DE1471766B2 - Wartungsfreier elektrischer akkumulator mit einem in wasser geloesten elektrolyten und einer oberhalb der elektroden platten angeordneten wasserstoff sauerstoff brennstoff zelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen wartungsfreien elek- undurchlässigen Kunststoff-Hülltaschen eingebettet

irischen Akkumulator mit einem in Wasser gelösten sind, die einerseits als Separatoren des Akkumulators

Elektrolyten und einer oberhalb der Elektrodenplat- wirken, andererseits die aus den Plattenoberflächen

ten angeordneten Wassefstoff-Sauerstoff-Brennstoff- austretenden Gasbläschen auffangen und durch eine

zelle, die sowohl zur Bindung der bei der elektro- 5 oberhalb der Platten angeordnete Austrittsöffnung in

chemischen Zersetzung des Elektrolyten frei werden- einen vorgesehenen Raumabschnitt entweichen

den Gase als auch zur Erzeugung eines von der lassen.

Klemmenspannung des Akkumulators unabhängigen In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand

Hilfspotentials dient. dargestellt, der im folgenden näher beschrieben wer-

Bekannte Akkumulatoren dieser Art mit saurem io den soll. Es zeigt

oder auch alkalischem Elektrolyten bezwecken die Fig. 1 einen gasdichten Bleiakkumulator im

hauptsächlich infolge von Überladung , auftretende ; Schnitt und

Zersetzung des Elektrolyten reversibel zu machen Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zu Fig.l nach

und mindestens einen Teil der aus dem Wasser elek- Linie H-II.

trolytisch erzeugten Gase Sauerstoff bzw. Wasserstoff 15 Der einzellige Bleiakkumulator 1 nach Fig. 1 hat

wieder zu Wasser rekombinieren. Bekannt sind Mit- einen gasdicht auf den Behälter 2 aufgesetzten Dek-

tel zur katalytischen Rekombination beider Gas- kel 3, der gleichfalls gasdicht um die Polköpfe 4 und 5

Sorten, soweit diese in stöchiometrisch äquivalenten des Akkumulators sowie um die Anschlußpole 6

Mengen anfallen, Mittel zur Unterdrückung der und 7 einer Brennstoffzelle 8 herumgeformt ist. Zur

einen oder der anderen Gassorte durch entsprechende 20 Verankerung der genannten Teile dienen entspre-

Bemessung der polaren Kapazitäten eines Akkumu- chende Ringwülste 4', 5', 6' und 7', während die

lators sowie gasaufzehrende Hilfselektroden, die über Polverbinderbrücken 9 mit ihren jeweiligen PoI-

jedoch nur geringe Potentiale aufweisen und ins- köpfen 4 und 5 in Verbindung stehenden negativen

besondere auf der Wasserstoffseite erhebliche Nach- Elektrodenplatten 10 bzw. positiven Elektrodenplat teile bringen, da edelmetällhaltige Hilfselektroden in 25 ten 11 auf Stützrippen 12 am Boden des Behälters 2

Verbindung mit den negativen Platten Lokalelemente aufsitzen. Jede der drei negativen Elektrodenplatten

bilden und somit die durch Selbstentladen eines 10 und der zwei positiven Elektrodenplatten 11 ist in

Akkumulators entstehende zusätzliche Wasserstoff- eine mikroporöse, aber weitgehend gasundurch-

entwicklung noch vermehren. Schließlich muß in lässige Hülltasche 13 eingebettet, die zugleich einmal allen Fällen auch dafür gesorgt sein, daß über- 30 als Separator wirkt und zum anderen die aus den

schüssige Gase, meist Wasserstoff, aus dem Zellen- Plattenoberflächen austretenden Gasbläschen auf-

raum entweichen können. Deshalb ist es bisher nicht fängt und jeweils durch eine oberhalb der Platten

möglich gewesen, wirklich gasdichte Akkumulatoren 10 und 11 angeordnete Austrittsöffnung 14 in den

oder solche, die auch nach längerer Betriebszeit kei- für das betreffende Gas vorgesehenen Raumabschnitt ner Auffüllung mit Wasser bedürfen, herzustellen. 35 entweichen läßt.

Es ist weiterhin bekannt, über den Temperatur- Durch die Öffnungen 14, die als Ringwülste der gang, der bei der Rekombination der Gase Wasser- Hülltaschen ausgebildet und jeweils an der höchsten stoff und Sauerstoff an dem Rekombinationskataly- Stelle der an ihren Oberkanten geneigten Elektrodensator auftritt, eine Ladevorrichtung zu steuern. Die platten 10 und 11 festspannend anliegen, kann in am Katalysator herrschende Temperatur ist jedoch 4° Richtung der in F i g. 1 eingezeichneten Pfeile der nicht allein abhängig von der Menge der in der Zeit- Sauerstoff bzw. der Wasserstoff in getrennte Raumeinheit zu Wasser rekombinierten Gase, sondern auch abschnitte entweichen. Die Brennstoffzelle 8 kann von der gerade herrschenden Außen- und Betriebs- auf diese Weise optimal arbeiten. Ihr Elektrolyt ist temperatur, so daß sich keine feste Bezugstemperatur gleichfalls wie der des Akkumulators 1 verdünnte für die Steuerung ergibt. 45 Schwefelsäure und wird durch einen porösen Kunst-Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein wartungs- stoffschaumkörper 15 festgehalten sowie gegebenenfreier Akkumulator, der unabhängig von äußeren falls kapillar aus dem Elektrolytraum 16 des Akku-Einflüssen, wie z. B. Umgebungs- oder Betriebs- mulators ergänzt. Als Katalysatorelektroden dienen temperatur, die Rekombination der unter bestimm- zweischichtige, mit Palladium bzw. Platin aktivierte ten Bedingungen entstehenden Gase Wasserstoff und 5° Kohlepulverelektroden 17 bzw. 18, die akkumulator-Sauerstoff ermöglicht und gleichzeitig ein Hilfs- seitig mit einer sehr wenig porösen Keramikplatte 19 potential zur Bestimmung des Ladezustandes bzw. zusammengehalten werden, welche zugleich der elekzur Steuerung einer Ladestromquelle liefert. frischen Trennung beider Zellensysteme dient und Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch er- nur dafür zu sorgen hat, daß der Schaumkörper 15 reicht, daß eine oberhalb der Elektrodenplatten an- 55 der Brennstoffzelle 8 nicht austrocknen kann. Die geordnete Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle einen Brennstoffzelle 8, : deren Wasserstoffelektrode 17 in festgelegten Elektrolyten enthält, dem zwei Kataly- Fig. 2 in Draufsicht zu sehen ist, teilt unmittelbar satorelektroden anliegen, die so bemessen und an- den Zellenraum oberhalb der Elektrodenplatten 10 geordnet sind, daß sie den Zellenraum oberhalb der und 11, senkrecht zu diesen angeordnet, in zwei ge-Akkumulatorelektroden in zwei getrennte Räume 60 trennte Raumabschnitte auf.

aufteilen, von denen einer den aufsteigenden Sauer- Zur Inbetriebnahme wird der Behälter 2 mit Elek-

stoff und der andere den aufsteigenden Wasserstoff trolyt aufgefüllt und dann der Deckel 3 fest und

auffängt, und daß Mittel vorgesehen sind, die die flüssigkeitsdicht aufgesetzt. Die Anschlußpole 6 und 7

beiden Gase am freien Aufsteigen hindern und einem der Brennstoffzelle zeigen mit beginnender Gasentvom anderen Gas nicht erreichbaren Raumabschnitt 65 wicklung ein Potential, das beispielsweise zur Ent-

zur elektrochemischen Verbrennung zu leiten. Das nähme eines Steuerstromes für eine nicht dargestellte

wird dadurch erreicht, daß die Elektrodenplatten Ladeeinrichtung verwendet werden kann. Damit die

mindestens einer Polarität in mikroporösen, aber gas- Brennstoffzelle in der vorgesehenen Weise zur Gas-

rekombination wirksam arbeiten kann, ist auf jeden Fall ein Stromverbraucher an deren Anschlußpole 6 und 7 anzuschließen. Der sich beim Betrieb des Akkumulators einstellende Elektrolytpegel 20 ist vom Gleichgewichtszustand der im Akkumulator entwickelten bzw. von dessen Brennstoffzelle 8 verbrauchten Gase abhängig. Um das Entstehen eines Überdruckes zu vermeiden, darf der Akkumulator anfangs nicht vollständig mit Elektrolyt aufgefüllt werden. Eine geringe Menge Luft schadet dabei nicht, da sich der Stickstoff nicht mehr erneuert und ohne weiteres von den Katalysatorelektroden 17 und 18 mit aufgenommen werden kann.

Bei alkalischen Akkumulatoren nimmt man zweckmäßig nicht nur den gleichen alkalischen Elektrolyten auch für die Brennstoffzelle, sondern auch vorzugsweise Nickelsinterelektroden als Brennstoffkatalysatoren. Im übrigen wird man zweckmäßig die bewährten Mittel zur Einstellung der günstigsten Mengenanteile der zu entwickelnden Gase auch bei Anwendung der vorliegenden Erfindung mit einsetzen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wartungsfreier elektrischer Akkumulator mit einem in Wasser gelösten Elektrolyten und einer oberhalb der Elektrodenplatten angeordneten Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, die sowohl zur Bindung der bei der elektrochemischen Zersetzung des Elektrolyten frei werdenden Gase dient als auch zur Erzeugung eines von der Klemmenspannung des Akkumulators unabhängigen Hilf spotentials, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzelle einen festgelegten Elektrolyten hat, dem zwei Katalysatorelektroden anliegen, die so bemessen und angeordnet sind, daß -sie den Zellenraum oberhalb der Akkumulatorelektroden in zwei getrennte Räume aufteilen, von denen einer den aufsteigenden Sauerstoff und der andere den aufsteigenden Wasserstoff auffängt, und daß Mittel vorgesehen sind, die die beiden Gase am freien Aufsteigen hindern und einem vom andern Gas nicht erreichbaren Raumabschnitt zur elektrochemischen Verbrennung zuleiten.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Elektrodenplatten einer Polarität in mikroporöse, aber gasundurchlässige Kunststoff-Hülltaschen eingebettet sind, die einerseits als Separatoren des Akkumulators wirken, andererseits die aus den Plattenoberflächen austretenden Gasbläschen auffangen und durch eine oberhalb der Platten angeordnete Austrittsöffnung in einen vorgesehenen Raumabschnitt entweichen lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen