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Galvanische Trockenzelle Die Lösungselektrode und die Depolarisationselektrode
einer galvanischen Trockenzelle müssen voneinander durch ein Diaphragma getrennt
sein, das durchlässig für die Ionen der Elektrolytflüssigkeit ist und eine direkte,
metallisch leitende Verbindung der beiden Elektroden mit Sicherheit verhindert.
Üblicherweise wird dieses Diaphragma in den Trockenzellen des Leclanchetyps durch
eine zwischen Depolarisationsmasse und Zinkbecher angeordnete gelatinierte Pastenschicht
gebildet, die durch Einrühren von Mehl oder Stärke in den Elektrolyt und Überführung
in den Gelzustand erhalten wird. Um die Depolarisationselektrode von Luftdepolarisationselementen
und Plattenzellen mit einer wirksamen ionendurchlässigen Trennschicht zu bedecken,
ist vorgeschlagen worden, Membranen aus mit Elektrolyt durchtränktem Papier, Preßspan
od. dgl. oder dialytische Häutchen aus beispielsweise mit Formaldehyd behandelter
Gelatine, Cellulosehydrat, Cellulosexanthogenat usw. zu verwenden.
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In allen Fällen bedeckten die mit Elektrolytflüssigkeit getränkten
Membranen und Häutchen unmittelbar die Oberfläche der Depolarisationselektrode.
Der innere Widerstand aller Trockenzellen, deren Depolarisationselektraden unmittelbar
mit Membranen, Häutchen u. dgl. bedeckt sind, ist stets ungewöhnlich hoch. Dies
wurde bisher damit erklärt, daß diese Trennschichten die Ionenwanderungsmöglichkeit
stark vermindern.
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Eingehende Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß Trennfolien, die
sich für Dialysierzweeke eignen., z. B. regenerierte Cellulose, etwa Cellulosehydrat,
mit einem Porendurchmesser von etwa 20-50 Angströmeinheiten, keineswegs die Ursache
für den sich in dem galvanischen Element ausbildenden ungewöhnlich hohen inneren
Widerstand. sind. Es wurde vielmehr festgestellt, daß dieser Widerstand seinen Sitz
zwischen der Oberfläche der Depolarisationselektrode und der benachbarten Oberfläche
der Trennfolie hat und durch ungenügenden Kontakt der Folie mit den einzelnen Oberflächenteilchen
der Depolarisationselektroide verursacht wird.
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Erfindungsgemäß wird der hohe Innenwiderstand galvanischer Trockenelemente
dadurch wirksam herbgesetzt, daß zwischen Depolarisationselektrode und der als Trennschicht
dienenden Folie od. dgl. eine gelatinierte Elektrolytpastenschicht beliebiger Zusammensetzung
angeordnet wird. Der Innenwiderstand wird bereits durch eine dünne Schicht dieser
Zwischenlage erheblich herabgesetzt.
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Vergleichsversuche haben die technische Überlegenheit der im Sinne
der Erfindung hergestellten Trockenzellen ergeben.
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Für die Vergleichsversuche dienten Cellulosehydratfölien, in folgendem
kurz Folien genannt, als Trennlage. Die in normalerweise aus Braunstein, Graphit,
Ruß und Salmiak gepreßten Depolarisationselektroden für kleine galvanische Zellen
in den Abmessungen 14 X 50 mm wurden a) unmittelbar auf ihrer Mantelfläche mit Folie
abgedeckt, b) mit Folie umkleidet, nachdem die Depolarisationselektroden mit Elektrolytlösung
gut durchtränkt worden waren, c) zunächst auf ihrer Mantelfläche mit einer dünnen
Schicht (etwa 0,2 mm Stärke) Elektrolytrnehlpaste (Zusammensetzung: 70 Teile Wasser,
20 Teile Salmiak, 10 Teile Chlorzink, 23 Teile Weizenmehl) bedeckt und dann, mit
der Folie umkleidet, wonach in üblicher Weise der Zusammenbau der Trockenzelle erfolgte.
Die Stärke der Folie betrug etwa 0,03 mm.
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Der innere Widerstand der Zellen nach a) und b) betrug 0,56 Ohm, die
Kurzschlußstromstärke 2,7 Ampere.
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Hingegen war bei den nach c), also gemäß der Erfindung, hergestellten
Zellen der innere Widerstand nur 0,35 Ohm und die Kurzschlußstromstärke entsprechend
höher, und zwar 4,2 Ampere.
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Die nach der bisherigen Arbeitsweise gefertigten Zellen hatten also
einen inneren Widerstand, der um 601/o höher lag als der von Zellen gemäß der Erfindung.
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Die Kurzschlußstromstärke lag bei den Zellen gemäß der Erfindung um
56% höher als bei den Zellen der bisherigen Art.
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Es ist bekannt, bei der Herstellung galvanischer Trockenzellen zwischen
der Depolarisationselektrode und dem Diaphragma, z. B. einem Cellulosehydrathäutchen,
eine Graphitpulvermasse als gut leitende Schicht anzuordnen. Gelatinierte Elektrolytpaste
ist einem dichten Graphitüberzug gemäß älterer Arbeitsweise nicht gleichwertig.
Beide Stoffe schließen wirkungsmäßig einander aus. Während Elektrolytpaste die Ionenidiffusion
in das Innere der Depolarisationselektrode
hinein-- aufrechterhält,
eine Verminderung der Wanderungsmöglichkeit -der Ionen mithin ausschaltet, verhindert
,der elektronisch leitende Überzug, z. B. aus Graphitpulver, gemäß der deutschen
Patentschrift 512341 die Ionendiffusiön.-Da Graphitpulver nicht geeignet ist, als
Mittel zur Lösung der Aufgabe vorliegender Erfindung zu dienen, konnte der Fachmann
durch das ältere Verfahren nicht dahin belehrt werden, Elektrolytpaste an Stelle
von Graphitpul@vermasse als Mittel zur Lösung der Erfindungsaufgabe zu verwenden.
Zugunsten der Zwischenschichtsubstanz gemäß der Erfindung ist weiter folgendes zu
sagen: Elektrolytpaste ist eine ohnehin in der Fabrikation galvanischer Trockenzellen
zur Verfügung stehende und äußerst einfach und billig herstellbare Masse, während
Graphitpulver durch kochendes Wasser leicht befeuchtet wird, mithin ein besonderes
Herstellungsverfahren verlangt, um im Sinne der älteren Arbeitsweise verwendbar
zu sein. Ferner wird bei dem älteren Verfahren die Luftdepolarisationselektrode
mit einer elektronisch leitenden plastischen Masse, z. B. mit mit destilliertem
Wasser leicht befeuchtetem Graphitpulver; überzogen und in Cellulosehydratfölien
unter starker Pressung eingehüllt. Das besondere mechanische Behandlungsverfahren:
Starkes Pressen derCellulosehydratfolie auf die Depodarisationselektrode ist kein
Verfahrenserfordernis bei vorliegender Erfindung.
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Das gemäß der Erfindung zu verwendende Elektrolytgel kann in üblicher
Weise aus der Elek trolytlösung durch Zusatz von Quellstoffen hergestellt werden,
z. B. von Weizenmehl, Roggenmehl, Kastanienmehl, Maisstärke, Reisstärke, Kieselsäuregallerte
oder Al-kyl.celluloseäther.
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Das Aufbringen des Gels direkt auf die Depolarisationselektrodekann
in beliebiger Weise geschehen, beispielsweise durch Bestreichen der Elektrodenoberfläche
oder der dialytischen Folie mit der Paste und Auflegen der Folie auf die Elektrode
oder durch kurzes Eintauchen der Depolarisationselektrode in das Elelctrolytgel.