DE416506C

DE416506C - Galvanic element, the positive electrode of which consists of a porous conductive body, which is impermeable to the electrolyte, but permeable to gases

Info

Publication number: DE416506C
Application number: DES66623D
Authority: DE
Original assignee: LE CARBONE SA
Current assignee: LE CARBONE SA
Priority date: 1924-07-25
Filing date: 1924-07-25
Publication date: 1925-07-20

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Element mit schneller und konstanter Depolarisation und einer den bisher bekannten Elementen überlegenen Kapazität. Das Element wird durch eine positive Elektrode gekennzeichnet, die aus einem porösen Röhrenkörper, einem Leiter, undurchlässig für den Elektrolyten und durchlässig für Gas, besteht, und weiter gekennzeichnet durch die Berührung der inneren und äußeren Oberfläche dieses Röhrenkörpers mit dem flüssigen oder unbeweglich gemachten Elektrolyten. Diese positive Elektrode kann entweder ganz in den Elektrolyten tauchen oder aus letzterem derart herausragen, daß ein Teil seiner Oberfläche mit der Außenluft in Berührung steht.The present invention relates to a fast and constant depolarization element and a capacity superior to the previously known elements. The element will characterized by a positive electrode, which consists of a porous tubular body, a Conductor, impermeable to the electrolyte and permeable to gas, consists of, and so on characterized by the contact of the inner and outer surface of this tubular body with the liquid or immobile made electrolytes. This positive electrode can either be completely immersed in the electrolyte or from the latter in this way protrude that part of its surface is in contact with the outside air.

Diese positive Elektrode kann z. B. durch eine poröse Kohle, wie Holzkohle, in Röhrenform gebildet werden, die durch geeignete Behandlung flüssigkeitsundurchlässig bei Erhaltung der Durchlässigkeit für Gas gemacht ist. -This positive electrode can e.g. B. by a porous charcoal, such as charcoal, in tubular form are formed, which by suitable treatment are impermeable to liquids when preserved the permeability for gas is made. -

Durch ihre besondere Herstellung spielt diese positive Elektrode die Rolle des Dialysators und bewirkt — falls der Elektrolyt mehr Gas freigibt, z. B. H₂ und NH₃ bei Anwendung von Salmiak, — die Zurückhaltung des NH₃ und den Durchlaß des H₂ mit einerDue to its special production, this positive electrode plays the role of the dialyzer and - if the electrolyte releases more gas, e.g. B. H ₂ and NH ₃ when using ammonia, - the retention of the NH ₃ and the passage of the H ₂ with a

derart verringerten Geschwindigkeit, daß der H₂ bei Ankunft im Elektrolyten, der im inneren Zwischenraum der Elektrode enthalten ist, frei wird und an seine Oberfläche steigt. Vorzugsweise umfaßt die positive Elektrode u. a. einen zentralen Leiter, z. B. aus einem Retortenkohlestab; dieser zentrale Leiter taucht in den Elektrolyten im Innern des vorstehend beschriebenen Hohlkörpers und ίο ist mit letzterem kurzgeschlossen.so reduced speed that the H _{2 is released} on arrival in the electrolyte, which is contained in the inner space of the electrode, and rises to its surface. Preferably the positive electrode comprises, inter alia, a central conductor, e.g. B. from a retort carbon rod; this central conductor is immersed in the electrolyte inside the hollow body described above and ίο is short-circuited with the latter.

In diesem Falle sammeln sich auf dem zentralen Leiter die Gasteilchen (in dem gesetzten Falle H₂), die nach Durchschreiten des porösen Körpers eine genügend große Schnelligkeit bewahrt hatten, um emporzusteigen und sich an der Oberfläche des Elektrolyten zu verflüchtigen; es bildet sich dann zwischen diesem und dem porösen Körper ein elektrisches Element umgekehrter Richtung mit der Wirkung der Depolarisation des zentralen Leiters.In this case the gas particles collect on the central conductor (in the set case H ₂ ) which, after having passed through the porous body, had retained a sufficiently great rapidity to rise and to evaporate on the surface of the electrolyte; an electrical element in the opposite direction then forms between this and the porous body, with the effect of depolarizing the central conductor.

Der zentrale Leiter kann auch aus einem vollen oder hohlen porösen Körper hergestellt sein, aus gleichem Stoff wie der vorstehend s5 beschriebene Hohlkörper, und wie dieser undurchlässig gemacht.The central conductor can also be made from a solid or hollow porous body be made of the same material as the hollow body described above s5, and like this impermeable made.

Es ist bemerkenswert, daß bei dem Element gemäß der Erfindung der bei der j Tätigkeit frei werdende Wasserstoff nicht in der porösen, positiven Elektrode bleibt und keine chemische Verbindung mit dem Luft-.sauerstoff, der in dieser Elektrode enthalten sein kann, geben kann; unter diesen Umstän- j den bleibt dieser trocken und behält dadurch j seine dialysierenden Eigenschaften. |It is noteworthy that, in the element according to the invention, the element according to the j Activity released hydrogen does not stay in the porous, positive electrode and no chemical connection with the oxygen contained in this electrode can be, can give; under these cir- cumstances, it remains dry and thus retains j its dialyzing properties. |

• Die negative Elektrode wird in gewöhnlicher Art gebildet, z. B. durch eine die posi · tive Elektrode umgebende Zinkplatte.• The negative electrode is formed in the usual way, e.g. B. by one of the posi Zinc plate surrounding tive electrode.

Zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung wird nachstehend eine Ausführungsform an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.To explain the basic idea of the invention, an embodiment is shown below described on the basis of the accompanying drawing.

Die Zeichnung zeigt im senkrechten Schnitt die positive Elektrode des Elementes mit dem zylindrischen, porösen, z. B. aus Hohlkohle hergestellten, röhrenförmigen Leiter a, der flüssigkeitsundurchlässig gemacht ist, und einen Stift b aus Kohle, Retortenkohle, Graphit oder Holzkohle u. dgl., der in das Innere des Zylinders α eingeführt ist. Diese beiden Elemente a, b sind als positive Elektrode des Elementes außerhalb durch den Leiter c kurzgeschlossen; sie können gleicherweise auch in den Stromkreis im Innern der Säule eingeschaltet sein.The drawing shows in vertical section the positive electrode of the element with the cylindrical, porous, z. B. made of hollow carbon, tubular conductor a, which is made impermeable to liquid, and a pin b made of carbon, retort carbon, graphite or charcoal and the like. Which is inserted into the interior of the cylinder α. These two elements a, b are short-circuited as the positive electrode of the element outside by the conductor c; they can also be connected to the circuit inside the column.

Die poröse, röhrenförmige Kohle α kann durch eines der folgenden Verfahren undurchlässig für Flüssigkeiten gemacht werden:The porous, tubular carbon α can be made impermeable to liquids by one of the following methods:

Die undurchlässig zu machende Kohle wird in eine Paraffinlösung getaucht, die man durch Lösen von 50 g Paraffin in 6 1 Benzin jThe charcoal to be made impermeable is immersed in a paraffin solution, which one by dissolving 50 g of paraffin in 6 l of gasoline j

■ auf dem Wasserbade erhält; dieses Eintauchen muß von kurzer Dauer sein, z. B. 6 bis 10 Sekunden. Vorzugsweise wird das Lö-I simgsmittel dann durch Erhitzung der Kohle ^! verdampft, bei einer Temperatur, die gegen■ receives on the water bath; this immersion must be of short duration, e.g. B. 6 to 10 seconds. The solvent is then preferably used by heating the coal ^! evaporates, at a temperature that is against

■ 50° C nicht überschreitet, und zwar 20 bis 24 Stunden lang. Die so behandelte HoIz- ; kohle ist undurchlässig für Flüssigkeiten, I bleibt aber durchlässig für Gas.■ does not exceed 50 ° C, namely 20 to for 24 hours. The so treated wood; coal is impermeable to liquids, But I remains permeable to gas.

Dasselbe Ergebnis erhält man, wenn man die poröse Kohle einer stark mit schweren Kohlenwasserstoffen beladenen Atmosphäre aussetzt, indem man die poröse Kohle gegen 12 Stunden in den Heizkanälen eines Goudrondestillationsofens weilen läßt; die Behandlungsdauer der porösen Kohle in der Kohlenwasserstoffatmosphäre ändert sich gemaß dem Gehalt der Heizatmosphäre an ! schweren Dämpfen.The same result is obtained if the porous charcoal is strongly mixed with heavy ones Exposing the atmosphere to hydrocarbons by placing the porous coal against it 12 hours in the heating channels of a Goudron distillation furnace lets dwell; the treatment time of the porous coal in the hydrocarbon atmosphere changes accordingly the content of the heating atmosphere! heavy fumes.

! Die negative Elektrode wird in gewöhn- ■ 1 icher Art durch ein Zinkblech d gebildet, das j die positive Elektrode umgibt. Der benutzte Elektrolyt e besteht aus einer gewöhnlichen j Lösung von Salmiak. Die Elektrode und der Elektrolyt befinden sich in dem für Salmiak und Ammoniaklösungen unangreifbaren Behälter /.! The negative electrode is formed in ordinary ■ 1 Icher type by a zinc plate d, the j surrounding the positive electrode. The electrolyte used is composed of an ordinary e j solution of ammonium chloride. The electrode and the electrolyte are in the container that cannot be attacked by salmia and ammonia solutions /.

Die ringförmige Kohle α zeigt an ihrem Unterteil Durchlässe g, die dem Elektrolyten go von außen nach dem Innern der Röhrenkohle den Durchgang gestatten; sein oberer Teil ragt aus dem Elektrolyten heraus und steht in Berührung mit der Außenluft. Das Element wirkt wie folgt:The ring-shaped carbon α has passages g at its lower part, which allow the electrolyte go to pass from the outside to the inside of the tubular carbon; its upper part protrudes from the electrolyte and is in contact with the outside air. The element works as follows:

Wenn die beiden Pole h, i außerhalb durch einen Widerstand hindurch verbunden sind, greift die Salmiaklösung das Zink nach der bekannten Gleichung an:If the two poles h, i are connected outside through a resistor, the ammonia solution attacks the zinc according to the well-known equation:

2 NH₄ Cl + Zn = Zn Cl₂ + 2 NH₃ + H₂.2 NH ₄ Cl + Zn = Zn Cl ₂ + 2 NH ₃ + H ₂ .

Das Zinkchlorid sinkt durch seine Schwere auf den Boden des Gefäßes und die beiden Gase NH₃ + H₂ oder genauer, ihr Gemisch geht durch den positiven, porösen Körper a. The heaviness of the zinc chloride sinks to the bottom of the vessel and the two gases NH ₃ + H _2, or more precisely, their mixture passes through the positive, porous body a.

Die elektrische Fortbewegung dieses Gasgemisches auf den porösen Körper α kann einem Durchgang eines Gemisches zweier Gase von verschiedener Dichte unter Druck durch ein poröses Diaphragma verglichen werden, derart, daß nach dem Gesetz von Graham der Wasserstoff und Ammoniak durch die poröse Scheidewand des Röhrenkörpers a mit Ge- . schwindigkeiten durchgehen, die umgekehrt proportional der Quadratwurzel ihrer Dichte sind.The electrical movement of this gas mixture on the porous body α can be compared to the passage of a mixture of two gases of different density under pressure through a porous diaphragm, such that, according to Graham's law, the hydrogen and ammonia through the porous partition of the tubular body a with Ge -. go through speeds that are inversely proportional to the square root of their density.

Der Wasserstoff geht mit einer Geschwindigkeit proportional -p= = 1 hindurch, Ammoniak hingegen mit einer Geschwindigkeif proportional n= = 0,245.The hydrogen passes through with a speed proportional to -p = = 1, Ammonia, on the other hand, has a speed proportional to n = = 0.245.

Der Wasserstoff durcheilt also die poröse Scheidewand der Röhrenkohle α mit einer viel größeren Schnelligkeit als das Ammoniak. Da andererseits die poröse Kohle eine 8omal größere Aufnahmeneigung für Ammoniak als für Wasserstoff hat, wird NH₃ in den Poren und Kapillarzügen der Röhrenkohle α festgehalten, während allein der Wasserstoff in den Elektrolyten wandert, der in dem innerenThe hydrogen thus rushes through the porous partition of the tubular coal α with a much greater rapidity than the ammonia. On the other hand, since the porous carbon has an eight times greater tendency to take up ammonia than hydrogen, NH _{3 is} retained in the pores and capillary ducts of the tubular carbon α , while the hydrogen alone migrates into the electrolyte, which is in the interior

ίο Zwischenraum dieser Kohle α enthalten ist.ίο space this coal α is included.

Bei ihrer Ankunft in diesem inneren, mit dem Elektrolyten gefüllten Zwischenraum werden die H₂-i\iolekel nicht mehr durch den Strom der Elektrolyse beeinflußt und begegnen einem durch den Elektrolyten entgegengesetzten Widerstand gegen ihre Vorwärtsbewegung; daraus folgt, daß diese H₂-Molekel, nur dem Gesetz der Schwere unterworfen, durch den Elektrolyten emporsteigen und in die Atmosphäre entweichen.When they arrive in this inner space filled with the electrolyte, the H ₂ molecules are no longer influenced by the current of the electrolysis and encounter an opposing resistance to their forward movement due to the electrolyte; it follows that these H ₂ molecules, subject only to the law of gravity, rise through the electrolyte and escape into the atmosphere.

Trotzdem kann ein Teil des H₂ sich auf der zentralen Kohle b festsetzen; doch kann diese Ablagerung der guten Wirkung des Elementes nicht schaden aus folgenden zwei Gründen:Nevertheless, some of the H ₂ can settle on the central carbon b ; however, this deposit cannot damage the good effect of the element for the following two reasons:

1. Die Röhrenkohle α, welche den Hauptbestandteil der positiven Elektrode bildet, ist, wie oben gesagt, frei von H₂.1. The tubular carbon α, which forms the main component of the positive electrode, is, as stated above, free of H ₂ .

2. Der poröse, mit Ammoniak gesättigte Röhrenkörper α und die zentrale, mit H₂ bedeckte Kohle b tauchen beide in den Elektrolyten und sind kurzgeschlossen, bilden also ein sekundäres Gaselement mit der unten geschilderten Wirkung der Vervollständigung dei Depolarisation des Hauptelementes.2. The porous, ammonia-saturated tubular body α and the central carbon b _{, covered with H 2} , are both immersed in the electrolyte and are short-circuited, thus forming a secondary gas element with the effect of completing the depolarization of the main element as described below.

Bei diesem sekundären Gaselement bildet der poröse Körper a die positive Elektrode und die zentrale Kohle b die negative Elektrode; diese beiden kurzgeschlossenen Elektroden elektrolysieren die Salmiaklösung, die den Elektrolyten bildet.In this secondary gas element, the porous body a forms the positive electrode and the central carbon b forms the negative electrode; these two short-circuited electrodes electrolyze the ammonia solution, which forms the electrolyte.

Bei der Tätigkeit dieses sekundären Gaselementes wandert das NH₃, welches den - porösen Körper sättigt, auf die zentrale Kohle b, während der die letztere bedeckende H₂ sich loslöst und auf den porösen Körper α wandert. Es bildet sich also in dem im Innern des Röhrenkörpers α enthaltenen Elektrolyten ein Gegenstrom von H„, der die Geschwindigkeit der H₀-Molekel aufhebt, die vom Röhrenkörper α auf die zentrale Kohle b wandern, so daß diese Molekel, deren Geschwindigkeit also aufgehoben ist, an die Oberfläche des Elektrolyten steigen und in die Atmosphäre entweichen. Diese Anordnung sichert also die Depolarisation der zentralen Kohle b und das Entweichen des H₂, der den Röhrenkörper α durchdrungen hat, an die Luft.During the activity of this secondary gas element, the NH ₃ , which saturates the porous body, migrates to the central carbon b, _{while the H 2} covering the latter dissolves and migrates to the porous body α. In the electrolyte contained in the interior of the tube body α a countercurrent of H "is formed, which _{cancels the speed of the H 0} molecules that migrate from the tube body α to the central carbon b , so that these molecules, whose speed is canceled , rise to the surface of the electrolyte and escape into the atmosphere. This arrangement ensures the depolarization of the central carbon b and the escape of the H ₂ , which has penetrated the tubular body α , into the air.

Andererseits erzeugt der Elektrolyt (SaI-miak) durch die Tätigkeit des hilfsweisen Gaselements a, b ein Freiwerden von Cl₂, H₂ und NH₈.On the other hand, the electrolyte (SaI-miak) generates a release of Cl ₂ , H ₂ and NH ₈ through the action of the auxiliary gas element a, b .

Das Chlor wandert zu der zentralen Kohle b, welche die Rolle des Negativen spielt, und verbindet sich mit dem Ammoniak, welches dorthin gewandert ist, wie oben beschrieben, indem es Salmiak zurückbildet; der Elektrolyt wird so also zurückgebildet.The chlorine migrates to the central carbon b, which plays the role of the negative, and combines with the ammonia which has migrated there, as described above, by forming back ammonia; the electrolyte is thus regressed.

Wasserstoff und Ammoniak wandern auf den porösen Röhrenkörper a; H₂ wird von letzterem nicht absorbiert, steigt an die Oberfläche des Elektrolyten und entweicht; NH₃ dagegen trägt zur Sättigung des porösen Körpers α bei.Hydrogen and ammonia migrate onto the porous tube body a; H ₂ is not absorbed by the latter, rises to the surface of the electrolyte and escapes; In _{contrast, NH 3} contributes to the saturation of the porous body α .

Daraus folgt, daß das Hauptelement dauernd depolarisiert ist und daher bei begrenztem Verschluß eine konstante Spannung behält und eine Kapazität, welche der von Elementen mit chemischer Depolarisation sehr überlegen ist.It follows that the main element is permanently depolarized and therefore limited The shutter maintains a constant voltage and a capacitance similar to that of elements with chemical depolarization is very superior.

Selbstverständlich können Einzelheiten der Ausführung geändert werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.Of course, details of the design can be changed without the inventive concept to leave.

Claims

Patent Claims:

1. Galvanic element whose positive electrode is made of a porous conductive Body that is impermeable to the electrolyte but permeable to go Gases is characterized in that this body has the shape of a tube, whose inner and outer surfaces = ■ are in contact with the liquid or immobile electrolyte.

2. Element according to claim 1, characterized in that the tubular body with shorted to a conductive central rod immersed in the electrolyte contained inside the latter.

3. Element according to claim 1, characterized in that the positive electrode forms a porous tubular body made of charcoal, which is impermeable to liquids, but is gas permeable and a 10g central carbon rod, e.g. B. from retort carbon contains the electrolyte contained in the interior of the porous tubular body dives and is short-circuited with this body.

1 sheet of drawings.