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Galvanisches Trockenelement Bekanntlich wird bei einem sogenannten
elektrischen Trockenelement oder einer Trockenbatterie die Elektrolytflüssigkeit
dadurch immobilisiert, daß sie mit fein verteiltem Gips, Ton, Kieselgur usw. gemischt
wird. Es wurde auch bereits beschrieben, den Elektrolyt in einen Faserstoff, z.
B. Löschpapier, aufzunehmen. Derart immobilisierte Elektrolyte haben den Nachteil
eines verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstandes, was die elektrische Energieausbeute
des Elements oder der Batterie ungünstig beeinflußt.
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Es wurde daher vorgeschlagen, die Elektrolytflüssigkeit dadurch zu
immobilisieren, daß sie mit Hilfe eines gelatinierbaren Stoffs in eine gallertartige
Form überführt wird. So wird z. B. häufig eine mit Weizenmehl verkleisterte Elektrolytflüssigkeit
verwendet; auf diese Weise ergibt sich ein bedeutend günstigerer Widerstandswert.
Eine solche El.ektrolytmasse hat jedoch den Nachteil, bei der Entladung manchmal
anzuschwellen, wodurch die Elektrolytmasse sich selbst wegpreßt, oder sogar zu verfließen.
Mit Rücksicht darauf wurde vorgeschlagen, durch die gallertartige Elektrolytmasse
lose Cellulosefasern zu mischen oder die Masse aus abwechselnden Schichten von sehr
dünnem Papier und gallertartiger Elektrolytmasse aufzubauen; befriedigende Lösungen
sind dies aber nicht.
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Gemäß der Erfindung besteht ein immobilisierter Elektrolyt zum größten
Teil aus Pflanzenmaterial, das mit einer Elektrolytflüssigkeit imprägniert ist und
im wesentlichen noch das ursprüngliche Zellenwandskelett aufweist. Als Pflanzenmaterial
kommt Material in Betracht, das in seinem natürlichen Zustand einen Wassergehalt
von wenigstens 5o Gewichtsprozenten
hat, z. B. Baumblätter, Blätter
verschiedener Kohlarten, Kartoffeln, Rüben, Apfel usw.
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Da der erfindungsgemäß ausgebildete Elektrolyt zum größten Teil seines
Volumens aus einem Stoff besteht, der wegen seines Zellenwandskeletts eine angemessene
Festigkeit hat, besteht keine Gefahr vor Wegpressen des immobilisierten Elektrolyts,
wie es bei einem verkleisterten Elektrolyt der Fall ist.
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Da andererseits der Stoff eine bedeutende Elektrolytflüssigkeitsmenge
aufnehmen kann, im natürlichen Zustand enthält er bereits einen angemessenen Wassergehalt,
tritt nicht der Nachteil auf, wie bei Elektrolyten mit Kieselgur, Cellulosefasern
o. dgl., daß die Bestandteile, die dem Elektrolyt seine Festigkeit geben, den Widerstand
stark steigern. Bei dem neuen Elektrolyt können auch die festigkeitgebenden Bestandteile
den elektrischen Strom leiten, so daß der Elektrolyt einen ausgezeichneten Widerstandswert
hat.
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Das Pflanzenmaterial ist sowohl im fein verteilten Zustand als auch
in Form eines oder mehrerer großer Stücke verwendbar. Bei letzterer Ausführungsform
werden z. B. nach Maß, geschnittene Baumblätter, Blätter verschiedener Kohlarten
usw. verwendet. Sehr geeignet sind Scheiben oder Schnitte von verdickten Stengel-
und Wurzelteilen, die oft als Organe zum Auflagern von Reservenahrung für die Pflanze
dienen, z. B. von Steckrüben, Rüben, Kartoffeln oder Scheiben von Äpfeln und anderen
Früchten.
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Die Imprägnierung dieser Pflanzenstücke mit einer Elektrolytflüssigkeit
kann dadurch erfolgen, daß die Stücke einfach in diese Lösung eingebracht werden.
Zur Beschleunigung des Imprägniervorgangs empfiehlt es sich, das in den Pflanzenstücken
vorhandene Wasser zunächst mit einer wasserentziehenden Flüssigkeit, wie Alkohol,
größtenteils zu entfernen.
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Nach der Imprägnierung werden die Pflanzenstücke vorzugsweise oberflächlich
bedeckt mit einer geringen Breimenge eines gelatinierbaren Stoffs, wie Stärkemehl,
und einer Elektrolytflüssigkeit, die nach der Zusammensetzung des Elements oder
der Batterie in die gallertartige Form überführt wird, z. B. durch Heizung. Dies
ergibt einen besseren Kontakt zwischen den Pflanzenstücken und den Elektroden (Depolarisierungsmasse
und Metallelektrode).
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Die Ausführungsform, bei welcher der Pflanzenartige Stoff aus einem
oder mehreren Pflanzenstücken besteht, ist besonders von Bedeutung für Stapelbatterien,
d. h. für Batterien, die durch solches Aufstapeln flacher Elemente erhalten sind,
daß die Kahlenelektrode eines Elements an der Metallelektrode des nächsten Elements
anliegt.
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Gewöhnlich sind die einander berührenden Metall-und Kohlenelektroden
zu einem mechanischen Gebilde, einer sogenannten Duplexelektrode, vereinigt. In
einer solchen Stapelbatterie werden die verschiedenen Elemente durch Druck zusammengehalten;
dieser Druck kann während der Entladung durch die Ausdehnung der Elektrolyt- und
Depolarisierungsmassen noch ansteigen. Eine gallertartige Elektrolytmasse kann durch
diesen Druck leicht weggepreßt werden und führt in diesem Fall leicht zum Kurischluß
zwischen benachbarten Elementen. Durch die Anwendung der Erfindung wird dieser Nachteil
in hohem Maße behoben.
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Bei der Ausführungsform ,der Erfindung, bei welcher der Pflanzenstoff
in fein gemachtem Zustand verwendet wird, können die gleichen Stoffe wie oben beschrieben,
wie Blätter, Rüben usw., verwendet werden. Um die von der Zellenwandstruktur des
Pflanzenstoffs gebotenen Vorteile ausnutzen zu können, wird der Stoff natürlich
nicht zu fein verteilt: Der Stoff ist vorzugsweise nicht so fein, daß die Teilchen
durchschnittlich kleiner als 0,5 mm sind.
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Der feingemachte Stoff wird auf -gleiche Weise, wie obenstehend für
größere Stücke beschrieben wurde, mit einer Elektrolytflüssigkeit imprägniert und
dann vorzugsweise mit einer Elektrolytflüssigkeitsmenge vermischt, die einen gelatinierbaren
Stoff, z. B. Stärkemehl, enthält. Auf diese Weise ergibt sich eine immobilisierte
Elektrolytmasse, die aus feingemachtem, imprägniertem Pflanzenstoff besteht, dessen
Zwischenräume mit einer gallertartigen Masse aufgefüllt sind. Der so entstandene
Elektrolyt hat eine große Festigkeit und einen niedrigen Widerstand und läßt sich
mit gutem Erfolg z. B. in Stapelbatterien verwenden.
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Der Vollständigkeit halber wird bemerkt, daß es aus der französischen
Patentschrift 886 144 bekannt ist, einen geheizten Brei von mit Wasser gemischtem
Krustenflechtepulver als Immobilisierungsmittel für die Elektrolytflüssigkeit eines
elektrischen Elementes zu verwenden. Das Krustenflechtepulver .dient hierbei als
Lieferant schleimiger Stoffe, die aus der Flechte heraustreten und der Elektrolytmasse
in ähnlicher Weise wie z. B. Stärkemehl eine gallertartige Form erteilen. Die schleimigen
Stoffe werden nicht vom verbleibenden, festen pflanzenartigen Stoff getrennt, so
daß letzterer im Elektrolyt vorhanden ist. Dieser feste Stoff, der im übrigen als
feines trockenes Pulver verwendet wird, hat jedoch nicht die Wirkung, wie mit der
Erfindung erzielt wird. Ausführungsbeispiels Kartoffeln (solanum tuberosum) wurden
mit einem Hobelmesser in dünne Scheiben von einer Stärke von 1 mm geschnitten, und
aus diesen Scheiben werden rechteckige Stücke gestanzt. Diese werden während 1 oder
2 Tage in 97prozentigem Alkohol gehalten und dann in eine Lösung von 200
g Ammoniumchlorid und 2,5 g Sublimat in 6oo cm3 Wasser eingebracht und in ihr wenigstens
während eines Tages gelassen. Beim Liegen in Alkohol nehmen die Abmessungen durch
Entschwellung etwas ab; in der wässrigen Elektrolytlösung werden die früheren Werte
wieder nahezu erreicht. Die geringe verbleibende Schrumpfung wird beim Stanzen berücksichtigt.
Dann werden die Scheiben kurz in eine Suspension von Weizenmehl in der vorerwähnten
Elektrolytflüssigkeit, im Verhältnis von 1 g Weizenmehl auf 4 cm3 Flüssigkeit, eingetaucht.
Die sodann erhaltenen Scheiben können erfolgreich als Elektrolytschichten in den
Elementen einer Stapelbatterie dienen. Nach dem Zusammensetzen der Elemente
wird
während kurzer Zeit auf 8o° C geheizt, um das Weizenmehl zu verkleistern.
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Ausführungsbeispiele Aus einer Steckrübe (brassica napus) wird ein
rechteckiges Parallelopipedon geschnitten, das mit einem Hobelmesser in Scheiben
von i mm geschnitten wird. Die auf diese Weise erhaltenen Scheiben werden auf die
gleiche Weise wie im Ausführungsbeispiel i behandelt und dann um eine zylindrische
Depolarisierungspuppe gerade passend herumgelegt. Das ganze wird dann in einen Zinkbecher
eingebracht. Schlitze, Winkel, Löcher u. dgl. und die ,beim Herumlegen der Scheiben
um die Puppe entstandene Naht werden dabei vom Brei aus Weizenmehl und Elektrolytflüssigkeit
aufgefüllt. Des weiteren wird das Ganze während i oder 2 Minuten auf 8o° C geheizt.