DE3105084A1

DE3105084A1 - Akkumulatorenzelle mit rekombinator, externer sauerstoffversorgung und elektrolytumwaelzung

Info

Publication number: DE3105084A1
Application number: DE19813105084
Authority: DE
Inventors: Konstantin Dipl.-Phys. Dr. 6231 Schwalbach Ledjeff
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1981-02-12
Filing date: 1981-02-12
Publication date: 1982-09-09

Description

Akkumulatorenzell e mit Rekombinator, externer Sauerstoffver-
sorgung und Elektrolytumwälzung.
Die Erfindung betrifft eine Akkumulatorenzelle mit wäßrigem Elektrolyten, die mit einer Vorrichtung zur Rekombination der im Betrieb des Akkumulators entstehenden Gase versehen ist.
Akkumulatorenzellen nach diesem Gattungsbegriff gehören längst zum Stande der Technik. Im weiteren Verfolg ihrer Entwicklung wurde in der älteren deutschen Patentanmeldung P 30 29 244 bereits vorgeschlagen, eine oder auch mehrere im Batterieverband arbeitende und mit Rekombinatoren versehene Akkumulatorenzelle dem Einfluß der umgebenden Luftatmosphäre zu entziehen und sie im Falle eines Unterangebots an Sauerstoff bei den Ladegasen statt mit zusätzlicher Verbrennungsluft von außen mit reinem Sauerstoff aus einer externen Quelle, beispielsweise einer Stahl fl asche, zu versorgen. Zelle, Rekombinator und externe Sauerstoffquelle bilden dabei ein in sich geschlossenes Verbundsystem, welches den Vorteil bietet, daß der Gasumsatz am Katalysator wenigerfvon den zeitlichen Angebotsmengen an Wasserstoff und Sauerstoff aus der Zelle abhängt und insbesondere eine optimale Rückgewinnung von Rekombinationswasser erzielbar ist. Gegen eine eventuelle Oberversorgung mit Sauerstoff ist das System durch Abblasventile abgesichert.
Bekannt sind wiederum Akkumulatorenzellen, die über eine Einrichtung zum Umwälzen des Elektrolyten verfügen. Eine solche Zelle ist beispielsweise der DE-OS 29 12 527 zu entnehmen. Die Elektrolytbewegung geschieht hier durch Hineinblasen von Außenluft in der Weise, daß die Luft über kapillare Zuleitungen in senkrecht im Elektrolyten angeordnete und beidseitig offene Förderrohre seitlich eintritt und in denselben, da die Eintrittstelle tiefer als der Elektrolytspiegel liegt, einen aufsteigenden Blasenstrom erzeugt. Durch den Blasenstrom wird um die den Förderrohren jeweils anliegende Elektrode herum eine Elektrolytzirkulation in C.#ng gehalten.
Durch die Elejctrolytumwälzung werden Konzentrations- und Temperaturunterschiede innerhalb der Zelle vermieden und damit das Kapazitätsverhalten und die Lebensdauer günstig beeinflußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Akkumulatorenzelle mit Rekombinationseinrichtung anzugeben, bei der dieses Funktionsprinzip weiter verbessert und auch die elektrische Ausnutzbarkeit auf einen höheren Stand gebracht ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zelle über eine Gaszuleitung und eine Gasableitung einer gasbetätigten Elektrolytumwälzung zugänglich ist und daß sie zusammen mit dem Rekomb;-nator sowie einer externen Quelle für reinen Sauerstoff ein gegen die Luftatmosphäre dicht abgeschlossenes Verbundsystem bildet, innerhalb dessen der reine Sauerstoff im Kreislauf führbar ist.
Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß der reine Sauerstoff aus der externen Quelle zugleich das die Gaspumpe betreibende und den Elektrolyten bewegende Gas ist. Dabei ist es praktisch, wenn mehrer Zellen, die zu einer Batterie vereinigt sind, an dem Sauerstoffkreislauf teilnehmen.
Figur 1 zeigt sche#matisch erfindungsgemäße Akkumulatorenzellen im Batterieverbund.
Jede dicht verschlossene Zelle 1 mit einem Rekombinator 2 besitzt eine Gaszuleitung 3 und eine Gasableitung 4.
In dem dargestellten Verbund sind alle Gaszuleitungen parallel geschaltet.
Die Gaspumpe 5 als Druckgasquelle für die Elektrolytumwälzung ist mit ihrem druckseitigen Ausgang 6 jeweils mit der Gaszuleitung 3 jeder Zelle 1 verbunden, während die zusammengefaßten Gasableitungen 4 an den Sauganschluß 7 der Gaspumpe 5 angeschlossen sind. Ebenfalls an den Sauganschluß 7 angeschlossen ist die mit einem Reduzierventil 8 versehene Stahl fl asche 9 als externe Sauerstoffquelle, deren reiner Sauerstoff in dem mit Pfeilen markierten, geschlossenen Kreis ständig umgepumpt wird. Zugleich bewirkt er in jeder Zelle nach dem aus der DE-OS 29 12 527 bekannten Prinzip eine Elektrolytumwälzung, indem die Gaszuleitung 3 den Sauerstoff über das eingangs beschriebene System von Einleitungskapillaren und Förderrohren dem Elektrolytraum der Zelle zuführt, den er in Form eines Blasenstromes wieder verläßt.
Der Gasdruck im Kreis wird mit Hilfe des Reduzierventils 9 an der Stahlflasche 8 der konstant gehalten. Wird im Rekombinator Sauerstoff verbraucht, dann strömt aus der Flasche Gas nach. Ist die Zeligasung dagegen sauerstoffreich, dann erhöht sich im dem Leitungssystem der Druck, und über ein Öberdruckventil 10, das sich an dem Leitungsabschnitt des Sauerstoffkreislaufs zwischen der Gasableitung Gasableitung 4und demSauganschluß 7 der Gaspumpe 5 befindet, wird Sauerstoff abgeblasen. Ein zusätzliches Handventil ist es erleichtert die Spülung des Systems mit Sauerstoff.
Weiterhin ist es vorteilhaft, zur Eliminierung von durch den strömenden Sauerstoff unvermeidbar mitgerissenen Elektrolytnebeln, insbesondere Säuretröpfchen, an der Gaspumpe einen Säureabscheider (nicht dargestellt) vorzusçhen.
Schließlich kann Rekombinator für den Fall, daß so die interne Sauerstoffversorgung gestört oder Leitungssystem gelangt, ein Rekombinator ausgefallen ist, so daß auch Wasserstoffgas in das Leitungssystem gelangt, ein Monitorrekombinator nach DE-OS 27 25 661 als Kontrollorgan von großem Nutzen sein, wobei dieser an der Gasableitung4 oder vorzugsweise an einer mehrere Gasableitungen aufnehmenden Sammelleitung angeordnet sauerstoffgefüllte Kreissystem gemäß der Erfindung ist.
Das geschlossene, sauerstoffgefüllte Kreissystem gemäß der Erfindung Sauerstoffversorgung kombiniert die Elektrolytumwälzung mit der externen Sauerstoffversorgung des Rekombinators in mit vorteilhafter Weise. Bei bekannten Akkumulatoren wird der Elektrolyt gewöhnlich mit druckluftbetriebenen Pumpen umgewälzt.
Würde statt Luft Sauerstoff verwendet, ergäbe sich ein unvertretbar hoher Sauerstoffverbrauch. Das erfindungsgemäße Verbundsystem reduziert den Verbrauch gerade auf den tatsächlichen, über eine längere Betriebszeit gemittelten Bedarf, indem es einen Kreislauf des Sauerstoffs überhaupt möglich macht.

Claims

Patentansprüche 1. Akkumulatorenzelle mit wäßrigem Elektrolyten, die mit einer Vorrichtung zur Rekombination der im Betrieb des Akkumulators entstehenden Gase versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (1) über eine Gaszuleitung (3) und eine Gasableitung (4) einer gasbetätigten Elektrolytumwälzung zugänglich ist und daß sie zusammen mit dem Rekombinator (2) sowie einer externen Quelle (8) für reinen Sauerstoff ein gegen die Luftatmosphäre dicht abgeschlossenes Verbundsystem bildet, innerhalb dessen der reine Sauerstoff im Kreislauf führbar ist.
2. Akkumulatorenzelle nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Sauerstoff das Betriebsgas der Gaspumpe (5) für die Elektrolytumwälzung.

ist.
3. Akkumulatorenze;lle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der druckseitige Ausgang (6) der Gaspumpe (5) mit der Gaszuleitung (3) zur Zelle und der Sauganschluß (7) der Gaspumpe (5) sowohl mit der Gasableitung (4) aus der Zelle als auch mit der externen Sauerstoffquelle (8) verbunden ist.
4. Akkumulatorenzelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle (8) eine Sauerstoff-Flasche ist.
5. Akkumulatorenzelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gasableitung (4) aus der Zelle mit dem Sauganschluß (7) der Gaspumpe (5) verbindende Leitungsabschnitt des Sauerstoffkreislaufs mit einem überdruckventil (10) versehen ist.
6. Akkumulatorenzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gasableitung (4) aus der Zelle mit dem Sauganschluß (7) der- Gaspumpe (5) verbindende Leitungsabschnitt des Sauerstoffkreislaufs mit einem Handventil (11) versehen ist.
7. Akkumulatorenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gaspumpe ein Säureabscheider vorgesehen ist.
8. Akkumulatorenzelle nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekenn-.. . .

zeichnet, daß an der#Gasableitung- (4) oder an einer von mehreren Gasableitungen gespeisten Sammelleitung ein Monitorrekombinator angeordnet ist.