DE1596222C - Durch Gas aktivierbares galvanisches Element, dessen positive und negative Elektroden in einen Elektrolyten eintauchen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein durch Gas aktivierbares galvanisches Element, dessen positive und negative Elektroden "in einen Elektrolyten eintauchen und welches auf sehr vielen Anwendungsgebieten und insbesondere dort verwendbar ist, wo bisher nur durch Übertragung von flüssigem Elektrolyt aktivierbare Zellen verwendet werden konnten.

Dieser in Behältern neben der Zelle oder der Zellenbatterie befindliche flüssige Elektrolyt mußte bisher zum Zeitpunkt der Aktivierung in die Zellenbatterie eingeführt werden.

Derartige Zellen weisen Nachteile auf; so ergeben sich beispielsweise Schwierigkeiten bei der Elektrolytübertragung sowie eine ungenügende Massenenergie und eine ungenügende Volumenenergie.

Bisher versuchte man, diese Nachteile mit Hilfe von aktivierbaren Elementen zu beseitigen, bei denen sich 'der Elektrolyt im festen Zustand von Anfang an zwischen den Elektroden befand und die Aktivierung der Zelle durch Schmelzen des Elektrolyten bewirkt wurde. Bei diesem Verfahren müssen die Zellen während des Betriebs auf einer verhältnismäßig hohen Temperatur gehalten werden, und die Entladezeit ist auf Grund des Abkühlens verkürzt.

In der USA.-Patentschrift 2 945 079 ist eine Zelle beschrieben, in der zwischen den Elektroden ein inaktiver Elektrolyt untergebracht ist, der bei der Inbetriebnahme der Zelle durch ein Gas aktiviert wird. Das bedeutet aber, daß sich der Elektrolyt im festen Zustand befinden muß, und bei Inbetriebsetzung des Elements muß dieser feste Körper mit dem Zündgas chemisch reagieren und sich in dem Hydratwasser auflösen, welches durch die vorhergehende chemische Reaktion frei geworden ist. Dadurch verlängert sich die Zeit für die Inbetriebnahme der Zelle nicht unerheblich.

Bei der vorbekannten Zelle nach der USA.-Patentschrift 2 948 767 gelangt ein Scheider zur Anwendung, der mit Wasser angefeuchtet ist. Zur Verhinderung des Einfrierens des Wasserinhaltes muß ein Stoff zur Herabsetzung des Gefrierpunktes eingeführt werden. Stoffe dieser Art sind üblicherweise Salze, die ionische Leiter darstellen, nämlich Zinkchlorid und Litiumchlorid, so daß der Elektrolyt nicht mehr inert ist und ionischen Ausgleichsvorgängen keinerlei Widerstand entgegengesetzt. Bei einer solchen Zelle besteht daher kein Schutz gegen die Gefahr der Selbstentladung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch Gas aktivierbares galvanisches Element zu schaffen, dessen positive und negative Elektroden in einen Elektrolyten eintauchen und welches Sicherheit gegen Selbstentladung bietet. Außerdem soll gleichzeitig seine Aktivierungsgeschwindigkeit mit relativ einfachen Mitteln und unter Verwendung einer minimalen Menge an Aktivierungsmitteln erheblich erhöht werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich vor der Aktivierung mindestens eine der Elektroden infolge der im Elektrolyten vorhandenen passivierenden Salze im passiven Zustand befindet und daß dieser Zustand der Passivität nach der Einleitung des Gases aufgehoben ist.

Vorzugsweise ist das Aktivierungsgas ein Gas zum Verändern des pH-Wertes des Elektrolyten.
' Als Gas eignet sich.Salzsäuregas, Chlorgas oder Ammoniak.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des galvanischen Elements nach der Erfindung ist der Elektrolyt eine wäßrige Chromat-, Phosphat- oder Manganat-Lösung oder auch eine Kombination dieser Lösungen. Die negative Elektrode kann aus einem Metall wie Zink, Aluminium, Blei oder Magnesium und die positive Elektrode aus Silber, Kupfer, Nickel, platiertem Metall, Kohlenstoff od. dgl. bestehen. Die positive Elektrode kann wahlweise aus Silberoxid oder Silberchlorid hergestellt sein.

ίο Die zeitweilige Außerbetriebsetzung des Elements nach der Erfindung erfolgt ausschließlich durch die Passivierung einer seiner Elektroden; dabei .kann es sich entweder um die positive oder um die negative Elektrode oder je nach den besonderen Gegeben-

heiten auch um beide Elektroden handeln. Die Passivierung wird durch eine äußerst dünne Schicht erreicht, die im allgemeinen aus einem Oxid oder aus einem basischen Salz besteht, welches elektrochemische Austauschvorgänge im Innern der Zelle verhindert.

Im folgenden soll das Prinzip, nach welchem das galvanische Element nach der Erfindung arbeitet, kurz geschildert werden.
Es sei z. B. angenommen, als flüssige Ausgangslösung diene eine wäßrige Chromatlösung, in welche Zink- und Kohlenstoffelektroden eintauchen; unter diesen Bedingungen werden die Elektroden schnell passiv und können sehr lange Zeit in einwandfreiem Zustand gehalten werden. Wird dagegen in diese Lösung Salzsäuregas eingeführt, welches von der Lösung sehr stark absorbiert wird, dann ändert sich der pH-Wert der wäßrigen Lösung sehr rasch, und die die Elektroden verkleidende und schützende Passivierungschicht wird zerstört. Dadurch ist das Element oder die Batterie aus mehreren Elementen in Betriebsbereitschaft gebracht.

Sämtliche Ingredienzien, die für diese chemischen Vorgänge erforderlich sind, befinden sich in dem galvanischen Element und sind zu ihrem Einsatz für den Betrieb des Elements .bereit; dabei darf nicht übersehen werden, daß die Elektroden mit ihren aktiven Substanzen bedeckt sind und daß sich der Elektrolyt bereits im Zustand der ionischen Leitfähigkeit befindet.

Aus diesem technischen Sachverhalt ergeben sich die beiden entscheidenden Vorteile des Erfindungsgegenstandes; es sind dies folgende:

1. Es ist nur eine sehr kleine Menge Gas erforderlich, um die außergewöhnlich dünne passivierende Schicht zu zerstören.

2. Die Aktivierung des galvanischen Elements erfolgt außerordentlich rasch, weil das neue Element nach Zerstörung der Schicht, die praktisch momentan erfolgt, sofort betriebsbereit ist.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt die Ansicht eines Längsschnitts durch zwei Batterien aus meh-

reren durch Gas aktivierbaren galvanischen Elementen nach der Erfindung.

Wie die Figur zeigt, sind beispielsweise zwei Batterien 1 nebeneinander angeordnet und mit Hilfe des Inhalts einer einzigen Gasflasche 2 aktivierbar. Die

Gasflasche 2 enthält z. B. unter Druck stehendes oder im flüssigen Zustand befindliches Salzsäuregas. In diesem Beispiel ist angenommen, daß der Elektrolyt 3 eine wäßrige Chromatlösung ist und die nega-

in Elektroden 4 aus Zink und die positiven Elek-,den 5 aus Kohle bestehen. Die beiden Batterien 1 d durch eine Verbindungslasche 6 in Serie geialtet, welche die Klemmen 7 und 8 entgegen-,etzter Polarität der beiden Batterien 1 miteinander -bindet. Der Stromkreis ist durch Ausgangsklemn 9 und 10 vervollständigt.
3ei diesen Gegebenheiten befinden sich die Elekden in der Chromatlösung im passiven' Zustand. 8ine Rohrleitung 11 verbindet die Gasflasche 2,

unter Druck stehendes Salzsäuregas enthält, mit ι beiden Batterien 1. Die Verbindung zwischen der -hrleitungll und der Gasflasche 2 ist normalerise durch einen Pfropfen 12 oder einen anderen ;igneten Verschluß der Gasflasche 2 unterbrochen. Eine vorzugsweise elektrische Betätigungsvorrichig dient zum Zerbrechen oder öffnen des Pfropfens

Zwei Ventile verhindern den Rückfluß des Eleklyten 3 in die Leitung 11 und in die Gasflasche 2 iein.

3eim Aktivieren der Vorrichtung wird der Pfrop-12 zerbrochen oder geöffnet,'worauf das in der sflasche 2 befindliche, unter Druck stehende SaIzjregas durch die Rohrleitung 11 strömt und in die tterien 1 eindringt. Das Salzsäuregas wird sofort α der Chromatlösung absorbiert, verändert deren I-Wert, macht sie zu einem Elektrolyten und aktirt auf diese Weise die Batterie. Diese ist dann ^enblicklich betriebsbereit.

Wegen der geringfügigen erforderlichen Menge d des äußerst kleinen Gewichtes des Zündgases .vie der besonders einfachen Art, dieses Gas ins :iere der Batterien zu leiten, ist das galvanische ;ment nach der Erfindung ganz besonders vorteil-It. Selbstverständlich sind zahlreiche Änderungen an dem Erfindungsgegenstand denkbar. So kann z.B. ein und derselbe Gasreservebehälter verschiedene Batterien mit Hilfe von Leitungen und geeigneten Verteilervorrichtungen gleichzeitig oder nacheinander zünden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Durch Gas aktivierbares galvanisches Element, dessen positive und negative Elektroden in einen Elektrolyten eintauchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der Aktivierung mindestens eine der Elektroden infolge der im Elektrolyten vorhandenen passivierenden Salze im passiven Zustand befindet und daß dieser Zustand der Passivität nach der Einleitung des Gases aufgehoben ist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungsgas ein Gas zum Verändern des pH-Wertes des Elektrolyten ist.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Salzsäuregas, Chlorgas oder Ammoniak ist.

4. Element nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine wäßrige Chromat-, Phosphat-, Manganatlösung oder eine Kombination dieser Lösungen ist.

5. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus Zink, Aluminium, Blei oder Magnesium besteht.

6. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus Silber, Silberoxid, Silberchlorid, Nickel, platiniertern Metall oder Kohle besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen