DE2254885C3 - Verfahren zur Reguierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und Metall-Luft-Batterien - Google Patents
Verfahren zur Reguierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und Metall-Luft-BatterienInfo
- Publication number
- DE2254885C3 DE2254885C3 DE19722254885 DE2254885A DE2254885C3 DE 2254885 C3 DE2254885 C3 DE 2254885C3 DE 19722254885 DE19722254885 DE 19722254885 DE 2254885 A DE2254885 A DE 2254885A DE 2254885 C3 DE2254885 C3 DE 2254885C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air
- water
- layer
- electrode
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 72
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 title claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 22
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 claims description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 14
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 14
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 9
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002965 rope Substances 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N Ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L na2so4 Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propanol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
Description
45
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und -Batterien mit wäßrigem Elektrolyten.
Metall-Luft-Zellen und Metall-Luft-Batterien sollen
insbesondere auf dem Gebiet der Elektrotraktion Verwendung finden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es
dabei erforderlich, daß die Zellen bzw. Batterien nach der Entladung wieder aufgeladen werden können,
außerdem kann auf diese Weise eine hohe Leistungsfähigkeit und eine ausreichende Betriebsdauer gewährleistet werden. Um eine Wiederaufladbarkeit zu ermöglichen, werden zumindest wiederaufladbare Metallelektroden verwendet Votteilhaft verwendet man daneben *<»
auch Luftelektroden, die sowohl beim Entlade- als auch beim Ladeprozeß Verwendung finden können.
Beim Laden von Metall-Luft-Zellen bzw. -Batterien wird dem wäßrigen Elektrolyten Wasser entzogen. Die
Wasserverluste entstehen insbesondere durch Ver- 6S
dampfen von Wasser durch die porösen Luftelektroden. Darüber hinaus entstehen Verluste durch Wasserelektrolvse und durch die bei der Wasserelektrolyse
bzw. dem Ladevorgang gebildeten Gase (Sauerstoff ^flid Wasserstoff), welche aus der Zelle bzw. Batterie
jnit Wasserdampf gesättigt entweichen. Auch beim Entladevorgang treten Wasserverluste auf, weil dabei
ebenfalls Wasserdampf durch die porösen Luftelektroden entweicht
Die Wasserverluste müssen — ebenso wie bei Akkumulatoren — ausgeglichen werden, um eine zu hohe
Hektrolytkonzentration bzw. ein Austrockne« zu verhindern. Das Nachfüllen erfolgte bisher von Hand, was
aber nicht befriedigend sein kann und insbesondere bei Batterien aus einer Mehrzahl von Zellen aufwendig ist
Darüber hinaus muß beim Ladevorgang die Wassermenge in mehreren Schritten, beispielsweise unmittelbar vor und nach dem Laden, zugegeben werden, da bei
einem einmaligen Naehfüllvorgang die Gefahr einer irreversiblen Schädigung der Metallelektroden durch
seine zu hohe Elektrolytkonzentration bzw. durch eine
zeitweilige partielle Austrocknung der Elektroden, entweder während des Ladens oder während des Entladens, besteht
Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren zur Regulierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und -Batterien mit wäßrigem Elektrolyten anzugeben, durch welches die genannten Schwierigkeiten -ind Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll eine gleichmäßige, über einen längeren
Zeitraum stetige Zufuhr von Wasser zur Elektrolytflüssigkeit gewährleistet seia Darüber hinaus soll auch bei
Batterien aus einer Vielzahl von Zellen ohne großen Aufwand eine gleichmäßige Ergänzung des Wasserverlustes aller Einzelzellen über einen längeren Zeitraum
hin durchgeführt werden können.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß poröse Luftelektroden mit einer hydrophoben gasseitigen Schicht verwendet werden und daß die gasseitige
Schicht der Luftelektroden zumindest während eines Teils der Ladephase wenigstens teilweise mit Wasser
bedeckt wird, wobei durch die gasseitig mit Wasser bedeckten, gasgefüllten Poren der hydrophoben Schicht
infolge des Dampfdruckgefälles Wasserdampf zum Elektrolyten diffundiert
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die beim Laden und Entladen von Metall-Luft-Zellen und
-Batterien auftretenden Wasserverluste ir: einfacher Weise ergänzt werden. Man geht dazu bei Kinzelzellen
etwa in der Weise vor, daß man die Zelle — während des Ladevorganges — zumindest teilweise in ein Gefäß
mit Wasser einbringt bzw. das Gefäß mit eher solchen Menge Wasser auffüllt daß die gasseitige Schicht der
Luftelektroden der im Gefäß befindlichen Zelle zumindest teilweise mit Wasser bedeckt ist
Metall-Luft-Zellen sind meistens in der Weise aufgebaut daß an zwei gegenüberliegenden Außenflächen je
eine Luft- bzw. Sauerstoffelektrode angeordnet ist. Zwischen den Luftelektroden ist — innerhalb der Zelle
— eine beidseitig arbeitende Metallelektrode angeordnet welche in die Elektrolytflüssigkeit eintaucht An
den gegenüberliegenden Porenenden der auf der einen Seite mit Wasser und auf der änderen Sehe mit Elektrolytflüssigkeit bedeckten Poren der gasseitigen
Schicht der Luftelektroden bilden sich auf Grund des hydrophoben Charakters dieser Schicht Müssigkeitsmenisken aus, während die Poren selbst mit Gas, im
wesentlichen Luft gefüllt bleiben. Auf Grund des bestehenden Dampfdruckgefälles zwischen dem Wasser auf
der einen und dem wäßrigen Elektrolyten auf der anderen Seite der hydrophoben Schicht erfolgt eine Diffu-
sicm von Wasserdampf in das Innere der Zelle und somit eine Wasseranreicherung im Elektrolyten.
Bei Metall-Luft-Batterien, bei denen im allgemeinen
die Einzelzellen in der Weise angeordnet sind, daß sich
je zwei Luftelektroden verschiedener Zellen gegenüberstehen, wobei dazwischen ein Raum zum Luftzutritt
freibleibt, wird zweckmäßigerweise Wasser in die
se Lufträume eingebracht, wobei dann die Diffusion des
Wasserdampfes aus ein und demselben Raum in zwei Einzelzellen erfolgt
Neben den bereits genannten Vorteilen bietet das erfindungsgemäae
Verfahren eine Reihe weiterer Vorteile. So ist zur Ergänzung der Wasserverluste kein zusätzlicher
konstruktiver Aufwand erforderlich, es kann darüber hinaus auf die sonst verwendeten Zellenfüller,
wie Füllpistolen usw., verzichtet werden. Durch die Bedeckung
der Luftelektroden mit Wasser während des Ladevorganges können weiterhin die üblicherweise
beim Laden erfolgenden Verdampfungsverluste zumindest zum Teil vermieden werden, wodurch insgesamt
weniger Wasser in das Zeileninnere eingebracht werden muß. Das Einbringen des Wassers mittels Diffusion
bringt den zusätzlichen Vorteil, daß als Nachfüllwasser kein besonders gereinigtes Wasser, etwa destilliertes
Wasser, verwendet werden muß, sondern normale«, *5
d.h. ungereinigtes Wasser verwendet werden kann. Weiterhin bewirkt das die Zelle umgebende Wasser
einen Kühleffekt, so daß beim Ladevorga>tg keine merkliche Temperaturerhöhung innerhalb der Zellen
auftritt Es hat sich gezeigt daß dadurch die Lebensdauer der Metallelektroden erhöht wird. Der stetige
Nachschub an Wasser während des Aufladens bewirkt schließlich noch, daß innerhalb der Zellen keine großen
Konzentrationsunterschiede im Elektrolyten auftreten, was sich ebenfalls positiv auf die Lebensdauer und auch
auf die Aktivität der Metallelektroden auswirkt.
Die Regulierung des Wasserhaushaltes, d. h. die Regulierung
der in die Zelle einzubringenden Wassermenge, erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß die Luftelektroden
gasseitig ganz oder teilweise mit Wasser bedeckt werden, wobei der Nachfüllprozeß zumindest
während eines Teils der Ladephase durchgeführt wird. Zur Regulierung kann aber vorteilhaft auch die Diffusion
des Wisserdampfes in der Weise beeinflußt werden, daß durch Einstellung der Wassertemperatur die
Dampfdruckdifferenz zwischen Wasser und Elektrolytflüssigkeit
erhöht und auf diese Weise pro Zeiteinheit mehr Wasser in die Zelle eingebracht wird.
Luft- bzw. Sauerstoffelektroden in Metall-Luft-Zellen bzw. -Batterien haben die Aufgabe, beim Entla- 5"
dungsprozeß den Sauerstoff der Luft kathodisch umzusetzen (Sauerstoffauflösung) und bei der Ladephase
eine anodische Sauerstoffentwicklung zu ermöglichen (Sauerstoffabscheidung), wobei beide Funktionen
zweckmäßigerweise durch eine Elektrode erfüllt werden sollen.
Als Luftelektroden können deshalb beim erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft Zweischichtelektroden
verwendet werden, deren gasseitige Schicht hydrophobes Material und einen Katalysator zur Sauerstoffauf- 6Q
lösung enthält Die elektrolytseitige Schicht ist hydrophil und enthält einen Katalysator zur Sauerstoffabscheidung.
Derartige Elektroden sind beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 19 21 157 beschrieben.
6S
Als besonders geeignet erwiesen haben sich Luftelektroden in Form von Dreischichtelektroden (vgl.
»Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte«, Bd. I1 Nr.2/72, S. 221 bis 226). Bei derartigen Elektroden
enthält die gasseitige Schicht nur hydrophobes Material. Der Katalysator für die Sauerstoffauflösung ist in
eier mittleren Schicht angeordnet, welche ebenfalls hydrophob
sein kann, die elektrolytseitige hydrophile Schicht enthält wiederum den Katalysator für die
Sauerstoffabscheidung. Diese Elektroden haben den Vorteil, daß in der gasseitigen Schicht keinerlei hydrophile
Materialien vorhanden sind, insbesondere kein hydrophiles KatalysatormateriaL
Sowohl bei den Zwei- als auch Dreischichtelektroden wird als hydrophobes Material vorzugsweise Polytetrafluorethylen
verwendet, bei Dreischichtelektroden insbesondere in Form einer porösen Membran bzw. Folie.
Weitere geeignete hydrophobe Materialien sind andere Polymerisate aus fluorierten Kohlenwasserstoffen, beispielsweise
Polytrifluoräthylen und PolytrifluorchloräthyJen.
Als Luftelektroden können natürlich auch Elektroden verwendet werden, welche nur die kathodische
Sauerstoffumsetzung ermöglichen. Derartige Elektroden weisen im allgemeinen zwei Schichten auf, von denen
die gasseitige Schicht aus hydrophobem Material besteht und die elektrolytseitige Schicht einen Katalysator
für die Sauerstoffauflösung enthält (vgl. beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift 19 27 093). Zur
Sauerstoffabscheidung während der Ladephase muß in diesem Fall dann eine dritte Elektrode, eine sogenannte
Aufladehilfselektrode, verwendet werden (vgL beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift 20 04 418).
Auch bei diesen Luftelektroden besteht die gasseitige Schicht vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen.
Als Metallelektroden können wiederaufladbare Elektroden Verwendung finden, wie sie beispielsweise in
der deutschen Patentanmeldung AktZ. P 21 64 208.0 vorgeschlagen sind. Geeignet sind auch wiederaufladbare Metallelektroden, wie sie in der Zeitschrift »Metalloberfläche«,
25. Jahrg. (1971), S. 49 bis 53, und in der deutschen Offenlegungsschrift 18 03121 beschrieben
sind.
An Hand eines Ausführungsbeispiels und mehrerer Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
Es zeigt
F i g. 1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Metall-Luft-Zelle,
Fig.2 einen Ausschnitt aus der Luftelektrode der
Metall-Luft-Zelle nach F i g. 1 und
Fig.3 schematisch eine Elektrodenanordnung bei
einer Metall-Luft-Zelle mit einer Aufladehilfselektrode. F i g. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Anordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem mit Wasser It gefüllten Gefäß 10 befindet
sich eine Metall-Luft-Zelle 12 Innerhalb des beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Zellrahmens 13 ist
eine Metallelektrode 14 angeordnet Die Metallelektrode 14, beispielsweise eine wiederaufladbare Eisenelektrode,
taucht vollständig in die Elektrolytflüssigkeit, etwa 6 m KOH, ein, welche sich im Elektrolytraum 15
befindet Mit einer Halterung 16, die gleichzeitig zur Stromabnahme dienen kann, ist die Metallelektrode 14
am Rahmen 13 befestigt. Der Elektrolytraum 15 wird beidseitig von je einer im Rahmen 13 angeordneten
Luftelektrode 17 bzw. 18 begrenzt. Bei der Elektrode 17 ist die gasseitige hydrophobe Schicht mit 19, bei der
Elektrode 18 mit 20 bezeichnet Die Luftelektroden 17 und 18 füllen den Rahmen nach außen nicht vollständig
aus, sondern es verbleibt jeweils eine Aussparung 21. Beim Zusammenbau von Einzelzellen zu einer Batterie
bilden die Aussparungen zweier aneinanderstoßender Einzelzellen jeweils einen Luftraum zur Versorgung
der Luftelektroden mit dem Sauerstoff der Luft Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei
Batterien werden diese Lufträume mit Wasser gefüllt s Mit 22 ist jeweils die Kontaktierung der Luftelektroden
17 bzw. 18 bezeichnet
In F i g. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus F i g. 1 dargestellt, und zwar ein Ausschnitt aus der hydrophoben Schicht 19 der Luftelektrode 17. Die hydrophobe
Schicht 19 ist gasseitig mit Wasser (H2O) bedeckt, auf
der gegenüberliegenden Seite steht sie mit Elektrolytflüssigkeit (KOH) in Berührung. An den Porenenden
einer gasgefüllten Pore 23 der hydrophoben Schicht 19 bilden H2O und KOH je einen Flüssigkeitsmeniskus
aus. Innerhalb der Pore 23 erfolgt auf Grund des bestehenden Dampfdruckgefälles eine Diffusion von Wasserdampf vom Wasser zur Elektrolytflüssigkeit.
In F i g. 3 ist schematisch im Schnitt eine mögliche Elektrodenanordnung bei einer wiederaufladbaren Metall-Luft-Zelle mit einer Aufladehilfselektrode dargestellt Beim Entladen wird die Luftelektrode 30, welche
nur die Sauerstoffauflösung ermöglicht mit der wiederaufladbaren Metallelektrode 31 verbunden, beim Laden
die wiederaufladbare Metallelektrode 31 mit der Aufladehilfselektrode 32. welche die Sauerstoffabscheidung
bewirkt Als Aufladehilfselektrode 32 kann beispielsweise ein Nickelnetz verwendet werden.
Zur Herstellung einer Dreischichtelektrode wird beispielsweise Kohlepulver. das ein Bindemittel wie Poly-
tetrafluorethylen oder Polyäthylen, und/oder einen Füllstoff, wie Natriumsulfat oder Ammoniumoxalat
und gegebenenfalls einen zusätzlichen Katalysator, wie Silber, enthalten kann, zwischen einer Polytetrafluoräthylenmembran (PTFE-Membran) und einer porösen
Nickelplatte angeordnet, bei einem Druck von etwa 1000 bis 2000 N/cm2 verpreßt und anschließend etwa
1 Stunde bei einer Temperatur von etwa 380° C gesintert; die Elektrodendicke beträgt etwa 12 mm. Die poröse Nicketplatte kann durch Pressen von Nickelpulver
einer Korngröße von etwa 8 bis 10 μ bei einem Druck von etwa 8000 N/cm2 und halbstündiges Sintern bei
etwa 800"C in einer Wasserstoffatmotsphäre hergestellt werden. Die Dicke der Nickelplatte beträgt etwa
03 mm. die Belegungsdichte etwa 0,15 g/cm2 und die
Volumenporosität etwa 50%. Zur Herstellung der porösen PTFE-Membran wird pulverförmiges Polytetrafluoräthyien mit einer Korngröße von etwa 30 bis 50 μ
in n-Propanol au einer feinen Dispersion aufgesddämmt, nsdeBend wird abgesaugt, getrocknet s»
und eine halbe Stande lang bei etwa 3800C ges
Die PTFE-Membran ist etwa 0,5 mm dick, die Belegungsdichte der trockenen Membran beträgt etwa
0,04 g/cm2 und die Volumenporosität etwa 65%. Die Dicke der Membran kann aber auch weiter verringert
werden. Die PTFE-Membran weist eine im wesentlichen einheitliche Mikroporosität auf. Die Mikroporen
weisen eine derart geringe Größe auf, daß der Elektrolyt infolge des hydrophoben Charakters der Membran
daran gehindert wird, durch die Poren der Membran hindurchzutreten. Bei der Verwendung von PTFE-PuI-ver mit einer Korngröße im Bereich zwischen etwa 30
und 50 μ erhält man eine mikroporöse PTFE-Membran. welche die genannte Forderung ausgezeichnet erfüllt
Bei der Herstellung einer Zweischichtelektrode wird
entsprechend vorgegangen, es wird dabei aber keine PTFE-Membran verwendet Vielmehr wird dem Katalysatormaterial, Kohle, eine solche Menge an hydrophobem Bindemittel zugesetzt, daß eine ausreichende
Hydrophobierung dieser Schicht gewährleistet ist
Beim Betrieb einer Metall-Luft-Zelle der beschriebenen Art mit einer Fläche der Luftelektroden von je
100 cm2 treten folgende Verluste an Wasser auf. Wasserverbrauch durch Elektrolyse während der Ladephase einschließlich des durch die beim Laden entwickelten Gase mitgeführten Wasserdampfes: etwa 1 ml/h;
Wasserverluste durch Verdampfen von Wasser durch die porösen Luftelektroden während des Entladens:
etwa 2 ml/h. Bei einer Entladezeit von 8 Stunden und einer Ladezeit von 16 Stunden ergibt sich daraus eine
Gesamtmenge an abgegebenem Wasser von etwa 32 ml. Diese Menge muß während der Ladephase ergänzt werdea
Abhängig von der Dicke und Porosität der jeweiligen PTFE-Membran sowie der Wassertemperatur lassen sich — bei einer vollständig mit Wasser bedeckten
Elektrodenfläche von insgesamt 200 cm2 — etwa zwischen 1 und 4 ml Wasser pro Stunde in das Zelleninnere einbringen. Während einer Ladedauer von 16 Stunden können demnach in einfacher Weise bis zu etwa
64 ml Wasser durch die Luftelektroden eindiffundieren. Die Nachfüllmenge kann dabei — außer durch die
Wassertemperatur — durch den Bedeckungsgrad der Luftelektroden mit Wasser sowie durch deren Standzeit im Wasser reguliert werdea Bei Verwendung der
beschriebenen Dreischichtelektrode als Luftelektrode können beispielsweise bei einer Elektrodenfläche vor
insgesamt 200 cm2, vollständiger Bedeckung der Luftelektroden mit Wasser und einer Wassertemperatur
von etwa 200C während einer Ladedauer von 16 Stunden etwa 32 ml Wasser in eine Metan-Laft-ZeUe eingebracht werden.
Claims (6)
- Patentansprüche:L Verfahren zur Regulierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und -Batte- rien mit wäßrigem Elektrolyten, dadurch ge- ., kennzeichnet, daß poröse Luftelektroden mit einer hydrophoben gasseitigen Schicht verwendet werden und daß die gasseitige Schicht der Luftelektroden zamindest während eines Teils der Ladepha- iP se wenigstens teilweise mit Wasser bedeckt wird, wobei duich die gasseitig mi| JVasser bedeckten, gasgefüllten Poren der hydrophoben Schicht infolge des Dampfdruckgefälles Wasserdampf zum Elektrolyten diffundiert , 1S
- 2. Verfahran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Elektrolyten diffundierende Wasserdampfmenge durch Einstellung der Wassertemperatur reguliert wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch *> gekennzeichnet, daß als Luftelektrode eine Zweischichtelektrode verwendet wird, wobei die gasseitige Schicht hydrophobes Material sowie einen Katalysator zur Sauerstoffauflösung und die elektrolytseitige Schicht einen Katalysator zur Sauerstoffab- »5 scheidung enthält
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Luftelektrode eine Zweischichtelektrode verwendet wird, wobei die gasseitige Schicht aus hydrophobem Material besteht und die elektrolytseitige Schicht einen Katalysator zur Sauerstoffauflösung enthält
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Luftelektrode eine Dreischichtelektrode verwendet wird, wobei die gassei- tige Schicht aus hydrophobem Material besteht und die mittlere Schicht einen Katalysator zur Sauerstoffauflösung und die elektrolytseilige Schicht einen Katalysator zur Sauerstoffabscheidung enthält
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß als hydrophobes Material Polytetrafluoräthylen verwendet wird.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722254885 DE2254885C3 (de) | 1972-11-09 | Verfahren zur Reguierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und Metall-Luft-Batterien | |
SE7314875A SE391609B (sv) | 1972-11-09 | 1973-11-01 | Sett att reglera vattenhushallningen hos uppladdningsbara metalluftceller och -batterier med vattenhaltiga elektrolyter och porosa luftelektroder med ett hydrofobt skikt pa gassidan |
US413219A US3922177A (en) | 1972-11-09 | 1973-11-06 | Method for controlling the water budget of rechargeable metal-air cells and metal-air batteries |
GB5199073A GB1412167A (en) | 1972-11-09 | 1973-11-08 | Metal air cells and batteries |
FR7339748A FR2206592B1 (de) | 1972-11-09 | 1973-11-08 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722254885 DE2254885C3 (de) | 1972-11-09 | Verfahren zur Reguierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und Metall-Luft-Batterien |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2254885A1 DE2254885A1 (de) | 1974-05-16 |
DE2254885B2 DE2254885B2 (de) | 1976-05-20 |
DE2254885C3 true DE2254885C3 (de) | 1977-01-13 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3718918C2 (de) | Elektrochemische Zelle und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE2129470A1 (de) | Gemisch aus Polytetrafluoraethylen und feinteiligen anorganischen Feststoffen | |
DE1042681B (de) | Staendig gasdicht verschlossener, alkalischer Akkumulator | |
DE1241812B (de) | Ventil-Elektrode | |
DE1596223C3 (de) | Gasdichter alkalischer Kadmium-Nickel- oder Kadmium-Silber-Akkumulator, bei dem zwischen Scheider und negativer Elektrode eine elektrisch leitfähige poröse Schicht angeordnet ist | |
DE4242661C2 (de) | Wartungsfreier Bleiakkumulator hoher Kapazität | |
DE3526842C2 (de) | ||
DE2907262C2 (de) | Geschlossene wartungsfreie Zelle bzw. Batterie | |
DE2637015C2 (de) | Nickeloxid-Wasserstoffzelle | |
DE3521200C2 (de) | ||
DE1094829B (de) | Scheider fuer Akkumulatoren, insbesondere fuer Silber-Zink-Akkumulatoren | |
DE1942331C3 (de) | Verfahren zum Laden einer galvanischen Batterie mit mehreren Zellen, die eine positive Sauerstoffelektrode und eine wiederaufladbare negative Elektrode enthalten | |
DE2254885C3 (de) | Verfahren zur Reguierung des Wasserhaushaltes von aufladbaren Metall-Luft-Zellen und Metall-Luft-Batterien | |
DE2725738A1 (de) | Verfahren zur halogen-speicherung bei einem halogenid-akku und dafuer geeigneter akkumulator | |
DE2254885B2 (de) | Verfahren zur regulierung des wasserhaushaltes von aufladbaren metall- luft-zellen und metall-luft-batterien | |
DE2129045C3 (de) | Elektrochemische Zelle zur Energiespeicherung, in der die Elektrode einer Polarität eine Akkumulatorelektrode, die der anderen Polarität eine Gaselektrode ist | |
DE2819487A1 (de) | Sekundaer-brennstoffzelle | |
DE4316990C1 (de) | Gasdichte wartungsfreie Zelle oder Batterie | |
DE1143876B (de) | Alkalische Silber-Zink-Akkumulatorzelle | |
DE1959539A1 (de) | Brennstoffzelle | |
DE1596218A1 (de) | Elektrischer Akkumulator,insbesondere dichter oder halbdichter Akkumulator | |
DE1921157C3 (de) | Poröse Elektrode zur Abscheidung und Auflösung von Gasen in elektrochemischen Zellen | |
DE1598070A1 (de) | Galvanisches Element eines Geraetes fuer die Anzeige des in einem Gas- oder Dampfgemisch enthaltenen Sauerstoffes | |
DE19512755C2 (de) | Poröse Kathode mit bimodaler Porenverteilung und Verfahren zu deren Herstellung | |
AT200201B (de) | Ständig gas- und flüssigkeitsdicht verschlossener alkalischer Akkumulator |