DE1042052B - Membranartige Scheider fuer galvanische Primaer- oder Sekundaerelemente - Google Patents
Membranartige Scheider fuer galvanische Primaer- oder SekundaerelementeInfo
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Description
Die Erfindung geht von einem galvanischen Primäroder Sekundärelement aus und beschäftigt sich mit der
verbesserten Ausgestaltung der Scheider, durch die die Elektrodenräume solcher Elemente voneinander getrennt
werden und insbesondere ein Hinüberwandern von Festbestandteilen von Elektrode zu Elektrode oder von
Depolarisatormasse zur Elektrode verhindert wird.
Als Material für solche Scheider hat man schon je nach der Elemententype die verschiedenartigsten Substanzen
anorganischer oder organischer Natur verwendet. Zu den anorganischen Substanzen gehören beispielsweise
poröse keramische Massen aus Ton, Silikaten od. dgl. und Fasergebilde aus Asbest, Glaswolle usw. Solche Scheider
aus anorganischem Material sind vergleichsweise schwer und platzraubend, wenn sie die vorgegebene Porenfeinheit
und mechanische Festigkeit besitzen sollen. Zu den organischen Scheidermaterialien gehört in erster Linie
Zellulose in nativer Form, z. B. Holz, oder in mechanisch verarbeiteter Form, z. B. Gewebe, Filzpapier, oder in
chemisch umgewandelter Form, z. B. Nitrozellulose, Viscose, Kupferseide. Solche Scheider aus organischem
Material lassen sich zwar in dünner und leichter Form herstellen, sind aber nicht völlig chemikalienbeständig
und besitzen nicht immer gleichförmiges und konstantes Porenvolumen. Schließlich sind Collodiumfolien mit
mikroporöser Struktur und ein in den Poren eines keramischen Trägers erzeugtes Kieselsäuregel als membranartiges
Scheidergebilde bekanntgeworden, haben aber wegen ihrer den inneren Widerstand des Elementes
erhöhenden, mangelhaften elektrischen Leitfähigkeit keinen Eingang in die Technik gefunden.
An Stelle dieser bekannten Scheider ist das galvanische Primär- oder Sekundärelement gemäß vorliegender Erfindung
mit einem Scheider versehen, der überwiegend aus einem ionenaustauschenden, wasserunlöslichen und unschmelzbaren
Kunststoffgel mit einem Gelwassergehalt von mindestens 15 Gewichtsprozent in bezug auf das
Kunststofftrockengewicht und mit dissoziierbaren Ionengruppen mit einer Dissoziationskonstante K>
10 ^5 in einer Menge von mindestens 0,3 Müüiäquivalent pro
Gramm Kunststofftrockengewicht besteht und einschließlich etwa vorhandener Zusatzmittel eine spezifische
Leitfähigkeit > 10"3O-1Cm-1 im Gleichgewicht
in 1 n-HCl aufweist.
Nachstehend ist eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung näher erläutert, wobei lediglich des einfacheren Überblicks wegen als galvanisches Element ein sogenanntes
nasses Danielisches Element zum Beispiel genommen wurde. Die Scheidewand bestand aus einem
Körper, der in folgender Weise durch Kondensation von Melamin, Guanidin und Formaldehyd gewonnen wurde:
Nacheinander wurden 90 Teile Guanidincarbonat, 126 Teile Melamin, 135 Teile 37°/oige Salzsäure und
300 Teile 37°/0ige Formalinlösung miteinander vermischt.
Membranartige Scheider für galvanische Primär- oder Sekundärelemente
Anmelder:
Ionics Incorporated,
Cambridge, Mass. (V.StA.)
Vertreter: Dr. phü. G. Henkel, Patentanwalt, Berlin-Schmargendorf, Auguste-Viktoria-Str. 63
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 9. Juli 1949
Walter Juda und Wayne A. McRae,
Cambridge, Mass. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden
Das warme Ausgangsgemisch wurde auf ein Trägergewebe
a5 aus Polydichloräthylenharzmaterial aufgebracht und
10 Stunden lang bei 1100C zu einem farblosen, durchsichtigen
Polymeren gereift. Dieses Polymerisationsprodukt wurde durch Eintauchen des imprägnierten Gewebes
in überschüssige 0,Sn-Na2 S O4-Lösung in die Sulfatform
übergeführt, und nach Entfernung des Lösungsüberschusses wurde das Gewebe als senkrechte Scheidewand
von 1 mm Dicke und 3900 qmm Fläche in eine Glaszelle eingebaut. In die eine Zellenkammer wurden eine gesättigte
ZnSO4-Lösung und eine Zinkplatte und in die
andere Zellenkammer eine gesättigte CuSO4-Lösung und
eine Kupferplatte eingebracht. Nach 4 Tagen war auf der Zinkelektrode kein sichtbarer Kupferüberzug. Die
Klemmenspannung des Primärelementes betrug bei 22° C
1,050 Volt und schwankte im Temperaturbereich von —8 bis +25° C um nicht mehr als 2 %. Der innere Zellenwiderstand
betrug bei 22° C 24 Ω. Bei einer ähnlichen Zelle, deren Scheidewand mit 0,5 nNaCl-Lösung konditioniert
worden war und die mit CuCl2- und ZnCl2-Lösung
gefüllt war, betrug der innere Widerstand nur 7 Ω.
An Stelle des vorstehend beschriebenen Kondensationsproduktes aus Melamin, Guanidin und Formaldehyd
können auch Kunststoffe anderer Zusammensetzung und anderer Herstellungsweise angewendet werden. Hierzu
gehören beispielsweise Polymerisate aus Phenolsulfosäure und Formaldehyd, Kunststoffe auf Carboxylpolystyrolbasis,
sulfonierte Mischpolymere aus Styrol und Divinylbenzol, Kunststoffe aus einer Verbindung eines quaternären
Amins mit einem Polystyrol und Gemische derselben.
809 660/88
Die Scheider gemäß vorliegender Erfindung können entweder, -wie es im Ausführungsbeispiel angegeben
wurde, aus einer zusammenhängenden, vorzugsweise durch ein Trägergitter gestützten Membran aus dem
ionenaustauschenden Kunststoffgel oder aus einer Trägermembran z. B. aus Polystyrol bestehen, in die das ionenaustauschende
Kunststoffgel in feinster, inniger Verteilung eingebettet ist. In beiden Fällen kommt es erfindungsgemäß
darauf an, daß das aktive Gel im Überschuß im Gesamtkörper vorhanden ist.
Claims (4)
1. Membranartige Scheider für galvanische Primäroder Sekundärelemente, dadurch gekennzeichnet, daß
der Scheider überwiegend aus einem ionenaustauschenden, wasserunlöslichen und unschmelzbaren
Kunststoffgel mit einem Gelwassergehalt von mindestens 15 Gewichtsprozent in bezug auf das Kunststofftrockengewicht
und mit dissoziierbaren Ionengruppen mit einer Dissoziationskonstante K~>
10"5 in einer Menge von mindestens 0,3 Milliäquivalent
pro Gramm Kunststofftrockengewicht besteht und einschließlich etwa vorhandener Zusatzmittel eine
spezifische Leitfähigkeit > 10~3Ω "1Cm ^1 im
Gleichgewicht mit 1 n-HCl aufweist.
2. Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionengruppen mit einer Dissoziationskonstante
K zwischen 10~~5 und 10~3 in einer
Menge λ^οη 3,0 Milliäquivalent pro Gramm Trockenharz
vorhanden sind.
3. Scheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauschharz eine
homogene, zusammenhängende Phase bildet.
4. Scheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionengruppen zur
Klasse der Sulfonate, quaternären Ammoniumverbindungen, Guanidine und Dicyandiamidine gehören
und in einer Menge von mindestens 0,8 Milliäquivalent pro Gramm Trockenharz vorhanden sind
und daß der Wassergehalt zwischen 58 und 138 Gewichtsprozent in bezug auf Trockenharz beträgt.
©S09660ßS 10.SS
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