DE2256407A1

DE2256407A1 - Wiederaufladbare vorrichtung zur speicherung von elektrischer energie

Info

Publication number: DE2256407A1
Application number: DE2256407A
Authority: DE
Inventors: Carmelo Joseph Amato; Philip Charles Symons
Original assignee: OMF California Inc
Current assignee: OMF California Inc
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-05-24
Also published as: IT973582B; CA982214A; HU165724B; PH9720A; NL7205802A; FI63134C; IL40684A; AT320773B; JPS4861927A; FR2160614B1; BE791597A; BR7208120D0; IL40684A0; RO68799A; ES408733A1; IE37426L; ZA727607B; JPS531457B2; FR2160614A1; DD102238A5

Description

dr. ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAlJCK dipl-phys. W, SCHMITZ dipping. E. GRAAEFS · dipi,.-ing. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TEL. »β 74 88 UNU 3β 41 15

OMF CALIFORNIA INC. .«^ «o«m»„ «»m

MÜNCHEN 15 · MOZAJtTSTB. 23

21441 Hoover Road Warren, Michigan 48089/TJSA

TEiEOH. KEOEDAFATENT

Hamburg, 15. November 1972

Wiederaufladbare Vorrichtung zur Speicherung
von elektrischer Energie

Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Vorrichtung
zur Speicherung von elektrischer Energie.

Als Haupt- oder Hilfsquellen für elektrische Energie sind
bereits die verschiedenartigsten elektrischen Energiespeiche rvorrichtungen benutzt oder zur Benutzung vorgeschlagen worden. Akkumulatoren mit einem Arbeitsvermögen von zumindest 50 Wattstunden pro 0,45359 kg (1 am. Pfund) ihres Gewichts werden üblicherweise als "Akkumulatoren mit hoher
Energiedichte" (high energy density (H.E.D.) storage
batteries) bezeichnete Diese Akkumulatoren sind wegen ihres kompakten Baus und ihrer hohen. Energiekapazität für
die Verwendung in verschiedenartigen ortsfesten und beweglichen Energieerzeugungssystemen von Bedeutung. Die Forderung der Öffentlichkeit, die konventionellen, mit fossilen Kraftstoffen betriebenen Verbrennungsmotoren als pri-

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märe Antriebsquelle für Fahrzeuge wegen der durch diese Motoren hervorgerufenen Umweltschäden in Ballungsgebieten abzuschaffen, hat zwar schon einen Anstoß gegeben, sich mit der Lösung des Problems zu beschäftigen. Es ist aber bisher noch keine elektrische Speichervorrichtung mit hoher Energiedichte vorgeschlagen worden, die die vielfältigen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen erfüllt, denen entsprochen werden muß, um derartige elektrische Speichervorrichtungen hinsichtlich ihrer Kosten annehmbar zu gestalten.

Es besteht daher seit langem ein bisher unbefriedigter Bedarf· an einem wirtschaftlich tragbaren Akkumulator mit einer hohen Speicherkapazität, der zugleich einfach und schnell bis zur Volladung wiederaufgeladen werden kann» Die bekannten elektrischen Speichervorrichtungen haben im allgemeinen ein außergewöhnlich hohes Gewicht und/oder extrem große Abmessungen. Sie sind nur langsam wiederaufladbar und in vielen Fällen sowohl deswegen unbefriedigend, weil durch die zur Stromerzeugung benutzten Chemikalien eine Vergiftungs- und Unfallgefahr besteht, als auch deswegen, weil eine ziemlich umständliche und genau einzuhaltende Überwachung des Entladeverlaufs notwendig ist, um eine sichere und wirkungsvolle Arbeitsweise sicherzustellen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, leicht zugängliche und verhältnismäßig billige Materialien zu schaffen, die auf einfache Weise in einer zentral gelegenen Einrichtung hergestellt und mechanisch in die Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie eingesetzt werden können, so daß hierdurch ein Aufladen der Vorrichtung mit einem geringen Aufwand an Zeit und Anstrengung vorgenommen -werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine wiederaufladbare Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer oder mehreren Zellen besteht, von denen jede aus einer normalerweise positiven Elektrode zur Reduktion eines Halogens, das in elektrischem Kontakt mit dieser Elektrode steht, und aus einer normalerweise negativen Elektrode, die während des elektrischen Entladens der Zelle in elektrischem Kontakt mit einem oxydierbaren Metall steht, zusammengesetzt ist. In der Zelle befindet sich wäßriges Metallhalogenid als Elektrolyt, der durch Leitungen zwischen der Zelle bzw ο den Zellen und einem Vorratsbehälter umlaufen kann, in dem Halogenhydrat gespeichert ist, das entsprechend dem Halo^enverbrauch an der positiven Elektrode fortlaufend zersetzt wird. Der Vorratsbehälter ist entweder

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so ausgebildet, daß er vollständig gegen einen vergleichbaren Behälter ausgetauscht werden kann, der mit einer frischen Beschickung an Halogenhydrat gefüllt ist, womit das Wiederaufladen der Speichervorrichtung bewirkt ist, oder so, daß der Vorratsbehälter mit Einrichtungen zum Einführen von Halogenhydrat versehen ist, womit ein Wiederauffüllen möglich ist. Ähnlich ist das oxydierbare Metall so angeordnet, daß es in wiederkehrenden Zeitabständen ergänzt werden kann - und zwar entweder durch unmittelbares Hinzufügen von Metall zur Zelle, wobei das Metall mit der normalerweise negativen Elektrode in elektrischen Kontakt gebracht wird, oder durch Austausch der negativen Elektrode gegen eine wiederaufgefüllte Elektrode, die eine frische J3eSchickung an oxydierbarem Metall aufweist. Die Zersetzung des Halogenhydrats und die Auflösung von oxydiertem Metall und reduziertem Halogen während des Entladens der Speichervorrichtung bewirkt eine fortschreitende Volumenzunahme, weshalb in angemessenen Zeitabständen Teilmengen des Elektrolyten entfernt werden, um das Gesamtvolumen innerhalb eines vorgewählten Arbeitsbereichs zu halten. Das periodische Entfernen des Elektrolyten kann zweckmäßigerweise mit den AuffüllZyklen von Halogenhydrat und/oder oxydierbarem Metall zusammenfallen.

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Durch die Erfindung wird demnach zusammengefaßt ein Akkumulator offenbart, der aus einer oder mehreren Zellen "besteht, von denen jede aus einer normalerweise positiven Elektrode zur Reduktion eines Halogens, das in elektrischem Kontakt mit dieser Elektrode steht, und aus einer normalerweise negativen Elektrode, die während des elektrischen Entladens mit einem oxydierbaren Metall in elektrischem Kontakt steht, zusammengesetzt ist« Die Zelle ist mit wäßrigem Metallhalogenid als Elektrolyt gefüllt, der fähig ist, zwischen der Zelle und einem Speicherraum umzulaufen, wobei der Speicherraum ein wieder auf fällbares Halogenhydrat enthält, das während des Entladens der Batterie laufend verbraucht wirdo Außerdem wird von Zeit zu Zeit eine Wiederauffüllung des oxydierbaren Metalls vorgenommen, wobei zugleich eine bestimmte Elektrolytmenge entfernt wird, um das Volumen des Elektniyten in einem vorherbestimmten Bereich zu halten»

In ortsfesten Speichersystemen für elektrische Energie kann die Wiederaufladung des Akkumulators auf einfache Weise durch Zulieferung von frischem oxydierbarem Metall und Halogenhydrat auf das Gelände des Kraftwerks nach einem Zeitplan erfolgen, der dem Verbrauch der "Vorrichtung entspricht. In beweglichen Krafterzeugungsanlagen, z.B.

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solchen wie sie in Fahrzeugen benutzt werden, kann eine Erneuerung oder ein "Auftanken" der Speichervorrichtung auf einfache Weise an Straßenstationen (Tankstellen) vorgenommen werden, wobei Modul-Bauteile der Speichervorrichtung mit nur geringem Aufwand an Zeit und Arbeit gegen aufgeladene Module ausgetauscht werden.» Die erschöpften Module einschließlich des Elektrolyten, der das gelöste Metallhalogenidsalz enthält, können entweder an der Servicestation oder in einer zentral gelegenen Verarbeitungsanlage regeneriert werden. Hierbei werden das elementare oxydierbare Metall und das Halogenhydrat für die Wiederverwendung aufgearbeitet.

Weitere Vorzüge und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Darstellung der vorzugsweisen Ausfuhrungsformen in Verbindung mit der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen

Pig« 1 ein Fließschema der Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie, die mit einem Motor elektrisch verbunden ist,

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Pig. 2 in Perspektive eine Elektrode, die mit einer Vielzahl von Vertiefungen versehen ist, die mit einem oxydierbaren Metall aufgefüllt werden können,

Pig. 5 die schematische Darstellung eines "auftankbaren" Akkumulators in Anwendung in einem Fahrzeug entsprechend einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 4 die schematische Darstellung eines "auftankbaren" Akkumulators in Anwendung in einem Pahrzeug entsprechend einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung und ·

Pig. 5 in schematischer Darstellung einen "auftankbaren" Akkumulator in Anwendung in einem Pahrzeug entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindungο

Ein Verfahren zur Speicherung von elektrischer Energie, bei dem ein Halogenhydrat, ein oxydierbares Metall und ein wäßriger Elektrolyt, der eingelöstes Metallhalogenid enthält, verwendet wird, ist in der USA-Patentanmeldung 50 054 vom 26. Juni 1970 unter der Bezeichnung "Halogen Hydrates" vorgeschlagen worden. Dieser USA-Patent-

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anmeldung sind weitere Einzelheiten des Akkumulators mit hoher Energiedichte und des Chemismus seiner Arbeitsweise zu entnehmen« Das System zur Speicherung von elektrischer Energie auf Basis oxydierbares Metall/Halogenhydrat besteht im wesentlichen aus einem Elektrolyten in Form einer Lösung, die ein gelöstes Metallhalogenid und ein gelöstes und/oder mitgeführtes gasförmiges Halogen enthält, das reduziert wird, sobald es während des normalen Entladens der Speichervorrichtung in elektrischen Kontakt mit einer positiven Elektrode kommt. Zusätzlich zu den vorerwähnten wesentlichen Bestandteilen können dem flüssigen Elektrolyten verschiedene andere Zusätze und Bestandteile hinzugefügt werden, um gezielte Abweichungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Elektrolyten zu bewirken, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird. Vorzugsweise besteht der Elektrolyt aus einer wäßrigen Lösung, die ein Metallhalogenid in Konzentrationen zwischen etwa 0,1 Gew.?£ und der Sättigungskonzentration enthält, wobei das Metall aus einer Gruppe von Metallen gewählt ist, die aus der Gruppe VIII des Periodensystems (nämlich Pe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt), Metalle aus den Reihen der Lanthaniden (nämlich Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu) und Actiniden (nämlich Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk und Cf), außer-

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dem Zn, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Ga, Y, Zr, ITb, Mo, Tc, Ag, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Li, K sowie Na, Pb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr. und Ba, gewählt ist. Jene Metalle, die mit Wasser reagieren, können zwecks Stabilisierung legiert oder als Amalgame (in Quecksilber gelöst) verwendet werden, Von den genannten Metallen ist Zink das am meisten bevorzugte Metall, während Eisen, Kobalt und Nickel den verbleibenden aufgezählten Metallen vorzuziehen sind, Die bevorzugten Halogene im Metallhalogenid sind Chlor und Brom, wobei die Chloridsalze der bevorzugten Metalle besonders geeignet sind

und eine vorzugsweise Ausführungsform darstellen. Beson- ' ders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn wäßrige Lösungen verwendet werden, die Zinkchlorid als Metallhalogenid enthalten. '

Es ist möglich, einen wäßrigen Elektrolyten mit niedrigen Metallhalogenidkonzentrationen von etwa 0,1 f° zu verwenden« Vorzugsweise werden Konzentrationen von mindestens etwa 5 i° bis zu 50 $ und - noch üblicher - solche von etwa TO °/o bis zu etwa 35 °/° benutzt. Wenn Zinkchlorid als Metallhalogenid eingesetzt wird, liegt die maximale Leitfähigkeit des Elektrolyten bei einer Konzentration von etwa 25 G-ew_o$, wobei Konzentrationen dieses speziellen

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- ίο -

Stoffes, die zwischen etwa 10 fo und etwa 35 $ liegen, besonders wirkungsvoll sind.

Die während des Entladens des Akkumulators vor sich gehende elektrochemische Reaktion kann durch folgende Gleichungen dargestellt werden:

Zn⁰—^Zn⁺⁺ + 2e

Cl₂ + 2e—-5» 2 Cl"

Cl₂ . 8H₂O -^Cl₂ + 8H₂O

Diese Gleichungen gelten für einen Akkumulator, in dem das oxydierbare Metall Zink, das Halogen Chlor, und das Hydrat ein Chlorhydrat ist, das sich fortlaufend zersetzt, um dem wäßrigen Elektrolyten zusätzliches Chlor zu liefern, um jenes Chlor zu ersetzen, das an der positiven Elektrode reduziert wird und in Form von Chloridionen zusammen mit dem oxydierten Zinkmetallion in den Elektrolyten eintritt» Da dem Elektrolyten infolge der laufenden Zersetzung des Halogenhydrats Wasser zugeführt wird, bleibt die Konzentration des Metallhalogenidsalzes im Elektrolyten während des Entladens des Akkumulators ziemlich konstant. Das Volumen des Elektrolyten nimmt natürlich zu. Die über ein vorherbestimmtes Maß hinausgehende Volumenmenge kann von Zeit zu Zeit entfernt und einer Aufarbeitung zugeführt

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werden, wobei elementares Metall und das zugehörige Halogenhydrat wiedergewonnen werden«,

Ein typisches Kreislaufsystem der "Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie ist in Fig. 1 dargestellt. Es besteht aus einem Elektrodenblock oder -satz S, der aus einer oder mehreren Zellen "besteht, deren jede eine positive und eine negative Elektrode aufweist und die in kommunizierenden Kontakt mit einem Hydratvorratsbehälter H stehen. Der wäßrige Elektrolyt kreist, von einer Umwälzvorrichtung P, z.B. einer Pumpe, in Bewegung gebracht, vom Vorratsbehälter durch den Elektrodensatz S und dann zurück in den Vorratsbehälter, wo das Chlorgas oder ein anderes gasförmiges Halogen, das im Elektrodenbereich während der Stromerzeugung verbraucht worden ist, ersetzt wird. Da die Zersetzung des Halogenhydrats endotherm verläuft, ist es in manchen Fällen wünschenswert, einen Wärmeaustauscher 10 anzubringen, der dem Elektrolyten Yifärme zuführt, bevor er in den Hydratvorratsbehälter H eintritt, wodurch die Zersetzung oder das "Schmelzen" des Hydrats und das Mitführen von Halogengas im Elektrolyten erleichtert wird. In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird der erzeugte elektrische Strom einem Ver-

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braucher, z.B. einem Motor M, zugeführt, wobei die Stromzufuhr mit einem Schalter 12 geregelt wird, der im Stromkreis in Reihe zwiachengeschaltet ist.

Die Ergänzung des oxydierbaren Metalls und des Halogenhydrats und die Entfernung des erzeugten Überschusses an Elektrolyt muß in vorgeschriebenen Zeitintervallen erfolgen, die von den spezifischen Strukturmerkmalen des Akkumulators abhängen= Bei einem Strukturaufbau, bei dem ein größerer Vorrat an oxydierbarem Metall eingebaut werden kann, kann die Ergänzung des Vorrats an oxydierbarem Metall weniger häufig als die Ergänzung des Halogenhydratvorrats erfolgen.. So kann z.B. bei einer typischen Anordnung in einem Fahrzeug eine Ergänzung des oxydierbaren Metalls, wie Zink, nach einer Entladezeit von jeweils 24 Stunden erfolgen, was einer Fahrstrecke von etwa 1600 km (etwa 1000 am. Meilen) entspricht, während das Halogenhydrat in krüzeren Intervallen ergänzt werden muß, z.B. nach jeweils 4 Stunden Entladezeit, entsprechend einer Fahrstrecke von etwa 320 km (etwa 200 am. Meilen). Der Nachfüllzyklus des Halogenhydrats entspricht im allgemeinen dem durchschnittlichen Auftankhyklus von Fahrzeugen, die von einem konventionellen Benzinmotor angetrieben werden»

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Die Ergänzung bzw. Erneuerung des oxydierbaren Metalls kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden: Durch Austausch des gesamten Elektrodenblocks, durch Austausch der negativen Elektroden allein oder durch Einbringen von elementaren oxydierbarem Metall in den Elektrodenblock, z.B. in Form von Platten, Stangen oder Barren, oder in Form von Metallteilchen, die der wäßrigen Elektrolytlösung in Form eines Breies zugesetzt werden_o In diesem letzteren Fall wird eine negative Elektrode 14 (siehe Fig.2) verwendet, die aus' einem leitenden reaktionsträgen Material, z.B. Graphit, besteht und die auf einer Seite mehrere Vertiefungen oder Rillen 16 aufweist, die an einer Kante der Elektrode beginnen und in einem gewissen Abstand von der anderen Kante enden. Ein poröser Separator 18, der aus einem chemisch resistenten, nichtleitenden Material, z.B_o aus mit Polytetrafluoräthylen überzogenem Glasfasergewebe, besteht, ist mit der Stirnseite der Elektrode 14 verkittet oder auf andere Weise damit verbunden. Die Porosität des Separators 18 im Verhältnis zu den Metallteilchen, die in den Elektrolytbrei eingebracht werden, ist derar't bemessen, daß der Separator als Filter dient, das die Teilchen in den Rillen in dem Maße zurückhält., in dem der Brei in die offenen Enden der Hollen hineinströmt ₉ Der Elektrolytbrei wird solange durch den Elektrodenblock gepumpt_s bis fast alle

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-H-

Rillen 16 der negativen Elektroden H mit elementarem oxydierbarem Metall gefüllt sind, wodurch die Speichervorrichtung den Zustand der Volladung erreicht.

Die Nachfüllung des Bestandteils Halogenhydrat kann auf einfachste Weise dadurch erreicht werden, daß der Vorratsbehälter H entfernt und durch einen gleichartigen Behälter ersetzt wird, der vollständig mit dem Halogenhydrat gefüllt ist ο Dies ist eine bevorzugte Arbeitsweise, weil der Austausch der Behälter gleichzeitig zur Folge hat, daß die erhöhte Elektrolytmenge, die während des vorherigen Entladezyklus entstanden ist, entfernt wird-

In Ergänzung der vorhergehenden Ausführungen sei bemerkt, daß die Wiederauffüllung mit Halogenhydrat auch durch folgende Maßnahmen bewerkstelligt werden kann: Das Halogenhydrat wird in Form kleiner Teilchen, die in einem Brei suspendiert sind, dem Elektrolyten zugeführt; es wird in Form fester Kügelchen oder vorgeformter Blocks auf einfache Weise in den Vorratsbehälter H eingesetzt! es wird in Form eine3 Verbundmaterials mit einem Trägerkörper für das darauf und darin angeordnete Halogenhydrat eingesetzt; oder es wird in Form kleiner Teilchen eingesetzt, deren Größe eine Fluidisierung zuläßt, wobei das gasförmige Ha-

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logen, das auch Bestandteil des Hydrats ist, als fluidum und Trägermedium diento In jedem Falle wird eine Ergänzung des Hydratvorrats "bewirkt, wodurch eine kontinuierliche Versorgung der positiven Elektrode mit gasförmigem Halogen während des Entladens der Speichervorrichtung gewährleistet ist ο - ·

Das von Zeit zu Zeit notwendige Entfernen des Elektrolyten, das mit den Wiederauffüllungszyklen für das Halogenhydrat und/oder das oxydierbare Metall zusammenfallen kann, wird, wie "bereits angedeutet, am einfachsten während des Austausches des. Hydratvorratsbehälters vorgenommen, der seinerseits mit Elektrolyt gefüllt ist, um das verbrauchte Halogenhydrat zu ersetzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, im Kreislaufsystem ein Sammelgefäß für den anfallenden Elektrolyten anzuordnen. Dieses Sammelgefäß soll von Zeit zu Zeit entleert werden, um dessen Gesamtvolumen innerhalb der systembedingten Grenzen zu halten. In Anlagen, bei denen das Halogenhydrat durch direkte Zugabe von Halogenhydrat in den Vorratsbehälter H (Pig. 1) ergänzt wird, kann in den Vorratsbehälter ein eigenes Abfl-ußsystem eingebaut sein, mittels dem vor der Zugabe von Halogenhydrat Elektrolyt abgezogen werden kann.

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Aus den vorangehenden Ausführungen geht hervor, daß sowohl "bei ortsfesten elektrischen Notspeichersystemen als auch bei fahrbaren elektrischen Speichersystemen ein schnelles und einfaches Aufladen bzw. "Auftanken" der Batterie bis zur Volladung vorgenommen werden kann, ohne daß irgendwelche merkliche Betriebspausen oder kostspielige und langwierige Ladevorgänge in Kauf genommen werden müssen, wie dies bei den bekannten elektrischen Speichersystemen notwendig ist. Bei Anwendung des Gegenstands der Erfindung kann die Erneuerung der zu ergänzenden Akkumulator-Bestandteile bequem, wirkungsvoll und wirtschaftlich in einer zentralen oder regionalen Aufbereitungsanlage vorgenommen werden, in der der gesammelte abgelassene Elektrolyt elektrisch bzw. elektrolytisch behandelt wird, wodurch die Abscheidung des metallischen Bestandteils und die Rückbildung des gasförmigen Halogens bewirkt wird, und in der das gasförmige Halogen in wäßrigem Medium mittels entsprechender Kühlung in das Halogenhydrat umgewandelt wird, das abgetrennt und aufgearbeitet wird. In derartigen zentralen oder regionalen Aufbereitungsanlagen kann der Elektrolyt mit einem Optimum an Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit aufgearbeitet werden, indem der Wechselstrom vom Kraftwerk außerhalb der Spitzenzeiten zu Vorzugspreisen bezogen wird und die Anlage großtechnische Maßstäbe aufweist.

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Eine typische aufladbare bzw. "auftankbare" elektrische Speichervorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Wie darin gezeigt, ist ein Fahrzeug 20 mit einem ständig eingebauten Elektrodenblock 22 und einem Hydratvorratsbehälter 24 ausgerüstet, die so gestaltet sind, daß sie von Zeit zu Zeit in Servicestationen am Straßenrand "aufgetankt" oder aufgefüllt werden können_o Der Elektrodenblock 22 ist mit einem Antriebsmotor 26 für das Fahrzeug elektrisch verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Servicestation mit einer elektrochemischen Rückgewinn ungsanlage 28 ausgerüstet, die mit Wechselstrom betrieben wird,,der vom Kraftwerk bezogen, in einem Gleichrichter 30 gleichgerichtet und als Gleichstrom der Rückgewinnungsanlage 28 zugeleitet wird. Mit einem angepaßten Kühlgerät 32, das ebenfalls mit gekauftem Wechselstrom betrieben wird, wird die Rückgewinnungsanlage 28 auf eine Temperatur gekühlt, bei der das in Gegenwart von Y/asser gebildete gasförmige Halogen sich in exothermer Reaktion in das entsprechende Halogenhydrat umwandelt. In der Anordnung gemäß Figo 3 werden das oxydierbare Metall und das Halogenhydrat voneinander getrennt hergestellt und mechanisch oder auf physikalische Weise in den Block bzw. den Vorratsbehälter 24 eingesetzt, wobei eine Teilmenge des wäßrigen metallhalogenidhaltigen Elektrolyten

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zwecks Auffrischung in der Rückgewinnungsanlage 28 abgezogen wird«

Bei der in Fig. 4 dargestellten, ebenfalls zufriedenstellend arbeitenden Anordnung wird ein Fahrzeug 34, das einen erfindungsgemäßen "auftankbaren" Akkumulator aufweist, "aufgetankt", indem sowohl der Elektrodenblock 36, als auch der Hydratvorratsbehälter 38 an einer geeigneten an der Straße belegenen Servicestation auf physikalische Weise entfernt und gegen einen "aufgetankten" Elektrodenblock 36' und einen "aufgetankten" Hydratvorratsbehälter 38', die in der Station regeneriert worden sind, ausgetauscht werden. Das Fahrzeug wird, wie im zuvor beschriebenen Fall, von einem geeigneten Motor oder einer elektrischen Antriebs-vorrichtung 40 angetriebene

Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3, hängt auch die Anordnung nach Fig. 4 vom Bezug von elektrischem Strom vom örtlichen Kraftwerk ab. Dieser Strom wird gleichgerichtet, um Gleichstrom zu erhalten, wozu ein Gleichrichter 42 dient. Eine andere Möglichkeit besteht darin, geeigneten Strom mittels eines Wechselstrom- oder eines Gleichstromgenerators zu erzeugen. Der elektrische Strom

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dient sowohl dem Antrieb eines Kühlgeräts 44 zur Kühlung des Elektrolyten, als auch dem Anlegen.einer entgegengesetzten Polarität an den Elektrodenblöck 36?, wodurch das Aufladen "bewirkt wird,, Das gasförmige Halogen, das während des Aufladens entsteht, wird in einen Hydratbildner 46 geleitet, der mit dem Kühlgerät 44 operativ verbunden ist, und das entstandene Halogenhydrat wird auf einfache Weise in den Hydratvorratsbehälter 38' zurückgeleitet. Bei dieser Ausführungsform wird das Ablassen des Elektrolyten zusammen mit dem Entfernen des. Akkumulators atz es vorgenommen, der andererseits in situ regeneriert wird, indem oxydierbares Metall auf den negativen Elektroden abgeschieden und das Halogenhydrat im Hydratvorratsbehälter aufgefrischt wird.

Eine weitere zufriedenstellend arbeitende Ausführungsform des "auftankbaren" Akkumulators stellt die Anordnung gemäß Fig. 5 dar. Die fahrbare Anordnung zeigt ein Fahrzeug 48, das durch einen Motor 52 angetrieben wird, der während der Fahrt mit den Rädern gekuppelt ist, einen ständig eingebauten Hydratvorratsbehälter 54, der so gestaltet ist, daß er an einer Servicestation mit Hydrat aufgefüllt werden kann, und einen lösbaren Elektrodenblock 56, der so gestaltet ist, daß er an der Servicestation in ei-

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nem Stück igegen einen aufgefrischten Elektrodenblock 56' ausgetauscht werden kann. Wie bei den zuvorbeschriebenen AusfUhrungsformen wird käuflich erworbener Wechselstrom in einem Gleichrichter 58 in Gleichstrom umgewandelt, der zum Aufladen eines erschöpften Elektrodenblocks 56· dient, indem die Metallionen auf der normalerweise negativen Elektrode ausplattiert werden. Ein Kühlgerät 60 wird ebenfalls 'mit käuflich erworbener Elektroenergie betrieben, um Kühlmittel an einen Hydratbildner 62 zu liefern, in dem das Halogenhydrat aufgefrischt wird, wonach es in einem Hydratvorratsbehälter 64 bei der Straßentankstellen gelagert wird. Eine physikalische Auffüllung des Hydrats im Hydrafbehälter 54 des Fahrzeugs erfolgt, indem aufgefrischtes Hydrat vom Vorratsbehälter unmittelbar in den Behälter 54 geleitet wird.

Obwohl die vorstehend offenbarte Erfindung derart ausführlich beschrieben ist, daß es hierdurch möglich ist, alle oben genannten Vorzüge und V_or-fceile zu erzielen, ist es möglich, weitere Abwandlungen und Ausführungsformen der Erfindungen zu entwerfen, ohne daß hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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ORfQINAt HMSPECTED

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einer Zelle, die aus einer normalerweise positiven Elektrode zur Reduktion eines Halogens, das in elektrischem Kontakt mit dieser Elektrode steht, einer normalerweise negativen Elektrode, die während des elektrischen Entladens der Zelle in elektrischem Eontakt mit einem oxydierbaren Metall steht, und einem wäßrigen Metallhalogenid-Elektrolyten zusammengesetzt ist, einem Vorratsbehälter (H, 24, 58, 54), der zur-Aufnahme einer Menge an Halogenhydrat ausgebildet ist, Verbindungsleitungen zwischen der Zelle und dem Vorratsbehälter, einer Umwälzvorrichtung (P), die den Elektrolyten zwischen Zelle und Vorratsbehälter über die Verbindungsleitungen in eine Kreislaufbewegung versetzen kann, bei der während des Entladens der Zelle das oxydierbare Metall fortschreitend oxydiert und das Halogenhydrat fortschreitend .zersetzt wird, einem Mittel zum Einführen von oxydierbarem Metall in die Zelle zum zumindest teilweisen Auffüllen des verbrauchten Metalls, einem Organ zum Einführen von Halogenhydrat in den Vorratshshälter zum zumindest teilweisen Auffüllen

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der verbrauchten Menge, und einem Ableitungsorgan für zumindest einen Teil des während des Entladens der Zelle gebildeten Elektrolyten zum Aufrechterhalten des vorgewählten Elektrolytvolumens bestellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Halogen Chlor enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als oxydierbares Metall Zink enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (H, 38) gegen einen zweiten Vorratsbehälter (38·) austauschbar ist, der zur Auffüllung Halogenhydrat enthalte

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle gegen eine zweite Zelle austauschbar ist, die einen Vorrat an oxydierbarem Metall in elektrischem Kontakt mit der normalerweise negativen Elektrode zum Auffüllen des oxydierbaren Metalls enthält»

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Einführen von oxydierbarem Me-

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ORtGINAt INSPECTED

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tall in die Zelle aus einer austauschbaren normalerweise negativen Elektrode und einer zweiten negativen Elektrode besteht, die frisches oxydierbares Metall trägtο

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Einführen von oxydierbarem Metall in die Zelle aus einem Brei des Elektrolyten, der mitführbare Teilchen des oxydierbaren Metalls enthält, und der Umwälzvorrichtung (P) besteht, die die Teilchen in elektrischen Kontakt mit der negativen Elektrode bringt <,

8ο Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode mehrere poröse Kammern aufweist, die so beschaffen sind, daß sie mit dem teilchenförmigen oxydierbaren Metall ausfüllbar sind, die in lOrm des Breis aus Teilchen und Elektrolyt in sie eingeführt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (H, 24) mii; einem Füllor- . gan versehen ist, das mit dem Inneren des Vorratsbehälters in Verbindung steht und so beschaffen ist, daß Halogenhydrat in fester Form eingeführt werden kann.

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OFUGINAt INSPECTED

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10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Fahrzeug (20, 34, 48) an geordnet und mit einem Motor (M, 26, 40, 52) elektrisch verbunden ist, der das Fahrzeug forfbewegt.

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ORfQlNAL fNSPECTED

Leerseife