DE1152454B

DE1152454B - Bleiakkumulator, der zur Beschleunigung des Sauerstoffverzehrs Quecksilber enthaelt,mit vorzugsweise fluessigem Elektrolyten und einer Gasverzehrelektrode

Info

Publication number: DE1152454B
Application number: DEA33046A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Voss; Dipl-Ing Klaus Dehmelt
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1959-10-14
Filing date: 1959-10-14
Publication date: 1963-08-08
Also published as: US3170816A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Bleiakkumulator mit Gasverzehrelektrode, deren Aufgabe es ist, unter Verzehr des im Akkumulator bei der Ladung und Überladung entstehenden Sauerstoffes eine Wasserstoffentwicklung zu verhindern. Dadurch soll ein Akkumulator geschaffen werden, der entweder einer wesentlich geringeren Wartung bedarf als die üblichen Bleiakkumulatoren oder auch ständig gasdicht verschlossen werden kann.

Um eine Wasserstoffentwicklung bei gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren und bei Bleiakkumulatoren bei der Ladung und Überladung zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, die negativen Elektroden kapazitätsmäßig größer zu machen als die positiven Elektroden und den Akkumulator vor dem gasdichten Verschluß bis zur vollen Aufladung der positiven Elektrode aufzuladen, so daß die negativen Elektroden nach dem Verschluß des Akkumulators stets eine Ladereserve aufweisen. Bei Vorhandensein einer Ladereserve der negativen Elektrode wird der nach Aufladung des Akkumulators bis zur vollen Aufladung der positiven Elektrode im gasdichten Zustand an dieser Elektrode entwickelte Sauerstoff nach Erreichen eines gewissen Druckes von der negativen Elektrode aufgezehrt, wodurch die Entwicklung des Wasserstoffes an der negativen Elektrode unterbunden wird. Auf diese Weise konnten gasdicht zu betreibende Akkumulatoren geschaffen werden, bei dem der Sauerstoff verzehrt wird und kein Wasserstoff entsteht, so daß in seinem Inneren keine schädlichen Überdrücke entstehen können.

Zur wirksamen Verhinderung der Wasserstoffentwicklung in Bleiakkumulatoren ist es weiterhin bekannt, den negativen Elektroden einen Zusatz von Quecksilber zu geben, um durch die dadurch bedingte Erhöhung der Wasserstoffüberspannung den Sauerstoffverzehr zu beschleunigen.

Es sind auch Akkumulatoren mit Hilfselektroden bekanntgeworden, die dem Gasverzehr dienen und mit den positiven oder negativen Elektroden oder beiden elektrisch leitend verbunden sind. Diese Hilfselektroden, die aus Edelmetallen, z. B. Platin, Palladium od. dgl., oder mit diesen Edelmetallen imprägnierter poröser Kohle bestehen, sollen als Gasverzehrelektroden wirken und eine elektrochemische Umsetzung der an den Hauptelektroden entstehenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser bewirken. Bedeutende Nachteile der Edelmetallelektroden bestehen darin, daß sie sehr teuer sind und eine große Empfindlichkeit gegen Verunreinigungen aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Bleiakkumulator zu schaffen, bei dem der Sauerstoff-Bleiakkumulator, der zur Beschleunigung

des Sauerstoffverzehrs Quecksilber enthält,

mit vorzugsweise flüssigem Elektrolyten

und einer Gasverzehrelektrode

Anmelder:

Varta Aktiengesellschaft,
Hagen (Westf.), Dieckstr. 42

Dr. Ernst Voss und Dipl.-Ing. Klaus Dehmelt,

Frankfurt/M.,
sind als Erfinder genannt worden

verzehr an einer weniger kostspieligen und wesentlich weniger empfindlichen Gasverzehrelektrode erfolgt, wobei durch diesen Verzehr die Wasserstoffentwicklung völlig unterbunden wird. Zweck der Erfindung war es, einen Bleiakkumulator zu schaffen, der eine wesentlich geringere Wartung erfordert als die üblichen Bleiakkumulatoren und im Falle eines gasdichten Verschlusses seines Behälters sogar über lange Zeiträume vollkommen wartungsfrei betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der erfindungsgemäße Bleiakkumulator eine Gasverzehrelektrode aufweist, die aus flüssigem Quecksilber besteht. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bleiakkumulators ist dadurch gekennzeichnet, daß seine Gasverzehrelektrode aus einer flüssigen Quecksilberlegierung besteht. Die Gasverzehrelektrode wird mit der negativen Elektrode kurzgeschlossen (s. Fig. 3 a) oder wird über einen Widerstand elektrisch leitend verbunden (s. Fig. 3 b), so daß sie stets das Potential der negativen Elektrode aufweist. Für besondere Zwecke erscheint es vorteilhaft, die Gasverzehrelektrode mit der negativen Elektrode über eine Hilfsspannungsquelle zu verbinden (s. Fig. 3 c).

Bei dem erfindungsgemäßen Akkumulator muß darauf geachtet werden, daß die negative Elektrode nicht umgepolt und eine positive Polarität annimmt, da sonst das Quecksilber bzw. die Quecksilberlegierung oxydiert werden. Um eine Oxydation des

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Quecksilbers der Gasverzehrelektrode zu verhindern, ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Gasverzehrelektrode mit der negativen Elektrode über einen Gleichrichter verbunden, der so wirkt, daß er nur den Zustrom von Elektronen zu der Gasverzehrelektrode zuläßt, jedoch nicht den Abfluß der Elektronen (s. Fig. 3 d).

Konstruktiv wird die flüssige Gasverzehrelektrode so gestaltet, daß das Quecksilber oder die Quecksilberlegierung über dem Plattensatz des Akkumulators zwischen Fritten aus elektrolytbeständigem Material, z. B. aus Glas oder Kunststoff angeordnet ist. Die Anordnung muß so sein, daß das Quecksilber oder die Quecksilberlegierung an beiden Seiten mit dem Elektrolyten in Berührung steht. Die Porengröße der Fritten ist so zu wählen, daß dem Sauerstoff ein leichter Durchtritt ermöglicht ist, jedoch das flüssige Quecksilber oder die Quecksilberlegierung nicht durchgelassen wird. Als geeignet haben sich z. B. Fritten der Type G 2 (gemäß dem Katalog Nr. 60 »Jenaer Glas für Laboratorien«, herausgegeben Jenaer Glaswerk Schott & Gen., Mainz, S. 123) erwiesen. Vorteilhaft haben sich Glasfritten erwiesen, deren Porendurchmesser etwa 40 bis 90 μ beträgt, und die Dicke der Platten ist verschieden, beispielsweise etwa 2 und 5 mm, vorzugsweise etwa 3 mm. Der entstehende Sauerstoffdruck ist durch eine bestimmte Bemessung der Schichtstärke der Fritten regelbar.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bleiakkumulators besteht die Gasverzehrelektrode aus mehreren übereinander angeordneten Schichten aus Quecksilber oder Quecksilberlegierungen, zwischen denen sich Fritten aus elektrolytbeständigem Material befinden.

Es ist auch möglich, den erfindungsgemäßen Bleiakkumulator mit ständigem gasdichtem Verschluß des Akkumulatorbehälters zu betreiben. Bei einem gasdichten Verschluß der Zelle hat es sich als zweckmäßig erwiesen, der negativen Elektrode eine Ladereserve zu erteilen, wie sie prinzipiell von den gasdicht verschlossenen alkalischen und von sauren Akkumulatoren her bekannt ist. Die Ausstattung der negativen Elektrode mit einer Ladereserve gibt bekanntlich beim gasdichten Verschluß des Akkumulators die Sicherheit, daß unter allen Umständen, beispielsweise auch bei einer nicht ganz genauen Bemessung der aktiven Masse z. B. durch fabrikatorische Ungenauigkeiten, keine Wasserstoffentwicklung auftritt und ein betriebssicherer, gasdichter Akkumulator erhalten wird.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Akkumulators bestehen darin, daß infolge des Sauerstoffverzehrs und der damit verbundenen Verhinderung der Wasserstoffentwicklung eine Wasserzersetzung auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird und der Akkumulator auch, wenn er offen betrieben wird, nur wenig Wartung erfordert. Bei Verwendung eines gasdichten Verschlusses, bei dem ein Eintrocknen vollkommen unterbunden ist, wird ein erfindungsgemäßer Akkumulator geschaffen, der über Jahre hinaus wartungsfrei betrieben werden kann und alle weiteren Vorteile eines gasdichten Akkumulators aufweist, beispielsweise keine ätzende Flüssigkeit nach außen heraustreten läßt. Ein solcher Akkumulator kann daher vorteilhaft bei Geräten eingesetzt werden, die korrosionsempfindliche Teile aufweisen und deren Betrieb durch das Austreten des Elektrolyten in flüssiger oder in Nebelform beeinträchtigt werden würde.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gasverzehrelektrode gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Gasverzehrelektrode gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei mehrere übereinander angeordnete Schichten aus flüssigem Quecksilber oder flüssigen Quecksilberlegierungen zwischen Platten aus elektrolytbeständigem Material angeordnet sind,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Akkumulator.

In den Fig. 1 bis 3 sind die aus flüssigem Quecksilber oder aus einer flüssigen Quecksilberlegierung bestehenden Elektrodenschichten 2 jeweils zwischen zwei porösen Platten 1 aus elektrolytbeständigem Material angeordnet. Die Fig. 3a bis 3d erläutern die

ao verschiedenen elektrischen Anschlüsse zwischen dem elektrischen Anschluß 4 der Gasverzehrelektrode und dem elektrischen Anschluß 4' der negativen Elektrode.

Bezogen auf Fig. 3, ist 5 die positive Elektrode und 6 die negative Elektrode, wobei 6' die Ladereserve der negativen Elektrode anzeigt. Am Kopfende des Akkumulators ist der Gasraum 7 vorgesehen; 8 ist der Akkumulatorbehälter.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Bleiakkumulator, der zur Beschleunigung des Sauerstoffverzehrs Quecksilber enthält, mit vorzugsweise flüssigem Elektrolyten und einer Gasverzehrelektrode, welche räumlich getrennt von der negativen Elektrode angeordnet und mit der negativen Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode aus flüssigem Quecksilber besteht.

2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode aus einer flüssigen Quecksilberlegierung besteht.

3. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode mit der negativen Elektrode über einen Widerstand elektrisch leitend verbunden ist.

4. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode mit der negativen Elektrode über eine Hilfsspannungsquelle verbunden ist.

5. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode mit der negativen Elektrode zur Verhinderung der Oxydation des Quecksilbers bei einer Umpolung der negativen Elektrode über einen Gleichrichter verbunden ist, der so angeordnet ist, daß er nur den Zufluß von Elektronen zu der Gasverzehrelektrode zuläßt.

6. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode über dem Plattensatz des Akkumulators zwischen Fritten aus elektrolytbeständigem Material, z. B. aus Glas oder Kunststoff, angeordnet ist.

7. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverzehrelektrode aus mehreren übereinander an-

geordneten Schichten aus Quecksilber oder Quecksilberlegierung besteht.

8. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen gasdichten Verschluß des Akkumulatorbehälters.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 015 874; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 782 752; britische Patentschrift Nr. 722 103; USA.-Patentschriften Nr. 2 104 973, 2 131 592.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen