

   Das Amalgam kann  wegen der hohen     Oberflächenspannung    des Quecksilbers  nicht durch die Löcher des Gewebes treten. Die Strom  leitung muss über den Elektrolyten im Gewebe (13)  erfolgen, während die     Amalgamtropfen    mit der Kathode  direkt in     Verbindung    stehen. An der Kathode wird das  Metall nicht in fester Form abgeschieden,     sondern    löst  sich im     Quecksilber    auf. Das Entstehen von Dendriten      und Schuppen ist dadurch vermieden. Die Erfahrung hat  gezeigt, dass die Rückreaktion mit dem vor der Anode       herandiffundierenden    Halogen noch besser an der Ober  fläche des Amalgams abläuft als am festen Metall.  



  In     Fig.    4 ist eine abgeänderte Form der Zelle gemäss       Fig.    3 dargestellt. Kathode (1) und Anode (4) sind zwei  konzentrisch     ineinandergestellte        Hohlzylinder    aus Kohle  oder Graphit. Die Löcher für die     Amalgamtropfen    sind  nicht in einem speziellen     Separator    zwischen Anode und  Kathode angebracht, sondern sind direkt in die Kathode  gebohrt. In jedem Loch befindet sich wieder ein Tröpf  chen Amalgam (12), das durch ein feines Gewebe (13)  von der Anode (4) getrennt ist.

   Das Gewebe (13) ist  feinmaschig genug, dass das Amalgam wegen seiner       Oberflächenspannung    nicht durch die Maschen treten  kann, und ist mit Elektrolyt getränkt, um die elektrische  Verbindung mit der Anode herzustellen. In den Kaver  nen der Kathode aus Kohle oder Graphit, in denen die       Amalgamtröpfchen    (12) gefangen sind, haben letztere  genügend Kontakte mit der leitenden Umgebung. Das  Metall wird auch bei diesem Modell im Quecksilber der  Tröpfchen (12) abgeschieden und nicht an der Kohle  oder dem Graphit der Berührungsstellen der Kathode (1)  mit dem Elektrolyten des     Separators    (13), da die Ab  scheidungsspannung gegenüber Quecksilber im allgemei  nen kleiner ist als gegenüber Kohle oder Graphit.  



  Das Bohren der     Sacklöcher    für die     AmalgamtrÖpf-          chen    (12) in     Fig.    4 ist teuer. Eine Vereinfachung ist in       Fig.    5 dargestellt. Als     Elektrodenmaterial    für die Katho  de wird grobporöse Kohle oder Graphit gewählt. Auf der  Vorderseite wird eine dünne Schicht eines isolierenden  feinporösen Materials (14) aufgebracht, beispielsweise  Gips oder Kalk. Von der Rückseite her werden die Poren  mit einer Dichtungsmasse, beispielsweise Kunstharz oder  Bitumen, etwa bis zur     Hälfte    der     Elektrodendicke     verschlossen.

   Darauf wird elektrolytisch beispielsweise  aus Quecksilbernitratlösung Quecksilber an der Elektro  de abgeschieden, das sich unmittelbar hinter der feinpo  rösen Schicht als feine Tröpfchen (15) ausscheidet.  Darauf wird das Quecksilber durch eine zweite Elektro  lyse, beispielsweise mit     Cadmiumjodid,    mit dem ge  wünschten Metall amalgamiert. Anstelle der feinporösen  Schicht (14) kann auch ein feinmaschiges Gewebe (13)  wie in     Fig.    3, aufgeklebt werden.



  Use of an electrolytic cell for voltage stabilization Generally known are the Weston and Clark standard elements, which have a precisely defined clamping voltage over a long period of time and are primarily used for calibration purposes. Larger amounts of charge must not be removed or added to these elements, as this changes the voltage. In particular, they cannot be permanently connected to an electrical circuit, since such elements become unusable after a while due to exhaustion or overcharging.

   For electronic circuits, however, there is a great need for voltage-stabilizing elements such as those represented by the electrolytic cells.



  From the Swiss Patent No. 359 173 gas-tight alkaline cells suitable for voltage stabilization are also known in which oxygen develops on the electrode at a positive potential as a result of overcharging. The oxygen is converted at the electrode which is at negative potential, which corresponds to a discharge. The element therefore always remains in the same state of charge and the charge voltage can act as a stabilization voltage.



  The present invention relates to the use of an electrolytic cell that has two electrodes and an electrolyte in a gas-tight envelope to keep a voltage constant, regardless of the current flowing through it, characterized in that a metal halide in solution is used as the electrolyte. The cell used according to the invention is based on the Almeida accumulator (French. Patent No. 735 714, British Patent No. 2,823). A practical version uses cadmium iodide as the metal halide in the electrolyte.



  However, cadmium bromide, cadmium chloride, zinc iodide, zinc bromide etc. are also possible. An expedient version uses carbon or graphite as electrodes, which are in no way attacked by the halogens. As soon as such a cadmium iodide cell is energized, metallic cadmium is deposited on the cathode and iodide ions J- to J-3 ions are oxidized at the anode. The J-3 ions are soluble in the electrolyte.

   An excess of iodine develops at the anode and a concentration gradient of iodine forms from the anode to the cathode. As a result of this concentration gradient, iodine is transported from the anode to the cathode and a reverse reaction Cd + J3 = Cd ++ + 3J- takes place. The iodine thus oxidizes the cadmium to cadmium ions. After a certain time, the cadmium or iodine deposition and the reverse reaction balance each other out, and the cell can be driven with the same current for any length of time without changing the material balance in the cell. The cell voltage of 1.05 volts can be used for stabilization purposes.

   The advantage of this invention is the lack of any gas separation. There is therefore no risk of the cell bursting or leaking due to excessive internal pressure and forcing out the electrolyte. The demands on the housing of the cell are therefore lower.



  A certain overvoltage is necessary for the separation of oxygen on nickel, which is strongly dependent on the current. This means a considerable deterioration in the control characteristic of the stabilization cells mentioned above. The negative effect of the overvoltage is much less evident in the present invention.



  Since a concentration gradient is necessary to transport the iodine, the iodine concentration at the anode must always be higher than at the cathode. At the anode, however, the concentration is limited by the maximum solubility of the iodine in the electrolyte. At the cathode, on the other hand, the iodine concentration is limited, since it cannot drop below zero. In fact, it must not even drop to zero, otherwise the reverse reaction no longer takes place. These limit values for iodine concentrations at the cathode and anode result in a limit current.

         The distance between the cathode and anode is expediently chosen to be small in order to achieve the highest possible concentration gradient and thus a large transport of iodine. The limit current is increased and the stabilization cell can be used in a wider current range. Expediently, everything that could hinder iodine diffusion in the electrolyte will be avoided if possible.

       Separators between the electrodes must be avoided as far as possible, and if this cannot be achieved for structural reasons, separators which are as permeable as possible must be used. The addition of a conductive salt such as KI, which increases the solubility for iodine, but does not itself participate in the chemical reactions in the cell, is also in the sense of increasing the performance of a cell.



  The density of the electrolyte increases as the iodine concentration increases. Because of the concentration gradient that forms during the operation of a stabilization cell, there is a considerable tendency to convection, which is harmful, however, since this leads to separation of the electrolyte. In some places the reverse reaction is weaker than the cadmium deposition, which leads to an accumulation of cadmium there, while in other places an excess of iodine occurs. By choosing an electrode spacing that is less than 0.1 mm, convection is largely avoided.



  However, the small electrode gaps also present many difficulties. Irregular growth or uneven regression of the metal layer on the cathode can lead to the formation of metallic bridges from the cathode to the anode, which leads to a short circuit. As already mentioned, one of the causes of irregular growth is convection. A flow arises in the electrolyte, which is directed downwards at the anode and upwards at the cathode. The drawing shows embodiments of the cell used according to the invention.

   It shows: FIG. 1 a simple form of the stabilizer cell in vertical cross section; 2 shows a second embodiment of the cell with separator, with different partial sections; 3 shows a detail for preventing the formation of scales or dendrites; 4 shows a cell with concentrically arranged electrodes; and FIG. 5 shows a detail of the cell according to FIG. 5, in an enlarged illustration.



       In Fig. 1, (1) means the cathode with the metal layer (2), and (3) is the metal halide solution as an electrolyte with a certain amount of iodine, (I 3), which is only set during operation of the cell. (4) is the anode. Graphite or carbon is preferred as the cathode and anode material. A metal plate (6), to which the electrode connection (7) can be soldered, is glued to the back of the electrodes (1) and (4) by means of conductive binding agent (5), preferably of the epoxy resin type.

   Before sticking the contact plate (6) on, the back of the electrodes is soaked to a certain depth with a self-hardening resin (8) to prevent the electrolyte from entering the conductive adhesive (5) and thereby avoid corrosion. The whole thing is embedded in an isolating synthetic resin compound (9), which holds the electrons in place and prevents the electrolyte from drying out. The two arrows in the electrolyte (3) indicate the direction of flow of the convection.



  Another advantageous embodiment is shown in FIG. A grid-like separator (10), which separates the cathode (1) and anode (4) from one another, is used in this case.



  The design is otherwise the same as that in FIG. 1. The separator (10) divides the electrolyte space into a large number of chambers. This largely prevents the electrolyte from convection, which means that convection is only possible within a chamber. Within a chamber, however, the diffusion of the iodine (J3) parallel to the electrode plates (1) and (4) is large enough that segregation cannot occur. The iodine diffusion from the anode (4) to the cathode (1) is very little hindered by this separator.



  Even when segregation by convection is avoided, the occurrence of short circuits is still a difficult problem. Cad mium and zinc in particular have a very strong tendency to form dendrites or scale crystals, which can be the cause of short circuits. An advantageous embodiment uses highly porous carbon or graphite as the cathode (1). Cadmium and zinc tend to form dendritic and flaky deposits only when a certain amount of metal has already been deposited. The first deposits always take the form of a number of very small, granular crystals.

   A highly porous electrode has a very large surface, and with such electrodes the equilibrium between metal deposition and reverse reaction can be established before the metal layer can compactly cover the entire cathode surface. Under such conditions, the development of dendrites and scales does not take place.



  Another advantageous embodiment uses lead as the cathode material, which is coated with a fine layer of lead iodide by being immersed in a solution of potassium iodide and iodine. During cathodic deposition, the metal is deposited in this lead-iodide layer and has a fine-grain structure. The formation of dendrites or scales is thus suppressed.



  Another solution for suppressing the dendritic and scale formation is shown in Fig. 3. In this arrangement, a plate-shaped cathode (1) and anode (4) made of carbon or graphite are used again. A separator (11) with a large number of holes is located between these electrodes (1) and (4). There is a drop of cadmium or zinc amalgam in each hole. The droplets rest on a second separator (13) made of a fine fabric that is soaked with the electrolyte.

   Because of the high surface tension of the mercury, the amalgam cannot pass through the holes in the tissue. The current must be conducted through the electrolyte in the tissue (13), while the amalgam droplets are in direct contact with the cathode. The metal is not deposited in solid form on the cathode, but dissolves in the mercury. This avoids the formation of dendrites and scales. Experience has shown that the reverse reaction with the halogen diffusing in front of the anode takes place even better on the surface of the amalgam than on the solid metal.



  4 shows a modified form of the cell according to FIG. 3. Cathode (1) and anode (4) are two concentrically nested hollow cylinders made of carbon or graphite. The holes for the amalgam drops are not made in a special separator between the anode and cathode, but are drilled directly into the cathode. In each hole there is again a droplet of amalgam (12) which is separated from the anode (4) by a fine tissue (13).

   The fabric (13) is finely meshed enough that the amalgam cannot pass through the mesh due to its surface tension, and is soaked with electrolyte in order to establish the electrical connection with the anode. In the cavities of the cathode made of carbon or graphite, in which the amalgam droplets (12) are trapped, the latter have sufficient contact with the conductive environment. In this model too, the metal is deposited in the mercury of the droplets (12) and not on the carbon or the graphite of the contact points between the cathode (1) and the electrolyte of the separator (13), since the separation voltage is generally lower than that of mercury than compared to carbon or graphite.



  The drilling of the blind holes for the amalgam droplets (12) in FIG. 4 is expensive. A simplification is shown in FIG. Coarse-pored carbon or graphite is chosen as the electrode material for the cathode. A thin layer of an insulating, fine-pored material (14), for example gypsum or lime, is applied to the front. From the rear, the pores are sealed with a sealing compound, for example synthetic resin or bitumen, up to about half the electrode thickness.

   Then, electrolytically, for example, from mercury nitrate solution, mercury is deposited on the electrode, which is deposited as fine droplets (15) immediately behind the feinpo rosen layer. The mercury is then amalgamated with the desired metal through a second electrolysis, for example with cadmium iodide. Instead of the fine-pored layer (14), a fine-meshed fabric (13) as in FIG. 3 can also be glued on.


    

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verwendung einer elektrolytischen Zelle, die zwei Elektroden und einen Elektrolyten in einer gasdichten Umhüllung aufweist, zum Konstanthalten einer Span nung, unabhängig vom durchfliessenden Strom, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallhalogenid in Lösung als Elektrolyt verwendet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Metallion an der Kathode (1) in Form eines festen Metalls abgeschieden wird. 2. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Metallion an der Kathode (1) in einer in Quecksilber gelösten Form abgeschieden wird. 3. Claim Use of an electrolytic cell, which has two electrodes and an electrolyte in a gas-tight envelope, to keep a voltage constant, regardless of the current flowing through, characterized in that a metal halide in solution is used as the electrolyte. SUBClaims 1. Use according to claim, characterized in that the metal ion is deposited on the cathode (1) in the form of a solid metal. 2. Use according to claim, characterized in that the metal ion is deposited on the cathode (1) in a form dissolved in mercury. 3. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Halogenidion an der Anode (2) zu Halogen oxydiert wird, das sich im Elektrolyt (3) auf löst. 4. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogen von der Anode (4) zur Kathode (1) diffundiert, wo mit dem in fester Form beziehungsweise in Amalgamform abge schiedenen Metall eine Rückreaktion zu dem schon ursprünglich im Elektrolyt (3) vorhanden gewesenen Metallhalogenid in gelöster Form stattfindet. 5. Use according to patent claim, characterized in that the halide ion is oxidized at the anode (2) to halogen, which dissolves in the electrolyte (3). 4. Use according to claim and sub-claim 3, characterized in that the halogen diffuses from the anode (4) to the cathode (1), where with the metal separated in solid form or in amalgam form a reverse reaction to that which was originally in the electrolyte ( 3) metal halide that was present takes place in dissolved form. 5. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet dass der Elektrolyt (3) die Löslichkeit des Halogens im Elektrolyt (3) steigernde Zusätze enthält, die selbst aber an der Rückreaktion und den Elektrodenreaktionen nicht teilnehmen. 6. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroden abstand kleiner als 0,1 mm ist. 7. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektroden (1, 4) aus Kohle bestehen. B. Verwendung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrodenmaterial Graphit gewählt wird. 9. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle bzw. der Graphit in hochporöser Form vorlie gen. 10. Use according to claim 4, characterized in that the electrolyte (3) contains additives which increase the solubility of the halogen in the electrolyte (3) but which themselves do not participate in the reverse reaction and the electrode reactions. 6. Use according to claim and sub-claim 4, characterized in that the electrode distance is less than 0.1 mm. 7. Use according to claim, characterized in that the electrodes (1, 4) consist of carbon. B. Use according to dependent claim 7, characterized in that graphite is selected as the electrode material. 9. Use according to claim and sub-claims 7 and 8, characterized in that the carbon or graphite is present in a highly porous form. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuleitungen (7) mit einem elektrisch leitenden Bindemittel an den Elektroden (1, 4) befestigt sind. 11. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit leitendem Bindemittel (5) eine Metallplatte (6) auf die Rückseite der Elektroden (1, 4) geklebt ist, an die ein Draht (7) angelötet ist. 12. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektroden (1, 4) mit dem Elek trolyten (3) in eine Dichtungsmasse (9) eingegossen sind. 13. Use according to patent claim and sub-claims 7, 8 and 9, characterized in that the power supply lines (7) are attached to the electrodes (1, 4) with an electrically conductive binding agent. 11. Use according to claim and sub-claim 9, characterized in that a metal plate (6) is glued to the back of the electrodes (1, 4) with a conductive binder (5), to which a wire (7) is soldered. 12. Use according to claim, characterized in that the electrodes (1, 4) with the electrolyte (3) are cast in a sealing compound (9). 13. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen Kathode (1) und Anode (4) ein gitterförmiger Separator (10) eingefügt ist, der den Elektrolytraum (3) in eine grosse Anzahl in sich ge schlossener Kammern aufteilt. 14. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Amalgam sich als Tropfen (12) in Kammern befindet, die mit einem feinen Gitter oder Gewebe (13) abgeschlossen sind, wobei der Elektrolyt (3) ungehindert durch dieses Gitter oder Gewebe (13) zum Amalgam dringen und die elektrische Verbindung mit der Anode (4) herstellen kann, anderseits das Amalgam nicht durch das Gitter oder Gewebe (13) dringen kann. 15. Use according to patent claim, characterized in that a grid-shaped separator (10) is inserted between the cathode (1) and anode (4), which divides the electrolyte space (3) into a large number of self-contained chambers. 14. Use according to claim and sub-claim 2, characterized in that the amalgam is located as a drop (12) in chambers which are closed with a fine grid or tissue (13), the electrolyte (3) unimpeded by this grid or Tissue (13) can penetrate the amalgam and establish the electrical connection with the anode (4), on the other hand, the amalgam cannot penetrate through the grid or tissue (13). 15th Verwendung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 2 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern durch einen gelochten Separator (11) zwi schen Anode (4) und Kathode (1) gebildet sind, in dessen Löcher sich die Amalgamtröpfchen (12) befin den, die auf der Vorderseite das elektrolytgetränke Gitter (13) und auf der Hinterseite die Kohle- oder Graphitelektrode (1) berühren. 16. Use according to claim and sub-claims 2 and 14, characterized in that the chambers are formed by a perforated separator (11) between the anode (4) and cathode (1), in whose holes the amalgam droplets (12) are located Touch the electrolyte drink grid (13) on the front and the carbon or graphite electrode (1) on the back. 16. Verwendung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern in die Kathode (1) eingelassen sind. 17. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 4) konzentrische Hohlzylinder sind. 18. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Quecksilber enthaltendem Elektrolyt auf elektrolyti schem Wege direkt auf der Kathode abgeschiedenes Quecksilber zur Anwendung kommt. 19. Use according to claim and dependent claims 2 and 14, characterized in that the chambers are let into the cathode (1). 17. Use according to claim and sub-claims 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15 and 16, characterized in that the electrodes (1, 4) are concentric hollow cylinders. 18. Use according to claim and sub-claim 2, characterized in that mercury deposited directly on the cathode from a mercury-containing electrolyte is used in an electrolytic way. 19th Verwendung nach Patentanspruch und Unteran spruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als die Elektro den (1, 4) voneinander isolierende Schicht ein feines Gewebe verwendet wird, das auf die Kathode (1) aufgeklebt ist. 20. Verwendung nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 7, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 4) auf der Rückseite mit einer Dichtungsmasse (8) durchtränkt sind. 21. Verwendung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Kathodenmaterial Blei, das mit einer Bleihalogenidschicht überzogen ist, verwendet wird. Use according to patent claim and sub-claim 18, characterized in that a fine fabric which is glued to the cathode (1) is used as the layer which isolates the electrodes (1, 4) from one another. 20. Use according to claim and claims 7, 8, 9, 10 and 11, characterized in that the electrodes (1, 4) are impregnated on the back with a sealing compound (8). 21. Use according to patent claim, characterized in that lead, which is coated with a lead halide layer, is used as the cathode material.
CH605565A 1965-04-30 1965-04-30 Use of an electrolytic cell for voltage stabilization CH460137A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH605565A CH460137A (en) 1965-04-30 1965-04-30 Use of an electrolytic cell for voltage stabilization
AT764665A AT269964B (en) 1965-04-30 1965-08-19 Maintenance-free electrolytic cell for voltage stabilization that can be overcharged for any length of time

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH605565A CH460137A (en) 1965-04-30 1965-04-30 Use of an electrolytic cell for voltage stabilization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH460137A true CH460137A (en) 1968-07-31

Family

ID=4303497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH605565A CH460137A (en) 1965-04-30 1965-04-30 Use of an electrolytic cell for voltage stabilization

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT269964B (en)
CH (1) CH460137A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0093539A2 (en) * 1982-05-03 1983-11-09 The Standard Oil Company Improved double layer energy storage device
DE102015104205A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Method for producing a battery element and arrangement for a battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0093539A2 (en) * 1982-05-03 1983-11-09 The Standard Oil Company Improved double layer energy storage device
EP0093539A3 (en) * 1982-05-03 1986-01-15 The Standard Oil Company Improved double layer energy storage device
DE102015104205A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Method for producing a battery element and arrangement for a battery

Also Published As

Publication number Publication date
AT269964B (en) 1969-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2239922C3 (en) Electric accumulator battery
DE2400202C3 (en) Galvanic element
DE10013339C1 (en) Process for regulating the concentration of metal ions in an electrolyte liquid comprises feeding part of the liquid through an auxiliary cell consisting of an insoluble auxiliary anode and an auxiliary cathode
DE1938580B2 (en) HALOGEN ELECTRODE FOR AN ELECTRIC ZINC-HALOGEN ACCUMULATOR WITH Aqueous ELECTROLYTE
DE3014867A1 (en) ELECTROLYSIS
DE1671811C3 (en) Collector battery with positive plates containing lead dioxide and negative plates containing zinc amalgam or cadmium amalgam in a porous form
CH460137A (en) Use of an electrolytic cell for voltage stabilization
DE2818559C2 (en) Electrochemical device and process for its manufacture
DE2025489C3 (en) Galvanic dry element
DE2645203A1 (en) ELECTROCHEMICAL ELEMENT
DE2057446C3 (en) Reversible air electrode for metal-air elements with a rechargeable negative electrode
EP0717791A1 (en) Electrolytic cell with multiple partial electrodes and at least one antipolar counter-electrode
DE1596096A1 (en) Fuel element
DE2133264A1 (en) Primary galvanic element
DE2612712C3 (en) Galvanic filling element
DE2949967C2 (en)
AT338355B (en) ZINC-BROMINE TYPE ELECTRIC ACCUMULATOR
EP0133468A1 (en) Method of making a surface coating for reducing the overvoltage of an electrode of an electrochemical cell.
DE2017682C3 (en) Method for operating a fuel element with an anodic and a cathodic half-cell
DE1571969A1 (en) Process to prevent silver migration in galvanic primary and secondary elements
AT205045B (en) Oxygen-activating or depolarizing electrode for electrolysis or for generating electricity
DE2440114C3 (en) Process for the production of supersaturated zincate solutions
DE1816672A1 (en) Electrically regenerable galvanic cell
DE2364203C3 (en) Galvanic cell with rechargeable zinc electrode
DE1792183A1 (en) Anode for rock salt electrolysis