DE3241555A1

DE3241555A1 - Akkumulator

Info

Publication number: DE3241555A1
Application number: DE19823241555
Authority: DE
Inventors: Josef Dr. 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 Elektrolyten aufweist, der durch eine verdünnte Schwefelsäure gebildet wird. Die positive Elektroden werden durch Bleioxidplatten und die negativen Elektroden durch reine Bleiplatten gebildet.
Des weiteren sind Akkumulatoren bekannt, deren positiven 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 entwe- der beim Entladen oder beim Aufladen Wasserstoff abspalten. Werden diese Akkumulatoren als Notversorgungsgeräte eingesetzt, so müssen sie aufgrund der geforderten Schutzårt 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 Wasse'rstoff-/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 deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator derart auszubilden, daß der während des Betriebs entstehende Wasserstoff explosionssicher gebunden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird in den Innenraum der Akkumulatoren ein Metallschwamm aus Titan, Zirkonium oder Hafnium eingegesetzt. Diese Metalle bzw. diese Metallschwämme sind zur Hydridbildung geeignet, d.h. sie besitzen die Fähigkeit Wasserstoff dauerhaft zu binden. Damit ist es möglich, die Menge des Wasserstoffs unter der kritischen Konzentration von 2,5 Gew% zu halten, Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert.
Die Figur zeigt einen schematisch dargestellten Akkumulator mit positiven Elektroden 2 und negativen Elektroden 3. Als Elektrolyt 6 dient hierbei verdünnte Schwefelsäure. Der in der Figur dargestellte Akkuniulator 1 ist innerhalb eines gasdichten, gekapselten Gehäuses 4 angeordnet. Dieses ist so ausgebildet, daß es den hierfür erforderlichen DIN-Vorschriften entspricht, welche für Gehäuse von Notstromaggregaten vorgeschrieben sind.
Die positiven und negativen Elektroden 2 und 3 des Akkumulators 1 sind alternierend hintereinander, eine Reihe bildend, angeordnet. Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Elektroden 2, 3 ist ein Freiraum 5 vorgesehen, so daß der Elektrolyt 6, insbesondere die verdünnte Schwefelsäure zwischen die Elektroden gelangen kann. Der Innenraum des Gehäuses 4 ist vorzugsweise bis über die Oberkante der Elektroden 2 und 3 mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt. Die hier verwendeten Elektroden 2 und 3 sind plattenförmig, vorzugsweise rechteckig ausgebildet. Die positiven Elektroden 2 bestehen aus Bleioxid. Die negativen Elektroden werden durch Bleischwämme mit einer großen Oberfläche gebildet, welche in Gitterrahmen aus Blei gepreßt sind. Die positiven Elektroden 2 sind an ihren oberen Enden über elektrisch leitende-Stege 9 mit einem positiven Stromabnehmer 10 elektrisch leitend verbunden. Die negativen Elektroden 3 stehen an ihren oberen Enden über elektrisch leitende Stege 11 mit einem negativen Stromabnehmer 12 in Verbindung. Die beiden Stromabnehmer 10 und 12 sind elektrisch isoliert nach außen geführt (hier nicht dargestellt).
Wird der Akkumulator 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.

Pb::# Pb+#

[,zttE i eduitwn

CEwEZ~ESiJ OX6datKn
Die zweiwertigen Blei ionen werden am Ort ihrer Bildung auf beiden Elektroden 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 findet der umgekehrte Vorgang statt:

[## p#: -[# #dsttoo

IPb"'l- #cduLtwl

Wie der obigen Gleichung zu entnehmen ist, wird beim Aufladen dieses Akkumulators Wasserstoff freigesetzt. Um diesen freigesetzten Wasserstoff dauerhaft binden zu können, enthält der erfindungsgemäße Akkumulator einen Metallschwamm 8. Dieser ist im Inneren des Gehäuses 4 installiert. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Metallschwamm 8 im oberen Bereich des Gehäuses 4 an einer seitlichen inneren Begrenzungsfläche gehaltert. Der Metallschwamm 8 kann aus Titan, Zirkonium oder Hafnium bestehen. Die Größe des Metallschwamms 8 richtet sich nach der Größe des Akkumulators für einen Akkumulator der eine Leistung von 6 Ah aufweist ist ein Metallschwamm von 3 g erforderlich. Dieser ist in der Lage für die Zeit von mindestens einem Jahr die -gesamte anfallende Wasserstoffmenge aufzunehmen.
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Claims

Ansprüche Akkumulator mit wenigstens einer positiven und einer negativen Elektrode (2 und 3), die von einer als Elektrolyt 6 dienenden verdünnten Schwefelsäure umgeben und in einem Gehäuse (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (4) wenigstens ein als Wasserstoffgetter dienender Metallschwamm (8) angeordnet ist.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (4) ein Metallschwamm (8) aus Titan angeordnet ist.
3. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (4) ein Metallschwamm (8) aus Zirkonium angeordnet ist.
4. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (4) ein Metallschwamm (8) aus Hafnium angeordnet ist.
5. Akkumulator nach Anspruch 1 bis #, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Metallschwamms (8) durch die Anzahl und die Größen der Elektroden (2 und 3) bestimmt ist.