-
Akkumulator mit neutraler Lösung Gegenstand der Erfindung ist ein
Akkumulator mit neutralem Elektrolyten, der beim Laden und beim Entladen annähernd
konstante Spannung aufweist, die diejenige der gewöhnlichen Bleiakkumulatoren erheblich
übertrifft und eine bisher nicht erreichte Kapazität ergibt.
-
Die negative Elektrode des neuen Akkumulators besteht aus metallischem
Zink, die positive aus fein verteiltem Silber, das in Form von Staub in ein Silberdrahtnetz
ein-epreßt oder als poröser, chemisch oder durch Gal-@#anostegie erzeugter überzug
auf einem unangreifbaren Leiter, wie Graphit, angeordnet ist.
-
Der Elektrolyt- besteht z. B. aus einer wässerigen Lösung von Zinkchlorid
und einem oder mehreren anderen Zinkhalogensalzen, der etwas Salzsäure zugesetzt
ist, um ihr Leitvermögen zu erhöhen und die Schicht des Zinkniederschlages während
des Ladens am Negativpol stärker zu binden. Als Halogensalze, welche mit dem Zinkchlorid
vermischt sind, kommen das Bromid, Jodid o. dgl. in Betracht. Als praktisches Beispiel
sei angenommen, daß die Lösung Zinkchlorid und Zinkbromid enthält.
-
Beim Laden des Akkumulators beginnt sich das Bromid zu zersetzen,
wobei sich das Brom mit dem Silber verbindet und das Zink sich auf dem Negativpol
niederschlägt. Während dieser Phase des Ladens ist die elektrische Spannung r Volt.
Sobald das Bromid zersetzt ist, beginnt die Zersetzung des Chlorids; das Chlor bildet
Silberchlorid und macht das Brom frei, das zum Teil okkludiert, zum Teil gelöst
oder als Bodenschicht im Bad verbleibt.
-
Nunmehr zersetzen sich das Zinkchlorid und das Silberbromid, und die
Spannung steigt sofort auf 2 Volt. -;ach Beseitigung des Broms und Ab.sättigung
des Silbers mit Chlor beginnt die dritte und letzte Phase der Ladung. Das Chlor
reagiert mit dem Brom und bleibt mit ihm im Elektrolyten gelöst, wobei es die elektromotorische
Kraft auf anhaltend 2,2 Volt steigert. Nach Sättigung des Broms mit Chlor und nachdem
dieses anfängt Blasen um den positiven Pol herum zu bilden, ist die Ladung beendigt.
Die Voltzahl bleibt 2,2.
-
Im wesentlichen gleichartig, nur umgekehrt verläuft die Entladung.
Zunächst ergibt sich eine längere Phase, während welcher die Spannung sich auf 2,2
Volt hält, weil sich auf Kosten des mit dem Chlor vereinigten Broms Zinkchlorid
bildet. Dann tritt das Chlor des Silberchlorids in Tätigkeit und wird seinerseits
durch das Brom ersetzt, wodurch die Spannung auf 2 Volt herabgesetzt wird. Schließlich
bildet sich Zinkbromid, wobei das Brom des Bades verbraucht wird und sich das Silberbromid
zersetzt. -Die Vorgänge bei der Ladung und Entladung kann man durch folgende Formeln
darstellen.
| Ladung |
| i. Phase: m ZnBr2 -S- x Ag m Zn + Ag,. Br2"2 |
| ZnBr2 Zn + Br2 |
| a. Phase . 1 nZn Cl. + AgY Br2," |
| n Zn + Ag, C12" + Br2"2 |
| 3. Phase: n Zn C12 + Br2"2 n Zn -f - 2 Brm C1,2. |
| Entladung |
| i. Phase: n Zn + 2 Br. C122 n Zn C12 -1- Br2"2 |
| n Zn + AgT C12" -t Br2", |
| a. Phase: n Zn Cl. + AgY Br2"z |
| Br. + Zn Zn Br. |
| 3. Phase: m Zn -(- Ag,- Br"" m ZnBr2 + x Ag |
Im wesentlichen bietet der Akkumulator gemäß der Erfindung gegenüber .anderen ähnlichen
Elementen den Vorzug, daß die Spannung sowohl beim Laden als auch beim Entladen
sich ziemlich konstant hält und höher ist als bei den im Gebrauch befindlichen Akkuinulatoren.
Mit dieser hohen elektroinotorischen Kraft ergibt sich eine spezifische Kapazität,
welche in der Praxis über 5o Wattstunden pro Kilogramm beträgt.
-
Ganz abgesehen davon, daß das Brom oder Jod sich ohne Einschränkung
in Form einer Lösung oder als Bodenschicht anhäufen kann, und in Anbetracht dessen,
daß das Chlor einen Ausgleich mit dem Wasser und mit den übr igen Salzen herstellt,
von denen es in starken Verhältnis zurückgehalten wird, hat das Silber in seinem
fein verteilten Zustand und als Anode die Eigenschaft, praktisch unbegrenzte Mengen
von Salzen zu absorbieren, die bei der Okklusion im Silber Veranlassung zu einer
ansteigenden Reihe dauernder Reaktionen geben, denen wiederum Reaktionen von festen
Lösungen der eingepreßten Salzbildner folgen.
-
Der mit dem Silber verbundene Leiter ist infolge seiner Unangreifbarkeit
elektropositiver als das Silber und ist bestrebt, ein höheres Potential als das
des Silbers zu unterhalten, und beim Vereinigen mit demselben im Kurzschluß ist
das Bestreben vorhanden. einen starken Lokalstrom zu schaffen, der folgendes Ergebnis
liefert: Die positiven Ionen - Zink und Wasserstoff - befinden sich auf dem unangreifbaren
Leiter, um mit .den freien Halogenen die Wasserstoffsäure und das Salz zu regenerieren,
während sich die negativen Ionen-Chlor, Brom, Jod - auf dem Silber niederschlagen,
bis dieses gesättigt ist. Auf diese einfache Art wird die Aufsaugung der Halogene
durch den Silberschwamm erhöht und beschleunigt.
-
Der unangreifbare Leiter besitzt ferner die Eigenschaft, daß seine
Oberflächen unveränderlich sind und stets gleichmäßig leiten, wodurch das Nachlassen
der Leitungskraft des Silbers in der langen Periode ausgeglichen wird, in welcher
dasselbe stark halogeniert ist.
-
Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Salzbildner und .ihre unstabilen
Verbindungen in dem Elektrolyten aufgelöst bleiben, wenn man den Erfindungsgegenstand
in seiner Vollständigkeit zur Anwendung bringt; da ferner ihr Kontakt mit dem Zink
Veranlassung zu Nebenreaktionen im offenen Stromkreis geben kann, werden die negativen
Elektroden zweckmäßig mit einer Scheidewand umgeben, welche aus mit Zement getränktem
Asbest oder einfach aus künstlichem Pergament bestehen könnte.
-
Schließlich ist noch zu erwähnen, daß nicht alle aktiven, zur Betätigung
des Akkumulators nötigen Elemente in den Elektroden unbeweglich bleiben, sondern
andererseits auch zu arbeiten haben. Ein Teil der Halogene trennt sich von dem positiven
Pol.
-
Es bleiben aber nicht alle aktiven Elemente am Positivpol haften,
sondern vereinigen sich vermittels der absorbierenden Kraft des fein verteilten
Silbers mit diesem. Dieser Vorgang geht sehr rasch vonstatten, und zwar in dein
jeweils nötigen Maße, und selbst intensive Entladungen vermögen den Akkumulator
nicht zu ermüden. Derselbe arbeitet stets mit der äußeren Oberfläche seiner Elektroden,
Kurzschlußentladungen zerstören ihn nicht.