DE2815128A1 - Galvanische luftdepolarisationszelle - Google Patents

Description

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GALVANISCHE LUFTDEPOLARISATIONSZELLE ^ίΟ ' "-

Die Erfindung betrifft eine galvanische Luftdepolarisationszelle der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Bei Depolarisationszellen mit alkalischem Elektrolyten und negativer Elektrode aus Zinkpartikeln muß der Sauerstoff in den Luftzuführungskanal eingeführt werden, darf jedoch nicht an die freie Oberfläche des Elektrolyten gelangen, wo er aufgespalten werden und die negative Elektrode oxydieren könnte, wodurch die Nutzkapazität der Zelle verringert würde.

In einer bekannten Ausführung derartiger Depolarisationszellen, wie sie beispielsweise in der FR-PS 2 155 855 beschrieben wird, mündet der Luftzuführungskanal der positiven Elektrode in einer Belüftungskammer, die eine Sauerstoffquelle bildet, die sich oberhalb des freien Raums über dem Elektrolyt und der negativen Elektrode befindet und von diesem freien Raum durch eine horizontale Wandung getrennt ist, durch die die positive Elektrode geführt wird. So wird der freie Raum von Luftzuführungskanal durch die katalytische Masse der Elektrode getrennt. Da diese Masse notwendigerweise porös und sauerstoffdurchlässig ist, ist es außerdem bekannt, den mit dem freien Raum in Berührung stehenden Bereich ihrer Oberfläche mit einem Abdichtmaterial zu bedecken und/oder zu imprägnieren, beispielsweise mit Vergußmasse.

Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Maßnahme nicht dazu ausreicht, den Sauerstoff wirkungsvoll zurückzuhalten und die chemische Oxydation des Zinks der negativen Elektrode zu verhindern. In manöhen Varianten der in der FR-PS 2 155 855 be-

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schriebenen Depolarisationszellen ist auf der Wandung des Luftzuführungskanals ein metallisches Stromkollektorrohr vorgesehen. Dieser Kollektor sorgt ebenfalls für eine gewisse Trennung zwischen Kanal und Gasraum, jedoch wird die Wirksamkeit durch Löcher verringert, durch die der Sauerstoff an die katalytische Masse gelangt. Soll nämlich die Elektrode homogen arbeiten, dann müssen diese Löcher bis in Höhe der negativen Elektrode und somit bis in Höhe der freien Oberfläche des Elektrolyten vorgesehen werden, wodurch der Sauerstoff relativ leicht bis zu dem oberhalb dieser freien Fläche liegenden Cfasraum vordringen kann. Außerdem ist das obere Ende der katalytischen Masse in direktem Kontakt mit der Belüftungskammer und bietet so einen sehr kurzen Weg für den Übergang des Sauerstoffs von dieser Belüftungskammer zum Gasraum.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung gemäß Hauptanspruch vermieden.

Das erfindungsgemäße Rohr isoliert den Gasraum vollkommen und verhindert jegliches Eindringen von Sauerstoff in diesen Gasraum ·

Da außerdem der Teil der katalytischen Masse, der oberhalb der freien Oberfläche des Elektrolyten vorhanden war, entfällt, ergibt sich eine erhöhte spezifische Leistung bezogen auf Volumen und Masse der Depolarisationszelle.

Vorzugsweise ist das Rohr elektrisch leitend und bildet einen Stromkollektor für die positive Elektrode.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden zwei Figuren wird die Erfindung verdeutlicht.

Die beiden Figuren zeigen jeweils einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Depolarisationszelle.

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Die in Fig. 1 dargestellte Depolarisationszelle besitzt ein Kunststoffgehäuse bestehend aus einem Becher 1 und einem Deckel 2. Im Gehäuse ist eine zentrale positive Luftdepolarisationselektrode, die im wesentlichen aus einer katalytischen Masse 24 aus Kohlenstoffteilchen besteht, sowie eine negative Elektrode 4 aus Zinkteilchen untergebracht, die an den Seitenwandungen des Bechers 1 anliegt. Der zwischen diesen Elektroden vorhandene ringförmige Raum wird von einem gelierten alkalischen Elektrolyten eingenommen, der zudem den oberen Teil der negativen Elektrode bedeckt. Ein zentral in der Masse 24 vorhandener und für die Luftzuführung zu dieser Masse bestimmter senkrechter Luftzuführungskanal 26 ist über ein Rohr 28 mit einer Belüftungskammer 7 verbunden,, die sich unmittelbar unter dem Deckel 2 befindet. Diese Kammer besitzt in ihrer Mitte eine öffnung,8, die in der Zeichnung durch einen Plastikstopfen 9 verschlossen dargestellt ist. Dieser Stopfen muß zur Inbetriebsetzung der Depolarisationszellen entfernt werden. Dadurch wird die Kammer 7 mit der Außenatmosphäre über die öffnung 8 in Verbindung gesetzt, wobei die Außenatmosphäre bzw. die Kammer 7 dann die Sauerstoffquelle für die positive Elektrode bildet. Im Kanal 6 ist ein Profilteil 10 mit H-förmigem Querschnitt eingesetzt, das die Luftzirkulation begünstigt, wie es in der DE-OS 23 41 483 beschrieben ist. Ein wendelförmig auf die Wandung des Kanals 6 aufgewickelter und in die Masse 3 teilweise eingelassener Draht 11 bildet einen Stromausgang für die positive Elektrode und steht mit der positiven Klemme 12 in Verbindung. Der negative Stromausgang erfolgt über einen in die Elektrode 4 eingelassenen Draht 13, der durch den Deckel 2 geführt ist.

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Oberhalb der freien Oberfläche 14 des Elektrolyten 5 befindet sich ein Gasraum 15, der die auf die Temperaturänderungen und Entladungsvorgänge der Depolarisationszelle zurückzuführenden Volumenänderungen aufnimmt. Um zu verhindern, daß Luftsauerstoff in den Raum 15 eindringt, von wo aus er chemisch das Zinkpulver der negativen Elektrode oxydieren könnte, ist der Raum 15 von der Belüftungskammer 7 vollkommen sauerstoffdicht durch eine horizontale undurchlässige Wandung getrennt, die aus einer mit einer Vergußmasseschicht 17 bedeckten und mit dem Rohr 28 in vollkommen dichter Verbindung stehenden Kunststoffscheibe 16 gebildet wird.

Das Rohr kann an die Scheibe 16 angeklebt werden, und die Vergußmasseschicht 17 sorgt für die Abdichtung an der Klebestelle oder verbessert die Abdichtung. Die Masse 24 umgibt vollkommen dicht den unteren Teil des Rohrs 25. Diese Abdichtung kann vor allem durch Überformen des Rohrs mit der Masse erreicht werden. Besteht beispielsweise das Rohr 28 aus Polystyrol oder einem Kopolymer des Styrols wie beispielsweise aus dem Kopolymer Akrilonitril-Butadien-Styrol, wird weiter die Masse 24 aus einer Mischung aus Katalysemasse (Kohlenstoff) mit einem als Binder dienenden Polystyrol gebildet und verwendet man ein Lösungsmittel für das Polystyrol (chlorierter Kohlenwasserstoff, aromatischer Kohlenwasserstoff, Keton), so löst das Lösungsmittel den Rohrwerkstoff oberflächlich auf, wodurch sich eine ausgezeichnete Haftung der Masse auf dem Rohr ergibt.

In der in Fig. 2 dargestellten Depolarisationszelle finden sich zum Teil die gleichen Bauteile wie bei der in Fig. 1 dargestellten Zelle, und für solche Bauteile werden die gleichen Bezugszexchen verwendet. Die in Fig. 2 dargestellte Zelle unterscheidet sich von der oben beschriebenen im wesentlichen dadurch, daß das Rohr 28 und der wendelförmig aufgewickelte Kollektor-

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draht 11 durch ein Metallrohr 38 ersetzt worden sind, das sich vom Deckel 2 bis zum Boden des Luftzuführungskanals 6 erstreckt und oben mit einer Querwandung 39 versehen ist, die mit der Ausgangsklemme 32, die im Mittelpunkt des Rohrs durch den Deckel 2 geführt wird, in direktem Kontakt steht.

Die Belüftungskammer 7 steht mit der Außenatmosphäre über in den Deckel eingearbeitete Öffnungen 43 in Verbindung.

Der Innenraum des Rohrs 38, der den LuftZuführungskanal der positiven Elektrode bildet, steht in Verbindung mit der Kammer 7 über Öffnungen 40, durch die frische Luft in das Rohr eindringen kann, sowie unmittelbar mit der Außenatmosphäre über Öffnungen 41, die in der Wandung 39 vorgesehen sind und die sauerstoffarme Luft entweichen lassen. Das Rohr besitzt öffnungen 42, durch die der Sauerstoff an die katalytischen Stellen der Elektrode gelangen kann.

Die Öffnungen 40, 41 und 42 in Verbindung mit dem Profilteil 10 haben die Aufgabe, einen natürlichen Luftzug zu erzeugen, wie die DE-OS 23 41 483 erläutert. Zwischen der Wandung 16, die den Gasraum 15 von der Kammer 7 trennt, und der Höhe, in der das Rohr 38 aus der Masse 24 hervortritt, ist das Rohr 38 mit keinen Öffnungen versehen. Dieser öffnung^freie Teil des Rohrs sichert somit zwischen dem Gasraum 15 und dem Luftzuführungskanal die erfindungsgemäße vollkommen dichte Trennung.

Zur Ableitung von eventuell dm Raum 15 durch Korrosion des Zinks unter Elektrolyteinwirkung freigesetztem Sauerstoff können die erfindungsgemäßen Depolarisationszellen mit einem Ventil versehen werden.

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Claims (1)

1. Po 10 834 D

   COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES PILES ELECTRIQUES "CIPEL" S.A. 125, rue du President Wilson 92302 LEVALLOIS-PERRET, Prankreich

   GALVANISCHE LUPTDEPOLÄRISATIONSZELLE

   7. April 1978 2815128

   PATENTANSPHJ CHE

   - Galvanische Luftdepolarisationszelle mit einer positiven Elektrode, die eine katalytisch wirksame Masse enthält, mit einer negativen Elektrode sowie mit einem zwischen den Elektroden angeordneten Elektrolyten, wobei ein Gasraum sich oberhalb der aus negativer Elektrode und Elektrolyten gebildeten Einheit befindet, ferner mit einem mit einer Sauerstoffquelle verbundenen Luftzuführungskanal zur Zuführung des Sauerstoffs zur katalytischen Masse, der in die positive Elektrode eingearbeitet ist und vom Gasraum durch eine sauerstoffundurchlässige Wandung getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzuführungskanal (26) mit der Sauerstoffquelle (7) über ein sauerstoffundurchlässiges Rohr (28,38) in Verbindung steht, das den Gasraum (15) dicht durchdringt und mit der katalytischen Masse (24) in dichtem Kontakt Mteht, und daß die katalytische Masse (24) gänzlich unterhalb der freien Oberfläche des Elektrolyten liegt.

   2 - Galvanische Luftdepolarisationszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (38) elektrisch leitend ist und einen Stromkollektor für die positive Elektrode bildet.

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