-
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.