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Verfahren zur Behandlung poröser Körper, wie Elektroden von Elementen,
Akkumulatoren u. dgl. Vorliegende Erfindung bezweckt, poröse Körper, mögen sie geformt
sein oder nicht, Leiter öder Nichtleiter der Elektrizität, praktisch flüssigkeitsdicht
zu machen, derart, daß diese Körper die Fähigkeit, Gase oder Dämpfe durchzulassen
oder solche zu absorbieren, beibehalten.
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Dieses Verfahren ist besonders anwendbar bei porösen Körpern, wie
Elektroden bestimmter Elementearten, Zersetzungszellen und auch elektrischen Akkumulatoren,
und hat unter anderem den Vorteil, bei diesen porösen Körpern eine gute elektrische
Leitfähigkeit zu erhalten und überhaupt alle unten folgenden Eigenschaften zu bewahren,
wie praktische Dichtigkeit gegen Flüssigkeiten, Durchlässigkeit für Gase, wie auch
immer die Richtung des durchfließenden Stromes und die Natur des Elektrolyten sei,
sauer, basisch oder neutral.
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Im Grundgedanken besteht die Erfindung darin, diesen porösen Körper
mit einer anhängenden Luft- oder Gasmasse zu imprägnieren oder zu bedecken, deren
Oberfl,ächenspannung größer ist als die der Flüssigkeiten, in die der poröse Körper
gewöhnlich getaucht wird.
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Man kann z. B. für diese Wirkung eine bekannte Erscheinung anführen,
daß Pulver von einem gewissen Feinheitsgrad an sich nicht mehr mit Flüssigkeiten
mischen, d. h. nicht mehr in unmittelbare Berührung mit ihnen treten, indem jedes
Teilchen mit einer stark adsorbierten Luft- der Gashaut umhüllt ist, die stark an
der Oberfläche des genannten Teilchens haftet. Durch diese Eigenschaft bleiben diese
Pulver beim Eintauchen in eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, in Suspension und sinken
nicht auf den Boden des Gefäßes; diese Eigenschaft zeigt besonders Bärlappsamenpulver,
das bekanntlich feinste Zerteilung besitzt.
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Diese Eigenschaft läßt sich anderseits wieder durch Hitze zerstören,
welche die Oberflächenspannung der Luft oder des Gases vermindert, oder durch Druck
einer Flüssigkeit mit höherer Oberflächenspannung.
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Zwecks Ausführung der vorliegenden Erfindung bringt man auf den porösen
Körper einen derart fein zerteilten Stoff, daß jedes Teilchen mit einer auf der
Oberfläche der Teilchen stark adsorbierten Gas- oder Lufthülle umhüllt wird. .
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Dadurch bildet das durch diesen sehr fein verteilten Stoff zurückgehaltene
Gas (oder Luft) einen Gasschutz auf der Oberfläche. Unter diesen Bedingungen sucht
diese Luft oder das Gas beim Eintauchen des porösen Körpers in eine Flüssigkeit,
deren Oberflächenspannung geringer ist als die des Gases, den Eintritt der Flüssigkeit
in das Innere des porösen Körpers zu verhindern.
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Man kann beispielsweise die vorliegende Erfindung so ausführen, daß
man auf dein
porösen Körper eine ununterbrochene und anhaftende
Hüll-, von Holzkohlenpulver bringt, das z. B. bis zum Maschensieb Nr. 400 zerkleinert
ist; diese Hülle bleibt nach Adsorption der atmosphärischen Luft, wie erwähnt, praktisch
dicht gegen Flüssigkeit und außerdem durchlässig für Gas und guter Leiter der Elektrizität.
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Durch das vorliegende Verfahren wird die Dichtigkeit .des porösen
Körpers mittels der Gashülle sehr gut gesichert. Erst beim Erhitzen des porösen
Körpers auf mehr als 8o° C oder bei Erhöhung des Druckes der Flüssigkeit auf mehr
als q. m Wassersäul;a verschwindest die Gashülle stufenweise; ihre Spannung genügt
nicht mehr, um einen beträchtlichen Flüssigkeitszutritt zu verhindern.
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Das Verfahren der Erfindung besteht aas folgenden Stufen: a) Herstellung
einer Paste aus einer Pulvermischung von Kohle, z. B. Holzkohle, in feinster Verteilung
(z. B. Siebfeinheit q.00), und einem Bindemittel, das nach dem Verglühen einen schwachen
Koksrückstand zurückläßt, z. B. Harzöl; b) Aufbringen dieser Paste auf die ganze
Oberfläche des porösen Körpers; c) Erhitzen des porösen, mit der Paste bedeckten
Körpers auf die Temperatur, die genügt, um die in dem Bindemittel enthaltenen Kohlenwasserstofe
völlig auszutreiben und die Verkohlung dieses Bindemittels zu erreichen, wobei der
so entstandene Koks die Körner des Kohlepulvers untereinander und mit dem porösen
Körper verschweißt, so daß sie auf dessen Oberfläche eine sehr harte Kruste bilden;
d) Hineinbringen des so mit der Kohlehaut bedeckten porösen Körpers in einen heftigen
Luftstrom, um eine Adsorption der Luft durch die Körner der Haut zu erzielen, wobei
die so absorbierten Luftmolekel sich später der Durchdringung mit Flüssigkeit durch
den porösen Körper praktisch widersetzen.
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Die Erfindung umfaßt auch eine Abart des Verfahrens, wobei das Kohlepulver
mit einer verdampfbaren Flüssigkeit vermischt wird, die man um so flüssiger wählt,
je tiefer man _.die Undurchdringlichkeit wünscht; die so erhaltene Lösung oder Paste
bringt man auf den undurchdringlich zu machenden Körper auf, verdampft diese Flüssigkeit
und setzt dann den so behandelten Körper einem heftigen Luftstrom aus.
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Eine andere Art der Aufbringung des Pulvers besteht darin, es auf
den zu behandelnden Körper mit einem Pulver isator mittels Preßluft aufzuspritzen.
Schließlich kann man das Pulver auch durch Ansaugen von Luft auf den porösen Körper
aufbringen. Die gemäß vorliegender Erfindung erhaltene Hülle ist beständig gegen
die meisten Säuren und Alkalien; sie bleibt überdies auch in Ordnung, wie die Richtung
des die Elektrode durchfließenden Stromes auch sei.
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Diese Hülle kann besonders auf die poröse, depolarisierende Kohle
der porösen Elektrode gewisser Arten von Elementen aufgebracht werden, zu dem Zweck,
diese Kohle gegen den Wasserzutritt aus dem Elektrolyten zu schützen. Zu bemerken
ist, daß auf Grund 'der guten elektrischen Leitfähigkeit und der geringen Stärke
dieser Hülle das Element einen schwachen inneren Widerstand erhält.
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Die beschriebene Hülle kann auch verwandt werden, um die Elektroden
aus poröser Kohle bei gewissen Gasakkumulatoren zu bedecken; in diesem Falle verhindert
diese Hülle, daß das Wasser des Elektrolyten leicht in diese Kohlen eindringt, und
erhält diese Eigenschaft beim Laden wie auch Entladen des Sammlers; sie gestattet
ebenso den Elektroden, auf kleinem Umfange eine große Gasmenge zu absorbieren.
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Zum besseren Verständnis des Erfindungsgedankens sollen einige Beispiele
der praktischen Ausführung gegeben werden. Zuerst soll eine Ausführungsart des Verfahrens
beschrieben werden, die darin besteht, das Pulver mit einem später zu verkohlenden
Bindemittel zu mischen.
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Man nimmt iooo g feinst zerteiltes Holzkohlepulver von ,einer Feinheit
Sieb 400 und vermischt es kalt mit 35o g Harzöl, so daß sich eine Paste bildet.
Diese Paste bringt man mit einem Spatel o. dgl. auf die ganze Oberfläche der porösen
Kohlenelektrode auf, indem man für die vollständige Bedeckung der Oberfläche sorgt.
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Die so bedeckte Elektrode bringt man in einem Ofen auf etwa 8oo" C,
um alle in dem Bindemittel enthaltenen Kohlenwasserstoffe .völlig zu verjagen und
eine Verkokung des Bindemittels zu erzielen; hierbei bleäbt ein Koks zurück, durch
den die Holzkohlepulverkörnchen untereinander und mit der Oberfläche der Elektrode
fest verbunden werden und eine sehr harte Kruste bilden.
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Schließlich wird die mit dieser Hülle versehene Elektrode einem heftigen
Luftstrom ausgesetzt, wodurch die Luft von der Hülle adsorbiert wird und die so
von den Kohlekörnchen adsorbierten Luftmolekel nun die Hülle bilden, die sich dem
Eindringen der Flüssigkeit in die Elektrode widersetzt.
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Es werden nun einige Beispiele des Undurchläss bgmachens von porösen
Elektroden mit Kohlepulver beschrieben, das in einer verdampfbaren Flüssigkeit äufgeschwemmt
ist.
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i. Man verteilt in einem Liter warmen Wassers von etwa 6o° C 5o g
Holzkohlepulver
vom Feinheitsgrad Sieb 400. Die Kohle wird in dem
warmen Wasser gut verteilt, und wenn keine Luftblasen mehr aus der flüssigen Masse
aufsteigen, ist die Lösung gebrauchsfertig. Die zu behandelnde Elektrode wird in
diese Lösung eingetaucht, solange es der Hersteller für nötig hält, z. B. 5 Sek.
bei einer Oberfläche der Elektrode von 300 cm=.
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Die Elektrode wird dann in einer Trockenkammer auf etwa ioo° C zwecks
Verdampfung des Wassers erhitzt, das beim Eintauchen eingedrungen war. Sofort nach
dem Herausnehmen aus der Trockenkammer wird die noch warme Elektrode einem heftigen
Luftstrom ausgesetzt.
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2. Man verfährt wie oben, nimmt aber nicht Wasser als Träger des sehr
feinen Holzkohlepulvers, sondern macht eine Mischung aus gleichen Teilen Wasser
und Petroleum, z. B. i 1 Wasser, i 1 Petroleum, ioo g sehr feines Holzkohlepulv
er. -.
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Man mischt das Wasser mit dem Petroleum, erhitzt das Gemisch auf dem
Wasserbad und setzt das Pulver hinzu.
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3. Man benutzt als Flüssigkeitsträger eine Mischung aus gleichen Volumenteilen
ätherischen öls und Wasser oder Äther und Wasser oder jede andere sehr flüssig und
spezifisch leichte Substanz und Wasser. In diesem Fall mischt man das feine Pulver
mit dem Wasser bei etwa 50° C und gibt die flüchtige Flüssigkeit, ätherisches Öl,
Äther u. dgl., zu; man trocknet wie oben behufs Verdampfung der Flüssigkeit und
setzt die Elektrode dann einem heftigen Luftstrom aus.
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Eine andere Ausführungsart zum Undurchlässigmachen der Elektrode besteht
darin, daß man auf sie mittels eines Pulverisators und Preßluft sehr feines Kohlepulver
aufbringt.
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Eine weitere Abart läßt das feine Pulver auf die poröse Elektrode
durch Unterdruck dringen, d. h. durch Erzeugung eines Vakuums in der Elektrode.