DE2741933C2

DE2741933C2 - Elektrischer Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytbewegung

Info

Publication number: DE2741933C2
Application number: DE2741933A
Authority: DE
Inventors: August Prof. Dr. 6233 Kelkheim Winsel
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1984-06-28
Also published as: AT363534B; SE7808661L; GB2004409B; ATA389278A; GB2004409A; DE2741933A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit gasbetaetigter Elektrolytbewegung und vertikaler Elektrolytstroemung zwischen den zu einem Block zusammengefassten Elektrodenplatten. Der Plattenblock liegt mit drei seiner Seitenflaechen an dem Akkumulatorengehaeuse fest. Zwischen der vierten Seitenflaeche des Plattenblocks und der Gehaeusewand ist ein Elektrolytkanal ausgebildet, der eine Gasblasenquelle zur Bewegung des Elektrolyten enthaelt. Als Gasblasenquelle koennen Elektrolysezellen eingesetzt werden, die ueber eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung mit einer aeusseren Stromversorgung verbunden sind. Eine weitere M!glichkeit der Erzeugung von Gasblasen ist durch Anschluss an eine externe Druckgasquelle m!glich. Auch hierbei ist der Einsatz einer Steuer- oder Regelvorrichtung zur Einstellung einer optimalen Verteilung von Konzentration und Temperatur m!glich. Dadurch wird eine hohe Kapazitaet und lange Lebensdauer der Akkumulatoren erzielt. ur Kuehlung des Kaelte- bzw. Daempferschildes die in den zweit

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytbewegung und vertikaler Elektrolytströmung zwischen den zu einem Block zusammengefaßten Elektrodenplatten.

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/ Elektiolytgemisch in einem Steigrohr, das vom Elektrolyten umgeben ist. Infolge des niedrigeren spezifischen Gewichts des Gas/Elcktrolytgemisehes 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

Aus der DE-PS 5 % 391 ist es bekannt, die Gasblasen durch Elektrolyse innerhalb des Elektrolyten mit Hilfe zusätzlicher Elektroden zu erzeugen. Die US-PS 25 84 117 beschreibt die Zirkulation von Elektrolyten durch Zufuhr von Druckgas in ein Steigrohr. Weiterhin ist aus der DE-PS 11 56 127 eine galvanische Zelle mit

ίο Zirkulation des Elektrolyten durch aufsteigende Gasblasen bekannt. Im Innern eines als Steigrohr dienenden Körpers sind eine oder mehrere Engstellen angeordnet 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 Elektrolytumwälzung mit gleichmäßiger Verteilung von Wärme und Konzentration nicht zu erzwingen. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Akkumulator zu bauen, der durch besondere konstruktive Gestaltung von Akkumulatorengehäuse und Plattenblock eine effektive Elekirolytumwälzung ermöglicht Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Plattenblock mit drei seiner Seitenflächen an dem Akkumulatorengehäuse fest anliegt, daß zwischen der vierten Seitenfläche dec Plattenblocks und der Gehäusewand ein Elektrolytkanal ausgebildet ist, der eine Gasblasenquel-Ie zur Bewegung des Elektrolyten enthält.

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.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der F i g. 1 a, 1 b und 2 näher erörtert.

F i g. I a zeigt einen Querschnitt,

Fi g. Ib eine Draufsicht des erfindungsgemäßer. Akkumulators. In

F i g. 2 ist der Akkumulator bei abgenommenem Gehäusedeckel dargestellt.

Gemäß Fig. 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.

Der Plattenblock 1 schließt gemäß Fig. la und 1 b mit

bo einer Seite an die Rückwand 8 sowie an die beiden Seitenwände 9 und 10 direkt an. Eine vertikale Elektrolytströmung kann sich daher nur im Elektrolytkanal 4 sowie zwischen den Platten ausbilden. Die Oberkante der Trennwand 3 ist gemäß F i g. 1 a mit einer perforieren ten 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, laß eine optimale Zirkulation möglich ist Als besonders jünstig hat sich das Verhältnis der Stromungsquerschnitte von Elektrolytkanal zu Zwischenraum im Bereich von 1 :1 bezogen auf den hydraulischen Durchmesser erwiesen.

Es ist weiterhin möglich, das Akkumulatorgehäuse 2 gasdicht abzuschließen. In diesem Fall ist oberhalb des Plattensatzes 1 ein Rekombinationskatalysator angeordnet

Nach F ig. Ib ist der Elektrolytraum 4 durch die Rippen 6 in drei einzelne Elektrolytkanäle aufgeteilt. Jeder Kanal besitzt eine eigene Gasblasenquelle. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß die Rückströmung innerhalb der drei einzelnen Elektrolytkanäle geringer ist als in dem Fall eines einzigen breiten Kanals.

Fig.2 zeigt in perspektivischer Darstellung Plaltenblock 1 mit Trennwand 3 und den zwischer. 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 10 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:

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.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung liegen in dem verhältnismäßig geringen technischen Aufwand zur Erzeugung einer optimalen Elektrolytumwälzung, wobei Plattenblock und Akkumulatorengehäuse als EIemente der Elektrolytführung herangezogen werden. Durch Verwendung kompletter Baugruppen ist eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytbewegung und vertikaler Elektrolytströmung zwischen den zu einem Block zusammengefaßten Elektrodenplatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenblock (1) mit drei seiner Seitenflächen an dem Akkumulatorgehäuse fest anliegt, daß zwischen der vierten Seitenfläche des Plattenblocks (1) und der Gehäusewand (2) ein Elektrolytkanal (4) ausgebildet ist, der eine Gasblasenquelle (5) zur Bewegung des Elektrolyten enthält.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektrolytkanal (4) und Plattenblock (1) eine an zwei Seitenwänden des Gehäuses (2) anliegende Trennwand (3) angeordnet ist, die den Plattenblock abdeckt, daß zwischen dem Gehäuse (2) und der oberen und unteren Kante der Trennwand (3) ein Zwischenraum vorgesehen ist und daß im Elektrolytkanal (4) oberhalb der unteren Kante der Trennwand (3) wenigstens eine Gasblasenquelle (5) angeordnet ist.

3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasenquelle (5) mit Hilfe eines Konzentrationsmessers steuerbar ist.

4. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasenquelle (5) an eine Druckgasleitung angeschlossen ist.

5. Akkumulator nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Gasblasenquelle (5) eine Elektrolysezelle vorgesehen ist.

6. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Akkumulatorengehäuse (2) gasdicht ist und daß oberhalb des Plattenblocks (1) ein Rekombinationskatalysator angeordnet ist.

7. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante der Trennwand mit einer perforierten Leitfläche (7) verbunden ist, die sich oberhalb des Plattenblocks (1) befindet und ein von der Trennwand (3) zur der dem Elektrolytkanal (4) gegenüberliegenden Wand (8) reichendes Gefälle aufweist.

8. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytraum (4) durch zwischen Trennwand (3) und Akkumulatorgehäuse angeordnete Rippen (6) in mehrere Einzelkanäle aufgeteilt ist.