DE2804583A1 - Akkumulator mit waessrigem elektrolyten und einem rekombinationskatalysator - Google Patents

Description

VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3000 Hannover 21, Am Leineufer 51

Akkumulator mit wässrigem Elektrolyten und einem RekomMnationskatalysator

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit wässrigem Elektrolyten und einem Rekombinationskatalysator zur Rekombination von bei der Ladung oder Selbstentladung entstandenem Wasserstoff und Sauerstoff.

In Akkumulatorzellen mit wässrigem Elektrolyten, z. B. in der Bleizelle wie auch in der Ni/Cd-Zelle, entstehen im Überladebereich durch Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff. Auch durch Selbstentladung können Wasserstoff und Sauerstoff bei der Entladung oder auch bei betriebsloser Standzeit entwickelt werden. Dadurch, daß solche Elektrolysegase ins Freie gelangen, verringert sich das Wasservolumen; solche Akkumulatoren sind also wartungsaufwendig. Durch Verwendung eines Rekombinationskatalysators kann man Viasserstoff und Sauerstoff, die in der Zelle gebildet werden, zu Wasser rekombinieren und dadurch den Wasserhaushalt ausgleichen. Die Elektrolysegase werden jedoch infolge der Eigenschaften der Einzelelektroden nicht stöchiometrisch entwickelt, sondern entstehen mit einer gewissen Phasenverschiebung. Im allgemeinen beginnt die Sauerstoffentwicklung vor der Viasserstoff entwicklung. Man begegnet bisher diesem Umstand dadurch, daß man in Zeiten des Sauerstoffüberschusses über eine Öffnung im Rekombinator diesen Sauerstoff in die Atmosphäre entweichen läßt; in Zeiten eines Überangebotes von Wasserstoff wxrd aieser nach außen abgegebene O^ durch Diffusion wieder in die Zelle hineingeholt.

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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2.447.381 ist es bereits bekannt, Rekombinator und Akkumulator in einem gasdichten Gefäß unterzubringen und die Speicherwirkung des Gasvolumens im Zellgefäß oberhalb des Elektrolytspiegeis zum Ausgleich der durch unstöchiometrisehe Gasentwicklung gestörten Gasbilanz zu nutzen.

Nach einem weitergehenden Vorschlag dieser Offenlegungsschrift wird beispielsweise im Bleiakkumulator die Stochiometrie unter Zuhilfenahme einer inerten Hilfselektrode mit niedriger Wasserstoff- bzw. Sauerstoffüberspannung dadurch eingestellt, daß man bei Wasserstoffunterschuß durch Kontaktierung der Hilfselektrode mit der negativen Bleielektrode Wasserstoff in Freiheit setzt. Entsprechend wird bei SauerstoffUnterschuß die Hilfselektrode mit der positiven PbOp-Elektroda kontaktiert. Bei diesen Maßnahmen ist jedoch die Gefahr nicht auszuschliecsen, daß langfristig durch Korrosion der Elektrodenmetalle und durch Kapazitätsverschiebungen die Gasbilanz mit der Zeit verschoben wird. Abgesehen davon kann es auch vorkommen, daß nach längerer Betriebszeit ein Rekombinator versagt und dann der Druck innerhalb des Systems unzulässig ansteigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gasdichte Funktion des Akkumulators zuverlässiger zu gestalten und den Gashaushalt gegen starke Gleichgewichtsschwankungen abzusichern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Akkumulator und Rekombinator in einem gemeinsamen gasdichten Gehäuse oder in zwei untereinander kommunizierenden gasdichten Gehäusen untergebracht sind und daß zwei Ventile vorhanden sind, von denen sich das eine oberhalb eines bestimmten Überdrucks gegen die äußere Atmosphäre und das zweite unterhalb eines bestimmten¹ Unterdrucks öffnet.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält also zwischen Gasinnenraum und Außenluft zwei in Gegenrichtung arbeitende Ventile. Im Prinzip könnten dies zwei Fahrradventile sein, die im Gehäusedeckel so angeordnet sind, daß das eine bei hohem Innendruck nach außen entlüftet, während das andere bei Unterdruck wie unter dem Einfluß einer voxi außen betätigten Luftpumpe Atmosphärenluft hineinläßt.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Ventilfunktionen in einem einzigen Ventil vereinigt.

Figur 1 gibt ein solches Doppelfunktionsventil in seinen beiden Öffnungszuständen,

a) durch inneren Überdruck p^ nach außen geöffnet und

b) durch äußeren Überdruck p„ nach innen geöffnet, wieder.

Figur 2 zeigt das Ventil im Querschnitt. Der Ventilkörper ist aus zwei flachen, dickwandigen Rohrabschnitten 1 und 2, beispielsweise aus Kunststoff, unter Zwischenfügung der Gurainimembran 3 zusammengesetzt und in den Gehäusedeckel 4 eingelassen. Die Membran überspannt den Innenquerschnitt des Ventilkörpers und dichtet das Akkumulatorengehäuse unter normalen Betriebsbedingungen sicher ab. Da sie jedoch durch Anschneiden mit einem Schlitz 5 versehen ist, kann sie sich bei vorhandenem Überdruck nach beiden Seiten hin lippenförmig öffnen.

Mit dieser Vorrichtung läßt sich der Akkumulator ohne die vorgenannten Nachteile betreiben; und selbst in dem Falle, daß der Rekombinator versagt, ist zwar die Wartungsfreiheit des Akkumulators nicht mehr gegeben, wohl aber die Sicherheit vor einem Bersten des Gehäuses gewährleistet.

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In Figur 3 ist dargestellt, wie der Gasfluß m₊ nach außen bzw. n_ nach innen einsetzt, wenn eine wachsende Druckdifferenz iÄp gegen den äußeren Atmosphärendruck einen bestimmten Schwellenwert +Δρ. "bzw. -Δρ. überschreitet. Der Gasfluß wird beendet, sobald der Akkumulator wieder eine ausgeglichene Gasbilanz aufweist. Der Schwellenwert oder AnsprechdruckApA sollte in einem Bereich größer als 1 cm, jedoch niedriger als 100 cm Wassersäule liegen. Das entspricht einem beiderseits vom Atmosphärendruck abweichenden Druck zwischen 1 und 100 Millibar.

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Claims (2)

Reg.-Nr. 6 FP 306-DT 6233 Kelkheim, 31. Jan. 1978 EAP-Dr.Ns/ur VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3000 Hannover 21, Am Leineufer 51 Patentansprüche

1. Akkumulator mit wässrigem Elektrolyten und einem Rekombinationskatalysator zur Rekombination von bei der Ladung oder Selb st entladung entstandenem V/asserstoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß Akkumulator und Rekombinator in einem gemeinsamen gasdichten Gehäuse oder in zwei untereinander kommunizierenden Gehäusen untergebracht sind und daß zwei Ventile vorhanden sind, von denen sich das eine oberhalb eines bestimmten Überdrucks gegen die äußere Atmosphäre und das zweite unterhalb eines bestimmten Unterdrucks öffnet.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkombination ein Doppelfunktionsventil mit zwei entgegengesetzten Durchlaßrichtungen ist.

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ORIGINAL INSPECTED