DE46603C - Neuerung an galvanischen Elementen, insbesondere sekundären Batterien - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 23. Februar 1888 ab.

Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Neuerung an galvanischen Elementen, insbesondere secundären Batterien (Accumulatoren) bezweckt, die Capacitä't und Leistung des elektrolytischen Systems zu erhöhen, indem man den den chemischen Zersetzungen, durch welche man Arbeit aufspeichern will, entgegenstehenden anfänglichen Widerstand künstlich erhöht. Dieser künstliche Widerstand besteht in einem den Atmosphärendruck stark übersteigenden Druck, welchen man vor oder während der Elektrolyse erzeugt und aufrecht erhält. Infolge dieser Arbeitsweise bildet die in den primären und secundären Elektrolysen aufgespeicherte Energie die Summe aus der anfänglichen Arbeit der Affinitäten im atmosphärischen Medium plus der Arbeit, welche hat überwunden werden müssen, um den geschaffenen künstlichen Widerstand auszugleichen. Dieser im Innern herrschende erhöhte Druck bildet ferner einen Damm gegen die anormalen Wiederverbindungen der geschiedenen Elemente, welche Veranlassung zu den bekannten parasitären Strömen geben, die sich in allen bekannten Accumulatoren bei der üblichen Arbeitsweise nicht vermeiden lassen. Er sichert ferner die Constanz und ermöglicht, bei Anwendung poröser Elektroden ganz beträchtliche Mengen von Gas in deren Poren entweder im tropfbar flüssigen oder im elastisch flüssigen Zustande aufzuspeichern.

Der künstliche Widerstand kann in der Weise erzeugt werden, dafs man in einem die Elemente umgebenden Raum Luft comprimirt.

Oder dadurch, dafs man das die Elektroden enthaltende Gefäfs ganz mit Flüssigkeit füllt und hermetisch verschliefst; in diesem Falle findet das entwickelte Gas in der Flüssigkeit, die sich nur äufserst wenig oder gar nicht comprimiren läfst, keinen Raum zur Ausdehnung und erzeugt so den künstlichen Widerstand (Druck).

Der in der einen oder anderen Weise künstlich erzeugte Druck hat zur natürlichen Folge, dafs die durch die Elektrolyse entwickelten Gase nicht an den Elektroden entweichen können, sondern gezwungen sind, in den tropfbar flüssigen Zustand überzugehen, sobald er so grofs ist, dafs er den zur Verflüssigung dieser Gase aufzuwendenden Druck übersteigt. In vielen Fällen löst sich das verdichtete Gas in der Flüssigkeit, wodurch eine active Depolarisation erhalten wird, welche theilweise alle nachfolgenden Reactionen begünstigt.

Von allen depolarisirenden Gasen ist gasförmiges Chlor, welches sich unter einem Druck von 5 Atmosphären schon zu Flüssigkeit verdichtet, zum vorliegenden Zwecke das geeignetste. So z. B. giebt ein aus einer Zink- und Kohlenplatte bestehendes Element, wenn diese in eine Zinkchloridlösung eingetaucht sind, ein sehr constantes galvanisches Element, wenn die Zinkchloridlösung Chlor unter Druck gelöst enthält.

Man kann aus diesem Element einen Accumulator in folgender Weise erhalten. In den Boden des Gefäfses bringt man eine Kohlen- und darüber eine Zinkplatte, das Ganze in

eine Zinkchloridlösung getaucht. Dieses Gefä'fs wird in ein metallenes oder sonstiges Reservoir gestellt, welches man hermetisch verschliefst und in welchem man dann Luft unter höherem Druck, als zum Flüssigmachen des Chlors erforderlich ist, also etwa unter 5 Atmosphären, verdichtet. Man kann indefs auch Luft direct in dem die Elektroden enthaltenden Gefäfs comprimiren. Wird nun ein Strom von der Kohle zum Zink geleitet, so wird Chlor an der Kohle frei und metallisches Zink schlägt sich auf der Zinkplatte nieder. Da aber die Spannung der Luft genügt, um die directe Verflüssigung des Chlors zu erzeugen, so wird es in dem Mafse seiner Erzeugung flüssig und bleibt mit der Kohle in Berührung, vorausgesetzt, dafs die Dichtigkeit der benutzten Chlorzinklösung schwächer ist als die des flüssig gewordenen Chlors. Umgekehrt kann die Zinkplatte unten und die Kohlenplatte oben gelegt werden; in diesem Falle mufs die Dichtigkeit der benutzten Zinkchloridlösung stärker sein als die des flüssig gemachten Chlors, damit letzteres oben schwimmt.

Im Falle von senkrecht angeordneten Elektroden placirt man die Kohlenelektrode in eine poröse Zelle und die Zinkelektrode aufserhalb dieser, 'so dafs das sich verflüssigende Chlor vom Zinkchlorid getrennt bleibt und eine Vermischung beider Flüssigkeiten vermieden wird. Während der Entladung verhält sich dieser Accumulator wie ein primäres Element, in welchem Zink zur Verbrennung und Chlor zur Depolarisation dient. Man kann auch die Zinkplatte durch eine Kohlenplatte ersetzen; in diesem Falle findet alsdann der Zinkniederschlag auf eine der beiden Kohlenplatten statt.

Eine ganze Batterie von mehreren Elementen kann man in einem einzigen hermetisch verschlossenen Reservoir mit comprimirter Luft unterbringen. Alle Verbindungen werden im Voraus gemacht und die beiden äufsersten Pole an zwei gut isolirte Knöpfchen des Reservoirs gelegt. Ein Manometer am Reservoir zeigt jederzeit den Druck an, der niemals unter denjenigen sinken darf, der zum Flüssigmachen des entwickelten Gases erforderlich ist.

Die Platten können horizontal oder vertical stehen.

Man kann auch das Reservoir mit comprimirter Luft gänzlich beseitigen, indem man das Element hermetisch verschliefst und vollständig mit Flüssigkeit anfüllt; denn dann findet das an der betreffenden Elektrode sich entwickelnde Gas, weil die Flüssigkeit sich nur äufserst wenig oder gar nicht comprimiren läfst, keinen Raum und wird in demselben Mafse, als es entsteht, flüssig.

Durch die Vornahme der Elektrolyse unter Druck kann man auch Accumulatoren erhalten, in denen das entwickelte Gas einfach comprimirt, nicht aber verflüssigt vorhanden ist. Gesetzt, der Accumulator bestehe aus zwei porösen Kohlenelektroden, welche in beispielsweise mit Schwefelsäure angesäuertes Wasser getaucht sind. Nimmt man nun die Ladung an der freien Luft vor, so entweichen der. freigesetzte Sauerstoff und Wasserstoff sofort in die Luft und die Kohlenplatten absorbiren nur äufserst wenig davon. Setzt man dagegen diesen Accumulator in einen geschlossenen Behälter, der mit comprimirter, unter einem Druck von beispielsweise 10 Atmosphären stehender Luft gefüllt ist, so können die Gase nicht mehr frei entweichen, sondern werden in ganz bedeutend verstärktem Mafse von den porösen Platten absorbirt und entweichen aus diesen erst dann, wenn ihr Druck in den Poren den äufseren Druck übersteigt, d. i. den der comprimirten Luft. Man kann nach diesem Verfahren in einer gegebenen Elektrode so viel Gas aufspeichern, als man will, wofern man nur die Elektrolyse in einem Gefäfs sich vollziehen läfst, in welchem Luft unter einem äquivalenten oder höheren Druck comprimirt gehalten wird. Sobald die Elektroden anfangen, Gas entweichen zu lassen, ist die Ladung vollständig; erhöht man alsdann den umgebenden Druck, so kann man die Ladung fortsetzen, bis wieder Gleichgewicht der beiden Drucke eintritt, u. s. f. Man kann auch den Druck in den Elementen durch Verändern ihrer Temperatur modificiren.

Je nach dem elektrolytischen Verhalten der angewendeten Verbindungen variirt auch der anzuwendende Druck. Ferner variirt derselbe in jedem einzelnen Falle je nach der angenommenen Norm der Ladung. So z. B. kann man jede elektrische Ladung constant erhalten, indem man einen äquivalenten oder höheren Gegendruck unterhalt. Ferner kann man die bei der Entladung innezuhaltende Norm dadurch reguliren, dafs man den künstlichen Druck im Innern, d. i. also das der Wiederverbindung der durch die Ladung getrennten Elemente entgegenstehende Hindernifs, allmälig vermindert.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. In primären oder secundä'ren Batterien die Anwendung von in den Erregungsflüssigkeiten unter Druck gelösten Gasen behufs Vergröfserung der Capacilät der Elemente und Unterstützung der Depolarisation.

2. In secundären Batterien die Verflüssigung der frei werdenden Gase durch Druck, um an den Elektroden jede Entwickelung von freiem Gas zu verhindern und die gröfstmögliche Menge Gas in das kleinstmögliche Volumen zu comprimiren.

3. Für primäre oder secundäre Elemente die

Anwendung eines Redpienten, in welchem man Luft, Gas oder eine Flüssigkeit unter solchem Druck comprimirt, dafs die infolge der Ladung freigesetzten Gase verflüssigt werden.

Für eine Batterie von primären oder secundären Elementen die Benutzung eines einzigen unter Druck stehenden Reservoirs.

Die Anwendung eines äufseren Druckes, um die während der Ladung von Secundärbatterien freigesetzten Gase im tropfbar flüssigen oder im elastisch flüssigen Zustande in den Poren der Elektroden in grofser Menge festzuhalten, behufs Vergröfserung von deren Aufspeicherungsfähigkeit.