DE2201652B2 - Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff- und Sauerstoffgas für einen elektrischen Akkumulator - Google Patents
Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff- und Sauerstoffgas für einen elektrischen AkkumulatorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff- und
Sauerstoffgas für einen elektrischen Akkumulator, umfassend ein mit dem Akkumulator verbindbares
Gehäuse mit einer auf seiner Unterseite vorgesehenen Durchtrittsöffnung zum Gasvolumen des Akkumulators,
einen oberhalb der Durchtrittsöffnung innerhalb des Gehäuses angeordneten Katalysator und eine den
Katalysator vollständig von der Durchtrittsöffnung trennende, für Gase durchlässige, poröse Schicht.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt (GBPS 81 400; US-PS 26 87 448; US-PS 26 87 449). Hierbei
besteht die poröse Schicht aus in einem Käfig eingeschlossenem, wasserabstoßendem Schüttgut, beispielsweise
in Form von Stäbchen aus Keramikmaterial oder Asbestfaserabschnitten, in das der Katalysator
eingebettet ist. Bei Gebrauch der Vorrichtung wird auf Grund der Katalysatorwirkung Wasser gebildet, das bei
genügend hoher Temperatur des Katalysators und der porösen Schicht diese als Heißdampf verläßt. Unter
vielen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Beginn eines Ladevorganges des Akkumulators, weist jedoch
die poröse Schicht eine geringere Temperatur auf, bei der der Heißdampf innerhalb der Schicht zu Wassernebel
oder flüssigem Wasser kondensiert. Es bilden sich dann innerhalb der Schicht Wassertröpfchen, die gerade
wegen der wasserabweisenden Eigenschaft des Schüttguts dieses nicht verlassen können. Sie behindern den
Zutritt weiteren Gases und — soweit sie in der unmittelbaren Umgebung des Katalysators gebildet
werden und auf diesen gelangen — die Wirkung des Katalysators. Dadurch wird selbst bei starkem Gasanfall
die Rekombination am Katalysator verzögert, bis dieser auch die poröse Schicht genügend stark aufgehei7t hat.
Dieses Aufheizen wird zusätzlich noch durch die geringe Wärmeleitfähigkeit der porösen Schicht behindert,
da die einzelnen Teilchen des Schüttguts nur in punktweiser Berührung miteinander stehen.
Weiter kann sich bei den bekannten Vorrichtungen der die poröse Schicht umgebende Käfig leicht
verformen, und selbst bei gegebenenfalls starr ausgeführtem Käfig kann das Schüttgut in diesem bei
Erschütterungen wandern, wodurch sich eine ungleichmäßige Verteilung des Schüttguts und eine ungleichmäßige
Dicke und Dichte der porösen Schicht ergeben. Hierdurch besteht die Gefahr, daß an Stellen geringer
Dicke und/oder Dichte die explosionshemmende Eigenschaft der Schicht verlorengeht. Die gleiche
Gefahr besteht auch dann, wenn es am Katalysator zu einem explosionsartig ablaufenden Rekombtnationsablauf
kommen sollte, da der dann auftretende Gasdruck den Käfig ausbeulen und das Schüttgut
auseinanderdrängen kann, worauf sich die Explosion in den Innenraum des Gehäuses und in das Gasvolumen
des Akkumulators fortsetzen kann.
Schließlich ist bei den bekannten Vorrichtungen die poröse Schicht nur mit Schwierigkeiten derart herstellbar,
daß der Katalysator in ihr genau mittig eingebettet ist, da in mehreren Arbeitsgängen das teilweise
Einfüllen des Schüttguts in den Käfig, das Einlegen des Katalysators und das vollständige Auffüllen des Käfigs
mit Schüttgut jeweils mit Genauigkeit durchgeführt werden müssen und da beim Verschließen des Käfigs
Erschütterungen und Verformungen vermieden werden müssen, die die Lage des Katalysators verändern.
Bei einer Abwandlung einer der bekannten Vorrichtungen (US-PS 26 87 449) ist der die aus Schüttgut
bestehende poröse Schicht umgebende Käfig starr ausgebildet und weist eine Anzahl vOn Schlitzen und
Löchern zum Gasdurchtritt auf. Diese sind aus konstruktiven Gründen so groß bemessen, daß das
Schüttgut durch sie hindurch nach außen treten könnte. Um dies zu verhindern, ist der Käfig mit einer
zusätzlichen Schicht aus wasserabstoßendem Asbestpapier ausgekleidet. Hierdurch wird jedoch der Gasdurchtritt
behindert, und die Maßnahme erfordert einen zusätzlichen Herstellungsaufwand. Die Sch vierigkeiten
durch die Ansammlung von Wassertröpfchen innerhalb der porösen Schicht werden hierdurch nicht behoben.
Bei einer anderen Abwandlung einer der bekannten Vorrichtungen (US-PS 26 87 448) ist die poröse Schicht
anstatt von Schüttgut von jeweils einer Lage von wasserabstoßendem Asbestpapier oder Keramikmaterial
gebildet. Hierbei ist die konstruktive Ausführungsmöglichkeit des Katalysators stark eingeschränkt. Die
Plattenform weist gegenüber der üblichen Ausführung in Form einer Vielzahl mit katalytischem Material
beschichteter Körner eine nur geringe wirksame Oberfläche auf. Vor allera liegen die Stirnseiten des
Katalysators frei, so daß sich von ihnen ausgehend eine Explosion in das Gasvolumen des Akkumulators hinein
fortsetzen kann. Auch ist die Schwierigkeit der Wasseransammlung in der porösen Schicht auch bei
dieser Ausführungsform vorhanden.
Es ist eine weitere Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 30 38 954), bei der die
poröse Schicht von einer aus wasserabstoßendem Glasfasermaterial bestehenden, den Katalysator aufnehmenden
Kapsel gebildet ist Hierbei besteht hinsichtlich der Abführung von innerhalb der Kapsel
kondensiertem Wasser die gleiche Schwierigkeit wie bei den obenerwähnten Vorrichtungen. Weiter verhält sich
Glasfasermaterial elastisch und weist im allgemeinen eine nur geringe Bindung zwischen seinen einzelnen
Schichten auf, so daß bei Erschütterungen von dem Katalysator auf die poröse Schicht ausgeübte Kräfte
leicht dazu führen können, daß sich innerhalb der Schicht vergrößerte Kanäle oder Risse bilden, durch die
hindurch sich eine Explosion in das Gasvolumen des Akkumulators fortsetzen kann.
Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasser- und Sauerstoffgas
für einen elektrischen Akkumulator mit einem von gasdurchlässigen, porösen Schichten umgebenen
Katalysator ist eine poröse Schicht von zwei miteinander verbundenen Formkörpern gebildet, von denen
einer unterhalb des Katalysators angeordnet ist (US-PS 31 32 059). Hierbei ist der Katalysator in körniger,
verteilte! Form in eine innere wasserabweisende Schicht eingebettet, die von einer die Formkörper
umfassenden äußeren Kapsel eingeschlossen ist, und die Formkörper bestehen ebenfalls aus wasserabstoßendem
Material. Auch hierbei wird daher die Wirksamkeit der Vorrichtung durch Wassertröpfchen, insbesondere
in der inneren Schicht in der Umgebung der einzelnen Katalysatorkörner kondensiertes Wasser, behindert.
Um das Wasser von dem Katalysator fernzuhalten, kann zwar innerhalb der Kapsel unterhalb des Katalysators
und der inneren wasserabweisenden Schicht eine weitere, saugfähige Schicht und ein die Kondensation
von Wasser fördernder Glasblock angeordnet sein, jedoch wird hierdurch die Kondensation von Wasser
auch in der Umgebung der Katalysatorkörner nicht verhindert, und es ergibt sich ein vergrößerter
Herstellungsaufwand. Zudem behindert das in der saugfähigen Schicht angesammelte Wasser den Gasdurchtritt
durch die äußere wasserabstoßende Schicht, weshalb dann vorzugsweise ein Rohr von außen bis in
die innere wasserabstoßende Schicht geführt ist, das an seinem inneren Ende mit einem wasserabstoßenden,
porösen Formkörper in Form eines Stopfens verschlossen ist. Diese Maßnahme bedingt einen zusätzlichen
Aufwand.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff- und
Sauerstoffgas für einen Akkumulator (GB-PS 3 39 824) ist der Katalysator einerseits an eine Durchtrittsöffnung
zum Gasvolumen des Akkumulators über einen Verbindungskanal für die Gaszufuhr angeschlossen, der
eine beträchtliche Länge aufweist und in dem zur Explosionshemmung mehrere aus Drahtgewebe bestehende
Einsätze liegen. Andererseits ist der Katalysator mit einer zweiten Durchtrittsöffnung über einen
zweiten Verbindungskanal für die Abführung des erzeugten Wasserdampfs verbunden. Der zweite
Verbindungskanal weist ebenfalls eine beträchtliche Länge auf und ist gekühlt, so daß der Wasserdampf in
ihm kondensiert. Das kondensierte Wasser verläßt die zweite Durchtrittsöffnung durch einen wasserdurchlässigen,
für Gase undurchlässigen Stopfen aus Glas- oder Asbestwolle, der mit Wasser vollgesaugt ist, so daß er
explosionshemmend wirkt. Bei Inbetriebnahme der
Vorrichtung ist der Stopfen jedoch noch trocken, so daß dann seine explosionshemmende Wirkung nicht sichergestellt
ist. Die Vorrichtung erfordert einen großen Herstellungsaufwand.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (US-PS 26 15 062) mit einem mit dem Akkumulator verbindbaren
Gehäuse, einer auf der Unterseite des Gehäuses vorgesehenen Durchtrittsöffnung zum Gasvolumen des
Akkumulators, einem oberhalb der Durchtrittsöffnung in dem Gehäuse vorgesehenen Katalysator und einer
den Katalysator vollständig von der Durchtrittsöffnung trennenden, für Gase durchlässigen porösen Schicht ist
diese Schicht aus einem gelochten Boden und einem daraufliegenden Stopfen aus Glaswolle gebildet, die im
Betrieb mit Wasser vollgesaugt ist. Die Schicht dient also gleichzeitig zum Gasdurchtritt in das Gehäuse und
zur Wasserabfuhr aus diesem. Das oberhalb des gelochten Bodens angesammelte Wasser behindert
dabei jedoch den Gasdruchtritt. Weiter ist der Stopfen wieder bei Betriebsbeginn trocken, so daß eine
wirksame Explosionshemmung nicht gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in konstruktiv
einfacher Weise und unter Beibehaltung eines Schutzes des Gasvolumens des Akkumulators vor Explosionen
derart auszubilden, daß in der Umgebung des Katalysators kondensiertes Wasser dessen Wirksamkeit
nicht beeinträchtigt.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß die poröse Schicht von zwei miteinander verbundenen Formkörpern gebildet ist, von denen der
eine unterhalb des Katalysators und oberhalb der Durchtrittsöffnung angeordnet und wasserdurchlässig
ist und von denen der andere wasserabweisend und gasdurchlässig ist.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in der Umgebung des Katalysators gebildetes Wasser durch
den wasserdurchlässigen Formkörper hindurch von dem Katalysator unmittelbar nach unten in die
Durchtrittsöffnung abfließen. Die von den beiden Formkörpern gebildete poröse Schicht ist in einfacher
Weise herstellbar und verliert auch bei Erschütterungen und selbst bei an dem Katalysator auftretenden,
explosionsartigen Verbrennungen ihre explosionshemmende Wirkung nicht Diese Wirkung ist unter allen
Betriebszustand«!, insbesondere auch bei der Inbetriebnahme
der Vorrichtung, sichergestellt Außer der Durchtrittsöffnung ist keine weitere öffnung des
Gehäuses zur Rückführung des gebildeten Wassers zum Akkumulator erforderlich.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt jeweils in axialem
Querschnitt:
A b b. 1 ein erstes, einfaches Ausführungsbeispiel,
A b b. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß A b b. 1 in verbesserter Ausführung,
A b b. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß A b b. 1 in verbesserter Ausführung,
A b b. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Die in A b b. 1 dargestellte Vorrichtung zur katalytischen
Rekombination von Wasserstoff- und Sauerstoffgas umfaßt ein Gehäuse 1, das aus rostfreiem Stahl,
Nickel oder einem temperaturbeständigen Kunstharz wie Polycarbonat, Polysulfon, Acryl-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat
usw. besteht Das Gehäuse 1 weist auf seiner Unterseite einen Schraubstutzen 1-1 auf. mit dem
es in den Deckel eines Akkumulators eingeschraubt werden kann. Das Innere des Gehäuses 1 ist unterteilt in
eine innerhalb des Schraubstutzens 1-1 und oberhalb von diesem befindliche Durchtrittsöffnung 2, die mit
dem Gasvolumen des Akkumulators in Verbindung steht, und einen Rekombinationsraum 3, der den die
Gase rekombinierenden Katalysator 8 enthält. Die Durchtrittsöffnung 2 und der Rekombinationsraum 3
sind voneinander durch eine explosionsfest ausgebildete, wasserabweisende, poröse, gasdurchlässige Schicht 4
ίο und eine explosionsfeste, wasserdurchlässige, poröse
Schicht 5 getrennt. Die Schicht 4 besteht aus gesintertem Pulver eines temperaturfesten Materials
wie Alundum oder Korund, und die wasserdurchlässige Schicht 5 kann ebenfalls aus gesintertem Pulver eines
temperaturbeständigem Materials bestehen. In der Mitte der glockenförmig ausgebildeten wasserabweisenden
Schicht 4 ist konzentrisch ein Wasserablaßstutzen 6 abgedichtet gehalten, der an seinem freien Ende in
seinem Inneren die als Stopfen ausgebildete wasserdurchlässige Schicht 5 trägt. Durch den Wasserablaßstutzen
6 gelangt im Rekombinationsraum 3 gebildetes Wasser in die Durchtrittsöffnung 2 und zurück zum
Elektrolytvolumen des Akkumulators. Der Katalysator 8 besteht beispielsweise aus Platin oder Palladium, das
auf einem mikroporösen Träger, wie beispielsweise gesintertem Aluminiumoxid, verteilt ist, das zur
Erzielung einer möglichst großen Oberfläche als eine Vielzahl von Körnern oder dergleichen Teilchen
vorliegt. Diese Teilchen sind von einem gasdurchlässigen Behälter 7 umschlossen und oberhalb des
Wasserablaßstutzens 6 innerhalb des Rekombinationsraums 3 angeordnet. Der Behälter 7 besteht beispielsweise
aus einem Gewebe oder aus geschlitztem Blech, das aus einem korrosionsbeständigen, hitzebeständigen
Material wie rostfreier Stahl, Nickel, Blei, Bleilegierungen oder Titan besteht. Die öffnungen des Behälters 7
sind klein gegenüber den Abmessungen der Teilchen des Katalysators 8. Das Gehäuse 1 hat eine aufrechtstehende
zylindrische Form und ist an seinem oberen Ende von einem Deckel 9 verschlossen, der eine öffnung 9-1
aufweist. Die öffnung 9-1 ist auf ihrer Unterseite von einer mikroporösen Schicht 10 bedeckt, die durch
Pressen von Äthylentetrafluorid-Fasern hergestellt werden kann und die einerseits den Austritt von Wasser
verhindert und andererseits dem Ein- und Austritt von Gasen einen nur geringen Strömungswiderstand entgegensetzt
Die beim Laden des Akkumulators entstehenden, sich in dessen Gasvolumen ansammelnden Wasserstoff- und
Sauerstoffgase treten in die Durchtrittsöffnung 2 ein durchsetzen die wasserabweisende Schicht 4 und
gelangen in den den Katalysator 8 umgebenden Rekombinationsraum 3. Bei ihrer Berührung mit dem
Katalysator 8 reagieren die Gase auf Grund dessen katalytischer Wirkung miteinander und bilden Wasserdampf.
Dieser Wasserdampf wird abgekühlt und niedergeschlagen, wodurch sich Wassertropfen bilden
die dem Elektrolytvolumen des Akkumulators durch die wasserdurchlässige Schicht 5 und die Durchlaßöffnung 2
hindurch zugeführt werden. Falls der Druck innerhalt
des Rekombinationsraumes 3. unzulässig hoch wird entweichen die Gase samt gegebenenfalls vorhandenen·
Wasserdampf durch die wasserabweisende mikroporö se Schicht 10. Hierdurch wird die Gefahr einei
Explosion innerhalb des Rekombinationsraumes 3 unc damit auch die Gefahr einer Explosion im Gasraum de«
Akkumulators verringert
Selbst wenn aber der Katalysator 8 eine höh«
Selbst wenn aber der Katalysator 8 eine höh«
Temperatur annehmen sollte, wird eine Explosion des Gasvolumens des Akkumulators dadurch verhindert,
daß eine heftige Reaktion des Gases sich nicht durch die porösen Schichten 4,5 hindurch fortsetzen kann.
A b b. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die s Vorrichtung gemäß Abb. 1 weiter verbessert ist. Hier
ist der Behälter 7 des Katalysators 8 in geringem, festem Abstand von einem Käfig 11 umgeben, der wiederum
aus einem Gewebe oder einem geschlitztem Blech aus einem korrosionsbeständigen, hitzebeständigen Material
wie rostfreier Stahl, Nickel, Blei, Bleilegierungen oder Titan besteht. Im Bereich oberhalb des Katalysators
8 weist der Käfig 11 eine derartige Dachform oder Konizität auf, daß an ihm hängende Tropfen seitwärts
ablaufen, ohne auf den Katalysator 8 zu fallen. Oberhalb der wasserabweisenden Schicht 4 in geringem Abstand
von dieser ist ein Trennboden 12 vorgesehen, der aus korrosionsbeständigem Metall oder hitzebeständigem
Kunstharz besteht. Von ihm erstreckt sich der Wasserablaßstutzen 6 nach unten, so daß auf ihm
gesammeltes Wasser ablaufen kann. Zum Durchtritt der Gase weist er Gaseinlaßstutzen 13 auf, die sich von ihm
nach oben erstrecken. Deren Auslaßöffnungen 13-1 befinden sich in einem Abstand vom Katalysator 8 und
sind auf den Käfig 11 hin gerichtet. Außerhalb des Käfigs 11 ist der den Katalysator 8 umgebende
Rekombinationsraum 3 mit korrosionsbeständigem, hitzebeständigem Schüttgut in Form von Kugeln 14
oder Tropfen gefüllt, die einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 3 mm haben. Die Kugeln 14 bestehen
vorzugsweise aus Glas, Keramik, oder ähnlichem Material. Die öffnungen des Käfigs 11 sind selbstverständlich
kleiner als die Abmessungen der Kugeln 14.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 treten
die beim Laden des Akkumulators erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffgase durch die wasserabweisende
Schicht 4, wobei der Säurenebel abgeschieden wird, sammeln sich am Außenumfang der wasserabweisenden
Schicht 4 und unterhalb des Trennbodens 12 und werden
durch die Auslaßöffnungen 13-1 der Gaseinlaßstutzen
13 in den Rekombinationsraum 3 eingeführt Hier treten sie durch die Zwischenräume zwischen den Glaskugeln
14 und werden auf ihrem Weg zum Inneren des Käfigs U weitgehend gleichmäßig verteilt. Sie erreichen dann
den Katalysator 8 von allen Seiten und werden auf Grund der Katalysewirkung zu Wasser vereinigt Beim
Ablauf dieser Reaktion wird die Gasdichte rund um den Katalysator 8 verringert, so daß weitere Gasmengen in
die Umgebung des Katalysators 8 angesaugt werden und die Reaktion sich fortsetzt Durch die Reaktionswärme
wird der Katalysator 8 erwärmt, so daß das Wasser im allgemeinen in Form von Dampf erzeugt
wird. Der größte Teil des erzeugten Wasserdampfs wird
auf der Oberfläche der Glaskugeln 14 abgekühlt und kondensiert Ein Teil des Wasserdampfs wird auch von
der Innenseite der Wandung des Gehäuses 1 und des Deckels 9 abgekühlt und kondensiert Das erzeugte
Wasser tritt durch die Zwischenräume der Glaskugeln 14. sammelt sich in dem Wasserauslaßstutzen 6 und tritt
durch die wasserdurchlässige Schicht 5 in die Durchlaßöffnung Z von wo es in das Elektrolytvolumen
zurückgeführt wird.
Die Ausführungsform hat folgende Vorteile. Da der
Rekombinationsraum 3 und das Gasvolumen des Akkumulators voneinander durch die eine Explosion
verhindernde und explosionsfesten porösen Schichten 4, 5 getrennt sind, kann eine Explosion selbst dann, wenn
sie von dem bis zum Glühen erhitzten Katalysator 8 ausgeht, sich nicht in das Innere des Akkumulators
fortsetzen. Obwohl der Wasserablaßstutzen 6 mit der porösen, wasserdurchlässigen Schicht 5 verschlossen ist,
kann das erzeugte Wasser ohne weiteres in den Akkumulator zurückfließen. Da die wasserabweisende
Schicht 4 kein Wasser, sondern lediglich die Gase hindurchtreten läßt, kann das erzeugte Wasser zum
Elektrolytvolumen nur durch den Wasserauslaßstutzen
6 hindurch zurückgelangen.
Eine lokale Überhitzung des Katalysators 8 auf Grund einer punktweisen Beaufschlagung mit den
Gasen wird dadurch verhindert, daß ein bestimmter Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 13-1 und dem
Katalysator 8 eingehalten ist, und daß die Auslaßöffnungen 13-1 von den Glaskugeln 14 umgeben sind, die den
Gasfluß gleichmäßig machen, so daß das Gas an den Katalysator 8 von allen Seiten gleichmäßig herantritt.
Auf Grund der Vermeidung einzelner hocherhitzter Stellen am Katalysator 8 wird wiederum die Explosionsgefahr
vermindert, da von solchen Stellen eine Explosion ausgehen könnte.
Weiter wird durch die den Käfig 11 umgebenden Glaskugeln 14 der auf katalytischem Wege erzeugte
Wasserdampf schnell abgekühlt und kondensiert. Während sich das Wasser durch die Durchtrittsöffnungen
zwischen den Glaskugeln 14 und entlang deren Oberflächen abwärtsbewegt, wird es auf Grund der
Kapillarkräfte weitgehend verteilt Dadurch wird ein plötzlicher Wasseranfall vermieden. Die Form des
Käfigs 11 und dessen Abstand gegenüber dem Behälter
7 des Katalysators verhindern, daß niedergeschlagenes Wasser zum Katalysator 8 gelangt. Dadurch wird
dessen Funktion nicht durch Wasser beeinträchtigt. Durch den geringen Abstand des Käfigs 11 gegenüber
dem Katalysator 8 und durch die Anwesenheit der Glaskugeln 14 außerhalb des Käfigs U ist das in dem
Rekombinationsraum 3 verbleibende Gasvolumen sehr gering. Hierdurch ist die Wirkung einer sich am
Katalysator 8 entzündenden Explosion gering. Weiter werden die Auswirkungen einer solchen Explosion auch
dadurch weitgehend verringert, daß die dann miteinander reagierenden Gase von den Glaskugeln 14 gekühlt
werden. Diese Kühlwirkung wird in vielen Fällen bereits eine Explosion verhindern und zumindest deren
Obergreifen auf zwischen den Glaskugeln 14 befindliche Gasmengen verhindern. Die Glaskugeln 14 unterstützen
somit die explosionshemmende Wirkung der porösen Schichten 4,5. Durch die die öffnung 9-1 des Deckels 9
bedeckende, wasserabweisende, mikroporöse Schicht 10 hindurch können die erzeugten Gase entweichen,
wenn sie unter Überdruck stehen. Auch hierdurch wird die Explosionsgefahr verringert Weiter ist ein Gasaustausch
durch die Mikroporen der Schicht 10 möglich. Sc kann beispielsweise beim Laden des Akkumulators eir
Wasserstoffüberschuß entstehen, wodurch der Partialdruck des Sauerstoffs im Gasraum des Akkumulator;
sinkt In diesem Fall kann aus der Umgebungsluft durd die mikroporöse Schicht 10 hindurch eine genügend«
Menge von Sauerstoff angesaugt werden, um dei überschüssigen Wasserstoff zu binden. Hierdurch win
die Wirksamkeit der Vorrichtung erhöht
Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 wurde bei einen Versuch mit Bleibatterien mit einer Kapazität von 13C
500 bzw. 2000 Ah während 10 h verbunden. Ii Nachbildung eines in der Praxis häufig vorkommende!
Falls wurden die Zellen der Batterie mittels eine Ladegeräts unter einer konstanten Spannung von 2,15 ^
geladen. Hierbei ergab sich, bezogen auf das theoret
509544/2(
sehe Elektrolyseergebnis, eine Rekombination von mehr als 95% bei einer Gebrauchsdauer von mehr als 1
Jahr. Im Verlauf dieses Versuchs wurde zusätzlich ein Überstromversuch vorgenommen. Hierbei wurde die
Batterie während 48 h mit einem Überstrom geladen, durch den sich eine gespeicherte Energie von 5% über
der nominalen Kapazität der Batterie ergab. Hierbei wurden die sonst beim Laden mit Überstrom beobachteten
Erscheinungen nicht gefunden; es trat kein Säurenebel aus der Batterie aus, es ergab sich keine
Explosion durch eine Überhitzung des Katalysators oder durch einen äußeren Funken, und nach der
erneuten Einstellung der Ladespannung auf 2,15 V wurde keine Verschlechterung der Funktion der
Batterie beobachtet.
Die Lebensdauer der Vorrichtung zur katalytischen Rekombination wurde dadurch untersucht, daß diese
mit einer Nachbildung einer Batterie verbunden wurde und daß diese Nachbildung ständig mit einem
Überstrom von 0,1 bzw. 0,5 A geladen wurde. Selbst nach einer Versuchsdauer von 5 Jahren hatte sich an der
Rekombinationsleistung und den übrigen Eigenschaften der Vorrichtung nichts geändert.
Abb.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der
Katalysator 8 befindet sich hier in einem Behälter 21, der innerhalb des Innenraums des Gehäuses 1 für Gase
allseitig zugänglich gehalten ist und der aus einer glockenförmigen wasserabweisenden Schicht 21-2 und
einer das untere Ende der Glocke verschließenden, wasserdurchlässigen Schicht 21-1 besteht. Der gesamte
Behälter 21 kann wieder aus gesintertem Alundum, Korund od. dgl. bestehen. Die wasserdurchlässige
Schicht 21-1 wird durch einen entsprechenden Wirkstoff, beispielsweise einen oberflächenaktiven Wirkstoff,
wasserdurchlässig gemacht. Dagegen wird die wasserabweisende Eigenschaft der glockenförmigen
Schicht 21-2 durch Silikon, Polytetrafluoräthylen oder Paraffin erreicht. Die genannten Stoffe sind jeweils auch
bei der wasserdurchlässigen Schicht 5 bzw. der wasserabweisenden Schicht 4 der Ausführungsbeispiele
gemäß F i g. 1 und 2 verwendbar.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist mit Abstand oberhalb der glockenförmigen, wasserabweisenden Schicht 21-2
ein Siebboden 22 angeordnet, der aus einem Gewebe aus rostfreiem Stahl oder Nickel oder einem geschlitztem
Blech aus einer Bleilegierung besteht. Der Raum innerhalb des Gehäuses 1 unterhalb des Deckels 9 und
oberhalb des Siebbodens 22 ist mit Glaskugeln 23 gefüllt. Der Siebboden 22 hat eine sich zur Mitte hin
erhöhende, konische Gestalt Der obere Teil der glockenförmigen Schicht 21-2 des Behälters 21 verjüngt
sich ebenfalls nach oben zu einer Spitze hin, um einen Ablauf von Wassertropfen zu ermöglichen. An seinem
unteren Ende ist der Behälter 21 mittels eines Einsatzes 24 gehalten, der aus einem korrosionsbeständigen
Metall oder einem hitzebeständigen Kunstharz wie beispielsweise einem Polycarbonat besteht. Wie durch
gestrichelte Pfeile angedeutet, treten die im Akkumulator erzeugten Gase in den Innenraum 3 durch einen
Spalt zwischen dem Behälter 21 und dem Gehäuse 1 bzw. dem Halter 24 ein. Sie durchsetzen dann die
wasserabweisende poröse Schicht 21-2 und reagieren auf Grund der katalytischen Wirkung des Katalysators 8
miteinander. Der hierdurch erzeugte Wasserdampf steigt infolge seiner Wärme nach oben und wird an den
ίο Glaskugeln 23 im oberen Teil des Innenraums 3 gekühlt
und kondensiert. Die sich hierdurch bildenden Wassertropfen fließen durch den erwähnten Spalt zwischen
Behälter 21 und Gehäuse 1 bzw. Halter 24 zurück zum Elektrolytvolumen des Akkumulators. Weiter fließen
t5 die innerhalb des Behälters 21 gebildeten Wassertropfen
durch die wasserdurchlässige Schicht 21-1 hindurch zum Akkumulator zurück. Zum Vergleich wurde eine
Bleibatterie mit einer Kapazität von 50 Ah mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 3 und eine andere, gleichartige
Bleibatterie mit einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ausgerüstet. Diese Batterien wurden
geladen, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:
Rekombinations- Lebensdauer
vermögen
vermögen
Vorrichtung
gemäß A b b. 3 95%
Vorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik 85%
gemäß dem Stand
der Technik 85%
länger als 5 Jahre (bis zum Prioritätstag keine Verschlechterung erkennbar)
3 Jahre
Das Rekombinationsvermögen wurde ermittelt bei ständigem Laden unter einer konstanten Spannung von
2,4 V bei Raumtemperatur.
Da bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 der den Katalysator 8 enthaltende Raum innerhalb des
Behälters 21 gebildet ist und praktisch dem Materialvolumen des Katalysators 8 gleicht, ist das im Falle einer
Überhitzung des Katalysators 8 innerhalb des Behälters 21 zu einer Explosion zur Verfügung stehende
Gasvolumen so gering, daß die Wahrscheinlichkeit einer Explosion stark verringert ist und daß im Falle einer
explosionsartig ablaufenden Verbrennung kein Schaden entsteht
Um Verunreinigungen der öffnung 9-1 im Deckel 9 zu verhindern, kann oberhalb des Deckels 9 eine in den
Figuren nicht gezeigte Schutzscheibe vorgesehen sein, die die öffnung 9-1 überdeckt und in der oder zwischen
der und dem Deckel 9 ein Kanal vorgesehen ist oder in
einem gegenüber der Öffnung 9-1 erweiterten Schlitz mündet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Vorrichtung zur katalytischer! Rekombination von Wasserstoff- und Sauerstoffgas für einen
elektrischen Akkumulator, umfassend ein mit dem Akkumulator verbindbares Gehäuse mit einer auf
seiner Unterseite vorgesehenen Durchtrittsöffnung mm Gasvolumen des Akkumulators, einen oberhalb
der Durchtrittsöffnung innerhalb des Gehäuses angeordneten Katalysator und eine den Katalysator
vollständig von der Durchtrittsöffnung trennende, Kr Gase durchlässige, poröse Schicht, dadurch
gekennzeichnet, daß die poröse Schicht von iwei miteinander verbundenen Formkörpern (5, 4;
Zi-I, 21-2) gebildet ist, von denen der eine (5; 21-1)
unterhalb des Katalysators (8) und oberhalb der Durchtrittsöffnung (2) angeordnet und wasserdurchlässig
ist und von denen der andere (4; 21-2) wasserabweisend und gasdurchlässig ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennieichnet,
daß die poröse Schicht (5, 4; 2J-1, 21-2) explosionsfest ausgebildet ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserabweisende Formkörper
(4; 21-2) eine gegenüber dem wasserdurchlässigen Formkörper (5; 21-1) mehrfach größere
Ausdehnung hat.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse
Schicht (5, 4; 21-1, 21-2) den Innenraum des Gehäuses (1) in einen unterhalb der Schicht
liegenden kleineren, mit der Durchtrittsöffnung (2) unmittelbar in Verbindung stehenden Raum und
einen oberhalb der Schicht üegenden größeren, den Katalysator (8) enthaltenden Raum (3) unterteilt
(Abb.1,2).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennleichnet,
daß der wasserdurchlässige Formkörper (5) als Pfropfen in einem die Mitte des wasserabweisenden
Formkörpers (4) abgedichtet durchsetzenden Wasserablaßstutzen (6) in dessen unterem Ende
gehalten ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserabweisende Formkörper
(4) die Form einer nach unten offenen, auf der Oberseite ebenen zylindrischen Glocke hat, deren
Außendurchmesser vorzugsweise etwas geringer als der Durchmesser des Gehäuses (1) ist (A b b. 2).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der porösen Schicht (5, 4),
vorzugsweise in geringem Abstand von dieser, und unterhalb des Katalysators (8) ein waagerechter
Trennboden (12) angeordnet ist, daß sich von dem Trennboden (12) nach oben mindestens ein Gasdurchlaßstutzen
(13) erstreckt, dessen oberer Auslaß (13-1) sich in einem Abstand von dem Katalysator (8)
befindet, und daß sich der Wasserablaßstutzen (6) von dem Trennboden (12) nach unten erstreckt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wasserabweisende
Formkörper (21-2) die Form einer nach unten offenen Glocke mit dachförmig oder konisch
ausgebildeter Oberseite hat und mit dem die offene Seite der Glocke abschließenden wasserdurchlässigen
Formkörper (21-1) eine den Katalysator (8) aufnehmende Kapsel (21) bildet, die im Innenraum
des Gehäuses (1) allseitig den Gasen zugänglich
gehalten ist (A bb.3).
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum
des Gehäuses (1) teilweise mit einem gasdurchlässigen und zur Kondensation von Wasser
geeigneten Schüttgut, vorzugsweise Glasperlen (14), gefüllt ist( Abb. 2,3).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7
und nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (8) in geringem Abstand von einem
Käfig (H) aus Drahtgewebe od. dgl. umgeben ist, der sich oberhalb des Katalysators (8) so stark dachamig
oder konisch nach oben verjüngt, daß WasLertropfen schräg an ihm abfließen, und daß der den
Katalysator (8) umgebende Raum (3) außerhalb des Käfigs (11) mit dem Schüttgut (14) gefüllt ist
(Abb. 2).
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß sich der Gasdurchlaßstutzen (13) in das Schüttgut (14) hinein erstreckt.
i 2. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) oberhalb
der Kapsel (21) ein Siebboden (22) vorgesehen ist und daß der Innenraum (3) des Gehäuses (1)
obc rhalb des Siebbodens (22) mit dem Schüttgut (23)
gefüllt ist (A bb.3).
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum
des Gehäuses (1) über eine vorzugsweise in einem obenliegenden Deckel (9) des Gehäuses (1)
gebildete, von einer wasserabweisenden mikroporösen Schicht (10) bedeckte öffnung (9-1) mit der
Umgebungsluft in Verbindung steht (A b b. 1 bis 3).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Öffnung (9-1) in
geringem Abstand von dieser eine sie überdeckende und über einen Kanal mit der Umgebungsluft
verbindende Schutzscheibe vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3210571 | 1971-07-08 | ||
GB3210571 | 1971-07-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2201652A1 DE2201652A1 (de) | 1973-02-01 |
DE2201652B2 true DE2201652B2 (de) | 1975-10-30 |
DE2201652C3 DE2201652C3 (de) | 1976-08-12 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2722690A1 (de) * | 1976-05-18 | 1977-12-01 | Japan Storage Battery Co Ltd | Katalytischer akkumulator-verschlusstopfen |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2722690A1 (de) * | 1976-05-18 | 1977-12-01 | Japan Storage Battery Co Ltd | Katalytischer akkumulator-verschlusstopfen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE380935B (sv) | 1975-11-17 |
CA986990A (en) | 1976-04-06 |
AU443277B2 (en) | 1973-11-30 |
AU3939172A (en) | 1973-10-11 |
JPS54490B1 (de) | 1979-01-11 |
GB1343707A (en) | 1974-01-16 |
DE2201652A1 (de) | 1973-02-01 |
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---|---|---|---|
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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