DE45162C - Elektrischer Sammler - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Neuerdings ist die in der Patentschrift No. 28306 erwähnte Thatsache constatirt, dafs die Verwendung von Metallplatten als Elektroden und von Schwefelsäure als leitende Flüssigkeit in der Construction von Secundärelementen ein grofser Irrthum ist, indem die Einwirkung der Schwefelsäure auf die Oxyde des Metalles die Bildung schwefelsaurer Salze zur Folge hat, welche sich von den Elektroden ablösen und so die Zerstörung der Elektroden, mithin auch ein Verschwinden des Secundärstromes bewirken.

Die eigentliche Grundlage zu einem secundären Element liegt in solchen Affinitätsverhältnissen zwischen den chemischen Radicalen und Elementenatomen, welche durch den Primärstrom dislocirt werden , dafs dieser chemische Procefs nach Aufhören des Primärstromes bei geschlossener Leitung sich umkehrt und die Rückbildung der ursprünglichen Verbindungen stattfindet. Diese activen chemischen Bestandtheile können sowohl Metalle wie Metalloide und deren Verbindungen sein. Die Erfahrung lehrt ferner, dafs diese chemischen Radicale und Elementenatome, welche die Potentialdifferenz erzeugen, sowohl den Elektroden als dem Elektrolyt angehören können.

A. Ist nämlich nur der Elektrodenstoff der Träger der die Potentialdifferenz erzeugenden Verbindungen, so dürfen letztere sich mit der leitenden Flüssigkeit nicht verbinden und sich von den Elektroden nicht ablösen. Die Flüssigkeit wirkt sodann als Leiter. Auch Nichtmetalle können die Rolle der chemisch activen Elektroden übernehmen; besonders hierzu geeignet zeigt sich die poröse graphitartige Kohle.

Der Erfinder verwendet im Sinne dieser Anordnung als Elektroden Kohlen graphitartiger Structur und möglichst feiner Porosität. Letztere kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Schneidet man Platten aus dichter Kohle, so werden diese bis auf die Flüssigkeitshöhe mit zahlreichen feinen Löchern versehen oder aber gitterartig durchlöchert und die Löcher mit äufserst poröser graphitartiger Kohle ausgefüllt, z. B. mit feinporigem Gaskoks oder mit Holzkohle, welche einige Zeit (je langer, desto besser, am besten auf elektrischem Wege) unter Luftabschlufs bis zur Weifsglut ausgeglüht worden. Man kann jedoch auch direct ganze Holzkohlenplatten nach Ausglühen als Elektroden verwenden. Als Elektrolyt nimmt der Erfinder 5 bis ioprocentige Alkalilauge oder concentrirte Phosphorsäure oder die Lösung eines Alkalioxydsalzes (z.B. Na₂ SO_t, LiN0_& etc.).

Die graphitartige Kohle bildet unter der Wirkung des Primärstromes an den positiven Platten sogenannte Graphitsäure, eine unlösliche sauerstoffreiche Kohlenverbindung, wie sie ähnlich beim Erwärmen eines Gemenges von Graphitpulver, K Cl O₃ + HN0_s, entsteht und deren Structur noch unbekannt ist. Nach Umkehrung des Stromes unterliegt die Graphitsäure offenbar der Reduction, während der andere Pol nun oxydirt wird. Die Eigenschaft der porösen Kohle, Gase zu absorbiren, begünstigt diesen Procefs, indem sie die Gase in den Poren verdichtet und reactionsfähiger macht. Der sich ergebende Secundärstrom berechtigt anzunehmen, dafs sich am positiven Pol. vorwiegend sauerstoffreiche, am negativen Pol sauerstoffarme, vielleicht wasserstoffreiche Verbindungen gebildet haben.

Um die Elektroden aufnahmefähiger zu machen, können die positiven Platten mit einer heifsen Lösung von Platinchlorid, die negativen

Platten mit einer Lösung von Pd Cl₂ getränkt und nach Austrocknen ausgeglüht werden, so dafs Platin- bezw. Palladiumschwamm in den Poren der Kohlen zurückbleibt.

B. Ist dagegen das secundäre Element so angeordnet, dafs nur die zwischen den Elektroden befindliche Flüssigkeit der Träger der Potentialdifferenz ist und die Elektroden blofse Leiter darstellen, so müssen die die Potentialdifferenz bildenden Radicale und Elementenatome beim Laden des Sammlers unlösliche Verbindungen eingehen, damit ein Anhäufen und (bei geschlossener Leitung) Angehäuftbleiben sauerstoffreicher Verbindungen an den Anoden, sauerstoffarmer und womöglich wasserstoffreicher Verbindungen an der Oberfläche der Kathoden stattfindet, oder doch in deren Nähe. Die Potentialdifferenz ist gröfser, wenn sich die unlöslichen Verbindungen ganz auf die Elektroden niederschlagen, als wenn sie sich blos in deren Nähe ablagern. Die Stromaufnahmefähigkeit ist daher bei der Anordnung des secundären Elementes nach B. gröfser als bei der Anordnung nach A.

Im Sinne der Anordnung B. nimmt der Erfinder dichte, gut leitende Kohlenplatten, welche mit Kali- oder Natronlauge als Elektrolyt eine nur unbedeutende Stromaufnahmefähigkeit zeigen. Nimmt man jedoch statt dessen Lithionlauge oder eine Lösung von Onhonitroanilin oder Diplatosamin, so wird dadurch die Stromaufnahmefähigkeit erhöht. Das wird die Bestätigung der Annahme sein, dafs der chemische Ladungsprocefs hauptsächlich in der Zersetzung des gelösten Lithiumhydroxydes oder Orthonitroanilins bezw. Diplatosamins besteht, unter Bildung der unlöslichen Verbindungen Lithiumsuperoxyd oder (1,2) Dinitrobenzol bezw. Platiniak an den Anoden und von (1, 2) Diamidobenzol bezw. vielleicht Platosammon an den Kathoden, nach folgenden Gleichungen:

Am positiven Pol:

= ^Ca H₁ (NO₂), + H₂ O,

(1,2) Dinitrobenzol

^C6 ^H* < NO₂

(1,2) Nitroanilin

bezw.:

Pt(NHJ, (OH)₂ = Pt(NHJ₂ O + 2NH^H₂ O.

Diplatosamin Platiniak

Am negativen Pol:

(1,2) Nitroanilin (1,2) Diamidobenzol

bezw.:

Pt(NHJ₁ (O H)₂ = Pt(NHJ₂ H₂+ 2 NH₃ O.

Diplatosamin Hypoth. Platosammon Hydroxylamin.

Lithionhydrat oder Orthonitroanilin bezw. Diplatosamin wirkt somit nicht nur als Elektrolyt, sondern nach der Zersetzung schlagen sich die unlöslichen Bestandtheile an die Elektroden an und bilden gewissermafsen Theile derselben. Die beim Laden des Sammlers durch die chemischen Gleichungen u. s. w. ausgedrückte Veränderung des Elektrolytes wird beim Entladen wieder rückgängig. Diese allmälige chemische Veränderung hat beim Laden durch das fortwährende Niederschlagen der neugebildeten Verbindungen in den Poren der Elektroden zugleich eine Veränderung der Concentration, mithin auch der Leitungsfähigkeit des Elektrolytes zur Folge. Am Anfang der Ladung ist der Elektrolyt concentrirter als am Ende der Ladung; die Concentration nimmt mit der Entladung wieder zu. Auf diese Art hat der geladene Sammler am Anfang der Entladung, also bei gröfserer Potentialdifferenz, einen gröfseren inneren Widerstand, am Ende der Entladung, bei geringerer Potentialdifferenz, einen geringeren inneren Widerstand.

Es lassen sich nun die Anordnungen A. und B. so vereinigen, dafs sie sich gegenseitig ergänzen und nur die Vortheile beider zur Geltung kommen.

Zu diesem Zwecke verwendet der Erfinder Elektroden, wie sie unter A. beschrieben, und als Flüssigkeit eine Lösung von Lithion oder Orthonitroanilin oder Diplatosamin oder endlich ein beliebiges Gemisch dieser Lösungen.

Ueberzieht man die positiven Elektroden mit Platinschwamm, die negativen mit Palladiumschwamm, so begünstigt dieser Ueberzug die Bildung der Potentialdifferenz durch Förderung der Oxydation bezw. der Reduction sowohl der Kohle und deren Verbindungen als des Elektrolytes.

Durch die Verwendung der Kohle für Elektroden wird das Gewicht des Apparates so gering, wie es bei Verwendung von Metallen für Elektroden nicht erreicht werden kann.

Durch die Porosität der Kohle wird eine grofse Oberfläche, somit Aufnahmefähigkeit für einen starken Strom erreicht. Ferner fördert sie den chemischen Procefs sowohl der Kohle als des Elektrolytes, indem zwei Eigenschaften der porösen Kohle hier gleichzeitig zur Geltung kommen: die Eigenschaft, Gase zu absorbiren, und die Eigenschaft, schwere Körper in ihren Poren festzuhalten.

Da sich die Kohlenplatten nicht verbiegen, so können sie sehr nahe an einander gestellt werden, wodurch der innere Widerstand verringert und der Apparat kleiner wird.

Claims (1)

1. Patent- Anspruch :

   Die Herstellung elektrischer Sammler durch Einsetzen posöser graphitartiger Kohle als Elektroden in Natron- oder Kalilauge oder in concentrirte Phosphorsäure oder in eine Lösung von Lithiumhydroxyd oder von Orthonitroanilin oder Diplatosamin oder endlich ein Gemisch dieser Lösungen.