DE1251836B - Primärelement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTW^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Änmeldetag:
Auslegetag:

HOIm

1251 836
E 21276 VI b/21 b
22. Juni 1961
12. Oktober 1967

Es ist bekannt, daß bei einer normalen Trockenzelle Zink als Lösungselektrode und Mangandioxyd als Depolarisator verwendet wird. Das Mangandioxyd ist normalerweise mit Kohle gemischt, und dieses Gemisch ist um einen Kohlestab herumgepreßt, der als positiver Pol der Trockenzelle dient.

Obwohl die Leclanche-Zelle immer noch weitgehend Anwendung findet, haben sich für bestimmte Zwecke mehrere Nachteile ergeben. Beispielsweise ist in Anwendungsfällen, in denen ein geringstmögliches Gewicht erforderlich ist, der Mangandioxiddepolarisator je Einheit des abgegebenen Stroms verhältnismäßig schwer.

Aufgabe der Erfindung ist die Aufrechterhaltung einer in höherem Maße konstanten Entladespannung und die Verringerung des Gewichts des Depolarisators solcher Zellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Primärelement mit einer Lösungselektrode aus Zink oder Magnesium, einem Elektrolyten, einer positiven Kohleelektrode und einem Depolarisator, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Depolarisator aus Hydroxylamin oder einem Salz des Hydroxylamins besteht, gelöst.

Zellen, bei denen dieser Depolarisator verwendet wird, haben eine verhältnismäßig konstante Entladespannung. Außerdem ist Hydroxylamin ein Depolarisator von verhältnismäßig geringem Gewicht, da Mangandioxyd das Mehrfache des Gewichts von Hydroxylamin, bei einer äquivalenten Menge des Reaktionsteilnehmers, hat.

In den nachstehend angeführten Versuchen wurde das Hydroxylamin dem Elektrolyten in Form von Hydroxylaminhydrochlorid zugesetzt. Das Hydroxylamin kann der Zelle auch in reiner Form oder in Form von anderen Salzen oder Derivaten von Hydroxylamin zugeführt werden. Es kann entweder dem Elektrolyten zugesetzt oder mit der Kohleelektrode vereinigt werden. Es ist wichtig darauf zu achten, daß das Hydroxylamin (NH₂OH) an der positiven Elektrode der Zelle verfügbar ist.

Primärelement

Anmelder:

Engelhard Industries, Inc.,

Newark, N.J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Johann G. E. Cohn,

Anna P. Hauel, West Orange, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. Juni 1960 (39 289)

Zur Prüfung von Depolarisatoren ist es üblich, die Reaktion von der an der Lösungselektrode stattfindenden Reaktion zu isolieren. Außerdem wird der Strom durch die Zelle vorzugsweise mit einer konstanten Stromstärke hindurchgeleitet. Bei den vorliegenden Beispielen wird ein konstanter Stromfiuß von 15 Milliampere dadurch aufrechterhalten, daß eine Gleichstromquelle und ein veränderlicher Widerstand in den Stromkreis geschaltet werden und der Widerstand eingestellt wird.

Bei den nachstehenden, teilweise unter Verwendung von Hydroxylamin als Depolarisator durchgeführten Versuchen wurden in jedem Falle die Betriebsminuten vom Schließen des 15-Milliampere-Stromkreises an gerechnet. Die Prüfbedingungen für vier Beispiele sind in der nachfolgenden Tabelle I gegeben:

Tabelle I

	ZeUeA	ZeUeB	keiner Kohle Zink	ZeUeC	ZeUeD
Depolarisator Positive Elektrode Lösungselektrode	3 g NH2OH Kohle Zink	3 g NH2OH Kohle Mg	keiner Kohle Mg

709 677/140

Tabelle I (Fortsetzung)

	Zelle A	ZeUeB	Zelle C	ZeIIeD
Elektrolyt	60 ecm einer wäßri gen Lösung, enthal tend je Liter 200 g ZnCl8, 250 g NH4Cl und den Depolari sator	60 ecm einer wäßri gen Lösung, enthal tend je Liter 200 g ZnCl8, 250 g NH4Cl	60 ecm einer wäßri gen Lösung, enthal tend je Liter 25OgMgBr2OH2O und den Depolari sator, gesättigt mit Mg(OH)2	60 ecm einer wäßr; gen Lösung, enthal tend je Liter 250 g MgBr2OH2O, gesättigt mit Mg(OH)2.
Betriebstemperatur, 0C	28	28	28	28
Konstante Stromstärke, Milliampere	15	15	15	15

In den Beispielen A und C ist unter dem Gewicht von Hydroylamin das Gewicht des Hydroxylamins zu verstehen, das im Hydroxyaminhydrochlorid enthalten ao ist, welches dem Elektrolyten, wie vor angehend erwähnt, zugesetzt wurde. Der Elektrolyt für Beispiel A war geringfügig sauer (etwa pH 5) und der für Beispiel C war basisch (etwa pH 8,5.)

Bei den Reaktionen der Beispiele A und C wird das as Metall oxydiert und das Hydroxylamin reduziert. Die durch diese Reaktionen erzeugte Energie ist als Elektrizität nahezu in gleicher Weise wie im Falle der vorangehend beschriebenen Leclaache-Zelle verfügbar.

Tabelle II zeigt die Spannung der positiven Elektrode für die in Tabelle I beschriebenen Prüfbedingungen. Die Beispiele B und D sind KontroUbeispiele und beziehen sich auf Prüfungen, bei welchen kein Depolarisator verwendet wurde;

Tabelle II

35

Minuten	Spannung der positiven Elektrode (Volt)	ZeIIeB	ZeUeC	ZeIIeD
kumulativ	ZeIIeA	-0,145	+0,086	-0,325
30	+0,126	-0,236	+0,003	-0,541
60	+0,064		-0,031	-0,703
90	+0,033		-0,041	-0,811
120	+0,019		-0,061	-0,898
180	-0,020		-0,090	-0,939
240	-0,090		-0,122	-0,939
300	-0,164		-0,174
360	-0,253		-0,255
420	-0,325

45

Die Spannung ist in üblicher Weise in Volt ausgedrückt, welche den Spannungsunterschied zwischen der positiven Elektrode und einer Bezugswasserstoffelektrode darstellt. Die Messungen wurden zwischen der positiven Elektrode und einer handelsüblichen Kalomelbezugselektrode durchgeführt, worauf die Kalomelablesungen dann in Normal-Wasserstoffpotentiale umgerechnet wurden.

Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Hydroxylafflindepolarisators gegenüber einem MnO₂-Depolarisator in Gegenwart eines alkalischen Elektrolyten ergibt sich aus einem Vergleich der Zelle C, welche eine geringe Spannungsabnahmegeschwindigkeit in Gegenwart eines Elektrolyten von einem pH-Wert von 8,5 istigt, mit einem MnO₂-Depolarisator von gleichem pH-Wert. Der letztere Depolarisator wurde in einer Zelle mit einer Kohleelektrode, einer Magnesium-Lösungselektrode und einem Magnesiumbromidelektrolyten geprüft. Es wurde ein Abfall des Potentials der positiven Elektrode von +0,3 Volt 1 Stunde nach dem Einschalten der Zelle in den Stromkreis auf —0,7 Volt aach dem Zeitraum von 4^l/a Stunden festgestellt. Im Gegensatz dazu hatte die Zelle C ein Potential der positiven Elektrode nach einer Stunde voa 0 Volt und nach 4¹Z₂ Stunden von —0,1 Volt. Hydroxylamin ist daher dem Mangandioxyd als Depolarisator unter den alkalischen Efektrolytbedmgungen klar überlegen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Primärelement mit einer Lösungselektrode aus Zink oder Magnesium, einem Elektrolyten, einer positiven Kohleelektrode und einem Depolarisator, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator aus Hydroxylamin oder einem Salz des Hydroxylamins besteht.

2. Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator im Elektrolyten gelöst ist.

3. Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator in der Kohleelektrode enthalten ist.

4. Primärelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt Zinkchlorid oder Magnesiumchlorid enthält.

5. Primärelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt alkalisch ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 836 645.

709 677/140 10.67 © Bundesdruckerei Berlin