DE1155494B

DE1155494B - Zweipolige Elektrode zur Verwendung in Brennstoffelementen

Info

Publication number: DE1155494B
Application number: DEE14565A
Authority: DE
Inventors: Francis Thomas Bacon
Original assignee: ERA Patents Ltd
Current assignee: ERA Patents Ltd
Priority date: 1956-08-23
Filing date: 1957-08-21
Publication date: 1963-10-10
Also published as: GB864456A; CH349584A; FR1246135A; US2969315A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf zweipolige Elektroden zur Verwendung in Brennstoffelementen des Wasserstoff-Sauerstoff-Typs oder in Elektrolysiervorrichtungen.

Es sind Brennstoffelemente bekannt mit einem Paar von porösen Nickelelektroden, die in einem Behälter angebracht sind, wobei sich der Elektrolyt in dem Raum zwischen den beiden Elektroden befindet und Wasserstoff bzw. Sauerstoff den beiden Räumen zwischen der Außenseite jeder Elektrode und der Zellenwandung zugeführt wird. Jede Elektrode hat an der dem Elektrolyten zugewandten Seite eine geringere Porengröße als auf ihrer dem Gas zugewandten Seite. Beim Betrieb wird jedes Gas unter etwas höherem Druck gehalten als der Elektrolyt, so daß der Elektrolyt aus den großen Poren herausgedrückt, das Gas aber durch die vergrößerte Oberflächenspannung in den kleinen Poren daran gehindert wird, in Blasen in den Eektrolyten einzutreten. Im allgemeinen muß eine Brennstoffbatterie aus einer Anzahl von solchen Elementen aufgebaut werden, und bei Verwendung des soeben beschriebenen Aufbaues besteht die Gefahr, daß die ganze Vorrichtung zu sperrig wird.

Es ist bereits bekannt, Gaselektroden als zweipolige Elektroden auszubilden, wobei die porösen Schichten auf den sich gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen Tragplatte angeordnet sind. Die porösen Schichten aus Nickel sind jedoch durch Abstandleisten derart von der Tragplatte getrennt, daß die Tiefe des so für die Gaszirkulation gebildeten Raumes ein Vielfaches der Stärke der Tragplatte beträgt. Derartige zweipolige Elektroden haben daher einen großen Platzbedarf. Darüber hinaus besteht die aktive Schicht entweder nur aus einem sehr feinmaschigen Netz oder aber aus einem Netz, auf welches Nickelpulver aufgesintert ist. In beiden Fällen wird die erforderliche Festigkeit der sehr dünnen aktiven Schicht durch die Verwendung eines Tragnetzes erzielt, welches mit den Abstandleisten verbunden werden kann. Es kann also lediglich eine verhältnismäßig geringe Festigkeit erzielt werden. Schließich ist die vorbekannte aktive Nickelschicht sehr dünn, wodurch es unmöglich ist, die Porengröße in der eingangs geschilderten Art unterschiedlich zu gestalten. Infolgedessen kann das erforderliche Gleichgewicht zwischen dem durch die Poren nach außen wirkenden Gasdruck einerseits und dem ihm entgegenwirkenden Druck der Elektrolytflüssigkeit andererseits nur gewährleistet und damit ein Austreten des Gases oder ein Eintritt der Flüssigkeit verhindert werden, wenn der Gasdruck in den Innenräumen der bekannten zweipoligen Elektrode auf das genaueste geregelt wird.

Zweipolige Elektrode zur Verwendung in Brennstoffelementen

Anmelder:

E. R. A. Patents Limited, Leatherhead, Surrey (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. v. Schumann, Patentanwalt, München 22, Widenmayerstr. 5

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 23. August 1956 (Nr. 25 801)

Francis Thomas Bacon,

Little Shelford, Cambridgeshire (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

Alle Nachteile sind durch die Erfindung bei einer zweipoligen Elektrode zur Verwendung in Brennstoffelementen des Wasserstoff-Sauerstoff-Typs, welche zwei gesinterte poröse Wickelschichten an einander gegenüberliegenden Oberflächen einer gemeinsamen Tragplatte aufweist, behoben, indem erfindungsgemäß die Nickelschichten in Vertiefungen der Tragplatte angeordnet sind und in an sich bekannter Weise an ihren den Tragplatten zugekehrten Seiten größere Porenweite aufweisen als an ihren dem Elektrolyten zugekehrten Seiten, wobei die Porenweite an der den Tragplatten zugewandten Seite derart gehalten ist, daß der Gasdurchtritt durch die Sinterschicht gewährleistet ist, und daß der die Vertiefungen umgebende Randteil der Tragplatten Öffnungen für den Durchtritt der Gase in die die größeren Poren aufweisenden Teile der Nickelschichten enthält. Hierdurch ist der Vorteil vermittelt, daß die porösen Nickelschichten genügender Stärke nicht erst nachträglich durch einen Schweißvorgang mit der Tragplatte vereinigt zu werden brauchen. Eine getrennte Herstellung der aktiven Schicht ist also nicht

erforderlich. Darüber hinaus wird durch die erzielte Raumersparung infolge des Wegfalles verhältnismäßig tiefer Gaszirkulationsräume auch das durch die Größe des Gehäuses entscheidend mitbestimmte Gewicht der ganzen Batterieanordnung verringert.

Die notwendige Gaszirkulation ist trotz fester und wenig raumbeanspruchender Ausbildung der Elektroden gewährleistet, ohne daß an sich ein Zwischen-

309 727/70

3 4

raum zwischen der aktiven Schicht und der ent- Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

sprechenden Oberfläche der Tragplatte erforderlich Fig. 3 ein Teilschnitt einer abgeänderten erfmdungs-

wäre. gemäßen Elektrode,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Fig. 4 ein Schnitt entsprechend demjenigen der

Erleichterung des Gasdurchtritts durch die Sinter- 5 Fig. 3 von einer weiteren erfindungsgemäßen Abände-

schichten beim Sintern von feinerem Nickelpulver ein rung und

durchlochtes Metallblech oder -netz auf die Trag- Fig. 5 eine geschnittene Ansicht einer aus einer

platte aufgelegt. Der zwischen der Tragplatte und Anzahl der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Elektroden

dem Netz ausgebildete, die Gaszirkulation beschleu- aufgebauten Batterie ist, wobei der mittlere Teil der

nigende Raum ist jedoch so schmal, daß dadurch io Batterie weggebrochen ist.

weder die Festigkeit beeinträchtigt noch der Raum- Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Elektrode besteht bedarf der Elektrode beträchtlich vergrößert wird. aus einer kreisrunden Platte 1 aus Nickel oder nickel-In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform überzogenem Stahl, die kreibogenförmige Ausnehder Erfindung befinden sich die porösen Nickel- mungen 2 für die Aufnahme von Bolzen aufweist, schichten nur im mittleren Teil jeder Oberfläche der 15 ^Jede Seite der Platte hat eine von einem Rand 4 um-Tragplatte, wobei der Randteil zur Aufnahme von gebene Vertiefung 3. Die Ränder der Vertiefungen Abstandsstücken bei der Anordnung mehrerer Elek- sind, wie bei 5 gezeigt, abgeschrägt. Jede Elektrode troden nebeneinander frei bleibt. Durch Verwendung kann einen Durchmesser in der Größenordnung von dickerer oder dünnerer Abstandshalter hat man es so 10 bis 15 cm aufweisen und ist aus Gründen der in der Hand, die Zahl der in einem Gehäuse be- 20 Raumersparnis so dünn wie in der Praxis nur irgend stimmter Größe zur Verwendung gelangenden Elek- möglich ausgeführt. Jede Vertiefung entspricht in trodenplatten und die Größe der Zwischenräume für ihrer Tiefe etwa einem Drittel der Stärke der Platte, die Elektrolytflüssigkeit beliebig zu verändern, so daß z. B. zwischen 1,6 und 0,8 mm, wobei sich die Geein der Größe und Anzahl der vorgesehenen zwei- samtstärke der Platte in diesem besonderen Beispiel poligen Elektroden angepaßtes Gehäuse nicht er- 25 in der Größenordnung von 4 bis 5 mm ergibt. Jede forderlich ist. Darüber hinaus ist durch die massive Vertiefung ist mit einer Schicht 6 von porösem Nickel Ausbildung der Randteile eine außerordentlich feste gefüllt, wie in Fig. 2 dargestellt. Die porösen Nickel-Verbindung der einzelnen Elektrodenplatten mitein- schichten können wie oben beschrieben ausgebildet ander ermöglicht. Bei der geschilderten bekannten sein und einen Korrosionsschutz in Form einer Anordnung werden die Elektroden hingegen durch an 30 lithiumhaltigen Nickeloxydschicht aufweisen, wie in den Innenwänden des Gehäuses ausgebildete Nuten der deutschen Patentschrift 1025 025 beschrieben ist. im Abstand voneinander gehalten, wodurch eine ge- Die Schicht für die Sauerstoffelektrode kann mittels naue Bearbeitung des Gehäuseinnern erforderlich einer Anzahl verschiedener Verfahren hergestellt sein, wird. Eine andere Befestigung ist bei der viel zu z· B. können die Vertiefungen in der Platte die Form geringen Festigkeit der bekannten Elektroden nicht 35 ^{für das} Nickelpulver darstellen, möglich. Der Teil der mit den größeren Poren versehenen In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungs- Schicht, welcher mit dem Gas in Berührung steht, form kann an einer in der Mitte angeordneten, kreis- wird durch Einstäuben verhältnismäßig groben Nickelrunden Platte auf jeder Seite am Rand ein Ring be- pulvers von einer Korngröße von 65 bis 75 μ in die festigt sein, so daß der mittlere freie Raum jedes 40 Vertiefung der Platte und 1 Stunde lang dauerndem Ringes die Vertiefung auf der betreffenden Seite Sintern ohne Verdichtung unter Druck bei einer Tembildet. In wieder anderer erfinderischer Ausgestaltung peratur zwischen 325 und 350° C in einer Wasserkann eine in der Mitte angeordnete Platte symme- stoff- oder Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre hergetrisch innerhalb eines äußeren Ringes von größerer stellt.

Dicke befestigt sein, wobei die Stärke des Ringes die 45 Die der Flüssigkeit zugewandte Seite der Schicht notwendige Vertiefung auf jeder Seite frei läßt. Bei mit den feinen Poren wird aus A-Nickelpulver mit jeder dieser erfindungsgemäßen Ausführungsformen einer durchschnittlichen Korngröße von 4 bis 5 μ herist der Randteil dicker als der mittlere Teil und kann gestellt. Dieses wird als Alkoholsuspension aufgezweckmäßig mit Öffnungen versehen sein, durch bracht und dann bei 1000° C Va Stunde lang gesintert, welche die betreffenden Gase in den Raum zwischen 50 Danach wird dieses Verfahren wiederholt, bis etwaige der Tragplatte und den Schichten von porösem Nickel Leckstellen verschlossen sind, wobei das A-Nickel bzw. aus diesem Raum herausgeleitet werden können. eingerieben und das überschüssige Pulver abgerieben Im Falle der Verwendung als Elektrolysiervorrich- wird. Zwei derartige Wiederholungen sind für getung ist es selbstverständlich nur notwendig, die Gase wohnlich ausreichend.

abzuleiten, während es in einem Brennstoffelement 55 Die Schicht für die Sauerstoffelektrode kann auch

erforderlich sein kann, mindestens den Wasserstoff folgendermaßen hergestellt werden: Das Nickelpulver

zirkulieren zu lassen. Die in den Randteilen ausgebil· für den Hauptteil der Schicht weist eine durchschnitt-

deten Öffnungen können mit einer zur Ebene der liehe Korngröße von 7 bis 9 μ (D-Nickel) oder von

Elektroden querliegenden Leitung zusammenwirken, 4 bis 5 μ (Α-Nickel) auf. In diesem werden Poren

wobei die Leitungen in einander benachbarten Elek- 60 hergestellt, indem es mit einem dazu geeigneten

troden miteinander fluchten, um eine fortlaufende Agens, das aus feinteiligem Ammoniumbikarbonat,

Sammelleitung für das Gas zu bilden, wenn die Elek- welches durch ein Sieb mit 1600 Maschen je Quadrat-

troden in einem Stapel vereinigt sind. Zentimeter durchgelassen, jedoch von einem Sieb mit

Ausführungsformen der Erfindung sind beispielhaft 10 000 Maschen je Quadratzentimeter zurückgehalten

im einzelnen in der nachstehenden Beschreibung an 6g wird, besteht, im Verhältnis von 1 Gewichtsteil zu

Hand der Zeichnung erläutert, in welcher 3 bis 5 Gewichtsteilen Nickel gemischt wird. Die

Fig. 1 eine Ansicht einer zweipoligen erfindungs- Mischung von Nickelpulver und Ammoniumbikarbo-

gemäßen Elektrode, nat wird dann in eine Gummipresse gebracht, welche

5 6

einen gleichförmigen Druck in der Größenordnung auch unter sich wieder ineinandergreifen. Dieses

von 281 kg/cm² ausübt. Die Mischung wird dann Pulver wird zur Erzielung der Poren mit feinteüigem

¹Ii bis 3 Stunden lang bei 1000 bis 1150° C gesintert. Ammoniumbikarbonat, welches durch ein Sieb mit

Die feinporige Schicht aus Α-Nickel wird dann, wie 1600 Maschen je Quadratzentimeter durchgelassen,

oben beschrieben, aufgebracht und bei 950 bis 1000° C 5 von einem Sieb mit 10 000 Maschen je Quadratzenti-

Va bis 1 Stunde lang gesintert. meter jedoch zurückgehalten wird, im Gewichtsver-

Das vorstehend als A-Nickelpulver bezeichnete hältnis von 1 Teil Ammoniumbikarbonat zu 3 bis

Material ist ein Carbonyl-Nickel-Pulver von durch- 4 Teilen Nickelpulver versetzt. Von Hand wird durch

schnittlich 4 bis 7 μ Teilchengröße mit einem Schutt- eine flache Platte Druck ausgeübt, und die Mischung

gewicht von 2,0 bis 2,5 g/cm³. Es enthält 0,5 bis io wird V2 Stunde lang bei 800° C gesintert. Die fein-

O,l°/o Kohlenstoff und 0,1°/» Sauerstoff. Seine Teil- porige Schicht besteht aus Α-Nickel, das, wie oben

chen sind von kompakter Gestalt, dabei mehr korn- beschrieben, aufgebracht und V2 Stunde lang bei 750

als kugelförmig. Dieses Pulver wird im wesentlichen bis 800° C gesintert wird. Wie bereits erwähnt, ist es

in der herkömmlichen Pulvermetallurgie angewandt, gewöhnlich notwendig, dieses Verfahren zweimal zu

z. B. zur Herstellung von Sonderwerkstoffen durch 15 wiederholen, um Leckstellen zu schließen.

Sintern von Mischungen der jeweiligen Bestandteile. Die Schicht für die Wasserstoffelektrode wird in

Von dem A-Nickelpulver unterscheidet sich die mit ihre Lage auf der Tragplatte nach dem Sintern der

dem Buchstaben D bezeichnete Sorte hauptsächlich Schicht für die Sauerstoffelektrode aufgesintert, weil

durch ihre Teilchengröße, die im Durchschnitt bei 7 hier das Sintern bei einer niedrigeren Temperatur

bis 9 μ liegt, und durch geringeren Kohlenstoffgehalt. 20 stattfindet. Während des abschließenden Oxydierens

Zur Unterscheidung von dem bei der Herstellung von der Sauerstoffschicht wird die Wasserstoffschicht,

Batterien üblichen Carbonyl-Nickel-Pulver könnte welche mit der Oberfläche nach unten auf einer

man sein wesentliches Merkmal, das Schüttgewicht flachen Platte liegt, vor Oxydation geschützt, indem

von ungefähr 2,5 g/cm³, heranziehen. ihr durch ein Loch in der flachen Platte ein Wasser-

Das weiter unten genannte B-Nickelpulver zeichnet 25 stoff-Stickstoff-Gemisch zugeführt wird,
sich vor allem durch sein geringes Schüttgewicht von Wenn die Elektrode in einem Brennstoffelement nur 0,6 bis 1,1 g/cm³ sowie durch den gegenüber dem verwendet werden soll, wird die poröse Nickelschicht A-Nickelpulver rund doppelt so hohen Gehalt an auf der Wasserstoffseite der Tragplatte von dieser Kohlenstoff (0,1 bis 0,2%) und Sauerstoff (0,1 bis durch eine dünne durchlochte Folie von reinem 0,2'%) aus. Das geringe Schüttgewicht hat seine Ur- 30 Nickel getrennt. Diese Folie ist zu dünn, um in der sache in der eigenartigen kettenförmigen Struktur der Zeichnung dargestellt zu werden; sie hat z. B. eine Teilchen, die nur einen geringen Querschnitt besitzen Stärke von etwa 0,12 mm mit etwa 62 Löchern je und deren durchschnittliche Größe daher auch nicht Quadratzentimeter, wobei jedes Loch einen Durchgenau angegeben werden kann. Man kann in diesem messer von etwa 0,5 mm hat. Diese Folie wird in Fall höchstens von einer äquivalenten Teilchengröße 35 Zwischenräumen von etwa 1,3 cm nach jeder Richin der Ordnung von 3 μ sprechen. Das B-Nickelpulver tang mit kleinen Ausbuchtungen versehen und an wird hauptsächlich-zur Herstellung von hochporösen Punkten im Bereich jeder Ausbuchtung auf die Trag-Körpern aus Sintermetall verwandt, insbesondere für platte aufgesintert. Auf diese Weise bleibt ein Spalt die Platten von Nickel-Kadmium-Batterien. Es läßt von etwa 0,25 mm zwischen der durchlochten Folie sich jedoch auch anderweitig in der Pulvermetallurgie 40 und der Tragplatte frei, der leichten Zutritt des günstig verwenden, und zwar überall, wo ein hoch- Wasserstoffes zu allen Teilen der porösen Nickelaktives Pulver mit einer größeren spezifischen Ober- schicht erlaubt, die auf die vordere Oberfläche der fläche gebraucht wird, als sie A-Nickelpulver besitzt. durchlochten Folie aufgesintert ist und an dieser fest Das Schüttgewicht des B-Pulvers kann durch Ver- haftet. Auf diese Weise kann der Wasserstoff in mahlen in einer Kugelmühle vergrößert werden, wo- 45 diesem Schlitz schnell zirkulieren, hauptsächlich um bei das Pulver seine flaumige Beschaffenheit verliert. das während des Betriebes der Zelle in Dampfform

Bei den beiden oben beschriebenen Beispielen wird gebildete Wasser zu entfernen. An Stelle der durch-

die erzielte Nickelschicht sodann mit einer gesättigten lochten Folie kann auch Nickelgaze von geringer

Lösung von Lithiumhydroxyd durchfeuchtet und da- Lochgröße verwendet werden.

nach in Luft bei 120° C getrocknet, sodann auf 800° C 50 Der in der Fig. 2 dargestellte Schnitt ist durch die

15 Minuten lang in einer Wasserstoff-Stickstoff- Sauerstofföffnungen 10 gelegt, die zu der porösen

Mischung erhitzt, um das Lithiumhydroxyd zu Nickelschicht 6 führen. Diese Öffnungen führen von

schmelzen und es gleichmäßig über die ganze Elek- einer Leitung 11 her, welche quer zur Ebene der

trode zu verteilen. Schließlich wird sie in Luft bei Elektrode angeordnet ist und welche bei Vereinigung

800° C 15 Minuten lang erhitzt, um die Oxydation 55 ^einer Anzahl von Elektroden mit den benachbarten

hervorzurufen. Während des Sintervorganges muß die Leitungsteilen fluchtet und auf diese Weise eine fort-

Unterseite der Platte auf einem Stück geformten laufende Sammelleitung für den Gasdurchtritt bildet.

Graphits oder einem feuerbeständigen Block (Scha- Die Wasserstofföffnungen 12 bestehen je aus drei von

mottestein) abgestützt sein, um sie daran zu hindern, einer Leitung 13 ausgehenden Armen und führen zu

sich unter ihrem Eigengewicht durchzubiegen. 60 der porösen Nickelschicht auf der anderen Seite. Ein

Die Schicht für die Wasserstoffelektrode kann im drittes Paar von Leitungen 14 ist für die Zirkulation

wesentlichen entsprechend dem zweiten, soeben an- des Elektrolyten bestimmt, während Löcher 15 zur

geführten Beispiel hergestellt werden mit der Aus- Ortsbefestigung während der Vereinigung der Elek-

nahme, daß der Hauptteil aus B-Nickelpulver besteht, troden dienen.

welches in der Hauptsache kleinere Teilchen als 65 Bei dem in Fig. 3 dargestellten abgewandelten Auf-

A-Nickel enthält, wobei diese Teilchen nach Art von bau einer Elektrode ist an dem Rand einer in der

Fasern ineinandergreifen, die stärker sind als die Mitte liegenden Platte 20 auf jeder Seite ein Ring 21,

lockeren Verbindungen der Teilchen im Α-Nickel und z. B. mittels einer Naht und durch Punktschweißen,

befestigt. Auf diese Weise bleibt eine Vertiefung auf jeder Seite der Elektrode für die Aufnahme der mit 22 bezeichneten porösen Nickelschichten freigelassen. Der Zutritt zu dem Gasraum hinter jeder Nickelschicht wird durch mit einer Leitung 24 zusammenwirkende Öffnungen 23 vermittelt. Die Nickelschichten 22 können, wie oben beschrieben, ausgebildet sein, und die Schicht für die Wasserstoffelektrode kann von der Platte 20 mittels einer durchlochten Nickelfolie getrennt sein, die, wie bereits erwähnt, zu dünn ist, um in der Zeichnung dargestellt zu werden.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 ersetzt ein einziger Ring 30 die Ringe 21 der Fig. 3, während eine mittlere Platte 31 symmetrisch innerhalb des Innenraumes des Ringes angeschweißt ist. Öffnungen 32 für den Durchtritt von Gas führen von einer Leitung 33 ab. Diese Öffnungen sind aus Gründen der Festigkeit in der Mitte des Ringes angeordnet. Um sicherzustellen, daß jede Öffnung mit der richtigen Seite der Scheidewand 31 zusammenwirkt, ist letztere unmittelbar an jeder Öffnung in der erforderlichen Richtung ausgebuchtet, wie bei 34 dargestellt.

Die Fig. 5 zeigt eine Anzahl der Elektroden nach den Fig. 1 und 2, miteinander zu einer Batterie vereinigt. Jedes einander benachbarte Paar von Elektroden 1 ist durch eine Dichtung 40 aus isolierendem Material getrennt. Diese läßt einen Raum 44 zwischen den Oberflächen der einander benachbarten Elektroden für die Aufnahme des Elektrolyten frei, der für gewöhnlich aus einer starken Lösung von Kaliumhydroxyd besteht. Der Elektrolyt läuft durch die in Fig. 1 mit 14 bezeichnete Leitung um und tritt durch einen nicht dargestellten Schlitz in jeder Dichtung 40 in die Einzelzellen ein. Während der Vereinigung werden die Elektroden und Dichtungen zunächst mittels durch die Löcher 15 geführter Stifte gegeneinander fixiert und dann durch Bolzen 41, die in die weggeschnittenen Teile 2 eingepaßt und an jedem Ende mit Muttern 42 versehen sind, in einem Stapel zusammengeklammert. Um ein Kurzschließen zu vermeiden, sind die Bolzen 41, wo sie durch die Ausnehmungen 2 treten, mit isolierendem Material überzogen, während die Muttern 42 isolierende Beilagscheiben 43 haben.

Jede der Elektroden 1 ist, wie bereits beschrieben, zweipolig, aber an jedem Ende des Stapels ist selbstverständlich eine einpolige Elektrode 45 erforderlich. Diese weist denselben Aufbau wie die Elektroden 1 auf, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Vertiefung nur in einer Seite der Tragplatte ausgebildet ist. Elektrische Leiter 46 und 47 führen von diesen endseitigen einpoligen Elektroden ab. Auf der Rückseite jeder Elektrode 45 befindet sich eine starke Platte 48, durch welche die Bolzen 41 geführt sind und gegen welche die Muttern 42 anpressen. Die Elektroden 45 sind den Platten 48 gegenüber durch isolierendes Material 49 isoliert. Die ganze Vorrichtung ist in ein äußeres Gehäuse 50 eingeschlossen, von welchem ein Teil zum Zwecke der besseren Darstellung weggebrochen ist. Dieses Gehäuse ist mit wärmeisolierendem Material angefüllt, um die Batterie auf ihrer Betriebstemperatur zu halten.

Wo die zusammengefügte Vorrichtung als Brennstoffelement zum Einsatz kommen soll, müssen Sauerstoff und Wasserstoff den Elektroden durch die Leitungen 11 und 13 zugeführt werden. Für gewöhnlich reicht es aus, nur so viel Sauerstoff zuzuführen, um die verbrauchte Sauerstoffmenge zu ersetzen, aber es ist vorteilhaft, eine ständige Wasserstoffzirkulation aufrechtzuerhalten, um das, wie oben erwähnt, in Form von Dampf erzeugte Wasser zu entfernen. Wenn die Vorrichtung dagegen als Elektrolysierapparat verwendet werden soll, werden die Gase in ihr entwickelt, und es ist notwendig, den Elektrolyten durch die Leitung 14 mit reinem Wasser aufzufüllen.

Claims

Patentansprüche:

1. Zweipolige Elektrode zur Verwendung in Brennstoffelementen des Wasserstoff-Sauerstoff-Typs, welche zwei gesinterte poröse Nickelschichten an einander gegenüberliegenden Oberflächen einer gemeinsamen metallischen Tragplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschichten in Vertiefungen der Tragplatte angeordnet sind und in an sich bekannter Weise an ihren den Tragplatten zugekehrten Seiten eine größere Porenweite aufweisen als an ihren dem Elektrolyten zugekehrten Seiten, wobei die Porenweite an der der Tragplatte zugewandten Seite derart gehalten ist, daß der Gasdurchtritt durch die Sinterschicht gewährleistet ist, und daß der die Vertiefungen umgebende Randteil der Tragplatte Öffnungen für den Durchtritt der Gase in die die größeren Poren aufweisenden Teile der Nickelschichten enthält.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Gasdurchtritts durch die Sinterschichten beim Sintern von feinerem Nickelpulver ein durchlochtes Metallblech oder -netz auf die Tragplatte auf gelegt ist.

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Platte (31) symmetrisch in einem äußeren Ring (30) von größerer Stärke befestigt ist.

4. Elektrode nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (32) in der Mitte der Stärke des Außenringes ausgegebildet sind, wobei die Platte (31) in der Umgebung jeder Öffnung (30) ausgebuchtet (34) ist, daß die Öffnung mit der richtigen Seite der Platte zusammenwirkt.

5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Berührung mit Sauerstoff bestimmte poröse Nickelschicht in an sich bekannter Weise mit einem Überzug von lithiumhaltigem Nickeloxyd versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 418 330, 431882, 547, 636 830, 646 549;
britische Patentschriften Nr. 667298, 725 661;
USA.-Patentschrift Nr. 2 384 463.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen