DE1806134C - Galvanisches Primärelement mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder Alu miniumlegierung und einer alkalischen Losung als Elektrolyt - Google Patents
Galvanisches Primärelement mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder Alu miniumlegierung und einer alkalischen Losung als ElektrolytInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Primärelement wie sie im folgenden an Hand der Zeichnungen näher
mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder beschrieben werden, haben jedoch ergeben, daß mit
Aluminiumlegierung und einer alkalischen Lösung als dem erfindungsgemäßen Elektrolyt wesentlich günsti-
Elektrülyt. gere Resultate bezüglich der Eigenkorrosion zu errei-
Df.r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gal- 5 chen sind. Darüber hinaus zeigen die erh'ndungsge-
vanisches Primärelement zu schaffen, bei dem gegen- mäßen Elemente auch bezüglich Stromausbeute, Tem-
über den bisher benutzten Elementen die Eigen- peratur des Elektrolyten usw. gegenüber den bekann-
korrosion weitestgehend vermieden und die Stromaus- ten Elementen weitere Vorteile, über die im folgenden
beute erhöht ist. ebenfalls näher berichtet wird.
Das erfindungsgemäße galvanische Primärelement io Die Zeichnungen zeigen in
mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder F i g. 1 ein Vergleichsdiagramm der Abhängigkeit
Aluminiumlegierung und einer alkalischen Lösung der Stromausbeute von der Elektrolyttemperatur bei
wie beispielsweise NaOH, KOH, LiOH od. dgl. als einigen Beispielen von Aluminiumelementen gemäß
Elektrolyt ist dadurch gekennzeichnet, daß· der Elek- der Erfindung und solchen der üblichen Art,
trolyt Plumbite, Plumbate oder Stannate enthält. Als 15 F i g. 2 den Verlauf der Elektrolyttemperatur in
Plumbit kann jede Substanz der allgemeinen Formel Abhängigkeit von der Zeit bei den erfindungsgemäßen
M2Pb(OH)1, MPb(OH)4, M2[Pb(OH)1J3 benutzt Beispielen,
werden und als Plumbat jegliche Substanz der auge- F i g. 3 den Verlauf der Elektrolyttemperatur in
meinen Formel M2Pb(OH)6, MPb(OH)8, M[Pb(OH)8J3. Abhängigkeit von der Zeit bei üblichen Elementen,
Dabei bedeutet M jeweils ein Metall. ao F i g. 4 die Abhängigkeit der Stromausbeute von der
Um praktische Beispiele anzugeben, wird im all- Zugabe von Kalium-Plumbit und Kalium-Plumbat und
gemeinen Natriumsalz, Kaliumsalz oder Lithiumsalz F i g. 5 die Abhängigkeit der Stromausbeute von der
verwendet. Als Stannat kann jegliche Substanz der Zugabe von Natrium-Stannat und Zinkat,
allgemeinen Formel M2Sn(OH)8, MSn(OH)6 oder F i g. 6 die Eigenkorrosion des Elements bei einem
M2[Sn(OH)O)3 benutzt werden, wobei normalerweise 25 Zusatz von Natriumstannat und Natriumzinkat.
Na2Sn(OH)9 oder K2Sn(OH)8 in Betracht kommt. Auch Wird beispielsweise bei einem Element für 30 mA/cm3
liier ist in den allgemeinen Formeln M ein Metall. Stromfluß mit einem Elektrolyt aus 5 M · KOH und
Diese Salze werden normalerweise direkt dem Elek- einer negativen Elektrode aus 99,99 °/0 Al die Elektrolvt
als solche zugegeben. Die gleiche Wirkung wird trolyttemperatur von O auf 100C, auf 30 ... 70°C
jedoch erzielt, wenn man dem Elektrolyt eine chemi- 30 erhöht, so nimmt mit der Temperaturzunahme die
sehe Blei- oder Zinuverbindung zugibt, die durch Stromausbeute scharf ab, wie sich aus der Kurve B in
chemische Reaktion mit dem Flektre'yt bei Zugabe zu F i g. 1 ergibt. Die gleichen Werte ergeben sich bei
diesem ein Plumbit, Plumbat od^r Stannat bildet. Gibt einem Zusatz von 0,1 Mol Natriumzinkat zum Elekman
beispielsweise zu einer alkalisch η Lösung wie trolyten (Kurve C). Ist jedoch 0,01 Mol Kalium-Plum-NaOH,
KOH od. dgl. PbO, PbO2 oder PbO3 zu, so 35 bit öder Kalium-Plumbat oder 0,1 Mol Natriumkann
auf diese Weise in dem Elektrolyt Plumbit oder Stannat indem Elektrolyt enthalten, so sinkt die Strom-Plumbat
erzeugt werden. Wird entsprechend SnO ausbeute nicht so stark ab, wenn sich die Elektrolytoder
SnO2 einer alkalischen Lösung zugegeben, so temperatur erhöht, wie in den Kurven A bzw. A' und
kann in dem Elektrolyt Stannat erzeugt werden. A" in F i g. 1 dargestellt. Dies beruht darauf, daß die
Als Aluminiumelement kann ein Element vom Typ «0 Oberfläche der Aluminiumelektrode durch eine ver-
Al-Sauerstoff, Al—Luft, Al—NiOOH, AI—MnO2, gleichsweise dichte und dünne Schicht substituierten
Al-AgO usw. benutzt werden, die eine negative Bleis oder Zinns bedeckt wird.
Lösungselektrode aus Aluminium und eine positive Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Plumbiten,
Elektrode mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff ent- Plumbaten oder Stannaten wird gleichzeitig der
haltenden Stoff aufweist und in einem alkalischen 45 wesentliche Vorteil erreicht, daß beim Betrieb des
Elektrolyt arbeitet. Als Sauerstoffelektrode wird vor- Elementes die Elektrolyttemperatur nur langsam
zugsweise eine gesinterte poröse KohlenstofTelektrode ansteigt. Beispielsweise steigt die Temperatur beim
verwendet. Bei Aluminiumelemcnten, bei denen Ätz- Entladen eines Aluminium-Luft-Elementes, die wie
kali als Elektrolyt verwendet wird, ist üblicherweise üblich einen Elektrolyt aus 5 M · KOH ohne Zusätze
die Eigenkorrosion des Aluminiums sehr groß, diese 50 enthält, schnell mit der Zunahme der Zeit an, wie sich
nimmt jedoch stark bei der Erzeugung einer hohen aus Kurve B in F i g. 3 ergibt. Dasselbe Resultat
Stromausbeute bei der Entladung mit einer höheren ergibt sich bei einem Zusatz von 0,1 Mol Natrium-Stromdichte
als einem vorgegebenen Wert ab. Erhöht zinkat zum Elektrolyten (Kurve C in Fi g. 3). Sie
sich jedoch die Temperatur, so nimmt die Stromaus- kommt innerhalb von etwa 3 bis 5 Stunden zum
beute rasch ab, und die Eigenkorrosion wird sehr groß, 55 Kochen. Wird jedoch demselben Elektrolyt 0,01 Mol
so daß zweckmäßigerweise die Verwendung von AIu- Kalium-Plumbit KfPb(OH)4 oder Kalium-Plumbat
minium nicht in Frage kommt. KPb(OH),oderO,05 MolNatrium-StannatNa,Sn(OH),
Wie sich aus der deutschen Patentschrift 128 974, zugegeben, 30 steigt seine Temperatur nicht über 45
mente mit alkalischem Elektrolyten, die Plumbate 60 bzw. A" in F i g. 2 dargestellt. Demzufolge kann die
enthalten, an sich bekannt. Eine Verwendung derarti* Eigenkorrosion, die bei einer Temperaturerhöhung
ger Elektrolyte in Elementen mit negativer Aluminium- zunimmt, vermieden werden, und man erhält immer
elektrode ist jedoch bisher nicht vorgeschlagen. eine hohe Stromausbeute.
Zwar sind aus der USA.-Patentschrift 2 554 447 Die F i g. 4 und S zeigen den Einfluß auf die Strom*
Elemente mit negativer Al-Elektrode bekannt, die im 85 ausbeute bei einer Temperatur von 5O0C und einem
alkalischen Elektrolyten Alkaiizinkat enthalten. Mit StromfluO von 30 mA/cm', wenn der in der Batterie
diesem Zusatz soll zwar ebenfalls die Eigenkorrosion verwendete Elektrolyt aus 5 M · KOH unter Verwende· Elements herabgesetzt werden. Vergleichsvenuche, dung einer Elektrode aus 99,99 β/β Al entweder keinen
Zusatz enthält oder mit verschiedenen Mengen von Kalium-Plumbit, Kalium-Plumbat oder Natrium-Stannat
versetzt ist. Die Stromausbeute wird durch diese Zusätze verbessert. Für den Fall des Zusatzes von
Kalium-Plumbit oder Kalium-Plumbat erhält die Stromausbeute ein Maximum bei einer Konzentration
von 0,005 bis 0,01 Mol und sinkt oberhalb 0,01 Mol ab, wie sich aus den Kurven A und A' in F i g. 4
ergibt. Allgemein wird ein gutes Ergebnis für die Stromausbeute bei einer Konzentration des Zusatzes
unterhalb von 0,02 Mol erzielt.
Für den Fall der Verwendung von Natrium-Stannat erhält die Stromausbeute ein Maximum bei einer
Konzentration von 0,05 bis 0,1 Mol und sinkt oberhalb 0,1 Mol, wie aus der Kurve A" in F i g. 5 ersichtlich,
ab. Im allgemeinen wird ein gutes Ergebnis bezüglich der Stromausbeute mit einer Zusatzkonzentration von
unterhalb 0,2 Mol erzielt. Die Stromausbeute bei einem Zusatz von Natriumzinkat zum Elektrolyten
liegt wesentlich darunter (Kurve C in Fig. 5). ao
In F i g. 6 ist ein Vergleich bezüglich der Eigenkorrosion des Elements zwischen eirem erfindungsgemäßen
Elektrolyt von 5 M · KOH mit einem Zusatz von Natriumstannat und einem Elektrolyt mit einem
Zusatz von Natriumzinkat gegeben. Teststück 100 cm'-. Der Kurvenverlauf läßt klar die Überlegenheit des
erfindungsgemäßen Elektrolyten (Kurve,-!") gegenüber
dem zinkathaltigen Elektrolyten (Kurve C) erkennen.
Somit wird gemäß der Erfindung durch einen Gehalt an Piumbit, Plumbat oder Stannat in dem alkalischen
Elektrolyt eines galvanischen Primärelementes mit negativer Al-Elektrode die Eigenkorrosion der Aluminiumelektrode
stark herabgesetzt bzw. fast völlig vermieden und gleichzeitig die Stromausbeute erhöht,
so daß sich erhebliche Vorteile gegenüber den üblichen Elementen bekannter Art ergeben.
Claims (8)
1. Galvanisches Primärelement mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder Aluminiumlegierung
und einer alkalischen Lösung als Elsktrolyt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektrolyt Plumbite, Plumbate oder Slannale enthält.
2. Galvanisches Primärelement nach Anspruch I1
dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Plumbite den Formeln M1Pb(OH)1, MPb(OH)4
oder M2[Pb(OH)4Ja entsprechen, wobei M ein
Metall ist.
3. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten
Plumbate den Formeln M1Pb(OH)8, MPb(OH)6
oder M[Pb(OH),]3 entsprechen, wobei M ein
Metall ist.
4. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten
Stannate den Formel., MjSu(OH),, MSn(OH)e
oder M2[Sn(OH),]3 entsp:echen, wobei M ein
Metall ist.
5. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Piumbit ein
Kalium-Plumbit ist.
6. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plumbat ein
Kalium-Plumbat ist.
7. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Stannat ein
Natrium-Stannat ist.
8. Galvanisches Primärelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Konzentration der Plumbite, Plumbate oder Stannate unter 0,2 Mol liegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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