DE30029C

DE30029C - Neuerung an Accumulatoren

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Publication number: DE30029C
Application number: DENDAT30029D
Authority: DE
Original assignee: N. BASSET in Paris
Anticipated expiration: 1903-12-19

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

NICOLAUS BASSET in PARIS. , Neuerung an Accumulatoren.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 19. December 1883 ab.

Wenn man die von Basset aufgestellten technischen Formeln und Angaben (s. D. R. P. No. 28967 von Basset) über die Bildung galvanischer Elemente berücksichtigt, so findet man, dafs die oxydirten, chlorirten und sulfurirten etc. Verbindungen, welche fähig sind, beim Durchgang eines primären Stromes in eine geringere oder höhere Oxydations-, Chlorürations- und Sulfurationsstufe überzugehen, als Elemente für secundäre Batterien dienen können, indem der Entladungsstrom umgekehrte Wirkungen von gleichem Werth wie die des primären Stromes hervorbringt. Es treten aber hierbei Umstände zu Tage, bei welchen die leitende Flüssigkeit eine sehr wichtige Rolle betreffs des Werthes der primären oder secundären Reaction spielt. Diese Wirkungen sind, wie man dies bei den Secundärbatterien von Faure bemerkt, schädlich, und zwar da, wo z. B. die leitende Flüssigkeit, bestehend in einer zehnfach verdünnten Schwefelsäure, die Bleiglätte auflöst, die aus der Oxydation der Metallplatten resultirt und ein beträchtliches Quantum von Bleisulfat erzeugt; letzteres erzeugt aber locale, unvortheilhafte 'Wirkungen und Vermehrung des Widerstandes. Man erblickt eben solche Vorgänge auch in vielen anderen Fällen, namentlich bei der Anwendung, einer Leitungsflüssigkeit, wie z. B. die Lösung von Seesalz, wenn man sich dabei einer metallischen Verbindung von höherer Oxydatiönsstufe bedient. So bemerkt man, wenn man sich an beiden Elektroden der Mennige mit einer Lösung von Chlornatrium als Leitungsflüssigkeit bedient, dafs bei der stattfindenden Zersetzung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff ersterer . bestrebt ist, das Superoxyd an einem der Pole zu reduciren, und letzterer, d. h. der Sauerstoff, keine Verwendung am anderen Pole findet. Chlornatrium wird oxydirt und Chlor wird frei, worin ein beträchtlicher Verlust an Elektricität beruht.

Man kann diesem Uebelstande nur dadurch vorbeugen, dafs man eine Leitungsflüssigkeit verwendet, in welcher die aufgelösten Körper sich in einem niederen Zustande der Verbindung befinden, so dafs sie durch den Einflufs des primären Stromes in einen höheren Verbindungsgrad übergeführt werden. In dieser Weise wirken z. B. das Eisenchlorür, das neutrale chromsaure Kali oder Natron, die neutralen Mangane und alle niederen Salze, welche in eine höhere -Stufe übergeführt werden können. Bei Verwendung des Eisenchlorürs bemerkt man deutlich, dafs durch die Einwirkung des primären. Stromes ein Theil dieses Salzes in Eisenchlorid umgewandelt wird, zum Nachtheil eines Aequivalentes, welches in Oxyd zurückgeführt wird.

Bei der secundären Reaction bildet sich wiederum Eisenchlorür, und sind diese wechselnden Reactionen von absoluter Regelmäfsigkeit. Ebenso verhält es sich mit den neutralen alkalischen Chromaten etc. .

Es finden hierbei aber noch besondere, leicht vorherzusehende Umstände statt, bei welchen die Absorbirung des Chlors z. B. sozusagen nur in vorübergehender oder nur unvollständiger Weise vor sich geht. Nimmt man zur Leitungsflüssigkeit eine Lösung von Manganchlorür,. so geht diese Lösung zum Theil rasch in Chlorid über; weil dieser letztere Körper aber wenig beständiger Natur ist und leicht seinen Haloidzustand verliert, so entwickelt er bald Chlor

und fällt als Oxyd nieder. Es verhält sich ebenso in allen den Fällen, wo das gebildete Uebersalz (Supersalz) von relativ schwacher Beständigkeit ist.

Im Falle der Verwendung von Eisenchlorürlösung als leitende Flüssigkeit kann die durch den primären Strom in Gegenwart von Eisensuperoxyd an den beiden Elektroden hervorgerufene Reaction durch folgende symbolische Gleichung ausgedrückt werden:

3 Fe Cl + H-\- O = Fe O + Fe₂ Cl₃ + H.

Bei der Secundärreaction, d. h. bei der Entladung des Stromes erhält man eine Wirkung, welche durch dieselbe Gleichung in umgekehrter Weise ausgedrückt werden kann.

Bei der Secundärreaction, welche in der leitenden Flüssigkeit stattfindet, vollzieht sich eine bestimmte chemische Wirkung, und zwar durch die Entoxydirung eines Theiles von Fe O, die Bildung eines gewissen Quantums Wasser und die Chlorürirung des reducirten Fe, welche sich nicht anders erklären- läfst als durch das Freiwerden einer gleichen Quantität des Secundärstromes, so dafs die Leitungsflüssigkeit selbst gewissermäfsen ein' wirkliches Accumulations- oder vielmehr Polarisations-Element bildet, dessen Wirkung zu der der Elektroden selbst noch hinzutritt.

Wenn man z. B. in eine Lösung von Eisenchlorür zwei Kohlenstäbe oder zwei Platinblättchen eintaucht und dieselben als Elektroden dienen läfst, ohne irgend etwas anderes hinzuzufügen, so kann man nach dem Durchgange des primären Stromes und der Unterbrechung dieses Stromes constatiren, dafs der Stromschlufs auf einem Strommefsinstrument einen umgekehrten Strom anzeigt, der, von unverkennbarer Energie, der chemischen Quantität des zersetzten Eisenchlorürs proportional ist.

Es resultirt hieraus, dafs man mit Leichtigr keit Secundärbatterien oder Accumulatoren mit einfacher Salzlösung einrichten kann, wenn hierbei die vorgenannten Bedingungen berücksichtigt werden.

Als Folge dieses Hauptfactums ist vom Erfinder constatirt worden, dafs die Dauer der Entladung bedeutend verlängert wird, wenn die Elektroden, Kohle oder Platin, mit einem Ueberzug des metallischen Superoxyds desselben Radicals der Salzlösung versehen sind; diese Einrichtung bringt eine ganz besondere Wirkung durch die wechselnde Reduction und Oxydation hervor. Der Zustand, in welchem sich die Lösung und die Oxyde an den Elektroden befinden, bleibt länger bestehen, und wenn man eine Secundärbatterie mit Oxyden an den Elektroden allein, in einem Leiter ohne Wirkung, oder mit einer activen leitenden Flüssigkeit allein, ohne Oxyde an den Elektroden construiren kann, so ist es in der Praxis doch vortheilhafter, ein gemischtes Element zu bilden mit Oxyden an den Elektroden und einer activen leitenden Flüssigkeit.

Zwei Retortenkohlenstäbe oder Platten oder Stäbe aus zusammengeprefsten Kohlenpartikeln werden mit einem Ueberzuge von natürlichem Eisenhyperoxyd oder gekörntem Colcothar der Chemiker überzogen, in Fliefspapier eingewickelt und an einer oder mehreren Stellen zusammengebunden und bilden dann die Elektroden. Diese Elektroden werden ohne Zwischenwand in eine mehr oder weniger concentrirte Lösung von Eisenchlorür eingesetzt und bildet das Ganze ein Accumulator-Element.

Eine zur Erzielung der gewünschten Spannung erforderliche Anzahl von solchen Elementen werden dann mit einander verbunden und die Secundärbatterie ist fertig, im in Function zu treten.

Die beiliegende Zeichnung zeigt in den Fig. i, 2 und 3 eine aus solchen Elementen hergestellte Batterie.

Fig. ι ist ein Aufrifs mit theilweisem Schnitt der Batterie,

Fig 2 ein Grundrifs derselben und

Fig. 3 ein Schnitt quer durch eine solche Batterie. . .

Der Kasten α ist in eine gewisse Anzahl einzelner Behälter b getheilt, welche mit einander durch Oeffnungen^¹ in Verbindung stehen (oder auch nicht); sie enthalten jeder eine gleiche Anzahl von Kohlenstäben c c^x und bilden auf diese Weise gleichgeformte Elemente. Man kann diese Kohlenstäbe mit einem Ueberzuge von natürlichem Eisenhyperoxyd oder gekörntem Colcothar überziehen; dieselben sind auf ihrer ganzen Oberfläche mit Fliefspapier d umgeben und zusammengebunden.

Fig. 4 zeigt einen dieser Kohlenstäbe, welche alle mit einem Contactschlüssel g versehen sind. Die einzelnen Behälter enthalten alle gleichgeformte Elemente, welche, wie z. B. auf der Zeichnung, mit je sechs Kohlenstäben cc¹ zusammengesetzt, in eine Lösung von Eisenchlorür eingetaucht sind. Je zwei dieser Stäbe sind in der eingezeichneten Weise mit einander verbunden.

Die Elemente stehen, wie Fig. 2 zeigt, unter sich in Verbindung, um eine geladene Accumulator-Batterie zu bilden.

ff¹ sind die von den Polen der Batterie auslaufenden Drähte. Man kann nach demselben Princip auch eine Batterie einrichten unter Verwendung von Cassiterit, Manganoxyd, Mennige, Kupferoxyd (Cu O) etc., welche nach vorbeschriebener Art in eine leitende Flüssigkeit getaucht werden. Ebenso kann man unthätige (inerte) Elektroden verwenden, welche nicht mit einem Oxyd überzogen sind, einfach als Leiter wirken und in eine dialysirende Flüssigkeit, z. B. eine Lösung von Chloriden, schwefel-

Claims

sauren Oxydulen, chromsauren Oxydulen, mangansauren Oxydulen oder in ein Gemisch solcher Lösungen in bestimmten Verhältnissen, die sich unter Einwirkung eines elektrischen Stromes wie vorbeschrieben verhalten, eingetaucht sind. Die secundäre Wirkung in diesen Accumulator-Batterien ist proportional:

1. der chemischen Quantität des in der Leitungsflüssigkeit enthaltenen Salzes, d. h. dem äquivalenten Verhältnifs der Zersetzung oder Wiederherstellung dieses Salzes unter der Einwirkung des Stromes;

2. der chemischen Quantität des verwendeten Oxyds, d. h. der äquivalenten abwechselnden Reducirung und Reoxydirung dieses Oxyds;

3. der Energie und der Dauer des Ladungsstromes oder primären Stromes, welcher von Batterien oder von Maschinen erzeugt wird;

4. der Wirkungsoberfläche.

Was die Oberfläche anbetrifft, so läfst sich hierbei ein Hauptpunkt in Bezug auf die leitende Flüssigkeit bemerken, von welcher jedes Molecül für sich eine der angewendeten Oberflächen der ganzen Masse vorstellt.

Wenn sich nun auf der anderen Seite Oxyde auf Kosten eines Aequivalentes der Flüssigkeit bilden, so ist es klar, dafs diese unendlich kleinen Niederschläge in ihrem Ganzen bedeutende moleculare Oberflächen darstellen. Aus diesem Grunde liefern auch die concentrirteren Lösungen ohne Oxyde an den Elektroden eine energischere Secundärreaction und von längerer Dauer, als die verdünnten Lösungen, wenn in beiden Fällen die Ladung durch den primären Strom bis zur äufsersten Grenze durchgeführt wurde.

Als äufserer Behälter kann beliebig, je nach Rücksicht auf Billigkeit und Bequemlichkeit, Steinzeug, Porcellan, Glas, oder besser ein billiges Metall, z. B. Weifsblech oder noch besser Holz, comprimirtes Papier oder Pappe verwendet werden, wobei man jedoch Rücksicht darauf nehmen mufs, die inneren Flächen hinreichend mit einem besonderen Kitt zu überziehen. Dieser Kitt setzt sich am besten zusammen aus 30 Theilen gelbem Wachs, 30 Theilen Kolophonium, 40 Theilen Paraffin und 15 Theilen gepulvertem Colcothar.

Diese Batterie kann durch einen beliebigen Elektricitätserzeuger (galvanische Batterie oder Maschine) geladen werden. Sie hat nicht nöthig, erst gebildet zu werden und kann sofort nach ihrer Construction geladen werden. Die Ladezeit oder der Durchgang des primären Stromes ist begrenzt durch die Reducirung des Oxyds an einer der Elektroden und die Wiederoxydirung der anderen, durch die Reducirung eines Aequivalents des in der leitenden Flüssigkeit gelösten Salzes und den Uebergang eines anderen Aequivalentes Salz in Supersalz, oder durch letztere Wirkungsweise allein, wenn die Elektroden nicht mit Oxyd bekleidet sind.

Es ergiebt sich hieraus, dafs die Dauer der Secundärreaction, d. h. des zurückgehenden Stromes, proportional ist der Zeit, welche erforderlich ist zur chemischen Wiederherstellung der durch den primären Strom getrennten Elemente.

Die Intensität ist proportional der chemischen Quantität des Oxyds und des aufgelösten Salzes oder dieses letzteren allein, den aus der Dialyse sich ergebenden molecularen Oberflächen und den Oberflächen der leitenden Elektroden.

Die elektromotorische Kraft ist im Mittel gleich ι Volt.

Diese Batterie kann Verwendung finden wie alle primären Batterien zur Erzeugung von Incandescenz- und Bogenlicht, für Läutewerke, Zündapparate und Alarmapparate, zur Galvanoplastik, Telegraphie, Telephonie, zur Erzeugung einer Kraft etc. Die leitende Flüssigkeit, welche der dialytischen Wirkung des primären Stromes ausgesetzt gewesen ist, kann als wirklicher Stromvorrath benutzt werden, indem dieselbe, selbst nach langer Zeit an einen entfernteren Ort transportirt, nur in ein eine unthätige Elektrode und einen Stab desselben Salzes wie das der Lösung enthaltendes Gefäfs geschüttet, zu werden braucht, um sofort einen zurückgehenden Strom zu liefern, der ganz die Eigenschaften einer wirklichen primären Batterie besitzt. Diese Eigenschaft ergiebt folglich ein Mittel, um leicht und billig einen Stromerzeuger zu transportiren.

Patenτ-Anspruch:

Ein Accumulator, bestehend aus einer Elektrode, welche entweder einen Ueberzug von Eisenhyperoxyd haben kann oder nicht, und einer Lösung von Eisenchlorür, allein oder mit einer Beimengung von Manganchlorür oder einem anderen Chlorür in geeignetem Verhältnifs.

Hierzu I Blatt'Zeichnungen.