DE328641C

DE328641C - Elektrisches Kohle-Zinkelement

Info

Publication number: DE328641C
Application number: DE1918328641D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1914-12-01
Filing date: 1918-03-15
Publication date: 1920-10-30

Description

Die meisten elektrischen Elemente nutzen sich auch bei geöffnetem Stromkreis ab, und zwar wird dies durch die Konvektion der Flüssigkeit rings um die meist aus Zink bestehende negative Elektrode verursacht. Die sich bildenden Zinksalze haben nämlich größere Dichte als die Erregerflüssigkeit und es entsteht dadurch eine ständige Erneuerung derselben an der negativen Elektrode.

Bei der gewöhnlichen Form der senkrecht in die Flüssigkeit eintauchenden Zinkelektroden ist ferner oftmals Bruch in der Oberfläche festzustellen. Dies rührt daher, daß der Sauerstoff der Luft in diesem Punkt die Auflösung des Zinkes verursacht. Durch die Gegenwart des Zinkes an der Oberfläche der Flüssigkeit wird auch Sauerstoff aufgenommen, der sich in der Flüssigkeit löst und die Kohlenelektrode depolarisiert. Die Diffusion der Zinksalze im Oberteil der Flüssigkeit verursacht die Abscheidung von Sauer-■ stoffsalzen in den Poren der positiven Kohlenelektrode, wodurch diese Elektrode durch Kristallbildung oder durch Entstehung von

^a5 Zinkhydroxyd verschmutzt wird.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, und zwar besteht das neue Element aus einer senkrecht angeordneten Kohle und einem Zinkblech, -das den ganzen unteren Teil des Gefäßes einnimmt. Als Erregerflüssigkeit wird die Lösung eines Ammoniumsalzes, insbesondere Salmiak, verwendet. Es ist wesentlich, daß die Zinkplatte am'Boden des Gefäßes untergebracht wird und eine möglichst große Oberfläche einnimmt und die Kohlenelektro.de in Stabform angewandt wird und sich durch die ganze Höhe der Flüssigkeit erstreckt.

Die beim normalen Arbeiten des Elementes gebildeten Zinksalze sammeln sich infolge ihres höheren spezifischen Gewichtes in einer dichten Schicht am Boden. Das dort liegende Zink wird auf seiner gesamten Oberfläche von einer einheitlichen Flüssigkeit umgeben und so die lokale Einwirkung vermieden.

Andererseits wird der obere Teil der· positiven Elektrode niemals mit der gesättigten Zinklösung in Berührung kommen können und es bleibt so ihre Porosität gewahrt, so daß die Depolarisation äußerst rasch eintreten kann.

Deri während der Tätigkeit des Elementes sich entwickelnde Wasserstoff setzt sich am unteren Teil der Kohle fest,, während am oberen Teil derselben, der sich in Berührung mit Luft befindet, keine Polarisation auftritt. Im selben Maße, wie sich der untere Teil polarisiert, bildet sich am oberen Teil eine sauerstoffhaltige Lösung und es entsteht so ein Wasserstoff-Sauerstoffgaselement, das einen Strom zwischen dem Ober- und Unterteil der Kohlenelektrode entwikkelt, der solange auftritt, als die beiden En-

■ den der Kohle nicht das gleiche Potential haben.

Die obenstehende, verhältnismäßig leichte Flüsseigkeit kann bequem den Sauerstoff der Luft aufnehmen, während die am Boden liegende dichte Lösung kein oder nur sehr wenig Gas absorbiert, so daß das Zink während der Ruhepause nicht angegriffen wird. " Der Zinkverbrauch ist auf 1,25 Gramm für die Amperestunde festgestellt, nähert sich also sehr stark dem theoretischen Werte.

Auf beiliegender Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, und 'zwar zeigt:

Fig. ι einen Schnitt durch das Element, - Fig. 2 die Ansicht einer besonderen Ausführungsform der Kohlenelektrode. ■
Die Zinkplatte (Fig. 1), die auf dem Boden des Gefäßes angebracht ist, ist vom Kohlenzylinder C durch eine Filzplatte F oder durch ein Ebonitkreuz oder durch irgendeine andere isolierende Masse getrennt. Die Verbindung mit dem Zink wird durch einen auf seiner ganzen senkrechten Ausdehnung isolierten Draht hergestellt. Während des Arbeitens wird ein die ganze Höhe des Gefäßes ausfüllendes Lackmuspapier eingebracht, an dem man sieht, daß die Flüssigkeit unterhalb des Filzes sauer wird. Es bildet sich dort Zinkchlorür. Im Gegensatz hierzu wird die Flüssigkeit, die am oberen Teil des Elementes- anliegt, alkalisch, da sie das Ammoniak des Erregersalzes enthält. Das Ammoniakgas kann sich frei entwickeln, ohne mit dem Zinkchlorür zusammenzutreffen, mit dem es die wohlbekannten Kristalle bilden würde.

Man kann die Elektrode C₁ die zylindrische Form hat, durch ein flügelartiges oder lamelliertes Stück Kohle ersetzen, um die depolarisierende Oberfläche der positiven Elektrode zu vergrößern (s. Fig. 2).

Da die untere Partie der positiven Elektrode nur eine sehr geringe Entfernung von der negativen Elektrode hat, ist der elektrische Widerstand des Elementes sehr gering.

Man bemerkt, daß das Sinken des Flüssigkeitsspiegels in dem Gefäß die wirksame Oberfläche der Elektroden nicht geringer macht, wie - dies bei den gewöhnlichen Elementen der Fall ist. Die rasche Depolarisation der neuen Elemente wird durch die elektrischen Ströme veranlaßt, die zwischen dem oberen und unteren Teil der Kohlenelektrode auftreten.

In Fig. ι ist angedeutet, daß nach dem Arbeiten der untere-Teil der Elektrode stark polarisiert ist, während der obere Teil, der von einer mit dem Sauerstoff in Berührung stehenden Flüssigkeit benetzt wird, nur wenig polarisiert ist. . Es entwickelt sich demnach ein elektrischer Strom zwischen diesen beiden Punkten, dessen Intensität die Depolaris'ation ergibt. Die Stärke dieser Ströme wird noch dadurch vermehrt, daß die positive Elektrode in ihrem oberen Teil mit Flüssigkeiten verschiedener Dichte und verschiedener Zusammensetzung in Berührung kommt. Damit diese Depölarisation mögliehst groß wird, ist es zweckmäßig, den wagerechten Durchmesser der Flüssigkeit so groß wie möglich zu-machen.

Claims

Patent-Ansprüche :

1. Elektrisches Kohle-Zinkelement, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmige Zinkelektrode wagerecht am Boden des Elementes liegt, - so daß sie immer vollständig von der' dichten mit Zink gesättigten Erregerflüssigkeit umgeben ist, während die stabförmige Kohleelektrode senkrecht angeordnet ist, wobei der untere Teil der Kohleelektrode der Zinkelektrode möglichst angenähert und der obere Teil der Kohleelektrode in Berührung mit Luft erhalten wird.'

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleelektrode die Form eines Hohlzylinders hat, oder eine mit Einschnitten versehene im Schnitt sternförmige Gestalt aufweist, um ihre wirksame Oberfläche zu vergrößern.

3. Element nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmige Zinkelektrode von einer Scheibe aus Filz oder einem ähnlichen porösen, isolierenden Stoff bedeckt ist, auf der die Kohleelektrode ruht. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.