DE2103689C3 - Verwendung einer Bleilegierung für massive und gitterförmige Elektroden - Google Patents

Verwendung einer Bleilegierung für massive und gitterförmige Elektroden

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DE2103689C3
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Description

20
Die Erfindung betrifft allgemein Bleilegierungen und im besonderen die Verwendung einer Blei-Palladium-Legierung für massive und gitterförmig aufgebaute Elektroden in flüssigen Elektrolyten.
Der Einsatz von Blei als Elektrodenwerkstoff für Elektrolyseanlagen, also im sogenannten transpassiven Stromdichte-Potential-Bereich, ist in bestimmten Fällen wegen einer zu starken Korrosion bei der Verwendung als Anode und andererseits durch eine zu hohe H2-Uberspannung bei der Verwendung als Kathode unwirtschaftlich. Die Eigenschaften einer Bleilegierung für Elektroden werden bekanntlich von einer sich bildenden oxidischen Deckschicht mitbestimmt.
Als Werkstoff für gitterförmig aufgebaute Anoden in Bleiakkumulatoren werden bisher im allgemeinen Hartbleilegierungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung eingesetzt, insbesondere solche mit Antimon als Legierungsbestandteil. Gitterförmig aufgebaute Anoden aus den bisher bekannten Bleilegierungen zeigen über eine verhältnismäßig kurze Betriebsdauer hinweg Verschleiß- bzw. Ermüdungserscheinungen, die die Betriebsdauer der Akkumulatoren stark einschränken. Einige dieser Mängel sind z. Korrosion, Kathodenvergiftung durch den Antimongehalt, zu kleine spezifische Dehnungsfestigkeiten u.v.a.
Bleilegierungen anmeldungsgemäß verwendeter Zusammensetzung sind bereits aus der deutschen Ausleceschrift 1914210 bekannt. Palladium als Legierungsbestandteil verbessert hierbei, gegebenenfalls in Verbindung mit an sich bekannten weiteren Legierungsbestandteilen für Blei, die Korrosionsbeständigkeit und die mechanische Festigkeit z. B. in siedender hochkonzentrierter Schwefelsäure erheblich. Die schützende Wirkung der bekannten Bleisulfatdeckschicht wird bei dem in Betracht kommenden Potentialbereich offenbar nicht beeinträchtigt
Es wurde nun gefunden, daß auch die Verwendung einer Legierung, bestehend aus 0,05 bis 0,15% KupfeÄ bi?0,15% Zinn, 0,05 bis 0,2% Palladium, Rest Blei mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen, als Werkstoff für massive und gitterförmige Elektroden in flüssigen Elektrolyten, d.h. also a) in elektrochemischen bzw. galvanischen Anlagen sowie für b) Bleiakkumulatoren bezüglich Leistung und Lebensdauer erhebliche und aus dem vorliegenüen Stand der Technik nicht ableitbare Vorteile bringt. Die Verwendung einer palladiumlegierten Bleielektrode der genannten Zusammensetzung erweist sich insbesondere als Anode Tür Bleiakkumulatoren den bisher üblichen Bleilegierungen überlegen.
Die erfindungsgemäß verwandte Legierung besitzt eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit gegen Schwefelsäure auch im transpassiven Potentialbereich, die ihren Einsatz als Anode: bei Schwefelsäure als Elektrolyt allgemein und insbesondere als Gitterwerkstoff für die Anoden von Akkumulatoren empfiehlt.
In der nachfolgender. Tabelle sind die Abtragswerte in mm/Jahr einer erfindungsgemäß verwandten Legierung d) im Vergleich zu handelsüblichem Feinblei a) und zwei Bleilegierungen b) und c) in Schwefelsäure wiedergegeben:
Legierung
a) Pb99,985
b) PbSb (1,5 Gewicntsprozent)
c) PbSb (8 Gewichtsprozent)
d) PbCuSnPd (0,1/0,1/0,1 Gewichtsprozent)
Ohne elektrische Last
70% ^ SO4
50% H2SO4 siedend
0,97 0,41
0,01 κ· ■■
0,10
Mit angelegter elektrischer Spannung
+ 3,4VoIt
5% H2SO4 30 C
8,0
4,0
+ 2.1 Voll
Akkusaure R.
0,1
0,6
0,1
Der Kurvenverlauf der Stromdichte-Potential-Kurven in Fig. 1 belegt diese Angaben und die verbesserte Leistungsfähigkeit auf entsprechende Weise.
Als Elektrodenwerkstoff für die Kathode eignet sich die erfindungsgemäß verwandte Legierung auf Grund ihrer niedrigen H2-Uberspannung gegenüber handelsüblichem Blei und seinen Legierungen ebenfalls.
F i g. 2 zeigt in diesem Zusammenhang den kathodischen Teil der Stromcihte-Potential-Kurven a) von Feinblei und b) der erfindungsgemäßen Legierung in Akkusäure mit einer Dichte von 1,26 (g/cm ).
Für die Gitter der Anoden von Bleiakkumulatoren ist neben einer guten Korrosionsbeständigkeit auch eine hinreichende Festigkeit und eine möglichst geringe spezifische Dehnung erwünscht. Die erfindungsgemäß verwandte Legierung entspricht diesen Anforderungen und ist den bisher für die gleichen Zwecke benutzten Legierungen überlegen.
Vergleichende Härtemessungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:
Werkstoff Härte
HB 2,5/3,1/120
Pb 99,985
PbSb (8%)
PbCuSnPd		 3,6 kp/mm2
6,4 kp/mm2
6,5 kp/mm2
Die spezifische Dehnung der als Elektrodenwerkstoff vorgeschlagenen Bleilegierung liegt auch bei erhöhten Temperaturen weit unter derjenigen von handelsüblichem Blei und seinen bekannten Legierungen. Die ]%ige Dehngrenze wurde bei einer Last von 0,3kp/mm2 bei 23°C > 10 000 Stunden Prüfzeit und bei 400C ungefähr 3000 Stunden Prüfzeit festgestellt.
Gegen das Herausfallen der aktiven Masse aus dem Gitter einer mit der verbesserten Legierung geformten Elektrode ist somit eine quantitative Verbesserung
Die Gieß- und Verarbeitungseigenschaften der erfindungsgemäß verwandten Legierung entsprechen ebenfalls den Anforderungen für Elektrodenwerkstoffe auf der Basis der bisher üblichen Bleilegierungen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verwendung einer Bleilegierung, bestehend aus 0,05 bis 0,15% Kupfer, 0,05 bis 0,15% Zinn, 0,05 bis 0,2% Palladium und Rest Blei mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen, als Werkstoff für massive und gitterförmige Elektroden in flüssigen Elektrolyten.
2. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung nach Anspruch 1 als Elektrode von Bleiakkumulatoren.
3. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung nach Anspruch 1 filr den Zweck nach Anspruch 2, mit der Maßgabe, daß die Elektrode die «5 Anode ist.
DE2103689A 1971-01-27 1971-01-27 Verwendung einer Bleilegierung für massive und gitterförmige Elektroden Expired DE2103689C3 (de)

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