DE300233C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein galvanisches Element mit zwei durch eine poröse Wand getrennten Elektrolyten, bei welchen durch zweckentsprechende Anordnung und Ausbildung der Bestandteile eine hohe Wirtschaftlichkeit im Verbrauch des Lösungsmetalles und des Depolarisators sowie eine ungewöhnliche Gleichförmigkeit der Έ. M. K. und des inneren AViderstandes erreicht wird.

Obgleich die im folgenden beschriebene Anordnung für jede brauchbare Zusammenstellung von Elektrolyten und Elektroden anwendbar ist, so soll, des besseren Verstandes nisses halber, gleich der für die Praxis wichtigste Fall herausgegriffen werden, nämlich jener, der durch die Zusammenstellung: Zink, Zinkvitriol-Tonzelle-Kupfer, Kupfervitriol, gegeben ist. Diese an sich längst bekannte . 20 Zusammenstellung liegt dem Daniell-, Meidinger-, Krüger-, Siemens- und . Callaud-Element zugrunde. Trotzdem einige dieser Typen .in der Telegraphentechnik eine weitverbreitete Anwendung gefunden haben, sind dieselben bezüglich des Verbrauches an Zink und Kupfervitriol höchst unwirtschaftlich, da der Verbrauch an diesen Stoffen selbst bei sorgfältiger Wartung den theoretisch unbedingt notwendigen Betrag häufig um das Zehn- bis Zwanzigfache übersteigt. (Vergleiche Up ρ en horn, Kalender für Elektrotechnik.)

Die vorerwähnten Bauarten. sind ferner selbst bei großen Einheiten nur geringer Stromabgabe fähig, da ihr innerer Widerstand groß ist und'für genügende Abführ der durch den elektrochemischen Prozeß entstandenen Stoffe nicht ausreichend vorgesorgt ist, so daß die Zellen in ihren eigenen Abfallpro- ■ dukten ersticken. Um diesen Übelstand zu beseitigen, wurden schon seinerzeit verschiedene Mittel angegeben, z.B. wurden »Flußbatterien« gebaut (Bauart Hauck usw.), bei welchen die Elektrolyte durch Ab- und Zufließen zweckentsprechend ausgewechselt wurden, doch konnten sich diese Anordnungen wegen zu großer Anläge- und Betriebskosten keinen Eingang in die elektrotechnische Praxis verschaffen.

Andere Teckniker versuchten die Verschiedenheit des spezifischen Gewichtes des frischen und verbrauchten Depolarisators in der Weise zur Abfuhr desselben auszunutzen, daß sie einen hochgelegenen Vorratsbehälter durch zwei entsprechend eingestellte Röhren mit der Zelle verbanden und so eine Strömung innerhalb des Elektrolytes einleiteten. Dieser an sich aussichtsreichen Anordnung hafteten aber so große bauliche Mängel an, daß auch diese . Zellen zu keiner praktischen Verwendung gelangten. Außerdem enthielt diese Anordnung keine Einrichtung für die Erneuerung des Elektrolytes .bei der Lösungselektrode (Zink).

. Der Grundgedanke der. vorliegenden Erfindung besteht zwar ebenfalls in der Ausnutzung' der durch die Elektrolyse bedingten Dichteänderung örtlich verschiedener Teile einer Lösung zur selbsttätigen Erneuerung derselben, doch rindet diese Flüssigkeitsbewegung nicht nur bei einer, sondern bei beiden Elektroden und außerdem in der Weise statt, daß jeder vertikale Elektrodenquerschnitt allseits von ihr umschlossen wird. Es ist einleuchtend, daß eine derartige Elektrolytbewegung das wirksamste Mittel gegen das Auftreten der Polarisation ist.

Vorerst soll die prinzipielle Wirkungsweise an einer schematischen Anordnung erörtert werden, die durch Fig. 1 dargestellt erscheint.

Zwei durch eine poröse Scheidewand 1 (Tonzelle, Holzfurnier) voneinander gctrennte Rahmen'3 und 4 aus flüssigkeitsdichtem Isoliermaterial bilden mit den beiden plattenförmigen Elektroden, 5 Zink und 6 Kupfer, zwei allseitig geschlossene Kammern 7 und 8. Denkt man sich die Kammer 7 mit Zinkvitriollösung und Kammer 8 mit Kupfervitriollösung gefüllt, so geben die bisher angeführten Einzelheiten eine gewöhnliche Danielische Zelle, in der sich bei Stromschluß durch den äußeren Kreis 9 in letzter Linie folgende elektrochemischen Prozesse abspielen: Die Kupfervitriollösung Cu SO₄ wird zerlegt in Kupfer und in das Säureradikal SO₄. Ersteres schlägt sich am Kupferpol nieder, wogegen das Säureradikal durch die Tonzelle zum Zinkpol Avanciert und ihn, unter Bildung von Zinkvitriol Zn So₄ auflöst. Dieser nur beim Stromschluß stattfindende Prozeß wird eine Verdünnung der Kupfervitriollösung· in der Kammer 8 und eine Sättigung der Zinkvitriollösung' in Kammer 7 zur Folge haben. Durch die Lösung des Zinkes werden Unreinigkeiten (Zinn, Eisen, Blei, -Kadmium) desselben an der inneren Oberfläche zutage treten und möglicheres weise nach Loslösung als Schlamm zum Boden der Kammer fallen. Unabhängig von diesem ordnungsmäßigen elektrochemischen Prozeß wird sich noch folgender örtlicher, rein chemischer Prozeß abspielen, der nur auf Diffusion der beiden Lösungen Zn SO₄ und Cu SO₄ durch die poröse Wand zurückzuführen ist. Das in die Kupfervitriollösung diffundierende Zinkvitriol ist fast unschädlich, dagegen gibt die in die Kammer 7 diffundierendc Kupfervitriollösung zu sehr störenden örtlichen Prozessen Anlaß, indem es zufolge chemischer Substitution Zink löst und metallisches Kupfer in Form von Schlamm an der Zinkelektrode ausscheidet. Sowohl die früher erwähnten ausgeschiedenen Unreinlichkeiten des Zinkes, als auch der durch bloße Substitution hervorgerufene Kupferschlamm sind Ursache einer polarisierenden gegenelektromotorischen Kraft,-die die Wirkung der Zelle sehr beeinflußt. Beim Stromschluß wird aus diesen Diffusionserscheinungen noch die Wirkung der elektrischen Endosmose eintreten, die eine Überführung" der ZnSO₄-Lösung" zur CuSO₄-Lösung'zur Folge hat.

AVürde man die aus den Kammern 7 und 8 bestehende Zelle längere Zeit zur Stromabgabe heranziehen, so würde bald aus bekannten Gründen eine Erschöpfung des Elementes eintreten. Um nun einen selbsttätigen Ersatz des erschöpften Depolarisators Cu SO₄.+ H₂O und eine Abfuhr des Abfallproduktes Zn SO₄+H₂O zu ermöglichen, wurde oberhalb und unterhalb der Zelle je ein großer Behälter angeordnet. Der obere 10 gehört für jenen Elektrolyt, der nach dem Prozeß spezifisch leichter ist, somit für den Depolarisator Cu SO₄, der untere 11 für jenen, welcher nach dem elektrochemischen Prozeß spezifisch schwerer wird, somit für das Abfallprodukt Zn SO₄. Jeder der beiden Behälter 10 und 11 ist durch je zwei voneinander getrennte Flüssigkeitsrührleitungen. 12, 13 und 14, 15 mit je eine Kammer verbunden, und zwar mündet das Bodenrohr 15 des Behälters 10 am Boden der Kammer 8 und das Überfallrohr desselben Behälters an der höchsten Stelle der Kammer 8. Ganz ähnlich sind die Rohrleitungen 12 und 13 zwischen Behälter 11 und Kammer 7 angeordnet.

Der obere Behälter ist außer mit gesättigter Lösung des Depolarisators auch noch mit Kristallen desselben ausgefüllt; seine Größe richtet sich lediglich nach der verlangten Leistungsdauer der ganzen Zelle. Der untere Behälter enthält zu Beginn eine Lösung des Abfallproduktes in jener geringsten Konzentration, die zum Betriebe der Zelle mit Rücksicht auf geringste Diffusion und kleinsten inneren Widerstand notwendig ist. Damit in der schematischen Anordnung ein ungestörter Kreislauf stattfinden kann, muß beim Füllen der Zellen die Vorsorge getroffen werden, daß außer den Lufträumen 16 und 17 sich nirgends Luftsäcke bilden.

Die Wirkungsweise der ganzen Anordnung is! folgende:

Durch die normale Tätigkeit der Zelle wird die Konzentration der Depolarisatorlösung (Kupfervitriol) in der Kammer 8 schwächer, dagegen die des Abfallstoffes (Zinkvitriollösung) stärker. In dem Flüssigkeitskreise: Kammer 8, Rohr 14, Behälter 10, Rohr 15, Kammer 8 tritt zufolge der Differenz der spezifischen 'Gewichte zwischen der Flüssigkeit der Kammer 8 und jener im Rohr 15 auf

der ganzen Höhe h eine flüssigkeitstreibende Kraft ein; die vitriolarme Lösung steigt durch das Rohr 14 in den Behälter und löst dort feste Vitriolkristalle, wogegen gesättigte Vitriol lösung durch das Rohr 15 in die Kammer 8 dringt. Beim negativen Pol spielt sich der Vorgang umgekehrt ab. Die spezifisch schwerer gewordene Abfallstofflösung fällt durch das Rohr 13 zum Boden des Behälters 11 und saugt durch das Rohr 12 lö- - sungsarme Flüssigkeit in die Kammer 7 nach.

Der erste Kreislauf hört in dem Zeitpunkte

auf, wo aller Vorrat an festen Kristallen und das gelöste CuSO₄ aufgebraucht ist. Der zweite Kreislauf wird dann aufhören, wenn die ganze Flüssigkeit im Behälter 11 und in der Kammer 7 die Sättigung erreicht hat. Natürlich ist es lediglich Sache einer richtigen Bemessung der Behälter 10 und 11, daß die ganzen Kristalle im Behälter 10 aufgebraucht sind, bevor noch der Sättigungspunkt der Lösung im Behälter 11 erreicht wird.

Die in der Fig. 1 veranschaulichte Anordnung bedarf noch einer Ergänzung. Da die meisten Bestandteile der Zelle praktischerweise aus Gußglas o. dgl. hergestellt werden, so würde eine Dichthaltung" aller Behälter, Rohre und Zellen praktisch sehr schwerfallen. Außerdem diffundiert die im Kupfervitriol immer enthaltene freie Schwefelsäure sehr rasch zum Zinkpol hinüber und veranlaßt eine Wasserstoffentwicklung, die Gassäcke mit sich bringen würde. Es muß also die schematische Anordnung der Fig. 1 derart umgestaltet werden, daß sowohl Kammer 7 als auch Kammer 8 freie Flüssigkeitsoberflächen enthalten. Für die praktische Ausführung bestehen zwei Möglichkeiten. Entweder man beläßt die Elektroden und die poröse Scheidewand eben und erhält lauter parallelepipedische Räume, die sich sehr schwer dicht halten lassen, oder aber man gibt diesen Organen zylindrische Form, d. Ii. man denkt sich die Schnittfigur 1 entweder um die Achse X-X₁ oder Y-Y₁ drehend.

Die Bauweise mit ebenen Elektroden ist praktisch unbrauchbar, und es verbleibt also nur die Wahl zwischen den zwei zylindrischen Ausführungsarten. '

Im ersteren Falle liegt der Zmkzylinder innerhalb des Kupferzylinders, im anderen Falle steckt der Kupferpol in dem zylindrischen Zinkpol.' Beide Anordnungen sind baulich ohne weiteres möglich, doch hat sich die letztere im Betriebe als praktischer erwiesen.

Auf diese Weise gelangt man zu einer Anordnung, die mit dem Daniellelement eine gewisse Ähnlichkeit besitzt, sich jedoch von demselben dadurch wesentlich unterscheidet, daß in Kammer 7 und 8 keine Vorratslösung enthalten ist, und daß diese Zellen nur als elektrochemische Reaktionszellen ausgebildet sind, wodurch es eben möglich wurde, auf sehr geringe innere Widerstandswerte zu gelangen. Dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung könnte man auch eine Ähnlichkeit mit der Meidinger-Anordnung vorhalten. Auch diese Ähnlichkeit ist nur eine scheinbare. Der bekannte ' Meidingerballon hat nur eine verhältnismäßig enge Austrittsröhre; die Kupfervitriollösung kann durch diese nur durch Diffusion zum Kupferpol gelangen. Dieselbe genügt daher nur bei sehr schwach beanspruchten Zellen für die Nachlieferung des frischen Depolarisators. Der ausreichende Nachlieferungsprozeß hört erfahrungsgemäß sofort auf, wenn sich die Glasröhrenöffnung durch ein vorliegendes Kristall auch nur teilweise verlegt. Diese Tatsache gab Anlaß zur Anwendung der sogenannten »Diffusoren«, die aber wiederum nur die Diffusion ermöglichen, nicht aber eine durch kräftige Druckhöhe erzeugte Strömung der Depolarisationsflüssigkeit.

Wie außerordentlich wichtig eine ständige Abfuhr der Abfallstoffe ist, hierfür möge folgende Feststellung dienen. Bei den jetzt allgemein, für Telegraphenzwecke üblichen Da- ■ niellelementen läßt die Stromlieferung fast immer dadurch nach, daß die Zinkvitriollösung mangels Wasser Vorrates sehr rasch ihre Sättigung erreicht und daher einerseits mit großer Energie durch die Tonzelle zum Kupferpol diffundiert, andererseits sich am ganzen Zinkpol eine dünne Zinkvitriolkristallhaut ansetzt. Die erste Erscheinung hat zur Folge, daß selbst bei sorgfältiger Nachfüllung von Kupfervitriolkristallen sich dieselben fast gar nicht mehr auflösen und daher die genügende Depolarisation aufhört; die zweite Erscheinung macht einen sehr großen Teil der Zinkoberfläche untätig, indem es dieselbe nahezu abisoliert, so daß der innere Widerstand. der Zelle plötzlich schnell wächst. Auch die Kletterkristalle werden dadurch veranlaßt, die der Zelle zwar keinen Schaden zufügen, aber doch die Verdunstung des Lösungsmittels fördern und dem Element ein sehr unschönes, untechnisches Aussehen verleihen.

Mit den vorstehenden Einrichtungen wird wohl eine Beständigkeit der E. M. K. und des inneren Widerstandes erreicht, doch die Ökonomie ist keine wesentlich andere als bei dem gewöhnlichen Daniellelement. Die Hauptsache der schlechten Ökonomie bei allen Zink-Kupferelementen bildet, wie schon erwähnt, die unerwünschte Diffusion der Kupfervitriollösung zum Zinkpol, woselbst- sich ersterc durch einen rein chemischen -. Prozeß, unter Bildung eines metallischen Kupferschlammes, in Zinkvitriollösung umwandelt. Die Wärme-

touting dieses chemischen Prozesses wird nicht zur Bildung elektrischer Energie verwendet, sondern geht als tatsächliche Wärme verloren.

Da man wegen des lonentransportes an. die Verwendung einer porösen Scheidewand gebunden ist, somit auch eine vollkommene Be-' seitigung der Diffusion ausgeschlossen erscheint, bleibt nichts anderes übrig, als eine

ίο Anordnung zu treffen, bei welcher man dieDiffusion wesentlich herabsetzt, den Ionentransport jedoch noch in praktisch brauchbaren Grenzen hält; letzterer hält natürlich mit dem noch zulässigen inneren Widerstand der Zelle eng zusammen.

- , Die praktische Erprobung solcher Elemente hat gezeigt, daß man vom Standpunkte der Wirtschaftlichkeit die günstigsten Diffusionsve.rhältnisse dann erreicht, wenn bei der normalen Dauerstrombelastung die Diffusionsströmung der Cu SOj-Lösung zu ZnSO₄ für ein Oberflächcnelement der Tonzelle gleich ist der elektrischen Endosmoseströmung der ZnSO₄-Lösung zur CuSO^-Lösung. DieDiffusion der Cu SO₄-Lösung ist bei ein und derselben Tonzellenart für Oberflächeneinheit immer gleichbleibend. Die elektrische Endosmose dagegen hängt von der Stroulbelastung der Oberflächeneinheit der Tonzelle ab. Man kann also durch teilweise Abdeckung der Tonzellenoberfläche mit Glasur o. dgl. für jede Strombclastung" des Elementes eine Tonzelle bauen, bei welcher obiger. Bedingung entsprochen wird. Diese teilweise Abdeckung-SS . der Tonzellenoberfläche zeigen die. Fig. 2 und 3.

In denselben ist die poröse unglasierte Scheidewand (Tonzelle, Zementzelle usw.) durch ein Stück, Querschnitt i, dargestellt.

Auf einer der beiden Seiten ist diese poröse Scheidewand durch Glasur, Anstrich oder Imprägnierung 2 teilweise (am besten streifenweise) undurchlässig gemacht, so daß von der ursprünglichen Wand einseitig nur mehr kleine Oberflächenteile · (Streifen) übrigbleiben. Wenn nun die Glasurschicht sehr dünn aufgetragen wird, dann ist (bei sehr poröser Wand) die Länge des kleinen Stromleitungsquerschnittes sehr klein (gleich der' Glasurdicke), da die sehr poröse Tonzelle ein nicht viel geringeres Leitungsvermögen hat als der übrige Elektrolyt. Die Diffusionsmöglichkeit aber ist beim elektrisch untätigen Element durch das Abdecken der Oberfläche außerordentlich vermindert worden, da dieselbe nur noch an den Oberflächenteilen 3 stattfinden kann. Man könnte daher auch an Stelle der so vorbereiteten porösen Scheidewand eine. Zusammenstellung von völlig un- ; durchlässigen Flächenteilen treten lassen, die, wie es Fig·. 3 zeigt, an ihren Rändern durch einen porösen Kitt zu einer Scheidewand zusammengebaut sind.

' Die vorstehenden, rein physikalischen Erörterungen lassen sich leicht in praktisch brauchbare Formen kleiden, die durch die Fig. 4, 5 und 6 dargestellt sind.

Aus schon früher angebenen Gründen müssen beide Flüssigkeitskreisläufe je eine freie Oberfläche besitzen. Dies ist nur dann mög-' lieh, wenn beim Kreislauf der Kupfervitriöllösung im Luftsack des oberen Behälters ein Unterdruck herrscht und die Kammer 8 eine freie Oberfläche erhält, der Kreislauf der Zinkvitriollösung dagegen sich vollständig innerhalb eines angefüllten Behälters mit freier Oberfläche abspielt.

Fig. 4, S und 6 geben ein Bild einer praktischen Ausführung. Fig. 5 stellt den Schnitt nach Fläche A-B, Fig. 6 nach der Fläche C-D dar.

In einem zylindrischen Glase 20 hängt eine mit trichterförmig erweitertem Rand versehene Tonzelle 24. Der untere Teil ist zylindrisch und. gehört der eigentlichen galvanisehen Zelle an, wogegen der obere Teil zwei schalenartige Ansätze 28 und 39 trägt. Der Ansatz 22 vermittelt zufolge der Scheidewand 29 den Zusammenhang zwischen Außenraum und dem Füllraum des Glasgefäßes 20, wogegen der Ansatz 39 eine Verbindung des Außenraumes mit dem inneren der Tonzelle herstellt.. Zwischen dem zylindrischen Teil der Tonzelle 24 und dem Gefäßmantel befindet sich der Zinkzylinder 25, der auf drei oder vier nach innen zu eingedrückten Dellen 23 der Gefäßwand ruht. Damit der Zinkzylinder 25 stets eine konzentrische Lage zur Tonzelle, einhält, besitzt letztere drei oder vier Distanzierungsrippen 42. Der- zum Zinkpol führende Anschlußdraht 25 benutzt als Austrittsöffnung den durch den Ansatz 28 geschaffenen Kanal. Auf dem zylindrischen oberen Rand der Tonzelle erhebt sich der für das Kupfervitriol bestimmte Behälter 32, der die Form einer mit der Füllöffnung nach abwärts gekehrten Flasche besitzt. Als Ver-¹ schlußstück für die Behältermündung dient ein dornartiger, aus Isoliermaterial (Glas, Porzellan usw.) hergestellter Teil 36, welcher mit Hilfe eines Schraubengewindes und eines Dichtungsringes 40 den oberen Behälter abschließt. Dieser sowohl in den Behälter als auch in die Tonzelle,hineinragende zentrische Dorn enthält nun alle Kanäle, die für den riehtigen Kreislauf der Kupfervitriollösung notwendig" sind.

Um der eingangs erwähnten Grundbedingung zu genügen (nach welcher jeder vertikale Elektrodenquerschnitt vom Strömungskreis-

lauf des zugehörigen Elektrolytes ganz eingeschlossen wird), müssen bei zylindrischer Anordnung der Elektroden mehrere im Kreis angeordnete Zu- und Abführungsstellen für den Elektrolyt vorgesehen sein.

Beim Zinkpol ist dieser Kreislauf des Elektrolytes an jeder Stelle des Umfanges ohne weiteres möglich, indem bei völlig eingetauchter Elektrode die stark gesättigte Lösung

ίο zwischen Tonzelle und Zinkzylinder nach abwärts fällt, die weniger gesättigten Lösungsteile dagegen- zwischen Glasgefäß und Zinkzylinder nach aufwärts steigen können. Es . ist somit eine Bedingung der guten Wirkungsweise der ganzen Anordnung, daß der Zinkzylinder ganz in den Elektrolyt eintaucht und außerdem , zwischen Zinkzylinder und Gefäß ein ringförmiger, von Elektrolyt angefüllter Raum übrigbleibt. -

ao Beim Kupferpol gelangt die frische Lösung durch die beiden Kanäle 46 und 47 in die Bodenkammer der Tonzelle, verteilt sich dort radial nach dem ganzen Umfange der Tonzelle, steigt auf und gibt dabei ihren Lösungsinhalt ab, sammelt sich hierauf in dem trichterförmig erweiterten Teil der Tonzelle und fließt durch die Querbohrung 48 in den Kanal 49 zum oberen Kristallbehälter zurück. Die ringförmigen Elektroden sind also mit den Strömungskreisläufen der zugehörigen Elektrolyte verkettet.

Da der Dorn 36 in den mit Kristallen vollgefüllten Behälter eingeführt werden muß, wurde, als Maßnahme gegen das Eindringen von Kristallen," dem Dornkopf eine zugespitzte Haube 33 aufgesetzt, die ein Austreten der rückströmenden Lösung (durch Nuten, welche auf der inneren Seite der Haube angebracht sind) ermöglicht. Tn ähnlicher Weise verhindert der siebartige Aufsatz 30 ein Eindringen von Kristallen in die Kanäle 46 und 47. Bei der gewöhnlichen Zellenausführung (in der Fig. 4 nicht verzeichnet) befindet sich zwischen dem unteren Dornfortsatz und der Tonzelle ein kurzer Kupferblechzylinder, der mit seinem durch Gummischlauch 38 geschützten Anschlußdraht 37 den positiven Pol bildet. Man gelangt aber zu einer sehr einfachen und pra'ktischen Anordnung, wenn man, wie in der Fig. 4 angedeutet,^den blanken Anschlußdraht in mehreren Windungen schraubenartig um den Dornfortsatz 45 wickelt. Auf diese Weise erspart man den Kupferzylinder samt der damit verbundenen Nietung.

Die Füllung des Elementes kann in folgender Weise durchgeführt werden: Das Glasgefäß 20 wird bei eingesetzter leerer Tonzelle mit Zinkvitriollösung angefüllt. Der unterhalb der Tonzelle befindliche, mit Lösung angefüllte Raum übernimmt die Rolle des unteren Behälters 11 in Fig. 1, wogegen die dort angeführten Rohrleitungen 12 und 13 in Fig. 4 durch die Flüssigkeitssäulen außerhalb und innerhalb des Zinkzylinders ersetzt werden.

Hierauf wird in die leere Tonzelle der mit Kristallen 31 und gesättigter Lösung 34 vollgefüllte Behälter 32 eingesetzt. Es beginnt ' dann die selbsttätige Füllung, der Tonzelle und dauert so lange, bis die Flüssigkeit in derselben die Mündungen der Querbohrung 48 etwas überflutet.

Findet aus irgendeinem Grunde ein Fallen der Flüssigkeitsoberflächen innerhalb oder außerhalb der Tonzellen statt, so kann ein Nachfüllen sehr leicht durch den zugehörigen schalenartigen Ansatz 28 oder 39 erfolgen. .

Erreicht die Zinkvitriollösung· eine kritische Sättigung, so wird dies durch Aufstei-. gen des an der Öse 22 hängenden Schwimmkörpers 21 angezeigt. Die E. M. K. dieses Elementes beträgt 1,07 Volt.

Vom kaufmänischen Standpunkte aus ist auch jene Bauart wichtig, derzufolge es möglich ist, auf einfache Weise aus den Bestandteilen eines gewöhnlichen Meidingerelementes ein Element nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufzubauen. Dies ist, wie Fig. 7 zeigt, durch bloßes. Hinzufügen einer Tonzelle 54, Anbringung von mehreren Löchern 71 in den Trichter des Meidingerballons, Ausrüstung des Verschlußstöpsels 69 mit zwei Winkelröhren 68 und Verlegung des Kupferpols „ aus dem unteren Gefäß in die Tonzelle 54 möglich. Dabei kann¹ wieder der Kupferpol entweder als Drahtschraube oder als Blechzylinder ausgebildet werden. In beiden Fällen dient der untere Teil des Ballons als Träger, wobei die beiden Einzelröhren 68 ein Herabgleiten desselben verhindern. Die die Sättigung der Zinkvitriollösung anzeigende Kugel 51 kann auch hier Anwendung finden. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ohne weiteres durch Vergleich mit der Arbeitsweise der durch Fig. 4 dargestellten Type erkennbar.

Der Strömungskreis spielt sich vollständig im unteren Teil des Ballons ab, und die Kristalle stürzen entsprechend dem Verbrauche nach.

Außer den Flüssigkeitsströmungen, die durch die Verschiedenheit der spezifischen Gewichte innerhalb der Elektrolyte erreicht werden, treten in einem galvanischen Element folgende physikalischen Erscheinungen auf:

i. Die Diffusion innerhalb eines jeden der beiden Elektrolyte und die Diffusion eines

Electrolytes in den anderen durch Vermittlung der porösen Scheidewand.

2. Die elektrische Endosmose al-s Folge der Stromentnahme.

3. Nach Stromunterbrechung das Überströmen des infolge der Endosmose unter höherem TJruck stehenden Elektrolytes in den anderen.

4. Rein osmotische Druckwirkungen der beiden Elektrolyte, die aber, wie A^ersuche zeigten, bei den meisten gebräuchlichen porösen Wänden praktisch belanglos sind. Während die Diffusionsvorgänge in galvanischen Elementen mit zwei Elektrolyten allgemein bekannt sind und daher von jedermann leicht verfolgt werden können, finden die Erscheinungen der elektrischen Endosmose oft falsche Deutung, so daß dieselben vorerst gesondert erörtert werden mögen.

In Fig. 8 ist ein Apparat im Schnitt dargestellt, der bei der vorliegenden Erfindung zur experimentellen Untersuchung der elek- <■ irischen Endosmose in galvanischen Elementen diente. Zwei tubulierte Glasglocken 72 und 73 sind unter Zwischenlage einer porösen Wand 74 miteinander verkittet. In jede der beiden Glocken ist eine Elektrode 75 (Zink)

" und 76 (Kupfer) flüssigkeitsdicht eingesetzt.

In die oberen Tuben yy und 78 sind mit Hilfe von Pfropfen 79 und 80 zwei Büretten 81 und 82 eingesetzt. Wird die Glocke 72 samt der Bürette 81 mit Zn SO₄ und die Glocke 73 mit Bürette 82 mit Cu SO₄ auf gleiche Oberflächenhöhe angefüllt und die Elektrodenenden 83 und 84 über einen entsprechenden Wider-" stand gesclossen, so steigt die Cu SO₄-Lösung in der Büfette 82, wogegen die Zn SO₄-Losung in Bürette 81 sinkt. Die Oberflächenverschiebungen dauern so lange an, bis' sich ein vom jeweilig entnommenen Strom abhängiger Höhenunterschied h einstellt. Genaue elektrometrische Untersuchungen der Verteilung des Potentialgefälles bei verschiedenen Diaphragmastärken und Lösungssättigungen ergeben, daß diese dauernde Druckhöhe h dem Potentialgefälle innerhalb des Diaphragmas proportional ist. Selbstverständlich ist die Erzeugung dieser Druckdifferenz h in den beiden Glocken 2 und 73 nur durch ein Überströmen der ZnSO₄-Lösung in die Cu SO₄-Lösung möglich. Bezüglich der einwandfreien Erklärung dieser osmotischen Erscheinungen muß auf die Fachliteratur verwiesen werden. (Dr. A. AVinkelmann, Handbuch der Physik, 2. Auflage, Band IV, S. 940.) Wird der Strom unterbrochen, so stellen sich nach längerer Zeit die beiden Oberflächen in den Büretten wieder in die gleiche Horizontalebene ein, wobei die Cu SO₄-Lösung nebst der früher überströmten Zn SO₄-Lösiing in

die Glasglocke 72 zurückströmt. Das Volumen dieser überströmenden Lösungen ist

V=h-q,

worin q den Querschnitt der Bürette bedeutet. Die auf diese Weise zum Zinkpol überführte Kupfersulfatmenge wird aber durch eine rein chemische .Substitution zu Kupfer verwandelt und geht für die Depolarisation verloren. Nach neuerlichem Stromschluß wird wiederum die Druckhöhe h hergestellt. Es ist leicht einzusehen, daß auf diese Weise die elektrische Endosmose zur Ursache einer Vermischung der Elektrolyte und dadurch zu einer unökonomischen Wirkungsweise des Elementes wird. Um diese Wirkung der elektrischen Endosmose auf ein Mindestmaß herabzudrücken, kann dem galvanischen Element die Form der Fig. 9 gegeben werden.

Das Gefäß 85 enthält eine Scheidewand 86, deren Mittelteil 87 porös ist. Die eine Elektrode 88 ist wiederum Zink und taucht in Zinksulfatlösung, die andere 89 Kupfer, getaucht in Kupfersulfatlösung.

Beim unbelasteten Element stehen die Oberflächen beider Lösungen in der durch r-r an- *· gedeuteten Horizontalebene. Der Querschnitt, des für das Zink bestimmten Gefäßteiles sei q, jener für das Kupfer Q. Sobald das Element über den Nutzwiderstand 90 dauernd geschlossen wird, stellt sich eine totale Druckhöhe h ein. Dieselbe kommt zustande, indem die Zinkvitriollösung um p_x sinkt, wogegen die Kupfersulfatlösung um p₂ steigt. Dabei besteht die Gleichung: Das 'durch das Diaphragma geführte Flüssigkeitsvolumen
V = P₁₁ q=Q-p,. .

Unter sonst gleichen Umständen wird dieses Volumen V um so kleiner ausfallen, je kleiner das A^erhältnis q : Q ist.

Das Volumen V erreicht aber noch bei einem zweiten Wert das Verhältnis q : Q einen Mindestbetrag. Denkt man sich in Fig. 9 die poröse Wand 86, 87 möglichst nach rechts bis in die unmittelbare Nähe der Kupferelektrode verschoben, so nimmt q im Vergleich zu Q einen großen Wert an, und der Querschnitt q : Q ist nicht mehr ein echter Bruch, sondern eine Zahl größer als Eins. Trotzdem ist .aber die durch das Diaphragma geführte Flüssigkeitsmenge wiederum sehr gering, denn die Größe p_x wird jetzt einen sehr kleinen, dafür aber p₂ einen großen Wert annehmen.

Bei praktischen Ausführungen muß dement- _tl. sprechend darauf gesehen werden, daß das Verhältnis q : Q entweder möglichst klein oder aber möglichst groß ausfällt. Der Wert

q: Q = I
ist der ungünstigste. .

Würde man bei der durch Fig. 9 dargestellten Behälterform verbleiben, so könnte man bei sehr kleinem q auch nur wenig Elektrolyt um den Zinkpol anordnen, was natürlich 'ebenfalls eine baldige Erschöpfung des ganzen Elementes mit sich bringen würde. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, genügt es, die beiden Gefäßteile nur in jenem Teile, in welchem das Sinken und Steigen der Flüssigkeitsoberflächen stattfindet, so auszugestalten, daß das Verhältnis* q : Q einen sehr kleinen Wert erhält. Unterhalb können dann die beiden Gefäßteile jede beliebige Form besitzen.

Die in Fig. 9 und 14 dargestellten Quer-Schnittsverhältnisse eignen sich mehr für kleine Ausführungen, wogegen das umgekehrte Ouerschnittsverhältnis bei sehr großen Zellen (Lichtelementen) mit Vorteil zur Anwendung kommt. , .

Da man durch Anordnung eines derartigen Querschnittverhältnisses der Gefäße die schädliche Wirkung der elektrischen Endosmose beliebig weit herabdrücken kann, so verbleibt nur noch die möglichste Herabsetzung der schädlichen Diffusion, die ebenfalls eine schädliche Vermischung der' durch das Diaphragma getrennten Elektrolyte herbeiführt. Trotz der sehr komplizierten hier anzuwendenden Diffusionsgesetze kann unter sonst g'leichen Verhältnissen angenommen werden, daß die Diffusion durch die poröse Wand (Osmose) ein Minimum wird, wenn die Konzentrationen der Zinksulfatlösung gleich ist jener der Kupfersulfatlösung. Letztere ist aber dauernd konzentriert; man wird demnach vorteilhafterweise dafür Sorge tragen, daß auch die Zinksulfatlösung in der Nähe des Diaphragmas eine hohe Sättigung besitzt. Dieses erreicht man einerseits, indem man von Hause aus die Zinksulfatlösung möglichst konzentriert hat und dafür behufs großer Lösungsfähigkeit die Elektrolytmenge vergrößert, andererseits", in dem man die Lösungselektrode sehr nahe beim Diaphragma anordnet, so daß in dem engen Raum zwischen dem Diaphragma stets eine hohe Sättigung des Elektrolytes infolge der Metallösung vorhanden ist.

Eine weitere Verminderung' der Diffusion erreicht man auch durch Vermeidung j eder überflüssigen Diaphragmafläche, d. h. dadurch, daß man den porösen Teil der Scheidewand nur zwischen den Elektroden anordnet und, gleich wie die Elektroden selbst, ganz in die Elektrolyte tauchen läßt. Durch diese Anordnung wird auch eine vollkommene Beseitigung der Kletterkristalle herbeigeführt.

Bei Elementen, die nur zeitweise und dann nur geringe Strommengen abzugeben haben (Telegraphenelemente), ist es vorteilhaft,, die diffundierende Fläche des Diaphragmas absichtlich zu verkleinern, dafür aber ihre Dicke zu' vermindern. Dies führt zu besonderen Bauarten der Diaphragma, wie sie in Fig. ro, 11, 12 und 13 angegeben sind, indem die undurchlässigen Teile der Trennwand hauptsächlich zur mechanischen Festigkeit des Diaphragmas beitragen, wogegen die eigentlichen porösen Teile sehr dünnwandig ausgebildet sind. Praktisch kann diese Anforderung in mehrfacher Weise erfüllt werden. Die technologisch am leichtesten herstellbaren Diaphragmen solcher Art erhält man, wenn man,, wie aus Fig. 10 und 11 ersichtlich ist, eine mehr dünnwandige poröse Zelle 91 durch glasierte Rippen 92 verstärkt und die zwischen denselben liegenden Oberflächenteile entweder völlig oder nur teilweise. unglasiert beläßt. Eine aridere Ausführungsform zeigt Fig. 12. Die an sich dickwandige, häufig glasierte Tonzelle 93 wird siebartig angebohrt, wobei die einzelnen' Vertiefungen 94 die ursprüngliche Zellendicke wesentlich vermindern/

Schließlich zeigt Fig. 13 eine Ausführungsform, bei welcher die Trennwand nach Art der schematischen Fig. 9 aus einem völlig undurchlässigen Material 95 (Glas usw.) be- _ steht, in deren fensterartige Öffnungen dünne poröse .Flächenteile 96 eingekittet werden.

Bei stark belasteten Zellen ist die vorerwähnte Art der Diffusionsverminderung un- go tunlich, da dieselbe zu große innere Widerstände zur Folge hat. Bisher noch nicht einwandfrei erklärte Versuche haben aber ergeben, daß die Diffusion der Cu SO₄-Lösung zum Zinkpol beim schwach belasteten Element wesentlich geringer stattfindet als beim völlig unbelasteten. Man kann sich diese 'Erscheinung in der Weise erklären, daß durch die selbst geringe Belastung die Konzentration der Zn SO₄-Lösung stets steigt, wodurch auch eine gesteigerte elektrische Endosmose ausgelöst wird. Die durch die letztere hervorgerufene Strömung drängt die infolge der Diffusion in entgegengesetzter Richtung strömende Cu SO₄-Lösung zurück. Man ist somit in der Lage, eine Batterie durch eine sehr geringe Belastung vor solchen Diffusionserscheinungen zu bewahren, die die Wirtschaftlichkeit des Betriebes gefährden können.

Nach diesen einleitenden "Erörterungen kann an die Beschreibung des Erfindungsgegenstandes, geschritten, werden,-die an der Hand der Fig. 14 und 15 erfolgen kann. Fig. 14 stellt in der linken Hälfte einen Schnitt durch die Zelle nach Linie E-F, in der rechten Hälfte nach Linie C-D dar, wogegen Fig. 15 links der Vertikalen eine Draufsicht, rechts einen Schnitt nach Linie A-B zeigt.

Ein Glasgefäß ist in dem unteren.Teile 97

parallefepipedisch, im oberen Teile 98 zylindrisch ausgebildet, wobei der Gefäßrand 99 am ganzen Umfange oder nur an einigen Stellen trichterförmige Erweiterungen aufweist. Der Boden des Gefäßes ist in der Mitte nach aufwärts gestülpt und bildet im obersten Teile dieser Eindrückung eine kugelförmige Lagerschale 100. Der vollständig in den Elektrolyt tauchende Zinkpol 101 ist zylindrisch geformt und hängt an zwei oder mehr angenieteten Kupferbändern 102, welche an dem das Glasgefäß umschließenden Metallring 103 befestigt sind. Der Zinkzylinder ist auf diese Weise wohl in vertikaler Richtung genau fixiert, kann aber seitlichen Kräften leicht folgen, wodurch eine Zentrierung gegenüber der im Zinkzylinder steckenden Tonzelle möglich ist.

Der ganze Raum innerhalb des zylindrischen Gefäßteiles 98 und des Zinkzylinders 101 wird durch einen Einsatz eingenom-, men, der aus dem Glasbehälter für den Depolarisator 104, 105 und dem Diaphragma 106, 107 zusammengesetzt ist. Da letzteres ganz in den Elektrolyt eintaucht, so muß für einen flüssigkeitsdichten Zusammenhang desselben mit dem Behälter 105 gesorgt werden. Zu diesem Zwecke enthält das Diaphragma im Bodenteil 106 eine zentrische Bohrung, durch die ein Schraubenbolzen 108 herausragt; letzterer ist an dem Querträger 109 befestigt, welcher sich auf den konischen Mittelteil des Behälters stützt. Unter Anwendung zweier Dichtungsringe 110 und in kann das Diaphragma 107 mit Hilfe der Zelluloidmutter 112 flüssigkeitsdicht mit dem Behälter 105 verbunden werden. Außer dem zyl indrisch en Mantel und dem schalenartigen Boden besitzt die Tonzelle an ihrem Umfange mehrere Vertiefung- und Zentrierrippen 113, die auch, wie später gezeigt wird, zur Reinigung des Zinkpoles dienen. Am Boden der Tonzelle sind ferner drei oder mehrere Füße angesetzt, um den ganzen Einsatz nach dem Herausnehinen bequem aufstellen zu können. Der Boden, die Rippen und jener Teil des Diaphragmas, der nicht von den Elektroden beiderseitig umgeben ist, ist glasiert.. Außerdem kann die Mantelfläche in der früher beschriebenen Art (Fig. 10, 11, 12 und 13) zweckentsprechend ausgestaltet sein. Der durch die ganze Höhe der Zelle sich erstreckende Glaskörper 104, .io5i ¹¹A bildet nicht nur den Behälter für den Vorrat an Depolarisationsmittel, sondem ist auch Träger für die positive Elektrode 115. Im obersten Teile ist der Glasbehälter. 105 zylindrisch und im Durchmesser nur wenig kleiner als der ebenfalls zylindrische Teil 98 des äußeren Gefäßes. Damit diese beiden Zylinderteile gegenseitig in zentrischer Lage erhalten bleiben, sind am inneren Mantel 105 drei oder mehrere Rippen 116 vorgesehen. Derartige Zentrierrippen können auch mit \^orteil am Elementglase angebracht sein. Bei richtiger Dimensionierung der Teile 98 und 105 ist der Querschnitt des Behälters wesentlich größer (ungefähr fünfzigmal) als jener des von den Zylindern 9.8 und 105 begrenzten ringförmigen Raumes. Die obere Decke des Behälters trägt mehrere Angösse 114 zur Anbringung eines Griffes 117, die gleichzeitig auch als Füße dienen, wenn man beim Füllen den Behälter mit der großen unteren Öffnung nach oben" aufstellen will, ferner ein Entlüftungsventil 118, 119, das in dem Verschlußpfropfen 120 der Nachfüllöffnung steckt, und schließlich noch die Klemmschraube 121 für den positiven Pol, welchej durch Vermittlung einer, metallischen Verlängerung 122 des zentralen Schraubenbolzens j mit dem positiven Pol ,.in leitender Verbindung steht.

An den zylindrischen Behälterteil 105 schließt sich ein weiterer doppelkonischer an, welcher mehrere Aufgaben zu erfüllen hat. ■ Einerseits dient 'er als Widerlager für 'den Querträger 109, andererseits vermittelt er durch die im Kreise' angeordneten Löcher 123 das Rückströmen der teilweise verbrauchten Depolarisatorlösung. Diese Löcher müssen in dem nach unten zu breiter werdenden kegelfömigen Teil untergebracht sein, da nur dann ein Verstopfen derselben durch nachdrückende Kristalle vermieden wird. Die Lochreihe 124 hat dagegen beim Umkehren des Einsatzes den Zweck, die völlige Entleerung des nicht abgenommenen Diaphragmas zu ermöglichen. Je nach der Lage der Kristalle ist die Strömung durch die verschiedenen Löcher 123 verschieden stark, und es könnte leicht der Fall eintreten, daß an einer Stelle des Umfanges die erschöpfte Depolarisatorlösung'vor.einem verlegten Loch stehenbleibt und sich so nicht genügend erneuert. Zur Vermeidung dieser Störung ist der ringförmige Raum außerhalb des Doppelkegels vorgesehen, der die erschöpfte Lösung sammelt und nach den jeweils freien Löchern zuführt.

Auf den doppelkegelförmigen Mittelteil des Behälters folgt der unterste, schwach kegelförmig zulaufende Teil 104, der als Träger der positiven Elektrode 115 dient. Die letztere wird in der Form eines kegelstumpfartig; zubereiteten dünnen Kupferbleches auf den Behällefteil aufgeschoben und durch die Rippenscheibe 125 und Mutter 126 vor dem.Heruntergleiten gesichert. Die Rippenscheibe 125 bildet gleichzeitig den leicht abnehmbaren Boden des ganzen Behälters, wobei infolge Zwi-

schenlage der einzelnen Rippen ein kreisförmiger Spalt entsteht, der die neuerdings gesättigte bzw. regenerierte Depolarisatorlösung ausströmen läßt. . ■ - .
Wird die positive Elektrode 115 in Form eines Zylinders verwendet, dann findet, infolge der Verschiedenheit in der Lösungssättigung, am unteren Teile ein stärkerer Metallniederschlag statt als am oberen, und die Elektrode wird von selbst kegelförmig, was wiederum eine starke Auflösung des Zinkpoles am unteren Rande zur Folge hat. Um'nun den Zinkpol auf der ganzen Fläche gleichmäßig der Auflösung' zuzuführen, genügt es, die positive Elektrode von Hause aus kegelförmig auszubilden. Die Verschiedenheit in der Sättigung der Depolarisatorlösung wird dann durch die Verschiedenheit in der radialen Entfernung der beiden

2p Elektroden und der ■ damit verbundenen Widerstandserhöhung für die Flächeneinheit ausgeglichen, und man erhält auf der ganzen positiven Elektrode einen gleich starken Metallniederschlag und eine vollkommen gleichmäßig~e Auflösung· der Zinkelektrode.

Die.leitende Verbindung zwischen dem obe~ ren metallischen Teil des zentralen Bolzens 122 und der positiven Elektrode erfolgt durch ein Kupferband 127, das einerseits am Kupferpol angelötet ist, andererseits unter die Schraube des Messingwinkels 128 geklemmt wird. Bei großen Zellen sind zwei solche Anschlußstreifen vorgesehen. . _;

Wie aus der Fig. 14 ersichtlich ist, ruht der ganze Einsatz mit der unteren zentralen Verschlußschraube 112 auf der Lagerschale 100 des äußeren Elementglases und wird in der vertikalen Stellung nur durch die Rippen 116 erhalten. Diese Einrichtung hat den Zweck, mit Hilfe des. oberen Griffes eine möglichst leichte Drehung des ganzen Einsatzes innerhalb des festen Zinkzylinders zu ermöglichen. Bei dieser Verdrehung scheuern die Rippen 113 der Tonzelle die am Zinkpol schwammartig anhaftenden Unreinigkeiten und Niederschläge weg, und letztere fallen auf den Boden des Elementglases.

Die selbsttätige Erneuerung beider Elektrolyte trifft auch bei dieser Bauart zu, da sich in jeder beliebigen Achsialebene um jede der beiden Elektroden ein Elektrolytkreislauf abspielt, der sich auf die Verschiedenheit der Lösungsdichten in den einen Kreislauf bil-

■ denden Flüssigkeitssäulen zurückführen läßt.

Desgleichen sind die für die ständige Erneuerung der Elektrolyte notwendigen zwei Behälter oberhalb und unterhalb der Zelle vorgesehen. (In der Zeichnung der Fig. 14 ist der untere Behälter gekürzt gezeichnet.)

Bei Anwendung parallelepipedischer EIementgläser kann der Zinkpol in den Seitenniitten ganz an die Glaswand rücken, da die· in den Ecken verbleibenden Flüssigkeitssäulen für den Kreislauf des Elektrolytes vollkommen ausreichen. Man erspart auf diese Weise viel an verfügbarem Raum.

Es verbleibt nunmehr noch die richtige Füllung des neuartigen Elementes festzulegen.

Wie aus den an die Fig. 9 geknüpften Eröiterungen hervorgeht, schwanken die Flüssigkeitsobeiflächen der beiden Elektrolyte je nachdem das Element offen steht oder zur Stromlieferung herangezogen wird. Um die schädliche Einwirkung der elektrischen Endosmose möglichst herabzudrücken, muß der Gefäßdurchschnitt des einen Elektrolytes im Bereiche der schwankenden Oberfläche sehr klein, ,dagegen jener des. anderen sehr groß sein. Die ganze bauliche Anordnung des EIej.mentes ergibt es von selbst, den Querschnitt des Gefäßes für die Zinksulfatlösung im oberen Teile sehr klein, dagegen jenen der Kupfersulfatlösung sehr groß zu wählen. Bei dieser Wahl muß die Füllung des "unbelasteten EIenientes in beiden Gefäßen bis zur Linie. r-r der Fig. 14 erfolgen. Steigt dann bei Belastung die Oberfläche der Kupfersulfatlösung um die kleine Flöhe p₂ bis zur Horizontalfläche b-L-b.,, so sinkt 'gleichzeitig die Oberfläche der Zinksulfatlösung sehr rasch um das sehr große Stück p„ bis zur Horizontalebene b._rb„, und die der Strombelastung entsprechende Druckhöhe

ist mit einem Mindestmaß von Flüssigkeitsbewegung erreicht worden. Bei der praktischen Ausführung genügt es, mit Druckhöhen bis zu 8 cm zu rechnen. Die in Fig. 14 dargestellte Bauart des Elementes ist für große Belastungen bestimmt. Bei kleinen Ausführungen, wie solche bei Telegraphenbetrieben in Anwendung kommen, kann vorteilhafterweise von der Schraubenspindel 108 und der Verschlußschraube 112 abgesehen werden. Es erhält dann die Tonzelle 107 am Boden keine Bohrung und wird nur am oberen Rande mit Hilfe von Schraubengewinden mit dem Behältergefäß 105, 104 flüssigkeitsdiclit verbunden; desgleichen kann an Stelle der Rippenscheibe 125 ein siebartig durchlöchertes Bodenstück einer topfartig ausgebildeten Kupferelektrode treten. Bei derartigen kleinen Ausführungen läßt sich auch der Gewichtsdruck 'des Einsatzgefäßes durch einen einfachen Bund, mit dem der Einsatz am äußeren Elementglas aufliegt, auf letzteres übertragen, der erhöhte Bodenteil 100 des Elementes fällt dann weg.

Claims (2)

1. IO

   Pat ent-An strüche:
   ι. Galvanisches Element.mit zwei durch eine poröse Scheidewand getrennten und durch je zwei Flüssigkeitssäulen mit zugehörigen Vorrats- bzw. Abfallstofrbehäitern verbundenen Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder vertikale Elektrodenquerschnitt von dem durch Dichteverschiedenheit bedingten Strömungskreislauf des Electrolytes vollständig umschlossen wird zum Zwecke, die selbsttätige Erneuerung des letzteren durch baulich möglichst einfache Anordnungen. zu erreichen.
2. 2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand der Tonzelle mit einem trichterartigen-Fortsatz ,versehen ist, welcher » einerseits als Träger für den oberen Behälter dient, andererseits mit zwei schalenartigen Ansätzen (28 und 39, Fig. 4) ausgerüstet ist, zum Zwecke, einen leichten Austritt der Polanschlußdrähte zu ermöglichen und gleichzeitig zwei leicht zugänghelfe Nachfüllöffnungen für die Elektrolyte zu schaffen.

   3. Galvanisches Element nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet,

   » daß zum Zwecke größter baulicher Einfachheit alle für die Erneuerung des Depolärisators notwendigen Rohrleitungen zu einem dornartigen Gebilde vereinigt sind, welches gleichzeitig als Abschlußorgan (Pfropfen) für den oberen Behälter dient (Fig. 4).

   4. Galvanisches Element nach Anspruch ι bis 3,'dadurch gekennzeichnet, daß der in den oberen Behälter hineinragende Teil des zentralen Domes an seinein obersten Ende (Kanalmündung) eine spitz zulaufende, den Austritt der Lösung ermöglichende Kappe trägt (33 in Fig. 4), " zu dem Zwecke, das Eintreiben des Dornes in den mit Kristallen vollgefüllten Bchalter zu erleichtern und das Eindringen von Kristallen in den Kanal zu verhindern.

   S- Galvanisches Element nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Tonzelle hineinragende Teil des zentralen Dornes gleichzeitig als Träger für die aus einer Drahtschraube gebildete· Elektrode dient (43 in Fig. 4).

   6. Galvanisches Element nach An-Spruch 1 und ?, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks leichter Umbaumöglichkeit vorhandener Meidingerelemente der Ballon der letzteren am .unteren Ende mit einem zylindrischen Kupfetschuh (67 in Fig. 7) als positivem Pol versehen ist, oberhalb dessen in gleicher Höhe mehrere Löcher (71) in dem Ballon angebracht sind, zum Zwecke, einerseits eine, sichere Zentrierung· der positiven Elektrode, andererseits einen betriebssicheren Kreislauf des Depolarisator zu erreichen.

   7. Galvanisches Element nach An- sprüch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vollständig in den Elektrolyt eintauchende poröse Zelle mit dem Behälter für den Depolarisator mechanisch und flüssigkeitsdichtvereinigt ist, wobei gleichzeitig der in die Zelle hineinragende Teil "des Behälters Träger für die positive Elektrode ist, zum Zwecke, den Behälter, die poröse Zelle und die positive Elektrode zu einem konstruktiven Ganzen zu vereinigen und das Auftreten von Kletterkristallen an der Zelle unmöglich zu machen (Fig. 14).

   8.. Galvanisches Element nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Vereinigung der Tonzelle mit dem Behälter und. die Abdichtung beider gegeneinander mit Hilfe eines Schraubenbolzens erfolgt, der den Behälter für den Depolarisator zentral durchsetzt und gleichzeitig die Zuleitung zur positiven Elektrode bildet, zinn Zwecke, eine möglichst einfache Handhabung beim Öffnen des Einsatzes und Erneuern des Depolaf isators zu ermöglichen.

   9. Galvanisches Element nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonzelle am oberen Rande ein Schraubengewinde enthält und unmittelbar mit dem Behälter für den Depolarisa- ~ tor verschraubt wird zwecks Erreichung einer möglichst einfachen Bauart bei kleinen Elementtypen.

   το. Galvanisches Element nach Anspruch 7, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den Depolarisator, die Tonzelle und die positive Elektrode als bauliche Einheit enthaltende. Einsatz in der zylindrischen Lösungselektrode koaxial und leicht drehbar angeordnet ist, zum Zwecke, die Oberfläche der Lösungselel; trode durch vorspringende Teile des Einsatzes (Rippen an der Tonzelle usw.) reinigen zu können.

   11. Galvanisches Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der positiven Elektrode zwischen Diaphragma und Depolarisatorbehälter ein · größerer ringförmiger Raum vorgesehen ist, der mit dem Innern des Behälters durch Öffnungen in Verbindung steht, zum Zwecke, die Erneuerung der Depolarisatorlösung am ganzen Umfange gleich-» mäßig zu gestalten (Fig. 14).

   II

   ] 2. Galvanisches Element nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsverhältnis- der die . beiden Elektrolyte enthaltenden Gefäße in jenem Höhenbereich, in welchem Oberflächen Schwankungen der Elektrolyte zufolge elektrischer Endosmose eintreten, einen möglichst großen oder möglichst kleinen Wert erhält, zum Zwecke, die durch die elektrische Endosmose hervorgerufene Lösungsbewegung' durch das Diaphragma auf ein Mindestmaß herabzudrücken.

   13. Galvanisches Element nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Deckenwandung des Behäl-"„ ters 'drei - oder mehrere Ansätze trägt, welche beim Umkehren desselben als Füße dienen. "

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.