DE2455744C2 - Zellenverschlußstopfen zur katalytischen Rekombination der beim Betrieb einer Akkumulatorzelle entstehenden Wasserstoff- und Sauerstoffgase zu Wasser - Google Patents

Description

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tes Hochsteigen des Elektrolyten in dem Zentralrohr. henden Wasserdampfes strömt über die Bohrungen

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin- in das Zentralrohr 13 und von dort in die obere Kondendung kann vorgesehen sein, daß das Zentralrohr mit sationskammer 17. Das hier an der Außenwand 29 anfalseitlichen Querfortsätzen ausgerüstet ist, dit jeweils von lende Kondensat wird über das Zentralrohr 13 wieder einem Katalysatorbehälter umschlossen sind. 5 dem Elektrolyten zugeführt

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfin- Im normalen Betrieb einer Akkumulatorzelle wird

dung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es der am Katalysator entstehende Wasserdampf vollstänzeigt dig entweder in der ersten Kondensationskammer

F i g. 1 einen Zellenverschlußstopfen mit einem Kata- oder spätestens in der zweiten nachgeschalteten Konlysatorbehälter, lo densationskammer 17 niedergeschlagen. Nur Restgase,

F i g. 2 einen Zellenverschlußstopfen mit zwei Kataly- die nicht zu Wasserdampf rekombiniert werden können, satorbehältern. verlassen den Verschlußstopfen über die Öffnung 18 in

Der Verschlußstopfen gemäß F i g. 1 besitzt ein Zwei- die freie Atmosphäre.

kammergehäuse mit einer oberen Kammer 17 und einer F i g. 2 zeigt ebenfalls einen Zweikammerstopfen, der

unteren Kammer ί9. Der Fuß des Stopfens ist in den 15 im grundsätzlichen Aufbau und in der Wirkungsweise Deckel 5 einer Akkumulatorzelle eingeschraubt dem Zweikammerstopfen gemäß F i g. 1 entspricht Der

Die obere Kammer 17 steht über eine Bohrung 18 mit Verschlußstopfen gemäß Fig. 2 wird bevorzugt dann der freien Atmosphäre in Verbindung und besitzt einen eingesetzt wenn größere Gasmengen anfallen, die trichterförmigen Boden, der in ein Zentralrchr 13 mün- quantitativ an einem Reaktionskern nicht rekombiniert det Das Zentralrohr weist an seinem unteren Ende ei- 20 werden können. Das Zentralrohr 23 gemäß F i g. 2 ernen porösen Stopfen 22 auf und kann mittels eines auf- möglicht die Anordnung mehrerer Reaktionskerne in geschobenen Schlauchendes 16 bis in den Elektrolyten der Kondensationskammer 26. Es besitzt zu diesem 15 verlängert sein. Zweck seitliche Querfortsätze 24, die jeweils von einem

Das Zentralrohr 13 durchdringt die untere Kammer Katalysatorbehälter 25 umschlossen sind. Der ersten ig und ist von einem Katalysatorbehälter 14 umschlos- 25 Kondensationskainmer 26 ist in der bereits beschriebesen, der etwa raummittig im Verschlußstopfen angeord- nen Weise wieder die zweite Kondensationskammer net ist und der den Katalysator 21 und eine den Kataly- nachgeschaltet

sator umgebende gasdurchlässige Schüttung beinhaltet

Die äußere Wandung des Katalysatorbehälters 14, das Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ist die Trennwand zur unteren Kammer 19, ist gasdurchlässig ausgebildet und von dem Katalaysatorbehäher können die Gase durch die Bohrungen 20 in das Zentralrohr 13 einströmen.

Die außenliegenden Wandungen 28 und 29 des Verschlußstopfens bzw. der Kammern 17 und 19 sind gasdicht ausgeführt und mittels des Umfassungsflansches 13 gasdicht miteinander verbunden. Der Umfassungsflansch hält dabei auch den äußeren Rand des als Bodentrichter für die obere Kammer 17 ausgebildeten Kopfes des Zentralrohres 13 und den äußeren Rand des Katalysatorbehälters, wobei ggf. ein weicher Dichtungsring 31 mit in den Umfassungsflansch 30 eingelegt werden kann, um Relativbewegungen zwischen den Rändern des Zentralrohres und des Katalysatorbehälters und den Außenwandungen des Verschlußstopfens zuzulassen.

Die durch die Bodenöffnung 7 in die untere Kammer 19 gelangenden Frozeßgase müssen zwangsweise den Katalysator 21 kontaktieren, bevor sie die Möglichkeit haben, über die Öffnungen 20 des Zentralrohres in die obere Kammer 17 und von dieser in die freie Atmosphäre abzuströmen.

Am Katalysator verläuft unter heftiger exothermer Reaktion die Rekombination der Wasserstoff- und Sauerstoffgase zu Wasserdampf. Ausgehend von diesem heißen, zentralen Reaktionskern bildet sich ein starkes Temperaturgefälle in Richtung auf die außenliegenden Wandungen 28 und 29 aus, die durch die Umgebungsluft gekühlt werden. Demzufolge strömt der am Katalysator entstehende Wasserdampf in Richtung dieser Außenwände, d. h. - wie F i g. 1 leicht erkennen läßt — der größte Teil des entstehenden Wasserdampfes strömt durch den Katalysatorbehälter in Richtung der außenliegenden Wandung 28 und kondensiert an dieser, so daß das Kondensat direkt über die Fußöffnung 7 des Stopfens in den Elektrolyten der Akkumulatorzelle zurückfließt.
jj Nur ein geringerer Teil des am Katalysator entste-

Claims (3)

1 2 nenraum des Stopfengehäuses angeordnet ist Nennens- Patentansprüche: werte Strömungswiderstände beim Anströmen des Ka talysators können somit nicht auftreten. Zellenver-

1. Zellenverschlußstopfen zur katalytischen Re- schluBstopfen dieses gattungsgemäßen Typs sind aus kombination der beim Betrieb einer Akkumulator- 5 der DE-OS 22 13 219 sowie den DE-AS' 20 08 218 und zelle entstehenden Wasserstoff- und Sauerstoffgase 22 37 950 bekannt

zu Wasser mit einem gasdichten Gehäuse, Diese bekannten Zellenverschlußstopfen besitzen dessen Innenraum über eine Fußöffnung im Stopfen Gasaustrittsöffnungen, die unmittelbar in die freie Atmit dem Gasraum der Zelle verbunden ist, mosphäre führen. Es läßt sich dabei nicht vermeiden, und mit einem gasdurchlässigen Katalysatorbehäl- io daß über diese Gasaustrittsöffnungen nicht unerhebliter, ehe Mengen des am Katalysator gebildeten Wasserder in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist dampfes in die freie Atmosphäre abströmen und somit und dessen Gasaustrittsöffnung mit der freien At- der Rückführung als Kondensat in den Elektrolyten vermosphäre in Verbindung steht, dadurch ge- loren gehen. Der Wirkungsgrad derartiger Verschlußkennzeichnet, 15 stopfen ist entsprechend gering,
daß der Innenraum des Gehäuses in zwei gasdichte, Um dem Verlust von Elektrolytwasser entgegenzuim wesentlichen übereinanderliegende Kammern wirken, ist gemäß der DE-AS 20 08 218 bereits vorge-(J 7,19; 26,27) unterteilt ist, schlagen worden den Atmosphärenaustritt durch einen daß der Boden der oberen Kammer (17, 27) mit ei- porösen Körper von hohem Strömungswiderstand zu nem Zentralrohr (13,23) verbunden ist, 20 verschließen. Damit mag zwar das Abströmen von Wasdas die untere Kammer (19, 26) raummittig durch- serdampf in die Atmosphäre verhindert werden, im Ertrolyten eintaucht, gebnis kann dadurch aber wieder der Druck in der Akdaß der in der unteren Kammer angeordnete Kata- kumulatorzelle unerwünscht hoch ansteigen,
lysatorbehälter (14,25) das Zentralrohr umschließt, Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verschlußstopfen und daß die Gasaustrittsöffnung des Katalysatorbe- 25 für Akkumulatorzellen zu schaffen, der einen hohen hälters durch Gasdurchtrittsöffnungen (20) in dem Druckanstieg in der Akkumulatorzelle wirksam vermeivon dem Katalysatorbehälter umschlossenen Teil det und dennoch mit einem hohen Wirkungsgrad arbeides Zentralrohrs gegeben ist. tet

2. Zellenverschlußstopf en nach Anspruch 1, da- Diese Aufgabe wird durch einen Verschlußstopfen durch gekennzeichnet, daß das in den Elektrolyten 30 mit den Merkmalen des Kennzeichens des Ansprueintauchende Ende des Zentralrohres (13, 23) mit ches 1 gelöst

einem porösen Stopfen versehen ist Der neue Verschlußstopfen setzt den beim Betrieb

3. Zellenverschlußstopfen nach Anspruch 1 oder 2, des Akkumulators entstehenden Gasen keinen nennensdadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr (23) werten Widerstand entgegen. Die Gase können den in mit seitlichen Querfortsätzen (24) ausgerüstet ist, die 35 seiner gesamten Oberfläche gasdurchlässigen Katalysajeweils von einem Katalysatorbehälter (25) um- torbehälter frei anströmen und sie können ebenso frei schlossen sind. über die Gasaustrittsöffnungen des Katalysatorbehälters abströmen. Ein nennenswerter Druckanstieg kann

sich deshalb in der AkkumulatorzeHe nicht aufbauen.

40 Dennoch geht der an den Gasaustrittsöffnungen des Katalysatorbehälters abströmende Wasserdampf dem

Die Erfindung betrifft einen Zellenverschlußstopfen Elektrolytwasser nicht verloren, denn dieser konden-

für Akkumulatorzellen mit den Merkmalen des Oberbe- siert nunmehr in der erfindungsgemäß vorgesehenen

griffs des Anspruches 1. zweiten Kammer und das Kondensat strömt dann über

Akkumulatorzellen sind bezüglich des Nachfüllens 45 das Zentralrohr in den Elektrolyten zurück,
von destilliertem Wasser wartungsfrei, wenn es gelingt, Dabei ist von besonderem Vorteil, daß bei der erfindie beim Betrieb durch Aufspaltung des Elektrolyten dungsgemäßen Lösung der Katalysatorbehälter das freiwerdenden Wasserstoff- und Sauerstoffgase mög- Zentralrohr umschließt und somit insbesondere die liehst vollständig katalytisch zu rekombinieren und als Gasaustrittsöffnungen aus dem Katalysatorbehälter Wasser niederzuschlagen, das in den Akkumulator zu- 50 raummittig angeordnet sind. Diese raummittige Anordrückgeführt wird. Zu diesem Zweck sind Zellenver- nung verhindert daß im Bereich der Gasaustrittsöffnunschlußstopfen mit einem gasdichten Gehäuse bekannt- gen aus dem Katalysatorbehälter stärkere Abkühlungeworden, die eine Zwangsführung der Wasserstoff- gen auftreten können, wie dies bei den Gasaustrittsöff- und Sauerstoffgase über einen Katalysator in einem nungen, die gemäß dem zitierten Stand der Technik gasdurchlässigen Katalysatorbehälter vorsehen. Bei 55 unmittelbar in die freie Atmosphäre führen, nicht zu dieser Zwangsführung darf es jedoch nicht zu hohen verhindern ist Dementsprechend tritt bei der erfin-Strömungswiderständen kommen, da sich andernfalls dungsgemäßen Lösung ein stärkeres Temperaturgefälle insbesondere bei stärkerer Gasentwicklung, in der Ak- in Richtung der Gasaustrittsöffnungen und eine hierkumulatorzelle ein unerwünscht hoher Zelleninnen- durch geförderte Wasserdampfströmung in diese Richdruck aufbauen kann. Hohe Strörnungswiderstände sind 60 tung nicht auf, so daß insgesamt der in die zweite Kamz. B. bei einer engen Kanalisierung zwischen dem Gas- mer des Verschlußstopfens abströmende Wasserdampfraum der Zelle und dem Katalysatorbehälter vorhan- anteil relativ gering ist. Auch hierdurch wird die Verbesden, wie dies in der US-PS 30 38 954 vorgeschlagen ist. serung des Gesamtwirkungsgrades des erfindungsgc-Dcshalb gehl die Erfindung von einer Stopfengattung mäßen Verschlußstopfens gefördert,
aus, bei der der gesamte lnnenraium des Stopfengehäu- 65 Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erses über eine Fußöffnung im Stopfen mit dem Gasraum findung ist vorgesehen, daß das in den Elektrolyten einder Zelle verbunden ist und der gasdurchlässige Kataly- tauchende Ende des Zentralrohres mit einem porösen satorbehälter im wesentlichen frei anströmbar'im In- Stopfen versehen ist. Dieser verhindert ein unerwünsch-