DE34454C - Elektricitäts-Accumulator - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Hauptschwierigkeit, die sich beim Gebrauche secundärer Batterien geltend machte, bestand bisher in dem grofsen Umfange und bedeutenden Gewichte solcher Batterien, die keineswegs im Verhältnisse zur Menge elektrischer Energie standen, welche dieselben zu enthalten im Stande waren, ferner in dem häufigen Unbrauchbar- und Unzuverlässigwerden dieser Batterien nach kurzem Gebrauche, in ihrer Kostspieligkeit, schliefslich in dem Umstände, dafs der von denselben erzeugte Strom infolge des Abnehmens der elektromotorischen Kraft oder des Wachsens des inneren Widerstandes nicht constant war. Aufserdem hat man auch beobachtet, dafs bei diesen Batterien ein bedeutender Verlust an elektrischer Energie stattfindet, dafs nämlich die durch das Entladen derselben erzeugte elektrische Energie um ein Bedeutendes geringer ist als die Energie, welche zum Laden derselben erforderlich war, und dieser Verlust an elektrischer Energie wächst zugleich mit der Länge der Zeit, welche zwischen dem Zeitpunkte des Ladens und dem des Entladens liegt.

Vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Uebelstände zu beseitigen und eine bequem zu handhabende, compacte und wirksame Batterie zu schaffen, in welcher bei möglichst geringem Gewicht eine möglichst grofse Menge elektrischer Energie aufgespeichert werden kann.

In beiliegender Zeichnung ist die Gesammtanordnung und Handhabung einer solchen Batterie veranschaulicht. Fig. 1 stellt ein einziges Element einer solchen Batterie in seiner einfächsten Form im Verticalschnitt dar. Fig. 2 zeigt den: Verticalschnitt einer anderen Form des verbesserten Elementes. In beiden Figuren sind die correspondirenden Theile mit gleichen Buchstaben bezeichnet.

In Fig. ι ist D das aus beliebigem Material und in beliebiger Form hergestellte, das Element enthaltende Gefäfs. Auf dem Boden dieses Gefäfses ist eine aus Kohle, Platin oder anderem passenden Material hergestellte Elektrode B angeordnet. Eine zweite, ebenfalls aus Kohle oder einem anderen passenden Material hergestellte Elektrode A ist im Gefäfse D aufgehängt oder wird in einer anderen passenden Weise innerhalb desselben getragen. Mit diesen Elektroden A und B sind die Leiter E und F verbunden, welche aus Stäben aus demselben Material wie die mit denselben verbundenen Elektroden bestehen können.

Die Zelle des Elementes wird hierauf bis zu dem entsprechenden, in der Zeichnung angedeuteten Niveau mit dem flüssigen Leiter gefüllt, welcher aus einer nahezu gesättigten Lösung eines Brommetalles besteht. Es wurde gefunden, dafs die Anwendung von Bromzink besonders günstige Resultate ergiebt, und in der nachfolgenden Beschreibung ist angenommen, dafs dieses Salz als Elektrolyt verwendet werde.

Die Batterie kann sodann geladen werden. Das geschieht in der Weise, dafs man die Elektrode A mit dem negativen Pol und die Elektrode B mit dem positiven Pol einer dynamo-elektrischen Maschine oder eines anderen Stromgenerators verbindet und einen elektrischen Strom durch das Element gehen läfst. Durch die elektrische Wirkung des Stromes zersetzt sich das Bromzink in der Lösung:

das Zink setzt sich an der Elektrode A an und das Brom wird frei und sammelt sich um die Elektrode B an. Das in einer Lösung von Bromzink leicht lösbare Brom wird in dem Mafse, wie es durch die Elektrolyse entsteht, gelöst, und da Brom gröfseres specifisches Gewicht besitzt als die Bromzinklösung (das Brom hat ein specifisches Gewicht von ca. 3, während das specifische Gewicht der Bromzinklösung durchschnittlich weniger als 2 ist), so bleibt dasselbe im unteren Theile des Gefäfses in der Nähe seiner Elektrode B₁ ohne mit der anderen höher angeordneten Elektrode A, an welcher sich das Zink angesetzt hat, in Berührung zu kommen.

Nachdem die Zersetzung des Bromzinks bis zum gewünschten Punkte fortgeschritten ist, wobei selbstverständlich zum Zwecke der Erhaltung einer genügenden Leitungsfähigkeit eine gewisse Quantität des Salzes in unzersetztem Zustande im Elemente bleiben mufs, wird die Verbindung der Batterie mit der Dynamomaschine unterbrochen. Die Batterie ist nunmehr geladen und kann zu jedem Zwecke, zu welchem secundäre Batterien anwendbar sind, gebraucht werden. Während des Entladens der Batterie findet genau der entgegengesetzte Procefs wie beim Laden statt. Das an der. Elektrode A während des Ladens angesetzte Zink verbindet sich mit dem um die Elektrode B angesammelten Brom zu Bromzink, das sogleich in Lösung tritt. Sobald die Gesammtmenge des während des Ladens der Batterie reducirten Zinks und des hierdurch freigewordenen Broms sich wieder vereinigt haben, mufs die Batterie von neuem geladen werden.

Wie bereits oben erwähnt, wird das während des Ladens freiwerdende Brom vermöge seines Gewichtes im Elemente abgeschieden erhalten. Da das specifische Gewicht des Broms um ca. 50 pCt. höher als das der Lösung, die Dichtigkeitsdifferenz also eine bedeutend gröfsere ist als bei anderen Batterien, in denen die Scheidung der durch Elektrolyse gewonnenen •Substanzen ebenfalls durch die Dichtigkeitsdifferenz erzielt wird, so wird diese einfache Anordnung unter gewöhnlichen Umständen vollkommen genügen. Es können sogar in dem Falle, wo das freie Brom mit dem Zink •in Berührung kommen sollte, keine besonderen Nachtheile. entstehen, denn bekanntlich kann ein Stück Zink stundenlang in eine Bromzinklösung, in welcher freies Brom gelöst ist, gehalten werden, ohne dafs hierbei irgend eine bemerkbare Reaction eintrete.

In anderen Fällen aber, wo die Batterie herumgetragen oder geschüttelt werden sollte, öder wo es aus irgend einem anderen Grunde .geboten ist, die Trennung der Flüssigkeiten des Elementes und das Erhalten derselben in geschiedenem Zustande durch besondere Mittel zu bewerkstelligen, kann zu diesem Behufe beispielsweise ein poröses Gefäfs oder Diaphragma in Anwendung gebracht werden. In solchen Fällen kann man sich einer Zelle von der in Fig. 2 dargestellten modificirten Form bedienen.

In dieser Fig. 2 ist D der Behälter des Elementes, auf dessen Boden die aus Kohle, Platin oder einem anderen geeigneten Material hergestellte und mit Durchlochungen versehene Elektrode B angeordnet ist. In diesen Behälter D und von den an der Innenseite der Wände desselben angebrachten Leisten getragen, ist ein poröses Gefäfs oder Diaphragma C eingesetzt, und innerhalb dieses letzteren ist eine zweite aus Kohle, Platin, Blei, Kupfer oder einem anderen passenden Material hergestellte Elektrode A vermittelst einer aus demselben Material hergestellten Stange oder . in einer anderen passenden Weise aufgehängt. Die Leiter E und F sind mit den Elektroden A und B verbunden. Wie in der Zeichnung dargestellt, kann das Gefa'fs D mit einem Deckel G versehen sein. Das so construirte Element wird sodann mit dem flüssigen Leiter gefüllt und kann in derselben Weise wie das oben beschriebene Element einfacherer Form geladen und entladen werden.

Das poröse Gefäfs oder Diaphragma C wirkt in der Weise, dafs es das freigewördene Brom in der Nähe seiner Elektrode B hält und dessen Vermengung mit der ganzen Masse der Lösung verhindert. Dieses Gefäfs oder Diaphragma ist jedoch aus den oben angeführten Gründen nicht wesentlich erforderlich. Die Durchlochungen in der Elektrode B, Fig. 2, dienen ebenfalls dazu, die Ausbreitung des freigewordenen Broms zu beschränken, da letzteres in den von diesen Durchlochungen gebildeten Hohlräumen sich ansammelt. Ein zweiter durch die Anordnung dieser Durchlochungen erzielter Vortheil besteht darin, dafs die Oberfläche der Elektrode dadurch vergröfsert wird.

Die grofse Einfachheit der Construction und Handhabungsweise der beschriebenen Batterie bildet die wichtigsten Vortheile derselben.

Eine aus nur zwei Elementen, nämlich aus einem Metall und aus Brom, bestehende Verbindung wird elektrolytisch zersetzt, und die zwei Elemente werden von einander getrennt Diese Reaction wirkt nicht auf das Elektrodenmaterial ein und hat keinen corrodirenden und desintegrirenden Einflufs auf dasselbe, wie dies in den meisten secundären Batterien der Fall ist. Die Elektroden selbst bleiben während des Ladens und Entladens der Batterie vollkommen intact, und es findet dabei weder eine Gaseiitwickelung noch die Bildung von unlöslichen Niederschlägen statt, so dafs die Batterie nach dem Entladen wieder genau ihren

ursprünglichen Zustand annimmt und die Manipulation mit derselben beliebig wiederholt werden kann, ohne dais hierdurch die Elektroden im Geringsten beschädigt oder' verändert würden. Die chemische Affinität zwischen Zink und Brom ist sehr stark und folglich die elektromotorische Kraft in der Batterie eine sehr hohe, so dafs man bei geringem Gewicht der verwendeten Materialien eine sehr grofse Menge elektrischer Spannkraft aufzuspeichern im Stande ist. Die Bromzinklösung ist ein guter Elektricitätsleiter, und der innere Widerstand der Batterie ist infolge dessen gering; erwünschtenfalls kann aber dieser Widerstand durch den Zusatz einer geringen Menge von Bromwasserstoffsäure zur Lösung noch so weit verringert werden, dafs er nicht gröfser als der durch irgend eine andere bekannte Lösung verursachte ist. Gleichzeitig dient diese Bromwasserstoffsäure dazu, die geringe Menge des durch Verflüchtigung etwa verloren gegangenen Broms zu ersetzen.

Eine Reihe von Versuchen hat ergeben, dafs durch die in der oben angeführten Weise construirten und functionirenden secundären Batterien ä'ufserst günstige, Resultate erzielt werden. Trotzdem beschränkt sich vorliegende Erfindung keineswegs auf die besondere im Vorhergehenden beschriebene Construction und Handhabungsweise. Man kann die Behälter, Elektroden etc. von der verschiedenartigsten Form und aus den verschiedenartigsten Materialien herstellen, und als flüssiger Leiter können anstatt des Bromzinks auch andere Brommetalle verwendet werden, ohne dafs hierdurch das Wesen der Erfindung eine Aenderung erlitte. Anstatt die Elektroden, wie in der Zeichnung dargestellt, horizontal anzuordnen, kann man auch denselben eine verticale oder beliebig geneigte Stellung geben. Ferner können auch die porösen Diaphragmen oder die Durchlochungen der einen Elektrode, welche zum Ansammeln und Aufspeichern des freien Broms dienen, sowie auch die von den Elektroden abgehenden Leitungen in irgend einer anderen passenden Weise angeordnet werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   In einer secundären Batterie die Anwendung eines aus Brommetalllösung bestehenden Elektrolytes, wobei die Berührung des Broms mit der Elektrode, an welcher sich das Metall abscheidet, event, durch ein Diaphragma verhindert werden kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.