NO136630B

NO136630B -

Info

Publication number: NO136630B
Application number: NO4209/72A
Authority: NO
Inventors: H K Bjorkman; P Carr; P C Symons
Original assignee: Omf California Inc
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1977-06-27
Also published as: NL7215035A; BE791596A; GB1416025A; IL40682A; FR2160613B1; IT973578B; YU287072A; JPS564027B2; AU4823272A; CH579323A5; BR7208121D0; DE2255845B2; FR2160613A1; DE2255845A1; IL40682A0; ES408732A1; RO64426A; NO136630C; DD101511A5; AR204906A1

Description

Oppfinnelsen vedrører et galvanisk batteri med minst to gassdepolariserte celler som hver omfatter en på en støtte-vegg anordnet negativ metallelektrode og en i avstand fra denne holdt porøs positiv elektrode, en mellom elektrodene liggende og av en vandig elektrolytt gjennomstrømmet reaksjonssone og minst ett hulrom som er anordnet mellom den bort fra rekasjons-sonen vendte side av den positive elektrode til en celle og støtteveggen til en hosliggende, på samme måte utformet celle N for opptak av et under trykk stående strømningsmiddel, som transporteres gjennom den porøse elektrode inn i reaksjonssonen. The invention relates to a galvanic battery with at least two gas-depolarized cells, each comprising a negative metal electrode arranged on a support wall and a porous positive electrode held at a distance from this, a reaction zone lying between the electrodes and through which an aqueous electrolyte flows and at least one cavity which is arranged between the side facing away from the reaction zone of the positive electrode of a cell and the support wall of an adjacent, similarly designed cell N for receiving a pressurized fluid, which is transported through the porous electrode into the reaction zone.

Det har vært fremstilt batterier med høy kapasitet High capacity batteries have been produced

som har vært gjenoppladbare, lette i vekt (og som har gitt minst 100 wattimer pr. kg) og som har vært fremstilt av lett tilgjengelige materialer. Det har i det siste vært gjort flere forsøk for å bedre kraft/vektforholdet, batteriets driftskarakteristika og dets driftssikkerhet, slik at slike batterier blir bedre egnet for å drive elektriske biler. Det er blitt fremstilt høykapasitetsbiler hvor man anvender sink-klo<*>r og sink-bromsystemer, og i visse slike batterier har man anvendt elektroder av grafitt eller porøst karbon. Skjønt slike batterier har hatt en tilfredsstillende utvikling av strøm og relativt tilfredsstillende forhold mellom kraft og vekt, så har det vært visse problemer i forbindelse med deres anvendelse i praksis. Kontakten mellom halogenet og den positive elektrode har ofte vært utilfredsstillende og forholdet kraft-vekt har ikke alltid vært så høyt som ønskelig. I den senere tid har det vært gjort forskjellige forsøk for å bedre batteriets driftskarakteristika og dets driftssikkerhet, slik at slike batterier er bedre egnet for å drive elektriske biler. Et slikt system er beskrevet i U.S. patentene nr. 3.713.888 og 3.809.578. Det har vært fore- which have been rechargeable, light in weight (and which have provided at least 100 watt hours per kg) and which have been made from readily available materials. Recently, several attempts have been made to improve the power/weight ratio, the battery's operating characteristics and its operational reliability, so that such batteries are better suited to drive electric cars. High-capacity cars have been manufactured using zinc-chlorine and zinc-bromine systems, and in certain such batteries electrodes of graphite or porous carbon have been used. Although such batteries have had a satisfactory development of current and a relatively satisfactory ratio between power and weight, there have been certain problems in connection with their use in practice. The contact between the halogen and the positive electrode has often been unsatisfactory and the power-to-weight ratio has not always been as high as desired. In recent times, various attempts have been made to improve the battery's operating characteristics and its operational reliability, so that such batteries are better suited for powering electric cars. Such a system is described in U.S. Pat. patents no. 3,713,888 and 3,809,578. There have been

slått å anvende bipolare elektroder som en hensiktsmessig anord-ning for å drive slike gjenoppladbare høykapasitetsbatterier. Det har imidlertid lett for å oppstå vanskeligheter i de syste-mer hvor en gass gjøres tilgjengelig for utladning, ettersom en slik gass lett kan danne lommer i strømningskanalene for elektrolytten. I tillegg til dette kan andre fremmede gasser, proved to use bipolar electrodes as a suitable device for driving such rechargeable high-capacity batteries. However, it is easy for difficulties to arise in the systems where a gas is made available for discharge, as such a gas can easily form pockets in the flow channels for the electrolyte. In addition to this, other foreign gases,

såsom hydrogen, frigjøres under utladningen, og disse kan igjen danne gasslommer som blokerer kanalene. such as hydrogen, are released during the discharge, and these can in turn form gas pockets that block the channels.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et galvanisk batteri sammensatt av gassdepolariserte celler, hvor de ovenfor nevnte ulemper unngås, slik at det oppnås driftssikre batterier, som samtidig skal være enkle i bruk oq lette å lade opp etter utladning. The purpose of the present invention is to provide a galvanic battery composed of gas depolarized cells, where the above-mentioned disadvantages are avoided, so that operationally reliable batteries are obtained, which must at the same time be easy to use and easy to recharge after discharge.

Dette oppnås ved et galvanisk batteri av den innled-ningsvis nevnte type som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene. This is achieved by a galvanic battery of the initially mentioned type which is characterized by what appears in the requirements.

Ved oppfinnelsen benyttes således cellekomponenter som omfatter bipolare elektroder med en ugjennomtrengelig vegg, fortrinnsvis av grafitt, og hvor det på yttersiden av denne vegg befinner seg et sterkt elektropositivt metall, samt med en porøs anode eller positiv del, fortrinnsvis av karbon,(heri innbefattet porøs grafitt) på innsiden av veggen. I planet mellom disse veggdeler er det utformet en rekke passasjer gjennom hvilke elektrolytten føres, hvoretter den går gjennom den porøse del og kommer inn i den reaktive del av cellen. Den andre elektrode i cellen utgjøres av et sterkt elektropositivt metall, såsom sink, på den ugjennomtrengelige vegg til en til-støtende bipolar elektrode. Under ladning av cellen vil sink avsettes på den ugjennomtrengelige vegg som ved lettering fra en sinkkloridelektrolytt på den negative elektrode (katode), samtidig som klor blir frigjort ved den positive elektrode (anode). Under utladning vil en opløsning av sinkklorid inneholdende o<pp>løst og gassformet klor føres gjennom cellen og elektrisitet vil bli utviklet ettersom sink oppløses til sinkioner og kloret omdannes til kloridioner. Elektrolytten blir så igjen anriket med klor som så returneres til cellen for ytterligere utvikling av elektrisitet. Istedet for elektrisk å lade cellen og batteriet, så kan disse "påfylles" ved å erstatte metalldelene (fortrinnsvis sink) av elektrodene. The invention thus uses cell components which comprise bipolar electrodes with an impermeable wall, preferably of graphite, and where a strong electropositive metal is located on the outside of this wall, as well as with a porous anode or positive part, preferably of carbon, (including porous graphite) on the inside of the wall. In the plane between these wall parts, a number of passages are designed through which the electrolyte is led, after which it passes through the porous part and enters the reactive part of the cell. The second electrode in the cell is formed by a strongly electropositive metal, such as zinc, on the impermeable wall of an adjacent bipolar electrode. During charging of the cell, zinc will be deposited on the impermeable wall as in etching from a zinc chloride electrolyte on the negative electrode (cathode), while chlorine is released at the positive electrode (anode). During discharge, a solution of zinc chloride containing dissolved and gaseous chlorine will be passed through the cell and electricity will be developed as the zinc dissolves into zinc ions and the chlorine is converted into chloride ions. The electrolyte is then again enriched with chlorine which is then returned to the cell for further development of electricity. Instead of electrically charging the cell and battery, these can be "recharged" by replacing the metal parts (preferably zinc) of the electrodes.

For å unngå gasslommer som kunne opptre i elektro-lyttkanalene, kan det bores hull i de øvre deler av elektrolytt-kanalene, slik at man der kan utventilereoppfanget gass. To avoid gas pockets that could appear in the electro-listening channels, holes can be drilled in the upper parts of the electrolyte channels, so that trapped gas can be vented there.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et sentralt vertikalsnitt av to bipolare elektroder som danner en celle og hvor det er vist strømmen av elektrolytt inn i elektroden, gjennom den og inn i det reaktive rom i selve cellen, In the following, the invention will be described in more detail with the help of an embodiment shown in the drawing, which shows: fig. 1 a central vertical section of two bipolar electrodes forming a cell and showing the flow of electrolyte into the electrode, through it and into the reactive space in the cell itself,

fig. 2 et sideriss av elektroden sett fra den metall-belagte side, fig. 2 a side view of the electrode seen from the metal-coated side,

fig. 3 et bunnriss av elektroden på fig. 2 som viser hvor flat den er og viser dens gjennomløpende passasje og fig. 3 a bottom view of the electrode in fig. 2 showing how flat it is and showing its continuous passage and

fig. 4 et snitt langs linjene 4 - 4 på fig. 1 som viser overflaten på den ugjennomtrengelige elektrode med inn-tegnet hull i den øvre del. fig. 4 a section along the lines 4 - 4 in fig. 1 which shows the surface of the impermeable electrode with a hole drawn in the upper part.

Den elektrolytiske celle på fig. 1 har to bipolare elektroder 13 og 15 med et område 11 mellom elektrodene for The electrolytic cell of fig. 1 has two bipolar electrodes 13 and 15 with an area 11 between the electrodes for

gjennomstrømning av elektrolytt. Elektrodene holdes sammen in-ne i en ramme som ikke er vist, og står i forbindelse med elek-trolyttilførselskanalen 17 og utløpskanalen 19. Begge elektroder har en gass- og elektrolyttugjennomtrengelig vegg 21 av grafitt som går vertikalt og som på sin ytre overflate etter lading eller oppfylling av det sekundære batteri av hvilket cellen er en del, har et belegg eller plettert lag 23 av et sterkt elektropositivt metall, f. eks. sink. Den indre overflate av den ugjennomtrengelige vegg er sementert til en porøs elektrodedel 25 ved hjelp av et elektrisk ledende, harpiksak-tig, polymerisk sementlag 27. Den porøse del 2 5 har en rekke vertikale kanaler 29 som er vist på fig. 2 og 3, gjennom hvilke elektrolytten kan føres, vanligvis fra den nedre til den øvre del av elektroden, slik det er vist på tegningen. Ettersom den porøse karbondel har porer eller passasjer som går fra den indre del nær den vertikale kanal til den ytre del og som vender inn mot den reaktive sone i cellen, vil den elektrolytt som pumpes inn i kanalen 17 ved hjelp av pumper som ikke er vist, trengé gjennom det porøse legeme 25 og trenge inn i reaksjonssonen 31. På grunn av pumpetrykket vil strømmen av elektrolytt være vertikal oppover og ut av kanalen 19 hvor den blander seg electrolyte flow. The electrodes are held together in a frame not shown, and are connected to the electrolyte supply channel 17 and the outlet channel 19. Both electrodes have a gas and electrolyte impermeable wall 21 of graphite which runs vertically and which on its outer surface after charging or filling the secondary battery of which the cell is a part, has a coating or plated layer 23 of a strong electropositive metal, e.g. zinc. The inner surface of the impermeable wall is cemented to a porous electrode part 25 by means of an electrically conductive, resinous, polymeric cement layer 27. The porous part 25 has a series of vertical channels 29 which are shown in fig. 2 and 3, through which the electrolyte can be passed, usually from the lower to the upper part of the electrode, as shown in the drawing. As the porous carbon part has pores or passages running from the inner part near the vertical channel to the outer part and facing the reactive zone of the cell, the electrolyte pumped into the channel 17 by means of pumps not shown , penetrate through the porous body 25 and penetrate into the reaction zone 31. Due to the pump pressure, the flow of electrolyte will be vertical upwards and out of the channel 19 where it mixes

med annen elektrolytt fra andre celler og etter anriking med klor resirkuleres gjennom elektrodene. Det skal understrekes at den ugjennomtrengelige vegg bare er relativt ugjennomtrengelig sammenlignet med den porøse elektrode. Elektrolytten kan med tiden sive gjennom den ugjennomtrengelige vegg, men gjennom-strømningshastigheten gjennom den ugjennomtrengelige vegg er meget mindre enn gjennom den porøse del. with other electrolyte from other cells and after enrichment with chlorine is recycled through the electrodes. It should be emphasized that the impermeable wall is only relatively impermeable compared to the porous electrode. The electrolyte can eventually seep through the impermeable wall, but the flow rate through the impermeable wall is much less than through the porous part.

Et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse er at den indre overflate 33 av den porøse karbondel 25 holdes i kontinuerlig kontakt med oppløst klor som befinner seg i den elektrolytt som passerer den porøse del til reaksjonssonen. Intet stangnerende grensesjikt av elektrolytt vil isolere elektrode-overflaten fra kloret, noe som vil være tilfelle hvis elektrolytten ble ført inn i cellen utelukkende i bunnen av reaksjonssonen. An important feature of the present invention is that the inner surface 33 of the porous carbon part 25 is kept in continuous contact with dissolved chlorine which is in the electrolyte that passes the porous part to the reaction zone. No barring boundary layer of electrolyte will isolate the electrode surface from the chlorine, which would be the case if the electrolyte were introduced into the cell exclusively at the bottom of the reaction zone.

Ved å føre et overskudd av elektrolytt inn i passasjene 29, så sikrer dette at de er fulle hele tiden, hindrer at den porøse karbondel har et stangnerende elektrolyttlag og et underskudd på halogen i den øvre del, opprettholder den for-ønskede strømningsretning på elektrolytten og hindrer uønsket tilbakestrøm. Elektrolyttmengden kan reguleres ved hjelp av egnede anordninger, såsom justeringer av ventiler som ikke er vist eller ved hjelp av pumpetrykket eller på lignende måte. By introducing an excess of electrolyte into the passages 29, this ensures that they are full at all times, prevents the porous carbon part from having a sloppy electrolyte layer and a deficit of halogen in the upper part, maintains the desired direction of flow of the electrolyte and prevents unwanted backflow. The amount of electrolyte can be regulated by means of suitable devices, such as adjustments of valves which are not shown or by means of the pump pressure or in a similar way.

En serie celler av den type som er vist på tegningen kan forbindes sammen i serie, slik at man får dannet en celleserie, og disse kan igjen kobles i serier for å øke den spenning man ønsker, eventuelt i parallell for å øke strømka-pasiteten eller i en blanding av serie og parallell for å gjøre begge deler. Batteriet fremstilt i overensstemmelse med tegningen og de angitte beskrivelser har et bedret kraft-vektfor-hold, vanligvis over 100, fortrinnsvis over 200 wattimer pr. A series of cells of the type shown in the drawing can be connected together in series, so that a cell series is formed, and these can again be connected in series to increase the desired voltage, possibly in parallel to increase the current capacity or in a mix of series and parallel to do both. The battery produced in accordance with the drawing and the given descriptions has an improved power-to-weight ratio, usually over 100, preferably over 200 watt hours per

kg og har en øvre teoretisk grense på ca. 410 wattimer pr. kg, idet man anvender en sinkkloridoppløsning hvor det molare forhold ZnCl2 til H20 er ca. 1:8. Slike batterier er sterke og meget godt egnet for anvendelse i biler og andre kjøretøyer, kg and has an upper theoretical limit of approx. 410 watt hours per kg, using a zinc chloride solution where the molar ratio ZnCl2 to H20 is approx. 1:8. Such batteries are strong and very well suited for use in cars and other vehicles,

og de motstår og tåler de vanlige sjokk man" får i slike kjøre-tøyer. De har også lang levetid, er relativt enkle å fremstille, de er fremstilt av lett tilgjengelige materialer, kan lett gjenopplades eller lar seg lett påfylle og de er effektive and they resist and withstand the usual shocks you get in such vehicles. They also have a long life, are relatively easy to manufacture, they are made from readily available materials, can be easily recharged or refilled and they are efficient

og økonomiske i drift. De viktigste fordeler ved foreliggende batterier, celler og elektroder fremstilt av de ovennevnte kon-struksjonsmaterialer og med ovennevnte elektrolyttsammenset- and economic in operation. The most important advantages of the present batteries, cells and electrodes made from the above-mentioned construction materials and with the above-mentioned electrolyte composition

ning er elektrolyttens gjennomgang som er lett og jevn gjennom en av veggene i den bipolare elektrode. Som angitt ved pilene 3 5 går elektrolytten gjennom den porøse karbondel helt fra bunnen og opp til toppen, mens pilene 37 som minker i størrelse etterhvert oppover indikerer det synkende elektrolyttvolum som strøm-mer i kanalen 29. Pilene 39 viser et tilsvarende økende elektrolyttvolum gjennom reaksjonssonen 31. Det er innlysende at u;ten denne spesielle mekanisme for å oppnå en kontakt mellom overflaten 33-og-den kloranrikede elektrolytt, ville elektrisitetsutviklingen i den øvre del av elektroden bli senket, noe som skyldes tap av klor i elektrolytten etterhvert som den beveger seg oppover. En slik ujevn utvikling av elektrisk potensial på forskjellige steder på elektroden ville ha en tendens til å ning is the easy and smooth passage of the electrolyte through one of the walls of the bipolar electrode. As indicated by the arrows 3 5, the electrolyte passes through the porous carbon part right from the bottom up to the top, while the arrows 37, which gradually decrease in size upwards, indicate the decreasing volume of electrolyte that flows in the channel 29. The arrows 39 show a correspondingly increasing volume of electrolyte through the reaction zone 31. It is obvious that without this special mechanism for achieving a contact between the surface 33 and the chlorine-enriched electrolyte, the development of electricity in the upper part of the electrode would be lowered, which is due to the loss of chlorine in the electrolyte as it moves up. Such an uneven development of electric potential at different places on the electrode would tend to

føre til ineffektiv drift, noe som delvis skyldes en indre kortslutning . lead to inefficient operation, which is partly due to an internal short circuit.

Det rammeverk hvori elementene i foreliggende celler er plasert er fremstilt av et egnet elektrisk ikke-ledende plaststoff, fortrinnsvis polyvinylklorid, PVDC, fenol-formaldehyd, klorinert polyester, akrylonitril-butadien-styrenharpiks, poly-propylen eller polyetylen, men kan også være av hard gummi eller et annet egnet isolerende materiale som er resistent overfor våt klor og vandig metall (sink) saltoppløsning. Rammen er. fortrinnsvis fremstilt slik at man i den kan.plasere en rekke, The framework in which the elements of the present cells are placed is made of a suitable electrically non-conductive plastic material, preferably polyvinyl chloride, PVDC, phenol-formaldehyde, chlorinated polyester, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polypropylene or polyethylene, but can also be made of hard rubber or other suitable insulating material resistant to wet chlorine and aqueous metal (zinc) salt solution. The frame is. preferably produced in such a way that you can place a number of

f. eks. 10-30 bipolare elektroder og tilveiebringe tilførsels-og uttakskanaler for disse. I visse utførelser er rammen sammensatt av seksjoner som sammen med elektroden holdes i enhets-batterier ved at de presses sammen. Noen av disse utførelser ligner en plate- og rammefilterpresse, og ikke-ledende stykker mellom elektrodene vil opprettholde celleavstanden og hindre kortslutning på grunn av elektrodekontakter. Det er selvsagt kjent hvordan man kan utforme og fremstille egende rammer for å fremstille^ batterier av cellene og her tilveiebringe en elek-trolyttsirkulasjon. e.g. 10-30 bipolar electrodes and providing input and output channels for these. In certain embodiments, the frame is composed of sections which, together with the electrode, are held in unit batteries by being pressed together. Some of these designs resemble a plate and frame filter press, and non-conductive pieces between the electrodes will maintain cell spacing and prevent shorting due to electrode contacts. It is of course known how to design and manufacture appropriate frames to manufacture batteries from the cells and here provide an electrolyte circulation.

Den ugjennomtrengelige vegg som vanligvis står vertikalt kan være fremstilt av ethvert egnet materiale hvortil en metallelektrode kan festes, avsettes eller pletteres. Skjønt The impermeable wall, which is usually vertical, can be made of any suitable material to which a metal electrode can be attached, deposited or plated. Though

man kan anvende syntetiske organiske harpikser og gummityper, synthetic organic resins and rubber types can be used,

er det foretrukket å anvende et karbon som er tilstrekkelig ugjennomtrengelig, slik at det tillater en avsetning av et glatt metallisk belegg på yttersiden, og som ikke vil løsne på grunn av celle- eller elektrolyttrykk, ettersom et slikt trykk ikke vil la seg overføre gjennom veggen. I visse tilfeller kan man anvende porøst karbon behandlet med harpiks på den ytre overflate, slik at denne gjøres ugjennomtrengelig for gass og væske-passasje. Det er imidlertid foretrukket at man anvender grafitt ettersom dette er et utmerket ledende stoff, ikke-reaktivt med elektrolytten og lett lar seg belegge med metall eller på annen måte festes til elektrodens metalloverflate. Skjønt man kan anvende varierende tykkelse på den ugjennomtrengelige vegg av elektroden, så vil vanligvis grafittveggen variere fra 0,1 - 2,5 mm tykkelse, fortrinnsvis fra 0,1-1 mm. Elektroden i seg selv kan være av enhver størrelse, men det er foretrukket å anvende en som har et hovedflateareal (tilsvarende en enkel ytre beleggbar overflate) på fra 50 - 1000 cm 2, fortrinnsvis fra 100 - 400 cm 2, noe som vanligvis vil gi en utladning på fra ca. 0,005 - 1 amper pr. cm 2 , fortrinnsvis opp til 1 amper pr. cm 2. it is preferred to use a carbon which is sufficiently impermeable to permit the deposition of a smooth metallic coating on the exterior, and which will not loosen due to cell or electrolyte pressure, as such pressure will not be transmitted through the wall . In certain cases, porous carbon treated with resin can be used on the outer surface, so that this is made impermeable to gas and liquid passage. It is preferred, however, that graphite is used as this is an excellent conductive substance, non-reactive with the electrolyte and can easily be coated with metal or otherwise attached to the metal surface of the electrode. Although varying thicknesses can be used on the impermeable wall of the electrode, the graphite wall will usually vary from 0.1 - 2.5 mm thick, preferably from 0.1 - 1 mm. The electrode itself may be of any size, but it is preferred to use one having a main surface area (corresponding to a single external coatable surface) of from 50 - 1000 cm 2 , preferably from 100 - 400 cm 2 , which will usually give a discharge of from approx. 0.005 - 1 amp per cm 2 , preferably up to 1 amp per cm 2.

Den porøse del av elektroden er fortrinnsvis av om-trent samme form og størrelse som den ugjennomtrengelige vegg ettersom den er utformet til å passe til denne vegg og sammen med den danne indre passasjer for elektrolytten slik at denne kan komme inn i cellereaksjonssonen. Normalt vil den porøse del være fremstilt av grafitt eller et aktivert karbon av animalsk eller vegetabilsk opprinnelse, som er velkjent og som har ek-stremt høyt overflateareal, men kan også fremstilles av karbon oppnådd ved å brenne eller å pyrolysere olje eller gass. Videre kan man anvende andre elektrodematerialer som er elektrisk ledende og tilstrekkelig resistente eller inerte overfor de omgivelser hvor de anvendes, f. eks. sintret titan eller rutil med en edelmetall eller edelmetalloksydkatalysator, f. eks. platina eller ruteniumoksyd. Bruken av finfordelte partikler på overflatearealet bedrer kontakten mellom det oppløste klor og den indre overflate av den porøse elektrodedel, som er veggen på cellen. Porøsiteten på dette, heretter betegnet som karbon ettersom dette er det foretrukne materiale, vil vanligvis være slik at over et tverrsnitt vil fra 20 - 80 % være karbon, mens resten er hulrom som er egnet for passasje av elektrolytt. Karboninnholdet vil fortrinnsvis variere fra 30 - 60 %. Det por-øse karbon kan være fremstilt fra granulater eller pulver av aktivert karbon eller annet karbon av varierende størrelse, og ved et passende valg av partikkelstørrelse og harpiksmengder kan man regulere størrelsen på de indre passasjer og karboninnholdet i det ferdige produkt. Normalt vil man anvende harpikser for å binde sammen karbonet og denne harpiks kan brennes av eller kje-misk fjernes etter at sammenbindingen er utført, og nevnte fjerning av harpiksen vil så gi passasje for elektrolytten. Se f. eks. Encycloedia of Chemical Technology (2. utgave) av Kirk og Othmer, volum 4, side 58 for en beskrivelse av egnede elektrodematerialer. The porous part of the electrode is preferably of approximately the same shape and size as the impermeable wall as it is designed to fit this wall and together with it forms an internal passage for the electrolyte so that it can enter the cell reaction zone. Normally, the porous part will be produced from graphite or an activated carbon of animal or vegetable origin, which is well known and has an extremely high surface area, but can also be produced from carbon obtained by burning or pyrolysing oil or gas. Furthermore, other electrode materials can be used which are electrically conductive and sufficiently resistant or inert to the environment in which they are used, e.g. sintered titanium or rutile with a noble metal or noble metal oxide catalyst, e.g. platinum or ruthenium oxide. The use of finely divided particles on the surface area improves the contact between the dissolved chlorine and the inner surface of the porous electrode part, which is the wall of the cell. The porosity of this, hereafter referred to as carbon as this is the preferred material, will usually be such that over a cross-section from 20 - 80% will be carbon, while the remainder is voids suitable for the passage of electrolyte. The carbon content will preferably vary from 30 - 60%. The porous carbon can be made from granules or powder of activated carbon or other carbon of varying size, and by an appropriate choice of particle size and resin quantities, the size of the internal passages and the carbon content of the finished product can be regulated. Normally, resins will be used to bind the carbon together and this resin can be burned off or chemically removed after the binding has been carried out, and said removal of the resin will then provide passage for the electrolyte. See e.g. Encycloedia of Chemical Technology (2nd Edition) by Kirk and Othmer, Volume 4, page 58 for a description of suitable electrode materials.

Vanligvis ville porene eller passasjene gjennom det porøse karbon ha en midlere diameter fra 5 - 300 mikron, fortrinnsvis fra 10 - 100 mikron og mest foretrukket fra 25 - 50 mikron. Den minste transverse tykkelse på det porøse karbon (på tvers i forhold til hovedoverflaten på elektrodeveggen) vil være fra 0,3-4 mm, vanligvis fra 0,5 - 2 mm. Den porøse karbonvegg vil på det tykkeste være fra 1-5 ganger så tykk som grafittveggen. Typically, the pores or passages through the porous carbon would have an average diameter of from 5 - 300 microns, preferably from 10 - 100 microns and most preferably from 25 - 50 microns. The smallest transverse thickness of the porous carbon (transversely relative to the main surface of the electrode wall) will be from 0.3-4 mm, usually from 0.5-2 mm. The porous carbon wall will at its thickest be from 1-5 times as thick as the graphite wall.

Skjønt både den ugjennomtrengelige vegg, heretter betegnet som grafitt, som er det mest foretrukne materiale, og den porøse karbondel kan være hult ut eller rillet for å få en rekke vertikale passasjer for elektrolytten, så er det vanligvis foretrukket å støpe eller på annen måte forme den porøse karbondel i egnet form, slik at denne inneholder nevnte passasjer. Vanligvis vil festingen av grafittveggen til den porøse karbondel bli brukt for å skape nevnte passasje, idet disse vanligvis bare er riller eller furer i overflaten på den porøse karbondel før man lukker den med grafitt. Antallet passasjer vil vanligvis være fra 5 - 25, og de vil være fra 0,5 - 2 mm dype og fra 0,5 - 5 mm brede. Forholdet bredde til dybde på passasjene vil vanligvis være i området fra 2 : 1-10 : 1. Although both the impermeable wall, hereafter referred to as graphite, which is the most preferred material, and the porous carbon part may be hollowed out or grooved to provide a series of vertical passages for the electrolyte, it is usually preferred to cast or otherwise shape the porous carbon part in a suitable form, so that it contains said passages. Usually the attachment of the graphite wall to the porous carbon part will be used to create said passage, these being usually just grooves or furrows in the surface of the porous carbon part before closing it with graphite. The number of passages will usually be from 5 - 25, and they will be from 0.5 - 2 mm deep and from 0.5 - 5 mm wide. The width to depth ratio of the passages will usually be in the range of 2:1-10:1.

Det porøse karbon holdes til grafittveggen ved hjelp av ethvert egnet festemateriale, fortrinnsvis en polemerisk harpiks som enten kan være av den termoherdende eller termoplastiske type. Egnede harpikser innbefatter de som er inerte overfor de nærvær-ende omgivelser, f. eks. epoksyder. Tykkelsen av harpiksen vil vanligvis være meget lav, vanligvis fra 0,01 - 0,5 mm for å oppnå de beste resultater, og den dekker vanligvis hele kontaktover-flaten. The porous carbon is held to the graphite wall by means of any suitable fastening material, preferably a polymeric resin which can be either of the thermosetting or thermoplastic type. Suitable resins include those which are inert to the surrounding environment, e.g. epoxides. The thickness of the resin will usually be very low, usually from 0.01 - 0.5 mm to achieve the best results, and it usually covers the entire contact surface.

Det skal understrekes at rillene eller furene like hensiktsmessig kan være anordnet i den ugjennomtrengelige elektrode. Det er imidlertid mer ønskelig å ha rillene eller furene i den porøse elektrode ettersom denne er tykkere enn den ugjennomtrengelige elektrode og derfor strukturelt sterkere. It should be emphasized that the grooves or furrows can just as conveniently be arranged in the impermeable electrode. However, it is more desirable to have the grooves or furrows in the porous electrode as this is thicker than the impermeable electrode and therefore structurally stronger.

Det sterkt elektropositive metall som pålegges gra-fittens ytre overflate under lading av batteriet ved at man fø-rer en likestrøm gjennom en metallhalogenid elektrolytt i kontakt med batterielektrodene, kan være av ethvert egnet metall med tilstrekkelig høy elektromotorisk kraft til å utvikle en tilfredsstillende batterispenning sammen med det halogen som brukes, og kan f. eks. være en gruppe IIB eller gruppe VIII metall. Skjønt jern, kobolt og nikkel alle har tilstrekkelig høy elektromotorisk kraft, så er sink det mest foretrukne metall ettersom det er meget praktisk og har lavest sammenlignende vekt og er meget godt egnet i disse prosesser. Andre egnede metaller er angitt i U.S. patentene nr. 3.713.888 og 3.809.578. The strongly electropositive metal which is applied to the outer surface of the graphite during charging of the battery by passing a direct current through a metal halide electrolyte in contact with the battery electrodes can be of any suitable metal with a sufficiently high electromotive force to develop a satisfactory battery voltage together with the halogen used, and can e.g. be a Group IIB or Group VIII metal. Although iron, cobalt and nickel all have sufficiently high electromotive force, zinc is the most preferred metal as it is very practical and has the lowest comparative weight and is very well suited in these processes. Other suitable metals are listed in U.S. Pat. patents no. 3,713,888 and 3,809,578.

Tykkelsen på sinken på grafittelektroden vil normalt være fra 25 - 4000 mikron, fortrinnsvis fra 100 - 1500 mikron, men under egnede omstendigheter kan man også anvende andre tykkelser på sinklaget. Man kan anvende tilsvarende tykkelser når man anvender andre metaller. The thickness of the zinc on the graphite electrode will normally be from 25 - 4000 microns, preferably from 100 - 1500 microns, but under suitable circumstances other thicknesses of the zinc layer can also be used. Corresponding thicknesses can be used when using other metals.

Elektrolytten er et metallsalt som tilsvarer det metall som anvendes på en elektrodeoverflate og det halogen som anvendes. Skjønt brom kan være halogenet i visse utførelser av foreliggende oppfinnelse, så er det meget foretrukket i anvende klor. Elektrolyttsaltet vil derfor vanligvis være sinkklorid. The electrolyte is a metal salt that corresponds to the metal used on an electrode surface and the halogen used. Although bromine may be the halogen in certain embodiments of the present invention, it is highly preferred in using chlorine. The electrolyte salt will therefore usually be zinc chloride.

I elektrolytten kan konsentrasjonen av metallhalogenidet i det vandige medium være fra 0,1 % til metning, men ettersom den mak-simale konsentrasjon som er forenlig med lagring av halogenhyd-ratet, slik dette er beskrevet i U.S. patentene nr. 3.713.888 In the electrolyte, the concentration of the metal halide in the aqueous medium can be from 0.1% to saturation, but as the maximum concentration compatible with storage of the halogen hydrate, as described in U.S. Pat. patents No. 3,713,888

og 3.809.578, er fra 5 - 50 %, vil det mest foretrukne område være fra ca. 10 - ca. 35 %. and 3,809,578, is from 5 - 50%, the most preferred range will be from approx. 10 - approx. 35%.

Bruken av sink-klor-sinkkloridsystemet er overlegent The use of the zinc-chlorine-zinc chloride system is superior

i forhold til et system som er avhengig av brom, ettersom klor er lettere enn brom, og gir en høyere energitetthet på batteriet og dessuten lettere lar seg fjerne fra elekrolyttmediet når compared to a system that depends on bromine, as chlorine is lighter than bromine, and gives a higher energy density to the battery and is also easier to remove from the electrolyte medium when

batteriet lades. Den lavere oppløselighet av klor i elektrolytten senker dens diffusjon til sinkelektroden (sammenlignet med brom), og dette resulterer i et lavere nivå med hensyn til selv-utladningsreaksjoner med sinken. Klor som er en gass føres ut og kan lett gjenvinnes, fortrinnsvis som klorhydrat, fra hvilket kloret kan frigjøres når dette er ønskelig for å tappe batteriet og tilføre elektrisitet til ytre motorer etc. the battery is charging. The lower solubility of chlorine in the electrolyte lowers its diffusion to the zinc electrode (compared to bromine), and this results in a lower level of self-discharge reactions with the zinc. Chlorine, which is a gas, is carried out and can be easily recovered, preferably as chlorine hydrate, from which the chlorine can be released when this is desired to drain the battery and supply electricity to external motors etc.

Konsentrasjonen av sinkklorid i elektrolytten vil vanligvis være fra 15 - 35 % både under ladning og utladning, The concentration of zinc chloride in the electrolyte will usually be from 15 - 35% both during charging and discharging,

men med høyere konsentrasjoner ved begynnelsen av ladningen og ved slutten av utladningen. but with higher concentrations at the beginning of the charge and at the end of the discharge.

Temperaturen i elektrolytten kan variere innen et meget vidt område, men vil vanligvis være fra 0 - 80°C, fortrinnsvis fra 15 - 40°C. Man kan anvende trykk fra 0,5 - 10 atmosfærer, fortrinnsvis fra 0,8 - 2 atmosfærer, og mest foretrukket er 1 atmosfære - 10 %. The temperature in the electrolyte can vary within a very wide range, but will usually be from 0 - 80°C, preferably from 15 - 40°C. Pressures from 0.5 - 10 atmospheres can be used, preferably from 0.8 - 2 atmospheres, and most preferred is 1 atmosphere - 10%.

Skjønt andre materialer strengt tatt ikke er nødven-dig i elektrolytten for å gjøre batteriet operativt, så er det foretrukket å tilsette materialer eller forbindelser som regule-rer avsetningen av sink og dets fjerning fra katoden for å unngå en dannelse av dendriter. Although other materials are strictly speaking not necessary in the electrolyte to make the battery operational, it is preferred to add materials or compounds that regulate the deposition of zinc and its removal from the cathode to avoid the formation of dendrites.

Under drift vil en mettet eller nesten mettet oppløs-ning av sinkklorid inneholdende fra 0,1 eller 0,2-3 volumer klor ved en temperatur på fra 15°C - 40°C, fortrinnsvis ca. 30°C, føres inn i passasjene i elektrodene mellom den ugjennomtrengelige karbondel og den tynne porøse karbonvegg og gjennom porene i nevnte porøse karbon inn i reaksjonssonen i cellen med en slik hastighet at den lineære hastighet opp gjennom cellene varierer fra 2 - 100 cm/sekund. Det trykk som er nødvendig for å få en strøm i den retning er fra 0,01 - 1 kg/cm 2. Den cellespenning som utvikles er omkring 2,1 volt med en åpen krets, og det ferdige batteri har en evne til å tilføre ca. 5000 wattimer med ca. 125 celler. During operation, a saturated or almost saturated solution of zinc chloride containing from 0.1 or 0.2-3 volumes of chlorine at a temperature of from 15°C - 40°C, preferably approx. 30°C, is introduced into the passages in the electrodes between the impermeable carbon part and the thin porous carbon wall and through the pores in said porous carbon into the reaction zone of the cell at such a speed that the linear speed up through the cells varies from 2 - 100 cm/second . The pressure required to get a current in that direction is from 0.01 - 1 kg/cm 2. The cell voltage developed is about 2.1 volts with an open circuit, and the finished battery has an ability to supply about. 5000 watt hours with approx. 125 cells.

Etter å ha blitt ført gjennom reaksjonssonen vil elektrolyttstrømmen blandes og ytterligere klor blir oppløst i elektrolytten til man får det ønskede innhold, dvs. fra ca. 2-3 volumprosent. Kloret blir fortrinnsvis tilført ved hjelp av klorhydrat, og i visse tilfeller kan noe klorhydrat føres inn i cellen sammen med elektrolytten og der frigjøre sitt klor. Bruken av klorhydrat er spesielt ønskelig fordi det vann som tilsettes sammen med kloret vil redusere konsentrasjonen av sink-kloridet, som økes ved at noe av sinken oppløses og kloret ioni-seres i en tidligere gjennomgang av elektrolytten gjennom reaksjonssonen, slik at det tilsatte vann resulterer i en relativt konstant sinkkloridkonsentrasjon. After being passed through the reaction zone, the electrolyte stream will be mixed and further chlorine will be dissolved in the electrolyte until the desired content is obtained, i.e. from approx. 2-3 percent by volume. The chlorine is preferably supplied by means of chlorine hydrate, and in certain cases some chlorine hydrate can be introduced into the cell together with the electrolyte and there release its chlorine. The use of chlorine hydrate is particularly desirable because the water that is added together with the chlorine will reduce the concentration of the zinc chloride, which is increased by some of the zinc being dissolved and the chlorine being ionized in a previous passage of the electrolyte through the reaction zone, so that the added water results in a relatively constant zinc chloride concentration.

Under utladning vil de foretrukne ventilerte elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse tillate den uoppløste gass, fortrinnsvis klorgass, til å vike ut gjennom hullene 40 i den porøse elektrode og trenge inn i kanalen 19 for resirkulasjon. Man får derved en kontinuerlig strøm av klorgass som er uoppløst i elektrolytten og som kan føres ut av systemet for resirkulasjon. Vanligvis vil hullene i elektroden variere fra 0,1 - 3 mm, fortrinnsvis 0,5 - 1,5 mm, eller enda mer foretrukket fra 0,7 - 1,3 mm. Elektrolytten med den oppløste gass vil normalt fukte den porøse elektrode, slik at gassbobler som ikke er oppløst i elektrolytten ikke kan passere gjennom den porøse elektrode. Åpningene i den øvre del av elektroden vil derfor muliggjøre at gassen viker inn i kanalen 19 for etterfølgende resirkulasjon. During discharge, the preferred vented electrodes of the present invention will allow the undissolved gas, preferably chlorine gas, to escape through the holes 40 in the porous electrode and enter the channel 19 for recirculation. This results in a continuous flow of chlorine gas which is undissolved in the electrolyte and which can be led out of the system for recirculation. Usually the holes in the electrode will vary from 0.1 - 3 mm, preferably 0.5 - 1.5 mm, or even more preferably from 0.7 - 1.3 mm. The electrolyte with the dissolved gas will normally wet the porous electrode, so that gas bubbles that are not dissolved in the electrolyte cannot pass through the porous electrode. The openings in the upper part of the electrode will therefore enable the gas to retreat into the channel 19 for subsequent recirculation.

Etter utladning av batteriets celler kan disse gjenopplades ved å forbinde en likestrømskilde med passende spenning til elektrodene, idet den positive pol på kilden knyttes til den porøse karbonelektrode i en ende av en rekke av disse bipolare elektroder, mens den negative pol på strømkilden knyttes til den ugjennomtrengelige grafittvegg på den andre ende av elektrodegruppen. Man lar strømmen gå gjennom batteriet inntil man får en egnet tykkelse av sink på grafittveggen, noe som indikerer at man har tilstrekkelig ladning. Klor som utvikles på den porøse elektrodedel under ladningen blir fjernet, utskilt fra elektrolytten og hensiktsmessig omdannet til klorhydrat hvor det forblir en kilde for klor som kan brukes når batteriet skal tappes eller brukes. Sinkioner fra sinkkloridelektrolytten blir omdannet til sinkmetall og avsatt på den ugjennomtrengelige grafittelektrode nær inntil reaksjonssonen. Etter sirkulasjon gjennom reaksjonssonen vil den uttynnede sinkkloridelektrolytt føres i kontakt med en mer mettet oppløsning av sinkklorid eller fast sinkklorid, og ytterligere mengder av salt tilsettes elektrolytten for å holde den på dens ønskede høye innhold. Istedet for å få en plettering på stedet, kan elektrodene, celler eller cellestabler erstattes med nye friske elementer etter at batteriet nesten er utladet. De fjernede deler kan så igjen opplades og etterpå brukes som erstatning i andre "oppfyllings"-operasjo-ner . After the battery's cells have been discharged, they can be recharged by connecting a direct current source of suitable voltage to the electrodes, the positive pole of the source being connected to the porous carbon electrode at one end of a row of these bipolar electrodes, while the negative pole of the current source being connected to the impenetrable graphite wall on the other end of the electrode array. You let the current pass through the battery until you get a suitable thickness of zinc on the graphite wall, which indicates that you have a sufficient charge. Chlorine developed on the porous electrode part during charging is removed, separated from the electrolyte and suitably converted to chlorine hydrate where it remains a source of chlorine that can be used when the battery is to be drained or used. Zinc ions from the zinc chloride electrolyte are converted to zinc metal and deposited on the impermeable graphite electrode close to the reaction zone. After circulation through the reaction zone, the diluted zinc chloride electrolyte will be brought into contact with a more saturated solution of zinc chloride or solid zinc chloride, and further amounts of salt are added to the electrolyte to keep it at its desired high content. Instead of getting a plating on site, the electrodes, cells or cell stacks can be replaced with new fresh cells after the battery is almost discharged. The removed parts can then be recharged and afterwards used as replacements in other "filling" operations.

De fremstilte batterier kan tilføre elektrisk strøm kontinuerlig under drift og er nesten problemfrie. Hvis det er ønskelig, kan et diafragma settes inn mellom det porøse karbon og sinken for å hindre en kontakt mellom klor og^s.i-r.V-7=~~^jTjønt dette vil øke cellenes effejct^__så_kan'c^i'lene også drives uten et slikt dj^fragiTil. som ofte utelates, fordi i de tynne celler som Vanligvis anvendes i foreliggende oppfinnelse vil enhver tendens til at de billige diafragmamaterialer kan sige, strekke seg eller bli svekket lett føre til en lekkasje av elektrolyttstrømmen , gjennom cellen, og dette vil igjen nedsette cellens effektivitet. The manufactured batteries can supply electricity continuously during operation and are almost problem-free. If desired, a diaphragm can be inserted between the porous carbon and the zinc to prevent a contact between the chlorine and^s.i-r.V-7=~~^jThough this will increase the cells' effejct^__so_the'c^i'les can also be operated without such a dj^fragiTil. which is often omitted, because in the thin cells that are usually used in the present invention, any tendency for the cheap diaphragm materials to sag, stretch or be weakened easily leads to a leakage of the electrolyte flow through the cell, and this in turn will reduce the cell's efficiency.

De følgende eksempler illustrerer foreliggende oppfinnelse. Alle deler er pr. vekt og alle temperaturer er i °C, hvis intet annet er angitt. The following examples illustrate the present invention. All parts are per weight and all temperatures are in °C, unless otherwise stated.

Eksempel 1 Example 1

En bipoiar elektrode for en høykapasitetsbattericelle ble fremstilt ved å sementere eller feste et ugjennomtrengelig grafittlag på en preformet porøs karbondel (porøs grafitt kan også brukes), og deretter belegge den ugjennomtrengelige grafitt méd et sterkt elektropositivt metall. Elektrodene ble gjort fir-kantede med et overflateareal på ca. 170 cm 2, de var ca. 3 mm tykke og ble limt sammen ved hjelp av en epoksyharpiksesterse-ment som er resistent overfor den anvendte elektrolytt og overfor klor. Den porøse karbondel var ca. 2,5 mm tykk og innbefattet en rekke furer eller passasjer, mens grafittdelen var ca. A bipolar electrode for a high-capacity battery cell was made by cementing or attaching an impermeable graphite layer to a preformed porous carbon part (porous graphite can also be used), and then coating the impermeable graphite with a strong electropositive metal. The electrodes were made square with a surface area of approx. 170 cm 2, they were approx. 3 mm thick and were glued together using an epoxy resin ester cement which is resistant to the electrolyte used and to chlorine. The porous carbon part was approx. 2.5 mm thick and included a number of furrows or passages, while the graphite part was approx.

1/5 av karbontykkelsen. Passasjene eller furene ble skåret ca. halvparten inn i tykkelsen på den porøse karbondel og strekker seg slik det er vist på fig. 2 på tegningen, nesten opp til en-den av elektroden. De er rektangulære med en bredde som er ca. 1/5 of the carbon thickness. The passages or furrows were cut approx. half into the thickness of the porous carbon part and extends as shown in fig. 2 in the drawing, almost up to one of the electrodes. They are rectangular with a width of approx.

2 ganger tykkelsen. Grafitten er en ikke-porøs grafitt som mar-kedsføres under varemerket "ATJ". Den har begrenset porøsitet (i alt vesentlig ikke-porøs) og har relativt høy tetthet, var blitt harpiksfylt og brent og igjen fylt og igjen brent tilstrekkelig antall ganger til å tette grafitten og gjøre den gassugjen-nomtrengelig. Det porøse amorfe karbon som ble anvendt markeds-føres under varemerket "Grade 45" eller "Grade 60". Porøsiteten på karbonet er slik at fra 45 - 50 % av karbonet er hulrom, og porestørrelsen ligger i området fra 25 - 50 mikron. 2 times the thickness. The graphite is a non-porous graphite which is marketed under the trademark "ATJ". It has limited porosity (essentially non-porous) and is relatively high density, having been resin-filled and fired and re-filled and re-fired a sufficient number of times to seal the graphite and make it gas impermeable. The porous amorphous carbon that was used is marketed under the trade name "Grade 45" or "Grade 60". The porosity of the carbon is such that from 45 - 50% of the carbon is void, and the pore size is in the range from 25 - 50 microns.

Den anvendte elektrolytt er en vandig sinkkloridopp-løsning som under utladning av cellen inneholder ca. 3 g pr. The electrolyte used is an aqueous zinc chloride solution which, during discharge of the cell, contains approx. 3 g per

liter av oppløst klor. Ved begynnelsen av utladningen vil elektrolytten ha et innhold på ca. 15 % sinkklorid, mens den ved slutten av uiTra-a^L^gn har øket med ca. 35 %. Sagt på en annen måte så vil man ved begynnelsen-av^ladjiingen ha en elektrolytt med et innhold på 35 % sinkklorid, mens man på-a-i-ut.ten_ av ladningen har ca. 15 % sinkklorid. Under utladning vil cellen gi 2,1 volt i en åpen krets og fra 1,65 - 1,7 volt ved 8 amp. En kombinasjon av 24 celler, elektrisk forbundet i serie og med en felles manifold eller kanal for elektrolyttstrømmer inn og ut, gir 50 volt i en åpen krets og 4 0 volt under en belastning på 8 amp. Under ladning av batteriet vil strømningshastigheten liters of dissolved chlorine. At the start of the discharge, the electrolyte will have a content of approx. 15% zinc chloride, while at the end of the uiTra-a^L^gn it has increased by approx. 35%. Put another way, at the beginning of the charge you will have an electrolyte with a content of 35% zinc chloride, while at the end of the charge you will have approx. 15% zinc chloride. During discharge, the cell will provide 2.1 volts in an open circuit and from 1.65 - 1.7 volts at 8 amps. A combination of 24 cells, electrically connected in series and with a common manifold or channel for electrolyte flows in and out, gives 50 volts in an open circuit and 4 0 volts under an 8 amp load. During charging of the battery the flow rate will

være ca. 600 ml elektrolytt pr. celle pr. minutt, mens den under utladning vil være ca. 400 ml pr. celle pr. minutt. be approx. 600 ml of electrolyte per cell per minute, while during discharge it will be approx. 400 ml per cell per minute.

For å starte opp cellen som er av den type som er vist på figurene på tegningen, pumpes elektrolytten (35 % sink-klorid) gjennom den porøse karbonanode til reaksjonssonen i cellen ved den foran nevnte ladningshastighet. To start up the cell of the type shown in the figures in the drawing, the electrolyte (35% zinc chloride) is pumped through the porous carbon anode to the reaction zone of the cell at the aforementioned charge rate.

Normalt som i det eksempel som her er angitt, vil trykket holdes på ca. atmosfærisk trykk pluss det overtrykk som er nødvendig for å få en strøm av den type som er angitt, dvs. et overtrykk som varierer fra 0,07 - 0,14 kg/cm 2. Normally, as in the example given here, the pressure will be kept at approx. atmospheric pressure plus the excess pressure necessary to obtain a current of the type indicated, i.e. an excess pressure varying from 0.07 - 0.14 kg/cm 2 .

Når ca. 60 volt påsettes batteriet eller ca. 2,5 volt pr. enkelt celle, vil cellene bli ladet ved at det sirku-lerer elektrolytt gjennom dem, noe som frigjør klor på overflaten av hver porøse elektrode og det avsettes sink på grafitt-overflaten på hver katode. Vanligvis vil ladningen ta ca. 2 timer, hvoretter sinken er avsatt i et jevnt lag med en tykkelse på ca. 200xmikron. Istedet for å lade på stedet, kan et slikt sinkbelegg festes på annen måte til grafittdelen, eller pletteringen eller avsetningen kan skje utenfor selve cellen. Cellen er i alle tilfeller nå ferdig for bruk (utladning). When approx. 60 volts, the battery is connected or approx. 2.5 volts per single cell, the cells will be charged by circulating electrolyte through them, which releases chlorine on the surface of each porous electrode and zinc is deposited on the graphite surface of each cathode. Usually, charging will take approx. 2 hours, after which the zinc is deposited in an even layer with a thickness of approx. 200xmicron. Instead of charging in place, such a zinc coating can be attached in another way to the graphite part, or the plating or deposition can take place outside the cell itself. In all cases, the cell is now ready for use (discharge).

I bruk vil den vandige elektrolytt med et innhold på ca. 15 % sinkklorid og inneholdende ca. 3 g/l av oppløst klor presses gjennom cellen med en hastighet på ca. 400 ml/mi-nutt, gjennomtrenge det porøse karbon og trenge inn i reaksjonssonen. Det utvikles i en åpen krets en spenning på ca. 2,1 volt pr. celle, dvs. ca. 1,7 volt pr. celle ved en belastning på 8 amp. Som vist ved størrelsen på pilene på fig. 1, vil strømmen gjennom det porøse karbon være jevn, mens strømmen i reaksjonssonen øker etterhvert som man nærmer seg toppen av cellen. Elektrolytten blir byttet hvert 2,5 sekund. In use, the aqueous electrolyte with a content of approx. 15% zinc chloride and containing approx. 3 g/l of dissolved chlorine is pushed through the cell at a speed of approx. 400 ml/min-nut, penetrate the porous carbon and penetrate into the reaction zone. A voltage of approx. 2.1 volts per cell, i.e. approx. 1.7 volts per cell at a load of 8 amp. As shown by the size of the arrows in fig. 1, the current through the porous carbon will be uniform, while the current in the reaction zone increases as you approach the top of the cell. The electrolyte is changed every 2.5 seconds.

Etter at elektrolytten har strømmet gjennom cellen ved utladning og forbrukt det oppløste klor, blir den fornyet ved å bli mettet med klor og returneres så til cellen hvor man igjen får en ny utladning. Ved utladningen vil sinken på katoden bli oppløst, noe som forøvrig også skjer med kloret, i den elektrolytt som presses gjennom den porøse anode, og konsentrasjonen av sinkklorid vil nærme seg 35 % når utladningen er full-stendig, hvoretter cellen må gjenopplades. De motsatte reak-sjoner opptrer selvsagt under ladning. Under utladning vil den totale strøm av elektrolytt være ca. 70 % i forhold til den man finner under ladning. After the electrolyte has flowed through the cell during discharge and consumed the dissolved chlorine, it is renewed by being saturated with chlorine and then returned to the cell where a new discharge is again obtained. During the discharge, the zinc on the cathode will be dissolved, which incidentally also happens with the chlorine, in the electrolyte that is pushed through the porous anode, and the concentration of zinc chloride will approach 35% when the discharge is complete, after which the cell must be recharged. The opposite reactions naturally occur during charging. During discharge, the total flow of electrolyte will be approx. 70% compared to the one found during charging.

I de mest fordelaktige anvendelser av cellene ble flere batterier fremstilt av disse brukt sammen til å drive et elektrisk kjøretøy over 160 km med en hastighet på ca. 50 km/ time. Deretter ble enten batteriene erstattet eller gjenoppladet på en ladestasjon, eller deres elektroder som ble holdt sammen ved hjelp av et rammeverk ble erstattet i hvert batteri. Deretter ble de fjernede elektroder gjenoppladet med sink og så anordnet i et nytt batteri. Tid for slik gjenoppfylling er mi-nimal, ofte så lite som 5 minutter, her innbefattet en kontroll av tettheten av klorkonsentrasjonen og en eventuell tilsetning av mer klorhydrat til systemet samtidig som man setter inn elektrodene. I sammenligning med et tilsvarende batteri hvor elektrodene ikke er porøse og hvor elektrolytten tilsettes direkte til reaksjonssonen på bunnen av denne, oppnår man høye-re ladeeffekt og utladning. Dette skyldes høyst sannsynlig den bedrede kontakt mellom det gassformede klor og anodeoverflaten, noe som skyldes at det bringes i mer intim kontakt med en slik overflate ved gjennomtrengningen av de amorfe karbonporer og passasjer. In the most advantageous applications of the cells, several batteries produced from them were used together to drive an electric vehicle over 160 km at a speed of approx. 50 km/h. Then either the batteries were replaced or recharged at a charging station, or their electrodes held together by a framework were replaced in each battery. Then the removed electrodes were recharged with zinc and then arranged in a new battery. Time for such refilling is minimal, often as little as 5 minutes, here including a check of the density of the chlorine concentration and a possible addition of more chlorine hydrate to the system at the same time as inserting the electrodes. In comparison with a similar battery where the electrodes are not porous and where the electrolyte is added directly to the reaction zone at the bottom of this, a higher charging effect and discharge is achieved. This is most likely due to the improved contact between the gaseous chlorine and the anode surface, which is due to the fact that it is brought into more intimate contact with such a surface by the penetration of the amorphous carbon pores and passages.

Eksempel 2 Example 2

Fremgangsmåten fra eksempel 1 ble gjentatt, men be-tingelsene ble forandret slik at elketrolytten var nikkelklorid og det elektropositive metall var nikkel. Batteriene er tyngre og effekten ved elektrisitetsutviklingen er lavere, men man kan lett anvende slike batterier hvis man er villig til å ofre nevnte fordeler. The procedure from example 1 was repeated, but the conditions were changed so that the electrolyte was nickel chloride and the electropositive metal was nickel. The batteries are heavier and the effect of electricity generation is lower, but you can easily use such batteries if you are willing to sacrifice the aforementioned advantages.

Når dimensjonene på cellene forandres slik at reak-sjonssonene ble dobbelt så tykke, må batteristørrelsen økes og derfor vil slike celler ikke være så tilfredsstillende som de som er nevnt i eksempel 1. Variasjoner med hensyn til naturen til det porøse amorfe karbon med en porøsitetsvariasjon fra 30 - 60 % vil ikke i særlig grad påvirke effekten, og det gjør heller ikke en drift ved temperaturer fra 20 - 40°C, dvs. de er best ved ca. 30°C, slik det er nevnt i eksempel 1. Når det anvendte amorfe karbon har større porer, vil effekten ved ladning og utladning bli svekket, slik at når porene er over 3 00 mikron i diameter, så får man et betydelig fall med hensyn til effekt. Dette er også tilfelle når sirkulasjonen i reaksjonssonen holdes så høy, f. eks. ved å øke trykket på den elektrolytt som føres gjennom porene og eventuelt å øke porestørrelsen, slik at klorgassen kontakter sinkelektroden. When the dimensions of the cells are changed so that the reaction zones become twice as thick, the battery size must be increased and therefore such cells will not be as satisfactory as those mentioned in example 1. Variations with regard to the nature of the porous amorphous carbon with a porosity variation from 30 - 60% will not particularly affect the effect, nor does operation at temperatures from 20 - 40°C, i.e. they are best at approx. 30°C, as mentioned in example 1. When the amorphous carbon used has larger pores, the effect during charge and discharge will be weakened, so that when the pores are over 300 microns in diameter, a significant drop is obtained with respect to effect. This is also the case when the circulation in the reaction zone is kept so high, e.g. by increasing the pressure on the electrolyte that is passed through the pores and possibly increasing the pore size, so that the chlorine gas contacts the zinc electrode.

Foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet med hen-visning til illustrasjoner og eksempler, men det er klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse beskrivelser og eksempler, fordi man tilsvarende kan erstatte elementer og trinn. Langs disse linjer finner man den porøse grafittelektrode som er vist på fia. 4, som har et lite hull (ca. 1,2 mm i diameter) boret inn i hver strømningskanal på toppen av kanalen. Disse hull gjør at eventuell gass som kommer inn i stabelen blir ut-vent ilert, hvorved man hindrer en -gassblokade inne i strømnings-kanalene. Tilsvarende åpen spenning og spenninger ved varierende belastningsnivåer oppnås her, slik det er beskrevet i eksempel 1. The present invention has been described with reference to illustrations and examples, but it is clear that the invention is not limited to these descriptions and examples, because elements and steps can be replaced accordingly. Along these lines you will find the porous graphite electrode shown in fig. 4, which has a small hole (about 1.2 mm in diameter) drilled into each flow channel at the top of the channel. These holes mean that any gas entering the stack is vented, thereby preventing a gas blockage inside the flow channels. Corresponding open voltage and voltages at varying load levels are achieved here, as described in example 1.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes sammen med andre cellesystemer, f. eks. sink-kaustikksoda (sinkat)-oksy-gensystemer, men sink-sink-klorid-klorsystemene synes å være betydeliq bedre. Man oppnår videre tilsvarende resultater når hullene i elektroden har en diameter på ca. 0,8 mm. The present invention can be used together with other cell systems, e.g. zinc-caustic soda (zincate)-oxygen systems, but the zinc-zinc-chloride-chlorine systems seem to be significantly better. Similar results are also obtained when the holes in the electrode have a diameter of approx. 0.8 mm.

Det er også underforstått at hullene for utventiler-ing av gassen kan være tilstede i den ugjennomtrengelige elektrode istedet for i den foretrukne porøse elektrode. Ulempene ved å ha hullene i den ugjennomtrengelige elektrode er at elektrolytten da kan strømme inn i en annen celle, og dette kan frembringe en indre elektrisk kortslutning. Ved å ha hullene i den porøse elektrode, kan man opprettholde de enkelte celle-karakteristika. It is also understood that the holes for venting the gas may be present in the impermeable electrode instead of in the preferred porous electrode. The disadvantages of having the holes in the impermeable electrode are that the electrolyte can then flow into another cell, and this can produce an internal electrical short circuit. By having the holes in the porous electrode, the individual cell characteristics can be maintained.

Claims

1. Galvanic battery with at least two gas depolarized cells each comprising a negative metal electrode arranged on a support wall and a porous positive electrode held at a distance from this, a reaction zone lying between the electrodes and through which an aqueous electrolyte flows and at least one cavity arranged between the away from the reaction zone side of the positive electrode of a cell and the support wall of an adjacent, similarly designed cell for receiving a pressurized fluid, which is transported through the porous electrode into the reaction zone, characterized in that the support wall (21) in the essential thing is gas and electrolyte impermeable, that each cavity has the form of a closed passage (29) which is limited by the support wall (21) and the positive electrode (25) and is closed at one end by the separation wall (21) and the electrode (25) is connected to each other, and that the free ends of each passage (29) are connected to a supply channel (17) for under pressure k standing metal halide electrolyte in such a way that the metal halide electrolyte entering each passage (29) containing dissolved chlorine or bromine passes through the porous electrode (25) into the reaction zone (31), and after the reaction exiting electrolyte is carried out at the opposite end of the supply side through an outlet channel (19).

2. Battery according to claim 1, characterized in that the gas and electrolyte impermeable wall (21) consists of graphite and that the positive porous electrode (25) consists of amorphous carbon or graphite.

3. Battery according to claim 1 or 2, characterized in that the support wall (21) or the positive electrode (25) has holes (40) for the passage of undissolved gaseous parts in the electrolyte.

4. Battery according to claim 3, characterized in that the holes (40) have a diameter between 0.1 and approx. 3.0 mm.

5. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the cavities (29) are designed as grooves in the porous electrode (25).

6. Battery according to claims 1-5, characterized in that the electrolyte supply channel (17) is arranged at the bottom of the battery and the electrolyte outlet channel (19) at the upper end of the battery.