DE602702C

DE602702C - Galvanisches Element, insbesondere elektrischer Akkumulator

Info

Publication number: DE602702C
Application number: DEA69507D
Authority: DE
Inventors: Dr Adolf Dassler
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1933-05-18
Filing date: 1933-05-19
Publication date: 1934-09-14

Description

Galvanisches Element, insbesondere elektrischer Akkumulator Bekanntlich werden bei der Ladung von Akkumulatoren Gemische von Sauerstoff und Wasserstoff in oft nicht unbeträchtlicher '.Menge in Freiheit gesetzt. Man muß dann für einen genügenden Abzug der Gase sorgen, damit keine Explosionen auftreten können, und kann daher die Elemente nicht dicht verschließen. Diese Gase bilden sich indessen nicht nur während der Ladung von Akkumulatoren, sondern auch bei der Entladung bzw. bei stromlosem Stehen derselben. Derartige Nachgasung zeigen auch die meisten Primärelemente.
Man hat bereits versucht, die bei Ladung und bei ruhigem Stehen sich entwickelnden Gase dadurch zu beseitigen, daß man die beiden Elektroden der betreffenden Primär-oder Sekundärelemente über einen dünnen Widerstandsdraht, vorzugsweise aus Platin, entlädt, der in den Gasraum des Elementes hineinragt und dort durch den Entladestrom zum Glühen kommt. Entstehen in dem Gasraum dann Wasserstoff- und Sauerstoff in äquivalenter Menge nebeneinander, dann gelingt auf diese Weise eine restlose Beseitigung des schädlichen Knallgases. Indessen treten Wasserstoff und Sauerstoff bei der Gasung galvanischer Elemente und Akkumulatoren nur in seltenen Ausnahmefällen, sozusagen zufällig einmal in äquivalenter Menge auf. Darum konnte nach diesem Verfahren eine restlose Beseitigung der schädlichen Gase nicht erreicht werden, so daß diese Methode praktisch keine Anwendung gefunden hat.
Dem Erfinder ist es nun gelungen, solche unerwünscht auftretenden Ansammlungen von Wasserstoff und Sauerstoff auf einem anderen Wege zu beseitigen, der auch dann zum Ziel führt, wenn die beiden Gase nicht in äquivalenter Menge vorhanden sind oder wenn überhaupt nur Wasserstoff bzw. nur -Sauerstoff im Gasraum des betreffenden Elementes auftritt. Bei dem galvanischen Element, insbesondere elektrischen Akkumulator, nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht; daß die Gasabsorption mittels an sich bekannter Wasserstoff- bzw. Sauerstoffelektroden, welche sich in Berührung mit dem Gase bzw. Gasgemisch befinden und in den Elektrolyten eintauchen, erfolgt. Nach der Erfindung werden dabei die absorbierend wirkenden Elektroden gegenüber =dem Elektrolyten auf einem für die Absorptionswirkung günstigen Potential gehalten. Dies kann in der Weise erfolgen, daß die absorbierend wirkenden Elektroden mit den Hauptelektroden des galvanischen Elementes, gegebenenfalls über Widerstände, leitend verbunden sind.
Man kann nach der Erfindung auch eine einzige absorbierend wirkende Elektrode anordnen, welche mit einer der Hauptelektroden des galvanischen Elementes, gegebenenfalls über einen Widerstand, leitend verbunden ist. Diese einzige absorbierend wirkende Elektrode kann auch mit beiden Hauptelektroden des. gafvänischen Elementes über Widerstände leitend verbunden sein. Es kann aber auch als absorbierend wirkende Elektrode der in diesem Falle metallische oder wenigstens auf seiner Innenfläche metallisch leitende Behälter des galvanischen Elementes dienen. In diesem Falle kann man den metallischen Behälter mit einer der Hauptelektroden, gegebenenfalls über einen Widerstand, leitend verbinden. Der galvanische Behälter kann aber auch über Widerstände mit beiden Hauptelektroden des galvanischen Elementes in leitender Verbindung stehen.
Nach der Erfindung können auch die Hauptelektroden des galvanischen Elementes an einem Teil ihrer mit dem Gase bzw. dem Gasgemisch und dem Elektrolyten in Berührung stehenden Oberfläche als Gaselektrode ausgebildet sein.
Man kann nach der Erfindung aber auch nur eine der Hauptelektroden des galvanischen Elementes an einem Teil ihrer mit dem Gas bzw. dem Gasgemisch und dem Elektrolyten in Berührung stehenden Oberfläche als Gaselektrode, z. B. zur Absorption für Wasserstoff, ausbilden und eine dritte absorbierend wirkende Elektrode, z. B. für Sauerstoff, anordnen.
Das galvanische Element nach der Erfindung kann gasdicht verschlossen werden.
Als Material für die Sauerstoff bzw. Wasserstoff verzehrenden Elektroden sind . alle die metallischen Leiter brauchbar, an denen sich die genannten Gase elektrochemisch betätigen, d. h. in den Ionenzustand übergehen können. Es sind dies vorzugsweise Platin und alle platinähnlichen Metalle (Rhodium, Ruthenium, Palladium, Iridium), die im folgenden kurzweg als Platin oder Platinmetalle bezeichnet werden. Man benutzt diese Metalle oft mit Vorteil in fein verteilter großoberflächiger Form (Platinmohr), damit die Berührung mit der Gasphase eine möglichst innige ist.
Die positiven und negativen Polelektroden des betreffenden galvanischen Elementes, etwa eines alkalischen Akkumulators, werden im einfachsten Falle so ausgeführt, daß ihr metallisches Trägermaterial in den Gasraum hineinragt und mit Platin, Palladium oder anderen Platinmetallen, gegebenenfalls in feiner Verteilung oder mit rauher Oberfläche, verbunden oder überzogen wird. Die mit Platinmetall überzogenen Teile der positiven Elektrode absorbieren dann im allgemeinen vorzugsweise den Wasserstoff, diejenigen der negativen Elektrode hauptsächlich den Sauerstoff. Außerdem tritt an den mit Platinmetall überzogenen Elektrodenteilen, die nur ungenügenden Kontakt mit dem Elektrolyten haben, eine Knallgaskatalyse, also eine Knallgasabsorption, ein. Wenn das betreffende Element einen metallischen Behälter hat, so kann unter Umständen die ganze innere Wandung des Behälters oder ein Teil derselben mit Platinmetall überzogen und mit einer der beiden Elektroden metallisch leitend verbunden werden, wodurch die Absorption des einen Gases dann besonders schnell und sicher vonstatten geht. .
Die Anwendung dieses einfachsten Weges zur gleichzeitigen Absorption sowohl des Wasserstoffs wie auch des Sauerstoffs ist bei manchen galvanischen Elementen und Akkumulatoren nicht möglich. So kann man beispielsweise im Bleiakkumulator nicht die negative Polelektrode oder Teile derselben mit Platin überziehen, weil das Potential derselben zu hoch ist und deshalb kaum eine Sauerstoffabsorption,- dafür aber um so lebhafter eine Wasserstoffentwicklung .am Platin einsetzen würde.
Zur Absorption des Wasserstoffs und Sauerstoffs kann man sich bei diesem Element z. B. dadurch helfen, daß man eine dritte Elektrode einbaut, die in den Gasraum hineinragt, außerdem zum Teil in den Elektrolyten eintaucht und entweder ganz aus Platin oder Platinmetallen besteht oder aus einem gegen Schwefelsäure genügend beständigen, metallisch leitenden Grundmaterial, z. B. Elektrodenkohle, welches mit geeigneten Platinmetallen in Kontakt befindlich bzw. überzogen oder imprägniert ist. Diese dritte Elektrode, die auch zugleich als Behälter des Akkumulators dienen kann, wird über je einen Widerstandsdraht mit der positiven und mit der negativen Polelektrode des Elementes verbunden und dadurch zwangsläufig auf einem annähernd konstanten Potential gehalten, welches zwischen dem der positiven und negativen Polelektrode des Elementes liegt und sowohl für die Absorption von Wasserstoff wie auch für diejenige von Sauerstoff geeignet ist. - Die beiden Widerstandsdrähte können so bemessen werden, daß nur ein ganz schwacher Entladestrom dem Element entnommen wird, durch den die Kapazität nicht stark beeinflußt wird.
Die Verwendung der inneren Gefäßwand als Absorptionselektrode für Wasserstoff bzw. Sauerstoff oder für beide zugleich empfiehlt sich auch bei manchen alkalischen Akkumulatoren. Da es bereits üblich ist, für diese Elemente vernickelte eiserne Blechbehälter zu verwenden, so macht das Anbringen eines besonderen dünnen Überzuges von Platin oder Platinmetallen auf der Innenseite dieses Behälters keine erhebliche Umkonstruktion notwendig. Auch können die kleinen Widerstände, über welche das Behälterblech mit einer der beiden Elektroden oder mit beiden Elektroden verbunden ist, leicht außen auf dem Elementdeckel oder innen unter dem Elementdeckel untergebracht werden. Diese Widerstände werden zweckmäßig zu kleinen Spulen aufgerollt und durch Umgebung der Spule mit Isoliermaterial eingekapselt (z. B. Einvulkanisieren in Gummi).
Abb. I zeigt schematisch ein galvanisches Element, bei welchem .die Elektroden e1 und e2 an ihren Fahnen, d. h. an den Stellen a1 und a2, mit Platin oder Platinmetallüberzügen versehen sind. , Abb. z zeigt schematisch ein galvanisches Element, bei welchem die beiden Elektroden e1 und e2 über die Widerstände w1 und w2 mit dem- metallisch leitenden Elementbehälter b verbunden sind. Letzterer ist an den verdickt gezeichneten Stellen a innen mit Platin, Palladium oder anderen Platinmetallen überzogen.
Abb.3 zeigt schematisch ein galvanisches Element, bei welchem die ganze innere Oberfläche des Elementbehälters b mit Platin oder Platinmetallen überzogen und über den Widerstand w mit der einen Hauptelektrode des Elementes metallisch leitend verbunden ist.
In den Abbildungen bedeutet ferner d die Polbolzendurchführung durch den Elementbehälter (Gummidichtung), f die Füllöffnung des Elementes, v die Verschlußschraube bzw. das Ventil des Elementbehälters.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Galvanisches Element, insbesondere elektrischer Akkumulator, mit einer Einrichtung zur flammenlosen Verbrennung der im Betriebe bzw. beim Stehen in stromlosem Zustande entstehenden Gase, gekennzeichnet durch die Verwendung von an sich bekannten Wasserstoff- bzw. Sauerstoffelektroden, welche sich in Berührung mit dem Gase bzw. Gasgemisch befinden und in den Elektrolyten eintauchen, zur Gasabsorption.
2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierend wirkenden Elektroden gegenüber dem Elektrolyten auf einem für die Absorptionswirkung günstigen Potential gehalten sind.
3. Galvanisches- Element nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierend wirkenden Elektroden mit den Hauptelektroden des galvanischen Elementes, gegebenenfalls über Widerstände, leitend-verbunden sind.
4.. Galvanisches Element nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige absorbierend wirkende Elektrode angeordnet ist, welche mit einer der Hauptelektroden des galvanischen Elementes, gegebenenfalls über einen Widerstand, leitend verbunden ist.
5. Galvanisches Element nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige absorbierend wirkende Elektrode angeordnet ist, weiche mit beiden Hauptelektroden des galvanischen Elementes über Widerstände leitend verbunden ist. -
6. Galvanisches Element nach Anspruch i bis -5, dadurch gekennzeichnet, daß als absorbierend wirkende Elektrode der in diesem Falle metallische oder wenigstens auf seiner Innenfläche metallisch leitende Behälter des galvanischen Elementes dient.
7. Galvanisches Element nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Behälter mit einer der Hauptelektroden, gegebenenfalls über einen Widerstand, leitend verbunden ist. B.
Galvanisches Element nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Behälter mit beiden Hauptelektroden des galvanischen Elementes über Widerstände leitend verbunden ist.
9. Galvanisches Element nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden des galvanischen Elementes an einem Teil ihrer mit dem Gase bzw. dem Gasgemisch und dem Elektrolyten in Berührung stehenden Oberfläche als Gaselektrode ausgebildet sind. io. Galvanisches Element nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Hauptelektroden des galvanischen Elementes an einem Teil ihrer mit dem Gas bzw. dem Gasgemisch und dem Elektrolyten in Berührung stehenden Oberfläche als Gaselektrode, z. B. zur Absorption für Wasserstoff, ausgebildet und eine dritte absorbierend wirkende Elektrode, z. B. für Sauerstoff, angeordnet ist. ii. Galvanisches Element nach Anspruch i bis io, gekennzeichnet durch einen gasdichten Verschluß des Elementgefäßes.