DE631649C - Trockengleichrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trockengleichrichter. Ein derartiger Gleichrichter weist im allgemeinen zwei aufeinandergelegte Platten zweckmäßig aus leitendem Stoff auf, zwischen denen eine Zwischenschicht aus einem dritten Stoff vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung besteht die Kathode des Gleichrichters aus einer Platte aus einem Metall der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente.

Es hat sich herausgestellt, daß mit diesen Metallen (Titan, Zirkonium, Hafnium und Thorium) eine sehr gute Gleichrichterwir-

¹S kung erzielt werden kann.

Die aus einem dieser Metalle bestehende Kathode wird zweckmäßig mit einer Schicht überzogen, die aus einer oder mehreren Verbindungen dieses Metalls besteht. Es wird dazu zweckmäßig ein Häutchen benutzt, das durch ein oder mehrere Oxyde des Metalls gebildet wird, aus dem die Kathode besteht. Eine als Sperrhaut im Gleichrichtersystem wirkende Schicht eines Oxyds eines der Metalle, aus dem die Kathode besteht, hat eine solche ausgezeichnete Gleichrichterwirkung, weil das oder die Oxyde an dem Kathodenmaterial außerordentlich gut haften, so daß ein verhältnismäßig geringer Übergangswiderstand vorhanden und demzufolge wegen der geringen Erhitzung während des Betriebes die spezifische Belastung hoch ist.

Wegen des guten Haftens und .der außerordentlichen Beständigkeit der Sperrschicht gerade bei den genannten Metallen haben die auf die angegebene Weise hergestellten Gleichrichter eine nahezu unbeschränkte Lebensdauer.

Ein weiterer Vorteil eines Gleichrichters mit einer Kathode aus Zirkonium oder einem der anderen Metalle derselben Untergruppe im periodischen System besteht darin, daß diese Metalle sehr leicht Elektronen aussenden und \vegen der großen Leitfähigkeit des Elektrodenmaterials der Spannungsabfall im Gleichrichter gering gehalten wird.

Es ist bekannt, zur Herstellung von Detektorsteinen gewissen Detektorsubstanzen, wie Bleisulfid oder Eisensulfid, einen radioaktiven Stoff, z. B. Thorium, zuzusetzen oder die Detektorsteine aus einer Titanverbindung herzustellen.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Willem Christiaan van Geel, Jan Hendrik de Boer Hendrik Emniens in Eindhoven, Holland.

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Weiter ist bekannt, Zirkonium und Thorium als Anoden-in-einem Trockengleichrichter zu verwenden. 'Aus einer derartigen Anordnung geht hervor; daß die günstigeil ⁵ Eigenschaften des auf Platten aus diesen l^ie" tallen gebildeten Oxydhätitchens bei Verwendung als Kathode nicht erkannt worden sind.

Auch sind als Elektroden in elektrolytischen Gleichrichtern schon aus Zirkoniumpulver gepreßte Platten oder Stäbe angewendet worden, die in dieser Form für Trockengleichrichter nicht verwendbar sind, weil bei diesen ganz andere Probleme als bei elektrolytischen Gleichrichtern vorliegen, die in die"sen leicht zur Lösung gebracht werden können, in-Trokkangleichrichtern aber nicht ohne weiteres zu lösen sind.

Bei den Trockengleichrichtern gemäß der Erfindung, bei denen die Kathode aus einer Platte aus einem Metall der ersten" Unter- . gruppe der vierten Hauptgruppe des periodischen Systems besteht, wird für die Anode zweckmäßig eine Verbindung, die eines der ^a5 Elemente der Gruppe der Halogene, der Sauerstoffgruppe oder der Stickstoffgruppe als negativen Bestandteil enthält, oder ein Gemisch· dieser Verbindungen benutzt. Diese Stoffe können zu diesem Zweck in pulverförmigem Zustand zu Platten gepreßt werden.

Es ist oft vorteilhaft, dem Anodenmaterial überdies eine Menge eines oder mehrerer der freien Elemente der erwähnten Gruppen zuzusetzen.

Man hat sehr gute Ergebnisse mit einer Anode erzielt, die aus Kupfersulfür, gegebenenfalls mit einem Zusatz von freiem Schwefel, besteht, und ferner mit einer Anode aus Kupferiodid, dem gegebenenfalls freies Jod 4-0 zugesetzt ist. Es hat sich herausgestellt, daß auch eine aus Phosphor bestehende Anode vorzügliche Ergebnisse gibt.

Die Metallverbindungen können aus dem Stoff der Elektrode selbst hergestellt werden. Dies kann auf elektrolytischem oder chemischem Wege erfolgen.

Wird z. B. eine Zirkoniumplatte in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 700 bis Soo° gebracht, so bildet sich Zirkoniumnitrid. Bei Erhitzung einer Zirkoniumplatte in Sauerstoff entsteht Zirkoniumoxyd. Wird an der Luft erhitzt, so entsteht ein Häutchen,- das" aus einem Gemisch von Zirkoniumoxyd und Zirkoniumnitrid besteht und das sehr gut gleichrichtend wirkt.

Zwecks Herstellung der gleichrichtenden Schicht kann das Metall auch in Chemikalien eingetaucht werden.

Bei der Herstellung einer Oberfiächenschicht auf Titan, Thorium oder Hafnium kann man auf ähnliche Weise verfahren.

Zur Herstellung einer Oberflächenschicht auf elektrolytischem Wege können z. B. für die Oxydierung von Zirkonium die Elek-„trolyte Phosphorsäure, Schwefelsäure, Alkali- >laiige oder Ammoniumborat benutzt werden, in dem Bad wird für die eine Elektrode eine Zirkoniumplatte verwendet, während für die andere Elektrode ein Stab aus Platin, Kohle oder einem anderen unangreifbaren Stoff benutzt werden kann. Die Dicke der Schicht läßt sich aus der Farbe ableiten, welche die Platte während der Oxydierung annimmt. Bei Zirkonium wird eine genügende Dicke der Oxydschicht erhalten, wenn z. B. elektrolytisch oxydiert wird, bis die Oberfläche der Zirkoniumplatte eine gelbgrüne Farbe angenommen hat.

Bei den Metallen Titan und Hafnium kann man auf ähnliche Weise verfahren. Für Thorium hat sich jedoch dieses Verfahren als weniger günstig erwiesen, so daß in diesem Fall zweckmäßig chemische Mittel benutzt werden.

Es wurde bereits bemerkt, daß als Anode zweckmäßig Kupfersulfür, gegebenenfalls mit einem Zusatz von freiem Schwefel, benutzt werden kann. Werden die Zellen z. B. aus einer mit einer Oxydschicht überzogenen Zirkoniumplatte und aus einer Kupfersulfürplatte aufgebaut, so erhält man einen Gleichrichter mit einer sehr guten Kennlinie, der - von Temperatureinflüssen nahezu unabhängig ist.

Von anderen Stoffen, die beim Gebrauch als Anode mit einer Kathode aus einem Metall der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe des periodischen Systems gleichfalls gute Ergebnisse geben, wurde bereits das Kupferiodid, gegebenenfalls mit einem Zusatz von freiem Jod, erwähnt.

Es kommen ferner u. a. Bleisulfid, Molybdänsulfid, Wolframsulfid, Eisensulfid, Eisenhammerschlag in Betracht, insbesondere wenn man einen Gleichrichter mit geringem innerem Widerstand herzustellen wünscht. Um einen höheren inneren Widerstand zu er- ■ halten, kann eine Anode aus Manganoxyd, Silberchlorid mit freiem Jod, Bleiperoxyd und Kadmiumoxyd verwendet werden. Das no Anodenmaterial kann also entsprechend den anzulegenden Spannungen und der zu erzielenden Stromstärke gewählt werden.

In der Zeichnung ist ein zum Gleichrichten eines zweiphasigen Wechselstroms dienender Trockengleichrichter schematisch dargestellt, der aus einigen der oben beschriebenen Gleichrichterzellen zusammengesetzt ist. Die Platten a, die mit einer Oxydschicht b überzogen sind, bestehen z. B. aus Zirkonium und bilden die Kathoden. Die Platten c bestehen z. B. aus gepreßtem Kupferiodid mit freiem Jod.

Da an den Stellen, wo eine Oxydschicht vorhanden ist, der Strom nur in der Richtung von c nach α übergeht, ist es ersichtlich, daß bei der dargestellten Schaltung doppelphasige Gleichrichtung des Wechselstromes erzielt wird, wobei während jeder Halbperiode zwei Elemente in Reihe durchlaufen werden.

Die oben beschriebenen Gleichrichter können für alle jene Zwecke benutzt werden, für die

ίο bisher Gleichrichter verwendet wurden. Im Zusammenhang mit der Anwendungsweise . des Gleichrichters kann eine geeignete Kombination für das Material der Elektroden gewählt werden.

So eignet sich ein Gleichrichter für niedrige Spannung und große Stromstärke, dessen Zellen aus der Kombination von Zirkonium mit einer Oxydschicht und Kupfersulfür bestehen, insbesondere zum Laden von Akkumulatoren, zum Erregen von Magneten o. dgl.

Bei einem Gleichrichter mit hohem Widerstand für geringe Stromstärken besteht die Kathode z. B. aus mit einem Oxydhäutchen überzogenem Titan und die Anode aus Manganoxyd oder aber die Kathode aus Zirkonium mit einem Oxydhäutchen und die Anode aus einem Gemisch von Silberchlorid mit freiem Jod. Derartige Gleichrichter können z. B. für Anodenstromapparate benutzt werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   I. Trockengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus einer Platte aus einem der Metalle der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente hergestellt ist.
2. 2. Trockengleichrichter nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe mit einer aus einer oder mehreren Verbindungen dieses Metalls bestehenden Schicht überzogen ist. +5
3. 3. Trockengleichrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Kathode angebrachte Schicht aus einem oder mehreren Oxyden des Metalls besteht, aus dem die Kathode hergestellt ist.
4. 4. Trockengleichrichter nach Anspruchs oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einer Verbindung, die eins der Elemente der Gruppe der Halogene, der Sauerstoffgruppe oder der Stickstoffgruppe als negativen Bestandteil enthält, oder aus einem Gemisch" dieser Verbindungen besteht. '
5. 5. Trockengleichrichter nach An-Spruch 4, dadurch gekennzeichnet, .daß das Material der Anode überdies eine Menge eines oder mehrerer der freien Elemente der Gruppe der Halogene, der Sauerstoffgruppe oder der Stickstoftgruppe enthält.
6. 6. Trockengleichrichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Kupfersulfür besteht, ■dem gegebenenfalls freier Schwefel zugesetzt ist.
7. 7. Trockengleichrichter nach' Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Kupferjodid besteht, dem gegebenenfalls freies Jod zugesetzt ist.
8. 8. Trockengleichrichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Phosphor besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen