DE218217C

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Publication number: DE218217C
Application number: DENDAT218217D
Authority: DE
Priority date: 1909-05-28
Also published as: FR403443A; GB190912677A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

218217 KLASSE 21 b. GRUPPE

geleitet wird.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Mai 1909 ab.

Bei allen Verfahren zum Betriebe von galvanischen Elementen, bei welchen die Poren der Kohlenelektrode mit Sauerstoff, Chlor oder deren depolarisierenden Verbindungen bzw. Ge-. mischen (Luft) gesättigt werden, oder bei welchen die elektrolytische Flüssigkeit, wie im Verfahren nach der französischen Patentschrift (Törley-Benkö) 378306 durch die Poren geführt wird und die Poren wäscht, wie auch bei denjenigen Verfahren, bei welchen, wie in unserer Patentschrift 208596 angegeben, durch die Wand bzw. durch die Poren der Kohlenelektrode ein mit dem gasförmigen Depolarisator gemischter Elektrolyt hindurchgeleitet wird, muß an den beiden Seiten des Kohlenkörpers eine Druckdifferenz hervorgerufen werden, um die zum Hindurchleiten des Gases, der Flüssigkeit oder des Flüssigkeits-Gasgemisches notwendige Energie zu erzielen.

Versuche haben gezeigt, daß diese Verfahren zur wirksamen Depolarisation der negativen Elektrode (Kohlen- oder Graphitelektrode) sowie zur. Erzeugung eines konstanten und starken Stromes führen, vorausgesetzt, daß die elektrorytische Flüssigkeit oder das depolarisierende Gas oder deren Gemisch tatsächlich durch die Poren dringt, und daß auch der entstehende konstante und starke Strom in dem äußeren

.-... Stromkreis in genügendem Maße abgeleitet werden kann. Das Einhalten der ersten Bedingung ist notwendig, da derjenige Teil des depolarisierenden Mittels, welcher nicht durch . die Poren dringt, sondern diese umgehend der Fläche der Kohlenelektrode entlang von deren einen Seite auf die andere gelangt, für die Depolarisation selbstverständlich verloren ist. Aber auch die zweite Bedingung muß eingehalten werden, weil selbst die beste Depolarisation zwecklos ist, wenn der Strom nicht in genügender Weise abgeleitet werden kann, da die Vorteile der Depolarisation nur im äußeren Stromkreis ausgenutzt werden können.

Das Einhalten dieser beiden Bedingungen ist jedoch mit vielen technischen Schwierigkeiten verbunden.

Die nötige Druckdifferenz an beiden Seiten der Kohlenelektrode kann nur hervorgerufen werden, wenn an eine der Stirnflächen der porösen Kohlen wand eine Flüssigkeits-. oder Gasleitung derart angeschlossen wird, daß diese sich vollständig luft- bzw. flüssigkeitsdicht an die Kohlenwand anschließt, mit anderen Worten, der Kohlenkörper muß in die Leitung derart eingeschaltet werden, daß der unter Druck- oder Saugwirkung strömende Elektrolyt oder das Gas tatsächlich durch die Poren dringt.

Die Kohle, insbesondere die für diese Zwecke

(2. Auflage, ausgegeben am 8. Mär\ iqio.)

besonders geeignete Retortenkohle, ist sehr spröde und zerbrechlich und hält den Druck von Schrauben oder derartigen Befestigungsmitteln nicht aus. Die Verwendung dieser Mittel ist auch dadurch erschwert, daß als elektrolytische Flüssigkeit in der Regel stark j ätzende Flüssigkeiten verwendet werden müssen, j welche das Metall angreifen. Das säurefeste Blei kann aus Festigkeitsrücksichten keine Verwendung finden.

Die Herstellung eines guten Kontaktes verursacht ebenfalls Schwierigkeiten, weil die poröse Kohle im Verhältnis zu den Metallen ein schlechter Leiter ist, so daß bei Verwendung gewöhnlicher Kohlenklemmen ein großer Übergangswiderstand auftritt, wodurch der innere Widerstand des Elementes wesentlich erhöht wird. Außerdem wird die in die Poren gepreßte Flüssigkeit durch die Poren zum Kontakt geleitet und übt auf die Klemme eine ätzende Wirkung aus, wobei schädliche Lokalströme sowie ein starker Übergangswiderstand auftreten; wenn ' eine Bleiplatte zwischengeschaltet wird, so entsteht auf dieser z. B.

bei Verwehdung von Schwefelsäure nichtleitendes Bleisulfat.

Diese Nachteile zu vermeiden, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Zu diesem Zweck wird derjenige Rand des Kohlenkörpers, welcher die beiden unter verschiedenen Drücken stehenden Seiten der Kohle trennt (bei flachen Kohlenkörpern z. B. die beiden Seiten desselben, bei hohlen Kohlenelektroden den Außen- und Innenraum der Kohle), mit einem stromleitenden Metallrahmen ο. dgl. derart versehen, daß dadurch ein gewisser Flächenteil der porösen Elektrode (der innerhalb des Rahmens liegende Teil) umgrenzt wird, damit das unter Druck- oder Saugwirkung strömende Gas oder die Flüssigkeit oder deren Gemisch nur durch die umgrenzte Fläche hindurchströmen kann.

Dadurch wird erreicht, daß die elektrolytische Flüssigkeit oder das depolarisierende Gas oder deren Gemisch tatsächlich die Poren . durchdringt, weiter, daß zwischen der Kohlenelektrode und der Außenleitung ein Kontakt hergestellt werden kann, der bei richtiger Wahl des zur Herstellung des Rahmens dienenden Verfahrens den Übergangswiderstand möglichst verringert, sogar fast aufhebt. Außerdem ermöglicht der den Umfang der Kohlenelektrode oder bei hohlen Kohlenelektroden deren Rand umgebende Metallrahmen das Einhüllen der Kohlenelektrode in ein vollständig säurebeständiges bzw. säurebeständiges und leitendes Material, an welche Umhüllung die Leitung des elektrolytischen und depolarisierenden Mittels angeschlossen werden kann. Diese Leitung kann bei hohlen Kohlenelektroden unmittelbar an den die Mündung umgebenden Rahmen angeschlossen und in beiden Fällen beispielsweise durch Anlöten oder durch Herstellung des Anschlußstückes aus einem Stück mit der Umhüllung verbunden werden.

Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfmdungsgegenstandes, welche aus der großen Reihe der Anwendungsmöglichkeiten herausgegriffen worden sind.

Fig. ι zeigt einen flachen Kohlenkörper von beliebiger, etwa kreisförmiger oder vierseitiger Begrenzung, dessen mittlerer Teil zwecks leichterer Hindurchführung des depolarisierenden Mittels und zwecks _ Raumgewinnung ausgenommen ist. Selbstverständlich kann jedoch auch ein vollständig ebener Kohlenkörper verwendet werden. Der Kohlenkörper α wird durch den Rahmen b vollständig umgeben, so daß der ganze Rand der Kohle in diesen Rahmen eingefaßt ist. An den Rahmen schließt sich an der einen Seite eine den Kohlenkörper abschließende, aus einem der Einwirkung der elektrooptischen Flüssigkeit widerstehenden Material, zweckmäßigst aus Metall hergestellte Platte c, an der anderen Seite eine ähnliche Platte d an, an welche die Leitung e des elektrolytischen und depolarisierenden Mittels angeschlossen ist. Die Zinkelektrode f ist zwischen dem Kohlenkörper α und der Platte c untergebracht. Die Platten c und d können mit dem Rahmen b auch aus einem Stück hergestellt werden, wesentlich ist jedoch auch bei Umhüllung eines vollständig ebenen Kohlenkörpers, daß zwischen der Kohle und der Umhüllung ein Raum verbleiben muß, welcher die Strömung des elektrolytischen oder depolarisierenden Mittels ermöglicht.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist vorausgesetzt, daß das elektrolytische oder depolarisierende Mittel oder deren Gemisch unter Druck zwischen die Platte d und die Kohlenelektrode eingeführt wird. Es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß auch eine Saugwirkung entfaltet werden kann. Wenn der Rahmen b den Rand der Kohleelektrode fest und gut dichtend umgibt, so kann das durch die Poren geführte Mittel den Kohlenkörper an der Berührungsfläche zwischen Kohle und Rahmen nicht umgehen, sondern muß die Poren durchdringen. Wenn die Kohle nicht vollständig umrahmt wird und wenn der Rahmen nicht vollständig dichtet, kann das Mittel auf die andere Seite der Kohle gelangen, ohne die' Poren zu durchdringen. Dieser Teil des Mittels ist dann aus den bereits angegebenen Gründen unwirksam.

Fig. 2 zeigt einen flachen Kohlenkörper in seiner allgemeinen Gestalt, durch den Rahmen b umgeben.

Bei der Kohlenelektrode a. nach Fig. 3, welche

durch Vertiefung des mittleren Teiles der in Fig. ι und 2 dargestellten Elektrode entsteht und somit eine hohle Kohlenelektrode bildet, ist der Metallrahmen b an der Mündung bzw. an dem aufwärts stehenden Rand angebracht. Die Platte d ist an dem Rahmen b befestigt, und die Leitung e schließt sich an die Platte d an. Bei Verwendung von Saugwirkung zur Bewegung des Elektrolyten oder des Depolarisators wird die Saugleitung am Rahmen b an die Mündung angeschlossen. Die Zinkplatte f liegt einfach unter dem Kohlenkörper.

Der Metallrahmen kann auf verschiedenste Weise am Rand der Kohle befestigt werden.

So kann z. B. der Rand der Kohle einfach mit Metall umgössen werden, wodurch jedoch kein vollständiges Abdichten erreicht wird. Das Abdichten geschieht in diesem Fall durch die Zusammenziehung des Metalls während des Abkühlens. Ein etwas vollständigeres Abdichten kann erreicht werden, wenn in den Rand der Kohle eine Nut geschnitten und diese mit Metall ausgegossen wird.
Eine noch vollständigere Dichtung kann erreicht werden, wenn die Kohle vor dem Ausgießen vorgewärmt und das Metall unter Druck eingepreßt wird, wodurch die Poren' der Kohle bis zu einem gewissen Grad mit Metall imprägniert werden.

Das vollkommenste Abdichten, bei welchem die Kohle mit dem Metall sozusagen ein Ganzes bildet, da die Kohlenporen vollkommen mit Metall imprägniert werden, kann erreicht werden, wenn man dampfförmiges Metall in die Poren einführt. Das Metall schlägt sich beim Abkühlen in den Poren nieder, so daß diese mit Metall imprägniert werden. Bei der Ausführung des Verfahrens wird derjenige Teil der Kohle, welcher mit dem Rahmen versehen werden soll, der Einwirkung des Metalldampfes ausgesetzt.

Bei einer anderen Imprägnierungsart wird der mit dem Rahmen zu versehende Teil der Kohle in einem galvanischen Bad in eine Lösung eines Salzes des Imprägniermetalls getaucht, sodann wird die Lösung in die Poren gepreßt bzw. durch die Poren gedrückt und dabei das Metall in den Poren durch elektrischen Strom niedergeschlagen, bis die Poren vollständig mit Metall gesättigt sind.

Es können weiterhin pulverförmige Retortenkohle, Graphit oder deren Gemisch oder andere pulverförmige Kohlen auf galvanischem Wege mit Metall überzogen und bei der Herstellung der Kohlenelektrode der den Rahmen bildende Teil aus diesem Kohlen-Metallpulver hergestellt werden. Die Herstellung des Kohlenkörpers erfolgt auf bekannte Weise. Hierbei kann man auch das Kohlenpulver mit dem Pulver des betreffenden Metalls mischen und ■ den Rahmen bei der sonst bekannten Herstellung des Kohlenpols aus diesem Gemisch herstellen. In diesen beiden Fällen vereinigt sich das Metall mit der Kohle beim bekannten Pressen und Ausglühen des Kohlenkörpers.

Das Graphit oder die Kohle kann mit dem Metall sehr gut vermengt werden, wenn das Metall geschmolzen und die Kohle unter Umrühren hineingestreut wird, worauf das Rühren so lange fortgesetzt werden muß, bis nach vollkommener Abkühlung das Gemisch des Metalls mit der Kohle als sandartiges Pulver erhalten wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Kohlenelektrode für galvanische Elemente, bei welchen die elektrolytische Flüssigkeit oder das depolarisierende Gas oder deren Gemisch durch die Poren der Kohleelektrode geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Rand der Kohlenelektrodenplatte, welcher die unter- verschiedenen Drucken stehenden beiden Räume abgrenzt bzw. bei hohlen Kohlenelektroden die Mündung der Höhlung, mit einem aus Metall oder aus einem Gemisch aus Metall und Kohle bestehenden Rahmen o. dgl. umgeben ist, so daß der von dem Rahmen eingefaßte Teil der porösen Kohlenelektrode nach dieser Seite hin dicht abgeschlossen ist, zum Zweck, nach Einschalten dieses Teiles in die Flüssigkeits- oder Gasleitung die Flüssigkeit oder das Gas oder deren Gemisch nur durch diesen Teil hindurchzulassen.

2. Verfahren zur Herstellung eines Rahmens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rahmen zu versehende Teil des Kohlenkörpers der Einwirkung eines Metalldampfes ausgesetzt wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Rahmens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rahmen zu versehende Teil des Kohlenkörpers mit einem. Salz des Imprägniermetalls gesättigt und das Metall auf elektrolytischem Wege darin ausgeschieden wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Rahmens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Kohlenkörpers auf bekannte Art für den den Rahmen bildenden Teil auf galvanischem Wege mit Metall überzogenes Kohlenpulver dient.

5. Verfahren zur Herstellung eines Rahmens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der bekannten Herstellung des Kohlenkörpers der den Rahmen bildende

Teil aus einem Gemenge von Kohlenpulver ' geschmolzene Metall eingetragen und das mit Metallpulver geformt wird. j Umrühren so lange fortgesetzt wird, bis

6. Ausführungsform des Verfahrens nach ! nach Eintreten der vollständigen Abküh-Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß hing ein aus einem Gemisch von Kohle und zwecks Vermengung des Metalls mit der | Metall bestehendes sandartiges Pulver erKohle Kohlenpulver, unter Umrühren in das halten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REtCHSDRUCKEREI.