DE1596131A1

DE1596131A1 - Elektrische Energiequelle

Info

Publication number: DE1596131A1
Application number: DE19661596131
Authority: DE
Inventors: Weissmann Eugene Yehuda
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-12-30
Filing date: 1966-12-01
Publication date: 1971-04-08
Also published as: US3497388A; JPS4526932B1; FR1506963A; GB1158736A

Description

PATE NTANWXLT. E

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 · THERES IENSTRASSE 33

Dipl.-Ing. MARTIN LICHT Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXELHANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München, den 1, Dezember 1966

Ihr Zeichen Unser Zeichen

GENEEAL- EI₁ECTRIC COMPANY SCHENECTADY' 5.,

RIVER ROAD I, V. St, "A.

Elektrische Energiequelle

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neuartige, Elektrische Energiequelle.

Ss ist Aufgabe dieser Erfindung, eine zuverlässige, aus einem Stück bestehende,"billige, wirkungsvolle und von Hand transportierbare elektrische Energiequelle zu liefern.

Insbesondere soll die vorliegende Energiequelle sehr viel Energie pro Gewichtseinheit liefern können.

Ferner soll diese Energiequelle schnell und wiederholt

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ate.

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ohne elektrischen ladevorgang reaktiviert werden können.

Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung können mit einer hybriden elektrischen Energiequelle erreicht werden, welche aus einem unteren Gehäuseteil und einem oberen Gehäuseteil besteht. Pas untere Gehäuseteil nimmt einen Elektrolyten auf und enthält eine mit dem Elektrolyten in Berührung stehende, gasdepolarisierte Elektrode. Eine gaserz,eugende Anode kann auswechselbar im unteren Gehäuseteil in Kontakt mit dem Elektrolyten und räumlich getrennt von der gasdepolarisierten Elektrode angebracht werden. Das obere Gehäuseteil ist abnehmbar aber dicht mit dem unteren Gehäuseteil verbunden und nimmt das an der Anodeneinrichtung entwickelte Gas auf. Das obere Gehäuseteil enthält eine Elektroden-Elektrolyt-Anordnung, die aus ersten und zweiten räumlich getrennten Elektroden mit einem dazwischenliegenden Elektrolyten besteht. Die ersten und zweiten Elektroden liegen unmittelbar innerhalb beziehungsweise unmittelbar außerhalb der Wandung des oberen Gehäuseteils.

Die Anodeneinrichtung kann wahlweise mit einer Filtereinrichtung versehen werden, welche den anodisch aktiven Teil, der den Elektrolyten berührt, umgibt· Die Vorrichtung kann zweckmäßigerweise auch ein gasdurchlässiges, flüaeigkeitsun-

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durchlässiges Trennorgan, das zwischen dem Elektrolyten und der ersten Elektrode angebracht ist, enthalten, so daß ein Eindringen des Elektrolyten mit dem an der Anodeneinrichtung erzeugten Gas, das mit der ersten Elektrode in Berührung kommt, verhindert wird.

Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruierte Vorrichtung, wobei verschiedene Teile weggelassen worden sind,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufrißansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufrißansicht einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruierten aber abgewandelten Ausföhrungsform der Vorrichtung,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 von Fig. 3,

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Pig. 5 eine Sehnittansicht längs der linie 5-5 von Pig. und

Pig. 6 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufrißansicht eines Elektrolytbehälters, der wahlweise in der in Pig. 3 gezeigten Vorrichtung benutzt werden kann.

Die Piguren 1 und 2 zeigen eine hybride elektrische Energiequelle 1, die aus vier trennbaren Hauptteilen besteht, welche in dieser Beschreibung als unteres Gehäuseteil 3» oberes Gehäuseteil 5> Anodeneinrichtung 7 und Trennorgan 9 bezeichnet werden sollen.

Das untere Gehäuseteil besteht aus mehreren Kammern 11 mit je einem Element, welche durch Abstandshalter 13, die zwischen den Enden benachbarter Elementkammern liegen, in bestimmtem räumlichen Abstand gehalten werden. Die Abstandshalter 13 befinden sich auch zwischen den am weitesten außen liegenden Elementkammern und den Endenschutzvorrichtungen 15. " •Die Abstandshalter erzeugen eine Lücke 17 zwischen benachbarten Elementkammern und zwischen den außenliegenden Element-.kammern und den Endenschutzvorrichtungen. Aus den Zeichnungen ist zu entnehmen, daß die Endenschutzvorrichtungen mit Öffnungen 19 versehen sind· Diese Öffnungen sind aber im Hin-

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blick auf die Lücken 17 nicht wesentlich.

Jede Elementkammer besteht in der dargestellten Form aus einem ü-förmigen Teil 21 mit gleichförmigen Befestigungsplatten 23» die an den gegenüberliegenden Seiten dicht angebracht sind. Jede Befestigungsplatte besitzt ein in der Mit-. • te liegendes Fenster 25. Ein poröses Stromsammelorgan 27» etwa ein Metallgitter ist auf den Befestigungsplatten an jeder Seite einer Elementkammer dicht befestigt. Das Stromsammelorgan erstreckt sich rund um die äußere Oberfläche des ü-förmigen Teils. Der Teil jedes Stromsammeiorgans, der über dem Fenster liegt, stellt einen Teil einer umfangreichen gasdepolarisierten Elektrode 29 dar.

Anschlüsse 31 für die gasdepolarisierten Elektroden sitzen auf dem U-förmigen Teil und sind mit dem Stromsammelorgan verbunden. Jeder aufragende Arm des U-förmigen Teils ist mit einer in der Mitte liegenden vertikalen Vertiefung 33 für die Anodeneinrichtung versehen. Anschlußzapfen 35 sind durch eine Schraubenverbindung mit wenigstens einem aufragenden Arm des TJ-fÖrmigen Teils verbunden. Das innere Ende jedes Anschlußzapfens 35 erstreckt sich in eine vertikale Vertiefung und sorgt für einen elektrischen Kontakt mit einer Seite 'der Anodeneinrichtung. Die Anschlußzapfen 35 sind natürlich

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oberhalb und ohne elektrischen Kontakt mit dem Stromsammelorgan 27 angebracht.

Die Anodeneinrichtung besteht aus einer gaserzeugenden, anodisch aktiven Platte 37» die von einem enganliegenden Filter 39 umgeben ist. Damit der Anschlußzapfen 35 Kontakt zur aktiven Platte bekommt, ist er an seinem inneren Ende mit einer durchbohrenden Spitze 41 versehen, welche durch das Filter hindurchdringt.

Das obere Gehäuseteil besteht aus einer Abdeckung 4-3· Diese Abdeckung 43 setzt sich aus einem unteren flanschförmigen Teil 45, dessen innere Abmessungen den äußeren Abmessungen des unteren Gehäuseteils entsprechen, und aus einem darüberliegenden zylindrischen Teil 51 zusammen. Die innere Oberfläche des flanschförmigen Teiles ist mit einer Rille 47 versehen, in die eine Dichtung 49 eingelegt werden kann. Der darüberliegende zylindrische Teil 51 ist mit einer nach innen ragenden Schulter 53 aa oberen Band versehen. Mehrere Öffnungen 55 sind in dem zylindrischen Teil angebracht. Sine ringförmige Auflage 57 iet auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen Teile in Verbindung mit den öffnungen vorgesehen. Ein Bunsen-Ventilring 59 ist in der ringförmigen Auflage befestigt.

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Eine Elektroden-Elektrolyt-Anordnung 61 ist in der Abdeckung an der nach, innen ragenden Schulter 53 montiert. Die Anordnung "besteht aus einem als Elektrolyt dienenden Organ 63 - dargestellt als Ionenaustauschmembran - und Elektroden 65 and 67. Anschlüsse 69 und 71 sind mit den Elektroden 65 und 67 über entsprechende, elektrische Leitungen 73 und 75 verbunden.

In den Zeichnungen ist eine gasdurchlässige, flüssigkeitsundurehlässige Trenneinrichtung 9 dargestellt, die zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseteil angeordnet ist.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen eine abgewandelte AusfÜhrungsform 100 der hybriden elektrischen Energiequelle, die aus fünf Hauptteilen besteht: einem unteren Gehäuseteil 102, einem oberen Gehäuseteil 104, einer Anodeneinrichtung 106, einem Trennorgan 108 und einer gedruckten Schaltung 110· Das Trennorgan 108 ist mit der vorher beschriebenen Trennvorrichtung 9 weitgehend identisch. Die Anodeneinrichtung 106 ist der Anodeneinrichtung 7 ähnlieh und unterscheidet sieh nur.dareh eine zusätzliche Nase 112, die mit der Platte eine Einheit bildet. Das untere Gehäuseteil 102 ist dem unteren Gehäuseteil 3 ähnlieh und unterscheidet sich von diesem durch \ die fehlenden Anschlußzapfen und durch hinzugefügte Anschluß-

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streifen 114» welche mit den Stromsammeiorganen eine Einheit bilden.

Auf dem unteren Gehäuseteil und dem Trennorgan liegt die gedruckte Schaltung. Aus der 51g. 5 ist zu entnehmen, daß diese gedruckte Schaltung aus einer isolierenden Grundplatte 116 nit Öffnungen 1,18 besteht, durch die Gas strömen kann. Die eigentliche Schaltung ist ebenfalls mit mehreren Öffnungen 120 versehen, so daß sie auf der Hohe der Nasen angebracht werden kann. Neben jeder Öffnung in der Schaltung ist eine Anschlußklemme 122 angebracht, so daß eine lösbare elektrische Verbindung mit der entsprechenden Hase entsteht. Die einzelnen Elemente im unteren Gehäuseteil, die durch das untere Gehäuseteil und die Anodeneinrichtung gebildet werden, sind durch gedruckte Leitungen 124 in leihe geschaltet. Aus den Zeichnungen ist zu entnehmen, daß die Klemme 122a mit dem Anschlußstreifen 114b durch die Leitung 124a in Reihenschaltung verbunden ist. In gleicher Weise sind die Klemmen 124b, 122c und 122d mit den Anschlußstreifen 114c, 114d und 114e durch die entsprechenden Leitungen 124b, 124c und 124d in Heihenechaltung verbunden. Der Anschlußstreifen 114a ist mit der gedruckten Leitung 126 verbunden, während die Klemme 122e mit der Leitung 128 verbunden ist.

Das obere Gehäuseteil besteht aus mehreren Elementkammern,

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die durch Abstandshalter 132 voneinander räumlich getrennt sind. Die Abstandshalter "befinden sich auch zwischen den am weitesten außenliegenden Elementkammern und den Endenschutzvorrichtungen 134· Die in den Endenschutzvorrichtungen 134. vorgesehenen Öffnungen 136 sind nicht unbedingt erforderlich, weil die Abstandshalter Lücken I38 zwischen den einzeln ■ nen Elementkammern erzeugen, lin Paßstück I40 umgibt dicht die unteren Enden der Elementkammern, der Endenschutzvorrichtungen und der unteren Abstandshalter. Sin unterer flanschförmiger Teil 142 des Paßstücks umgibt dicht und abnehmbar das untere Gehäuseteil. In der inneren Oberfläche des unteren flanschförmigen Teils befindet sich eine Vertiefung 144, in der eine Dichtung 146 angebracht ist. Pig. 5 zeigt, daß die Endanschlüsse I48 und 150 auf dem Paßstück so vorgesehen sind, daß sie mit den gedruckten Leitungen der gedruckten Schaltung elektrischen Kontakt haben.

Jede Elementkammer 130 besteht aus einem umgekehrten ü-förmigen Element 152. Identische Elektroden-Elektrolyt-Anordnungen 154 sind auf benachbarten, gegenüberliegenden Flächen des umgekehrten U-förmigen Elementes befestigt. Bine Elektrolyt-Vorrichtung 176 bildet einen Teil jeder Anordnung. Die Elektrolyt-Vorrichtung besteht aua einer porösen Grundeubstanz, welche durch Kapillarwirkung einen Elektrolyten in sich halten kann. Die inneren Elektroden 172 jeder Element-

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kammer bestehen aus einem gemeinsamen Stromsammeiorgan, das sich auf einem vertikalen Gabelarm 156 des umgekehrten U-förmigen Elementes zwischen den Elektroden nach außen erstreckt, während die äußeren Elektroden 174 jeder Elementkammer durch ein gemeinsames Stromsammeiorgan, das sich auf der äußeren Oberfläche des anderen vertikalen Gabelarmes erstreckt, verbunden sind. Jeder Gabelarm trägt einen AnschluSzapfen 158, so daß sowohl zu den inneren als auch zu den äußeren Elektroden jeder Elementkammer über das mit dem Gabelarm verbundene Stromsammeiorgan eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann. Eine Öffnung 160 ist im oberen Teil jedes umgekehrten U-förmigen Elementes vorgesehen. Ein federnder Verschluß 162 ist mit jedem umgekehrten ü-förmigen Teil durch einen Stift 164 verbunden.

Soll statt eines in einer Grundsubstanz enthaltenen Elektrolyten, so wie in der Elektroden-Elektrolyt-Anordnung 154 dargestellt, ein freier wässeriger Elektrolyt benutzt werden, so ist es nur notwendig, die Elektrolyteinrichtung 176 duroh die in Pig. 6 dargestellte Elektrolyteinrichtung KU ersetzen. Die Elektrolyteinrichtung 180 besteht aas einem isolierenden Gehäuse mit öffnungen 182 und I84, die auch Verbindung zu einer zentralen öffnung 136 haben. Die öffnungen können dazu benutzt werden, den Elektrolyten ständig

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zirkulieren zu lassen oder zur Inbetriebnahme jeder Elektroden-Elektrolyt-Anordnung *in«n Elektrolyten zuzufuhren· Normalerweise schließen die Elektroden gegen das Gehäuse dicht als und wirken mit dem Gehäuse in der Weise zusammen, daß der Elektrolyt in der Anordnung gehalten wird.

Die Elektroden 29, 65, 67, 172 und 174, welche in den abgebildeten, hybriden, elektrischen Energiequellen rerwendet werden, können mit den in der Technik wohlbekannten Verfahren hergestellt werden. Pur die Elektroden 29, 67 und 174 verwendet man ein Elektrodenmaterial, welches irgendein elektronegatives Gas reduzieren kann. Aus praktischen Gründen ist die Benutzung von "Luft"-Elektroden von größtem Interesse. Der Ausdruck "Luft-Elektrode" wird im herkömmlichen Sinne gebraucht, d.h., es ist eine Elektrode gemeint, welche Luftsauerstoff elektrochemisch reduzieren kann. Solche Elektroden sind natürlich in,einer mit Sauerstoff angereicherten Atmosphäre und in reinem Sauerstoff noch wirksamer. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß solche Elektroden auch zum Reduzieren von gasförmigen Halogenen verwendet werden können, obwohl es dafür, wenige praktische Anwendungsfälle gibt. Die Elektroden 65 und 172 wurden so gewählt, daß sie ein Gas, etwa Wasserstoff, elektrochemisch oxydieren können.

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Im allgemeinen bevorzugt man in den Elektroden als Elektrokatalysator Borkarbid, Platin, Palladium oder hieraus hergestellte Mischungen. Sauerstoff- oder Luftelektroden können als Elektrokatalysator Silber oder einen Spinell enthalten. Bei Elektrolyten, welche Alkalihalogenide oder Erdalkalihalogenide enthalten oder basischer Natur sind, kann Nickel und/oder Silber zum Strecken des Elektrokatalysators dienen. Zweckmäßigerweise verwendet man wasserabweisende Stoffe, in erster Linie Fluor-Kohlenstoff-Polymere, um die Teilchen des Elektrokatalysators in einer aus einem Stück bestehenden Elektrode zu binden, oder um den Elektrokatalysator mit einem Stromsammeiorgan zu vereinigen. Solche Elektrodenstrukturen, die mit einem freien, wässerigen Elektrolyten in Berührung kommen, werden vorzugsweise noch mit einem dünnen, gasdurchlässigen, flüssigkeitsundurehlässigen Belag aus einem nässeabweisenden Material, etwa einem Fluor-Kohlenstoff-Polymer, versehen. Für Elektroden, welche einen freien wässerigen ÄUlctreAytßil berühren, kann entweder eine leitende oder eine nichtleitende Unterlage verwendet werden. Im U.S.A. Patent Nr. 3«116.170 wird eine in der Praxis verwendbare Elektroden-,struktur mit einem porösen, organischen, polymeren Tragorgan erläutert. In der U.S.A. Patentanmeldung Nr. 495.055 vom 12. Oktober 1965 wird eine ähnliche aber verbesserte Eiektrodenetruktur beschrieben. Elektroden, welche leitende Kohlen-

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stoff- und Metallunterlagen "besitzen und entwedermLt einem Ionenaustauschharz oder einem unbeweglichen oder freien, wässerigen Elektrolyten zusammen "benutzt werden, sind in folgenden U.S.A. Anmeldungen! Serial-Nr. 108.4-18 vom 8. Mai 1961 und Serial-Nr. 232.689 vom 24. Oktober 1962·

Jede herkömmliche Art von Elektrodeneinrichtungen kann in den Elektroden-Elektrolyt-Anordnungen verwendet werden. Ein Ionenaustauschmembran , eine Substanz zum Aufnehmen des Elektrolyten durch Kapillarwirkung, oder ein Behälter, in dem ein wässeriger Elektrolyt zirkuliert oder gehalten wird, kann in den dargestellten Vorrichtungen 1 oder 100 benutzt werden. Es ist unerheblich, ob der Elektrolyt sauer oder basisch ist.

Die gaserzeugende Metallanode wird vorzugsweise aus einem elektropositiven Metall hergestellt, welches bei Berührung mit einem wässerigen Elektrolyten Wasserstoff freisetzt. Beispielsweise setzen sowohl Aluminium - als auch Magnesiumanoden erhebliche Mengen von Wasserstoff frei, wenn sie mit einem Elektrolyten in Berührung kommen, der Alkalihalogenide oder Erdalkalihalogenide enthält. Es können auch andere Metalle mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften verwendet werden, ohne dasBder Bereich dieser Erfindung verlassen wird.

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Aus den Zeichnungen geht hervor, daß die Anoden von einem Filter umgeben sind. Das Filter kann wahlweise verwendet werden; es erhöht jedoch in bestimmten Anwendungsfällen den Wirkungsgrad dieser Stromquelle sehr stark. Es ist beispielsweise bekannt, daß Magne.siumanoden bei einer Reaktion mit einem Elektrolyten, der Alkalihalogenide oder Erdalkalihalogenide enthält, einen Niederschlag erzeugen. Soll die Anode nach der herkömmlichen Verfahrensweise ersetzt werden, so muß beträchtliche Zeit zum Säubern jeder Elementkammer aufgewendet werden. Benutzt man ein Filter, welches den bei der Reaktion des Magnesiums entstandenen Niederschlag auffängt, so kann die Anode schnell und bequem ausgewechselt werden. Das Filter kann die Gestalt der in den Zeichnungen dargestellten Art besitzen» Bei der Verwendung von Proben, wie sie in der Beschreibung von Kent erläutert sind, wurde gefunden, daß höchst wirksame Filtermaterialien öffnungen mit einem mittleren Durchmesser von einem Millimeter oder weniger (10 Maschen/ cm oder mehr) und eine freie Fläche von wenigstens 50# aufweisen müssen. Die Filtermaterialien sollten eine Benetzung durch den Elektrolyten vertragen. Irgendwelche nichtleitende Materialien, welche gegenüber dem Elektrolyten sich chemisch neutral verhalten, können, benutzt werden. Dazu zählen etwa Polyamide (Nylon), Polyäthylen, Polyurethan, Polypropylen und dergl.

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Es sei festgestellt, daB ein wässeriger Elektrolyt (in den Zeichnungen nicht dargestellt) in jede Elementkammer des unteren Gehäuseteils eingefüllt werden muß, um die Elemente "betriebsbereit zu machen. Hie Wahl des Elektrolyten hängt vom anodisch aktiven Material und vom Gas-Depolarisator, der gewählt worden ist, ah. Es sind in der Technik viele brauchbare Elektrolyten bekannt, so wie auch im U.S.A. Patent Nr. 3.O43.898 beschrieben. Wenn Magnesium als anodisch aktives Material benutzt wird, verwendet man vorzugsweise Alkalihalogenid- oder Erdalkalihalogenidlösungen und Luft oder Sauerstoff als Gas-Depolarjeator. Wird Aluminium als anodisch aktives Material und luft oder Sauerstoff als Gas-Depolariöator benutsat, so verwendet man vorzugsweise Alkalihydroxyd- oder Erdalkalihydroxydlösungen als Elektrolyt. Der wässerige Elektrolyt ist aus den Zeichnungen weggelassen worden, weil im allgemeinen bei der Herstellung und beim Verkauf der in dieser Erfindung beschriebenen Vorrichtungen darin noch kein Elektrolyt enthalten ist. Statt dessen ist es zweckmäßig, den wässerigen Elektrolyter 'inmittelbar vor der Inbetriebnahme in die Vorrichtungen zu geben, um einen Verlust von anodisch aktivem Material durch parasitäres, gaserzeugendes Angreifen durch den Elektrolyten zu vermeiden. Andererseits können die Vorrichtungen auch ohne eingebaute Anoden hergestellt und versandt werden, statt den Elektrolyten wegzulassen, um eine parasitäre Reaktion zu verhindern. Aus praktischen Gründen ist

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es im allgemeinen jedoch zweckmäßiger, den wässeringen Elektrolyten zur Vereinfachung der lagerung und des Transportierens wegzulassen. Es können auch sowohl der Elektrolyt als auch die Anodeneinrichtungen vor der Inbetriebnahme weggelassen werden·

Das Trennorgan kann aus irgend einem Material bestehen, das gasdurchlässig und flüssigkeitsundurchlässig ist. Eine dünne Schicht aus porösem Material, etwa Schaumgummi, ist für diesen Zweck gut geeignet. Es kann auch eine Struktur verwendet werden, die aus einem nicht benetzbaren oder nässeabweisenden Material besteht. Es ist Aufgabe des Trennorgans, den Flüssigkeitsverlust aus dem unteren Gehäuseteil so klein wie möglich zu halten. Es ist auch zweckmäßig, wenn eine übermäßige Peuchtigkeitsansammlung an der inneren Elektrode oder in der Elektrodeh-Elektrolyt-Anordnung vermieden wird. Wenn die. innere Elektrode 65 mit einem nassfesten Belag versehen ist, kann das Trennorgan ganz weggelassen werden. In diesem Pail kann, wenn der Elektrolyt im unteren Gehäuseteil erschöpft ist, wiederholt eine Ergänzung vorgenommen werden. .Die Verwendung eines Trennorgans ist jedoch dann von Vorteil, wenn Wasser oder Elektrolytflüssigkeit schwer zu beschaffen ist oder bei Anwendungsfällen, wo die Vorrichtung lange Zeit ohne Wartung betrieben werden muß. Das Trennorgan verhindert

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auch ein Benetzen der inneren Elektrode durch den Elektrolyten, wenn die Vorrichtung etwa unsachgemäß auf den Kopf gestellt ist. t.

Es wird nun die Arbeitsweise der dieser Erfindung zugrundeliegenden Vorrichtung 1 erläutert. Zu diesem Zweck soll die Vorrichtung in Betrieb genommen werden* indem das obere Gehäuseteil 5 und das Trennorgan 9 vom unteren Gehäuseteil 3 abgehoben werden. Dann wird ein geeigneter wässeriger Elektrolyt in jede Elementkammer 11 gefüllt, bis sich ein Pegel oberhalb der Fenster 25 einstellt. Bestehen die Anodeneinrichtungen aus Magnesium als anodisch-aktives Material, so kann der wässerige Elektrolyt etwa eine wässerige Salzlösung sein. Dann wird das obere Gehäuseteil wieder auf das untere Gehäuseteil gesetzt und das Trennorgan dazwischen gelegt.

Von den durch die Elementkammern und die Anodeneinrichtungen 7 gebildeten Elementen kann sofort elektrische, Energie abgenommen werden. Zu diesem Zweck verwendet man elektrische Leitungen, die mit den Anschlußzapfen 31 und 35 verbunden werden. Es ist unerheblich, ob die Elemente in Reihe oder parallel geschaltet sind, oder ob alle Elemente aktiviert sind. Falls es gewünscht wird, kann elektrische Energie getrennt von einzelnen Elementen oder irgendwelchen Element

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gruppen abgenommen werden, je nachdem, welche elektrische Spannung und welche Leistungsabgabe gefordert wird·

Ob elektrische Energie von den durch das untere Gehäuseteil und die Anodeneinrichtungen gebildeten Elementen abgenommen wird oder nicht, spielt insoweit keine Holle, als der Elektrolyt in jedem Pail durch Korrosion die Magnesiumanoden 37 angreift und Wasserstoffgas entwickelt. Der Wasserstoff durchdringt das Filter 39 und strömt zum oberen Ende jeder Elementkammer, die dadurch als Gasausströmöffnung dient♦ Der vom Gas mitgerissene Elektrolyt wird am Trennorgan, durch welches der Wasserstoff hindurchdringt, abgesondert, weil diese Trennvorrichtung gasdurchlässig aber flüssigkeitsundurchlässig ist.

Im oberen Gehäuseteil konzentriert sich das Wasserstoffgas. Es fließt ein elektrischer Strom aus der Elektroden-Elektrolyt-Anordnung 61, wenn ein elektrischer Verbraucher an die Anschlüsse 69 und 71 gelegt wird. Das im unteren Gehäuseteil freigesetzte Wasserstoffgas wird dabei an der inneren Elektrode 65 elektrochemisch oxydiert, während der Sauerstoff aus der Luft an der äußeren Elektrode 67 elektrochemisch reduziert wird.

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Falls zu irgend einer Zeit die im oberen Gehäuseteil zur Verfügung stehende elektrische Energie nicht benutzt wird, kann die Ansammlung von Wasserst off gas im oberen Gehäuseteil nur dadurch kontrolliert werden, daß die Elektroden-Elektrolyt-Anordnung mit einem elektrischen Ersatzverbraucher verbunden wird. Ist dies nicht vorgesfiiiei},so kann das Gas sicherheitshalber durch öffnungen aas dem oberen Gehäuseteil entweichen. Der Druck, bei dem das Gas zu entweichen beginnt, kann durch einen geeigneten Bunsen-Ventilring 59 bestimmt werden.

Wenn das anodisch aktive Material in den Anodeneinriehtongen so weit erschöpft ist, daß die verfügbare Spannung an den Elementen des unteren Gehäuseteils zu niedrig wird, werden das obere Gehäuseteil und das Trennorgan wieder vom unteren Gehäuseteil abgenommen. Der als Eeaktionsprodukt des Magnesiums und dej3 Elektrolyten entstandene Niederschlag befindet sich in den einzelnen Filtere inr ichtungen und kann auf einfache Weis· entfernt werden. Dann wird eine neue Anodeneinrichtung in jede Elementkammer gebracht. Andererseits könnten die einzelnen Filter von dem in ihnen befindlichen Niederschlag freigespült und eine neue Anode eingelegt werden. Dann kann die Vorrichtung wieder zusammengebaut end benutzt werden.

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Wird Aluminium als anodisch aktives Material statt liagnesium verwendet, so "braucht kein filter verwendet werden» weil das Reaktionsprodukt des Aluminiums und der Alkalihydroxyd und Erdalkalihydroxydlösungen wieder löslich ist und zusammen mit dem Elektrolyten aus dem Element herausgegossen werden kann, falls dieses erneuert wird. Es ist einzusehen, daß die Arbeitsweise der Vorrichtung 100 im wesentlichen gleich der der Vorrichtung 1 ist und keine zusätzliche Beschreibung erfordert.

Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte, als Beispiel dienende bevorzugte Ausführungsfonaen erläutert wurde, ist es ohne weiteres ersichtlich, daß für Fachleute zahlreiche Abwandlungen denkbar sind, ohne daß der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird. So können beispielsweise die Endenschutzvorrichtungen oder die darin enthaltenen öffnungen weggelassen werden. Die Elementkammern können auch als ein einziges Element ausgebildet werden und nicht in ?orm von 3 Elementen wie in den Zeichnungen dargestellt. Auch können die Abstandshalter und die Elementkammern aus einem Stück bestehen. Andererseits können die Elemente und. die Abstandshalter zusammengefügt sein, um einen schnellen Umbau mit irgendeiner gewünschten Anzahl von Elementen zu ermöglichen. Die Dichtung zwischen dem oberen und unteren

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Gehäuseteil kann weggelassen werden und die Dichtungeeigenschaften des unteren flansohförmigen Abschnitts des oberen Gehäuseteils mögen eine entsprechende Abdichtung bewirken. Die Ventileinrichtungen zum Ablassen des in der Vorrichtung erzeugten Gases können ebenfalls weggelassen werden, weil durch Verwendung eines Kurzschlusses oder einer Srsatzlast eine Gaskonzentration vermieden werden kann, auoh wenn kein anderer Verwendungszweck für die in der Elektroden-Elektrolyt-Anordnung zur Verfügung stehende «l&ktrisehe Energie vorhanden ist. Sie einzelnen dargestellten Anschlüsse zum Ableiten der elektrischen Energie von den einzelnen Elementen können je nach den elektrischen Erfordernissen des speziellen Verwendungszwecks verändert werden. Beispielsweise kann jedes weitere Elementgehäuse im Gehäuseteil 104 um 18O° gedreht werden, so daß mit einem einzigen Anschlußstreifen auf jeder Seite des Gfehäuseteils die Elemente in Reihe geschaltet werden können. Es ist nicht notwendig, daß die Elektroden mit gemeinsamen Stromsammeivorrichtungen versehen sind. Ferner ist es nicht erforderlich, daß die Elementkammern mehr als eine Luft-Elektrode enthalten. Die Trenneinrichtung in der Vorrichtung 100 kann aus gasdurchlässigen, flüssigkeitsundurchlässigen Stöpseln in den Öffnungen 118 und in den Fenstern 120 bestehen.

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Claims

>. ATENTANWXLTE DipUng. MARTIN LICHT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN *%■ ·*· * = I N HO L O S C H M I DT

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Dipl.-Phyj. SEBASTIAN HERRMANN

9IHEBAL ELSCTBIC COMPANY

SCHBHECTADY 5, Mönchen,den 1*

HIVEH ROAD 1, «wZ*tm

V. St. A.

Patentanmeldung« " Xlektrische Energiequelle"

1, Elektrische Energiequelle, gekennzeichnet durch ein unteres Gehäuseteil (3)» welches einen Elektrolyten aufnimmt und wenigstens eine öffnung oberhalt) des Elektrolyten besitzt, durch die eine gaserzeugende Anode (7) auswechselbar eingeführt werden kann und durch die Gras ausströmen kann, wobei das Gehäuseteil eine von der Anode räumlich getrennte und den Elektrolyten berührende, gasdepolarisierte Elektrode (29) enthält, und ein oberes Gehäuseteil (5)t welches das aus dem unteren Gehäuseteil (3) strömende Gas aufnimmt, auswechselbar damit dicht verbunden ist und eine Elektroden-Elektrolyt-Anordnung (61) enthält, die aus ersten und zweiten räumlich getrennten Elektroden mit einer dazwischenliegenden Elektrolyteinrichtung besteht,

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wot ei die ersten Elektroden unmittelbar innerhalb und die zweiten Elektroden unmittelbar außerhalb der Wandung des oberen Gehäuseteils liegen·

2. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als zusätzliches Organ eine gaserzeugende Anodeneinrichtung (7) enthält·

3* Elektrische Energiequelle nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daS sie als zusätzliches Organ einen Elektrolyten enthält.

4. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als zusätzliches Organ eine gaserzeugende Anodeneinrichtung (7) aufweist, welche als anodisch aktives Material Magnesium enthält und eine Hltereinrichtung (39) besitzt, die- den Teil des Magnesiums, der mit dem Elektrolyten in Berührung kommt, umgibt.

5. Hybride elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die gaserzeugende Anodeneinrichtung (7), welche Aluminium als anodisch aktives Material enthält.

.6. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Elektrolyteinrichtung aus einer Ionenaustauschmembran "besteht.

7. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyteinrichtung aus einem Elektrolytbehälter besteht.

8. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyteinrichtung aus einer Vorrichtung "besteht, welche einen wässerigen Elektrolyten durch Kapillarwirkung halten kann.

9. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gasdurchlässige, flüssigkeitsundurchlässige Trennvorrichtung (9) enthält, die anliegend zwischen dem oberen und unteren Gehäuseteil angebracht ist.

10, Elektrische Energiequelle, gekennzeichnet durch ein unteres Gehäuseteil (3)» welches einen Elektrolyten aufnimmt, eine oberhalb des Elektrolyten befindliche Ausströmöffnung für Wasserstoff besitzt und eine "Luft"-Elektrode (2S) aufweist, die mit dem Elektrolyten in Berührung steht; eine Magnesium-Anode (7), die auswechselbar im unteren Gehäuseteil angebracht ist, mit dem Elektrolyten in Berührung steht und räumlich von der "Luft"-Elektrode (29) getrennt ist, wobei

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die Anode aus Magnesium bestellt und ein Filter (39) "besitzt, das den Teil der Magnesium-Anode, der mit dem Elektrolyten in Berührung steht, umgibt; ein oberes Gehäuseteil (5) > welches den aus dem unteren Gehäuseteil (3) strömenden Wasserstoff aufnimmt, dicht damit verbunden ist und eine Elektroden-Elektrolyt-Anordnung (61) besitzt, die aus ersten und zweiten räumlich getrennten Elektroden und einer dazwischenliegenden Elektrolytvorrichtung besteht, wobei die ersten Elektroden unmittelbar innerhalb der Wandung des oberen Gehäuseteils liegen und Wasserstoff elektrochemisch oxydieren und wobei die zweiten Elektroden unmittelbar außerhalb der Wandung des oberen Gehäuseteils liegen und Luftsauerstoff elektrochemisch reduzieren; und eine wasserstoffdurchlässige, für Elektrolyten undurchlässige Trennvorrichtung (9)» die zwischen der Anode und den ersten Elektroden angebracht ist*

11. Elektrische Energiequelle, gekennzeichnet durch ein unteres Gehäuseteil (3)» welches einen Elektrolyten aufnimmt, eine oberhalb des Elektrolyten befindliche Ausströmöffnung für Wasserstoff besitzt und eine "Luft"-Elektrode (29) aufweist, die mit dem Elektrolyten in Berührung steht; eine Aluminiumanode (7), die auswechselbar im unteren Gehäuseteil (3) angebracht ist, mit dem Elektrolyten in Berührung steht und räumlich von der "Luft"-Elektrode getrennt ist; ein oberes

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Gehäuseteil (5)_; weiches den aus dea unteren Gehäuseteil (3) strömenden Wasserstoff aufnimmt., diaht damit verbunden ist und eine Elektred sn-Elektrolyt--Anordnung (61) besitzt, die aus ersten und zweiten räumlich getrennten Elektroden und einer dazwischenlegenden Klektrolytvorrichtung besteht, wobei die ersten Elektroden innerhalb des oberen Gehäuseteils liegen und iYasaerstoff elektrochemisch oxydieren und wobei die zweiten Elektroden außerhalb des oberen Gehäuseteils liegen und Luftsauerstoff elektrochemisch reduzieren; und eine wasserstoff durchlässige, für Elektrolyten undurchlässige Trennvorrichtung (9)> die zwischen der Anode und den ersten Elektroden angebracht ist.

12. Elektrische Energiequelle, gekennzeichnet durch ein unteres Gehäuseteil (3), welches mehrere Elementkammern (ll) und Vorrichtungen zum Zusammenhalten der Elementkammern mit räumlichen Abstand enthält, wobei jede Elementkammer (11) als Wandung, welche den Elektrolyten umgibt und aufnimmt, eine gasdepolarisierte Elektrode (29) besitzt und wobei die Elementkammern nach oben offen sind; und ein oberes Gehäuseteil (5)> welches das aus dem unteren Gehäuseteil strömende Gas aufnimmt, dicht damit auswechselbar verbunden ist und als Wandung, welche das Gas einschließen soll, eine Elektroden-Elektrolyt-Anordnung (61) aufweist, die aus ersten und zweiten räumlich getrennten Elektroden und einer dazwischenliegenden Elektrolyteinriohtung besteht _f wobei die ersten Elektroden innerhalb und

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die zweiten Elektroden außerhalb des oberen Gehäuseteils liegen.

13. Elektrische Energiequelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Gehäuseteil (104) aus mehreren nach unten geöffneten Elementkammern (13O) besteht, von denen jede eine Elektroden-Elektrolyt-Anordnung (154) als aufnehmende Wandung und Einrichtungen, womit die Elementkammern in bestimmter Weise räumlich zueinander angeordnet werden können, enthält.

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