DE2713780C2 - Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit positiver Bromelektrode - Google Patents

Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit positiver Bromelektrode

Info

Publication number
DE2713780C2
DE2713780C2 DE2713780A DE2713780A DE2713780C2 DE 2713780 C2 DE2713780 C2 DE 2713780C2 DE 2713780 A DE2713780 A DE 2713780A DE 2713780 A DE2713780 A DE 2713780A DE 2713780 C2 DE2713780 C2 DE 2713780C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bromine
cell
zinc
metal
bromide
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
DE2713780A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2713780A1 (de
Inventor
Daniel J. Chatham N.J. Eustace
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.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
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 Exxon Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
Publication of DE2713780A1 publication Critical patent/DE2713780A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2713780C2 publication Critical patent/DE2713780C2/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
    • H01M10/365Zinc-halogen accumulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

In der US-PS 38 11 945 wird die Verwendung gewisser Alkylammoniumperchloratc, Diaminbromidc und Diaminp^rchlorate beschrieben, die in der Lage sind, feste Additionsprodukte mit dem kathodischen Brom zu bilden und die im wesentlichen in Wasser unlöslich sind.
Im Gegensatz zu diesen Druckschriften, die die Bildung von festen Additionsprodukten mit Brom vorschlagen, beschreibt US-PS 34 08 232 die Verwendung eines organischen Lösungsmittels für elementares Brom in derartigen wäßrigen Zink-Halogen-Batterien. US-PS 38 16 177 beschreibt die Verwendung eines quaternären Ammoniumhalogenids und eines Depolarisierungsmittels im Elektrolyten. Das Depolarisierungsmittel ist ein organisches komplexbildendes Lösungsmittel, das sich in Wasser löst und gegenüber Halogen in der Zelle nicht reaktionsfähig ist und einen wasserunlöslichen Komplex in Gegenwart von quaternären Ammoniumhalogeniden bildet.
Aus der DE-AS 19 38 580 und den DE-OS 22 39 922 und 23 57 133 sind elektrochemische stromerzeugende Zellen mit einer negativen Elektrode aus Zink oder Cadmium und einer positiven Bromelektrode und einem wäßrigen Metallbromidelektrolyten, der einen Komplexbildner für Brom enthält, bekannt.
Diese Druckschriften und viele andere zeigen die fortlaufenden Bemühungen, einige dieser Nachteile, die mit den Metall-Halogen-Zellen des vorstehend genannten Typs verbunden sind, zu beseitigen. Leider reichten die bisher voigeschlagenen Methoden zur Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile nicht aus, umd die in diesen Systemen vorhandenen Schwierigkeiten zu beseitigen. Es besteht deshalb ein Bedarf an effektiveren Methoden zur Verhinderung von Zeilkapazitätsverlust in wäßrigen Metall-Halogen-Zellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit den bekannten Zellen verbundenen Nachteile zu beseitigt gen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Zelle als Komplexbildner ein c|uaternäres Ammoniumsalz einer N-organosubstituierten α-Aminosäure, wobei das Salz in Wasser löslich ist und einen im wesentlichen mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Bromkomplex bildet, enthält.
Es wurde gefunden, das elementares Brom ausreichend aus einer wäßrigen Lösung in Form eines flüssigen Komplexes abgetrennt werden kann durch chemische Reaktion des molekularen Broms mit quaternären Ammoniumchlürid- und -bromidsalzen von N-organosubstituierten α-Aminosäuren. Die erfindungsgemäßen Ammoniumsalze können generell als Derivate von Glycin angesehen werden. Insbesondere sind die erfindungsgemäß verwendbaren stiekstoffsubstituierten Aminosäurederivate Verbindungenderfolgenden Formeln:
R: R, °
R, CH3CO-H
rum
Γ ■'
N"
CH; X C R, ■«ρ-· χ*
I ΠΙ) CO2H \
CH2CO2H
(IV)
worin X ein Chlorid-oder Bromidanion und Rj. Rj und R; Alkyl-oderHalogenalkylgruppen mit 1 bis8 C-Atomen bedeuten.
Die Erfindung wird anhand nachstehender Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert.
Die Figur stellt eine Querschnittansicht der erfindungsgemäßen Zelle dar.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, enthält die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle eine Metallanode 10, die sich in einem Behälter 12 befindet, der wäßrigen Elektrolyten 14 enthält.
Die erfindungsgemäße Metallanode besteht aus Zink oder Cadmium. Es ist jedoch nicht unbedingt wesentlich, daß die Metallanode nur aus Zink oder Cadmium gebildet wird. Inerter Maschendraht oder verschiedene Formen von porösen Kohlematerialien, worauf Zink oder Cadmium aufgebracht werden kann, können sehr wohl zur Bildung von Zink- oder Cadmiumelektroden dienen.
Im Abstand von Anode 10 befindet sich eine chemisch inerte Elektrode 16. Die inerte Elektrode 16 ist im Behälter 12 so angebracht, daß sie sich in Kontakt mit dem wäßrigen Elektrolyten 14 und dem bromaktiven Kathodenmateriai befindet, das nachstehend genauer beschrieben wird. Zur Herstellung der Elektrode 16 kann eine große Vielzahl an inerten Materialien verwendet werden wie verschiedene Formen von elektrisch leitfähigen und nichtkorrosiven Materialien einschließlich poröse Kohle, Graphit und Kohlefilz. Die inerte Elektrode Ϊ6 wird vorzugsweise aus einem hochporösen Material hergestellt, das den kathodisch-aktiven Bromkomplex absorbiert. Ein geeignetes chemisches inertes, poröses, elektrisch leitfahiges Material zur Herstellung der inerten Elektrode 16 zur Durchführung der Erfindung ist ein Kohlefilz.
Der Elektrolyt der erfindungsgemäßen Zelle ist eine wäßrige Metallbromidlösung, worin das Metall des Metallbromids dem Metall der Anode entspricht. Wenn somit Zink das anodenaktive Material ist, dann isl das verwendete Mctallbromid Zinkbromid. Gleichermaßen, wenn Cadmium das anodenaktive Material ist, dann ist der Elektrolyt eine wäßrige Cadmiumbromidlösung.
Die Konzentration des Metallbromids im wäßrigen Elektrolyten ist nicht kritisch, und ein großer Bereich an Kcr/entrationen kann verwendet werden, in Abhängigkeit beispielsweise von der gewünschten Energiedichte der ZeIIe. Typischerweise liegt die Molaritat der wäßrigen Metallbromidlösung zwischen etwa 2,5 und 3,5 molar, obgleich so geringe Konzentrationen wie 0,5 Mol/Liter und so hohe Konzentrationen wie 6,0 Mol/Liter und darüber angewandt werden können.
Gegebenenfalls und vorzugsweise können andere Salze wie Zinksulfat dem Elektrolyten zugesetzt werden, um die Elektrolytleitfähigkeit und/oderZinkmetallüberzugseigenschaften zu verbessern. Die Wirkungen derartiger Zusätze sind bekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist die Zelle mit einem Separator 18 ausgestattet, der inneren Kurzschluß verhindert, der typischerweise als Folge von Dendritwachstum aultreten kann. Der Separator 18 kann aus irgendeinem porösen Material sein, das typischerweisezur Verhinderung von physikalischem Kontakt mit zwei Elektroden verwendet wird, wie Fiberglasmatten, Fiberglasfilz, mikroporöse polymere Materialien wie poröse PoIveiiiyien und ähnliche.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, ist das kathodenaktive Material der Erfindung Brom. Das kathodisch aktive Material liegt als im wesentlichen mit Wasser nicht mischbarer flüssiger Bromkomplex gewisser quaternärer Ammoniumsalze von α-Aminosäuren vor. Die erfindungsgemäßgceigneten N-organosubstituierten Aminosäuren sind solche mit folgenden Eigenschaften. Erstens muß die N-organosubstituierte Aminosäure wasserlöslich sein, zweitens muß sie die Fähigkeit besitzen, sich mit Brom zu vereinigen und drittens muß der dabei entstehende Bromkomplex eine im wesentlichen mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit bei Temperaturen von etwa 10 bis etwa 6O0C und mindestens zwischen 23 und 300C sein. Die erfindungsgemäß verwendbaren Ammoniumsalze lassen sich durch die vorstehend aufgezeigten Strukturformeln I, II, III und IV darstellen.
Vertreter der vorstehend genannten Verbindungen werden in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle I
Strukturformel Chemische Formel Verteilungskoeffizient 3(J
2MZnBr, 4MZnBr.
C5H12N2Br 1,6 1,2
C7H8O2NBr 2,1 1,6
CH3 / CH Br CH2CO2H
ν +
\
CH2CO2H
\ \
N
/
Br
/
CH
CH2CO2H
N +
\ )
\
0
Cn
CH
C7H14O3NBr 3,3 2,6 50
N+ Br C8H16O2NBr 8,1 6,7
CH3 CH2CO2H
In der Tabelle sind außerdem die Verteilungskoeffizienten dieser Vertreter aufgeführt. Der Verteilungskoeffizient ist ein Maß des Halogenkompiexbiidungsvenriögeris dieser organosubsiituierten Aminosäuren. Die Methode zur Bestimmung des Verteilungskoeffizienten wird nachstehend erklärt.
In jedem Fall sind erfindungsgemäß die bevorzugten organosubsiiituierten Aminosäuresalze die hier beschriebenen Piperidinsalze.
Die in der erfindungsgemäßen Zelle verwendeten substituierten Aminosäuresalze sind in der Elektrolytlösung 14 gelöst, wo sie zur Komplexbildung mit dem kathodischen Brom beim Laden der Zelle zur Verfügung ste-
hen. Die Menge des verwendeten Aminosäuresalzes, beispielsweise des Bromids, hängt von der im Elektrolyten vorliegenden Bromidmenge und beispielsweise der Füllhöhe der Zelle ah. Im allgemeinen beträgt jedoch das Verhältnis von Aminosäuresalz zu Metallbromid etwa 1 : 4 bis etwa 1:1. Typischerweise beträgt das Verhältnis von Aminosäuresalz zu Metallbromid 1 : 3.
Die bromkomplexbildende Aminosäuresalze lassen sich nach üblichen Methoden herstellen. Somit bildet das Verfahren zur Herstellung solcher Materialien keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen lassen sich diese Materialien durch Umsetzung eines geeigneten tertiären Amins mit einer Halogenalkylcarbonsäure wie Bromessigsäure herstellen. So läßt sich beispielsweise Trimethylamin mit Bromessigsäure unter Bildung von Betainhydrobromid umsetzen. Gleicherweise lassen sich tertiäre Amine wie Pyridin mit Bromessigsäure unter Bildung des entsprechenden Salzes, nämlich 1-Carboxymethylpyridinbromid, umsetzen.
Wenn die Zelle geladen wird, wird Brom an der Oberfläche der inerten Kathode 16 erzeugt, wo es mit der im Elektrolyten vorliegenden komplexbildenden Aminosäure einen flüssigen unlöslichen Bromkomplex bildet. So wird mit einem Zinkbromidelektrolyten Brom an der Elektrode 16 während des Ladens der Zelle erzeugt. Das so erzeugte Brom bildet mit der Aminosäure einen Komplex.
In der in der Figur gezeigten Zelle ist die inerte Elektrode 16 aus einem porösen Material, das die Fähigkeit besitzt, den flüssigen Bromkomplex innerhalb der Poren der Elektrodenstruktur zu speichern.
Einer der Vorteile bei der erfindungsgemäßen Verwendung der N-organosubstituierten Aminosäurechloridc und -bromide besteht darin, daß der Bromkomplex, der aus der Vereinigung des Broms und des komplexbildenden Aminosäurederivates resultiert, bei normaler Zellbetriebstemperatur eine Flüssigkeit ist und Fluid ist. Es werden keine zusätzlichen Materialvolumina wie aprotische Lösungsmittel oder organische Materialien benötigt, um den Komplex in einer flüssigen Form zu halten und dadurch das Volumen der Flüssigkeit, die zur Komplexbildung des Broms gehandhabt werden muß, zu vergrößern.
Nachstehende Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Die Aminosäurehalogenide, z. B. die vorstehend beschriebenen und in nachstehenden Tests verwendeten Betainhydrobromide, wurden nach Standardmethoden hergestellt.
Die Verteilungskoeffizienten dieser Materialien, deren repräsentative Beispiele in Tabelle I wiedergegeben
Ji) sind, wurden durch Lösen von 3,28 mMol des Säuresalzes in jeweils 5,0 cm1 einer 2M bzw. 4M ZnBr:-Lösung bestimmt. So wurden 0,84 mMol Br2 jeder Lösung unter Rühren 30 Minuten lang bei 25°C zugesetzt. Danach ließ man die Lösungen sich absetzen, wobei 2 Phasen entstanden, wobei die untere ölige Phase eine bromreiche Phase war. Diese untere Phase wurde auf Brom mit Hilfe von Standardanalysenmethoden analysiert. Der Verteilungskoeffizient stellt das Verhältnis von Brom in der unteren Phase zu dem Brom in der oberen Phase, bercch-
35 net wie folgt, dar:
Verteilungskceffizient = mMo1 Br> in der unteren Phase
(9,84 mMol Br2 in der unteren Phase)
Beispiel 2
Eine Zelle wurde konstruiert, worin eine Elektrode, das Substrat für die Zinkabscheidung, aus Kohlcpulver und einem plastischen Bindemittel hergestellt wurde, die vermischt und auf einen Tantalgitterstromabnehmer aufgepreßt wurden. Die Gegenelektrode wurde aus einem Gemisch aus Tierkohle und Ruß in einem Tetrafluorethylenbindemittel, das in einen Tantalgitterstromabnehmer eingepreßt wurde, hergestellt. Ein handelsübliches, mit Kieselerde gefülltes poröses Polyethylenfolienmaterial wurde als Batterieseparator verwendet! Der Bereich Tür jede Elektrode betrug 20 cm2. Die Zelle wurde mit 6,0 cm3 einer wäßrigen Lösung gefüllt, die 3 Mol ZnBr:. 0,94 Mol N-I-Carboxymethyl-N-Methylpiperidinbromid und 0,2 Mol ZnSO4 enthielt. Die Zelle wurde
5u unter den in Tabelle II angegebenen Bedingungen geladen und entladen. In der Tabelle II sind die Zelleistungsdaten enthalten.
/', A 27 Q\ Ah 13 780 /'',A Qd, Ah £·, %
Tabelle II 0,2 0,56 0,1 0,45 80
Cyclus-Nr. 0,2 0,71 % U 0,1 0,53 75
2 0,2 0,66 58 0.4 0.50 76
4 0,2 0,56 74 0,1 0,27 48
5 0,2 0,61 69 0,1 0,44 72
6*) 58
7 64
*) Man ließ die Zelle zwischen Ladung und Entladung 15 Stunden lang bei offener Stromkreisspannung stehen.
(a) /' = Strom während des Ladens.
Co) = Coulomb beim Laden.
Q''
(c) % U = —-—x 100 = pro/.entige Ausnutzung.
0,96
. 20
(d) / = Strom während des Entladens.
(e) Qd = Coulomb beim Entladen.
(D E Zellnutzleistung.
Beispiel 3 25
Ein Vergleichstest wurde du,eingeführt unter Verwendung der Zelie des Beispiels 2. In diesem Test enthielt der Elektrolyt jedoch keinr halogenkomplexbildendes Aminosäuresalz. Der Elektrolyt enthielt
lediglich 3 M ZnBr2 und 0,2 M ZnSO4. Die theoretische Kapazität dieser Zelle betrug 0,96 Ah. Die
Betriebsbedingungen und die Ergebnisse davon werden in nachstehender Tabelle III wiedergegeben. 30
Tabelle III
Cyclus-Nr. /r, A (?'. Ah % V ld, A Qd, Ah E, %
15
*) Man ließ die Zelle zwischen Ladung und Entladung 15 Stunden lang bei offener Stromkreisspannung stehen. 4:>
(a) /c = Strom während des Ladens.
(b) Qc = Coulomb beim Laden.
(c) "UV = -^-χ 100 = prozentige Ausnutzung. 50
(d) ld = Strom während des Entladens.
(e) Qd = Coulomb beim Entladen.
(f) E = Zellnutzleistung.
Wie aus diesem Beispiel ersichtlich ist, besitzt die Zelle eine geringere Nutzleistung als die erfindungsgemäße Zelle und unterliegt außerdem einer Selbstentladung.
2 0,2 0,77 80 0,4 0,31 41
4 0,2 0,64 67 0,4 0,20 31
5*) 0,2 0,4i 47 0,1 0,0 0
6 0,2 0,86 90 0,1 0,26 30
8 0,2 0,86 90 0,1 0,30 35
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit einer negativen Elektrode aus Zink oder Cadmium, einer positiven Bromelektrode, einem ein Metallbromid enthaltenden wäßrigen Elektrolyten, dessen Metall mit dem Metall der negativen Elektrode identisch ist und einem Komplexbildener für Brom, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komplexbildner ein quaternäres Ammoniumsalz einer N-organosubstituiTten ar-Aminosäure, wobei das Salz in Wasser löslich ist und einen im wesentlichen mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Bromkomplex bildet, enthält.
2. Zelle nach Anspruch 1 mit einer negativen Elektrode aus Zink, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine wäßrige Zinkbromidlösung und das quaternäre Ammoniumsalz der folgenden Formeln
R2 R3 O
N+
/ \
Ri CH2CO2H / \
R1 CH2CO2H
N+ CH2 χ- H / N+ X" CH2CO2H \ Ri / \ CO2
ist, worin X" ein Chlorid- oder Bromidion und R1, R2 und R1 Alkyl- oder Halogenalkylgruppen mit 1 bis 8 C-Atomen bedeuten.
3. Zelle nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß X" Bromid bedeutet.
4. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das quaternäre Ammoniumsalz ein stickstoffsubstituiertes Carboxyethyliieriv;'. von Pyridin ist.
5. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das quaternäre Ammoniumsalz ein stickstoffsubstituiertes Carboxyeihyiderivai von Piperidin ist.
6. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminosäuresalz ein stickstoffsubstituiertes Carboxyethylderivat von Morpholin ist.
7. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminosäure Betain Ist.
8. Wäßrige Metall-Halogen-Sekundärbatterie, enthaltend eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die elektrochemischen Zellen eine negative Zinkelektrode, eine inerte Gegenelektrode und einen wäßrigen Elektrolyten enthalten, wobei der wäßrige Elektrolyt aus einer wäßrigen Zinkbromidlösung und einem kathodisch aktiven Bromkomplex besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Komplex bei Temperaturen unter 600C eine Flüssigkeit und im wesentlichen mit Wasser nicht mischbar ist, wobei sich der Bromkomplex zwischen Brom und einem wasserlöslichen qualernären Ammoniumsalz einer N-organosubstituierten σ-Aminosäure der folgenden Formeln
R2 R3 O
N+ X"
5(1 / \ N+ X-
R1 CH2CO2H / \
R1 CH2CO2H
N+ Χ" N+ X-
M, CH2CO2H R, CH2CO2H
bildet, worin X" ein Chlorid- oder Bromidion und Rh R2 und R1 Alkyl- oder Halogenalkylgruppen mil I bis 8 C-Atomen bedeuten.
9. Zink-Brom-Zclle nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine negative Zinkelektrodc, einen kathodisch aktiven Bromkomplex, eine inerte Elektrode und einen wäßrigen Zinkbromid-Eiektrolyten, enthaltend ein wasserlösliches quaternäres Ammoniumsalz ein τ N-organosubstituierten Aminosäure der folgenden allgemeinen Formeln
R2 R3 O
/ \ CH2CO2H N+ X- R1 / \ R, CH2CO2H .0 χ- 0 N+ N+ X- \ CH2CO2H / \ R1 CH2CO2H
worin X~ ein Chlorid- oder Bromidion und R1, R2 und R3 Alkyl- oder Halogenalkylgruppen mit 1 bis 8 C-Ato- is men bedeuten und worin das N-organosubstituierte Aminosäuresalz in der Lage ist, mit Brom einen im wesentlichen mit Wasser nicht mischbaren Komplex zu bilden, der bei Temperaturen zwischen etwa 10 und etwa 600C eine Flüssigkeit ist.
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische stromerzeugende Zelle mit einer negativen Elektrode aus Zink oder Cadmium, einer positiven Bromelektrode, einem ein Metallbromid enthaltenden wäßrigen Elektrolyten, dessen Metall mit dem Metall der negativen Elektrode identisch ist und einem Komplexbildner für Brom.
Zellen zur Erzeugung von Elektrizität, die zwei Elektroden aufweisen, eine mit einer hochpositiven Oxidationsspannung, die Anode (Anode = negative Elektrode), und die andere mit einer starknegativeci oder Reduktionsspannung, die Kathode (Kathode = positive Elektrode), sind seit langem bekannt. Typisch für derartige Zellen sind Metall-Halogen-Zellen, worin das am häufigsten verwendete Anodenmaterial Zink und das am häufigsten verwendete kathodische Halogen Brom ist. Zu den Vorteilen dieser Zellen gehört ihre extrem hohe theoretische Hochenergiedichte. Beispielsweise hat eine Zink-Brom-Zelle eine theoretische Energiedichte von 200 Wh/0,454 kg (das bedeutet Wattstunden je 0,454 kg) und eine elektrische Spannung von etwa 1,85 Volt je Zelle.
In einer solchen Zelle oxidiert die Oberfläche der Metaüanode, beispielsweise Zink, und erfährt dadurch einen positiven Wertigkeitsanstieg. Demzufolge werden Zinkatome zu Zinkionen, die in den Elektrolyten gelangen. umgewandelt gemäß folgender Gleichung:
Zn > Zn++ + 2e
Die an der Kathode stattfindende chemische Reaktion kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Br2 + 2e > Br~
Die chemische Gesamtreaktion Kann somit wie folgt wiedergegeben werden:
Zn + Br2 <==* Zn++ + 2Br
Der nach rechts weisende Pfeil zeigt die Richtung der chemischen Reaktion während der Zellentladung, und der nach links weisende Pfeil zeigt die chemische Reaktion während der Zelladung an.
Die vorstehend beschriebenen elektrochemischen Zellen sind dafür bekannt, daß sie eine Anzahl an Nachteilcn aufweisen. Die meisten dieser Nachteile hängen mit N^be.,reaktionen zusammen, die in solchen Zellen stattfinden können. Beispielsweise wird während des Ladevorgangs freies Brom in der Zelle erzeugt. Diese? freie Brom ist für eine chemische Reaktion mit der Metallanode verfügbar, wudurch eine Se!bstentladu.ng der Zelle erfolgt. Außerdem besteht die Tendenz zur Wasserstoffgaserzeugung, wenn wesentliche Mengen freies Brom in der wäßrigen Phase vorliegen. Man vermutet, daß Wasserstoff gemäß folgender chemischer Reaktionen erzeugt wird:
Br2 + H2O ► HBr + HBrO
2HBr + Zn > ZnBr2 + H2
Es wurden bisher viele Anstrengungen unternommen, um diese vorstehend fenannten Nachteile zu beseitigen. In der US-PS 25 66 114 wird beispielsweise die Verwendung von Tetraethyi- und Tetramethylammoniumbromid /um Kombinieren mit dem während der Zelladung sich bildenden Brom beschrieben. Das Tetraammoniumsalz wird der die Kiithode umgebenden pulverformigen Kohle zugesetzt.
In der US-PS 37 38 870 wird die Verwendung eines FeststofTgemischs aus Alkylammoniumperchlorat und leitenden Materialien wie Graphit zur Bildung eines festen Additionsproduktes mit Halogen, das während des Ladens solcher Zellen tr-cigesetzt wird, beschrieben.
DE2713780A 1976-04-07 1977-03-29 Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit positiver Bromelektrode Expired DE2713780C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/674,584 US4064324A (en) 1976-04-07 1976-04-07 Metal-Halogenelectrochemical cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2713780A1 DE2713780A1 (de) 1977-10-27
DE2713780C2 true DE2713780C2 (de) 1986-03-13

Family

ID=24707175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2713780A Expired DE2713780C2 (de) 1976-04-07 1977-03-29 Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit positiver Bromelektrode

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4064324A (de)
JP (1) JPS52124134A (de)
BE (1) BE853375A (de)
CA (1) CA1066763A (de)
DE (1) DE2713780C2 (de)
FR (1) FR2347789A1 (de)
GB (1) GB1569399A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116245A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Technische Universität Dresden Elektrolyt-Lösung für wieder aufladbare Hochleistungsbatterien und -kondensatoren

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1129945A (en) * 1977-09-30 1982-08-17 Henry F. Gibbard Complexing agents for zinc bromine storage systems
US4631240A (en) * 1978-12-13 1986-12-23 Tracer Technologies, Inc. Electrochemical cell
US4418128A (en) * 1982-03-25 1983-11-29 Meidensha Electric Mfg. Co., Ltd. Metal-bromine secondary battery
US4550065A (en) * 1982-04-12 1985-10-29 Meidensha Electric Mfg. Co., Ltd. Electrolyte circulation type metal-halogen secondary battery
DE3274702D1 (en) * 1982-04-14 1987-01-22 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Electrolytes circulation type metal-halogen secondary battery
JPS5928588A (ja) * 1982-08-09 1984-02-15 Meidensha Electric Mfg Co Ltd 亜鉛―臭素二次電池
US4452868A (en) * 1982-12-29 1984-06-05 Gould Inc. Metal-chlorine cell with storage of chlorine
US4491625A (en) * 1984-03-26 1985-01-01 Exxon Research & Engineering Co. Zinc-bromine batteries with improved electrolyte
US5439757A (en) * 1992-10-14 1995-08-08 National Power Plc Electrochemical energy storage and/or power delivery cell with pH control
US5496659A (en) * 1992-10-14 1996-03-05 National Power Plc Electrochemical apparatus for energy storage and/or power delivery comprising multi-compartment cells
US5422197A (en) * 1992-10-14 1995-06-06 National Power Plc Electrochemical energy storage and power delivery process utilizing iron-sulfur couple
US5545492A (en) * 1992-10-14 1996-08-13 National Power Plc Electrochemical apparatus for power delivery utilizing an air electrode
US5738956A (en) * 1994-01-28 1998-04-14 Kyowa Hakko Kogyo Agent for maintaining and recovering the function of lead storage battery and electrolyte for lead storage battery using the same
GB2376560B (en) 2000-03-20 2004-10-27 Johan C Fitter Method and apparatus for achieving prolonged battery life
US6899978B2 (en) * 2000-12-18 2005-05-31 Johan Christiaan Fitter Electrochemical cell
KR100976959B1 (ko) 2008-01-22 2010-08-18 주식회사 엘지화학 공융혼합물을 포함하는 전해질 및 이를 구비한전기화학소자
US9905874B2 (en) 2011-09-22 2018-02-27 Bromine Compounds Ltd. Additives for hydrogen/bromine cells
AU2013257586B2 (en) 2012-05-10 2017-11-16 Bromine Compounds Ltd. Additives for zinc-bromine membraneless flow cells
US9899694B2 (en) 2012-07-27 2018-02-20 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Electrochemical energy storage systems and methods featuring high open circuit potential
US8753761B2 (en) 2012-07-27 2014-06-17 Sun Catalytix Corporation Aqueous redox flow batteries comprising metal ligand coordination compounds
US9865893B2 (en) 2012-07-27 2018-01-09 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Electrochemical energy storage systems and methods featuring optimal membrane systems
US9768463B2 (en) 2012-07-27 2017-09-19 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Aqueous redox flow batteries comprising metal ligand coordination compounds
US9559374B2 (en) 2012-07-27 2017-01-31 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Electrochemical energy storage systems and methods featuring large negative half-cell potentials
US10164284B2 (en) 2012-07-27 2018-12-25 Lockheed Martin Energy, Llc Aqueous redox flow batteries featuring improved cell design characteristics
US9382274B2 (en) 2012-07-27 2016-07-05 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Aqueous redox flow batteries featuring improved cell design characteristics
US9692077B2 (en) 2012-07-27 2017-06-27 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Aqueous redox flow batteries comprising matched ionomer membranes
US8691413B2 (en) 2012-07-27 2014-04-08 Sun Catalytix Corporation Aqueous redox flow batteries featuring improved cell design characteristics
EP2953930B1 (de) 2013-02-07 2016-12-07 Bromine Compounds Ltd. Verfahren zur herstellung von 1-alkyl-3-alkyl-pyridiniumbromid und verwendungen davon als additive in elektrochemischen zellen
PL3224266T3 (pl) 2014-11-26 2021-09-27 Lockheed Martin Energy, Llc Kompleksy metali podstawionych katecholanów i zawierające je akumulatory przepływowe redoks
US10253051B2 (en) 2015-03-16 2019-04-09 Lockheed Martin Energy, Llc Preparation of titanium catecholate complexes in aqueous solution using titanium tetrachloride or titanium oxychloride
US10587022B2 (en) 2015-05-11 2020-03-10 Bromine Compounds Ltd. Additive for a flow battery
WO2017081678A1 (en) 2015-11-10 2017-05-18 Bromine Compounds Ltd. Additives for a flow battery
US10316047B2 (en) 2016-03-03 2019-06-11 Lockheed Martin Energy, Llc Processes for forming coordination complexes containing monosulfonated catecholate ligands
US10644342B2 (en) 2016-03-03 2020-05-05 Lockheed Martin Energy, Llc Coordination complexes containing monosulfonated catecholate ligands and methods for producing the same
US9938308B2 (en) 2016-04-07 2018-04-10 Lockheed Martin Energy, Llc Coordination compounds having redox non-innocent ligands and flow batteries containing the same
US10377687B2 (en) 2016-07-26 2019-08-13 Lockheed Martin Energy, Llc Processes for forming titanium catechol complexes
US10343964B2 (en) 2016-07-26 2019-07-09 Lockheed Martin Energy, Llc Processes for forming titanium catechol complexes
US10065977B2 (en) 2016-10-19 2018-09-04 Lockheed Martin Advanced Energy Storage, Llc Concerted processes for forming 1,2,4-trihydroxybenzene from hydroquinone
US10930937B2 (en) 2016-11-23 2021-02-23 Lockheed Martin Energy, Llc Flow batteries incorporating active materials containing doubly bridged aromatic groups
US10497958B2 (en) 2016-12-14 2019-12-03 Lockheed Martin Energy, Llc Coordinatively unsaturated titanium catecholate complexes and processes associated therewith
US10741864B2 (en) 2016-12-30 2020-08-11 Lockheed Martin Energy, Llc Aqueous methods for forming titanium catecholate complexes and associated compositions
US10320023B2 (en) 2017-02-16 2019-06-11 Lockheed Martin Energy, Llc Neat methods for forming titanium catecholate complexes and associated compositions
CN114195704A (zh) * 2021-12-10 2022-03-18 宿迁时代储能科技有限公司 一种用于水系液流电池tempo-季铵盐的制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2566114A (en) * 1945-08-01 1951-08-28 Bloch Rudolf Electric cell
GB1083922A (en) * 1964-04-14 1967-09-20 Mifalei Yam Hamelah Electric cells
FR1532598A (fr) * 1967-06-01 1968-07-12 Trt Telecom Radio Electr Perfectionnements aux transmissions d'informations entre installations fixes et trains
CH509672A (it) * 1969-04-23 1971-06-30 Consiglio Nazionale Ricerche Elettrodo per accumulatori elettrici a alogenuro di zinco in elettrolita acquoso del tipo a catodo solubile ed anodo disciolto
US3738870A (en) * 1969-04-23 1973-06-12 Consiglio Nazionale Ricerche Storage batteries containing zinc halide in an aqueous solution of the type having a soluble cathode and a dissolved anode
US3660170A (en) * 1970-04-08 1972-05-02 Gen Electric Dendrite-inhibiting additive for battery cell having zinc electrode
US3945849A (en) * 1970-06-26 1976-03-23 Polaroid Corporation Battery cell with quaternary ammonium halide
US3944430A (en) * 1970-09-18 1976-03-16 Union Carbide Corporation Rechargeable galvanic cell and electrolyte therefor-II
US3811945A (en) * 1972-08-24 1974-05-21 Consiglio Nazionale Ricerche Electric battery
CH554078A (fr) * 1971-08-31 1974-09-13 Consiglio Nazionale Ricerche Accumulateur electrique.
US3816177A (en) * 1972-11-17 1974-06-11 Eco Control Secondary cells and batteries

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116245A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Technische Universität Dresden Elektrolyt-Lösung für wieder aufladbare Hochleistungsbatterien und -kondensatoren

Also Published As

Publication number Publication date
JPS52124134A (en) 1977-10-18
GB1569399A (en) 1980-06-11
US4064324A (en) 1977-12-20
BE853375A (fr) 1977-10-07
FR2347789A1 (fr) 1977-11-04
JPS6327830B2 (de) 1988-06-06
FR2347789B1 (de) 1983-05-20
CA1066763A (en) 1979-11-20
DE2713780A1 (de) 1977-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2713780C2 (de) Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit positiver Bromelektrode
DE2639121C3 (de) Galvanisches Element und Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytsalzes für dieses Element
DE2357133C2 (de) Galvanisches Sekundärelement mit einer Halogenelektrode
DE2840795C2 (de)
DE60032417T2 (de) Sekundärbatterie und Kondensator mit Indol-Polymerverbindung
DE69535612T2 (de) Ionenleitendes material mit guten korrosionshemmenden eigenschaften
DE60215439T2 (de) Elektrolytlösung und deren Verwendung in einer elektrochemischen Zelle
DE102014106976B4 (de) Elektrochemische Vorrichtung mit einem Carboranylmagnesiumelektrolyt sowie Verfahren zur Herstellung
DE2711695A1 (de) Verfahren zur verbesserung der leistungsfaehigkeit von elektrochemischen systemen, nach diesem verfahren arbeitende elektrochemische zellen und batterien und fuer diese verwendbarer fluessiger komplex
DE2712980A1 (de) Elektrochemische zelle
DE102015105754B4 (de) Fluoridionenbatterie
DE3138668C2 (de) Chemische Stromquelle
DE2711694A1 (de) Verfahren zur verbesserung der leistungsfaehigkeit von elektrochemischen systemen, nach diesem verfahren arbeitende elektrochemische zelle und batterie und dafuer verwendbarer fluessiger komplex
DE2740884A1 (de) Verbesserter elektrolyt zum betrieb elektrochemischer halogenidzellen
DE2828628A1 (de) Elektrochemische zelle
DE2262660C3 (de) Nichtwäßriges galvanisches Element
DE2842500C2 (de)
DE2713016C2 (de) Elektrochemische stromerzeugende Zelle mit positiver Bromelektrode
DE112018003716B4 (de) Redox-Flow Batterie
DE1909669B2 (de) Verfahren zur verbesserung des wiederaufladens von elektrischen akkumulatoren mit einem alkalischen elektrolyten
DE3511703A1 (de) Lithiumionenleiter
WO2020141034A1 (de) Elektrolyt für eine zinkbatterie
DE2546677A1 (de) Verfahren zur herstellung von cadmiumelektroden fuer nickel-cadmium-batterien
DE3136161A1 (de) &#34;elektrochemischer akkumulator&#34;
DE2908443A1 (de) Elektrischen strom erzeugende zelle

Legal Events

Date Code Title Description
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition