DE2652012C2 - Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis - Google Patents

Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis

Info

Publication number
DE2652012C2
DE2652012C2 DE2652012A DE2652012A DE2652012C2 DE 2652012 C2 DE2652012 C2 DE 2652012C2 DE 2652012 A DE2652012 A DE 2652012A DE 2652012 A DE2652012 A DE 2652012A DE 2652012 C2 DE2652012 C2 DE 2652012C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
container
cathodic
anodic
sulfur
electrolyte tube
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
Application number
DE2652012A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2652012A1 (de
Inventor
Philippe Sartrouville Bordet
Alain le Gif sur Yvette Mehaute
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Compagnie Generale dElectricite SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale dElectricite SA filed Critical Compagnie Generale dElectricite SA
Publication of DE2652012A1 publication Critical patent/DE2652012A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2652012C2 publication Critical patent/DE2652012C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909Sodium-sulfur cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der der Seitenwandung des Elektrolytrohrs (12) gegenüberliegenden, als Lochscheiben ausgebildeten Scheiben (16) in einem Abstand von dieser Wandung liegen, während mindestens eine der anderen Scheiben (16') als Vollscheibe ausgebildet ist und auf die Bodenwandung des Elektrolytrohrs aufstößt
2. Generator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (e) zwischen den Schei- benlöchern und der Seitenwandung des Elektrolytrohrs (12) so gewählt wird, daß der Wert seines Verhältnisses zur Hälfte der Querabmessung (E^des kathodischen Behälters zwischen 0,05 und 0,5 liegt.
50
Die Erfindung betrifft elektrochemische Generatoren, insbesondere Schwefel-Natriumgeneratoren.
Es ist bekannt, daß in diesen Generatoren der anodisch wirksame Stoff aus einem Alkalimetall, insbesondere Natrium, besteht, das bei Betriebstemperatur flüssig sein muß. Der kathodisch wirksame Stoff besteht im allgemeinen aus Schwefel und seinen Natriumsalzen, kann aber auch aus Phosphor, Selen und den entsprechenden alkalischen Salzen gebildet werden. Wenn die wirksamen Stoffe Schwefel und Natrium sind, ergibt sich als elektrochemische Reaktion eine reversible Bildung von Natriumpolysulfiden, deren Natriumgehalt im Verlauf der Entladung ansteigt. Der die kathodischen und anodischen Reaktionsstoffe trennende Elektrolyt muß bei Arbeitstemperatur, d.h. bei etwa 300°C, fest, für die alkalischen Ionen, die sich im anodischen Abteil bilden, durchlässig und für die Elektronen undurchlässig sein. In einer bekannten Ausführungsform besteht er aus mit Natrium versetztem Bcta-Aiuminiumoxyd, d. h. einer Verbindung mit etwa 5 bis 9 Molekülen Aluminiumoxyd pro,Natriumoxyd-MoleküL Er weist die Form eines an seinem unteren Ende geschlossenen Rohres auf, das den anodischen Reaktionsstoff enthält und in den kathodischen Reaktionsstoff eingetaucht ist, der seinerseits in einem kathodischen Metallbehälter untergebracht ist und einen Graphitfilz tränkt Das Elektrolytrohr wird von einem Träger gehalten, der hermetisch dicht schließend an den kathodischen Behälter sowie an einen Behälter für den anodischen Reaktionsstoff angebaut ist
Im allgemeinen weist dieser Halter die Form einer Platte oder Scheibe aus Alpha-Aluminiumoxyd auf. Diese Scheibe ist mit einer zentralen Bohrung versehen, in die das Rohr aus Natrium-Beta-Aluminiumoxyd mit Hilfe eines Glases eingesetzt ist
In derartigen Generatoren führt der Entladevorgang zur Umbildung des Schwefels in Natrium-Polysulfide gemäß der folgenden allgemeinen Formel:
S — Na2S5 — Na2S4 — Na2S3.
Beim Wiederaufladen kommt es zum umgekehrten Vorgang. E* ließ sich jedoch feststellen, daß es praktisch in herkömmlichen Generatoren unmöglich ist, die Umbildung
Na2S5-S
durchzuführen und somit eine völlige Wiederaufladung zu erreichen.
Dieser Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß sich beim Wiederaufladen auf dem Elektrolytrohr ein dauerhafter Schwefelfilm niederschlägt, der gegenüber den Natriumionen als Barriere wirkt und so die völlige Regenerierung des elementaren Schwefels verhindert
Ziel der Erfindung ist es also, einen Schwefel-Natriumgenerator zu entwickeln, bei dem dieser Nachteil entfällt und mit dem folglich ein praktisch vollständiges Wiederaufladen des Generators möglich wird.
Dieses Ziel wird bei einem elektrochemischen Generator auf Schwefel-Natriumbasis
— mit einem kathodischen Behälter mit einem bei Betriebstemperatur flüssigen kathodischen Reaktionsstoff, der aus der Gruppe von Stoffen gewählt wird, die aus Schwefel, Phosphor, Selen und den alkalischen Salzen dieser Elemente gebildet wird,
— mit mindestens einem festen Elektrolytrohr aus alkalischem Beta-Aluminiumoxyd, das an seinem unteren Ende verschlossen ist und einen bei der Betriebstemperatur flüssigen anodischen Reaktionsstoff in Form eines Alkalimetalls enthält sowie in den kathodischen Reaktionsstoff eingetaucht ist,
— mit einem Halter aus Isolierkeramik zum Befestigen des Elektrolytrohrs im kathodischen Behälter, wobei die Verbindung zwischen diesem Halter und dem Elektrolytrohr mit Hilfe einer Glasschicht hergestellt wird,
— mit einem anodischen Behälter, der einen Vorrat des anodischen Reaktionsstoffes enthält und über dem kathodischen Behälter angeordnet ist, derart daß das Elektrolytrohr sich in seinem oberen Bereich in diesen anodischen Behälter öffnet, wobei
die Platte die offenen Enden des anodischen Behälters und des kathodischen Behälters trennt und der kathodische Behälter mit aus Graphitfilz bestehenden Scheiben versehen ist, die als kathodische Kollektoren für den erzeugten Strom diraien,
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Enden der der Seitenwandung des Elektrolytrohrs gegenüberliegenden, als Lochscheiben ausgebildeten Scheiben in einem Abstand von dieser Wandung liegen, während mindestens eine der anderen Scheiben als Vollscheibe ausgebildet ist und auf die Bodenwandung des Elektrolytrohrs aufstößt
Der Abstand zwischen den Scheibenenden und der Seitenwandung des Elektrolytrohrs wird so gewählt daß der Wert seines Verhältnisses zur Hälfte der Quermessung des kathodischen Vorratsbehälters zwischen 0,05 und 0,5 liegt
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert
F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen elektrochemischen Generator.
F i g. 2 zeigt ein Leistungsdiagramm eines erfindungsgemäßen Generators.
Der erfindungsgemäße Generator gemäß F i g. 1 weist rotationssymmetrische zylindrische Form auf und ist in einem Achsenschnitt gezeigt
Der Generator besitzt einen zylindrischen kathodischen Behälter 2 aus einem leitenden Material, der mit schwefelgetränkten Graphitfilzscheiben 16,16' und 16" gefüllt ist Diese Graphitfilzscheiben bilden den Stromkollektor. Der obere Rand des Behälters 2 ist mit der unteren Seite einer horizontalen kreisförmigen Alpha-Aluminiumoxydplatte 6 verschmolzen.
Ein zylindrischer anodischer Behälter 8, der ebenfalls aus einem leitenden Material besteht und praktisch denselben Durchmesser wie der kathodische Behälter 2 aufweist wird mit seinem offenen Rand mit der oberen Seite der Platte 6 verbunden.
Er enthält einen Vorrat von anodischem Reaktionsstoff, der aus flüssigem Natrium besteht
Die Platte 6 ist mit einer zentrischen zylindrischen Bohrung 10 versehen. In diese Bohrung 10 ist der Rand der Öffnung eines Elektrolytrohrs 12 eingesetzt, das an seinem unteren Ende geschlossen ist und aus Natrium-Beta-Aluminiumoxyd besteht sowie den anodischen Reaktionsstoff enthält.
Der obere Rand des Rohrs 12 liegt in derselben Ebene wie die obere Seite der Platte 6.
Zwischen dem oberen Rand des Rohrs 12 und der Wandung der Bohrung 10 in der Platte 6 liegt eine Schicht 14 aus Glas, so daß die Verbindung an dieser Stelle abgedichtet ist
Graphitfilzscheiben 16, die dem Elektrolytroiir ge- ss genüberliegen, sind als Lochscheiben ausgebildet und ihre Lochränder sind in einem Abstand c vom Rohr angeordnet, wobei das Verhältnis von e zum Radius E des Rohrs 12 zwischen 0,05 und 0,5 gewählt wird.
Vorzugsweise beträgt der Wert dieses Verhältnisses 0,2.
Weiter sind Vollscheiben 16' und 16" aus in Schwefel getränktem Graphitfilz im unteren Bereich des Behälters 2 vorgesehen. Diese Scheiben liegen an der Innenwand des Behälters 2 an. Außerdem liegt eine der Scheiben 16' aMch in der dargestellten Weise am Boden des Rohrs 12;in.
Ein derartiger Generator arbeitet folgendermaßen:
Während des Wiederaufiadens lagert sich der Schwefel nicht auf dem Elektrolytrohr 12 ab, sondern in geringen Mengen auf den Enden der Scheiben 16, der Innenwandung des Rohrs 12 gegenüber.
Da jedoch der Schwefel mit Polysulfiden gleichzeitig auftritt, ist eine derartige Ablagerung thermodynamisch nicht stabil und kann daher die Innenwandung nicht sperren.
Daraus ergibt sich, daß NazS5 in Schwefel umgewandelt werden kann, so daß ein völliges Wiederaufladen des Generators möglich wird. Es ist leicht zu verstehen, daß die für die Entladung zwischen dem Behälter und dem Rohr 12 notwendige elektrische Kontinuität durch die Scheibe 16' und die Scheiben 16" hergestellt wird.
Im Diagramm der F i g. 2 werden die Leistungen eines erfindungsgemäßen Generators dargestellt
In diesem Diagramm wird die elektromotorische Kraft E in Volt in Abhängigkeit von der in Ah/cm2 Elektrotytrohroberfläche ausgedrückten Kapazität dargestellt
Die Kurve A ist die Ladekurve
für ein Verhältnis — = 0,
E
Die Kurve B ist die Ladekurve
für ein Verhältnis — = 0,05,
E
Die Kurve C ist die Ladekurve
fü i Vhälti
ist die Ladekurve
für ein Verhältnis — = 0,1.
In allen diesen Fällen beträgt der Ladestrom 50 mA/ cm2. Die Kurve D ist die Entladekurve für eine Entladestromdichte von 200 mA/cm2.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis s
— mit einem kathodischen Behälter mit einem bei Betriebstemperatur flüssigen kathodischen Reaktionsstoff, der aus der Gruppe von Stoffen gewählt wird, die aus Schwefel, Phosphor, Selen und den alkalischen Salzen dieser Elemente gebildet wird,
— mit mindestens einem festen Elektrolytrohr aus alkalischen Beta-Aluminiumoxyd, das an seinem unteren Ende verschlossen ist und einen bei der Betriebstemperatur flüssigen anodischen Reaktionsstoff in Form eines Alkalimetall enthält sowie in den kathodischen-Reaktionsstoff eingetaucht ist,
— mit einem Halter aus Isolierkeramik zum Befestigen des Elektrolytrohrs im kathodischen Behälter, wobei die Verbindung zwischen dem Halter und dem Elektrolytrohr mit Hilfe einer Glasschicht hergestellt wird,
— mit einem anodischen Behälter, der einen Vorrat des anodischen Reaktionsstoffs enthält und über dem kathodischen Behälter angeordnet ist, derart, daß das Elektrolytrohr sich in seinem oberen Bereich in diesen anodischen Behälter öffnet, wobei die Platte die offenen Enden des anodischen Behälters und des kathodischen Behälters trennt und der kathodische Behälter mit aus Graphitfilz bestehenden Scheiben versehen ist, die als kathodische Kollektoren für den erzeugten Strom dienen,
DE2652012A 1975-11-20 1976-11-15 Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis Expired DE2652012C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7535469A FR2332623A1 (fr) 1975-11-20 1975-11-20 Generateur electrochimique sodium-soufre

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2652012A1 DE2652012A1 (de) 1977-05-26
DE2652012C2 true DE2652012C2 (de) 1984-12-06

Family

ID=9162664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2652012A Expired DE2652012C2 (de) 1975-11-20 1976-11-15 Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4037028A (de)
JP (1) JPS5928030B2 (de)
AU (1) AU499104B2 (de)
BE (1) BE847611A (de)
CA (1) CA1062771A (de)
DE (1) DE2652012C2 (de)
DK (1) DK144077C (de)
FR (1) FR2332623A1 (de)
GB (1) GB1508519A (de)
IE (1) IE43562B1 (de)
IT (1) IT1067336B (de)
LU (1) LU76230A1 (de)
NL (1) NL177959C (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4124744A (en) * 1977-11-17 1978-11-07 General Electric Company Composite solid electrolyte body
US4140841A (en) * 1978-05-11 1979-02-20 General Electric Company Sulfur electrode, sulfur electrode container and methods of manufacture
JPS5532319A (en) * 1978-08-28 1980-03-07 Yuasa Battery Co Ltd Sodium-sulfur battery
US4414299A (en) * 1981-06-15 1983-11-08 Chloride Silent Power Limited Electrochemical cells with beta alumina ceramic electrolyte material
JPS59150176U (ja) * 1983-03-28 1984-10-06 株式会社ユアサコーポレーション ナトリウム−硫黄電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3946751A (en) * 1975-02-18 1976-03-30 General Electric Company Cell casing with a hermetic mechanical seal and a hermetically sealed sodium-sulfur cell
US3994745A (en) * 1976-01-30 1976-11-30 Ford Motor Company Secondary battery with separate charge and discharge zones

Also Published As

Publication number Publication date
CA1062771A (fr) 1979-09-18
JPS5928030B2 (ja) 1984-07-10
US4037028A (en) 1977-07-19
NL7612641A (nl) 1977-05-24
NL177959B (nl) 1985-07-16
BE847611A (fr) 1977-04-25
FR2332623A1 (fr) 1977-06-17
IE43562B1 (en) 1981-03-25
DK522076A (da) 1977-05-21
NL177959C (nl) 1985-12-16
AU499104B2 (en) 1979-04-05
DK144077C (da) 1982-05-03
JPS5264626A (en) 1977-05-28
FR2332623B1 (de) 1983-05-20
IT1067336B (it) 1985-03-16
DE2652012A1 (de) 1977-05-26
LU76230A1 (de) 1977-06-06
DK144077B (da) 1981-11-30
GB1508519A (en) 1978-04-26
AU1937976A (en) 1978-05-18
IE43562L (en) 1977-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2853680C2 (de) Akkumulator
DE2935686C2 (de) Elektrochemische Zelle und hierfür verwendbare Anode
DE2603404C3 (de) Alkalimetall/Schwefel-Akkumulator mit einer anodischen und einer kathodischen Reaktionszone und einem alkaliionenleitenden Festelektrolyten
DE2622404C3 (de) Alkali/Schwefel-Batterie oder -Zelle
DE19520633A1 (de) Elektrochemische Zelle
DE3419279A1 (de) Elektrochemische zelle, kathode und verfahren zu deren herstellung
DE2531274A1 (de) Duenne, flache zellenkonstruktion mit einer gas-permeablen ueberzogenen, perforierten anode
DE4107751C2 (de) Elektrochemische Hochtemperaturzelle
DE2810795A1 (de) Elektrode fuer elektrische speichereinrichtungen
DE2707045C2 (de) Natrium/Schwefel-Zellen
DE1421527A1 (de) Elektrischer Sammler
DE1671843B1 (de) Galvanisches element mit einer negativen elektrode einer positiven elektrode mit schwefel als aktivem material und einem elektrolyten aus ein einem organischen mittel geloes ten ganischen salz
DE2701708A1 (de) Elektrode fuer eine einrichtung zur speicherung elektrischer energie
DE2652027C2 (de) Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis
DE2840240C2 (de) Galvanischer Akkumulator
DE2746529C2 (de) Elektrochemischer Schwefel-Natriumgenerator
DE2652012C2 (de) Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis
DE2617200C2 (de) Elektrochemischer Generator auf Schwefel-Natriumbasis
EP0079582B1 (de) Elektrochemische Speicherzelle
DE3117383C2 (de)
DE2942653C2 (de)
DE2625451A1 (de) Elektrische batterie
DE3444917A1 (de) Elektrochemische speicherzelle
DE3248110A1 (de) Elektrochemische speicherzelle
DE519623C (de) Akkumulator mit Kupfer-Bleiperoxydelektroden

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee