DE2735069A1 - Verfahren zur erzeugung von elektrischem strom und galvanisches element zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-h>g Dipl.-Chem Qipl-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leise^ 735069 Ernsbergerslrasse 19

8 München 60

2. August 1977

Unser Zeichen; M 1398 MICIiELIN & CIE.

(Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN) 63 CLERMONT-FERRAND

Frankreich

Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom und galvanisches Element zur Durchführung des

Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen sowie auf ein galvanisches Element zur Durchfuhrung des Verfahrens. Das Element enthält eine Zelle mit wenigstens einem Anodenraum und einem Katodenraum·

Insbesondere-bezieht sich die Erfindung auf solche galvanische Elemente, die einen Raun aufweisen, der einen flüssigen Elektrolyt enthält, in dem sich feste Teilchen befinden, wobei sich der Elektrolyt und die Teilchen bewegen. Dieser Raum enthält ein als Elektronenkollektor bezeichnetes

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elektrisch leitendes Organ, das dazu bestimmt ist, die im Verlauf der in dem Raum ablaufenden chemischen Reaktionen freigesetzten elektrischen Ladungen zu sammeln oder die für diese Reaktionen erforderlichen elektrischen Ladungen zu liefern.

Die Teilchen können vollständig aus einem Material bestehen, das an der elektro-chemischen Reaktion teilnimmt und "aktives Material" genannt wird. Dies gilt insbesondere für Brennstoffteliehen, beispielsweise aus aktiven Anodenmetallen.

Andrerseits können diese Teilchen teilweise aktiv sein und/oder als Träger für wenigstens ein aktives Material dienen. Dies gilt insbesondere bei Teilchen, deren elektrochemisch inaktiver Kern mit wenigstens einem festen, flüssigen oder gasförmigen aktiven Material überzogen ist und die Rolle des Trägers des aktiven Materials und gegebenenfalls die Rolle eines Katalysators spielt.

Die Erfindung bezieht sich besonders auf galvanische Elemente, in denen durch wenigstens einen ihrer Räume eine Strömung eines flüssigen Elektrolyts erzeugt wird, der Teilchen entsprechend der oben angegebenen Definition enthält, die intermittierend mit dem Kollektor derart in Kontakt stehen, daß die Diffusion des aktiven Materials oder eich aus der elektrochemischen Reaktion ergebenden Produkte begünstigt wird.

Zur Erhöhung der Leistung pro Volumeneinheit dieser Elemente hat die Anmelderin in einer französischen Patentanmeldung Nr.76 24 465 vom 6.August 1976 mit dem

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Titel "Generateurs electrochimiques ä* lit de sedimentation" vorgeschlagen, in dem Raum eine Strömung zu erzeugen, bei der die Teilchen, deren Dichte grüßer als die Dichte des Elektrolyts ist, ein an die untere Fläche des Raums angrenzendes Sedimentationsbett bilden, wobei die Oberfläche dieser unteren Fläche wenigstens teilweise von der gesamten Oberfläche des Elektronenkollektors oder von einem Teil dieser Oberfläche gebildet ist, die auf Seiten des Elektrolyts angeordnet ist.

Die Teilchen, die sich auf Grund ihres Gewichts vorzugsweise an der unteren Fläche des Raums in einem mit "Gedimentationsbett" bezeichneten Gebiet konzentrieren, werden vom Elektrolyt mitgeführt.

Die Bewegungen der Teilchen im Inneren dieses Sedimentationsbetts gewährleisten eine hohe Stromdichte, wobei sogar noch die Diffusionserscheinungen erleichtert werden. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die untere Fläche mit Erhebungen zu versehen, die über einer Grundfläche angeordnet sind. Diese Grundfläche ist gegebenenfalls wenigstens zum Teil unkörperlich. Anschliessend bezeichnet der Ausdruck "untere Fläche" des Raums entweder die tatsächliche Oberfläche dieser unteren Fläche, wenn sie keine Erhebungen aufweist, oder die Grundfläche, wenn sie mit Erhebungen versehen ist; der Ausdruck "Oberfläche" der unteren Fläche bezeichnet die tatsächliche Oberfläche.

Zur zweckmässigen Bildung eines solchen Sedimentationsbetts ist nach der oben erwähnten- Patentanmeldung vorgesehen, daß jede Normale zur unteren Fläche des Raums, die gegen den Elektrolyt gerichtet ist, mit der ansteigenden Vertikalen einen Winkel mit dem Wert O⁰ oder einen kleinen Winkel und auf jeden Fall einen Winkel unter 90° bildet.

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-X-

AA

Damit die Strömung erleichtert wird, können die obere Fläche und die untere Fläche des Raums einen in der Strömungsrichtung konvergierenden Winkel bilden, der vorzugsweise höchstens 10° und vorteilhafterweise höchstens 1° beträgt. Bei der Schaffung des Sedimentationsbetts spielen folgende Hauptparameter eine Rolle:

d_Q = Dichte der Teilchen;

d^ = Dichte des Elektrolyts;

D = mittlerer Durchmesser der Teilchen im Elektrolyt;

u = mittlere Strömungsgeschwindigkeit in dem Raum, d.h. das Verhältnis:

Gesamtdurchflußmenge der Teilchen und des Elektrolyts mittlerer Querschnitt des Strömungsfadens

Dieser mittlere Querschnitt wird senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum an einem im wesentlichen in der Raummitte liegenden Punkt gemessen;

μ = Viskosität des Elektrolyts;

e = mittlerer Abstand zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche desRaums;

L = mittlere Länge des Raums; 1 = mittlere Breite des Raums;

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die Werte e, L, 1 werden wie der mittlere Querschnitt an einer im wesentlichen in der Raummitte liegenden Stelle gemessen, wobei die Messung senkrecht zur unterenFläche für e parallel zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum für L und senkrecht zu dieser Richtung für 1 durchgeführt wird;

2U₁ e u R = Reynoldszahl = ;

ν _ Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen ν der Teilchen und dem Gesamtvolumen V des Elektrolyts in dem Raum an einem beliebigen Zeitpunkt.

Vorzugsweise, hat d_oden Wert von wenigstens 2,5; d hat den Wert von höchstens 1,6 ; D hat den Wert von wenigstens 30 Aim; u liegt zwischen 5m/min und 60m/min; e hat den Wert von höchstens 1 cm; das Verhältnis l/e beträgt mindestens 10; L liegt zwischen 10 cm und 1 m, wobei sich L im gleichen Sinn wie das Verhältnis

e^a u^b u^c

(H₀-(I₁ )^dD^2f

a, b, c, d und 2f sind positive Exponenten; R hat den Wert von höchstens 4000; v/V beträgt höchstens 0,30; ju beträgt höchstens 0,01 ÄiseriUe.Vorteilhafterweise *d_o hat wenigstens den Wert 4; d₁ hat höchstens den Wert 1,4; D hat wenigstens den Wert 40 yum; der Wert von u liegt zwischen 10 m/min und 30 m /min; der Wert e liegt zwischen 1 mm und 5mm; der Wert von l/e beträgt wenigstens 20; der Wert von L liegt zwischen 20cm und 60cm; R hat höchstens den Wert 3000; v/V hat höchstens den Wert 0,15; » hat höchstens den Wert 0,005 Poise

' viii

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-Sf-

Eine homogene Verteilung der Teilchen Über die gesamte Breite der unteren Fläche des Raums wird folgendermaßen definiert:

Die Größe w sei ein Teilvolumen in irgendeinem gegebenen Abstand χ vom Eingang des Raums, wobei dieser Abstand parallel zur mittleren Strömungsgeschwindigkeit in dem Raum gemessen wird. Dieses Teilvolumen w zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche des Raums ist seitlich von einem im wesentlichen senkrecht zur unteren Fläche verlaufenden Zylinder begrenzt, der einen kleinen Abschnitt s dieser unteren Fläche mit gegebener Form und Fläche umgibt. Die Anzahl der an Jedem gegebenen Zeitpunkt in dem Teilvolumen W enthaltenen Teilchen ist unabhängig von der Lage des Abschnitts s in der gesamten j Breite der unteren Fläche bei konstantem Abstand χ ;

im wesentlichen konstant.

Damit die oben beschriebenen Elemente mit "Sedimentationsbett¹¹ befriedigend arbeiten, müssen die in den Raum eindringenden Teilchen im wesentlichen homogen über die gesamte Breite der unteren Fläche verteilt sein. Wenn die Teilchen ungleichmässig verteilt sind, dann hält diese Ungleichmässigkeit in dem Sedimentationsbett an, wenn sich dieses in dem Raum bewegt. Dies ist der Fall, weil die Elektrolytströmung praktisch keine Turbulenz aufweist. Das Sedimentationsbett weist somit einerseits Bereiche auf, in denen die Teilchenkonzentration zu gering 1st, was zu einem großen Leistungsverlust des Elements führt, und es weist andrerseits Bereiche auf, in denen die Konzentration der Teilchen zu groß ist, was dazu führt, daß sich Teilchen an der Kollektoroberfläche festsetzen und den Raum verstopfen, so da6 er unbrauchbar wird.

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Mit Hilfe der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden.

Nach der Erfindung ist das Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen in einem galvanischen Element mit wenigstens einer Zelle und wenigstens einem einen flüssigen Elektrolyt enthaltenden Raum, einem Eingang, einem Ausgang, einer oberen Fläche, einer unteren Fläche, deren Oberfläche wenigstens zum Teil von der gesamten oder einen Teil der auf der Seite des Elektrolyts befindlichen Oberfläche wenigstens einet Elektronenkollektors gebildet ist, wobei in dem Raum eine Strömung aus dem Elektrolyt erzeugt wird, der feste, wenigstens teilweise aktive und/oder feste, wenigstens ein aktives Material transportierende Teilchen enthält, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eindringen der Strömung in den Raum eine Divergenz der Strömungslinien erzeugt wird, so daß am Eingang des Raums eine im wesentlichen homogene Verteilung der Teilchen in der gesamten Breite der unteren Fläche erhalten wird und daß sich in wenigstens einem Teil des Raums die Teilchen in Form eines an die untere Fläche angrenzenden Sedimentationsbetts bewegen, das im wesentlichen In der gesamten Breite der unteren Fläche homogen 1st und vom Elektrolyt mitgefUhrt wird.

Unter "Strömungelinien¹¹ wird die Definition verstanden, die in dem Buch mit dem Teltel "Transport phenomena" von R.B.Bird, W.E.Stewart und E.N. Lightfoot des Verlags John Wiley and Sons Inc., auf den Selten 135 bis 148 angegeben 1st, d.h. eine Kurve, die an jedem ihrer Punkte tangential zum Geschwindigkeitsvektor an diesem Punkt verläuft.

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- sr-

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein galvanisches Element zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Ansicht eines galvanischen

Elements nach der Erfindung aus einer einen Raum mit Sedimentationsbett enthaltendenZelle, einer ZuIeitungsvorrichtung und einer Ableitvorrichtung,

Fig.2 eine schematische Ansicht eines Teils der unteren Fläche des Raums von Fig.1,

Fig.3 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Zuleitungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig.4 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Zuleitungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig.5 eine schematische Ansicht einer weiteren Zuleitungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig.6 eine schematische Ansicht einer weiteren Zelle nach der Erfindung in einem Schnitt längs einer parallel zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum und senkrecht zur unteren Fläche dieses Raums verlaufenden Symmetrieebene,

Fig.7 eine schematische Ansicht der Zelle von Fig.6 in

einem Schnitt längs einer senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in diesem Raum verlaufenden Ebene,

Fig.θ eine schematische Draufsicht auf die Zelle nach den Figuren 6 und 7 in einem Schnitt längs einer

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Y-

parallel zur unteren Fläche dieses Raums Ebene und

Fig.9 eine schematische Darstellung eines galvanischen Elements, das eine Schaltung der Zelle nach den Figuren 6 und 7 bildet.

In Fig.1 ist ein von einer Zelle 100 gebildetes galvanisches Element 1 nach der Erfindung dargestellt. Diese Zelle 100 enthält einen Raum 10 , der von einer unteren Fläche 101 begrenzt ist, die von der oberen elektrisch leitenden Fläche eines Elektronenkollektors 1011 gebildet ist.

Der Raum 10 ist auch von einer oberen Fläche 102, die von der unteren Fläche eines weiteren (nicht dar ge stellten) Raums des Elements 1 gebildet ist, sowie von den Seitenflächen 10J und 104 begrenzt.

Die untere Fläche 101 und die obere Fläche 102 sind im wesentlichen eben; sie verlaufen horizontal und haben d ie gleiche rechtwinklige Form. Die Seitenflächen 103 und 104 sind im wesentlichen eben, parallel, vertikal und rechtwinklig. Der Raum 10 ist an seinem offenen Ende 105, das als Raumeingang bezeichnet wird, an eine Zuleitungsvorrichtung 11 angeschlossen. Andrerseits ist der Raum 10 an seinem offenen Ende 106, das als Raumausgang bezeichnet wird, an eine Ableitvorrichtung 12 angeschlossen.

Die Zuleitungsvorrichtung 11 weist eine untere Fläche und eine obere Fläche 112 auf, die im wesentlichen eben sind und horizontal verlaufen. Ferner enthält die Zuleitungsvorrichtung 11 zwei einander gegenüberliegende,

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im wesentlichen ebene und vertikale Seitenflächen 113 und 114. Die Seitenflächen 113 und 114 schließen einen zum Eingang 105 des Raums 10 hin divergierenden Winkel α ein. Die Halbierungsebene des Winkels α ist die im wesentlichen senkrecht zur unteren Fläche 111 verlaufende Ebene, die den Winkel α in zwei gleiche Winkel a. und

O₂ teilt. Diese Halbierungsebene, die auf der oberen Fläche 112 durch die Spur P₁ angegeben ist, ist vorzugsweise eine Symmetrieebene für den Raum 10 und für die Zuleitungsvorrichtung 11. Die Flächen 111, 112, 113 und 114 der Zuleitungsvorrichtung 11 fügen sich jeweils an die Flächen 101, 102, 103 und 104 des Raums 10 an.

Die Zuführungsleitung 115 bildet den Eingang der Zuleitungsvorrichtung 11 gegenüber der öffnung 105, wobei sich diese Zuführungsleitung an der Stelle an die gegenüberliegenden Flächen 113 und 114 anschließt, wo diese den kleinsten Abstand voneinander haben.Die mittlere Strömungsrichtung in der Leitung 115, die in Richtung des Pfeils F115 verläuft, liegt parallel zur unteren Fläche 111 der Zuleitungsvorrichtung 11. Der tatsächliche oder der mittlere Innendurchmesser Dc der Leitung 115 ist klein gegen die Breite 1 des Raums 10, wobei das Verhältnis 1/Dc vorzugsweise mindestens den Wert 3 und vorteilhafterweise mindestens den Wert 5 hat. Wenn die Leitung 115 kein rotationssymmetrischer Zylinder ist, dann wird ihr Durchmesser nach der Formel 4S/P berechnet, in der S die Senkrechte zur mittleren Strömungsrichtung F115 in dieser Leitung gemessene Querschnittsfläche und P der Umfang dieses Querschnitts ist.

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Das Verhältnis der maximalen und minimalen linearen Abmessungen dieses Querschnitts hat vorzugsweise höchstens den Wert 5 und vorteilhafterweise höchstens den Wert 3; das Verhältnis mit dem Wert 1 entspricht dabei offensichtlich einem Kreisquerschnitt.

In die Zuleitungsvorrichtung 11 wird über die Leitung ein flüssiger Elektrolyt 20 eingeführt, in dem sich feste Teilchen 21 befinden, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts 20 ist. Der Winkel α ist vorzugsweise so gewählt, daß er höchstens 20° und vorteilhafterweise höchstens15° beträgt.

Auf diese Weise wird entsprechend einer ersten bevorzugten Variante eine gleichmässige Divergenz der Strömungslinien hervorgerufen, ehe der Elektrolyt 20 und die Teilchen 21 in den Raum 10 eindringen; diese Divergenz ist durch die Pfeile F11 angegeben.

Dadurch wird eine praktisch homogene Verteilung der Teilchen 21 am Eingang 105 des Raums 10 in der gesamten Breite der unteren Fläch« 101 erhalten, wie in Fig.2 dargestellt ist.

Die Größe s_Q ist ein kleiner konstanter Flächenabschnitt dar unteren Fläche 101 des Raums 10, der in einem kleinen Abstand x_Q von der Linie 1051 der Fläche 101 liegt; die Linie 1Q51 entspricht dem Eingang 105 des Raums. Der Zylinder y_o,der im wesentlichen senkrecht zur unteren Fläche 101 , und den Flächenabschnitt e_o umgibt, begrenzt das Teilvolumen w_o zwischen der unterenFläche 101 und der oberen fläche 102, die durch ihren vom Zylinder y_ft

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umgebenen Flächenabschnitt s¹ dargestellt ist.

Die Anzahl der an einem gegebenen Zeitpunkt in dem Teilvolumen w_Q befindlichen Teilchen 21 ist im wesentlichen konstant, was unabhängig von der Position des Flächenabschnitts s_Q auf der Linie %_Q im Abstand x_Q von der Linie 1031 gemessen parallel zur mittleren Strömungsrichtung F10, d. h. unabhängig von der Position dieses Teilvolumens in unmittelbarer Nähe des Eingangs 105 des Raums 10 gilt.

Die Größe w ist ein Teilvolumen des Raums 10, bei dem die Teilchen 21 abgesunken sind; dieses Teilvolumen ist in der gleichen Weise wie das Teilvolumen w_Q durch den Zylinder y, den kleinen konstanten Flächenabschnitt s der unteren Fläche 101 und den Flächenabschnitt s* der oberen Fläche 102 begrenzt. Das Teilvolumen w liegt im Abstand χ von der Linie 1051, wobei die Linie A das obere Niveau des (nicht dargestellten) Sedimentationsbetts der Teilchen 21 im Teilvolumen w angibt. Dank der homogenen Verteilung der Teilchen am Eingang des Raums ist das Sedimentationsbett nach der Erfindung in der gesamten Breite des Raums homogen, was bedeutet, da8 die Anzahl der Teilchen 21 im Teilvolumen w im wesentlichen konstant ist, und zwar unabhängig von der Position des Flächenabschnitts s auf der Linie X im Abstand χ von der Linie 1051, gemessen parallel zur mittleren Strömungerichtung längs des Pfeile F10.

Die im Teilvolumen w_Q dargestellten Teilchen 21 sind nicht abgesunken, doch bi#tet die Anordnung auch den Vorteil, daß gegebenenfalls bei einer anderen Ausführungs-

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form eine Sedimentation der Teilchen 21 in der Zuleitungsvorrichtung 11 gemäß einem in der gesamten Breite der unteren Fläche 111 der Vorrichtung 11 homogenen Sedimentationsbett wenigstens in unmittelbarer Nähe des Eingangs 105 ermöglicht wird, so daß die Teilchen 21 in Form eines Sedimentationsbetts in den Raum eintreten, was die Leistung des Elements doch weiter vergrößert.

Gemäß einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung kann mehr als ein divergierender Teil in der Zuleitungsvorrichtung vorgesehen werden.

In Fig.3 ist beispielsweise eine Zuleitungsvorrichtung 31 mit vier vertikalen, sich paarweise gegenüberliegenden Seitenflächen dargestellt; die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 311 und 312 schließen den Winkel α ein, und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 313 und 314 schließen den Winkel α¹, ein. Die vorzugsweise gleichen Winkel α, und α', divergieren in Richtung zum Eingang 305 eines nicht dargestellten Raums. Die Zuführungsleitung 315 schließt sich an der Stelle an die zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen 311 und

312 an, an der diese den kleinsten Abstand voneinander haben. Ebenso schließt sich dJb Zuführungsleitung 315* an die zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen

313 und 314 an der Stelle an, an der diese den kleinsten Abstand voneinander haben. Diese Anordnung ist beispielsweise dann von Nutzen, wenn der Generator im Verlauf seines Betriebs seitlichen Neigungen ausgesetzt werden kann.

Flg.4 zeigt eine andere Zuleitungevorrichtung 4 entsprechend einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung.

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Diese Zuleitungsvorrichtung 4 enthält zwei einander gegenüberliegende vertikale Flächen 41 und 42, die den in Richtung zum Eingang 405 eines (nicht dargestellten) Raums divergierenden Winkel α ^ einschließen. Die Zuführungsleitung 43 schließt sich an die einander gegenüberliegenden Flächen 41 und 42 an der Stelle an, an der diese den kleinsten Abstand voneinander haben.

Diese Zuführungsleitung 43 weist drei in Strömungsrichtung mit 431, 432 und 433 numerierte geradlinige Abschnitte auf .Die mittlere Strömungsrichtung gemäß dem Pfeil F433 in dem am weitesten abströmseitig liegenden Abschnitt 433 verläuft im wesentlichen parallel zur horizontalen unteren Fläche 410 der Zuleitungsvorrichtung 4 , und sie erfolgt im wesentlichen in der Halbierungsebene P^ des Winkels α ^. Die Abschnitte 431 und 432 bilden einen Knick mit dem Winkel ß, und die Abschnitte 432 und 433 bilden in der gleichen Weise einen Knick mit dem Winkel ß'; die Winkel ß und ß' entsprechen dabei den Änderungen der mittleren Strömungsrichtung in der Leitung 43 an den Knicken. Mit einer solchen Anordnung kann eine Sperrigkeit des galvanischen Elements in seinem Mittelabschnitt vermieden werden; der Zuströmabschnitt 431 der Leitung 43 läßt den Elektrolyt und die Teilchen seitlich ankommen. Die Winkel β und ß* liegen vorzugsweise zwischen

ο 70 und 90 , und sie ermöglichen eine homogene Verteilung der (nicht dargestellten) Teilchen im (nicht dargestellten) Elektrolyt vor dem Einmünden der Strömung in den mit dem Winkel α ^ divergierenden Abschnitt.

In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das galvanische Element 5 enthält den in Fig.1

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dargestellten Raum 10 und eine ZuIeitungsvorrichtung 51, die an ihrem dem Eingang 105 des Raums 10 gegenüberliegenden Ende eine Leitung 515 aufweist.

Die untere Fläche 511 und die obere Fläche 512 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind gekrümmt, und sie schließen sich tangential an die untere Fläche 101 und an die obere Fläche 102 des Raums 10 an. Wenn P51 eine zur mittleren Strömungsrichtung F10 in dem Raum 10 und senkrecht zur unteren Fläche 101 dieses Raums verlaufende Ebene ist, dann ist diese Sbene P51 in Fig.5 durch ihre Spuren P511 und P512 auf der unteren Fläche 511 bzw. auf der oberen Fläche 512 der Zuleitungsvorrichtung 51 angegeben. An einem beliebigen Punkt der Ebene P51 in der Vorrichtung 51 liegen die Spuren P511 und P512 im Abstand e5 voneinander; dieser Abstand ist dabei senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung F10 gemessen.

Die untere Fläche 511 und die obere Fläche 512 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind so gekrümmt, daß sich der Abstand e5 in Richtung zum Eingang 105 des Raums 10 an wenigstens einem Teil der Zuleitungsvorrichtung 51 fortlaufend verringert. Das gleiche Ergebnis kann auch erhalten werden, wenn eine der Flächen 511 und 512 eben ist.

BIe einander gegenüberliegenden Seitenflächen 513 und 514 der Zuleitungsvorrichtung 51 sind Abschnitte von Zylindern, deren Mantellinien senkrecht zur Verlängerung der unteren Fläche 101 des Raums 10 verlaufen. Diese Zylinderabschnitte haben eine gekrümmte Form, und sie schließen sich tangential an die Seitenflächen 103 und

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104 des Raums 10 an.

P513 ist eine die Seitenfläche 513 berührende Ebene, und P514 ist eine die entgegengesetzte Seitenfläche berührende Ebene. Die Ebenen P513 und P514 verlaufen so, daß sie einen maximalen Winkel α ^ einschließen, der dem Divergenzwinkel der einander gegenüberliegenden Flächen 513 und 514 In Richtung zur öffnung 105 entspricht.

Die fortlaufende Verringerung des Abstandes e5 ermöglicht einen Divergenzwinkel α , der deutlich größer als 20° 1st; sein Wert kann 90° erreichen oder über diesen Wert hinausgehen. Dieser hohe Wert des Divergenzwinkels α e kann auch dann beibehalten werden, wenn die Seitenflächen 513 und 514 nicht gekrümmt, sondern wie die in Fig.1 dargestellten Seitenflächen 113 und 114 eben sind. Auf diese Weise kann also die Länge der Zuleitungsvorrichtung um mehr als die Hälfte verringert werden· Die tangentialen Verbindungen des Elements 5 auf der Höhe der öffnungen 105 des Raums 10 zwischen den Flächen 511, 512, 513 und 514 der Zuleitungsvorrichtung 51 und den Flächen 101, 102, 103 und 104 des Raums 10 verringern die Turbulenzen am Eingang 105 des Raums 10 und verbessern darUberhinaus auch noch die Homogenität des Sedimentationsbetts in dem Raum.

In den Figuren 6 bis 8 1st ein· weitere Zelle 6 nach der Erfindung zu erkennen. Die Zelle 6 enthält einen Raum 60, eine Zuleitungsvorrichtung 61 und «in« Ableitvorrichtung 62; diese drei Baueinheiten 60, 61 und 62 bilden einen Hohlraum 63 in einem starren und.isolierenden Block 64, der beispielsweise aus Kunststoff besteht.

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- yr -'

Der Raum 6o enthält eine untere Fläche 601 und eine obere Fläche 602, wobei diese Flächen eben sind, die Form von zwei gleichen Rechtecken R haben und übereinander angeordnet sind.

Diese Flächen 601 und 602 sind durch zwei Seitenflächen 603 und 604 verbunden, die die Form halber rotationssymmetrischer Zylinder haben; die konkaven Ausnehmungen dieser Seitenflächen 603 und 604 sind zum Elektrolyt gerichtet. Die obere Fläche 602 ist von der unteren Fläche eines weiteren Raums 65 der Zelle 6 gebildet· Die untere Fläche 601 besteht zumindest an einem Teil der auf der Seite des Elektrolyts angeordneten Oberfläche aus einem Elektronenkollektor 6011, der beispielsweise icon einer Metallfolie gebildet ist. Der Raum 60 ist mittels seines Eingangs 605 an die Zuleitungsvorrichtung 61 und mittels seines Ausgangs 606 an die Ableitvorrichtung 62 angeschlossen. Die Zuleitungsvorrichtung 61 weist eine die untere Fläche 601 des Raums verlängernde ebene untere Fläche 611 sowie eine die obere Fläche 602 des Raums verlängernde ebene obere Fläche auf. Diese Flächen 611 und 612 sind von gleichen Halbkreisen C begrenzt, deren Mitten O₁ und O₂ im Eingang des Raums 60 liegen. Die untere Fläche 611 und die obere Fläche 612 der Zuleitungsvorrlchtung 61 sind durch eine halbringförmige Seitenfläche 613 verbunden; die konkave Ausnehmung dieser Fläche 1st gegen den Elektrolyt gerichtet. Die Zuleitungsvorrichtung 61 weist außerdem eine gerade Zufuhrungeleitung 614 auf, die an der oberen Fläche 612 und vorzugsweise in der Nähe der Seitenfläche 613 dieser Vorrichtung mündet. Die Zuleitungsvorrlchtung 61 und der Raum 60 besitzen die gleiche Symmetrieeben· Pg, die senkrecht zu den unteren Flächen 601 und 611 und zu den

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den Eingang 603 und den Ausgang 6o6 des Raums 60 begrenzenden Ebenen verläuft; die Ebene Pg läuft offensichtlich durch die Mitten O₁ und O₂. Die Leitung 614 verläuft in der Richtung F61, die gegen die untere Fläche 611 der Vorrichtung gerichtet ist und in der Bynnetrieebene P6 liegt. Diese Richtung F61 stellt die mittlere Strömungsrichtung in der Leitung 614 dar; sie fällt offensichtlich mit der Achse dieser Leitung zusammen, wenn diese eine Achse hat. Die Richtung F61 schließt mit der Spur P61 der Symmetrieebene P6 auf der unteren Fläche 611 der ZuIeitungsvorrichtung 61 einen Winkel γ ein, der sich zwischen 20° und und vorzugsweise zwischen 75° und 85° ändern kann, wobei die Spur P61 gegen den Eingang 605 gerichtet ist.

Der Abstand h zwischen dem oberen Ende 6141 der Leitung und der unteren Fläche 611 der Zuleitungsvorrichtung 61 beträgt vorzugsweise wenigstens 2D_ und vorteilhafterweise wenigstens 4D_C, wobei D_c der tatsächliche oder mittlere Innendurchmesser des Querschnitts der Leitung 614« gemessen senkrecht zur Richtung F61 ist. Die Definition des mittleren Durchmessers ist oben angegeben worden.

Durch die Zuführungsleitung 614 wird in die Vorrichtung ein (nicht dargestellter) flüssiger Elektrolyt eingeführt, der (nicht dargestellte) fest· Teilchen enthält, öle beschriebene Anordnung ermöglicht es, eine schnelle Divergenz der in Fig.8 schematisch durch die Pfeile F615 angegebenen Strömungslinien zu erhalten, wobei der nicht bezeichnete gestrichelte Kreis,von dem die Pfeile InFIg.8 ausgehen, die Spur der Verlängerung der Innenwand 6142 der Leitung 614 auf der unteren Fläche 611 darstellt. Diese

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Divergenz ermöglicht eine Ausbreitung des Strömungsfadens auf die gesamte untere Fläche 611 vjid als Folge davon eine homogene Verteilung der feilchen am Eingang 605, und sie macht es möglich, im Raum 60 ein homogenes, vom Elektrolyt mitgeführtes Sedimentationsbett zu erhalten; die mittlere Strömungsrichtung verläuft dabei Entsprechend dem Pfeil F60. Bei allen in den Figuren 1 bis 8 dargestellten ZuIeitungsvorrichtungen beträgt der tatsächliche oder mittlere Innendurchmesser der ZufUhrungsleitungen vorzugsweise höchstens ein Drittel der Breite des Raums am Raumeingang. Vorteilhafterweise ist dieser Durchmesser höchstens gleich einem Fünftel dieser Breite.

In den Räumen nach der Erfindung kann die Oberfläche tferunteren Fläche so ausgebildet sein, daß sie nur teilweise von der auf der Seite des Elektrolyts liegenden Oberfläche des Kollektors gebildet ist, wenn beispielsweise diese untere Fläche stellenweise fUr den Elektrolyt durchlässig 1st, so daß eine Ionenverbindung durch diese untere Fläche ermöglicht wird. Zur Erhöhung der Elektronenaustauschvorgänge können andrerseits die Seitenflächen des Raums ganz oder teilweise mit einem Elektronen leitenden Material, beispielsweise mit dem gleichen Material wie die Oberfläche des Kollektors, überzogen sein. Aus diesem Grund ist die untere Hälfte der Seitenflächen 603 und 604 des Raums 60 von Oberflächenabschnitten des Kollektors 6011 (Fig.7) gebildet. Zu diesem Zweck können die Flächen der Zuleitungevorrichtung auch ganz oder teilweise aus einem Elektronen leitenden Material, beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Oberfläche des Kollektors, gebildet sein ·

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Damit das Ableiten des Elektrolyts und der Teilchen aus dem Raum ohne Störung des Sedimentationsbetts in dem Raum erleichtert wird, kann es vorteilhaft sein, die Ableitvorrichtung mit ebensolchen Anordnungen auszustatten, wie sie erfindungsgemäß für die Zuleitungsvorrichtungen beschrieben worden sind.

Aus diesem Grund weist beispielsweise die Ableitvorrichtung 12 des Elements 1 im wesentlichen ebene und horizontale untere und obere Flächen 121 bzw. 122 sowie zwei im wesentlichen ebene und vertikale, einander gegenüberliegende Flächen 123 und 124 auf. Die Seitenflächen 123 und 124 schliessen den vom Ausgang 106 des Raums 10 zur AbfUhrungsleitung 125 der Ableitvorrichtung 12 konvergierenden Winkel <*' auf; die Leitung 125ermöglicht es, aus dem Element den Elektrolyt und die während ihres Durchgangs durch das Element nicht vollständig verbrauchten Teilchen 21 abzuleiten. Der Winkel α * ist so gewählt, daß er vorzugsweise höchstens 20° und vorteilhafterweise höchstens beträgt. Auf diese Weise wird eine regelmässige Konvergenz der Strömungslinien auf der Abströmselte des Raums 10 in der Ableitvorrichtung 12 erreicht; diese Konvergenz ist durch die Pfeile F21 angegeben. Wenn das Sedimentationsbett in unmittelbarer Nähe des Eingangs 105 des Raums erhalten werden kann, kann es vorteilhaft sein, die Seitenflächen 103 und 104 des Raums 10 am größten Teil oder am gesamten Raum 10 mit dem Winkel α · konvergieren zu lassen, damit eine solche glelchmäseige Konvergenz der Strömungslinien in dem Raum 10 erhalten wird.

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Ebenso wird die Ableitvorrichtung 62 in einer zur Zuleitungsvorrichtung 61 vergleichbaren Weise verwirklicht. Diese Ableitvorrichtung 62 enthält untere und obere Flächen621 bzw. 622 mit zum Ausgang 606 des Raums 60 zentrisch liegenden Halbkreisformen C, eine halbringförmige Seitenfläche 623 und eine an der unteren Fläche 621 in der Nähe der Seitenfläche 623 mündende Abführungsleitung 624; die Ebene P6 ist auch die Symmetrieebene für die Ableitvorrichtung 62.

Zur Vergrößerung der Elektronenaustauschvorgange können die Flächen der Ableitvorrichtungen der Elemente nach der Erfindung ganz oder teilweise mit Elektronen leitenden Materialen, beispielsweise mit den gleichen Materialien wie die Kollektoren der Räume mit Sedimentationsbett» gebildet werden. Der Raum 60 wird beispielsweise als Anodenraum benutzt, in dem sich die elektrochemische Oxydation der wenigstens teilweise aus einem aktiven Anodenmaterial bestehenden Teilchen, insbesondere der Zinkteilchen in einem alkalischen Elektrolyt abspielt.

Die auf selten des Elektrolyts liegende Oberfläche des Kollektors 6011 kann beispielsweise aus metallischem Material gebildet sein. Die obere Fläche 602 des Raums 60 ist von der unteren Fläche eines dünnen,hydrophilen, für den Elektrolyt durchlässigen und für Zinkteilchen undurchlässigen Separators 66 gebildet . Dieser Separator 66 ist an die untere Fläche 6511 einer Luft- oder Sauerstoff-Diffusionskatode 651 angefügt, die im Katodenraum 65 angebracht 1st; der Eintritt und der Austritt des Gases sind durch die Pfeile F65 bzw. F*65 angegeben.

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Diese Elektrode 651 Ire steht in bekannter Weise im wesentlichen aus Kohlenstoff, Silber,Polytetrafluoräthylen und Nickel. Außerhalb der Zelle 6, die den Anodenraum 6O und den Katodenraum 65 enthält,liegt zwischen den symbolisch durch die Pfeile in Flg.9 angegebenen Zuleitungsvorrichtungen 61 und Ableitvorrichtungen 62 ein Vorratsbehälter 92 für den Elektrolyt und die Zinkteilchen, sowie eine Pumpe 91, mit deren Hilfe der die Zinkteilchen enthaltende Elektrolyt über die Leitung 90 in die Zelle 6 zurückgeführt werden kann.

Für das Element 6 können beispielsweise folgende Betriebsbedingungen vorliegen:

- Elektrolyt: 4 bis 12 normale Kalilauge (4 bis 12 Mol Kaliumhydroxyd pro Liter);

- mittlere Größe der in den Elektrolyt eingeführten Zinkteilchen: 10 bis 20 yum ;

- Gewichtsprozent Zink im Elektrolyt : 20 bis 30 Gewtf bezogen auf den Elektrolyt, d.h. ein zuvor definiertes Verhältnis v/V zwischen etwa 0,04 und 0,06; dieser Prozentsatz wird mittels einer (nicht dargestellten) beispielsweise in den Vorratsbehälter 92 mündenden Zuleitungsvorrichtung praktisch konstant gehalten;

- mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Anodenraum :10 m/mln bis 30 m/min;

- Abstand e6 zwischen der unteren Fläche 6OI und der oberen Fläche 602 des Raums 60: zwischen 1 und 5 beispielsweise Im wesentlichen 2 mm;

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- Länge l6 des Raums 60: 20 bis 60 cm;

- Breite 16 des Raums 60 : 5 bis 15 cm, wobei das Verhältnis l6/e6 wenigstens 20 beträgt.

Die Sedimentation wird trotz der Feinheit der eingesetzten Zinkteilchen erzielt, weil diese feinen Teilchen sich infolge des basischen Elektrolyts unter Bildung gröberer Teilchen vereinigen, deren mittlerer Durchmesser In der Regel größer oder gleich 50 um ist;dieses Phänomen tritt allgemein unabhängig vom Ursprung der eingesetzten Teilchen auf.

Während des Versuchs wird die Konzentration des in Form von Kaliumzinkat in dem Elektrolyt gelösten oxidierten Zink unter einem vorbestimmten Wert gehalten, der beispielsweise bei 120 g/Liter für 6 normale Kalilauge beträgt, so daß die Zinkteilchen nicht infolge einer Anordnung von Reaktionsprodukten auf ihrer Oberfläche oder In der Nähe Ihrer Oberfläche Inaktiv werden. Dieses Ergebnis kann erzielt werden, Indem der Zinke Uialtige Elektrolyt durch eine frische zinkatfreie Kalilauge ersetzt wird, wenn die Konzentration an gelöstem Zink zu hoch wird, oder indem der zlnkathaltige Elektrolyt in einer nicht dargestellten Anlage kontinuierlich regeneriert wird. Auf diese Welse kann eine kontinuierliche Leistung von etwa 50 Watt für eine Stromdichte von etwa 150 mA/cm² der Fläche 6511 der Katode 651 erhalten werden. Die Katode 651 ist als eine Gasdiffusionselektrode beschrieben worden. Natürlich können auch andere Elektrodentypen zusammen mit dem Raum 60 verwendet werden, beispielsweise eine Netalloxidelektrode, insbesondere eine Silberoxidelektrode,

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wenn die In dem Raum 60 verwendeten Teilchen ein aktives Netallmaterial, Insbesondere Zink, enthalten. Die Erfindung 1st natürlich nicht auf die oben beschriebenen AusfUhrungsbeispiele beschränkt; im Rahmen der Erfindung können vielmehr auch andere Ausführungsformen angegeben werden. Folglich erstreckt sich die Erfindung beispieleweise auf Zellen, die jeweils mehrere Räume mit Sedimentationsbett enthalten, sowie auf Räume mit Sedimentationsbett, die jeweils mehrere Kollektoren enthalten. Andrerseits kann eine serielle oder parallele Zuordnung mehrerer Zellen nach der Erfindung vorgesehen werden.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Elemente, deren Einrichtungen zum Rückführen des Elektrolyts und der Teilchen Vorrichtungen zum Behandeln des Elektrolyts und/oder der Teilchen, insbesondere elektrolyt!sehe oder chemische Reganerationsvorrichtungen enthalten.

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Claims (30)

1. Patentanwälte

   Dipt-Ing. Dipl.-Chem. Dipl-lng.

   E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser27 3 5 O 6 9

   E<nsbergerstrasse 19

   8 München 60
2. 2. August 1977

   Unser Zeichen; M 139B

   MICHELIN & CIE.

   (Compagnie Generale des Etablissements MICHELIN) 63 CLERMONT-FERRAND

   Frankreich

   Patentansprüche

   Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen in einem galvanischen Element mit wenigstens einer Zelle mit wenigstens einem einen flüssigen Elektrolyt enthaltenden Raum, einem Eingang, einem Ausgang, einer oberen Fläche, einer unteren Fläche, deren Oberfläche wenigstens zum Teil von der gesamten oder einem Teil der auf der Seite des Elektrolyts befindlichen Oberfläche wenlgete» eines Elektronenkollektors gebildet ist, wobei in dem Raum eine Strömung aus dem Elektrolyt erzeugt wird, der feste, wenigstens teilweise aktive und/oder feste, wenigstens ein aktives Material transportierende Teilchen enthält, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts 1st, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eindringen der Strömung In den Raum eine Divergenz der Strömungslinien erzeugt wird, so daß am Eingang des Raums eine Im wesentlichen homogene Verteilung der Teilchen In der gesamten Breite der unteren Fläche erhalten wird, und daß sich in

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   ORIGINAL INSPECTED

   wenigstens einem Teil des Raums die Teilchen in Form eines an die untere Fläche angrenzenden Sedimentationsbetts bewegen, das im wesentlichen in der gesamten Breite der unteren Fläche homogen ist und vom Elektrolyt mitgeführt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sedimentation der Teilchen vor dem Eindringen der Strömung in den Raum erfolgt.
3. 3. Galvanisches Element mit wenigstens einer Zelle mit wenigstens einem einen flüssigen Elektrolyt enthaltenden Raum, einem Eingang, einem Ausgang, zwei Seitenflächen, einer oberen Fläche und einer unteren Fläche, deren Oberfläche wenigstens zum Teil von der gesamten oder einem Teil der auf der Seite des Elektrolyts befindlichen Oberfläche wenigstens eines Elektronenkollektors gebildet ist, wobei der Raum einerseits mit seinem Eingang an eine Zuleitungsvorrichtung und andrerseits mit seinem Ausgang an eine Ableitvorrichtung angeschlossen ist, wobei mit Hilfe dieser Vorrichtungen durch den Raum eine Strömung des Elektrolyts erzeugt werden kann, der feste, wenigstens teilweise aktive und/oder feste, wenigstens ein aktives Material transportierende Teilchen enthält, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung Einrichtungen zur Erzeugung einer Divergenz der Strömungslinien vor dem Eingang des Raums enthält, so daß am Eingang des Raums in der gesamten Breite der unteren Fläche eine im wesentlichen homogene Verteilung der Teilchen und wenigstens in einem Abschnitt des Raums ein an die untere

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   Fläche angrenzendes Sedimentationsbett der Teilchen erhalten wird, das in der gesamten Breite der unteren Fläche im wesentlichen homogen ist und vom Elektrolyt mitgeführt wird.
4. 4. Element nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung eine untere Fläche, eine obere Fläche, zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen, die einen zum Eingang des Raums divergierenden Winkel α einschliessen, sowie eine sich an die zwei Flächen an der Stelle, an der diese den kleinsten Abstand voneinander haben, anschliessende Zuführungsleitung enthält.
5. 5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche der Zuleitungsvorrichtung im wesentlichen konstant ist und daß der Winkel α höchstens den Wert 20° hat.
6. 6. Element nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α höchstens den Wert 13° hat.
7. 7. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche der Zuleitungsvorrichtung wenigstens an einem Teil der Vorrichtung in der Eintrittsrichtung des Raums fortschreitend kleiner wird.
8. 8. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere"Fläche der Zuleitungsvorrichtung eben ist.
9. 9. Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Strömungsrichtung in der Zuführungsleitung zumindest an der Stelle, an der sich diese Leitung an die

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   zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen anschließt_r parallel zur unteren Fläche verläuft.
10. 10.Element nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung der Zuleitungsvorrichtung wenigstens einen Knick bildet.
11. 11.Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick der Zuführungsleitung eine Winkeländerung ß der mittleren Strömungsrichtung in der Leitung zwischen 70° und 90° festlegt.
12. 12. Generator nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß die Zuleitungsvorrichtung wenigstens an ihrem seitlichen Abschnitt, bei dem die Seitenflächen den Divergenzwinkel α einschliessen,eins senkrecht zu ihrer unteren Fläche verlaufende Symmetrieebene aufweist.
13. 13. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung mehr als zwei, in geradzahliger Anzahl vorhandene, einander gegenüberliegende Seitenflächen enthält, die einen gegen den Eingang des Raums divergierenden Winkel α einschliessen, und daß die Zuleitungsvorrichtung eine geradzahlige Anzahl von ZufUhrungsleitungen aufweist, die sich jeweils an zwei divergierende Seitenflächen an der Stelle anschliessen, an der diese Seitenflächen den kleinsten Abstand voneinander haben.
14. 14. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung eine obere Fläche,eine untere Fläche, wenigstens eine Feitenflache und eine an der oberen

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    Fläche mündende Zuführungsleitung enthält.
15. 15. Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet» daß die Zuführungsleitung in unmittelbarer Nähe des Abschnitts der Seitenfläche liegt, die dem Eingang des Raums gegenüberliegt.
16. 16. Element nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsvorrichtung eine zu ihrer unteren Fläche senkrechte Symmetrieebene aufweist, und daß die mittlere Strömungsrichtung in der Zuführungsleitung mit der Spur der Symmetrieebene auf der unteren Fläche der Zuleitungsvorrichtung einen zwischen 20 und 90° liegenden Winkel Y bildet, wobei diese Spur gegen den Eingang des Raums gerichtet ist.
17. 17. Element nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel γ zwischen 75 und 85° liegt.
18. 18· Element nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zuführungsleitung und der unteren Fläche der ZuIeltungsvorrichtung wenigstens 2D„ beträgt, wobei D_ der tatsächliche oder der mittlere Innendurchmesser der Zuführungsleitung ist.
19. 19. Element nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Zuführungsleitung und der unteren Fläche der Zuleitungsvorrichtung wenigstens 4O_Q beträgt.
20. 20. Element nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und oberen Flächen der

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    Zuleitungsvorrichtung von Halbkreisen begrenzt sind, deren Mitten beim Eingang des Raums liegen.
21. 21. Element nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und oberen Flächen der Zuleitungsvorrichtung eben und parallel sind.
22. 22. Elementnach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unteren und oberen Flächen der Zuleitungsvorrichtung tangential an die jeweiligen unteren und oberen Flächen des Raums anschliessen und daß die Seitenfläche oder die Seitenflächen, die an den Eingang des Raums angrenzen, sich tangential an die Seitenflächen des Raums anschliessen.
23. 23. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der tatsächliche oder mittlere Innendurchmesser der Zuführungsleitung nächstens ein Drittel der Breite des Raums am Raumeingang beträgt.
24. 24. Element nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser zumindest ein Fünftel dieser Breite beträgt.
25. 23· Element nach Anspruch 12, 16 oder ehern der Ansprüche bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieebene eine Symmetrieebene für den Raum ist.
26. 26. Element nach>einem der Ansprüche 3 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitvorrichtung mehrere Flächen aufweist, dl« so angeordnet sind, daß eine Konvergenz der Strömungslinien erzeugt wird.

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27. 27. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Seitenflächen des Raums mit einem Elektronen leitenden Material gebildet ist und/oder daß wenigstens ein Teil der Flächen der Zuleitungsvorrichtung und/oder der Ableitvorrichtung mit einem Elektronen leitenden Material gebildet ist.
28. 28. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 27, gekennzeichnet durch eine Rückleitungsvorrichtung, die die Ableitvorrichtung mit der Zuleitungsvorrichtung verbindet.
29. 29. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum ein Anodenraum ist, daß die Teilchen insgesamt oder teilweise aus einem aktiven Anodenmaterial bestehen und daß der Raum durch seine obere Fläche und/oder seine untere Fläche mit wenigstens einem eine Katode mit einem aktiven Material enthaltenden Katodenraum in einer Ioneηverbindung steht.
30. 30. Element nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Anodenmaterial Zink ist, daß das aktive Katodenmaterial Sauerstoff oder wenigstens eine Sauerstoffverbindung ist und daß der Elektrolyt ein alkalischer Elektrolyt ist.

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