DE174676C

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Publication number: DE174676C
Application number: DENDAT174676D
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Sammler mit alkalischem Elektrolyten und in demselben unlöslichen Elektroden, insbesondere auf einen solchen Sammler dieser Art, bei welchem eine Nickelsauerstoffverbindung, als Depolarisator und metallisches Eisen als oxydierbare Elektrode dient. Die Erfindung ist jedoch nicht an die Anwendung von elektrolytisch wirksamem

ίο Eisen als oxydierbare bezw. negative Polelektrode gebunden, sondern sie kann auch in Verbindung mit anderem, in alkalischen Laugen unlöslichem, hochoxydierbarem Elektrodenmaterial, wie z. B. Kobalt, benutzt werden.

Die Erfindung bezweckt, eine möglichst konstante hohe Klemmenspannung des Sammlers während des ganzen Entladungsprozesses und eine leichte Reduktion des wirksamen Materials bei der Ladung zu erzielen.

Dies wird der Erfindung zufolge dadurch erreicht, daß man der wirksamen Masse der negativen Polelektrode Quecksilber event, in Mischung mit anderen leicht reduzierbaren Metallen, wie z. B. Kupfer oder bezw. und Silber, zusetzt. Um den metallischen Zustand des Quecksilbers und sonstiger Zusatzmetalle der negativen Elektrode während aller im Sammler vorkommender Vorgänge zu sichern und dadurch die Bildung etwaiger löslicher Verbindungen zu verhindern, ist die Kapazität der positiven Polelektrode für Sauerstoff so zu bemessen, daß bei der Entladung nur die wirksame Masse der negativen Polelektrode, nicht aber die zugesetzten, leicht re- duzierbaren Metalle oxydiert werden.

Die Anwendung negativer Elektroden von überschüssiger Kapazität ist zwar bei Bleisammlern bekannt. Hier handelt es sich aber darum, den Schwund des Bleischwamms zu verhüten, nicht aber um die Erhaltung des metallischen Zustandes eines Zusatzmetalles und damit im Zusammenhang um Verhinderung der Bildung von im Elektrolyten löslichen Verbindungen solcher Zusatzmetalle, welche eine schnelle Zerstörung des Sammlers herbeiführen würden.

Der Zusatz des Quecksilbers und sonstiger leicht reduzierbarer Metalle zu der wirksamen Masse der negativen Polektrode kann auf beliebige Weise bewirkt werden. In der Regel wird das Quecksilber und etwaiges sonstiges leicht reduzierbares Metall aus einer der Elektrodenmasse zugesetzten Verbindung auf chemischem Wege erzeugt werden, doch könnte auch direkte mechanische Vermischung von Elektrodenmasse und leicht reduzierbarem Metall Anwendung finden.

Der Zusatz von Quecksilber zur negativen Elektrodenmasse ist namentlich bei Eisenelektroden von großer Wichtigkeit, da diese namentlich bei sehr schneller Entladung und

bei weitgehender Erschöpfung der negativen Elektrode die Neigung haben, schwer .reduzierbare Eisenverbindungen zu bilden, welche ■ Neigung bei Elektroden, denen Quecksilber zugesetzt ist, nicht eintritt. Der Zusatz von Quecksilber zur negativen Elektrode ist zwar für Bleisammler bereits vorgeschlagen. Allein hier vermag das Quecksilber nur einen Teil der Wirkung auszuüben, die es bei Sammlern

ίο mit alkalischem Elektrolyten hat, bei welchen letzteren neben der Wirkung, welche mit der Erhöhung der Leitfähigkeit des Elektrodenmaterials im Zusammenhang steht, noch spezifische Wirkungen bezüglich des Ladungs- und Entladungsprozesses sich ergeben, wie es oben für Eisenelektroden angegeben wurde. Bei Ausführung der Erfindung in Anwendung auf eine negative Polelektrode, welche als wirksames Material fein verteiltes Eisen enthält, verfährt man zweckmäßig so, daß man zu dem auf beliebige Weise hergestellten, feinverteilten wirksamen Eisen eine hinreichende Menge von einer Kupferammoniumverbindung und von gefälltem Quecksilberoxyd hinzufügt, behufs Bildung eines Gemisches, welches etwa 64 Prozent Eisen, 30 Prozent Kupfer und 6 Prozent Quecksilber enthält. Die Zufügung der Kupferammonverbindung und von Quecksilberoxyd zu dem elektrolytisch wirksamen Eisen bewirkt, daß das Kupfer und Quecksilber durch den reduzierenden Einfluß des Eisens augenblicklich in metallischen Zustand übergeführt werden, während ein Teil des Eisens oxydiert wird und gleichzeitig die Teilchen von metallischem Kupfer sich mit einem Quecksilberamalgam bedecken. Während der Reaktion entweicht Ammoniak als Gas. Das Ergebnis des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß sich die Eisenpartikelchen mit einem porösen Überzug von amalgamiertem Kupfer in außerordentlich feinverteilter Form, gemischt mit einem geringen Gehalt an Eisenoxyd bedecken; dieses Gemisch kann sofort in Kuchen gepreßt und in einer Sammlerbatterie benutzt werden und erfordert nicht die Anwendung von schuppigem oder anderem leitendenden Material in Blattform, obwohl natürlich auch in diesem Falle noch außerdem leitendes. Material zur Elektrodenmasse hinzugesetzt werden kann.

Wenn Quecksilber allein zugesetzt werden soll, so kann dies so geschehen, daß eine hinreichende Menge gefällten Quecksilberoxyds mit fein verteiltem, elektrolytisch wirksamem Eisen gemischt wird, um ein. Endprodukt mit einem Quecksilbergehalt von 20 Prozent und einem Eisengehalt von 80 Prozent zu ergeben.

Die Mischung von Quecksilber und Kupfer empfiehlt sich sowohl mit Rücksicht auf den Kostenaufwand, als auch mit Rücksicht darauf, daß es erwünscht ist, unter allen Umständen, auch bei völlig oxydiertem Eisen, das Quecksilber in Form von Amalgam in der Elektrodenmasse zu erhalten, um ein Austreten in Form kleiner Kügelchen zu verhüten.

Die oben angegebenen Verhältnisse von Quecksilber zu Eisen und von Quecksilber. und Kupfer zu Eisen geben nach den bisherigen Erfahrungen die besten Ergebnisse pro Gewichtseinheit Eisen, aber die erwähnten Verhältnisse können innerhalb weiter Grenzen schwanken, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinträchtigen.

Obgleich im vorstehenden bei der Erläuterung der vorliegenden Erfindung die Anwendung von Kupferammonvcrbindung und von gefälltem Quecksilberoxyd behufs Erzielung von fein verteiltem, metallischem Kupfer und Quecksilber vermittels der reduzierenden Wirkung des Eisens beschrieben ist, so ist es doch ohne weiteres einleuchtend, daß die gewünschten Mischungen auch auf andere Weise gewonnen werden können. Beispielsweise kann fein verteiltes Kupfer in beliebiger Weise hergestellt und mit Quecksilber vermischt und das Gemisch darauf dem fein verteilten Eisen zugesetzt werden. Das erwähnte Gemisch kann ferner auch dem roten Eisenoxyd zugesetzt werden, welches erhalten wird, wenn man Eisenoxalat bei einer sehr niedrigen Temperatur entzündet. Auch andere Kupfersalze, wie z. B. Kupferacetat, können dem roten Eisenöxyd zugesetzt werden, in welchem Falle das Gemisch so hoch erhitzt wird, als erforderlich ist, um die flüchtigen säurebildenden Bestandteile des Salzes abzutreiben, worauf das Gemisch einer elektrolytischen Reduktion oder einer Reduktion im Wasserstoffstrom unterworfen wird. Selbst Kupferhydrat kann mit rotem Eisenoxyd gemischt und das Gemisch darauf entweder elektrolytisch oder durch Wasser-Stoffbehandlung reduziert werden. Die zuerst' beschriebenen Methoden ergeben jedoch nach den bisherigen Erfahrungen die besten Resultate. Auch Silber kann als Zusatz zum Quecksilber benutzt werden, aber dieses Metall ist gegenwärtig nicht praktisch verwertbar wegen seines zu hohen Preises.

Es empfiehlt sich, bei der Herstellung des Sammlers die Verhältnisse so zu wählen, daß das elektrolytisch wirksame oxydierbare Material gegenüber dem bei der Entladung frei werdenden Sauerstoff der .Nickelelektrode im Überschuß vorhanden ist, damit, wenn der Sammler völlig entladen ist, ein kleiner Rest des oxydierbaren Materials unoxydiert bleibt, so daß das Quecksilber und etwaige sonstige leicht reduzierbare Zusatzmetalle (Kupfer oder

Claims

Silber oder Mischungen dieser Metalle) stets in ihrem metallischen Zustande verharren, wenn der Sammler entladen wird.

■* Pa τ ε ν τ - A N s ι· κ ü c U κ:

I. Elektrischer Sammler mit alkalischem Elektrolyten, dessen negative Polelektrode ein in dem Elektrolyten unlösliches, hochoxydierbares Metall, vorzugsweise Eisen, als wirksame Masse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Polelektrode neben ihrer wirksamen Masse einen kleinen Bruchteil Quecksilber beigemischt enthält.
2. Elektrischer Sammler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der negativen Polelektrode außer Quecksilber noch ein anderes leicht reduzierbares Metall, dessen Verbindungswärme (mit Sauerstoff) kleiner ist als diejenige der wirksamen Elektrodenmasse, oder mehrere solcher Metalle, insbesondere Kupfer oder Silber, beigemischt sind.
3. Elektrischer Sammler nach Anspruch i, bei welchem die wirksame Masse des Depolarisators (positive Polelektrode) aus einem im Elektrolyten unlöslichen Material, wie z. B. eine Nickelhydroxydverbindung von hoher Oxydationsstufe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Depolarisators so bemessen ist, daß derselbe bei der Entladung nicht mehr Sauerstoff abzugeben vermag, als von der wirksamen Masse der negativen Polelektrode gebunden werden kann, zum Zweck, eine Oxydation des der wirksamen Masse der negativen Polelektrode beigemischten leicht reduzierbaren Metalls (oder Metallgemenges) bei der Entladung des Sammlers zu verhüten.