DE936699C

DE936699C - Galvanisches Element

Info

Publication number: DE936699C
Application number: DEP42466A
Authority: DE
Inventors: Helmut Jedlicka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-05-12
Filing date: 1949-05-12
Publication date: 1955-12-22

Description

Galvanisches Element Zusatz zum ,Patent 929 560 Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der im Hauptpatent 929 56o beschriebenen Erfindung. Es ist dort ein galvanisches Element mit einer Alkalilauge als Elektrolyt und einer positiven Elektrode, bestehend aus einem im Elektrolyten praktisch unlöslichen Metall-Oxyd wie Cu O, A920, Ni 02 oder Kohle, vorgeschlagen worden, bei dem gemäß der Erfindung die negative Elektrode eine Alkali-Amalgam-Elektrode in einer Konzentration von weniger als 3 Gewichtsprozent Alkali-Metall ist. Elemente dieser Art haben den bedeutenden Vorteil unbegrenzter Haltbarkeit und steter Betriebsbereitschaft.
Ziel der Erfindung ist es, diese Elemente noch hinsichtlich der Selbstentladung zu verbessern, um zu erreichen, daß die Zelle nicht wie bisher vor jeder größeren Stromentnahme mit den Aktivierungsstoffen beschickt werden muß, sondern mit einer größeren, für mehrere Tage ausreichenden Menge auf einmal versorgt werden kann. Es wurde beobachtet, daß die Natriumkonzentration in der Quecksilber-Elektrode zur Oberfläche hin stark zunimmt, in ihr selbst am größten ist und deshalb bei in den Elektrolyt versenkter Quecksnlber-Elektrode die Neigung zur Selbstentladung vergleichsweise groß ist. Wesentlich zur Selbstentladung können außerdem in die Zelle gelangte Fremdstoffe beitragen, weil sie auf dem Quecksilber aufschwimmen und also ebenfalls in der Grenzschicht Ouecksilber-Elektrolyte anwesend sind. Die Lösung der sich hieraus ergebenden Erfindungsaufgabe, nämlich dem Elektrolyt Natrium in ausreichender Konzentration und Menge und praktisch unabhängig von dem in die Zelle gegebenen Natriumvorrat zu bieten, ferner Fremdstoffe aus der Grenzzone Quecksilber-Elektrolyt fernzuhalten, wurde nun im Sinne der Erfindung darin erkannt, daß das Quecksilber der negativen Elektrode vermittels eines alkalidurchlässigen Diaphragmas derart über dem Elektrolyt gehalten wird, daß dieser den Quecksilberspiegel nicht zu überdecken vermag. Vorzugsweise bildet das Diaphragma den Boden eines besonderen Einsatzgefäßes, an dem zugleich der negative Pol und ein verschließbarer Einfüllstutzen für das Alkali-Aktivierungsmittel angeordnet sind. Dabei kann das Einsatzgefäß zugleich den Verschluß für das Elementgehäuse bilden. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht das Elementgehäuse aus Metall und bildet, mit der positiven Elektrode in leitender Verbindung stehend, den Pluspol des Elementes. Die positive Elektrode wird vorteilhafterweise in Gestalt eines z.. B. Kupferoxyd enthaltenden Drahtnetzbeutels von einer in das Elementgehäuse eingesetzten für den Elektrolyten durchlässigen Zwischenwand in stromleitender Berührung mit dem Boden des topfförmigen Elementgehäuses gehalten. Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung wird ein in an sich bekannter Weise verdickter Elektrolyt (Trockenelektrolyt) verwendet und auf diese Art ein Element erhalten, das hinsichtlich seiner Gebrauchsfähigkeit den Trockenelementen sehr nahe kommt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, aus der Zeichnung und den Patentansprüchen.
Die Zeichnung zeigt ein galvanisches Element gemäß der Erfindung von der Seite gesehen im Schnitt.
In einem topfartigen Metallgehäuse i aus vernickeltem Eisenblech od. dgl. befindet sich in einem Drahtnetzbeutel aus Kupfer-, Nickel- oder Eisendraht 13 körniges Kupferoxyd 2. Eine gelochte Metallscheibe 3, die in das Gehäuse i eingepaßt ist, drückt den Beutel 13 fest auf den Gehäuseboden, um eine gute Stromableitung zu gewährleisten. Das Kupferoxyd 2 bildet die positive Elektrode des Elementes und demnach das topfartige Metallgehäuse i dessen Pluspol.
Mit q. ist der Elektrolyt bezeichnet, der im Beispielsfalle aus Natronlauge (NaOH) bestehen möge und in bekannter Weise durch Mehl od. dgl. verdickt sein soll (Troökenelektrolyt).
In das Metallgehäuse i ist von oben her ein aus isolierendem Kunststoff bestehendes Einsatzgefäß 5 derart eingesetzt, daß es auf der Sicke 6 aufliegt. Das Einsatzgefäß ist mit dem Gehäuse i dicht verklebt. Ein Kupferstab 7, der an seinem unteren Ende einen Kupferdrahtring 8 trägt, führt aus dem Einsatzgefäß als negativer Pol. Den Boden des Einsatzgefäßes 5 bildet ein Diaphragma io aus porösem Kunststoff od. dgl. mit der Eigenschaft, Quecksilber zurückzuhalten, . eine Diffusion des Natrium aber zuzulassen. über dem Diaphragmaio befindet sieh die Quecksilber-Elektrode 9; sie bedeckt den Drahtring 8; wobei die Maßverhältnisse und die Quecksilbermenge so gewählt sind, daß das Element auch in schräger, gegebenenfalls auch in liegender Stellung arbeiten kann. Das Einsatzgefäß 5 taucht mit seinem unteren, durch das Diaphragma io verschlossenen Ende etwas in. den Elektrolyten q. ein.
Oben am Einsatzgefäß 5 ist ein Einfüllstutzen i i mit einer Schraubkappe i2 vorgesehen.
Wird durch den Einfüllstutzen i i Natrium, vorzugsweise in Form einer Natrium-Amalgam-Tablette, (23 Gewichtsprozent Natrium) eingeworfen, so schwimmt dieses auf dem Quecksilber und gibt langsam sein Natrium an dieses ab. Die Zelle ist damit sofort betriebsbereit. Dadas Amalgam und das Natrium im wesentlichen auf der Quecksilber-Elektrode aufschwimmen, ist die Amalgamkonzentration an der Berührungsfläche Elektrolyt-Amalgam klein. Die Folge davon ist eine außerordentlich geringe Neigung zur Selbstentladung. Trotzdem reicht diese Konzentration, die von der Diffusion des Natriums aufrechterhalten wird, aus, um einen konstanten Strom abzugeben. Die Belastbarkeit der Zelle ist daher praktisch kaum geringer als diejenige einer Zelle mit versenkter Quecksilber-Elektrode.
Die Anordnung der Quecksilber-Elektrode auf dem Elektrolytspiegel, d. h., die erfindungsgemäße Verhinderung eines Überflutens des Quecksilberspiegels durch den Elektrolyt :hat den weiteren Vorteil, daß in die Zelle gelangte Fremdstoffe, die infolge ihres geringeren spezifischen Gewichtes auf dem Quecksilberspiegel aufschwimmen, nicht an die Berührungsfläche Quecksilber-Elektrolyt gelangen und dort, wie sie es bei versenkter Quecksilber-Elektrode tun, wesentlich zur Selbstentladung beitragen können.
Aus der erfindungsgemäßen Anordnung der Elektroden und der daraus resultierenden geringen Selbstentladung ergibt sich der weitere Vorteil, die Zelle mit einer größeren Menge des Aktivierungsstoffes beschicken zu können, die selbst im Zeitraum von einigen Tagen erst durch Stromentnahme verbraucht werden kann. Es ist trotzdem die Verwendung eines verdickten Elektrolyts und damit der Bau einer Art Trockenzelle möglich, ohne daß die grundsätzlichen Vorteile der Zelle, nämlich ihre unbegrenzte Haltbarkeit und ihre stete Betriebsbereitschaft davon beeinträchtigt werden würden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Galvanisches Element mit einer Alkalilauge als Elektrolyt, einer positiven Elektrode, bestehend aus einem im Elektrolyt praktisch unlöslichen Metall-Oxyd wie Cu O, Ag2 O, Ni 02 oder Kohle, und: einer 'negativen Al'kali-Amal-,gam-Elektrode, deren Konzentration nach Patent 929 56o weniger als 3 Gewichtsprozent Alkali-Metall beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Quecksilber-Elektrode vermittels eines alkalidurchlässigen Diaphragmas derart vom Elektrolyt getrennt, vorzugsweise über diesem gehalten ist, daß der Elektrolyt den Quecksilberspiegel nicht zu überfluten vermag.
2. Galvanisches Element nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma den Boden eines besonderen Einsatzgefäßes bildet, an dem zugleich der negative Pol und ein verschließbarer Einfüllstutzen für das Alkali-Aktivierungsmittel angeordnet sind.
3. Galvanisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzgefäß zugleich als Verschluß für das Elementgehäuse dient.
4. Galvanisches Element nach den Ansprüchen z und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elementgehäuse aus Metall besteht und, mit der positiven Elektrode in leitender Verbindung stehend, der Pluspol des Elementes ist.
5. Galvanisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode in Gestalt eines vorzugsweise Kupferoxyd-Granulat enthaltenden Drahtnetzbeutels von einer in das Elementgehäuse eingesetzten, für den Elektrolyt durchlässige Zwischenwand in Berührung mit dem Boden des Elementengehäuses gehalten wird.
6. Galvanisches Element nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwend'urng eines in bekannter Weise verdickten Elektrolyts (Trockenelektrolyt). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 23 go6. USA.-Patentschrift Nr. 1 015 734.