DE2741933C2

DE2741933C2 - Electric accumulator with gas-operated electrolyte movement

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: ATA389278A; GB2004409B; SE7808661L; DE2741933A1; AT363534B; GB2004409A

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 zweitThe invention relates to an electrical accumulator with gas-filled electrolyte movement and vertical electrolyte flow between the electrode plates combined to form a block. The plate block is fixed with three of its side surfaces on the accumulator housing. An electrolyte channel, which contains a gas bubble source for moving the electrolyte, is formed between the fourth side surface of the plate block and the housing wall. Electrolysis cells, which are connected to an external power supply via a control or regulation device, can be used as gas bubble source. Another possibility of generating gas bubbles is possible by connecting to an external source of pressurized gas. Here, too, it is possible to use a control or regulating device for setting an optimal distribution of concentration and temperature. This achieves a high capacity and a long service life for the batteries. ur cooling of the Kaelte- or Daempferschildes in the second

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytbewegung und vertikaler Elektrolytströmung zwischen den zu einem Block zusammengefaßten Elektrodenplatten.The invention relates to an electric 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/ 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 erzeugtIn order to achieve the highest possible capacity and long service life of accumulators, concentration should and temperature of the electrolyte within the cells be evenly distributed by circulation. It is known that the electrolyte in galvanic elements to circulate by rising gas bubbles. With such Arrangements is, for example, a gas / electrolyte mixture in a riser pipe, which is from the electrolyte is surrounded. As a result of the lower specific weight of the gas / Elcktrolytgemisehes this is from the surrounding liquid raised; as a result, circulation of the electrolyte occurs. Gas bubbles become generated either inside the accumulator or by supplying compressed gas

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 mitFrom DE-PS 5% 391 it is known the gas bubbles by electrolysis within the electrolyte with the help of additional electrodes. The US PS 25 84 117 describes the circulation of electrolytes by supplying pressurized gas into a riser pipe. Furthermore, from DE-PS 11 56 127 a galvanic cell with

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.ίο Circulation of the electrolyte through rising gas bubbles known. One or more constrictions are arranged in the interior of a body serving as a riser pipe According to the present publications either a free ascent of the gases generated is provided or there are special structural elements such as riser pipes, gas supply lines required. The free one The rise of the gas bubbles leads to a certain turbulence in the electrolyte, but it is systematic Not to force electrolyte circulation with even distribution of heat and concentration. The object of the invention is to build an accumulator that has a special structural design of the accumulator housing and plate block enables an effective elecirolyte circulation The object is achieved in that the plate block with three of its side surfaces on the battery housing firmly rests that between the fourth side surface dec plate block and the housing wall Electrolyte channel is formed which has a gas bubble source 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, there is an electrolyte channel between and plate block a partition wall arranged adjacent to two side walls of the housing, which covers the plate block. Between the case and the top and bottom edges of the partition is a free space is provided. At least one gas bubble source is arranged above the lower edge of the partition wall. It is possible to control the activity of the gas bubble source 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 a Use an electrolytic cell as a gas bubble source.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der F i g. 1 a, 1 b und 2 näher erörtert.The following is based on the subject matter of the invention the F i g. 1 a, 1 b and 2 discussed in more detail.

F i g. I a zeigt einen Querschnitt,F i g. I a shows a cross section,

Fi g. Ib eine Draufsicht des erfindungsgemäßer. Akkumulators. InFi g. Ib is a top view of the inventive. Accumulator. In

F i g. 2 ist der Akkumulator bei abgenommenem Gehäusedeckel dargestellt.F i g. 2 shows the accumulator with the housing cover removed.

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.According to Fig. La is housed in the housing 2 Plate block 1 is provided with a partition 3 which, together with parts of the housing, forms an electrolyte channel 4 forms. In the lower part of the electrolyte channel 4, the gas bubble source is located above the lower edge of the partition 3 5. The upper and lower edge of the partition 3 protrude beyond the plate block 1. The design the dividing wall allows optimal electrolyte circulation.

Der Plattenblock 1 schließt gemäß Fig. la und 1 b mitThe plate block 1 closes according to Fig. La and 1b with

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.bo one side to the rear wall 8 and to the two side walls 9 and 10 directly. A vertical flow of electrolyte can therefore only develop in the electrolyte channel 4 and between the plates. The top edge the partition 3 is shown in FIG. 1 a connected to a perforating th guide surface 7, which is located above the plate block 1 is located. The guide surface 7 is bent slightly downwards. It has a gradient that is from the The upper edge of the partition 3 extends to the rear wall 8.

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.The distances between the top and bottom edges of the partition to the accumulator housing are set so that optimal circulation is possible As special the ratio of the flow cross-sections has become more favorable from electrolyte channel to space in the range of 1: 1 based on the hydraulic diameter proven.

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 seal the accumulator housing 2 in a gas-tight manner. In this case, above the Plate set 1 arranged a recombination catalyst

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.According to Fig. Ib is the electrolyte space 4 through the ribs 6 divided into three individual electrolyte channels. Each channel has its own gas bubble source. This arrangement has the particular advantage that the backflow within the three individual electrolyte channels is less is than in the case of a single wide channel.

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:Fig. 2 shows a perspective view of the plaltenblock 1 with partition 3 and the between. Partition wall and housing 2 arranged ribs 6, which the Divide the electrolyte channel into several individual channels. The side edges of the partition 3 close directly to the Side walls 9 and 10 of the housing, while the ribs 6 rest against partition 3 and housing wall 2. To simplify production, it is possible to make the partition 3 and the housing ribs 6 from a single piece to manufacture that is used completely. The following are used to hold the plate block 1 and the partition 3 Measures planned:

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 are. The connection of the electrolytic cells to the terminals of the plate block has proven to be particularly useful 1 proven. Another possibility of generating gas bubbles is through connection to an external one Pressurized gas source possible. Here, too, is the use of a control or regulating device for setting a 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 EIemente der Elektrolytführung herangezogen werden. Durch Verwendung kompletter Baugruppen ist eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung möglich.The main advantages of the invention are the relatively low technical effort to generate an optimal electrolyte circulation, with the plate block and the battery housing as elements the electrolyte flow can be used. Using complete assemblies is a significant simplification of production possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

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 that the plate block (1) rests firmly against the accumulator housing with three of its side surfaces, that between the fourth side surface of the plate block (1) and the housing wall (2) an electrolyte channel (4) is formed which contains a gas bubble source (5) for moving the electrolyte.

2. Accumulator according to claim 1, characterized in that 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 gap 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) with the aid a concentration meter is controllable.

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

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

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

7. Accumulator according to claim 2, characterized in that the upper edge of the partition wall is connected to a perforated guide surface (7) which is located above the plate block (1) and a gradient from the partition (3) to the wall (8) opposite the electrolyte channel (4) having.

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 battery housing in is divided into several individual channels.