DE3241554A1

DE3241554A1 - Akkumulator

Info

Publication number: DE3241554A1
Application number: DE19823241554
Authority: DE
Inventors: Josef Dr.-techn. 6948 Waldmichelbach Flatz; Klaus-Dieter Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Liehr
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1982-11-10
Filing date: 1982-11-10
Publication date: 1984-05-10

Description

Akkumulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Akkumulator -gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Akkumulatoren finden eine Anwendung als Energiequelle für Fahrzeuge oder als Notstromaggregat.
Aus dem Meyers Lexikon Technik und exakte Naturwissenschaften, 1969, Band 1, Seite 733, ist ein Bleiakkumulator bekannt der mehrere positive und negative Elektroden und einen durch verdünnte Schwefelsäure gebildeten Elektrolyten aufweist. Die positiven Elektroden werden durch Bleioxidplatten und die negativen Elektroden durch reine Bleiplatten gebildet.
Desweiteren sind Akkumulatoren bekannt, deren positive Elektroden aus Kupfer und deren negative Elektroden aus Zink gefertigt sind. Als Elektrolyt dient auch hierbei verdünnte Schwefelsäure. Alle diese Akkumulatoren weisen die Eigenschaft auf, daß sie während des Betriebs entweder beim Entladen oder beim Aufladen Wasserstoff abspalten. Werden diese Akkumulatoren als Notversorgungsgeräte eingesetzt, so müssen sie aufgrund der geforderten Schutzart IP 65 von einem gasdicht gekapselten Gehäuse umgeben oder in einem entsprechenden Raum aufgestellt werden. Bei dem als Bleiakkumulator ausgebildeten-CEAG-Notstromversorgungsgerät-Typ VL 12.2 entstehen während des Betriebs Je nach Betriebszustand desselben bis zu einem cm3 eines Wasserstoff/Sauerstoffgemisches.
Wird bei diesem Akkumulator, der in einem gekapselten Raum betrieben wird, dieser Wasserstoff nicht gebunden, kann es bei Schaltvorgängen zu einer Explosion des Akkumulators kommen. Den gleichen Nachteil weisen alle Akkumulatoren auf, bei denen während der Entladung bzw.
der Aufladung Wasserstoff abgespalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die während des Betriebs gebildete Menge an Wasserstoff immer unter der kritischen Konzentration von 2,5 Gew. % bezogen auf die gesamte sich bildende Wasserstoffmenge gehalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Die in dem erfindungsgemäßen Akkumulator angeordnete offene Zündquelle kann durch einen oder mehrere Widerstanddrähte gebildet werden. Eine oder mehrere offene Glimmlampen bzw. eine Zündanlage mit einer Funkenstrecke sind ebenfalls als offene Zündquelle geeignet. Die Zündquelle ist zu ihrer elektrischen Versorgung direkt an die Anschlußpole des Akkumulators angeschlossen.
Falls es die Gegebenheiten erfordern, kann die Zilnd- quelle auch für ihre elektrische Versorgung an einem von dem Akkumulator gespeisten elektrischen Bauteil angeschlossen werden. Mit Hilfe der innerhalb des Akkumulators attëordneten offenen Zündquelle wird das sich bei dem Betrieb des Akkumulators bildende Wasserstoff/Sauerstoff-Gemisch in Wasser umgesetzt. Diese Maßnahme ermöglicht es, die sich bildende Menge an Wasserstoff immer unterhalb der kritischen- Konzentration zu halten, so daß damit Explosionen bei Schaltvorgängen ausgeschlossen sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert.
Die Figur zeigt einen Akkumulator 1, der im wesentlichen durch die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektroden 3 sowie den Elektrolyten 4 gebildet wird. Der erfindungsgemäße Akkumulator 1 ist durch ein verschließbares Gehäuse 5 begrenzt. Das Gehäuse ist aus einem korrossionsbeständigen Material gefertigt. Wird der Akkumulator 1 als Notstromasggregat verwendet, so ist das Gehäuse 5 gasdicht gekapselt. Die Größe des Gehäuses 5 richtet sich nach der Größe der Elektroden 2 und 3 des Akkumulators 1. Die Elektroden 2 und 3 weisen die Form von Plat-ten auf und sind, eine Reihe bildend, hintereinander angeordnet. Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Elektroden 2 und 3, insbesondere einer positiven und einer negativen Elektrode 2, 3 ist ein Zwischenraum 6 vorgesehen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die positiven Elektroden 2 aus Bleioxid gefertigt. Die negativen Elektroden 3 werden durch Bleischwamm mit einer großen Oberfläche gebildet, der in Gitterrahmen aus Blei gepreßt ist. Neben den Elektroden 2 und 3 befindet sich noch der Elektrolyt 4 innerhalb des Gehäuses 5. Es hande]t sich hierbei um verdünnte Schwefelsäure. Die Menge ist so bemessen, daß die Elektroden 2 und 3 allseitig von dem Elektrolyten 4 umgeben sind. Die positiven Elektroden 2 sind an ihren oberen Enden Über elektrisch leitende Stege 7 mit einem positiven-Stromabnehmer 8 elektrisch leitend verbunden. Die negativen Elektroden 3 stehen an ihren oberen Enden über elektrisch leitende Stege 9 mit einem negativen Stromabnehmer 10 in Verbindung. Die beiden Stromabnehmer 8 und.10 sind elektrisch isoliert nach außen geführt (hier nicht dargestellt). Wird der Akkumulator -1 entladen, so wandern Elektronen von den Atomen des Bleischwamms zum Bleioxid und bewirken dessen Reduktion zu zweiwertigem Blei. Die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen sind anhand der nachfolgenden Gleichungen dargestellt.

~~~~~ Rcdution

Ei oiydat#on

E~r~13 Olydstion

Die zweiwertigen Bleiionen werden am Ort ihrer Bildung auf beiden Elektroden 2 und 3 als schwerlösliches Bleisulfat festgehalten. Das spezifische Gewicht der Schwefelsäure sinkt beim Entladen, da hierbei Wasser entsteht und S04-Ionen im Bleisulfat festgehalten werden. Beim Aufladen des Akkumulators 1 findet der umgekehrte Vorgang statt:

Ez~Effl~Ei Oxydstion

Pb Leduktion

Wie der obigen Gleichung zu entnehmen ist, wird beim Aufladen dieses Akkumulators Wasserstoff freigesetzt. Um die Menge des werdenden Wasserstoffs unter der kritischen Konzentration halten zu können, ist innerhalb des Akkumulators 1 eine offene Zündquelle 11 angeordnet. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die pffene Zündquelle 11 aus einer offenen Glimmlampe 12. Diese ist uber einen Widerstand 13 an den positiven Stromab nehmers 8 des Akkumulators 1 angeschlossen. Mit dem negativen Stromabnehmer 10 steht die offene Glimmlampe 12 direkt in elektrisch leitender Verbindung. Die offene Glimmlampe 12 und der mit ihr in Reihe geschaltete Widerstand sind vorzugsweise an einer inneren Begrenzungsfläche des Gehäuses 5 befestigt. Die Glimmlampe 12 wird zusammmen mit dem Widerstand 13 im oberen Bereich des Gehäuses 5 angeordnet, und zwar an einer Stelle, die sich außerhalb der Reichweite des Elektrolyten 4 befindet.
Anstelle einer offenen Glimmlampe kann die Zündquelle 11 auch durch einen oder mehrere Widerstandrähte, oder eine Zündanlage mit einer Funkenstrecke gebildet werden. Die offene Zündquelle .11 muß für ihre elektrische Versorgung nicht notwendigerweise an die beiden elektrischen Stromabnehmer des Akkumulators 1 angeschlossen werden. Vielmehr kann die Zündquelle 11 für ihre elektrische Versorgung auch an ein von dem Akkumulator 1 gespeistes Bauelement angeschlossen werden.

Claims

Ansprüche 13 Akkumulator (1) mit wenigstens einer positiven und einer negativen Elektrode (2 und 3), die von einer als Elektrolyt (4) dienenden verdünnten Schwefelsäure umgeben und in einem Gehäuse (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (5) wenigstens eine offene Zündquelle (11) angeordnet ist.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Widerstandsdrähte äls offene Zündquelle (11) vorgesehen sind.
3. Akkkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (5) eine offene Glimmlampe (12) als Zündquelle (-11) vorggesehen ist.
4. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (5) wenigstens eine Zündanlage mit einer Funkenstrecke als offene Zündquelle (11) installiert ist.
5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Zündquelle (11-) zur elektrischen Versorgung direkt an die elektrischen Stromabnehmer (8 und 10) des Akkumulators (1) angeschlossen ist.
6. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daddurch gekennzeichnet, daß die Zündquelle (11) für die elektrische Versorgung an ein von dem Akkumulator. (1) gespeistes elektrisches Bauelement angeschlossen ist.