DE500172C - Trocken-Gleichrichterzelle - Google Patents

Trocken-Gleichrichterzelle

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DE500172C DEM92451D DEM0092451D DE500172C DE 500172 C DE500172 C DE 500172C DE M92451 D DEM92451 D DE M92451D DE M0092451 D DEM0092451 D DE M0092451D DE 500172 C DE500172 C DE 500172C
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Trocken-
Gleichrichterzellen, welche besonders für hohe Spannungen bestimmt sind. Hierfür eignet
' sich gemäß der Erfindung die Kombination aus einer elektropositiven Elektrode, die aus einem elektropositiven Amalgam besteht oder ein solches enthält, welches mit einem den Strom in der einen Richtung ssperrenden Überzug bedeckt ist, mit einer elektronegativen Elektrode, welche aus einem oder mehreren Metalloxyden, insbesondere aus oxydischen Verbindungen von Kupfer und Eisen, Vanadium, Mangan oder Blei, besteht oder sie enthält. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine elektropositive Elektrode, welche aus Aluminiumamalgam mit einem dünnen Überzug von Aluminiumoxyd besteht oder solches enthält.
Eine solche Aluminiumelektrode wird zweckmäßig hergestellt, indem man eine Aluminiumplatte, von deren Oberfläche alle Spuren von Öl oder sonstigen Unreinlichkeiten entfernt wurden, in eine gesättigte Lösung von Quecksilberchlorid eintaucht, bis die Amalgarnierung hinreichend vollständig ist, und daß man dann die amalgamierte Platte der Atmosphäre aussetzt, bis Sekundärreaktionem zum Abschluß gelangt sind, und daß man dann die Oberflächen erneut reinigt und schließlich den Oxydüberzug erzeugt. Die Erzeugung des Oxydüberzugs auf der Oberfläche einer solchen Elektrode erfolgt zweckmäßig durch einen elektrochemischen Prozeß, bevor die Elektrode in eine Gleichrichterzelle eingebaut wird.
Eine Gleichrichterzelle, auf deren elektropositiver Aluminiumelektrode eine Schicht in der erwähnten Weise hergestellt worden ist, gibt ohne weiteres einen Gleichrichteeffekt, ohne daß es erforderlich ist, zunächst einen Formierungsstrom in umgekehrter Richtung hindurchzuschicken, und die Anlegung der Zelle an Wechselstrom kann geschehen, ohne daß eine Funkenbildung zwischen der mit einem Überzug versehenen Elektrode und der Metalloxydelektrode eintritt. Das bevorzugte Verfahren zur Erzeugung der gleichrichtenden Oxydhaut besteht darin, daß man die amalgamierte Aluminiumelektrode in einen geeig- " neten, eine Schicht bildenden Elektrolyten, z. B. in eine Lösung von Natriumborat, bringt und die Elektrode als Anode in einen Stromkreis einschaltet, in dem der Elektrolyt und eine der Anode zugeordnete Kathode, z. B. eine solche aus Blei, liegt. Die Formierung erfolgt durch Gleichstrom, dessen Potential dem Formierungszustand der Elektrode angepaßt wird. Die Anpassung des Potentials des
Formierungsstromes an den Formierungszustand erfolgt so, daß das Potential bei zunehmender Dicke oder Dichte der auf der Elektrode gebildeten Schicht erhöht wird bis zu einem gewissen Maximum, das vorzugsweise über demjenigen Potential liegt, das für die Gleichrichterzelle in Frage kommt, für welche die Elektrode bestimmt ist.
Die elektronegative Elektrode besteht, wie ίο bereits erwähnt, aus einem oder mehreren Metalloxyden. Gewöhnlich pflegt man solche Oxydelektroden dadurch herzustellen, daß man massive Stücke der betreffenden Metalle chemisch so behandelt, daß sie sich mit einer mehr oder weniger dicken Oxydschidht bedecken. Die mechanische Beschaffenheit einer solchen Oxydschicht ist in vielen Fällen, besonders aber auf den obengenannten Metallen dann unbefriedigend, wenn die Schicht, wie es oft erwünscht ist, eine größere Dicke haben soll. Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß mari das in Pulverform verwendete Metalloxyd, z. B. Mangandioxyd, in einer Form einer Verdichtung durch einen so hohen Druck unterwirft, daß der Höchstwert der Leitfähigkeit erreicht wird. Ein Druck von etwa 161 pro Quadratzentimeter ergibt Elektroden von hoher elektrischer Leitfähigkeit und mechanischer Widerstandskraft, welche Stronibelastungen bis zu 0,25 A/cm2 gestatten, wodurch sie sich vorteilhaft von den bekannten, lediglich durch Agglomerieren oder Backen hergestellten Oxydelektroden unterscheiden. Die Benutzung der Amalgame elektropositiver Metalle, insbesondere des Aluminiums, als positive Elektrode von Trockengleichrichtern bedeutet gegenüber den bisher benutzten nichtamalgamierten positiven Elektroden, besonders in 4.0 Kombination mit den genannten Metalloxyden als negative Elektrode, den Vorteil · einer wesentlich erhöhten Lebensdauer.
Zur Veranschaulichung der Erfindung dient die beiliegende Zeichnung, worin Abb. ι einen Querschnitt durch eine Gleichrichtevorrichtung in einem Wechselstromkreise und einem Batterieladestromkreise zeigt.
Abb. 2 ist eine schematische Darstellung einer Gleichrichtevorrichtung in einem Filterstromkreise, und
Abb. 3 zeigt eine Gleichrichtevorrichtung in einem Ölbad.
In Abb. ι bezeichnet 1 eine Reihe von stromleitenden Platten. 2 ist eine Reihe elektronegativer Elektroden, z. B. Elektroden aus verdichtetem Mangandioxyd, und 3 eine Reihe von elektropositiven Elektroden, z. B. Aluminiumamalgam - Elektroden mit einem Oxydüberzug. /„ und /& bezeichnen die Anschlüsse des Wechselstromes an den Gleichrichter, während Oa und Ob die Anschlüsse des Nutzstromkreises bedeuten. Zur Vollweggleichrichtung sind die Zellen in zwei Gruppen angeordnet, welche spiegelverkehrt zuein- ■ ander zusammengebaut sind, wobei die aneinanderliegenden mittleren Elektrodenelernente 3 an den positiven Pol der zu ladenden Batterie B angeschlossen sind, während der negative Pol der Batterie mit den beiden äußeren Endplatten 1 verbunden ist. Ein Bolzen Λ' hält die Elektroden in Berührung miteinander und ist selbst gegen sie durch ein Isolierrohr D und an den Enden der Batterie vorgesehene Unterlegescheiben 4 isoliert. Durch diese Anordnung wird es praktisch unmöglich, daß Gegenstrom von dem Stromverbraucher durch den Gleichrichter fließt. Das ist wichtig, da von einer Verminderung des Gegenstromes und der damit zusammenhängenden Wärmeverluste der ununterbrochene Betrieb des Gleichrichters abhängt. Mit T ist ein Transformator bezeichnet, der dazu dient, das Potential der Wechselstromquelle O auf ein für die Ladung der Batterie B geeignetes Maß herunter zu transportieren. Auf den Bolzen N wird zweckmäßig noch eine federnde Unterlegescheibe S aufgesetzt, um Gleichförmigkeit des Kontaktdruckes auch bei eintretender Dickenänderung der Platten durch Temperaturschwarikungen zu sichern. Wenn der Gleichrichter unter Wechselspannung gesetzt wird, dann fließt in jeder Zelle ein -Strom nur dann, wenn die Aluminiumamalgamele'ktrode die Kathode bildet (negative Polarität hat); der negative Strom fließt also in der durch die Pfeile^ und d± ■ angedeuteten Richtung. Der positive Strom fließt in der Richtung der Pfeile d2 und ds. Man erkennt, daß Vollweggleichrichtung erzielt wird. Die Batterie wird natürlich nur geladen, wenn das Potential des durch den Gleichrichter gelieferten Gleichstromes größer ist als ihr eigenes. Aber auch bei sinkendem Potential im Ladestromkreis wird sich die Batterie nicht gegen den Gleichrichter hin entladen, da ein solcher Strom den Gleichrichterkreis wegen des Widerstandes der Aluminiumamalgam-Elektrode, wenn diese die Anode bildet, praktisch offen findet. Dies ist auch von Wichtigkeit, wenn ein Filterstromkreis benutzt wird, wie es in für den Radioempfang bestimmten Leitungen bei der Batterieladung der Fall ist.
In Abb. 2 ist zwischen dem Stromverbraucher, d. h. der zu ladenden Batterie o. dgl. und dem Gleichrichter ein Filterstromkreis eingeschaltet. Dieser enthält geeignete Induktanzen und Kapazitäten. Die Kapazitäten sind bei Ca und C/, angedeutet und bestehen aus festen, parallel zueinander geschalteten Kondensatoren; L bedeutet eine geeignete Induk-
tanz im Filterstronxkreis. Die Zwischenschaltung des Filterstromkreises bezweckt eine Ausglättung der Stromstöße in dem Gleichstromkreise.
In Abb. 3 bezeichnet / einen Ölbehälter, in den der Gleichrichter eingetaucht wird, mit welcher Anordnung bezweckt wird, zu verhindern, daß Gleichrichterelemente durch Einwirkung von übermäßiger Hitze und Feuchtigkeit in ihrer Betriebsfähigkeit beeinträchtigt werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche:·
    i. Troeken-Gleichrichterzelle, welche sich besonders für hohe Spannungen eignet, dadurch gekennzeichnet, daß ihre elektropositive Elektrode aus einem elektropositiven Metallamalgam besteht oder ein solches enthält, welches mit einem den Strom in der einen Richtung sperrenden Überzug bedeckt ist, und daß ihre negative Elektrode aus einem oder mehreren Metalloxyden, insbesondere aus oxydischen Verbindungen von Kupfer, Eisen, Vanadium, Mangan oder Blei besteht oder sie enthält.
  2. 2. Trocken- Gleichrichterzelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ihre elektropositive Elektrode aus Aluminiumamalgam mit einem dünnen Überzug von Aluminiumoxyd besteht oder solches enthält.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung einer elektropositiven Elektrode nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß ein aus amalgamiertem Aluminium bestehendes Elektrodenrohstück in eine eine Oberflächenschicht bildende Elektrolytflüssigkeit, z. B. in eine Natriumboratlösung, eingetaucht wird.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung einer massiven elektronegativen Metalloxydelektrode für eine Gleichrichterzelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in Pulverform verwendete Metalloxyd einer Verdichtung durch einen so hohen Druck unterworfen wird, daß der Höchstwert der Leitfähigkeit erreicht wird.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    lifcllUN. Ct OUUtKT IN I)KH
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