DE748807C

DE748807C - Herstellung von positiven Elektroden fuer Luftsauerstoffelemente

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Publication number: DE748807C
Application number: DEB189902D
Authority: DE
Priority date: 1940-02-21
Filing date: 1940-02-21
Publication date: 1944-11-10

Description

Herstellung von positiven Elektroden für Luftsauerstoffelemente . Die positive Elektrode von Luftsauerstoffelementen besteht im wesentlichen aus Holzkohle. An dieser Holzkohle scheidet sich bei Betätigung des Elementes Wasserstoff ab, wodurch Polarisation und hiermit verbunden ein Spannungsabfall eintritt. Die Polarisation läßt sich verhindern, wenn Luft`bzw.. Sauerstoff Zutritt zur Kohle haben. Der Sauerstoff der Luft wirkt somit als Depolarisator. Um der Luft den Zutritt zur ganzen Masse der positiven Elektrode (Puppe) zu ermöglichen, muß diese möglichst porös sein. Man verwendet daher an Stelle von Holzkohle auch hochporöse aktive Kohle. Nun muß aber die aus Kohle hergestellte Elektrode im Element in den Elektrolyten eingetaucht werden. Dabei besteht die Gefahr, daß diese sich ganz mit Flüssigkeit anfüllt und dadurch für die Luft undurchlässig wird.
Um dies zu verhindern, schlagen nun die bekannten Verfahren folgenden Weg vor: Die ganze aus aktiver Kohle gepreßte Puppe wird außen mit einer Membran überzogen, die für Flüssigkeiten undurchlässig ist, aber dem elektrischen Strom den Durchgang gestattete Für diesen Zweck werden die verschiedensten kolloidlöslichen Stoffe, u. a. auch Arrow-root, vorgeschlagen. In Berührung mit der Kohle soll eine Pektisation der-kolloidgelösten Stoffe auf der Puppe eintreten und sich dadurch eine Haut abscheiden. In anderen Vorschriften wird ausgeführt; daß man zu demselben Resultat kommt, wenn man nicht die ganze Puppe mit einer wasserabstoßenden Haut überzieht, sondern die einzelnen Kohlekörner mit derartigen Membranen versieht und dann zu Puppen verpreßt.
Damit die positiven Kohleelektroden von Lüftsauerstoffelementen eine bessere elektrolytische Leitfähigkeit aufweisen, feuchtet man die mit Ruß oder ähnlichen leitenden voluminösen Zuzätzen versetzte aktive Kohle unter Beigabe von Ammoniumchlorid mit dem Elektrolvten, z. B. einer Ammoniumchlorid- und Chlorzinkchloridlösung, an und verpreßt diese Mischung zu einer Puppe, die zur Erzielung größerer Festigkeit noch abgebunden wird. Zur «:-eiteren Aufnahme von Feuchtigkeit wird die Puppe alsdann in die Elektrolvtlösung eingetaucht.
Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Kohleelektroden galvanischer Elemente bekannt, bei dem durch Überziehen mit einer pektisierten Schicht flüssigkeitsdicht gemachtes Holzkohlepulver mit Zinkchloridlösung angefeuchtet wird. Außerdem ist es bekannt, daß man gepreßte Elektroden aus aktiver Kohle in eine pektisierbare Stoffe enthaltende Elektrolytlösung eintaucht.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden positive Elektroden für Luftsauerstoffelemente in der Weise hergestellt, daß ein zur Puppe zu verpressendes Gemisch aus aktiver Kohle und Ruß oder ähnlichen leitenden voluminösen Zusätzen unter Beigabe von Ammoniumchlorid mit einer verdickten Elektrolytlösung zu einer krümeligen Masse zerrieben wird. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Elektrolytlösung nicht pektisierende Stoffe als Verdickungsmittel enthält. Erfindungsgemäß kann der verdickte Elektrolyt auch zunächst mit den Zusätzen der Depolarisationsmasse vermischt und verrieben werden, worauf diesem Gemisch die Aktivkohle zugemengt wird. Die aus diesen Gemischen gepreßten Pupen werden in bekannter Weise mit einem Überzug von Lacken, wie Cellulosetriacetat, versehen.
Gemäß der Erfindung wird nicht der Zweck verfolgt, einen Weg anzugeben, wie man das Eindringen des Elektrolyten in die Puppe und damit das Ersticken derselben verhindert. Tatsächlich ist das neue Verfahren für diesen Zweck ungeeignet. Als Verdickungsmittel für den der Puppenmasse zugesetzten Elektrolyten ist erfindungsgemäß z. B. Methylcellulose, Weizenstärke und ähnliches geeignet. Das sind Stoffe, die unter den gegebenen Verhältnissen nicht pektisieren und daher keine wasserabstoßenden Häute bilden.
Wenn eine nach dem neuen Verfahren hergestellte Puppe in einem flüssigen Elektrolyt eingetaucht würde, so würde sie zweifellos ebenso Elektrolyt aufsaugen wie eine Puppe, die Methylcellulose oder Weizenstärke nicht enthält. Denn diese zugesetzten Stoffe wirken nicht wasserabstoßend, sondern lösen sich im Elektrolyten bzw. quellen in diesem.
Der eigentliche Zweck des Zusatzes dieser Stoffe ist ein ganz anderer.
Die erfindungsgemäß hergestellten Puppen dienen nur zum Einbau in Trockenelemente, das sind Elemente, deren Elektrolyt durch Zusatz von Weizenmehl oder ähnlichem bei nachherigem Erwärmen auf 7o bis 8o' zu einer Gallerte erstarrt ist. Ein Anfüllen der Puppe mit Elektrolyt durch Aufsaugen würde nur in der kurzen Zeit möglich sein, die beim Arbeiten zwischen dem Einfüllen des Elektrolyten in das Element und dem darauffolgenden Kochen verstreicht. Dies wird aber durch den gemäß der Erfindung angewendeten Überzug von Cellulosetriacetat über die Puppe während dieser kurzen Zeit ausreichend verhindert. Dieser Überzug hat im übrigen die hauptsächliche Aufgabe, die gepreßte Puppe fest zusammenzuhalten.
Nach dem Verkochen der Elemente ist ein völliges Anfüllen der Puppen mit Elektrolyt durch Aufsaugen nicht mehr zu befürchten. Besondere Vorkehrungen, um dies zu verhindern, sind daher bei Trockenelementen nicht notwendig.
Durch die Beimengung von verdicktem Elektrolyten zur Puppe wird bezweckt, die Verteilung der Flüssigkeit innerhalb der Puppe .u regeln.
Die Flüssigkeit innerhalb der Puppe ist bekanntlich notwendig, um die elektrolytische Stromleitung zwischen Zink und den einzelnen Kohlekörnern innerhalb des Elementes zu vermitteln und die Diffusion zwischen Puppe und Außenelektrolyt zu ermöglichen. Aus diesem Grunde würde es günstig sein, die Puppe möglichst feucht zu halten. Die Forderung nach möglichster Porosität verlangt aber eine möglichst trockene Puppe. Diese beiden Forderungen widersprechen sich. Es muß also ein Mittelweg zwischen beiden gewählt werden.
tun ergibt eine einfache Überlegung, daß für die elektrische Stromleitung und Diffusion nicht nur die Menge des in der Puppe vorhandenen Elektrolyts maßgebend sein kann, sondern auch die Art seiner Verteilung, da Stromleitung und Diffusion abhängig sind vom Querschnitt und von der Länge der Leitungswege. Eine zusammenhängende, verhältnismäßig grobdisperse Verteilung des Elektrolyten muß für Stromleitung und Diffusion günstiger sein als eine allzufeine und unregelmäßige, wie dies durch bloße Benetzung hervorgerufen wird.
Eine derart grobdisperse Verteilung des Elektrolyten wird aber dann erzielt, wenn der Elektrolyt, der der Puppenmasse zugesetzt wird, erfindungsgemäß nach seinem Verdicken durch Zusatz von Ruß und Ammoniumchlorid zu einer krümeligen Masse verrieben wird. Die hierauf zugemengte Kohle wird sich zwischen die die Feuchtigkeit - tragenden Teilchen einlagern und dadurch verhältnismäßig trocken und der Luft zugänglich bleiben, ohne daß deswegen Stromleitung und Diffusion gestört zu sein brauchen.
Nach der Erfindung wird erreicht, daß die Puppe genügend Elektrolyt enthält, die Kohle aber trocken und somit porös gehalten wird, und zwar wird dieses Trockenhalten der Kohle nicht durch die Ausbildung wasserabstoßender Membrane erzielt, die die Kohlekörner umhüllen, sondern dadurch, daß der Elektrolyt durch die zugesetzten quellenden Substanzen gebunden und nur in beschränktem Maße an die Kohle abgegeben wird.
Ein weiterer Vorteil des Zusatzes von verdicktem Elektrolyt zur Puppenmasse besteht darin, daß man festere und weniger leicht zerbrechliche Puppen -erhält, was für die Fabrikation von Vorteil ist.

Claims

PATRNTANSPRIUCHR: r. Verfahren zur Herstellung von positiven Elektroden für Luftsauerstoffelemente, nach welchem Aktivkohle und Ruß oder ähnliche leitende voluminöse Zusätze unter Beigabe von Alnmoniumchlorid mit Elektrolyt versetzt zu einer Puppe verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Depolarisationsgemisch mit einem mit nichtpektisierenden Stoffen verdickten Elektrolyten zu einer krümeligen Masse verrieben wird. ?. Verfahren zur Herstellung von positiven Elektroden für Luftsauerstoffelemente, dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Elektrolyt zunächst mit den Zusätzen der Depolarisationsmasse vermischt und verrieben wird, worauf diesem Gemisch die aktive Kohle zugemengt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß- die Puppe in bekannter Weise mit einem Überzug von Cellulosetriacetat versehen wird.. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden deutsche Patentschriften 654:[21, insbesondere Seite i, Absatz 2, 388 237, insbesondere Anspruch Z, 514 966, 458 485, insbesondere Seite 2, Zeile 5 bis 19, 512 889, insbesondere Seite i, Zeile 53 bis 64; britische Patentschriften 255 426, insbesondere Seite i, Zeile 4o bis 5,1, 226 769, insbesondere Seite i, Zeile 57 bis 82.