DE2804583C2 - Akkumulator mit wässrigem Elektrolyten und einem Rekombinationskatalysator - Google Patents

Description

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 betricbsloser Standzeit entwickelt werden. Dadurch, daß solche Elektrolysegase ins Freie gelangen, verringert sich das Wasservolumen; sole.« Akkumulatoren sind also wartangsaufwendig. Durch Verwendung eines Rekombinationskatalysators kann man Wasserstoff 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 Wasserstoffentwicklung. 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 wird dieser nach außen abgegebene O2 durch Diffusion wieder in die Zelle hineingeholt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 47 381 ist es bereits bekannt, Rekombinator und Akkumulator in einem gasdichten Gefäß unterzubringen und die Speicherwirkung des Gasvolumens im Zellgefäß oberhalb des Elektrolytspiegels zum Ausgleich der durch unstöchiometrische Gasentwicklung gestörten Gasbilanz zu nutzen.

Nach einem weitergehenden Vorschlag dieser Offenlegungsschrift wird beispielsweise im Bleiakkumulator die Stöchiometrie 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 PbOy Elektrode kontaktiert. Bei diesen Maßnahmen ist jedoch die Gefahr nicht auszuschließen, daß langfristig durch Korrosion der Elektrodenmetallc und durch Ka- _ pazitätsverschiebungcn 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 Erindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gasdichte Funktion des Akkumulators zuverlässiger zu gestalten und den Gashaushalt gegen starke Gbiehgewichtsschwankungen 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 bestimmten Unterdrucks öffnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält also zwisehen Gasinnenraum und Außenluft zwei in Gegenrichtung arbeitende Ventile. Im Prinzip könnten dies zwei Fahrradvenüle 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 von außen betätigten Luftpumpe Atmosphärenluft hineinlaßt.

In einer vorzugsw^isen Ausführungslorm der Erfindung sind die beiden Ventilfunklionen in einem einzigen Ventil vereinigt.

jo Fig. 1 gibt ein solches Doppelfunktionsventil in seinen beiden Öffnungszuständen.

a) durch inneren Überdruck p, nach außen geöffnet und

J5 b) durch äußeren Überdruck p^ nach innen geöffnet, wieder.

F i g. 2 zeigt das Ventil im Querschnitt.

Der Ventiikörper ist aus zwei flachen, dickwandigen Rohrabschnitten 1 und 2. beispielsweise aus Kunststoff, unter Zwischenfügung der Gummimembran 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 Wnrtungsfreiheit des Akkumulators nicht mehr gegeben, wohl aber die Sicherheit vor einem Bersten des Gehäuses gewährleistet.

In Fig.3 ist dargestellt, wie der Gasfluß /77+ nach außen bzw. nt- nach innen einsetzt, wenn eine wachsende Druckdifferenz ±Δρ gegen den äußeren Atmosphärendruck einen bestimmten Schwellenwert +ΔρΑ bzw. —ΔρΑ überschreitet. Der Gasfluß wird beendet, sobald der Akkumulator wieder eine ausgeglichene Gasbilanz aufweist. Der Schwellenwert oder Ansprechdruck ΔρΑ 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Akkumulator mit wäßrigem Elektrolyten und einem Rekombinationskatalysator zur Rekombination von bei der Ladung oder Selbstentladung entstandenem Wasserstoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß Akkumulator und Rckombinator in einem gemeinsamen gasdichten Gehäuse oder in zwei untereinander kommunizierenden Gehäusen untergebracht sind und daß zwei Ventile vorhanden sind, von denen sich das sine oberhalb eines bestimmten Oberdrucks 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 entgegengeselzten Durchlaßrichtungen ist.