DE1180434B - Wartungsfreier Bleiakkumulator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H Ol m

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21 b - 23/01

A 31426 VIb/21b
24. Februar 1959
29. Oktober 1964

Die Erfindung betrifft einen Bleiakkumulator, der ohne laufende Wartung betrieben werden kann und bei dem die Regulierung des Gashaushaltes selbsttätig erfolgt.

Die üblichen Bleiakkumulatoren in offener Bauart weisen als Nachteil auf, daß bei jeder Ladung ein Teil des im Elektrolyten enthaltenen Wassers zersetzt wird und daher laufend Wasser nachgefüllt werden muß. Überdies besteht die Gefahr, daß mit den aus dem Akkumulator entweichenden Gasen Säurenebel mitgerissen werden, die zu Korrosionserscheinungen in der Umgebung des Akkumulators Anlaß geben können.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind bereits Akkumulatoren vorgeschlagen worden, die während des Betriebes gasdicht verschlossen bleiben. Bei diesen Konstruktionen ist es jedoch erforderlich, den Elektrolyten entweder ganz festzulegen oder zumindest ihn so sparsam wie möglich zu dimensionieren. Dies hat jedoch, abgesehen davon, daß eine solche genaue Bemessung der Elektrolytmenge mit großen technischen Schwierigkeiten verbunden ist, bei Bleiakkumulatoren die nachteilige Auswirkung, daß die Kapazität des Akkumulators sinkt, da der an der Umsetzung beteiligte Elektrolyt nicht in genügender Menge zur Verfügung steht. Außerdem hat sich gezeigt, daß solche Bleiakkumulatoren zu einer verhältnismäßig raschen Sulfatierung der Elektroden neigen, so daß die Lebensdauer solcher Akkumulatoren stark verkürzt wird.

Außerdem ist es bekannt, Akkumulatoren, in denen eine genau bemessene Elektrolytmenge in einem Baumwollgewebe festgelegt ist, mit Überdruckventilen auszurüsten. Die beim Laden der Akkumulatoren entstehenden Gase sollen durch Holzkohle adsorbiert werden. Diese bekannte Ausführungsform eignet sich jedoch nur für Kleinakkumulatoren, bei denen die auftretenden Drücke verhältnimäßig niedrig sind. Außerdem sind Akkumulatoren dieser Art nur in beschränktem Maße überladbar, da die Aufnahmefähigkeit des Adsorptionsmittels begrenzt ist. Bei häufigerem Überladen muß von Zeit zu Zeit Wasser nachgefüllt werden, da die gebildeten Gase den Akkumulator dann durch das Sicherheitsventil verlassen, so daß nicht mehr genügend Elektrolyt zur Verfügung steht. Diese Akkumulatoren sind also nicht wartungsfrei.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen Akkumulator zu schaffen, bei dem auf die laufende Wartung, die bei offenen Bleiakkumulatoren erforderlich ist, verzichtet werden kann, ohne daß dabei die genannten Nachteile der be-Wartungsf reier Bleiakkumulator

Anmelder:

Varta Aktiengesellschaft,

Hagen (Westf.), Dieckstr. 42

Als Erfinder benannt:

Dr. Ernst Voss,

Dipl.-Ing. Klaus Dehmelt, Frankfurt/M.

kannten Akkumulatoren in Kauf genommen werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Akkumulator mit einem schwefelsauren Elektrolyten, der anfangs eine Dichte von höchstens 1,20 besitzt, ausgestattet ist. Der Elektrolyt ist teilweise in den Poren der Elektroden und eines diese umgebenden porösen nicht leitenden Körpers, beispielsweise aus Kunststoffschaum oder -gewebe oder Schaumgummi, festgelegt und liegt zusätzlich in frei beweglicher Form vor. Der Akkumulator nach der

• Erfindung besitzt ein Überdruckventil, das für einen Ansprechdruck von mindestens 1 atü ausgelegt ist.

Bei dem Akkumulator gemäß der Erfindung ist also dadurch, daß der Elektrolyt reichlich vorhanden ist, eine ausreichende Kapazität gesichert. Außerdem wird dadurch, daß die Konzentration der Säure relativ gering ist, die Sulfatierungsneigung der Elektroden hintangehalten. Im Laufe des Betriebes eines erfindungsgemäßen Akkumulators wird in der Zelle bei den ersten Ladungen und Überladungen sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff entwickelt, die nach Erreichen eines gewissen Überdruckes durch das Ventil aus dem Gehäuse entweichen. Der Ansprechdruck des Ventils wird dabei je nach der Festigkeit des Gehäusematerials bemessen. Erfahrungsgemäß hat sich ein Wert zwischen 1 und 6 atü als zweckmäßig erwiesen. Es ist jedoch nicht erforderlich, diesen Druck mit großer Genauigkeit einzuhalten.

Durch die obenerwähnte Zersetzung des Wassers nimmt das Volumen des Elektrolyten eines erfindungsgemäßen Akkumulators im Laufe seines Betriebes allmählich ab, und damit gehen Teile seiner Elektroden aus dem ursprünglichen nassen Zustand in einen nur mehr feuchten Zustand über. Es bilden sich also 3-Phasengrenzea aus, aus denen sich weiterentwickelnder Sauerstoff verzehrt werden kann.

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Es wird also schließlich ein Zustand erreicht, in dem Elektrodenteile in solcher Größe frei liegen, daß eine dem jeweiligen Ladestrom äquivalente Menge an Sauerstoff an der negativen Elektrode verzehrt wird. Damit wird gleichmäßig auch die Entwicklung von Wasserstoff unterbunden, und der Innendruck der Zelle bleibt unter dem Ansprechwert des Überdruckventils, so daß kein Gas mehr aus dem Akkumulator entweicht. Gleichzeitig mit dieser Verringerung der Menge des Elektrolyten erfolgt naturgemäß ein Anstieg seiner Konzentration. Dieser geht jedoch nur gerade so weit, wie dies für einen der Stromstärke entsprechenden Gasverzehr unbedingt notwendig ist.

Von Vorteil hat es sich auch erwiesen, die Gitter der Elektroden eines erfindungsgemäßen Akkumulators aus Feinblei herzustellen. Als geeignetes Material für die Gitter der Elektroden haben sich weiterhin auch Calcium-Blei-Legierungen mit einem Calciumgehalt von etwa 0,1*/» erwiesen.

Weiter liegt es im Sinne der Erfindung, das Überdruckventil mit einem Säurefilter auszustatten, das beispielsweise aus Glaswolle oder Watte besteht und mit einer Substanz imprägniert ist, die die mit den entweichenden Gasen etwa mitgeführte Säure zu neu- as trassieren vermag. Als besonders zweckmäßig für diese Imprägnierung hat sich Mennige erwiesen, die durch ihren Farbumschlag gleichzeitig anzeigt, wann ihr Neutralisationsvermögen erschöpft ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wartungsfreier Bleiakkumulator mit Überdruckventil und einem in den Poren der Elektroden und eines diese umgebenden porösen nicht leitenden Körpers, beispielsweise aus Kunststoffschaum oder -gewebe oder Schaumgummi, kapillar festgelegten schwefelsauren Elektrolyten, gekennzeichnet durch einen Elektrolyten, der bei Inbetriebnahme eine Dichte von höchstens 1,20 besitzt und in solcher Menge vorhanden ist, daß er teilweise noch in frei beweglicher Form vorliegt, und durch ein Überdruckventil, das für einen Ansprechdruck von mindestens 1 atü ausgelegt ist.

2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Gitter der Elektroden aus Feinblei bestehen.

3. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Gitter der Elektroden aus einer Calcium-Blei-Legierung mit einem Calciumgehalt von etwa 0,1% bestehen.

4. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil in bekannter Weise mit einem Säurefilter ausgerüstet ist, das mit einem etwa mit den entweichenden Gasen mitgerissene Säure neutralisierenden Material, beispielsweise mit Mennige, imprägniert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 967 709, 307 672;

französische Patentschriften Nr. 519 171, 832 884, 225, 886 902;

J. P. Moll, »Die Fabrikation von Bleiakkumulatoren«, 1952, S. 165;

C. Drotschmann, »Blei-Akkumulatoren«, 1951, S. 97 und 98.