DE2640041C2 - Bleichloridkathode und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Bleichloridkathode und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
ner Kathode gemäß der Erfindung ein Nickelgitter aus
entweder gewebtem Nickeldraht oder NickelstreckmetalL Als Trägermaterialien können auch andere Metalle,
z.B.Ca, Ag, Pd, Pt, Ti, Au und dergleichen, oder die
verschiedensten Legierungen, z. B. rostfreier Stahl oder
Monel-Metall, verwendet werden, solange sie nur in einer
Seewasserbatterie elektrochemisch stabil sind. Die Auswahl geeigneter Trägermaterialien bereitet dem
Fachmann keine Schwierigkeiten.
Durch Variieren der geschilderten Faktoren läßt sich auf dem Gitter eine geeignete FbCfe-Menge ablagern,
um ein bestimmtes Leistungsvermögen zu erreichen. Für den Fachmann dürfte es selbstverständlich sein, daß
bei größerem Gehalt von PbCl2 auf dem Gitter die Platte
eine längere Lebensdauer erhält
Nach dem Eintauchen des Gitters in die PbCb-Schmelze wird das Gitter aus der Schmelze entnommen
und zur Verfestigung des PbCk abkühlen gelajsen.
Da man in der Regel eine relativ kurze Tauchzeit einhält, findet zwischen dem Gitter und der
PbClr-Schmelze keine nennenswerte chemische Reaktion
statt Nach der Verfestigung des PbCb wird die Platte unter Verwendung des schematisch in F i g. 2 dargestellten
Systems teilweise entladea Gemäß Fi g. 2 ist ein geeigneter Behälter 20 mit einer Elektrolytensalzlösung
21, ζ. B. NaCl, gefüllt Eine Kathode 10 ist an den
negativen Endpunkt einer geeigneten Gleichstromquelle 23 angeschlossen. Im Abstand von der Kathode 10
taucht in die Lösung 21 eine an den positiven Endpunkt der Stromquelle 23 angeschlossene Aluminiumanode 25
ein. Zum Schließen des Stromkreises ist ein Schalter 27 vorgesehen. Der durch das System fließende Strom wird
mittels eines Amperemeters 28 überwacht Beim Schließen des Schalters 27 kommt es zu einer teilweisen Entladung
der Kathode 10 unter Bildung der in F i g. 1 dargestellten Pb-Matrix. Bei der Entladung wird das PbCl2
entsprechend der folgenden Reaktionsgleichung zu Pb reduziert:
Spannung nach 13 min liefert.
Die Erfindung wurde im vorhergehenden anhand einer bevorzugten Ausfübrungsform näher erläutert.
Selbstverständlich können die verschiedensten Modifizierungen
vorgenommen werden. So können beispielsweise anstelle des bevorzugten Nickelgitters auch Gitter
aus anderen geeigneten Metallen verwendet werden, solange sie nur in einem Seewasserbatteriesystero
elektrochemisch stabil sind.
PbCl2-Pb + 2Cl + 2e
40
Die Teilentladung des PbCl2 findet zunächst an denjenigen
Stellen des PbCl2-Überzugs 14 statt, die dem Gittermaterial
12 am nächsten liegen (vgl. Fig. 1). Die
Entladung wird so lange fortgesetzt, bis genügend Pb gebildet ist, um beim Einbau der Kathode in eine Seewasserbatterie
und Eintauchen derselben in Seewasser einen Anfangsstromfluß zu gewährleisten. Durch die erfindungsgemäß
durchgeführte Teilentladung lassen sich die bisher zur Gewährleistung eines Anfangsstromflusses
durchgeführten Maßnahmen, z. B. Applikation einzelner Leiterdrähte oder eines leitenden Anstrichs auf
die Kathodenoberfläche, vermeiden.
Aus F i g. 3 geht der Einfluß des Entladungsstroms in Ampere-Minuten auf die von einer Zelle einer
PbCb-Kathode gelieferte Anfangsspannung hervor. Fig.4 zeigt einen Vergleich des Leistungsvermögens
einer Einzelzelle mit einer erfindungsgemäß teilweise entladenen PbCk-Kathode mit einer Einzelzelle mit einer
nicht vorher entladenen PbCfe-Kathode. Die durchgezeichnete
Linie stellt die gezeichnete Entladungskurve einer unbehandelten PbCl2-Kathode in einer
2,2%igen Kochsalzlösung von 40C bei 0,063 A/cm2 dar.
Die gestrichelte Linie stellt die Leistungskurve einer teilweise entladenen PbCfe-Kathode gemäß der Erfindung
unter denselben Bedingungen dar. Aus F i g. 4 geht hervor, daß die behandelte Kathode eine erhöhte Startbzw.
Anfangsspannung und eine geringfügig erniedrigte Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Kathode zur Verwendung in einer Seewasser- res Kathodenmaterial zur Herstellung von Kathoden
batterie, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 für preisgünstige Seewasserbatterien verbesserter Inaus
einem Metallgitter (12) mit zahlreichen darin betriebnahmeeigenschaften zu schaffen,
gebildeten öffnungen aus einem in einem Bleichlo- Gegenstand der Erfindung ist somit ganz allgemein ridseewasserbatteriesystem stabilen Metall und ei- eine Kathode zur Verwendung in Seewasserbatierien, nem auf dem Gitter abgelagerten Bleichloridüber- bei der Bleichlorid auf einer tragenden Metallgitterzug (14) mit einer darin durch teilweise Entladung io struktur abgelagert ist Die Gitterstruktur kann aus eider Kathode gebildeten Matrix (15) aus leitendem nem Metall bestehen, das in einem Seewasserbatteriesy-Blei besteht stern elektrochemisch stabil ist Nach der Applikation
gebildeten öffnungen aus einem in einem Bleichlo- Gegenstand der Erfindung ist somit ganz allgemein ridseewasserbatteriesystem stabilen Metall und ei- eine Kathode zur Verwendung in Seewasserbatierien, nem auf dem Gitter abgelagerten Bleichloridüber- bei der Bleichlorid auf einer tragenden Metallgitterzug (14) mit einer darin durch teilweise Entladung io struktur abgelagert ist Die Gitterstruktur kann aus eider Kathode gebildeten Matrix (15) aus leitendem nem Metall bestehen, das in einem Seewasserbatteriesy-Blei besteht stern elektrochemisch stabil ist Nach der Applikation
2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- des Bleichlorids auf die Gitterstruktur wird in dem Bleizeichnet,
daß der Bleichloridüberzug (14) durch Ein- chlorid eine leitende Matrix gebildet, indem die Kathotauchen
des Gitters (12) in eine Bleichloridschmelze t5 de beim Eintauchen in eine Salzwasserlösung teilweise
abgelagert wurde. entladen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren be-
3. Kathode nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch steht darin, daß man eine Metallgitterstruktur in eine
gekennzeichnet, daß das Gitter (12) aus Streckmetall Bleichloridschmelze taucht, das Gitter aus der Schmelze
besteht entnimmt, das Bleichlorid sich verfestigen läßt und
4. Kathode nach einem oder mehreren der vorher- 20 schließlich die Kathode zur Bildung einer leitenden Magehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß trix in dem Bleichlorid teilweise entlädt
das Gitter (12) aus einem Maschenwerk aus Streck- Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich-
nicfcel besteht nungen näher erläutert Im einzelnen zeigt
5. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemälB
zeichnet, daß das Gitter (12) aus Calcium, Silber, 25 hergestellte Kathode;
Nickel, Palladium, Platin, Gold, Titan, rostfreiem F i g. 2 eine schematische Darstellung einer zur Her-
Stahl oder Monel-Metall besteht stellung einer Kathode gemäß der Erfindung geeigneten
6. Kathode nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Vorrichtung;
zeichnet, daß der Bleichloridüberzug (14) durch Ein- F i g. 3 eine graphische Darstellung, aus der der Eintauchen
des Gitters (12) in eine Bleichloridschmelze 30 fluß des Teilentladungsstroms auf die Anlaßspannung !
abgelagert wurde. einer Kathode gemäß der Erfindung hervorgeht und j
7. Verfahren zur Herstellung einer Kathode zur F i g. 4 eine graphische Darstellung zum Vergleich des
Verwendung in einer Seewasserbatterie nach einem Leistungsvermögens einer Kathode gemäß der Erfinder
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- dung mit einer bloßen oder blanken Bleichloridkathode,
zeichnet, daß man ein Metaügitter in eine Bleichlo- 35 Gemäß F i g. 1 enthält eine Kathode 10 gemäß der
ridschmelze taucht, das Gitter aus der Schmelze ent- Erfindung ein Gitter 12 aus Strecknickel, welches ein
nimmt und das am Gitter haftende Bleichlorid sich Maschennetz aus Bergen, Tälern und öffnungen bildet
verfestigen läßt und daß man das Gitter und das Das Gitter 12 wird in eine PbCb-Schmelze getaucht,
verfestigte Bleichlorid zur Bildung einer Bleimatrix wobei eine Ablagerung des PbCl2-Materials 14 in Form
zwischen dem Gitter und der Oberfläche des Blei- 40 eines Überzugs auf dem Gitter 12 und einer die Berge,
Chlorids teilweise entlädt Täler und Öffnungen im wesentlichen füllenden Masse
erfolgt Nach teilweiser Entladung (die im folgenden
noch näher erläutert werden wird) bildet sich an den
Stellen, an denen das aus dem Streckmetall bestehende
45 Gitter 12 der Oberfläche des Überzugs aus Bleichlorid
■ Die Erfindung betrifft Seewasserbatterien, in denen 14 am nächsten liegt eine Matrix aus kleinen Inseln 15
eine Anode und eine Kathode durch Eintauchen in Salz- aus leitendem Pb. An der Oberseite des aus dem Streckwasser
unter Ausbildung eines elektrischen Potentials metall bestehenden Gitters 12 ist ein geeigneter Ansatz
zwischen der Anode und der Kathode aktiviert werden. 16 zum Festhalten des Gitters während des Eintauchens
Bei derartigen Batterien wird in typischer Weise Silber- 50 in die Bleichloridschmelze und zur Festlegung einer gechlorid
als Kathodenmaterial zum Einsatz gebracht In- eigneten Anschlußstelle in einer Batterie vorgesehen,
folge der steigenden Silberkosten besteht jedoch ein Bei der Herstellung einer Kathode gemäß der Erfinerhöhter Bedarf an Alternativmaterialien. Im Hinblick dung wird eine bestimmte Menge an technisch reinem darauf wurde bereits PbO2 als Kathodenmaterial aus- PbCk mit Spuren von Verunreinigungen in einem geeigprobiert, es hat sich jedoch deshalb nicht als besonders 55 neten Behälter so lange erhitzt, bis es in den schmelzgut geeignet erwiesen, weil die Spannung während des flüssigen Zustand übergeht Es hat sich gezeigt, daß die Gebrauchs rasch verloren geht Auch Bleichlorid hat Temperatur der Schmelze auf die an dem Gittermaterial sich als Kathodenmaterial geeignet erwiesen. Der haftende PbCk-Menge einen Einfluß besitzt, wobei mit Hauptnachteil von BleichOrid besteht jedoch in seiner zunehmender Schmelzetemperatur weniger PbCb am κ relativen Sprödigkeit und seiner Rißanfälligkeit Aus der 60 Gitter haftet Die am Gitter haftende Menge ist auch f US-PS 34 68 710 ist eine Bleichloridkathode bekannt, noch von anderen Faktoren, z.B. der Tauchzeit, d. L der bei der das Bleichlorid auf ein faseriges oder faserarti- Länge der Zeit die das Gitter in der Schmelze belassen ges Trägermaterial aufgetragen ist Der Auftrag des wird, abhängig, wobei mit kürzerer Tauchzeit mehr Bleichlorids erfolgt durch Eintauchen hitzebeständiger PbCl2 an dem Gitter haften bleibt Einen weiteren Fak-Fasern in ein Bleichloridbad. Nach der Verfestigung 65 tor bildet die Maschenweite des Gittermaterials. Bei I wird die Kathode zum Einleiten der chemischen Reak- größerer Maschenweite sinkt die an dem Gittermaterial \ tion beim Eintauchen der Kathode in Salzwasser mit haftende PbCb-Menge.
einem Bleianstrich versehen. Vorzugsweise verwendet man bei der Herstellung ei-
folge der steigenden Silberkosten besteht jedoch ein Bei der Herstellung einer Kathode gemäß der Erfinerhöhter Bedarf an Alternativmaterialien. Im Hinblick dung wird eine bestimmte Menge an technisch reinem darauf wurde bereits PbO2 als Kathodenmaterial aus- PbCk mit Spuren von Verunreinigungen in einem geeigprobiert, es hat sich jedoch deshalb nicht als besonders 55 neten Behälter so lange erhitzt, bis es in den schmelzgut geeignet erwiesen, weil die Spannung während des flüssigen Zustand übergeht Es hat sich gezeigt, daß die Gebrauchs rasch verloren geht Auch Bleichlorid hat Temperatur der Schmelze auf die an dem Gittermaterial sich als Kathodenmaterial geeignet erwiesen. Der haftende PbCk-Menge einen Einfluß besitzt, wobei mit Hauptnachteil von BleichOrid besteht jedoch in seiner zunehmender Schmelzetemperatur weniger PbCb am κ relativen Sprödigkeit und seiner Rißanfälligkeit Aus der 60 Gitter haftet Die am Gitter haftende Menge ist auch f US-PS 34 68 710 ist eine Bleichloridkathode bekannt, noch von anderen Faktoren, z.B. der Tauchzeit, d. L der bei der das Bleichlorid auf ein faseriges oder faserarti- Länge der Zeit die das Gitter in der Schmelze belassen ges Trägermaterial aufgetragen ist Der Auftrag des wird, abhängig, wobei mit kürzerer Tauchzeit mehr Bleichlorids erfolgt durch Eintauchen hitzebeständiger PbCl2 an dem Gitter haften bleibt Einen weiteren Fak-Fasern in ein Bleichloridbad. Nach der Verfestigung 65 tor bildet die Maschenweite des Gittermaterials. Bei I wird die Kathode zum Einleiten der chemischen Reak- größerer Maschenweite sinkt die an dem Gittermaterial \ tion beim Eintauchen der Kathode in Salzwasser mit haftende PbCb-Menge.
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