DE2741933A1

DE2741933A1 - ELECTRIC ACCUMULATOR WITH GAS-ACTUATED ELECTROLYTE MOVEMENT

Info

Publication number: DE2741933A1
Application number: DE19772741933
Authority: DE
Inventors: August Prof Dipl Phys D Winsel
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1979-03-29
Also published as: AT363534B; SE7808661L; DE2741933C2; GB2004409B; ATA389278A; GB2004409A

Description

VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3ooo Hannover 21, Am Leineufer 51VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3ooo Hannover 21, Am Leineufer 51

Elektrischer Akkumulator mit gasbetätigter ElektrolytbewegungElectric accumulator with gas-operated electrolyte movement

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytbewegung und vertikaler Elektrolytströmung zwischen den zu einem Block zusammengefaßten Elektrodenplatten. The invention relates to an electrical accumulator with gas-actuated electrolyte movement and vertical electrolyte flow between the electrode plates combined to form a block.

Um möglichst hohe Kapazität und lange Lebensdauer von Akkumulatoren zu erzielen, sollen Konzentration und Temperatur des Elektrolyten innerhalb der Zellen durch Zirkulation gleichmäßig verteilt sein. Es ist bekannt, den Elektrolyten in galvanischen Elementen durch aufsteigende Gasblasen umzuwälzen. Bei derartigen Anordnungen befindet sich beispielsweise ein Gas/Elektrolytgemisch in einem Steigrohr, das vom Elektrolyten umgeben ist. Infolge des niedrigeren spezifischen Gewichts des Gas/Elektrolytgemisches wird dieses von der umgebenden Flüssigkeit angehoben; als Folge tritt eine Zirkulation des Elektrolyten auf. Gasblasen werden entweder im Inneren des Akkumulators oder durch Zufuhr von Druckgas erzeugt.To achieve the highest possible capacity and long service life of accumulators The aim is to achieve the concentration and temperature of the electrolyte within the cells through circulation be evenly distributed. It is known to circulate the electrolyte in galvanic elements by means of rising gas bubbles. In such arrangements there is, for example, a gas / electrolyte mixture in a riser pipe that is removed from the electrolyte is surrounded. As a result of the lower specific gravity of the gas / electrolyte mixture, it is different from the surrounding Liquid raised; as a result, circulation of the electrolyte occurs. Gas bubbles are either inside the Accumulator or generated by the supply of pressurized gas.

Aus der DT-PS 596 391 ist es bekannt, die Gasblasen durch Elektrolyse innerhalb des Elektrolyten mit Hilfe zusätzlicher Elektroden zu erzeugen. Die US-PS 2 584 117 beschreibt die Zirkulation von Elektrolyten durch Zufuhr von Druckgas in ein Steigrohr. Weiterhin ist aus der DT-PS 1 156 127 eine galvanische Zelle mit Zirkulation des Elektrolyten durch aufsteigende Gasblasen bekannt. Im Innern eines als Steigrohr dienenden Körpers sind eine oder mehrere Engstellen angeordnet.From DT-PS 596 391 it is known, the gas bubbles by electrolysis within the electrolyte with the help of additional Generate electrodes. U.S. Patent No. 2,584,117 describes the circulation of electrolytes by supplying pressurized gas into a Riser pipe. Furthermore, from DT-PS 1 156 127 a galvanic cell with circulation of the electrolyte by ascending Known gas bubbles. One or more constrictions are arranged in the interior of a body serving as a riser pipe.

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Nach den vorliegenden Druckschriften ist entweder ein freier Aufstieg der erzeugten Gase vorgesehen oder es sind besondere konstruktive Elemente wie beispielsweise Steigrohre, Gaszuleitungen erforderlich. Der freie Aufstieg der Gasblasen führt zwar zu einer gewissen Verwirbelung des Elektrolyten, doch ist eine systematische Elektrolytumwalzung mit gleichmäßiger Verteilung von Wärme und Konzentration nicht zu erzwingen. According to the available documents, either is a free one Ascent of the generated gases is provided or there are special structural elements such as riser pipes, gas supply lines necessary. The free ascent of the gas bubbles leads to a certain turbulence in the electrolyte, but is a systematic electrolyte circulation with more even Distribution of heat and concentration not to force.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Akkumulator zu bauen, der durch besondere konstruktive Gestaltung von Akkumulatorengehäuse und Plattenblock eine effektive Elektrolytumwalzung ermöglicht.The object of the invention is to build an accumulator which, through a special structural design of the accumulator housing and plate block enables effective electrolyte circulation.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Plattenblock mit drei seiner Seitenflächen an dem Akkumulatorengehäuse fest anliegt, daß zwischen der vierten Seitenfläche des Plattenblocks und der Gehäusewand ein Elektrolytkanal ausgebildet ist, der eine Gasblasenquelle zur Bewegung des Elektrolyten enthält.The object is achieved in that the plate block is fixed with three of its side surfaces on the battery housing is applied that formed between the fourth side surface of the plate block and the housing wall, an electrolyte channel containing a source of gas bubbles to move the electrolyte.

In einer bevorzugten Ausführung ist zwischen Elektrolytkanal und Plattenblock eine an zwei Seitenwänden des Gehäuses anschließende Trennwand angeordnet, die den Plattenblock abdeckt. Zwischen dem Gehäuse und der oberen und unteren Kante der Trennwand ist ein Freiraum vorgesehen, Oberhalb der unteren Kante der Trennwand ist wenigstens eine Gasblasenquelle angeordnet. Es ist möglich, die Aktivität der Gasblasenquelle mit Hilfe eines Konzentrationsmessers zu steuern. Die Gasblasenquelle kann an einer Druckgasleitung angeschlossen sein; es ist jedoch auch möglich, eine Elektrolysezelle als Gasblasenquelle einzusetzen.In a preferred embodiment, between the electrolyte channel and the plate block, there is one adjacent to two side walls of the housing Partition wall arranged, which covers the plate block. Between the case and the top and bottom edges A free space is provided for the partition wall, and at least one gas bubble source is located above the lower edge of the partition wall arranged. It is possible to reduce the activity of the gas bubble source to control with the help of a concentration meter. The gas bubble source can be connected to a pressurized gas line; however, it is also possible to use an electrolysis cell as the gas bubble source to use.

Im folgenden ist dot Gegenstand dor Erfindung anhand der Figuren la, Ib und 2 näher erörtert. Fiqur la zeigt einen Querschnitt, Figur Ib eine Draufsicht: des erf i ndunqsqemäßen Akku-In the following dot dor subject invention with reference to the figures la, lb and 2 is discussed in more detail. Fiqur la shows a cross section, Figure Ib shows a plan view: of the battery according to the invention

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mulators. In Figur 2 ist der Akkumulator bei abgenommenem Gehäusedeckel dargestellt.mulators. In Figure 2, the accumulator is removed Housing cover shown.

Gemäß Figur la ist der im Gehäuse 2 untergebrachte Plattenblock 1 mit einer Trennwand 3 versehen, die zusammen mit Teilen des Gehäuses einen Elektrolytkanal 4 bildet. Im unteren Teil des Elektrolytkanals 4 befindet sich oberhalb der Unterkante der Trennwand 3 die Gasblasenquelle 5. Der obere und untere Rand der Trennwand 3 überragen den Plattenblock 1. Die Gestaltung der Trennwand läßt eine optimale Elektrolytumwälzung zu.According to Figure la accommodated in the housing 2 plate block 1 is provided with a partition 3, which together with Parts of the housing form an electrolyte channel 4. In the lower part of the electrolyte channel 4 is located above the Lower edge of the partition 3, the gas bubble source 5. The upper and lower edge of the partition 3 protrude beyond the plate block 1. The design of the partition allows optimal electrolyte circulation.

Der Plattenblock 1 schließt gemäß Figur la und Ib mit einer Seite an die Rückwand 8 sowie an die beiden Seitenwände S und Io direkt an. Eine vertikale Elektrolytströmung kann sich daher nur im Elektrolytkanal 4 sowie zwischen den Platten ausbilden. Die Oberkante der Trennwand 3 ist gemäß Figur la mit einer perforierten Leitfläche 7 verbunden, die sich oberhalb des Plattenblocks 1 befindet. Die Leitfläche 7 ist leicht nach unten durchgebogen. Sie besitzt ein Gefälle, das von der Oberkante der Trennwand 3 bis zur Rückwand 8 reicht. Die Abstände der Ober- und Unterkanten der Trennwand zum Akkumulatorengehäuse sind so eingestellt, daß eine optimale Zirkulation möglich ist. Als besonders günstig hab sich das Verhältnis der Stromungsquerschnxtte von Elektrolytkanal zu Zwischenraum im Bereich von 1:1 bezogen auf den hydraulischen Durchmesser erwiesen.The plate block 1 closes according to Figure la and Ib with a Side to the rear wall 8 and to the two side walls S and Io directly. A vertical flow of electrolyte can therefore only develop in the electrolyte channel 4 and between the plates. The upper edge of the partition 3 is shown in the figure 1 a is connected to a perforated guide surface 7, which is located above the plate block 1. The guide surface 7 is slightly bent downwards. It has a gradient that extends from the upper edge of the partition 3 to the rear wall 8. The distances between the upper and lower edges of the partition wall to the battery housing are set so that an optimal Circulation is possible. The ratio of the cross-currents from the electrolyte channel to the Proven space in the range of 1: 1 based on the hydraulic diameter.

Es ist weiterhin möglich, das Akkumulatorgehäuse 2 gasdicht abzuschließen. In diesem Fall ist oberhalb des Plattensatzes 1 ein Rekombinationskatalysator angeordnet.It is also possible to close the accumulator housing 2 in a gas-tight manner. In this case it is above the plate set 1 arranged a recombination catalyst.

Nach Figur Ib ist der Elektrolytraum 4 durch die Rippen 6 in drei einzelne Elektrolytkanäle aufgeteilt. Jeder Kanal besitzt eine eigene Gasblasenquello. Diese Anordnung hat denAccording to Figure Ib, the electrolyte space 4 is through the ribs 6 in divided into three separate electrolyte channels. Each channel has its own gas bubble source. This arrangement has the

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besonderen Vorteil, daß die Rückströmung innerhalb der drei einzelnen Elektrolytkanäle geringer ist als in dem Fall eines einzigen breiten Kanals.particular advantage that the backflow within the three individual electrolyte channels is less than in the case of one single wide channel.

Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung Plattenblock 1 mit Trennwand 3 und den zwischen Trennwand und Gehäuse 2 angeordneten Rippen 6, welche den Elektrolytkanal in mehrere Einzelkanäle aufteilen. Die Seitenkanten der Trennwand 3 schließen direkt an die Seitenwände 9 und Io des Gehäuses an, während die Rippen 6 an Trennwand 3 und Gehäusewand 2 anliegen. Zur vereinfachten Herstellung ist es möglich, Trennwand 3 und Gehäuserippen 6 aus einem einzigen Stück zu fertigen, das komplett eingesetzt wird. Zur Halterung von Plattenblock 1 und Trennwand 3 sind folgende Maßnahmen vorgesehen: FIG. 2 shows a perspective view of the plate block 1 with the partition 3 and the one between the partition and the housing 2 arranged ribs 6, which divide the electrolyte channel into several individual channels. The side edges of the partition 3 connect directly to the side walls 9 and Io of the housing, while the ribs 6 on the partition 3 and housing wall 2 issue. To simplify production, it is possible to make the partition 3 and the housing ribs 6 from a single piece manufacture that is used completely. The following measures are provided for holding plate block 1 and partition 3:

Als Gasblasenquelle 5 können, wie bereits zum Stand der Technik erläutert wurde, Elektrolysezellen eingesetzt werden, die über eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung mit einer äußeren Stromversorgung verbunden sind. Als besonders zweckmäßig hat sich der Anschluß der Elektrolysezellen an die Klemmen des Plattenblocks 1 erwiesen. Eine weitere Möglichkeit der Erzeugung von Gasblasen ist durch Anschluß an eine externe Druckgasquelle möglich. Auch hierbei ist der Einsatz einer Steuer- oder Regelvorrichtung zur Einstellung einer optimalen Verteilung von Konzentration und Temperatur möglich. As has already been explained in relation to the prior art, electrolysis cells can be used as the gas bubble source 5, which are connected to an external power supply via a control or regulating device. As particularly useful the connection of the electrolytic cells to the terminals of the plate block 1 has proven. One more way gas bubbles can be generated by connecting to an external source of pressurized gas. Here, too, is the stake a control or regulating device for setting an optimal distribution of concentration and temperature possible.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung liegen in dem verhältnismäßig geringen technischen Aufwand zur Erzeugung einer optimalen Elektrolytumwälzung, wobei Plattenblock und Akkumulatorengehäuse als Elemente der Elektrolytführung herangezogen werden. Durch Verwendung kompletter Baugruppen ist eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung möglich.The main advantages of the invention are that they are proportionate little technical effort to generate an optimal electrolyte circulation, with plate block and Accumulator housings as elements of the electrolyte supply can be used. By using complete assemblies, a significant simplification of the production is possible.

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Claims

Registration number. 6 FP 294 DT 6233 Kelkheim, Sept. 5, 19 * 77 ΕΛΡ-cam 274 VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3ooo Hannover 21, Am Leineufer 51 patent claims

1. Electric accumulator with gas-actuated electrolyte movement and vertical electrolyte flow between the Electrode plates combined to form a block, characterized in that the plate block (1) has three its side surfaces rests firmly against the battery housing that between the fourth side surface of the plate block (1) and the housing wall (2) an electrolyte channel (4) is formed, which is a gas bubble source (5) Contains movement of the electrolyte.

2. Accumulator according to claim 1, characterized in that between the electrolyte channel (4) and plate block (1) one on two side walls of the housing (2) adjacent partition (3) is arranged, which covers the plate block, that between the housing (2) and the upper and lower edge of the partition wall (3) a space is provided and that in the electrolyte channel (4) above the lower edge of the partition (3) at least one gas bubble source (5) is arranged.

3. Accumulator according to claim 2, characterized in that the gas bubble source (5) can be controlled with the aid of a concentration meter.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Accumulator according to claim 2, characterized in that the gas bubble source (5) is connected to a compressed gas line connected.

5. Accumulator according to claim 2, characterized in that an electrolytic cell is provided as the gas bubble source (5) is.

6. Accumulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the accumulator housing (2) is gas-tight is and that a recombination catalyst is arranged above the plate block (1).

7. Accumulator according to claim 2, characterized in that that the upper edge of the partition is connected to a perforated guide surface (7) which extends above the Plate block (1) is located and one from the partition (3) to the opposite of the electrolyte channel (4) Wall (8) has a falling slope.

8. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte space (4) through ribs (6) arranged between the partition (3) and the accumulator housing are divided into several individual channels.

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