DE8316979U1 - ELECTROCHEMICAL ELEMENT - Google Patents

ELECTROCHEMICAL ELEMENT

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DE8316979U1 DE19838316979 DE8316979U DE8316979U1 DE 8316979 U1 DE8316979 U1 DE 8316979U1 DE 19838316979 DE19838316979 DE 19838316979 DE 8316979 U DE8316979 U DE 8316979U DE 8316979 U1 DE8316979 U1 DE 8316979U1
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Elektrochemisches ElementElectrochemical element

Die Erfindung betrifft ein elektrochemisches 20The invention relates to an electrochemical 20

Element gemäß dem Oberbegriff des AnspruchesElement according to the preamble of the claim

Ein bekanntes elektrochemisches Element dieser Art ist das Daniell-Element ("Lexikon der Physik",A well-known electrochemical element of this type is the Daniell element ("Lexikon der Physik",

Franckh'sche Verlagshandlung Stuttgart, 2, Auflage, 25Franckh'sche Verlagshandlung Stuttgart, 2nd edition, 25

1959, Seite 199], welches das System Cu/CuSO ./ZnSO4/Z3i aufweist* Die die beiden Elektrolyten bildenden sauren Zink- und Kupfersulfatlösungen, die also beide pH-Werte kleiner 7 haben, sind durch eine poröse Tonwand getrennt. Bei Stromlieferung geht U1959, page 199], which has the system Cu / CuSO ./ZnSO 4 / Z3i * The acidic zinc and copper sulphate solutions that form the two electrolytes, which have both pH values below 7, are separated by a porous clay wall. When power is delivered, U

Zink der die negative Anode bildenden Zink-Elektrode in Lösung, wobei die positiven Zinkionen die negativen SO.-Ionen durch die poröse Tonwand hindurch zu sich herüberziehen,* Die frei werdenden positivenZinc of the zinc electrode forming the negative anode in solution, with the positive zinc ions being the negative SO ions through the porous clay wall pull over to yourself, * The positive ones that are released

,e Kupfer-Icnenwandern zur zwöiten Elektrode, die die cäo, e copper inner migrations to the second electrode, which the cäo

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positive Kathode bildet und eine Kupferplatte ist. Beim Aufladen laufen die umgekehrten Reaktionen ab. Das Daniell-Element bildet also ein Sekundärelement. Es hat u. a. den Nachteil, daß seine Energiedichte und damit seine Kapazität relativ klein ist, weil die als zweiter Elektrolyt dienende Kupfersulfatlösung rasch verarmt, da die den Säurerest bildenden S04~lonen der Kupfersulfatlösung in die den ersten Elektrolyten bildende Zinksulfatlösung abwandern mit der Folge rascher Erschöpfung dieses Sekundärelenipntes. Auch tritt unvermeidlich Vermischung der beiden Elektrolyten durch die poröse Tonwand hindurch ein,da sie solche Durchlässigkeit haben muß, daß die negativen Säurereste SO4 des zweiten Elektrolyten als Träger der negativen Ladungen in den ersten Elektrolyten einwandern können. Diese notwendig Durchlässigkeit für die Säurereste "SO." macht damit die poröse Tonwand notwendigerweise auch für die Metallionen Zn und Cu der Elektrolyte durchlässig, da diese niedrigeres Atomgewicht haben als dem Molekulargewicht des Säurerestes SO. entspricht. Das Daniell-Element konnte sich deshalb nicht in nennenswertem Umfange in die Praxis einführen und spielte im wesentlichen nur in den Anfängen der Elektrotechnik die Rolle eines Spannungsnormals.forms positive cathode and is a copper plate. The opposite reactions take place when charging. The Daniell element thus forms a secondary element. It has the disadvantage, among other things, that its energy density and thus its capacity is relatively small, because the copper sulfate solution serving as the second electrolyte is rapidly depleted, since the S0 4 ~ ions of the copper sulfate solution, which form the acid residue, migrate more rapidly into the zinc sulfate solution, which forms the first electrolyte Exhaustion of this secondary energy. Mixing of the two electrolytes also inevitably occurs through the porous clay wall, since it must have such permeability that the negative acid residues SO 4 of the second electrolyte can migrate into the first electrolyte as carriers of the negative charges. This necessary permeability for the acid residues "SO." makes the porous clay wall necessarily permeable for the metal ions Zn and Cu of the electrolytes, since these have a lower atomic weight than the molecular weight of the acid residue SO. is equivalent to. The Daniell element could therefore not be introduced into practice to any significant extent and essentially only played the role of a voltage standard in the early days of electrical engineering.

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Zur Vermeidung der beschriebenen Verarmung der Kupfersulfatlösung wurde ein Meidinger-Element bekannt, bei dem durch ein Vorratsgefäß mit Kupfersulfat-Kristallen für die Aufrechterhaltung der Konzentration .der Kupfersulfatlösung des Daniell-Elemen· tes gesorgt wurde. Dies ist-jedoch baulich-aufwendig " und vermeidet dennoch relativ rasche Erschöpfung des Elementes und dessen rasche Selbstentladung nicht. Auch die Energiedichte sowohl des Daniellals auch des Meidinger-Elementes ist relativ gering,To avoid the described depletion of the copper sulfate solution, a Meidinger element was used known in which by a storage vessel with copper sulfate crystals for maintaining the Concentration of the copper sulphate solution of the Daniell element tes was taken care of. This is - however structurally - complex " and yet avoids relatively rapid exhaustion of the element and its rapid self-discharge not. The energy density of both the Daniell and the Meidinger element is also relatively low,

d. h. es benötigt bei gegebener Kapazität (in WhI relativ große Volumen.d. H. With a given capacity (in WhI, it requires a relatively large volume.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein elektrochemisches Element der eingangs genanntenIt is therefore an object of the invention to provide an electrochemical element of the type mentioned at the beginning

Art zu schaffen, welches geringe Selbstentladung, hohe Lebensdauer und hohe Energiedichte aufweisen kann.Art to create, which have low self-discharge, long service life and high energy density can.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einAccording to the invention, this object is achieved by a

elektrochemisches Element gemäß Anspruch 3 gelöst.electrochemical element according to claim 3 solved.

Dieses erfindungsgemäße elektrochemische Element weist nur sehr geringe Selbstentladung auf. DerThis electrochemical element according to the invention exhibits only very little self-discharge. Of the

zweite Elektrolyt erschöpft sich nicht, weil beim 30second electrolyte is not used up, because at the 30th

Entladen OH-Ionen die Ladungsträger und, fallsDischarge OH-ions the charge carriers and, if so

es ein Sekundärelement ist, beim Laden H-Ionen die Ladungsträger in den Elektrolyten bilden, die durch die Trennwand hindurch wandern. Das Molekulargewicht der OH-Ionen ist sehr gering, nämlich 3 7 und 35it is a secondary element when charging H-ions the charge carriers form in the electrolyte and migrate through the partition. The molecular weight the OH ion is very low, namely 3 7 and 35

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4 «

das Atomgewicht der Η-Ionen beträgt sogar nur j.the atomic weight of the Η-ions is only j.

In jedem Fall ist dieses Molekulargewicht bzw. ' dieses Atomgewicht kleiner als das Atomgewicht der in dem zweiten Elektrolyten befindlichen Metallionen, wenn, wie bevorzugt vorgesehen, der zweite Elektrolyt mindestens eine Metallverbindung gelöst enthält. Es ist zwar auch möglich, den zweiten Elektrolyten so vorzusehen, daß die in ihm gelöste chemische Verbindung keine Metallverbindung ist, sondern beispielsweise eine wässrige Salmiaklösung. Das Salmiak NH4Cl bildet im V/asser unter Abspaltung des Chlors NH4OH-Moleküle, deren Molekulargewicht also 3 5 ist, also mehr als doppelt so groß als das der OH-Ionen. Es kann deshalb die den ersteil vom zweiten Elektrolyten trennende Trennwand -20 , -S-tets__sp. au^sg_eb.ildeJtL_werden,__daß_sie sowohl die ' . In any case, this molecular weight or this atomic weight is smaller than the atomic weight of the metal ions in the second electrolyte if, as is preferred, the second electrolyte contains at least one metal compound in dissolved form. It is also possible to provide the second electrolyte in such a way that the chemical compound dissolved in it is not a metal compound but, for example, an aqueous ammonia solution. The ammonia NH 4 Cl in the water forms NH 4 OH molecules with elimination of the chlorine, the molecular weight of which is 35, i.e. more than twice as large as that of the OH ions. The partition separating the first from the second electrolyte - 20 , -S-tets__sp. au ^ sg_eb.ildeJtL_ werden, __ that_you both the '.

im ersten Elektrolyten enthaltenden, gegebenenfalls hyäratisierten Metallionen, als auch die im zweiten Elektrolyten enthaltenden gegebenenfalls hyäratisierten Metal!ionen oder andere Moleküle mit größeren Molekulargewichten als dem von OH-Molekülen nicht durchlässt, sondern nur die OH-Ionen und selbstverständlich auch die Η-Ionen, da diese noch geringeres Atomgewicht haben. Ferner kann die Trennwand zweck-■ mäßig so gewählt sein, daß sie auch die Lösungsmittel der Elektrolyten, die dann identische chemische Konstitution haben, vorzugsweise Wasser sein können, durchläßt.in the first electrolyte containing, optionally hydrated metal ions, as well as those in the second Electrolytes containing, if appropriate, hyeratised metal ions or other molecules with larger Molecular weights other than that of OH molecules does not let through, but only the OH ions and of course also the Η ions, as these have an even lower atomic weight. Furthermore, the partition can be used should be chosen moderately so that they are also the solvent of the electrolytes, which are then identical chemical Have constitution, preferably water, lets through.

* * ti «ir« ·« t * * ti «ir« · «t

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Das erfindüngs^emäße Element kann auch als nich.taufladbares Primärelement ausgebildet werden» Auch, in diesem Falle darf die Trennwand nidht durchlässig sein für die im ersten Elektrolyten enthaltenen Säurereste.The element according to the invention can also be used as a non-rechargeable Primary element are formed »Also, in this case the partition must not be permeable to the electrolyte contained in the first Acid residues.

Ein weiterer Vorteil erfindungsgemäßer Elemente ist, daß sie sehr hohe Energiedichte erhalten können, da sie nur geringe Mengen an Elektrolyten benötigen, weil sie beim Entladen nicht verarmen. Die Elektrolyten können im allgemeinen zweckmäßig Flüssigkeiten sein, gegebenenfalls jedoch auch pastenförmigen Charakter erhalten oder mindestens ein Elektrolyt kann in einem porösen Trägermedium aufgesogen sein.Another advantage of elements according to the invention is that they can receive very high energy density, since they only need small amounts of electrolytes because they do not become depleted when discharging. The electrolytes can in general be expedient liquids, but optionally also pasty in character or at least one electrolyte can be absorbed in a porous carrier medium.

Das Volumen eines erfindungsgeitiäßen Elementes kann infolge des geringen Elektrolytbedarfes sehr klein gehalten werden. Erfindungsgemäße Elements lassen sich auch relativ kostengünstig herstellen und sind überdies umweltfreundlich, da sie keine giftigen Bestandteile, wie z. B. Quecksilber und Cadmium zu enthalten brauchen.The volume of an element according to the invention can be very small due to the low electrolyte requirement being held. Elements according to the invention can also be produced and are relatively inexpensive In addition, it is environmentally friendly as it does not contain any toxic components, such as B. mercury and cadmium too need to contain.

Das erfindungsgemäße Element zeichnet sich im Falle seiner Ausbildung bzw. seines Einsatzes als Sekundärelement auch dadurch aus, daß es sehr großenAnzahlen von Lade- und Entladenzyklen ausgesetzt werden kann. Und zwar bilden sich im Gegensatz zu den bekannten Metall-Sauerstoff-Sekundärelementen, die meist als Metall-Luft-Sekundärelemente ausgebildet sind, beim Laden keine Dendriten an der erstenThe element according to the invention is distinguished in the case of its formation or its use as Secondary element is also characterized by the fact that it is subjected to very large numbers of charge and discharge cycles can be. In contrast to the known metal-oxygen secondary elements, which are mostly designed as metal-air secondary elements, no dendrites on the first when loading

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Elektrode. Damit behebt die Erfindung mit einem Schlag alle bei den bisher bekannten Metall-» Sauerstoff-Elementen durch, die beim Laden an der ersten Elektrode entstehenden Dendriten auftretenden Schwierigkeiten, die den praktischen Einsatz der bekannten Metall-Sauerstoff-Eleraente vielfach verhinderten und zumindest die Anzahl der er-.reichbaren Lade- und 2ntladezyklen stark herabsetzten, so daß sich Metall-Sauerstoff-Sekundärelemente bisher nicht gegen die an sich wesentlich teureren und weniger umweltfreundlichen Elemente der Blei-=· und Nickel/Cadmium-Akkumulatoren durchsetzen konnten. Die Erfindung behebt also auch diese bisher bei Metall-Sauerstoff—Sekundärelementen vorhandenen grundsätzlichen Schwierigkeiten auf einfache Weise.Electrode. The invention thus eliminates all of the previously known metal » Oxygen elements through the dendrites that occur on the first electrode when charging Difficulties affecting the practical use of the known metal-oxygen elements many times over prevented and at least greatly reduced the number of achievable charging and discharging cycles, so that metal-oxygen secondary elements have so far not been compared to the essentially more expensive ones and less environmentally friendly elements of the lead = · and nickel / cadmium accumulators. The invention therefore also eliminates these previously present in metal-oxygen secondary elements basic difficulties in a simple way.

Die beim Entladen des erfindungsgemäßen Elementes vom zweiten in den ersten Elektrolyten einwandernden OH-Ionen können mit dem Metall der ersten Elektrode bzw. mit im ersten Elektrolyten enthaltenen Metallionen mindestens eine Verbindung eingehen, insbesondere Metallhydroxid und/oder Metalloxid bilden, das gegebenenfalls aus dem ersten Elektrolyten ausgefällt wird, jedoch in dem den ersten Elektrolyten enthaltenden Bereich des Elementes verbleibt. Bei Ausbildung des erfindungsgemäßen Elementes als Sekundärelement wandern beim Laden aus dem zweiten Elektrolyten positive Η-Ionen durch die Trennwand hindurch in den ersten Elektrolyten einThose migrating from the second into the first electrolyte when the element according to the invention is discharged OH ions can with the metal of the first electrode or with in the first electrolyte contained metal ions enter into at least one compound, in particular metal hydroxide and / or Form metal oxide, which is optionally precipitated from the first electrolyte, but in the first electrolyte-containing area of the element remains. When training the invention As a secondary element, positive Η ions migrate through the charging from the second electrolyte Partition wall through into the first electrolyte

und reduzieren die in ihm beim Entladen gebildeten 35and reduce the 35 formed in it during unloading

11 ι 1 1 ι

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ft * *ft * *

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Metallverbindung bzw. -verbindungen zu positiv geladenen Metallionen und Wassermolekülen. Die Metallionen wandern dann zur ersten Elektrode und vereinigen sich mit den an ihr bereits befindlichen Metallatomen so fest, daß die erste Elektrode eine massive Elektrode ist, deren Dicke beim Laden durch die sich an ihr fortlaufend anlagernden Metallionen ungefähr gleichmäßig wächst. Inshe-^ sondere bilden sich keine Dendriten und auch keine körnigen,leicht abwischbareiAnlagerungen der zu ihr gelangenden Metallionen. Diese Rückbildung der ersten Elektrode während des Ladens zu einer wiederum massiven,in sich festen Elektrode ungefähr gleichmäßiger Dicke erlaubt, sehr hohe Anzahlen von Lade·*· und Entladezyklen zu erreichen. Die Erfindung schafft damit insbesondere auch die Möglichkeit, Metall-Sauerstoff-Sekundärelemente mit bisher nicht erreichbaren hohen Anzahlen von Lade- und Entladezyklen zu schaffen. Bei den vorerwähnten Dendriten, die bei den bekannten Metall-Sauerstoff-Sekundärelementen beim Laden entstehen und die bei erfindungsgemäßen Metall-Sauerstoff-Sekundärelementen nicht mehr entstehen, handelt es sich um nadeiförmige Gebilde, die aus der ersten Elektrode beim Laden herauswachsen und die leicht abbrechen können und die auch leicht zu Kurzschlüssen und allgemein rechtMetal compound or compounds to positively charged metal ions and water molecules. the Metal ions then migrate to the first electrode and combine with those already on it Metal atoms so strong that the first electrode is a solid electrode, its thickness when charging grows approximately evenly due to the metal ions continuously attaching to it. Inshe- ^ In particular, no dendrites are formed and no grainy, easily wipeable deposits on it arriving metal ions. This regression of the first electrode during charging to a turn massive, inherently solid electrode of approximately uniform thickness allows very high numbers of charges * * and discharge cycles. The invention thus in particular also creates the possibility of Metal-oxygen secondary elements with previously unattainable high numbers of charge and discharge cycles to accomplish. In the aforementioned dendrites, those in the known metal-oxygen secondary elements arise during charging and not in the case of metal-oxygen secondary elements according to the invention more arise, it is a needle-shaped structure that emerges from the first electrode during charging outgrowth and which can easily break off and which are also easy to short-circuit and generally right

rasch zum Unbrauchbarwerden des Sekundärelementes ~quickly to the useless of the secondary element ~

führen.to lead.

If ■ ■ · · * * « t.If ■ ■ · · * * «t.

ι Il rι Il r

55375537

Unter einem Metall-Sauerstoff-Element'ist auch ' ' der ·* Fa-ll i&it verstanden, daß es sich um ein sogenanntes Metall-Luft-Elesaent handelt, bei dem also der Sauerstoff durch die atmosphärische Umgebungsluft geliefert wird. Gegebenenfalls ist es auch möglich, den Sauerstoff anderen Quellen zuUnder a metal-oxygen Element'ist also '' of the · * Fa -ll i it understood that it is a so-called metal-air Elesaent is, therefore, the oxygen supplied by the ambient atmospheric air at the. If necessary, it is also possible to send the oxygen to other sources

entnehmen, beispielsweise reinen--Sauerstoff vor- --. zusehen oder ihn einem Speicher, z, B, Braunstein, wie es beim Leclanche-Element der Fall ist, zu entnehmen. Letzteres kann insbesondere dann infrage kommen, wenn das erfindungsgemäße Element als Primärelement vorgesehen ist, also nicht wiederaufladbar ist. Gegenüber dem bekannten Leclanche-Element, das oinen einzigen Elektrolyten aufweist, hat ein gemäß -einer solchen Weiterbildung der Erfindung ausgebildetes Primärelement mit Braunsteintake, for example pure - oxygen available- -. or watch it in a granary, e.g., brownstone, as is the case with the Leclanche element. The latter can then be considered in particular come when the element according to the invention is provided as a primary element, that is, not rechargeable is. Compared to the well-known Leclanche element, which has a single electrolyte, has a primary element formed according to such a development of the invention with manganese dioxide

als Sauerstoffträger u. a. den Vorteil, daß anstelle von Zink für die erste Elektrode höhere Spannungen erzeugendes Metall vorgesehen werden kann, Vorzugs·* weise Aluminium. Der erste Elektrolyt kann dann eine ■C 25 Aluminium-Salzlösung sein, beispielsweise eine wäßrige Aluminium-Sulfiatlösung. Ein erfindungsgemäßes Aluminium-Sauerstoff-Element (einschließlich Aluminium-Luft-Element) ermöglicht theoretisch elektrische Spannungen von ca. 2,7 Volt, die also sehr hoch sind, unabhängig davon, ob es als Primärelement oder Sekundärelement dient. Man kann mit einem solchen Aluminium-Sauerstoff-Element also Akkus vorbestimmter Gleichspannung mit einer geringeren An2ahl von in Reihe hintereinander ge*-as an oxygen carrier, inter alia, the advantage that, instead of zinc, metal generating higher voltages can be provided for the first electrode, preferably aluminum. The first electrolyte can then be a C 25 aluminum salt solution, for example an aqueous aluminum sulfate solution. An aluminum-oxygen element according to the invention (including aluminum-air element) theoretically enables electrical voltages of approx. 2.7 volts, which are therefore very high, regardless of whether it is used as a primary element or a secondary element. With such an aluminum-oxygen element, you can use batteries of a predetermined DC voltage with a smaller number of batteries connected in series one after the other.

schalteten Elementen als bei den heute meist üblichenswitched elements than those most commonly used today

4 em 9· a ■ «at«»44 em 9 · a ■ «at« »4

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Blei-. Akkumulator en oder. Nickel/Cadmium-Akkumulatoren erzielen.Lead-. Accumulators or. Nickel / cadmium batteries achieve.

Bei Ausbildung des erfindungsgemäßen Elementes als Metall-Sauerstoff-Element bildet die Sauer-&toff-Kathode die zweite Elektrode, die den positiven Pol des Elementes beim Entladen bildet. Wie erwähnt, kann der Sauerstoff vorzugsweise durch atmosphärische Luft geliefert werden. Die Sauerstoff-Kathode kann vorzugsweise als Katalysator Aktivkohlepulver enthalten. In dem Aktivkohlepulver oder unmittelbar an ihm anliegend kann ein metallisches Lochblech oder Gitter in Kontakt mit dem Aktivkohlepulver sein, an das der positive Pol des Elementes galvanisch angeschlossen ist. Dieser positive Pol kann sowohl den positiven Pol beim Entladen als im Falle eines Sekundärelementes auch den positiven Pol beim Laden bilden. Es ist jedoch auch möglich und kann bevorzugt vorgesehen sein, daß das Element bei Ausbildung als Metall-Sauerstoff-Sekundärelement eine dritte Elektrode auf v/eist, an die zum Laden der positive Pol der Ladestromquelle angeschlossen wird, wobei die dritte Elektrode sich, außerhalb des Aktiv— kohlepulver jedoch noch innerhalb des zweiten Elektrolyten befindet. Dies hat den Vorteil, daß der sich beim Laden an der dritten Elektrode bildende atomare Sauerstoff von der Aktivkohle weggehalt-n werden kann, also nicht zu ihr zu gelangen braucht, Und zwar kann atomarer Sauerstoff d^'e Aktivkohle oxidieren und so das Altern des Elementes beschleunigen. Da das erfindungscfemäße Element sehrWhen the element according to the invention is designed as a metal-oxygen element, the oxygen cathode forms the second electrode, which forms the positive pole of the element when discharging. As mentioned, the oxygen can preferably pass through atmospheric air can be supplied. The oxygen cathode can preferably act as a catalyst Contains activated carbon powder. In the activated carbon powder or directly adjacent to it, a metallic Perforated plate or grid in contact with the activated carbon powder to which the positive pole of the element is galvanically connected. This positive pole can both the positive pole when discharging and the positive in the case of a secondary element Form a pole when charging. However, it is also possible and can preferably be provided that the element when designed as a metal-oxygen secondary element, a third electrode on v / eist, to which for charging the positive pole of the charging current source is connected, whereby the third electrode is outside the active However, carbon powder is still within the second electrolyte. This has the advantage that the atomic oxygen that forms on the third electrode when charging is removed from the activated carbon-n can be, so does not need to get to it, and atomic oxygen can d ^ 'e activated carbon oxidize and thus accelerate the aging of the element. Since the element according to the invention is very

Mil I
I I
Mil I
II

P · * t ♦ * β * ρ) VP * t ♦ * β * ρ) V

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1
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1

viele Lade- und Entladezyklen aushalten kann, altert es also an sich nur sehr !langsam und es ist deshalb besonders zweckmäßig, auch die eine Alterungsquelle darstellende Oxidation der Aktiv* kohle auszuschalten, was durch die beschriebene Maßnahme der dritten Elektrode erfolgen kann, die beim Laden nicht verändert wird. Die den ersten und den zweiten Elektrolyten trennende Trennwand kann irgendeine geeignete Ausbildung haben, die die in Anspruch 1 beschriebenen Eigenschaften ergibt. Im einfachsten Fall kann siecan withstand many charging and discharging cycles , it ages very slowly and it is therefore particularly useful to also switch off the oxidation of the activated charcoal, which is a source of aging, which can be done by the described measure of the third electrode, which is during charging is not changed. The partition separating the first and second electrolytes may be of any suitable configuration that gives the characteristics described in claim 1. In the simplest case it can

ein einziges Molekularsieb sein, dessen Trenn- __ grenze größer als 3 7 ist, damit OK-Ionen durch ' be a single molecular sieve whose separation limit __ is greater than 3 7 so that OK ions can pass through '

sie hindurchgehen können. Als Molekularsiebe werden ■ in vorliegender Erfindung Diaphragmen, Membranen, beispielsweise an sich bekannte Membranen für die Umkehrosmose, verstanden, die gegenüber dem Elektrolyten, mit dem sie in Berührung kommen, ausreichend stabil sind. Unter Trenngrenze eines Molekularsiebes ist verstanden, daß es Moleküle mit einem Molekulargewicht kleiner als die Trenngrenze durchläßt und Moleküle mit einem Molekulargewicht größer als die Trenngrenze nicht durchläßt. Bei der Erfindung muß die Trenngrenze des Molekularsiebes also größer als 17 sein. Sie darf jedoch auch nicht zu groß sein, sondern muß so getroffen sein, daß sie die an den beim Entladen stattfindenden elektrochemischen Reaktionen teilnehmenden Metallionen und hydratisieren Metallionen des ersten Elektrolyten und gegebenenfalls auch des zweiten Elektrolyten nicht durchläßt, desgleichen nicht 'Släurereste des ersten Elektrolyten und im zweiten Elektrolytenthey can walk through. In the present invention, molecular sieves are diaphragms, membranes, for example membranes known per se for reverse osmosis, which are sufficiently stable with respect to the electrolyte with which they come into contact. The separation limit of a molecular sieve is understood to mean that it lets through molecules with a molecular weight less than the separation limit and does not let through molecules with a molecular weight greater than the separation limit. In the invention, the separation limit of the molecular sieve must therefore be greater than 17 . However, it must not be too large either, but must be made in such a way that it does not let through the metal ions of the first electrolyte and possibly also of the second electrolyte that take part in the electrochemical reactions that take place during discharging, and also of the second electrolyte in the second electrolyte

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vorhandene nicht dissoziierte Hydroxidverbindungen, wie z< B. Kaliürnhydroxid, falls der zweite Elektrolyt Kalilauge ist» existing undissociated hydroxide compounds, such as potassium hydroxide if the second electrolyte Potash is »

Ö Der erste Elektrolyt kann ein saurer Elektrolyt sein, dessen pH-Wert dann also kleiner als 7 ist. Es ist jedoch, auch denkbar, daß sein pH-Wert in vielen Fällen zweckmäßig auch gleich 7 oder etwas größer 7 sein kann. Ein pH-Wert von 7 oder et— |Ö The first electrolyte can be an acidic electrolyte its pH value is then less than 7. It is, however, also conceivable that its pH in many cases it can also expediently be equal to 7 or slightly greater than 7. A pH of 7 or et— |

was größer als 7 setzt dabei voraus, daß der erste Elektrolyt nicht nur Metallsalz in Lösung enthält, sondern noch mindestens einen basischen Zusatz, der seinen pH-Wert auf 7 oder etwas darüber anhebt. Dies führt dazu, daß beim Entladen sich Metalioxid in erhöhtem Maße bildet und, wenn das Lösungsmittel des ersten Elektrolyten Wasser ist, beim Entladen weniger Wasser im Metallhydroxid gebunden wird. Der Wasserverbrauch beim Entladen ist also geringer und der Wasservorrat im Element kann entsprechend geringer und damit das Element noch etwas geringeres Volumen erhalten.what is greater than 7 assumes that the first electrolyte does not only contain metal salt in solution, but at least one basic additive that brings its pH to 7 or a little above raises. This leads to the fact that metal oxide is formed to an increased extent when discharging and, if that The solvent of the first electrolyte is water, less water in the metal hydroxide when discharging is bound. The water consumption during unloading is therefore lower and the water supply in the element can be given a correspondingly smaller volume and thus the element can be given a slightly smaller volume.

Der zweite Elektrolyt kann zweckmäßig einen pH-Wert größer als 7 haben, da hierdurch relativ große Entladeströme des Elementes erreicht werden, Es ist jedoch auch möglich, in Sonderfällen den pH-Wert des zweiten Elektrolyten ungefähr auf 7 einzustellen, wenn relativ geringe Entladeströme ausreichen. Es sei hier noch erwähnt, daß man die EntladeströmeThe second electrolyte can expediently have a pH value greater than 7, since this makes it relatively high Discharge currents of the element can be achieved, however, it is also possible in special cases to adjust the pH value of the second electrolyte should be set to approximately 7 if relatively low discharge currents are sufficient. It it should also be mentioned here that the discharge currents

^ auch dadurch vergrößern kann, indem man die zweite Elektrode aus Edelmetall ausbildet, doch ist dies teuer. .Bevorzugt kann die
zweite Elektrode eine billige Sauerstoff-Elektrode
^ can also be enlarged by forming the second electrode from noble metal, but this is expensive. The
second electrode a cheap oxygen electrode

sein oder, falls sie aus Metall besteht, kann sie 35or, if it is made of metal, it can be 35

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zweckmäßig aus einem billigen Metall bestehen, das beim Entladen gegen die erste Elektrode positiv ist.suitably consist of a cheap metal, which is positive against the first electrode when discharging.

Es sei an einem Beispiel dargelegt, in welchem Bereich die Trenngrenze eines Molekularsiebes, wenn es allein die Trennwand bildet, liegen muß: Es sei angenommen, daß die erste Elektrode aus Zink besteht und die zweite Elektrode eine Luft-^ Elektrode ist. Der erste Elektrolyt sei eine wässrige Zinksulfatlösung und der zweite Elektrolyt sei Kalilauge,d. h eine wässrige KOH-Lösung, Die Trennwand soll dann durchlässig' für Wasser,. H- und OH-Ionen sein. Sie soll dagegen nicht durchlässig sein für die Metallionen, KOH und SO4. Die Metallionen haben Atomgewichte von 65,4 (Zink! bzw, 39,1 (Kalium!. Der Säurerest SO4 hat ein Molekulargewicht 96, KOH von 56f1. § Demzuf_olqe_muß__dAe__Treiingr_enze des Molekularsiebes Let us give an example of the range in which the separation limit of a molecular sieve must be if it alone forms the dividing wall: It is assumed that the first electrode is made of zinc and the second electrode is an air electrode. The first electrolyte is an aqueous zinc sulfate solution and the second electrolyte is potassium hydroxide solution, i. h an aqueous KOH solution, the partition should then be permeable to water. Be H and OH ions. On the other hand, it should not be permeable to the metal ions, KOH and SO 4 . The metal ions have atomic weights of 65.4 (zinc or!, 39.1 (potassium !. The acid radical SO 4 has a molecular weight of 96, KOH 1. 56 f § Demzuf_olqe_muß__dAe__Treiingr_enze of Molekulars iebes

größer als Wasser, das heißt 1S, und - da die Kalium— ionen hydratisieren, wie üblicherweise alle Metallionen - kleiner als von hydratisieren Kaliumionen sein. Hydratisierte Kaliumionen haben ein Molekulargewicht 'von über 50, so daß die obere Trenngrenze des Molekularsiebes tatsächlich sogar wesentlich größer als 39,1 (Kalium) sein darf, sogar noch über 50 liegen darf. Es dürfen also bei Ausbildung der Trennwand als ein einziges Molekularsieb auch nicht die Kaliumionen des zweiten Elektrolyten von dem Molekularsieb hindurch gelassen werden können, da sie eine starke Affinität zu dem Säurerest SO4 des Zinksulfates aufweisen und deshalblarger than water, that is to say 1S, and - since the potassium ions hydrate, as usually all metal ions - be smaller than that of hydrated potassium ions. Hydrated potassium ions have a molecular weight of more than 50, so that the upper separation limit of the molecular sieve may actually be much greater than 39.1 (potassium), even more than 50. If the dividing wall is designed as a single molecular sieve, the potassium ions of the second electrolyte must not be able to pass through the molecular sieve, since they have a strong affinity for the acid residue SO 4 of the zinc sulfate and therefore

in den ersten Elektrolyten abwandern und dort beim Laden Dendriten erzeugen würden.migrate into the first electrolyte and generate dendrites there when charging.

β # 4 Λ 4 · · · "·β # 4 Λ 4 · · · "·

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Molekularsiebe sind umso teurer, je kleiner ihre Trenngrenze ist Und umso größer ist auch ihr Widerstand t den sie der Ionenwanderung beim Entladen bzw. Laden entgegensetzt, Es ist deshalb an Molecular sieves are more expensive, the smaller their separation limit and the greater their resistance t they oppose to ion migration during discharging or charging. It is therefore on

sich erwünscht, Molekularsiebe relativ großer Trenngrenze einsetzen zu können. Dies gelingt gemäß einer Weiterbildung -. dadurch, da3 die Trennwand nicht aus einem einzigen Molekularsieb gebildet ist, sondern aus zwei Molekularsieben und einem zwischen ihnen befindlichen dritten Elektrolyten besteht-. Es gelingt dann bei Einsatz eines geeigneten dritten Elektrolyten zu erreichen, daß die Trenngrenze der beiden Molekularsiebe größer _als das_Atomgewich.t der im zweiten Elektrolyten befindlichen hydratisierten Metallionen sein kann, bei denen es sich vorzugsweise um Alkalimetallionen handeln kann, insbesondere um Kalium-, Natrium- oder Lithiumiönen. Dies dürfte sich aufgrund von mit Alkalimetallverbindungen durchgeführter Versuche dadurch erklären lassen, daß an sich Alkalimetallionen starke Affinität zu den in erster Linie infrage kommenden Säureresten des eisten Elektrolyten haben, beispielsweise zu S0,-Ionen, jedoch kann diese Affinität nicht sum Ausbruch kommen, wenn der dritte Elektrolyt so ausgewählt wird, daß in ihm die Metalliorien des zweiten Elektrolyten ihre Fähigkeit verlieren, das zwischen dem dritten und dem ersten Elektrolyten befindliche Molekularsieb zu passieren.Zu diesem Zweck kann der dritte Elektrolyt vorzugsweise so ausgewählt sein, daß er in einem Lösungsmittel gelöstes Metallsalz enthält, wobei das Lösungsmittel zweckmäßig dem Lösungsmittel des ersten und des zweiten Elektrolyten entsprechen kann. Das Metall des im dritten it is desirable to be able to use molecular sieves with a relatively large separation limit. This succeeds according to a Further education -. in that the partition is not is formed from a single molecular sieve, but from two molecular sieves and one between there is a third electrolyte in them. It then succeeds with the use of a suitable one third electrolyte to achieve that the separation limit of the two molecular sieves is greater _as das_Atomgewich.t that in the second electrolyte may be hydrated metal ions, which are preferably alkali metal ions can, especially potassium, sodium or lithium ions. This is likely due to having alkali metal compounds Experiments carried out can be explained by the fact that in itself alkali metal ions have a strong affinity for the first Line of possible acid residues of most electrolytes have, for example, to S0, ions, but this affinity cannot sum outbreak come when the third electrolyte is chosen so that it contains the metals of the second Electrolytes lose their ability between the third and the first electrolyte Molecular sieve to pass. For this purpose, the third electrolyte can preferably be so selected be that it contains a metal salt dissolved in a solvent, the solvent being expedient may correspond to the solvent of the first and the second electrolyte. The metal of the third

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Elektrolyten gelöstenMetallsalzes kann vorzugsweise dem Metall des zweiten Elektrolyten und der Säurerest dem Säurerest des ersten Elektrolyten ent" sprechen.Electrolyte-dissolved metal salt may preferably be the metal of the second electrolyte and the acid residue the acid residue of the first electrolyte speak.

Wenn beispielsweise der erste Elektrolyt aus wäss- ■-·■ · riger Zinksulfatlösung und der zweite Elektrolyt aus Kalilauge besteht, kann der dritte Elektrolyt zweckmäßig aus einer, wäßrigen lösung von Kaliumsulfat bestellen. Es genügt dann, wenn in diesem Beispiel die Trenn— grenze der Molekularsiebe kleiner als das Molekular·* gewicht von KOH (Kaliumhydroxid) ist., wobei sie jedoch größer als das Atomgewicht von Kalium sein darf, also größer als 39', 1 und kleiner all. 5'6,1 sein kann, beispielsweise kann die Trenngrenze 50 betragen* Jedes Molekularsieb ist dann zwar für die Kalium-Ionen an sich, durchlässig, desgleichen selbstverständlich für H, OH und H3O, jedoch nicht für KOH, Zn und SO4. Obwohl die Kalium-Ionen an sich die Molekularsiebe passieren könn-'ten, gehen sie jedoch zumindest nicht durch das den dritten Elektrolyten vom ersten Elektrolyten trennende Molekularsieb einer Trenngrenze größerIf, for example, the first electrolyte consists of an aqueous zinc sulfate solution and the second electrolyte consists of potassium hydroxide solution, the third electrolyte can expediently consist of an aqueous solution of potassium sulfate. In this example it is sufficient if the separation limit of the molecular sieves is smaller than the molecular weight of KOH (potassium hydroxide), although it may be larger than the atomic weight of potassium, i.e. greater than 39.1 and smaller may be all. 5'6,1, for example, the separation limit may be 50 * Each molecular sieve is then indeed for the potassium ion itself, permeable, not likewise self-evident for H, OH, and H 3 O, but for KOH, Zn and SO 4 . Although the potassium ions themselves could pass through the molecular sieves, they at least do not pass through the molecular sieve of a separation limit that separates the third electrolyte from the first electrolyte

39,1 und kleiner 56,1 hindurch, weil die im dritten Elektrolyten befindlichen Kalium-Atome überhaupt ^O nicht die Tendenz haben, durch das den dritten Elektrolyten vom ersten Elektrolyten trennende Molekularsieb zu wandern, was auf ihre Bindung an die im dritten Elektrolyten befindlichen39.1 and less than 56.1, because the potassium atoms in the third electrolyte at all ^ O do not have the tendency to separate the third electrolyte from the first electrolyte Molecular sieve migrate, suggesting their binding to those located in the third electrolyte

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S04-Ionen zurückzuführen sein dürfte. An sich haben die im zweiten Elektrolyten befindlichen Metallionen, z. B. Kalium-Ionen, normalerweise große Affinität zu den im ersten Elektrolyten befindliehen Säureresten, z.B. zu SO^. Durch die beschriebene Ausbildung der Trennwand, gemäß der sie aus zwei Molekularsieben und dem dritten Elektrolyten besteht, kommt diese Affinität nicht zur Entfaltung, da im dritten Elektrolyten bereits gleiche Säurereste vorhanden sind und die an diese Säurereste gebundenenS0 4 ions are likely to be due. In principle, the metal ions in the second electrolyte, e.g. B. potassium ions, normally high affinity for the acid residues in the first electrolyte, for example SO ^. Due to the described design of the dividing wall, according to which it consists of two molecular sieves and the third electrolyte, this affinity does not develop, since the same acid residues are already present in the third electrolyte and those bound to these acid residues

^ g Metallionen haben dann keine Affinität mehr zu dai im ersten Elektrolyten befindlichen gleichen Säureresten. Auf diese Weise wirkt eine derart ausgebildete Trennwand für Metallionen des zweiten Elektrolyten, selbst wenn diese beiden Molekular- ^ g metal ions then no longer have an affinity for the same acid residues in the first electrolyte. In this way, a partition designed in this way acts for metal ions of the second electrolyte, even if these two molecular

2Q siebe für diese Metallionen an sich durchlässig sind, wie eine Sperre, die ihren Übergang in den ersten Elektrolyten verhindert. Es ist auch denkbar, daß die Säurereste im ersten und im dritten Elektrolyten chemisch unterschiedlich sein können.2Q sieve per se permeable for these metal ions are like a barrier that prevents their transition into the first electrolyte. It is also conceivable that the acid residues in the first and third electrolytes can be chemically different.

Es kommt darauf an, daß die Trennwand, wenn ihre Molekularsiebe für Metallionen oder dergl. des zweiten Elektrolyten durchlässig sind, die nicht in den ersten Elektrolyten gelangen sollen, der dritte Elektrolyt die Affinität dieser Metallionen oder dergl. zu dem Säurerest im ersten Elektrolyten so herabsetzt oder ganz aufhebt, daß diese Metallionen oder dergl. aus dem dritten Elektrolyten nicht in den ersten Elektrolyten einwandern. It is important that the partition, if its molecular sieves are permeable to metal ions or the like of the second electrolyte, which should not get into the first electrolyte, the third electrolyte so lowers the affinity of these metal ions or the like to the acid residue in the first electrolyte or completely eliminates the fact that these metal ions or the like. From the third electrolyte do not migrate into the first electrolyte.

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Nach der Erfindung ausgebildete Metall-Sauerstoff-Elemente zeichnenDraw metal-oxygen elements formed according to the invention

sich durch sehr hohe Energiedichten, geringes Ge- :due to very high energy densities, low ge:

wicht und lange Lebensdauer sowie im Falle der Ausbildung als Sekundärelemenfc auch durch große Anzahl erreichbarer Lade- und Entladezyklen aus.weight and long service life and, in the case of training as a secondary element, also by large numbers achievable charge and discharge cycles.

Obwohl bevorzugt vorgesehen ist, daß daselektrochemische Element ein Metall-Sauerstoff-Element ist, ist es jedoch auch möglich, es so auszubilden, daß auch seine zweite Elektrode eine Metallelektrode ist. Diese zweite Metallelektrode ist dabei -so auszubilden, daß sie beim Entladen die positive Xathode bildet. Beispielsweise könnte diese zweite Elektrode aus Nickel und dxe erste Elektrode aus Zink oder Aluminium bestehen. Auch andere Metalle kommen für die beiden Metallelektroden infrage. Wichtig ist, daß auch bei einem solchen zwei Metallelektroden aufweisenden Element beim zweiten Elektrolyten während des Entladens fortlaufend OH-Ionen entstehen, die zur ersten Elektrode als Ladungstransportträger wandern können.Although it is preferred that the electrochemical element be a metal-oxygen element is, however, it is also possible to design it so that its second electrode is also a metal electrode. This second The metal electrode must be designed in such a way that it forms the positive xathode when discharging. For example this second electrode could consist of nickel and the first electrode of zinc or aluminum. Other metals are also coming for the two metal electrodes. It is important that even with such a two Element having metal electrodes in the second electrolyte during discharge OH ions continuously develop, which can migrate to the first electrode as charge transport carriers.

Die erste Elektrode des Elementes kann in vielen Fällen mit besonderem Vorteil eine Aluminium-Elektrode sein, da diese besonders hohe elektrische Spannung des neuartigen Elementes ermöglicht. Auch ist Aluminium kostengünstig und hat nur geringes Gewicht und ist ferner dreiwertig. Aluminium ermöglicht also die Schaffung von Elementen besonders hoher Energiedichte, ge-The first electrode of the element can in many cases with special The advantage of an aluminum electrode is that it has a particularly high electrical voltage of the new type Element allows. Aluminum is also inexpensive and lightweight, and is also trivalent. Aluminum therefore enables the creation of elements with a particularly high energy density,

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ringen Gewichtes und Volumens. Es können jedoch auch andere Metalle für die erste Elektrode eingesetzt werden, vorzugsweise Zink oder Magnesium j oder auch beispielsweise Eisen, Lithium oder dergl.struggle with weight and volume. However, other metals can also be used for the first electrode are, preferably zinc or magnesium j or, for example, iron, lithium or the like.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorge^ sehen sein, daß der ersten Elektrode geringe Mengen Erdalkalimetall zulegiert sind und/oder im ersten Elektrolyten vor dem ersten Laden des Elementes noch ungelöstes Erdalkalihydroxid, vorzugsweise Calciumhydroxid enthalten ist, das beim erstmaligen Laden des Elementes sich im ersten Elektrolyten löst, so daß sich dann das Erdalkalimetall beim ersten Laden an der ersten Elektrode zusammen mit dem Hauptmetall der Elektrode niederschlägt. Und zwar kann in letzterem Fall so vorgegangen werden, daßAccording to a further development of the invention, provision can be made for small amounts of the first electrode Alkaline earth metal are added and / or in the first electrolyte before the first charging of the element still undissolved alkaline earth metal hydroxide, preferably calcium hydroxide, is contained in the first time Charging the element dissolves in the first electrolyte, so that the alkaline earth metal then dissolves first charge is deposited on the first electrode together with the main metal of the electrode. In fact in the latter case one can proceed so that

2Q die massive erste Elektrode erst durch das erste Laden gebildet wird, indem man einen metallischen Träger, z. B. einen Metalldeckel des Behälters des Elementes vorsieht und in die den ersten Elektrolyten enthaltende Kammer Metallhydroxid, z. B.2Q the massive first electrode only through the first Charge is formed by placing a metallic support, e.g. B. a metal lid of the container of the element and in the chamber containing the first electrolyte metal hydroxide, for. B.

in pastöser Form einbringt, aus dem sich dann beim Laden das Hauptmetall für die erste Elektrode abspaltet, welches Metall dann -au dem·genannten metallischen Träger wandert und sich hier in massiver, mit dem Laden dicker werdender Schicht als erste Elektrode niederschlägt. Durch den Zusatz geringer Mengen Erdalkalimetall zu deu Hauptmetall der ersten Elektrode kann die Abscheidung der MetalΊ-ionen des Hauptmetalles an der ersten Elektrode beim Laden noen weiter verbessert werden im Sinnein pasty form, from which the main metal for the first electrode is then split off during charging, which metal then migrates to the metallic carrier mentioned and is deposited here in a massive layer, which becomes thicker with the charging, as the first electrode. By adding small amounts of alkaline earth metal to the main metal of the first electrode, the deposition of the metal Ί ions of the main metal on the first electrode can be further improved during charging

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noch besserer Gleichmäßigkeit der Anlagerung der g Metälliönen des im ersten Elektrolyten dissoziierten Metallsaizes an die erste Elektrode beim Laden. Der Zusatz an Erdalkalimetall kann gering sein, beispielsweise fünf Volumenprozent des Hauptmetalles der ersten Elektrode betragen» Dereven better uniformity of the addition of the metal tones of the dissociated in the first electrolyte Metalsaizes to the first electrode when charging. The addition of alkaline earth metal can be small, for example five percent by volume of the main metal of the first electrode »The

. _ erste Elektrolyt kann ausschließlich oder im wesentlichen nur Metallionen enthalten,die dem in ihm gelösten Metallsalz entsprechen. Wenn in ihm noch mindestens ein anderes Metall gelöst enthalten ist/ kann dies zwecks Erzielung von Sonderwirkungen. _ First electrolyte can be used exclusively or in essentially only contain metal ions that correspond to the metal salt dissolved in it. If in it still contains at least one other metal in dissolved form / can do this in order to achieve special effects

2g vorgesehen sein, wie vorzugsweise die oben beschriebene Hinzufügung geringer Mengen Erdalkalimetall. Der erste Elektrolyt kann als Metallsalz zweckmäßig Metallsulf at, v-Metallhyärogensulf at, Metallnitrat.-und/oder Metallchlorid gelöst enthalten.2g may be provided, as preferably the one described above Addition of small amounts of alkaline earth metal. The first electrolyte can be used as a metal salt expediently metal sulfate, γ-Metallhyärogensulfat, Metallnitrat.-and / or Metal chloride contained in dissolved form.

Mit Vorteil kann der erste Elektrolyt als Metallsalz auch ein Metallsalz einer wasserlöslichen organischen Säure, vorzugsweise einer ein-, zwei- oder dreibasischen Carbonsäure oder Hydroxycarbonsäure gelöst enthalten. Beispiele derartiger Säuren sind Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Citronensäure, wobei Essigsäure, Oxalsäure und Citronensäure besonders bevorzugt sind.As a metal salt, the first electrolyte can advantageously also be a metal salt of a water-soluble organic Acid, preferably a mono-, di- or tribasic carboxylic acid or hydroxycarboxylic acid in solution. Examples of such acids are acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Lactic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid, acetic acid, oxalic acid and citric acid are particularly preferred.

Falls mehrere unterschiedliche Metallsalze in dem ersten Elektrolyten gelöst sind, ist ihr Metall zweckmäßig dasselbe Metall, also beispielsweiseIf several different metal salts are dissolved in the first electrolyte, their metal is expediently the same metal, for example

' Aluminium. Gegebenenfalls kommen auch andere Metallsalze infrage, beispielsweise Metallbromide, Metalljodide oder dergl. Bevorzugt kann der erste Elektrolyt ein einziges Metallsalz enthalten.'Aluminum. Other metal salts may also be used, for example metal bromides, metal iodides or the like. Preferably, the first electrolyte may contain a single metal salt.

Mindestens ein Elektrolyt kann eine wässrige LösungAt least one electrolyte can be an aqueous solution

sein, d. h. als Lösungsmittel Wasser enthalten. be, d. H. contain water as a solvent.

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Jedoch sind in Manchen Fällen auch andere LÖsungsmittel denkbar, vorzugsweise Alkohole und ihre Derivate.However, in some cases, other solvents are also used conceivable, preferably alcohols and their derivatives.

Der zweite Elektrolyt kann vorzugsweise eine wässrige ^■Vlkalilauge sein. Beispielsweise kann der zweite Elektrolyt eine Kalilauge sein, welche 20-45 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid enthält. Erfindungsgemäße elektrochemische Elemente lassen sich lageunabhängig oder 'lageabhängig ausbilden bzw. einsetzen. Wenn das Element nach außen vollkommen geschlossen wird, kann es ohne weiteres als lageunabhängiges Element ausgebildet sein, sei es als Primärelement oder als Sekundärelement.The second electrolyte can preferably be an aqueous potassium hydroxide solution. For example, the second Electrolyte be a potassium hydroxide solution, which contains 20-45 percent by weight potassium hydroxide. According to the invention Electrochemical elements can be designed or used in a position-independent or position-dependent manner. If that Element is completely closed to the outside, it can easily be used as a position-independent element be designed, be it as a primary element or as a secondary element.

Wenn erfindungsgemäße Elemente als Sekundärelemente wiederaufladbar sind, kann in vielen Fällen eine gewisse Lageabhängigkeit der Rückbildung seiner Metallelektrode oder Metallelektroden beim Wiederaufladen bestehen. Dies sei an einem Beispiel erläutert. ;If elements according to the invention are rechargeable as secondary elements, a certain amount can in many cases Dependency of the position of the regression of its metal electrode or metal electrodes during recharging exist. This is explained using an example. ;

Wenn der erste Elektrolyt so getroffen ist, daß in ihm während des Entladens Metallhydroxid ausgefällt wird, dann lagert sich dies bei ruhendem Element entsprechend der Schwerkraft ab. Steht dabei das Element so, daß sich dieses Metallhydroxid an einer Stelle ansammelt, von wo beim Laden die aus ihm .dabei wieder abgespaltenen Metallionen nicht gleichmäßig zur ersten Elektrode wandern würden, kann es dann zu Verdickungen der ersten Elektrode in der Nähe des angesammelten Metallhydroxids kommen, die im Laufe mehrerer bzw. vieler Ladezyklen dick und dicker werden können. Es handelt sich hier jedoch nicht um Dendriten, so daß solche Verdickungen normalerweise nicht stören und erst nach großen Anzahlen von Ladezyklen evtl.If the first electrolyte is so affected that metal hydroxide is precipitated in it during discharge is, then this is deposited when the element is at rest according to the force of gravity. Stands the element so that this metal hydroxide collects at a point from where the metal ions split off from it do not migrate evenly to the first electrode the first electrode can be thickened near the accumulated metal hydroxide come, which can become thick and thick in the course of several or many charging cycles. It However, this is not a matter of dendrites, so that such thickenings do not normally interfere and only after a large number of charging cycles

• α < ·• α <·

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stören können. Wenn die Gefahr solcher Verdickühgen jedoch stört, kann man ohne weiteres die Betriebs^ stellung des Elementes so vorsehen, daß fiich das Metallhydroxid gegenüber der ersten Elektrode gleichmäßig auf der Trennwand ablagert, indem die Trennwand ungefähr eben "ist uTTct/sich ungefähr horizontal erstreckt und vertikal unterhalt! "der zu ihr vorzugsweise ungefähr parallelen ersten Elektrode angeordnet ist. Bei im Betrieb stationär angeordneten Elementen, beispielsweise bei Elementen, die dem Speichern von Solarenergie dienen, kann man problemlos . diese, ungef.ähr horizontale Erstreckung der Trennwand vorsehen. Wenn das Element dagegen in ein beim Fahren Schwankungen ausgesetztem Fahrzeug im Rahmen eines Akkus angeordnet ist, dann wird das pulverförmig abgeschiedene Metallhydroxid im Betrieb des Fahrzeuges ständig durch das Rütteln und Schütteln in im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung gehalten und beim Laden bildet sich so die erste Elektrode mit ungefähr gleichmäßig anwachsender Dicke zurück. Das Element ist dann in diesem Fall trotz do's Ausfällens von Metallhydroxid während des Entladens praktisch lageunabhängig einsetzbar, vorausgesetzt, daß das Metallhydroxid durch das Rütteln und Schütteln beim fahrenden Fahrzeug weitgehend in Schwebe gehalten wird. Wenn dagegen auch bei fahrendem Fahrzeug sich das Metallhydroxid weitgehend oder vollständig der Schwerkraft folgend an einer bestimmten Stelle des Elementes ansammelt,can disturb. If there is a risk of such thickening disturbs, one can easily arrange the operating position of the element in such a way that Metal hydroxide is deposited evenly on the partition opposite the first electrode by the partition roughly flat "is uTTct / extends roughly horizontally and vertical entertainment! "that to her preferably about parallel first electrode is arranged. In the case of elements arranged in a stationary manner during operation, for example with elements that are used to store solar energy, you can easily. this, approximately horizontal extension of the Provide a partition. Conversely, when the element is in a vehicle that is subject to fluctuations while driving is arranged in the frame of a battery, then the powdered deposited metal hydroxide when the vehicle is in operation, due to the shaking and shaking in an essentially even distribution and during charging the first electrode is formed with an approximately evenly growing one Thick back. The element is then in this case despite the metal hydroxide's precipitation during of discharging practically irrespective of the position, provided that the metal hydroxide through the Shaking and shaking when the vehicle is moving is largely kept in suspension. If on the other hand, too When the vehicle is moving, the metal hydroxide largely or completely follows gravity accumulates at a certain point on the element,

dann ist es ebenfalls zweckmäßig, es so anzuordnen, daß seine Trennwand im Ruhezustand des Fahrzeuges ungefähr horizontal gerich-. tet ist..then it is also useful to arrange it so that its partition is at rest of the vehicle roughly horizontally judicially. tet is ..

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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß iin ersten Elektrolyten eine füir den ersten Elektrolyten durchlässige, ijedöch für die beim Entladen entstehenden, im ersten Elektrolyten unlöslichen Reaktionsprodülcte undurchlässige Zwischenwand in Richtung auf die Anode zu bis_zum Anliegen_^n__ihi_bew_eglich ist und sioh mit der von der Anode abgewendeten Rückseite an ein starres Lochgitter abstützt. Dabei kann vorgesehen sein, daß diese vertikale Relativbewegung zwischen Zwischenwand und Anode durch Anschläge so begrenzt wird, daß ein vorbestimmter minimaler Abstand zwischen ihnen nicht unterschritten werden kann, oder daß Zwischenwand und Anode aneinander mit Druck zur Anlage kommen können. Durch eine solche Relativbewegungsmöglichkeit zwischen Anode und Zwischenwand τ die bevorzugt durch vertikale Beweglichkeit der Zwischenwand bei fester Anordnung der Anode erreicht sein kann - werden die sich beim Entladen an der Anode abscheidenden, festen Reaktionsprodukte, wie Metalloxid und dergleichen, die beispielsweise pulverförmige Konsistenz haben können, durch die Zwischenwand an die Anode angedrückt und können so auch verdichtet werden, wobei bei der Verdichtung zwischen ihnen befindlicher Elektrolyt, einschließlich von sichA particularly advantageous further development of the invention provides that in the first electrolyte an intermediate wall which is permeable to the first electrolyte and which is impermeable to the reaction products which arise during discharging and which are insoluble in the first electrolyte is movable in the direction of the anode up to and including the contact from the back facing away from the anode is supported on a rigid perforated grid. It can be provided that this vertical relative movement between partition and anode is limited by stops so that a predetermined minimum distance between them cannot be undershot, or that partition and anode can come into contact with one another with pressure. Such a possibility of relative movement between the anode and the partition wall τ, which can preferably be achieved by vertical mobility of the partition wall with a fixed arrangement of the anode - the solid reaction products deposited on the anode during discharge, such as metal oxide and the like, which for example can have a powdery consistency, pressed against the anode through the partition and can thus also be compressed, with electrolyte located between them during the compression, including from itself

beim Entladen bildendem Wasser, zum Teil herausgedrückt wird und durch die Zwischenwand hindurch fließen kann. Auch können die verdichteten Reaktionsprodukte durch die Zwischenwand am Verrutschen auf der Anode gehindert werden. Durch die Größe der Belastung der Zwischenwand kann man die Dichte der Reaktionsprodukte in gewünschter Weise vorsehen. Dabei wird durch diese Reaktionsprodukte der Abstand zwischen der Zwischenwand und der Anode entsprechend ihrem beim Entladen zunehmendem Volumen durch den von ihnen ausge-when discharging forming water, is partially pushed out and flow through the partition wall can. The compacted reaction products can also slip on the anode through the partition wall be prevented. The density of the reaction products can be determined by the size of the load on the partition provide in the desired manner. The distance between the partition wall is created by these reaction products and the anode according to their increasing volume during discharging through the

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henden Druck vergrößert. Wenn sich "beim Laden die Reaktionsprodukte wieder im Elektrolyt unter Bildung von Metallionen zersetzen, verringert sich dann der Abstand zwischen Zwischenwand und Anode wieder gegebenenfalls bis zum Anliegen der Zwischenwand an die Anode. Auch ist vorteilhaft, daß die bewegliche Zwischenwand Dendriten an die Anode andrücken kann. Je näher die Zwischenwand an die Anode angedrückt wird, desto geringer wird die Elektrolytmenge zwischen Zwischenwand und Anode. Dadurch wird die Tendenz der Anode,' Metalloxide und Metallhydroxide zu bilden, verstärkt, das heißt, daß derartige Reaktionsprodukte nicht in Lösung gehen, sondern schneller ausfallen. Die Reaktionsprodukte verteilen sich gleichmäßiger über die gesamte Fläche der Zwischenwand und gewährleisten dadurch beim Laden einen gleichmäßigeren Überzug auf der Anode. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich beim Laden geringere Mengen Wasserstoff entwickeln, je -geringer der Abstand zwischen Anode und Zwischenwand ist. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft in dem Fall aus, bei dem das Element Rüttelbewegungen ausgesetzt ist oder in Schräglage gerät, weil dann die Reaktionsprodukte sich nicht an einer Stelle ansammeln können und so eine Verdickungsmöglichkeit der Anode an einer Stelle beim Laden vermieden wird.existing print enlarged. If "during charging, the reaction products are again formed in the electrolyte decompose of metal ions, the distance between the partition and the anode is then possibly reduced again until the partition is in contact with the anode. It is also advantageous that the movable partition Can press dendrites against the anode. The closer the partition is pressed to the anode, the lower the amount of electrolyte between the partition and the anode. This will increase the tendency of the Anode to form 'metal oxides and metal hydroxides, reinforced, that is, such reaction products do not go into solution, but fail faster. The reaction products are distributed more evenly over the entire surface of the partition and thus ensure a more uniform loading Coating on the anode. Another advantage is that smaller amounts of hydrogen are used when charging develop, the smaller the distance between the anode and the partition wall. This affects especially advantageous in the case in which the element is exposed to shaking movements or in an inclined position because then the reaction products cannot collect in one place and so a possibility of thickening avoiding the anode at one point during charging.

Die Zwischenwand ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie zwar für den Elektrolyten und damit auch für sich bildendes Wasser durchlässig ist, jedoch für die sich beim Entladen an der Anode bildenden festen Reaktionsprodukte, wie Metalloxid und dergleichen, sowie für Dendriten undurchlässig ist.The partition is expediently designed so that although it is for the electrolyte and thus also for the water that forms is permeable, but for the solid reaction products that form at the anode during discharge, such as metal oxide and the like, as well as being impermeable to dendrites.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zwischenwand flexibel und vorzugsweise auch kompressibel und liegt in besonders bevorzugter Weise in FormAccording to a preferred embodiment, the partition is flexible and preferably also compressible and is particularly preferably in shape

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5537 "325537 "32

eines Polsters vor. In diesem Fall kann sie beispielsweise mit ihrem Rand fest mit dem Rand der Anode oder mit der Behälterwand des Elements oder einem sonstigen relativ zur Anode unbeweglich angeordneten Teil verbunden sein. Deshalb sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform Widerlager an der Behälterwand des Elements vor, auf denen Federmittel angeordnet sind, die andererseits mit dem Rand dev Zwischenwand in Verbindung stehen. Solche Federmittei'. können beispielsweise aus Glasfasermaterial oder nicht vom Elektrolyten oder den Reaktionsprodukten angreifbaren Materialien bestehen. Hierbei hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn die Zwischenwand eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Zwischenwand aus einem Rahmen besteht, an den die Federmittel angreifen können, und in den das Material der Zwischenwand eingespannt ist.of a cushion. In this case, for example with their edge firmly to the edge of the anode or to the container wall of the element or be connected to another part immovably arranged relative to the anode. Therefore one sees further preferred embodiment abutment on the Container wall of the element before, on which spring means are arranged, the other hand with the edge dev Communicating partition wall. Such pen means. can for example be made of fiberglass material or not from the electrolyte or the reaction products vulnerable materials exist. It has been found to be particularly useful when the partition wall has sufficient inherent rigidity having. This can be achieved in that the partition consists of a frame to which the Can attack spring means, and in which the material of the partition is clamped.

Als Material für die Zwischenwand kommen in erster Linie Schaumkunststoffe mit einer ausreichenden Elastizität und Offenporigkeit in Betracht, wobei der Durchmesser der Poren den Durchgang des Elektrolyten und des Wassers gestattet, feste Reaktionsprodukte jedoch nicht durchläßt. Das Material für die Zwischenwand kann auch ein Faservlies aus gegenüber den Reaktionsprodukten und dem Elektrolyten beständigen Materialien sein, wobei die Kreuzungspunkte der Fasern vorzugsweise festgelegt sind. Insbesondere kommen hierfür alkalibeständige Faservliese aus Kunststoffen oder Cellulose in Frage. In der Regel besitzen Faservliese keine genügende Eigensteifigkeit, so daß es vorteilhaft ist, sie auf einem Gitter, NetzFoam plastics with sufficient elasticity are primarily used as the material for the partition wall and open pores are taken into account, the The diameter of the pores allows the electrolyte and water to pass through, solid reaction products but does not let through. The material for the partition wall can also be a fiber fleece from opposite the Reaction products and the electrolyte resistant materials, the crossing points of the fibers are preferably set. In particular, alkali-resistant nonwovens made of plastics are used for this purpose or cellulose in question. As a rule, fiber fleeces do not have sufficient inherent rigidity, see above that it is beneficial to place them on a grid, mesh

oder Sieb, beispielsweise einem SJochgitter, aufzu- j bringen, das mit einem Rahmen fest verbunden ist«or screen, for example a SJochgitter aufzu-, j install which is fixedly connected to a frame "

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a · a · α · · a · ■ · ta · a · α · a · ■ t

5537 - 33 -5537 - 33 -

Besteht die Zwischenwand aus einem Schaumkunststoff, so kann es in vielen Fällen vorteilhaft sein, auf der der Anode zugekehrten Oberfläche der Zwischenwand ein Diaphragma anzuordnen, das für den ersten Elektrolyten durchlässig, jedoch für die beim Entladen entstehenden, im ersten Elektrolyten unlöslichen Reaktionsprodukte undurchlässig ist..If the partition consists of a foam plastic, it can be advantageous in many cases to use the the anode facing surface of the intermediate wall to arrange a diaphragm for the first electrolyte permeable, but for the unloading, reaction products insoluble in the first electrolyte are impermeable ..

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf ungefähr ebene Ausbildung der ersten Elektrode und der Trennwand / [und gegebenenfalls der zweiten und/öder dritten Elektrode \ beschränkt ist. Es sind auch andere AusbildungenIt goes without saying that the invention is not limited to an approximately flat design of the first electrode and the partition / [and, if applicable, the second and / or the third electrode \ . There are also other trainings

möglich,bspw. konzentrische Anordnung der Elektroden • und der Trennwand.possible, e.g. concentric arrangement of electrodes • and the partition.

Erfindungsgemäße Elemente können vorzugsweise zu Eatterien oder Akkumulatoren zusammengesetzt sein, die wagen ihrer hohen Energiedichte, ihres geringen Volumens und ihres geringen Gewichtes sich u. a. auch hervorragend als Akkumulatoren zum Speichern von Solarenergie und auch für den Einsatz in Kraftfahrzeugen eignen.Elements according to the invention can preferably be assembled to form batteries or accumulators, who dare to try their high energy density, their small volume and their low weight, among other things. Also excellent as accumulators for storing solar energy and also for use in motor vehicles suitable.

Wie oben erwähnt, eignet sich für den zweiten Elektrolyten bevorzugt Alkalilauge. In manchen Fällen können \ jedoch auch andere Lösungen für den zweiten ElektrolytenAs mentioned above, alkali lye is preferably suitable for the second electrolyte. In some cases, however \, other solutions for the second electrolyte

■ infrage kommen,insbesondere basisch reagierende■ come into question, especially those with a basic reaction

■ Lösungen, beispielsweise wässrige Salmiaklösunr?-■ Solutions, for example aqueous ammonia solution? -

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der ErfinIn the drawing are exemplary embodiments of the inventor

dung dargestellt.shown.

Die beiden Figuren 1 und 2 aeigen in schematischer Darstellung je einen Längsschnitt durch ein elektrochemisches Metall^Luft-Sekundärelement 10. Das in, Fig. 1 dargestellte Element 10 Weist zwecks Zutritt von Luft zu seinem Lochböden 18 einen auf Füßen 18' ste-The two Figures 1 and 2 aeigen in a schematic representation each a longitudinal section through an electrochemical metal ^ air secondary element 10. The in, Fig. 1 Element 10 shown has a stand on feet 18 'for the purpose of air access to its perforated bottom 18

I it it I it it

I U * ·I U *

5537 - 34 -5537 - 34 -

henden, topffcrmigen Behälter 16 aus Kunststoff auf, in dessen Decke 44 ein Entlüftungsloch 45 und auf dessen eine ebene Lochplatte bildenden starren, horizontal gerichteten ebenen Lochboden 18 die Luftelektrode 11 angeordnet ist. Diese Luftelektrode 11 weist eine horizontale, ebene Schicht Aktivkohlepulver 12 als Katalysator auf, die zusammen mit einem zweiten flüssigen Elektrolyten 25 und einem ebenen, horizontal gerichteten Metallochblech den Zwischenraum zwischen einem auf dem Loch-5 boden 18 aufliegenden, gasdurchlässigen, jedoch flüssigkeitsundurchlässigen Diaphragma 14 und einem gas- und flüssigkeitsdurchlässigen ebenen Filter 15, das beispielsweise ein laugenbeständiges Faservlies aus Kunststoffasern sein kann und dessen Porengröße kleiner als die Korngröße des Aktivkohlepulvers 12 ist, ausfüllt.Existing, pot-shaped container 16 made of plastic, in the ceiling 44 of which has a ventilation hole 45 and on whose rigid, horizontally directed, flat perforated base 18, which forms a flat perforated plate, the air electrode 11 is arranged. This air electrode 11 has a horizontal, flat layer of activated carbon powder 12 as a catalyst, which, together with a second liquid electrolyte 25 and a flat, horizontally directed perforated metal plate, clears the space between a gas-permeable, but liquid-impermeable diaphragm 14 and a gas- and liquid-permeable flat filter 15, which can be, for example, an alkali-resistant fiber fleece made of plastic fibers and whose pore size is smaller than the grain size of the activated carbon powder 12, fills.

Das Metallochblech 13, dessen Löcher mit dem Aktivkohlepulver 12 gefüllt sind, liegt auf dem Diaphragma 14 auf. Das Aktivkohlepulver 12 reicht jedoch über das Lochblech 13 hinaus nach oben bis zum Filter 15.The perforated metal plate 13, the holes of which are filled with the activated carbon powder 12, lies on the Diaphragm 14 open. The activated carbon powder 12, however, extends beyond the perforated plate 13 up to the top to filter 15.

Das Metallochblech 13 besteht aus einem Metali, das weder beim Laden, noch. Leim Entladen des Elementes 10 reagiert, beispielsweise aus Nickel. Dieses Lochblech 13 ist galvanisch an den Entlade-Pluspol 19 angeschlossen, der also heim Entladen des Elementes 10 dessen Pluspol 19 bildet. 35The perforated metal sheet 13 consists of a metal, neither when loading nor. Glue discharging the element 10 reacts, for example made of nickel. This perforated plate 13 is galvanically connected to the positive discharge terminal 19, which is home to discharging of the element 10 whose positive pole 19 forms. 35

Il Il Mtl MIl Il Mtl M

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5537 - 35 -5537 - 35 -

Im Abstand oberhalb des Filters 15 erstreckt sich eine zweite, gas- und flüssigkeitsdurchlässige, ebene/ metallische Lochplatte 20 horizontal und parallel zu ihm/ die galvanisch an den Lade-Pluspol 21 des Elementes 10 angeschlossen ist. An diesem Lade-Pluspol 21 wird beim Laden positive Ladespannung angelegt. In geringem Abstand oberhalb dieser Lochplatte 20, die eine dritte Elektrode bildet/ ist eine ebene und sich ebenfalls horizontal erstreckende, im ganzen mit 22 bezeichnete Trennwand angeordnet, die aus zwei im Abstand voneinander angeordneten, ebenen, sich horizontal parallel zueinander erstreckenden Molekularsieben 23, 23' und einem den Zwischenraum zwischen ihnen ausfüllenden dritten flüssigen Elektrolyten 24 besteht.At a distance above the filter 15 extends a second, gas and liquid permeable, flat / metallic perforated plate 20 horizontally and parallel to him / the galvanically to the charging positive pole 21 of the element 10 is connected. A positive charging voltage is applied to this positive charging pole 21 during charging created. At a short distance above this perforated plate 20, which forms a third electrode / is a flat and also horizontally extending partition, designated as a whole by 22 arranged, consisting of two spaced-apart, planar, horizontally parallel to each other extending molecular sieves 23, 23 'and one filling the space between them third liquid electrolyte 24 consists.

Der zweite Elektrolyt 25 füllt den Zwischenraum zwischen dem Diaphragma 14 und dem Molekularsieb 23l aus und kann ebenfalls zweckmäßig flüssig sein.The second electrolyte 25 fills the space between the diaphragm 14 and the molecular sieve 23 l and can also expediently be liquid.

Im Abstand oberhalb der Trennwand 22 befindet sich eine plattenförmige, ebene, sich ebenfalls horizontal erstreckende, massive erste Elektrode 27 aus Metall, die an einem plattenförmigen, ebenen Träger 26 angeordnet ist. Der Träger 26 besteht aus Kunststoff, der untenseitig mit einer aufgedampften'Schicht 2*6' eines an den elektrochemischen Reaktionen nicht teilnehmenden Metalles bedampft ist, die die Elektrode 27 kontaktiert und an den negativen Pol 30 des Elementes 10 galvanisch angeschlossen ist. Die Metallelektrode 27 bildet die negative Anooardieses Elementes 10. Durch den Träger 26 und die erste Elektrode 27 führt eine Kunststoffleitung 37 hindurch, die dieden ersten Elektrolyten enthaltenden beiden Kammern 36 und 46, wie dargestellt, miteinanderAt a distance above the partition 22 is a plate-shaped, flat, also horizontal extending, massive first electrode 27 made of metal, which is arranged on a plate-shaped, flat carrier 26 is. The carrier 26 consists of plastic, the underside with a vapor-deposited 'layer 2 * 6' a metal which does not participate in the electrochemical reactions and which makes contact with the electrode 27 is vaporized and is galvanically connected to the negative pole 30 of the element 10. The metal electrode 27 forms the negative one Anooard of this element 10. Through the carrier 26 and the first electrode 27 passes a plastic pipe 37 containing the first electrolyte two chambers 36 and 46, as shown, with one another

verbindet.connects.

5537 -'36 -5537 -'36 -

Der Behälter 16 wie auch der Träger 26 nehmen an den elektrochemischen ReaktionenThe container 16 as well as the carrier 26 take to the electrochemical reactions

nicht teil, sind also ständig inaktiv. Der Behälter und der Kunststoff des Trägers 26 können beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, PVC oder dergl. bestehen.not part, so they are constantly inactive. The container and the plastic of the carrier 26 can for example Made of polyethylene, polypropylene, PVC or the like. Consist.

Der Zwischenraum zwischen der durch das Molekularsieb 23 gebildeten horizontalen Oberseite der Trennwand 22 und der ersten Elektrode 27 ist mit einem ersten flüssigen Elektrolyten 31 gefüllt, bei dem es sich um eine wässrige Metallsalzlösung handelt, deren Metall dem Metall oder dem Hauptmetall iThe space between the horizontal upper side formed by the molecular sieve 23 of the Partition 22 and the first electrode 27 is filled with a first liquid electrolyte 31, in which it is an aqueous metal salt solution, the metal of which corresponds to the metal or the main metal i

der ersten Elektrode 27 entspricht.corresponds to the first electrode 27.

Der zwischen den beiden Molekularsieben 23, 23' befindliche dritte Elektrolyt 24 der Trennwand 22The one between the two molecular sieves 23, 23 ' third electrolyte 24 of partition 22

ist ebenfalls eine wässrige Metallsalzlösung, deren ^is also an aqueous metal salt solution, the ^

Säurerest dem Säurerest des im ersten Elektrolyten |Acid residue the acid residue in the first electrolyte |

· 31 gelösten Metallsalzes entsprechen kann. Der zweite Elektrolyt 25 kann eine Alkalilauge sein, deren Alkalimetall dem Metall des im dritten Elektrolyten gelösten Metallsalzes entsprechen kann. Die Alkalilauge ist ebenfalls eine wässrige Lösung. Die Konzentrationen der in den drei Elektrolyten 24, 25, gelösten Metallverbindungen sind nicht kritisch, sollten jedoch so aufeinander abgestimmt sein, daß keiner der Elektrolyten die Neigung hat, einem benachbarten Elektrolyten /fässer in störendem Ausmaße zu entziehen, damit jeder Elektrolyt den ihm zugeordneten Raum ausfüllt.· Can correspond to 31 dissolved metal salt. The second Electrolyte 25 can be an alkali, the alkali metal of which is the same as the metal in the third electrolyte dissolved metal salt can correspond. The alkali is also an aqueous solution. The concentrations the metal compounds dissolved in the three electrolytes 24, 25 are not critical, should, however, be coordinated so that none of the electrolytes has the tendency to one To withdraw neighboring electrolytes / barrels to a disruptive extent, so that each electrolyte has the fills in the space assigned to it.

Die Volumen der Elektrolyten 24, 25 und 31 bleiben beim Laden und Entladen im wesentlichen gleich. Unter 35The volumes of the electrolytes 24, 25 and 31 remain essentially the same during charging and discharging. Under 35

ft » M « «If*· · ·ft "M" "If * · · ·

5537 - 37 -5537 - 37 -

Umständen kann sich dann, wenn das Element lO Überläden wird> Lösungsmittel elektrolytisch zersi&tzen. Dies kann man jedoch an dem Anstieg der Lade-Circumstances can arise when the element overloads lO will> electrolytically decompose solvent. However, this can be seen in the increase in charging

spannung erkennen und erforderlichenfalls vorsehen, daß das Laden selbsttätig beendet wird, wenn der Anstieg der Ladespannung auf die Gefahr des Überladens hinweist. Auch andere Möglichkeiten zur J0 Vermeidung von überladen bestehen.Detect voltage and, if necessary, ensure that charging is automatically terminated if the increase in charging voltage indicates the risk of overcharging. Other ways to J exist 0 avoid overloaded.

^ Die oben- und untenseitig von der Decke 44 und dem^ The top and bottom sides of the ceiling 44 and the

Träger 2 6 begrenzte oberste Kammer bildet eine Ausgleichkammer 46, durch die -problemlos"sichergestellt wird, daß alle Elektrolyten den Innenraum des Elementes 10 stets im erforderlichen Maß ausfüllen, indemCarrier 2 6 bounded uppermost chamber forms a compensation chamber 46, through which -problem-free "ensured is that all electrolytes always fill the interior of the element 10 to the required extent by

II die Ausglexchskammer 46 ersten Elektrolyten enthält I I the Ausglexchskammer 46 contains the first electrolyte

und.die Molekularsiebe 23, 23' für deren aus Wasserund.die molecular sieves 23, 23 'for those made from water

bestehendes Lösungsmittel durchlässig sind.existing solvent are permeable.

2020th

Die beiden Molekularsiebe 23, 23' der Trennwand 22The two molecular sieves 23, 23 'of the partition 22

sind an der Umfangswandung des Behälters 16 abgedichtet befestigt, beispielsweise in nicht dargestelltsr Weise eingespannt. Das untere Diaphragma 14 kannare sealed on the peripheral wall of the container 16 attached, for example, clamped in a manner not shown. The lower diaphragm 14 can

<—· 25 beispielsweise auf den Lochboden 18 aufgeklebt sein.<- · 25 can be glued onto the perforated base 18, for example.

Auch das Filter 15 ist an der Umfangswand des Behälters 16 abgedichtet befestigt.The filter 15 is also on the peripheral wall of the container 16 sealed attached.

Es ist ferner eine Entlüftungsleitung 33 vorhanden, die aus der den zweiten Elektrolyten 25 enthaltenden Kammer 34 des Elementes 10 durch die Behälterumfangswand hindurch bis zur Decke 44 nach außen führt zwecks Ableitens von beim Laden im zweiten Elektrolyten 25 entstehendem Sauerstoff. 35There is also a vent line 33, which consists of the one containing the second electrolyte 25 Chamber 34 of element 10 through the container circumferential wall up to the ceiling 44 to the outside leads to the discharge of oxygen produced in the second electrolyte 25 during charging. 35

« 38 -«38 -

Die Schicht 26'besteht aus einem Metall/ das beim Laden und Entladen des Elementes 10 keine galvanische Spannung zu den Lochblechen 13,:20 entwickelt und deshalb inaktiv bleibt. Beispielsweise kann es aus Nickel bestehen und die beiden metallischen Lochbleche 13, 20 können dann zweckmäßig ebenfalls aus diesem Metall, also beispielsweise aus NickelThe layer 26 'consists of a metal / that during charging and discharging the element 10 no galvanic voltage to the perforated plates 13,: 20 is developed and therefore remains inactive. For example, it can be made of nickel and the two metallic Perforated plates 13, 20 can then also expediently be made of this metal, for example nickel

bestehen.
Γ-
exist.
Γ-

Dagegen geht das Metall der ersten Elektrode 27 beim Entladen in Lösung bis es aufgebraucht ist. Die Schicht 26' vermag keine Stromlieferung herbeizuführen, so daß dann das Element 10 vollständig entladen ist. Beim Wiederaufladen bildet sich die erste Metallelektrode 27 an der Metallschicht 26' des Trägers 26 wieder aus, ohne daß dabei Dendriten entstehen. Auch ist die sich wieder bildende erste Metallelektrode 27 in sich massiv und es besteht so keine Gefahr des Abbröckeins von Metall von ihr.In contrast, the metal of the first electrode 27 dissolves during discharge until it is used up. The layer 26 'is unable to produce any current delivery, so that the element 10 is then completely discharged. When recharging, the first metal electrode 27 is formed again on the metal layer 26 'of the carrier 26 without dendrites being formed. The first metal electrode 27, which is forming again, is solid in itself and there is therefore no risk of metal breaking off from it.

r-· r- 2525th

Die aus der den ersten Elektrolyten enthaltenen Kammer 36 des Elementes in die Kammer 46 führende Leitung kann auch dem Ableiten von Wasserstoff, der bei der bein Laden im ersten Elektrolyten stattfindenden Reduktion unverbraucht bleibt, aus der Kammer 36 dienen.The line leading from the chamber 36 of the element containing the first electrolyte into the chamber 46 can also be the derivation of hydrogen, the reduction that takes place during charging in the first electrolyte remains unused, serve from the chamber 36.

Es sei erwähnt, daß die Molekularsiebe 23, 23' eine -35It should be mentioned that the molecular sieves 23, 23 'have a -35

'j ί ί ί *'j ί ί ί *

5537 - 39 -5537 - 39 -

Es sei hier noch erwähnt, daß es zum besseren Ableiten der beim Laden im zweiten Elektrolyten entstehenden Sauerstoff-Gasblasen und gegebenenfalls der im ersten Elektrolyten entstehenden Wasserstoff-Gasblasen zu den Leitungen 33, 37 zweckmäßig sein kann, daß das Element 10 im Betrieb geringfügig zur Horizontalen geneigt ist, was beispielsweise durch geringfügig unterschiedliche Höhe der Füße 18' erreicht .werden kann. Oder man kann auch vorsehen, daß das Molekularsieb 23 und auch die erste Elektrode 27 mit Träger 26 schwach zur'Horizontalen geneigt werden und die anderen im Elektrolyten befindlichen Teile, wie das Molekularsieb 23, das Diaphragma 14 usw. horizontal ausgerichtet sind. Es kann gegebenenfalls auch eine schwache Wölbung des als Diaphragma ausgebildeten Molekularsiebes 23' (das Molekularsieb 23 kann dem Molekularsieb 23' entsprechen und ebenfalls ein Diaphragma sein) und der ersten Elektrode vorgesehen sein, wobei die Entlüftungsleitungen 33, dann an den höchsten Stellen dieser Wölbung in die betreffenden Kammern 36, 34 einmünden.It should also be mentioned here that for better discharge of the oxygen gas bubbles formed during charging in the second electrolyte and possibly the hydrogen gas bubbles formed in the first electrolyte to the lines 33, 37 it can be useful that the element 10 is slightly horizontal during operation is inclined, which can be achieved, for example, by slightly different heights of the feet 18 '. Or one can also provide that the molecular sieve 23 and also the first electrode 27 with support 26 are inclined slightly to the horizontal and the other parts in the electrolyte, such as the molecular sieve 23, the diaphragm 14, etc., are aligned horizontally. If necessary , a slight curvature of the molecular sieve 23 'designed as a diaphragm (the molecular sieve 23 can correspond to the molecular sieve 23' and also be a diaphragm) and the first electrode can be provided, the vent lines 33 then at the highest points of this curvature open into the relevant chambers 36, 34.

Die Arbeitsweise dieses Elements sei an folgendem, untersuchten Beispiel beschrieben:The mode of operation of this element is described using the following examined example:

Trenngrenze haben können, die Sauerstoff-Molekül^ |Separation limit may have the oxygen molecule ^ |

(O2) durchläßt. Dennoch geht der beim Laden sich % (O 2 ) lets through. Nevertheless, the %

im zweiten Elektrolyten 25 bildende Sauerstoff nicht durch das Molekularsieb 23 hindurch, sondern sammelt sich an diesem zu Gasblasen an, die dann durch die Entlüftungsleitung 33 nach außen entweichen können.Oxygen forming in the second electrolyte 25 does not pass through the molecular sieve 23, but collects on this to form gas bubbles, which then escape to the outside through the vent line 33 can.

5537 . - 40 _5537. - 40 _

Die erste Elektrode 27 bestand bei der Untersuchung aus Zink. Der erste Elektrolyt 31 bestand aus wässriger Zinksulfatlösung, pH-Wert ca. 4-6. Der dritte Elektrolyt 24 bestand aus wässriger Kaliumsulfatlösung, pH-Wert ca. 5-8. Der zweite Elektrolyt 25 bestand aus Kalilauge. Die Molekularsiebe 23, 23' hatten jeweils eine Trenngrenze von 50, so daß sie weder für Zink, noch für SO4 und KOH durchlässig waren. Dagegen sind diese Molekularsiebe durchlässig für H, OH und H2O. Die dritte Elektrode 20 | und das Lochblech 13 bestanden aus Nickel. ^ 5 Beim Entladen waren.'die Pole 19, 30 über die Leitung 40 und eine Last 41 miteinander verbunden und es spielten sich dann folgende Vorgänge beim Entladen ab:The first electrode 27 was made of zinc when examined. The first electrolyte 31 consisted of an aqueous zinc sulfate solution, pH approx. 4-6. The third electrolyte 24 consisted of aqueous potassium sulfate solution, pH value approx. 5-8. The second electrolyte 25 consisted of potassium hydroxide solution. The molecular sieves 23, 23 'each had a separation limit of 50, so that they were not permeable to zinc, nor to SO 4 and KOH. In contrast, these molecular sieves are permeable to H, OH and H 2 O. The third electrode 20 | and the perforated plate 13 consisted of nickel. ^ 5 During unloading, poles 19, 30 were connected to one another via line 40 and a load 41 and the following processes then took place during unloading:

An der am Diaphragma 14 beginnenden Luftkathode 11 tritt folgende Reaktion ein, indem in sie durch das Diaphragma 14 Luft eindringt:At the air cathode 11 beginning at the diaphragm 14 the following reaction occurs as air penetrates through the diaphragm 14:

2 H2O + O2 + 4e~ —f> 4 0H~ Der Sauerstoff stammt aus der Umgebungsluft.2 H 2 O + O 2 + 4e ~ —f> 4 0H ~ The oxygen comes from the ambient air.

Die hierbei gebildeten 0H-Ionen wandern als Ladungsträger durch die Trennwand 22 hindurch in den ersten Elektrolyten 31 und in ihm spielt sich dann an der ersten Elektrode 27 folgende Reaktion ab:The OH ions formed in this way migrate as charge carriers through the Partition 22 through into the first electrolyte 31 and in it then plays on the first electrode 27 the following reaction:

2 Zn + 4 OH" ~» 2 Zn(OH)2 + 4e~2 Zn + 4 OH "~» 2 Zn (OH) 2 + 4e ~

Das sich bildende Zinkhydroxid Zn(OH)2 wurde ausgefällt und sank auf das ebene, horizontal gerichtete Molekularsieb 23' und lagerte sich hier in gleichmäßiger Schicht ab. Sobald das gesamte ZinkThe zinc hydroxide Zn (OH) 2 which formed was precipitated and sank onto the flat, horizontally directed molecular sieve 23 'and was deposited here in a uniform layer. Once all of the zinc

j " 5537 - 41 -j "5537 - 41 -

der ersten Elektrode 27 verbraucht war, war dieses Sekundärelement 10 entladen.of the first electrode 27 was consumed, this secondary element 10 was discharged.

Nach der Entladung wurde das Element 10 wieder geladen, indem der positive Pol der Ladespannungsquelle an den Ladepol 21 und der negative Pol der Ladespannungsquelle an den Pol 30 in nicht dargestellter Weise angeschlossen wurde. Die Ladespannung betrug ca. 1,8.V, wobei erwähnt sei, daß dem Element beim Entladen eine Spannung von ca. 1,2 bis 1,3 V ohne weiteres entnommen werden kann..After the discharge, the element 10 was charged again using the positive pole of the charging voltage source to the charging pole 21 and the negative pole of the charging voltage source to the pole 30 in not shown Way was connected. The charging voltage was about 1.8.V, whereby it should be mentioned that the When discharging, a voltage of approx. 1.2 to 1.3 V can easily be taken from the element.

Beim Laden findet im zweiten Elektrolyten folgende Reaktion statt:When charging, the following reaction takes place in the second electrolyte:

1 H2O- 4e~ __* 0^+4 H+ 1 H 2 O- 4e ~ __ * 0 ^ + 4 H +

Die dritte Elektrode 20 ändert sich dabei nicht.The third electrode 20 does not change.

Der sich bildende Saperstoff O2entweicht durch die Entlüftungsleitung 33. Die sich im zweiten Elektrolyten 25 bildenden Η-Ionen wandern als Ladungsträger durch den dritten Elektrolyten 24 der Trennwand 22 und deren Molekularsiebe 23, 23' hindurch in den ersten Elektrolyten 31 und es spielt sich in ihm folgende Reaktion ab:The sap substance O 2 that forms escapes through the vent line 33. The Η-ions that form in the second electrolyte 25 migrate as charge carriers through the third electrolyte 24 of the partition 22 and its molecular sieves 23, 23 'into the first electrolyte 31 and it plays out the following reaction occurs in it:

3030th

Zn(OH)2 + 4 H+ 2 Zn++ + 4Zn (OH) 2 + 4 H + 2 Zn ++ + 4

Die hierbei aus dem Zinkhydroxid Zn(OH) - frei werdenden Zink-Ionen schlugen sich als gleichmäßige,The here from the zinc hydroxide Zn (OH) - free resulting zinc ions were found to be uniform,

massive Zinkschicht 27 an der Metallschicht 26' 35massive zinc layer 27 on the metal layer 26'35

*· « ■ < # t »4 | I 11(1 It* · «■ <# t» 4 | I 11 (1 It

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* · · 44·ΙΙ·| III* · · 44 · ΙΙ · | III

5537 _ 42_5537 _ 42_

des Trägers 26 nieder. Damit entstand die erste Elektrode 27 beim Laden wieder als massive, ebene, ungefähr gleich dicke Zinkschicht. Sie haftet an dem Trägermetall sehr fest, kannof the carrier 26 down. The first electrode 27 thus emerged again as a massive, flat, zinc layer of approximately the same thickness. It adheres very firmly to the carrier metal, can

sich also nicht ablösen. Bei der Wiederbildung der Elektrode 27 bildeten sich keine Dendriten, so daß eine hohe Anzahl von Lade-und Entladezyklen 2Q mit diesem Element 10 erreicht werden können.So don't peel off. When the electrode 27 was re-formed, no dendrites were formed, see above that a high number of charge and discharge cycles 2Q can be achieved with this element 10.

Es zeigte sich, daß die im dritten Elektrolyten 2 befindlichen Kalium-Ionen weder beim Laden noch beim Entladen, noch in der übrigen Zeit durch das Molekularsieb 23 hindurch gingen, obwohl dessen Trenngrenze 50 betrug, also dieses Molekularsieb wie auch das Molekularsieb 23 an sich für Kalium-Ionen durchlässig v/ar. Es ist anzunehmen, daß dieser überraschende Effekt darauf beruht, daß die Kalium-Ionen im dritten Elektrolyten 24 keine Affinität zu den im ersten Elektrolyten 31 befindlichen Säuren resten SO. mehr hatten, weil sie im dritten Elektrolyten an die in ihm befindlichen Säurereste SO. ausreichend fest angebunden waren und diese Verbindung K„SO. ein über der Trenngrenze des Molekularsiebes 23 liegendes Molekulargewicht von ca, 174 hat. Damit verdünnt sich der zweite und dritte Elektrolyt 25 und 24 nicht irreversibel. Auch wurde festgestellt, daß die Selbstentladung des Sekundärelementes 10 äußerst gering ist, so daß esf wenn kein Strom entnommen wird, seine Ladung Über sehr lange Zeit behält.It was found that the potassium ions in the third electrolyte 2 did not pass through the molecular sieve 23 during charging or discharging, or during the rest of the time, although its separation limit was 50, i.e. this molecular sieve as well as the molecular sieve 23 per se Potassium ions permeable to / from. It can be assumed that this surprising effect is based on the fact that the potassium ions in the third electrolyte 24 have no affinity for the acids present in the first electrolyte 31. had more, because in the third electrolyte they were attached to the acid residues SO. were sufficiently firmly tied and this connection K “SO. has a molecular weight of approx. 174 above the separation limit of the molecular sieve 23. The second and third electrolytes 25 and 24 are therefore not irreversibly diluted. It was also found that the self-discharge of the secondary element 10 is extremely low, so that f when no current is drawn, its charge over very long time reserves.

Die genannte Trenngrenze der Molekularsiebe 23, 23' war kleiner als das Atomgewicht von Zink und dasThe mentioned separation limit of the molecular sieves 23, 23 'was smaller than the atomic weight of zinc and that

5537 - 43 -5537 - 43 -

Molekulargewicht von SO- Und von KO'H, so daß sie p weder Zink, noch den Säürerest SO4,noch Kaliümhydroxid durchlassen.Molecular weight of SO And from KO'H so that they, nor the Säürerest SO 4, more Kaliümhydroxid transmit p neither zinc.

Das in Pig. 2 dargestellte Element zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, Gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 und 2 haben die gleiche Bedeutung, so daß auf die entsprechenden Ausführungen bezüglich ihrer Bedeutung und Wirkungsweise auf Pig. 1 verwiesen werden kann.That in Pig. The element shown in FIG. 2 shows a further preferred embodiment of the invention, the same reference symbols in FIGS. 1 and 2 have the same meaning, so that on the relevant remarks regarding their Meaning and mode of action on Pig. 1 can be referenced.

Der wesentliche Unterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 besteht darin, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 das zweite Molekularsieb 23' und damit auch der dritte Elektrolyt 24 entfallen. Ferner ist im ersten. Elektrolyten 31 eine Zwischenwand 5G angeordnet, die für den ersten Elektrolyten 31 durchlässig, jedoch für die beim Entladen entstehenden, im ersten Elektrolvten 31 unlöslichen Reaktionsprodukte 52 undurchlässig ist. Die Zwischenwand -50 ist elastisch und in Richtung auf die Anode 27 zu beweglich und stützt sich mit der von der Anode abgewendeten Rückseite an einem starren Lochgitter 54 ab. Auf der anderen Seite der Zwischenwand 50 liegt ein für den ersten Elektrolyten durchlässiges, jedoch für die Reaktionsprodukte 52 undurchlässiges Diaphragma 51 auf, damit die Reaktionsprodukte nicht in die Zwischenwand 50 eindringen können. Diese Zwischenwand 50 ist etwas komprimiert und drückt das Diaphragma 51 an die Reaktionsprodukte 52 und damit diese an die Anode 27 federnd an. Im frisch geladenen Zustand des Elements 10 kann sich die elastische Zwischenwand 50 - gegebenenfalls mit dem darauf angeordneten Diaphragma 51 - praktisch vollständig an die Anode 27 anlegen.The essential difference between the embodiments of FIGS. 1 and 2 is that in the embodiment according to FIG. 2, the second molecular sieve 23 'and thus also the third electrolyte 24 are omitted. Further is in the first. Electrolyte 31, an intermediate wall arranged 5G, the permeable to the first electrolyte 31, but for the resulting during discharge, in the first electric soldering that 31 u nlöslich en Rea tio n sprodukte 52 is impermeable. The partition 50 is elastic and can be moved in the direction of the anode 27 and is supported with the rear side facing away from the anode on a rigid perforated grid 54. On the other side of the intermediate wall 50 lies a diaphragm 51 which is permeable to the first electrolyte but impermeable to the reaction products 52, so that the reaction products cannot penetrate into the intermediate wall 50. This intermediate wall 50 is somewhat compressed and presses the diaphragm 51 against the reaction products 52 and thus against the anode 27 in a resilient manner. In the freshly charged state of the element 10, the elastic intermediate wall 50 - optionally with the diaphragm 51 arranged thereon - can practically completely lie against the anode 27.

_ 44 5537 _ 44 5537

Vorzugsweise "besteht die Zwischenwand 50 aus einem offenporigen elastischen Schaumkünststoff, Anstelle eines solchen elastischen Schaumkunststoffes kann gegebenenfalls ein elastisches, komprimierbares Faservlies oder dergleichen treten. Auch ist es möglich, die Zwischenwand 50 in sich . starr auszubilden, so daß sie eine gewisse Eigensteifigkeit besitzt, und sie mittels örtlich eng begrenzten Federmitteln in Richtung auf die Anode 27 zu. belasten. In diesem Fall kann das Lochgitter 54 entfallen und durch Widerlager für die Federmittel ersetzt werden.The partition 50 preferably consists of an open-pored elastic foam plastic. Instead of such an elastic foam plastic, an elastic, compressible fiber fleece or the like can optionally be used. It is also possible to make the partition 50 rigid so that it has a certain inherent rigidity, and to load them by means of locally narrowly limited spring means in the direction of the anode 27. In this case, the perforated grid 54 can be omitted and replaced by abutments for the spring means.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat es sich als zweckmäßig gezeigt, daß die Kammer 36 von der Kammer 46» die ebenfalls den ersten Elektrolyten 31 enthält und mit der Kammer "56 über eine Kunststoffleitung 37 verbunden ist, durch eine in die Kunststoffleitung 37 eingesetzte Membran 53 getrennt ist, so daß zwar der erste Elektrolyt 31 ungehindert von der Kammer 36 in die Kammer 46 strömen kann und umgekehrt, aber keine Reaktionsprodukte 52 aus der Kammer 36 in die Kammer 46 gelangen können. Dadurch wird der ungehinderte Fluß des ersten Elektrolyten 31 gewährleistet, insbesondere bei einer Schräg- oder Senkrechtstellung des Elements 10.In the embodiment according to FIG. 2, it has proven to be useful shown that the chamber 36 of the chamber 46 »which also contains the first electrolyte 31 and with the Chamber "56 is connected via a plastic line 37, through a membrane inserted into the plastic line 37 53 is separated, so that the first electrolyte 31 can flow unhindered from the chamber 36 into the chamber 46 can and vice versa, but no reaction products 52 can get from the chamber 36 into the chamber 46. Through this the unimpeded flow of the first electrolyte 31 is ensured, in particular in the case of an inclined or vertical position of element 10.

Die Arbeitsweise des Elements 10 nach Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie bei der in Fig. 1 angegebenen Arbeitsweise. Im geladenen Zustand des Elements 10 wird das Diaphragma 51 mittels der Zwischenwand 50 praktisch bis zum Anliegen an die Anode 27 gedrückt. Je weiter dann eine Entladung des Elements 10 fortschreitet, desto mehr wird zwar die Anode 27 abgetragen, doch sind die gebildeten Reaktionsprodukte 52 voluminöser und bewirken dadurch einen immer größer werdenden Abstand zwischen der Anode 27 und der Oberfläche des Diaphragmas 51. Durch den ständigen Druck der Zwischenwand 50 über das Diaphragma 51 auf die Reaktionsprodukte 52 werden letztere an einem Wandern gehindert. Sie verbleiben also im wesentlichen amThe operation of the element 10 according to the embodiment according to FIG. 2 is essentially the same as the operation shown in FIG. When the Element 10, the diaphragm 51 is pressed by means of the intermediate wall 50 practically until it rests against the anode 27. The further a discharge of the element 10 then proceeds, the more the anode 27 is eroded, but there are the reaction products 52 formed are more voluminous and thereby cause an ever-increasing distance between the Anode 27 and the surface of the diaphragm 51. By the constant pressure of the intermediate wall 50 over the diaphragm 51 on the reaction products 52, the latter are prevented from migrating. So you essentially stay on

5537 w 45 -5537 w 45 -

Ort ihres Entstehens und können somit insbesondere bei einer Schräg- oder Senkrechtstellung des Elements 10 keine Ansammlungen im Bereich der Kunststoffleitung 37 ■bilden.Location of their origin and can therefore be used in particular when the element 10 is in an inclined or vertical position no accumulations in the area of the plastic pipe 37 ■ educate.

Nach dem vollständigen oder praktisch vollständigen Entladen des Elements 10, das heißt, wenn praktisch das gesamte Anodenmetall in Metallionen überführt ist, wird das Element 10 in an sich üblicher Weise wieder geladen. Je weiter die Metallionen in den ungeladenen metallischen Zustand überführt werden und sich auf der Anode 27 nie-* derschlagen, desto stärker legt sich das Diaphragma E51 an die Anode 27 an. Bei diesem Vorgang legen die Metallionen nur einen kursen Weg zurück, wodurch einö Wasserstoffentwicklung weitgehend unterdrückt wird.After the element 10 has been completely or practically completely discharged, that is to say when practically all of it The anode metal is converted into metal ions Element 10 is reloaded in a conventional manner. Ever furthermore the metal ions are converted into the uncharged metallic state and are never on the anode 27 the more strongly the diaphragm E51 rests against the anode 27. During this process, the metal ions attach only a short way back, which largely suppresses the evolution of hydrogen.

Claims (1)

β I Ik* · tβ I Ik * t - 1 -- 1 - ft ft *« · ι ι ■ a ι « a n« ι ι im tfc ·* «· Ι ι ■ a ι« a n «ι ι in the tfc · * « ··· β ι IkI · t* «··· β ι IkI · t sprue he sprue hey 1. Elektrochemisches Element, welches eine metallische erste Elektrode, die seine negative Anode bildet, und einen mit ihr beim Entladen chemisch reagierenden, gelöstes Metallsalz enthaltenden ersten Elektro-1. Electrochemical element, which is a metallic first electrode, which forms its negative anode, and one that reacts chemically with it during discharge, first electro- lyten aufweist und ferner eine zweite Elektrode hat, die· die positive Kathode bildet, der ein zweiter Elektrolyt zugeordnet ist, der vom ersten Elektrolyten durch eine poröse Trennwand getrennt ist, dadurch gekennzeichnet , daß im zweiten Elektrolyten (25) beim Entladen des Elements (10) negative OH-Ionen als uadungsträger gebildet werden, für die die Trennwand (22) durchlässig ist, und daß die Trennwand (22) als eine den Übertritt des Metalls und der Säurereste des im ersten Elektrolyten (31) gelösten Metallsalzes in den zweiten Elektrolyten (25) verhindernde Sperre w irkt.has lytes and furthermore has a second electrode, which · forms the positive cathode to which a second electrolyte is assigned, that of the first electrolyte is separated by a porous partition, thereby characterized in that negative in the second electrolyte (25) when discharging the element (10) OH ions are formed as charge carriers for which the Partition wall (22) is permeable, and that the partition wall (22) as one of the passage of the metal and the acid residues the metal salt dissolved in the first electrolyte (31) from entering the second electrolyte (25) w irks. - 2 -- 2 - 2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein- w'iederaufladbares Sekundärelement (10) ist und die Trennwand (22) für beim Laden sich im zweiten Elektrolyten (25) bildende, positiv geladene Wasserstoffionen durchlässig ist, so daß diese in den ersten Elektrolyten (31) einwandern können.2. Element according to claim 1, characterized in that it is a rechargeable secondary element (10) and the partition wall (22) for positively charged electrolytes which form in the second electrolyte (25) during charging Hydrogen ions are permeable, so that they migrate into the first electrolyte (31) can. ./ "3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab f es ein nicht wiederaufladbares Primärelement ist../ "3. Element according to claim 1, characterized in that f it is a non-rechargeable primary element. 1515th ■ 4. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche,■ 4. Element according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (22.) ein einziges Molekularsieb (23) aufweist, dessen Trenngrenze so getroffen ist, daß sie für die OH- und für Η-Ionen und vorzugsweise- auch .für das Lösungsmittel der.Elektrolyten, durchlässig ist, jedoch nicht für die anderen im zweiten Elektrolyten (25) enthaltenen-Moleküle., und/cder Ionen.characterized in that the dividing wall (22.) has a single molecular sieve (23), the separation limit of which is made so that it is for the OH and for Η ions and preferably also .for the solvent der.Elektrolyten, is permeable, but not for the other molecules contained in the second electrolyte (25)., and / c the ions. 2525th 5i Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (22) zwei Molekularsiebe (23,23') aufweist, zwischen denen sich ein dritter Elektrolyt (24) befindet, derart, daß der" Übergang von Kationen aus dem zweiten Elektro1yten (25) in den ersten Elektrolyten (31) mit Ausnahme von Wasserstoffkatxonen verhindert wird.5i element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the partition (22) has two molecular sieves (23, 23 '), between which there is a third electrolyte (24), such that the "transfer of cations from the second electric yten 1 (25) into the first electrolyte (31) is prevented, with the exception of Wasserstoffkatxonen. 3535 55375537 6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Elektrolyt (24) Metallsalz gelöst enthält, vorzugsweise Alkalimetallsalz.6. Element according to claim 5, characterized in that the third electrolyte (24) dissolved metal salt contains, preferably alkali metal salt. 7. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurerest des im dritten Elektrolyten (24) gelösten Metallsalzes dem Säurerest des im ersten Elektrolyten (31) gelösten Metallsalzes enfepricht.7. Element according to claim 6, characterized in that the acid residue in the third electrolyte (24) dissolved metal salt enfepricht the acid residue of the metal salt dissolved in the first electrolyte (31). 8. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurerest des im dritten Elektrolyten (24)8. Element according to claim 6, characterized in that the acid residue in the third electrolyte (24) T5 gelösten Metallsalzes stärker sauer als der Säurerest des im ersten Elektrolyten (31) gelösten Metallsalzes ist,T5 dissolved metal salt is more acidic than the acid residue of the metal salt dissolved in the first electrolyte (31), 9. Element nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall des im dritten Elektrolyten (24) gelösten Metallsalzes dem Metall einer im zweiten Elektrolyten (25) gelösten Metallvsrbindung entspricht.9. Element according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the metal of the third electrolyte (24) dissolved metal salt is the metal of a metal compound dissolved in the second electrolyte (25) is equivalent to. 10. Element nach Anspruch 6, 7j S oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurerest des Metallsalzes des dritten Elektrolyten (24) ein Atomgewicht über der Trenngrenze des den dritten Elektrolyten (24) von 3em zweiten Elektrolyten (25) trennenden Molekularsiebes (23) aufweist.10. Element according to claim 6, 7j S or 9, characterized in that that the acid residue of the metal salt of the third electrolyte (24) is one atomic weight above that Separation limit of the molecular sieve separating the third electrolyte (24) from the third second electrolyte (25) (23). - 4 -- 4 - 11· Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (11) eine Sauerstoff-Kathode, vorzugsweise eine Luftkathode ist, die beim Entladen den positiven PoI^ (19) des Elementes (10) bildet. 1011 element according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrode (11) is an oxygen cathode, preferably is an air cathode, which forms the positive PoI ^ (19) of the element (10) when discharging. 10 12. Element nach Anspruch 1.1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (11) als Katalysator Aktivkohlepulver (12) aufweist.12. Element according to claim 1.1, characterized in that that the second electrode (11) has activated carbon powder (12) as a catalyst. 1i3. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle (12) von einem Metallgitter oder dergleichen (13) kontaktiert ist«1i3. Element according to claim 12, characterized in that that the activated carbon (12) is contacted by a metal grid or the like (13) « .Ϊ4. Element nach Anspruch 12.oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine dritte Elektrode (20) aufweist, die dem Anschluß eines positven Poles einer dem Laden des Elementes dienönden Ladestromquelle dient und daß die dritte Elektrode sich außerhalb des Aktivkohlepulvers (12) jedoch noch innerhalb des zweiten Elektrolyten (25) befindet..Ϊ4. Element according to claim 12 or 15, characterized in that that it has a third electrode (20) which are used to connect a positive pole of the element to be charged Charging current source is used and that the third electrode is outside of the activated carbon powder (12), however is still within the second electrolyte (25). T5· Element nach Anspruch 14/ dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohleschicht (12) durch ein für ihr Aktivkohlepulver undurchlässiges, jedoch für den zweiten Elektrolyten (25) durchlässiges Filter (15) von dem über ihr befindlichen Bereich des zweiten Elektrolyten, in welchem sichT5 element according to claim 14 / characterized, that the activated carbon layer (12) by an impermeable to its activated carbon powder, however, for the second electrolyte (25) permeable filter (15) from the one above it Area of the second electrolyte in which die dritte Elektrode (20) befindet, getrennt ist. 35the third electrode (20) is located, is separated. 35 -δ--δ- 16. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Elektrolyten (25) eine Entlüftungsleitung (33) für sich beim Laden bildenden Sauerstoff zugeordnet ist.16. Element according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrolyte (25) has a vent line (33) is assigned for oxygen formed during charging. 17. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode ebenfalls eine Metallelektrode ist, die beim Entladen den positiven Pol bildet.17. Element according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the second electrode is also a metal electrode used in Discharge forms the positive pole. 1.8. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elektrolyt einen pH-Wert aufweist, dar größer als 7 ist.1.8. Element according to one of the preceding claims, characterized in that the second Electrolyte has a pH greater than 7. 1!9. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Elektrolyten eine Entlüftungsleitung (45) für denjenigen Wasserstoff zugeordnet ist, der bei der beim Laden im ersten Elektrolyten auftretenden chemischen Reduktion unverbraucht bleibt.1! 9. Element according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrolyte a vent line (45) is assigned for the hydrogen that is used in the Charging in the first electrolyte occurring chemical reduction remains unused. 20, Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (27) eine Aluminium-Elektrode ist. 20, element according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrode (27) is an aluminum electrode. * «11-4 4 * & • · * · * 6 « Λ * * «11-4 4 * & • · * · * 6« Λ * Il · · λ m * ·Il · λ m * · I « · ti ·» ti.««·I «· ti ·» ti. «« · I I i ί i . . . , 4I I i ί i. . . , 4 III·· ■■ · · a . «.III ·· ■■ · · a. «. 21 , Element nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (27) eine Zink-Elektrode ist.21, element according to one of claims 1 to 19, characterized in that the first electrode (27) is a zinc electrode. 22« Element nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (27) eine Magnesium-Elektrode ist.22 «element according to one of claims 1 to 19, characterized in that the first electrode (27) is a magnesium electrode. 23. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Elektrode (27) geringe Mengen von Erdalkalimetall zulegierc sind und/oder im ersten Elektrolyten (31) vor dem ersten Laden des Elementes eine geringe Menge Erdalkalihydroxid, vorzugsweise Calciumhydroxid, enthalten ist, das beim erstmaligen Laden sich im ersten Elektrolyten löst und dessen Erdalkalimetall sich dann an der ersten Elektrode (27) zusammen mit deren Hauptmetall niederschlägt.23. Element according to one of the preceding claims, characterized in that small amounts of alkaline earth metal are added to the first electrode (27) are and / or in the first electrolyte (31) before the first charging of the element a low Amount of alkaline earth metal hydroxide, preferably calcium hydroxide, is contained in the first time Charges dissolve in the first electrolyte and its alkaline earth metal then adheres to the first electrode (27) precipitates together with their main metal. 24·. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche,24 ·. Element according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolytcharacterized in that the first electrolyte (31) ausschließlich oder im wesentlichen nur Metallionen enthält, die dem Metall des in ihm gelösten Metallsalzes entsprechen.(31) Contains exclusively or essentially only metal ions which are the same as the metal in it dissolved metal salt correspond. 25. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche,25. Element according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallsulfat gelöst enthält.characterized in that the first electrolyte (31) contains a metal sulfate in dissolved form as the metal salt. 26, Element, nach, einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch. gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallhydrogensulfat gelöst enthält.26, element according to any one of claims 1 to 24, characterized. characterized in that the first electrolyte (31) contains a metal hydrogen sulfate in dissolved form as the metal salt. - 7 -- 7 - 27. Element nach einem der Ansprüche 1 "bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallnitrat gelöst enthält.27. Element according to one of claims 1 "to 24, characterized in that that the first electrolyte (31) contains a metal nitrate dissolved as a metal salt. 28. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metall— salz ein Metallchlorid gelöst enthält.28. Element according to one of claims 1 to 24, characterized in that that the first electrolyte (31) contains a metal chloride dissolved as a metal salt. 29. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallsalz einer wasserlöslichen organischen Säure gelöst enthält.29. Element according to one of claims 1 to 24, characterized in that that the first electrolyte (31) as a metal salt is a metal salt of a water-soluble organic Contains dissolved acid. 30. Element nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallsalz einer wasserlöslichen ein—, zwei- oder dreibasischen Carbonsäure oder Hydroxycarbonsäure gelöst enthält»30. Element according to claim 29, characterized in that the first electrolyte (31) is a metal salt as the metal salt a water-soluble mono-, di- or tribasic carboxylic acid or hydroxycarboxylic acid in dissolved form » 31. Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallsalz der Essigsäure gelöst enthält.31. Element according to claim 30, characterized in that the first electrolyte (31) is a metal salt as the metal salt contains dissolved acetic acid. 32. Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt (31) als Metallsalz ein Metallsalz der Citronensäure gelöst enthält.32. Element according to claim 30, characterized in that the first electrolyte (31) is a metal salt as the metal salt which contains dissolved citric acid. 33. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Elektrolyt eine wässrige Lösung ist.33. Element according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one Electrolyte is an aqueous solution. 34. Element nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elektrolyt (25) wässrige Alkalilauge ist/ die vorzugsweise 20 bis 45 Gewichtsprozent Alkalihydroxid enthält.34. Element according to claim 33, characterized in that that the second electrolyte (25) is aqueous alkali lye / which is preferably 20 to 45 percent by weight Contains alkali hydroxide. 35. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Elektroden (11,27) und die Trennwand (22) ungefähr eben und im Abstand übereinander angeordnet sind und ihre Betriebsstellungen vorzugsweise ungefähr horizontal sind.35. Element according to one of the preceding claims, characterized in that its electrodes (11, 27) and the partition wall (22) are approximately flat and spaced one above the other and their operating positions are preferably approximately horizontal. 36. Element nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,36. Element according to claim 35, characterized in that daß die Trennwand (22) sich vertikal unterhalb der ersten Elektrode (27) befindet.that the partition (22) is located vertically below the first electrode (27). 37· Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel der Elektrolyten (24;25,31) dieselbe chemische Verbindung sind und die Trennwand (22) für dieses Lösungsmittel durchlässig ist.37 · Element according to one of the preceding claims, characterized in that the solvents of the electrolytes (24; 25,31) are the same chemical compound and the partition (22) is permeable to this solvent. 38, Element nach Anspruch 34 , dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elektrolyt Kalilauge und/oder Natronlauge ist.38, element according to claim 34, characterized in that that the second electrolyte is potassium hydroxide and / or sodium hydroxide solution. 39, Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der erste Elektrolyt einen pH-Wert kleiner 7 aufweist.39, element according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrolyte has a pH value of less than 7. '40. Element nach einem der Ansprüche 1 - 38, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Elektrolyt einen pH-Wert gleich 7 oder et vas größer als 7 aufweist.'40. Element according to one of Claims 1 to 38, characterized in that the first electrolyte has a pH equal to 7 or et vas greater than 7. 41·.Element nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Elektrolyten (31) eine für den ersten Elektrolyten (31) durchlässige, jedoch für die beim Entladen entstehenden, im ersten Elektrolyten (31) Unlöslichen Reaktionsprodukte (52) undurchlässige41 · .Element according to at least one of claims 1 to 40, characterized characterized in that in the first electrolyte (31) one for the first electrolyte (31) permeable, but for the electrolyte created during discharge in the first (31) Insoluble reaction products (52) impermeable t 1t 1 β I t »II Il β I t »II Il L"9"l " "L " 9 " l "" 55375537 Zwischenwand (50) in Sichtung auf die Anode (27) zu bis zum Anliegen an ihr beweglich ist und sich mit der von der Anode (27)·abgewendeten Rückseite an ein starres I'ochgitter (54) abstützt.Partition (50) in sight of the anode (27) up to is movable to rest against it and with the rear side facing away from the anode (27) it attaches to a rigid one I support grid (54). 42. Element nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (50) durch ein elastisches, offenporiges Polster aus Schaumkunststoff, Faservlies oder dergleichen gebildet ist, das an einem starren, für a.en ernten Elektrolyten (31) durchlässigen Lochgitter oder Widerlager (54) abgestützt ist.42. Element according to claim 41, characterized in that the intermediate wall (50) is formed by an elastic, open-pore cushion made of foam plastic, fiber fleece or the like, which is attached to a rigid perforated grid or abutment (31) permeable for a.en harvesting electrolyte (31) 54) is supported. 43. Element nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (50) eine ausreißende Eigeneteifigkeit aufweist und durch mindestens an einem Widerlager (54) siGh abstützenden Federmittel oder dergleichen auf die Anode (27) zu belastet ist.43. Element according to claim 41 or 42, characterized in that the intermediate wall (50) has an inherent rigidity which is tearing out and by spring means or the like supporting at least one abutment (54) siGh is loaded on the anode (27). 44. Element nach mindestens einem der Ansprüche 41 bis 43> dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Anode (27) zu-44. Element according to at least one of claims 41 to 43> characterized in that on the anode (27) to- |: gekehrten Oberfläche der Zwischenwand (50) ein Dia| : swept surface of the partition (50) a slide phragma (51) angeordnet ist, das für den ersten Elektrolyten (31) durchlässig, jedoch für die beim Entladen entstehenden, im ersten Elektrolyten (31) unlöslichen Reaktionsprodukte (52) undurchlässig ist.phragm (51) is arranged, which is permeable for the first electrolyte (31), but for the discharge resulting, in the first electrolyte (31) insoluble reaction products (52) is impermeable.
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