DE187734C

DE187734C -

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Publication number: DE187734C
Application number: DENDAT187734D
Authority: DE
Priority date: 1906-02-16
Also published as: FR374598A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JiS 187734 KLASSE 21 J). GRUPPE

für elektrische Sammler.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. März 1906 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisen-, Nickel- und Kobalt-Elektroden für elektrische Sammler, bei welchem aus den betreffenden Metallen bestehende Bleche, Netze oder dergl. als Anoden elektrolytisch oxydiert werden.

Wenn ein mit Schmirgel oder Feile behandeltes Nickelblech von etwa 0,5 mm Dicke als Anode in eine verdünnte Lösung von

to Ätzkali (etwa 3 bis 4 g KOH pro Liter Wasser) mit -oder ohne Zusatz von einer Spur eines geeigneten Salzes, z. B. NaCl, getaucht wird, dann bildet sich zunächst auf dem Nickelblech ein leichtes, grüngefärbtes Hydroxyd, welches nicht an der Oberfläche des Nickelbleches " anhaftet, sondern als flockiger Niederschlag auf den Boden des Gefäßes sinkt. Wird die Elektrolyse weiter fortgesetzt, so wird das gebildete Hydroxyd allmählich »schwerer« und haftet schließlich, obwohl sehr lose, an dem Bleche. Nach einer vier- bis siebenstündigen Elektrolyse, je nach der_ verwendeten Stromstärke, ist das Blech mit einer etwa 1 cm dicken Schicht von Nickelhydroxyd bedeckt.

Bei Untersuchung dieser Schicht findet man, daß deren äußere Teile aus einem grünen, mehr oder weniger gelatinösen Hydroxyd bestehen, daß aber die Konsistenz der Masse sowie deren Schwere nach innen zu allmählich größer wird und daß der innere Teil der Schicht ziemlich fest und grünschwarz bis schwarz ist.

Wird ein derartig behandeltes Blech als Anode in eine stärkere (25 prozentige) Ätzalkalilösung getaucht, so wird nur der innere, durch die Molekularkraft an dem Nickelblech anhaftende Teil der Hydroxydschicht zu dem höheren, elektrolytisch wirksamen Hydroxyd oxydiert, während der ganze übrige Teil von den entwickelten Gasen /abgeschält wird und auf den Boden des Gefäßes sinkt.

Wird das Blech nunmehr mittels einer Säure vom Oxyde befreit und dann gewogen, so findet man, daß es, je nach der verwendeten Strommenge, 50 bis 75 Prozent- seines Gewichts verloren hat. Man findet ferner, daß das Blech nicht gleichmäßig angegriffen, sondern an einigen Stellen dicker ist als an anderen. Alle möglichen Zusammensetzungen des Elektrolyts haben etwa dasselbe Ergebnis zur Folge.

Es ist einleuchtend, daß bei einer derartigen Präparierung allzuviel Material verloren geht und daß infolge der Ungleichmäßigkeit der erzielten Oberfläche, zum Teil eine Ursache der lange dauernden Oxydation, die beste Wirkung hinsichtlich der Gewichtsund Preiseinheit nicht erzielt werden kann.

Die vorliegende Erfindung hat nun zum Zwecke, denjenigen Teil der Hydroxydschicht, welche zunächst gebildet und bei der Ladung

abgeschält wird, auf künstlichem Wege zu ersetzen.

Dies erfolgt dadurch, daß das Nickelblech während der Präparierung von einem porösen, mit der Elektrolytflüssigkeit angefeuchteten Stoffe umgeben wird. Dadurch wird die Bildung des gelatinösen, flockigen und lose gebundenen Hydroxyds vermieden, und schon nach einigen Minuten bildet sich eine schwarze,

ίο gleichmäßige und an dem Bleche sehr stark anhaftende Schicht.

Die Vorteile einer in dieser Weise auf »trockenem Wege« hergestellten Elektrode sind im Vergleich mit derjenigen auf »nassem Wege« erzeugten sehr erheblich.

Man kann erstens sehr dünne Bleche (0,10 mm und darunter) verwenden und somit sehr dünne Elektroden herstellen. Ferner erhält man schon nach etwa einer halben Stunde eine gleichmäßige, ,stark- anhaftende Schicht des Nickelhydroxyds ohne nennenswerte Verluste an Material und elektrischer Energie.

Verschiedene poröse Stoffe sind zu dem vorliegenden Zwecke mehr oder weniger geeignet. Als einer der besten soll hier gelöschter Kalk erwähnt werden; er kann in äußerst fein verteiltem Zustande erhalten werden und ist von einer leimartigen Konsistenz.

Der Kalk (das Kalziumhydroxyd) spielt aber bei der Präparierung eine rein chemische Rolle. Beim Durchgang des Stromes wird nämlich der Elektrolyt bei der zu behandelnden Elektrode verdünnt. Das Kalziumhydroxyd ist indessen,, wie bekannt, in dem Elektrolyt etwas löslich, was zur Folge hat, daß die Konzentration des Elektrolyts in der Nähe der Behandlungsfläche etwa konstant bleibt. In derselben Weise wie das Kalziumhydroxyd wirken auch die Hydroxyde der anderen alkalischen Erdmetalle, wie Baryum- oder Strontiumhydroxyd sowie auch das Magnesiumhydroxyd und im allgemeinen alle schwerlöslichen Metallhydroxyde.

Das Behandeln der Nickelplatte erfolgt in folgender Weise:

In ein Gefäß, z. B. aus Gußeisen, wird ein Nickelblech geeigneter Größe, das am oberen Rande mit einer Kontaktverlängerung versehen ist, hineingebracht. Die Kanten des Bleches werden gegen Anfressen durch Anbringen eines geeigneten Isolierstoffes, wie z. B. Schellack öder Paraffin, geschützt.
Das Gefäß bildet die negative Elektrode und das Nickelblech die positive.' Das Gefäß wird mit einem steifen Teig gefüllt,

der aus 100 Teilen Ätzkalk und 72 Teilen

. einer Lösung von 5 g Kali pro Liter Wasser besteht, und dem gegebenenfalls etwas Ammöniaklösung von spez. Gewicht 0,85 zugesetzt ist.

Ein elektrischer Strom von etwa 5 Ampere wird dann während etwa einer halben Stunde hindurchgeleitet. .

Die Elektrode wird nach dem Herausnehmen von anhaftendem Kalk befreit. Es zeigt sich nun, daß das Blech mit einer gleichmäßigen, gut anhaftenden Schicht aus Nickelhydroxyd hauptsächlich Ni (0 H)_z, überzogen worden ist.. Nach einer etwa zweistündigen Ladung in 25 prozentigem Alkali mit einer Stromstärke von etwa 1 Ampere ist die Elektrode fertig zum Gebrauch.

Der Zusatz von Ammoniak hat zusammen mieden Veränderungen im Gehalt an Alkali den Zweck, dem Einfluß der im Kalk vorkommenden Verunreinigungen aller Art entgegenzuwirken. Ein Teil dieser Verunreinigungen begünstigt die Bildung des Hydroxydes. Sind diese in überwiegender Menge vorhanden, erübrigt sich der Zusatz vom Ammoniak. Falls aber die Verunreinigungen hemmend auf die Oxydation wirken, ist es vorteilhaft, Ammoniak zuzusetzen, und zwar in einer Menge, die den vorhandenen derartigen Verunreinigungen entspricht. Das Ammoniak wirkt auflösend auf das Nickelhydroxyd und befördert in dieser Weise die Reaktion.

In derselben Weise wirken auch verschiedene organische Stoffe. Dem Kalk oder dem Elektrolyten kann man gewünschtenfalls einen beliebigen Stoff, der einen begünstigenden Einfluß auf die Beschaffenheit der. gebildeten Hydratschicht haben kann, wie z. B. Hydroxylamin, Methylamin. zusetzen.

Anstatt den Elektrolyten in einem porösen Stoff unterzubringen und so der Elektrode zuzuführen, kann derselbe auch in ein gelatinöses Produkt umgewandelt werden, z. B. durch Kochen mit Stärke.

Beide Verfahren können kombiniert werden.

Falls bei einer in dieser Weise hergestellten Elektrode das Nickelhydroxyd entfernt wird, und die Behandlung eine vollständige war, findet man, daß das Blech bei einem Gewichtsverlust von etwa 40 Prozent gleichförmig mit teilweise mikroskopisch feinen und dicht aneinander befindlichen Löchern perforiert ist. In der Tat verhält sich ein in dieser Weise perforiertes Blech wie ein Nickelschwamm, dessen Poren mit elektrolytisch wirksamem Nickelhydroxyd gefüllt sind, wobei dieses durch molekulare Adhäsion mit dem metallischen Leiter verbunden ist.

Sind die Perforierungen groß genug, können zwei oder mehrere derartige Bleche zu einer Elektrode vereinigt werden. Solche Elektroden können dann mit geeigneten negativen Elektroden in einem alkalischen Elektrolyten zu einem Sammler zusammengestellt werden, wobei die Kapazitäten der

Elektroden durch die Wahl der passenden Anzahl Nickelbleche einander angepaßt werden.

In derselben Weise wie Bleche können auch Netze oder anders geformte Nickelgerippe behandelt werden. So z. B. kann die Kapazität aus Nickelkitt hergestellter Elektroden durch die Behandlung nach dem vorliegenden Verfahren wesentlich vergrößert

ίο werden, indem die Nickelspäne bei der elektrolytischen Behandlung allseitig mit einer gut anhaftenden Schicht aus elektrolytisch wirksamem Hydroxyd überzogen werden.
Das Verfahren findet auch Anwendung auf die anderen magnetischen Metalle, Eisen und Kobalt. ;

Eine in dieser Weise hergestellte Nickelelektrode kann in etwa 5 Miuuten bis zu 90 Prozent ihrer normalen Kapazität aufnehmen.

Werden die vorliegenden Elektroden ' mit Rostkitt-Elektroden zu Elementen zusammengestellt, so können mit diesem Sammler große Mengen elektrischer Energie in der Zeiteinheit aufgenommen bezw. abgegeben werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Eisen-, Nickel- und Kobalt-Elektroden für elektrische Sammler, bei welchem aus den betreffenden Metallen bestehende Bleche, Netze oder dergL als Anoden elektrolytisch oxydiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Herstellung dienende Elektrolyt in Teigform oder gelatiniert zur Anwendung kommt. .

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Elektroden ein durch Zusatz von schwerlöslichen Metallhydroxyden, z. B. Kalziumhydroxyd, teigförmig gemachter Elektrolyt zur Anwendung kommt.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Herstellung der Elektroden dienende teigförmige oder gelatinierte Elektrolyt aus verdünnter Alkalilösung besteht, der zweckmäßig Ammoniak oder eine andere Substanz zugesetzt ist, die die Oxydation bezw. Behandlung sonst günstig beeinflußt.

Berlin, gedruckt in der reichsdrückergi.