DE2514610C2

DE2514610C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung von Zellen eines elektrochemischen Generators mit Zwangsumlauf

Info

Publication number: DE2514610C2
Application number: DE2514610A
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Vitry Sur Seine Pompon
Original assignee: GENERALE D'ELECTRICITE 75382 PARIS FR Cie
Current assignee: GENERALE D'ELECTRICITE 75382 PARIS FR Cie
Priority date: 1974-04-05
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1984-02-23
Also published as: DE2514610A1; FR2266958B1; GB1482235A; IT1034636B; SE7503914L; US3979222A; AU7925875A; SE400671B; CA1034635A; JPS5820111B2; JPS50136636A; FR2266958A1

Description

,Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem die: Zeilen eines elektrochemischen Generators mit Zwangsumlauf miteinander verbünden werden können, wobei eine Elektrode einer sogenannten »ersten Art« verwendet wird, d. h. ein entladungsfähiges Metall, das im Elektrolyten eine lösliche Verbindung bildet

Die Erfindung zielt außerdem auf eine Vorrichtung zur Anwendung eines solchen Verfahrens ab.

Elektrochemische Generatoren mit Zwangsumlauf sind bekannt und sind z. Zt. Gegenstand zahlreicher Untersuchungen, die ihren Einsatz bei umweltverschmutzungsfreien Fahrzeugen betreffen.

Unter den Generatoren, die eine Elektrode «erster Art« verwenden, bieten die Lufi-Zink-ijysteme hinsichtlich einer solchen Anwendung ermutigende Aussichten. Es Su kurz daran erinnert, daß eine Elementarzelle eines solchen Generators insbesondere einen aktiven katalytischer) Teil umfaßt, der vor allem den Luftsauerstoff elektrochemisch reduzieren kann, ferner einen ioneri-durchlässigen Separator, um den eine alkalische, suspendiertes Zinkpulver enthaltende Lösung fließt; der elektrochemische Prozeß besteht in der Oxydation des Zinks durch die Luft unter Auftreten einer elektromoto-Tischen Kraft.

Zur Bildung eines Generators ist es daher notwendig, elektrisch und hydraulisch solche Elementarzellen oder Zellen untereinander zu koppeln.
Eine Kopplungsart besteht darin, die Zellen der Reihe nach mit der alkalischen Lösung zu versorgen und die Elemente elektrisch in Reihe zu schalten.

Auf diese Weise stellt man Zeflengruppen oder Moduln zusammen, die eine begrenzte Anzahl von Zellen aufweisen, und es ist natürlich möglich, solche Moduln untereinander zu koppeln, um einen Generator mit vorbestimmten nominalen elektrischen Eigenschaften herzustellen.

, Die hydraulische Reihenschaltung von Zellen wird zwischen zwe· Nachbarzellen mit Hilfe eines aus einem isolierenden Material bestehenden Rohrs durchgeführt.

Ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen entstehen bei

einer solchen hydraulischen Kopplungsarl Störströme,

deren Natur weiter unten näher erläutert wird. Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Störströme zu reduzieren.

Bei einem Verfahren zur Verbindung von Zellen eines elektrochemischen Generators, in dem ein Elektrolyt innerhalb der Zellen fließt, der ein Metall in Suspension enthält, das bei der Entladung eine lösliche Verbindung in den Elektrolyten abgibt, wobei jede Zelle insbesondere eine aktive Katalyseschicht, ein negatives Kollektorgitter sowie ein positives Kollektorgitter aufweist, und diese Gitter jeweils auf beiden Seiten verlängert und an Kabelmarken elektrisch miteinander verbunden sind, Wobei die Zellen hydraulisch in Reihe mit dem Elektrolyten gespeist werden und untereinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Zellen mindestens teilweise die Innenseite der negativen Kabel-narke, die flüssigkeitsmäßig dem folgenden Element und dem höheren Potential am nächsten liegt, mit einer elektrisch isolierten Abdeckung versehen wird.

Die Erfindung zielt außerdem auf eine Vorrichtung

zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ab.

Die Erfindung wird im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung anhand der einzigen Figur näher erläutert

Die Figur zeigt zwei Zellen 1 und V, die praktisch untereinander gleich sind und nacheinander mit einer Kaliumlösung versorgt werden, die suspendiertes Zinkpulver enthält; diese Versorgung mit Kaliumlösung geschieht durch Leitungen 2,2', 2", die elektrisch isoliert sind. Die Strömungsrichlung ist durch Pfeile F symbolisiert

Bei diesen Zellen kann es sich beispielsweise um Zellen handeln, wie sie in der DE-OS 22 62 170 und der FR-PS 22 27 651 beschrieben sind.

Es sei in diesem Zusammenhang daran erinnert daß jede der Zellen ein negatives Kollektorgitter a, einen

porösen Separator b, eine poröse aktive Katnlysatorschicht c sowie ein positives Kollektorgitter d aufweist, welches von einer porösen wasserabstoßenden Schicht e umgeben wird. Ferner sorgen Kabelmarken /'und g, die an die negativen bzw. positiven Kollektorgitter a und dangeschlossen sind, für die elektrische Verbindung der Zellen untereinander.

In der Zelle Γ sind gleiche Organe wie in der Zelle I mit gestrichenen Buchstaben bezeichnet.

In den Zellen I und 1' erzeugt die Oxydation des Zhks durch die Außenluft in Höhe der Katalyseschichten c und c' eine elektromotorische Kraft, die zwischen den Kabelmarken f und g bzw. P und g' abgenommen wird. Die Zellen sind elektrisch mit Hilfe eines Leiters 3 in Reihe geschaltet, iler eine Verbindung zwischen den Kabelmarken g und /der Zellen 1 bzv/ Γ herstellt.

Es ist also ersichtlich, daß der von der Kabelmarke g, den Schichten c und e, dem in der Leitung 2' fließenden Elektrolyten, der Schicht a'.der Kabelmarke Λ und dem Leiter 3 gebildete elektrische Stromkreis einen Störkreis bildet, der einen durch die beiden so kurzgeschlos-. senen Halbzellen erzeugten Verluststrom abgibt ,'- Selbstverständlich kann der Verluststrom verringert > 'werden, indem eine ausreichend große Länge für die ~ Leitung 2' vorgesehen wird, um so den ohmschen ■ Widerstand des Störkreises zu erhöhen.
>' Zwischen einem Bereich A in der Schicht a und einem Bereich B der Zelle 1 am äußeren Kabelmarkenende liegen gleichzeitig zwei Wege für den Transport der elektrischen Ladungen, d. h. für den Störkreis fließenden Strom, vor:

— der erste Übertragungsweg wird von OH-lonen genommen, die von der Schicht c, wo sie gebildet werden, bis zum Elektrolyten wandern, indem sie die Schichten b und a durchlaufen und dann unter der Wirkung des elektrischen Feldes in der Leitung 2' fortbewegt werden,

— der zweite Übertragungsweg wird von OH- ionen genommen, die von der Schicht c, wo sie gebildet werden, bis zum metallischen Kollektor a, beispielsweise im Bereich A wandern; hier kann jedes OH-lon bei der Berührung mit einem suspendierten Zinkteilchen ein Zinkation und ein Elektron bilden; diese letzlere Ladung gelangt über die Kabelmarke /in den Bereich B und liefert mit einem Zinkation der Lösung einerseits ein Zinkteilchen und andererseits ein OH-lon, das auf seinem Wege durch die Leitung 2' bei Berührung mit der Kabelmarke /' entladen wird. So kommt es auf der Innenwandung der Kabetmarke zu einer allmählichen Zinkablagerung, die entlang dem elektrischen

iü Feld in der Leitung 2' zunimmt, und wenn die Ablagerung die Kabelmarke /' erreicht, die Zelle 1 völlig kurzschließt.

Um diese schädliche Ausv/irkung zu vermeiden, wird

ίο erfindungsgemäß auf der Innenseite der Kabelmarke / eine isolierende Abdeckung 4 vorgesehen, so daß die für den Bereich B beschriebene Umwandlung nicht stattfinden kann und so der zweite Übertragungsweg blockiert wird.

Bei dieser Abdeckung 4 kann es sich um ein Kunststoffrohr oder eine Kunststoffband handeln, die auf die Kabelmarke gesteckt oder geklebt ist, oder um einen Isolierlack oder um andere Mittel.

Natürlich wird eine solche Abdeckung auch am Ausgang der Zelle 1' angeordnet, die dort das Bezugszeichen 4' trägt und Ihrerseits an eine weitere (hier nicht dargestellte) Zelle angeschlossen ist; es ist jedoch nicht notwendig, diese Abdeckung auf der Innenseite der Kabelmarke /'am Eingang der Zelle V vorzusehen.

Für die vorliegende Beschreibung wurde angenommen, daß es sich um einen elektrochemischen Generator handelt, bei dem Zink eingesetzt wird. Selbstverständlich kann das Zink durch jegliches Metall ersetzt werden, das bei Entladung im Elektrolyten lösliche Verbindungen liefert, ohne daß dann der Rahmen der Erfindung gesprengt würde.

Außerdem wurde angenommen, daß die Zellen Rohrform aufweisen, jedoch kann die Erfindung vom Fachmann ohne Schwierigkeiten auf jede beliebige Zellenform, insbesondere auf flache Zellen, übertragen werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbindung von Zellen eines elektrochemischen Generators, in dem ein Elektrolyt innerhalb der Zellen fließt, der ein Metall in Suspension enthält, das bei der Entladung eine lösliche Verbindung in den Elektrolyten abgibt, wobei jede Zelle insbesondere eine aktive Katalyseschicht, ein negatives Kollektorgitter sowie ein positives Kollektorgitter aufweist und diese Gitter jeweils auf beiden Seiten verlängert und an Kabelmarken elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Zellen hydraulisch in Reihe mit dem Elektrolyten gespeist werden und untereinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Zellen (1,1') mindestens teilweise die Innenseite der negativen Kabelmarke (f), die flüssigkeitsiiiäßig dem folgenden Element (V) und dem höheren Potential am nächsten liegt, mit einer elektrisch isolierten Abdeckung (4)

-versehen wird.

2. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 auf einen elektrochemischen Generator mit mehreren Zellen, in dem ein Elektrolyt innerhalb der Zellen fließt, der ein Metall in Suspension enthält, das bei der Entladung eine lösliche Verbindung in den Elektrolyten abgibt, wobei jede Zelle insbesondere eine aktive Katalyseschicht, ein negatives Kollektorgitter sowie ein positives Kollektorgitter aufweist und diese Gitter jeweils auf beiden Seiten verlängert und an Kabelmarken elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Zellen hydraulisch in Reihe mit dem Elektrolyten gespeist werden und untereinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4, 4') vorgesehen sind, die in jeder der Zellen (1, 1') mindestens zum Teil die Innenseite der negativen Kabelmarke (f), die flüssigkeitsmäßig der nachfolgenden Zelle (V) und dem höheren Potential näher liegt, elektrisch isolieren, damit die Störübertragung von Ladungen, die aus der Reihenschaltung der beiden Zellen (1, V) stammen, lediglich durch Ionenleitung im zwischen den beiden Zellen fließenden Elektrolytstrom stattfinden kann.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4, 4') aus einer Abdeckung der Innenwandung der Kabelmarke (F) mit einem isolierenden Material bestehen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einem Kunststoffröhrchen besteht

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einer Lackschicht besteht