NO144809B - Lukkepropp for blyakkumulatorer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en lukkepropp for blyakkumulatorer med en innretning for rekombinasjon av de ved drift

av akkumulatoren dannede gasser, hvor bæreren til rekombinasjonskatalysatoren er flatelignende utformet og er anordnet

på undersiden av lukkeproppens lokk.

Ved drift av blyakkumulatorer blir det avspaltet hydrogen og oksygen. Dette fører til et vanntap i elektrolyt-

ten som må utlignes ved etterfylling av destillert vann fra tid til annen. For å redusere vedlikeholdsarbeidet og til og med under akkumulatorens levetid å kunne gi avkall, på dette,

er det blitt utviklet innretninger som under medvirkning av katalysatorer rekombinerer det gassformede hydrogen og oksy-

gen utenfor elektrolytten og at det således dannede vann igjen tilføres elektrolytten.

En slik lukkepropp er f. eks. beskrevet i US patent

nr. 3038954, hvorved det i lukkeproppen er anordnet et spesi-

elt kammer for katalysatoren i form av korn. Kammeret er der-

ved utformet slik at det dannede vann kan strømme tilbake til akkumulatoren. Ufordelaktig ved slike anordninger er det at katalysatoren er anordnet på korn som bærer, slik at det blir nødvendig med spesielle kamre inne i lukkeproppen for fastholding av katalysatormaterialet. Lukkeproppkonstruksjonen blir dermed komplisert, )Og sammenbyggingen av proppen krever mange arbeidstrinn som fordyrer fremstillingen betydelig.

I US patent nr. 3038954 er det f. eks. beskrevet

en lukkepropp ved hvilken det i proppen er anordnet et spesi-

elt kammer for katalysatoren som har form av korn. Kammeret er derved utformet slik at det dannede vann i akkumulatoren kan strømme tilbake. Ufordelaktig ved slike anordninger er det at katalysatoren er anordnet på korn som bæremedium, slik at det er nødvendig med spesielle kamre i lukkeproppen for fastholding av katalysatormaterialet. Lukkeproppkonstruksjo-

nene blir dermed kompliserte, og sammenbyggingen av proppen krever flere arbeidstrinn, som betyr en betydelig fordyring av fremstillingen.

Fra DE-AS 2340945 er det kjent en lukkepropp med en rekombinasjonsinnretning, ved hvilken katalysatorbæreren er en flatelignende utformet asbestvevnad, som er fastholdt i et hus ved hjelp av avstandsholdere. Fra DE-OS 2213219 er det videre kjent en rekombinasjonsinnretning ved hvilken katalysatorbære-materialet danner et sylindrisk legeme, som er .sentralt anordnet i et hus og som i sitt indre har en kjerne av godt varme-ledende materiale, særlig av kobber.

Dessuten er det fra DE-PS 953354 kjent en lukkepropp med rekombinasjonsinnretning, ved hvilken en sjiktlignende katalysatorbærer står i flatemessig forbindelse med undersiden av lokket. Lokket består derved av en kunstharpiks eller av porselen.

Ved rekombinasjonen av oksygen og hydrogen til vann blir det i området ved katalysatoren utviklet varmeenergi i betydelig grad. Dette fører til en arbeidstemperatur for katalysatoren som ligger langt over kokepunktet for vann. Den av katalysatoren avgitte varme fører til en uønsket oppvarming også av de områder av kammeret hvor den ved rekombinasjon dannede vanndamp skal kondenseres. På denne måte går deler av den dannede vanndamp tapt på grunn av de for trykkutligning beregnede åpninger og et mer hyppig vedlikehold enn opprinne-lig påtenkt blir likevel nødvendig.

Det er derfor den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen å tilveiebringe en innretning for rekombinasjon av den ved elektrolyse av elektrolyttvannet frigjorte gass, dvs. hydrogen og oksygen, ved hvilken innretning det sørges for at de for kondensasjon av"vannet nødvendige områder har en lavest mulig temperatur. Derved skal det unngås unødig vanntap i form av vanndamp.

Denne oppgave blir løst ved en lukkepropp av den innledningsvis nevnte type, som ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at lokket består av metall, og at rekombinasjonskatalysatorens bærer er termisk koblet til lokket.

I rekombinasjonsproppen for blyakkumulatorer forlø-per det to prosesser ved hvilke varmeenergi frigis. Ved den kjemiske rekombinasjon av hydrogen og oksygen til vann blir det pr. mol vanndamp fri 0,85 Q, mens kondensasjonsvarmen til vanndamp er 0,15 Q pr. mol. (Derved er Q = 68,3 kcal/mol).

Åpenbart blir 85 % av den i rekombinasjonsproppen frigjorte varme fri i området ved katalysatorlegemet. Derfor er det fordelaktig å føre ut rekombinasjonsvarmen adskilt fra kondensasjonsvarmen. Det er også hensiktsmessig å utforme katalysatorbæreren som en stor flate og bringe den i god termisk kontakt med en del av huset, f. eks- lokket, og å velge bærerens temperatur, henholdsvis lokkets høyest mulig, da den pr. tidsenhet ved hjelp av en flate avgitte varme er propor-sjonal med størrelsen til denne flate og temperaturforskjellen mellom temperaturen til lokket og den omgivende luft. I gass-strømmen er det foran katalysatoren stilt en med CuO impregnert porøs bærer som tjener til fjerning av antimonhydrogen og arsenhydrogen og således bevirker at det unngås en forgiftning av katalysatoren.

På fig. 1 er oppfinnelsens gjenstand vist skjemat-isk. Husbegeret 1, som fortrinnsvis består av et termoplastisk kunststoff, som f. eks. polypropylen, blir med sin nedre del f. eks. satt på stedet for en vanlig akkumulatorproppp i et akkumulatorhus. Gjennom åpningen 2 strømmer de ved elek-trolysen frigjorte gasser. Gassene strømmer gjennom labyrint-systemet 3 som"fanger opp eventuelle medførte væskedråper og forhindrer en skadelig befuktning av katalysatorbæreren.

Trakten 4 sørger for en jevnest mulig fordeling av gassene over hele flaten til katalysatorbæreren og forhindrer en uønsket sammenblanding av de fremkomne gasser med allerede dannet vanndamp. Også denne trakt kan f. eks. bestå av et termoplastisk kunststoff, f. eks. polypropylen.

De såiedes fordelte gasser treffer på det hydro-foberte med CuO impregnerte asbestsjikt 5, hvor det ved blyakkumulatorer under overladning med utviklede Sb oksyderes for å forhindre en forgiftning av katalysatoren. De således rensede gasser når til katalysatorbæreren 6, som likeledes er hydrofobert og eir impregnert med en katalysator, f. eks. palladium.

Delene 5 og 6 er for oppnåelse av en god varmeled-ning forbundet under trykk med lokket 7. Dette trykk kan til-veiebringes ved hjelp av på siden av lokket festede fjærende tunger 11 eller ved hjelp av nagler som forbinder katalysator-sjiktene og lokket.

Over lokket 7 blir den i katalysatorlegemet frigjorte rekombinasjonsvarme avgitt til den omgivende luft. Til dette formål består lokket av en ikke-rustende, syrebestandig stålplate.

Den ved rekombinasjonen fremkomne vanndamp konden-serer på sideflatene til huset 1, som for oppnåelse av større overflate har flere hevede utbuktninger 8. På denne måte opp-nås at temperaturen til kondensasjonsflåtene ligger langt under vannets kokepunkt, fortrinnsvis i et område mellom 4 0°C og 50°C. Det kondenserte vann samler seg i det nedre område av huset 1 og strømmer gjennom åpningene 9 og 2 ned i den vandige elektrolytt i akkumulatoren. En åpning 10 forhindrer dannel-sen av et overtrykk ved maksimalbelastning.

Den optimale termiske kobling mellom katalysatorbæreren 6 og lokket 7 til rekombinasjonsinnretningen blir opp-nådd når de nevnte deler berører hverandre med de mot hverandre vendte flater over en størst mulig del. Denne berørings-flate er ved anvendelsen av en asbestvevnad på grunn av den sterke strukturering av vevnadsoVerflaten bare en del av den geometriske overflate til det motsattliggende lokk 7. Alt etter struktur for katalysatorbæreren er det mulig å oppnå en berøringsflate mellom delene 6 og 7 som utgjør mellom 15 og 85 % av den geometriske flate. Fortrinnsvis ligger imidlertid berøringsflaten mellom 20 og 40 % av den geometriske flate.

Varmeavgivningen over lokket 7 til den omgivende luft kan påvirkes på gunstig måte ved valg av et materiale med god varmeledningsevne. F. eks. kan det benyttes en rustfri 18/8-krom-nikkel-stålplate med en tykkelse på 0,2 - 0,5 mm.

Dette materiale har et varmeledningstall

Forholdet mellom tykkelsen for rekombinasjonskata-lysatorsjiktet og tykkelsen til det tilgrensende lokk bør lig-ge mellom 0,5 og 5...

I det'følgende blir impregneringen av asbestvevna-den med katalysatorer og CuO beskrevet.

Eksempel 1

Asbéstvevnaden blir impregnert med en saltsur 1 % PdCl^-oppløsning i vakuum, deretter tørket ved 110°C og så dyppet i en 5 % natriumboranatoppløsning hvorved PdCl2 redu-seres til finfordelt, høyaktiv Pd. Deretter blir vevnaden vasket Cl-fri og tørket. Pd-innholdet er 0,6 %.

Eksempel 2

Asbéstvevnaden blir impregnert med en 1 : 1 blanding av en saltsur oppløsning av 2 % PdCl2 og en 5 % BaCl,,-oppløsning i vakuum, deretter tørket og behandlet med en 1 : 1 blanding av 5 % natriumboranat- og 10 % Na2S04~oppløsning. Derved blir PdCl2 redusert til finfordelt, høyaktiv Pd og ut-felt på det samtidig utfelte BaS04. Pd-innholdet er 0,3 %.

Eksempel 3

Asbéstvevnad blir impregnert og deretter tørket.i samsvar med eksempel 1 i 1 % PdC^-oppløsning. Deretter blir det impregnert med 0,1 % AgNO^-oppløsning og igjen tørket. Ved neddykking i 5 % natriumboranatoppløsning blir begge sal-ter redusert til finfordelt høyaktiv Pd, henholdsvis Ag. Pd-innholdet er 0,25 %, Ag-innholdet 0,8 %, svarende til

2 2

0,3 mg Pd/cm og 0,1 Ag/cm .

Eksempel 4

Asbéstvevnad blir impregnert med en ammoniakkalsk CuO-oppløsning og deretter tørket til 140°C. Herved blir CuO-komplekset oppspaltet, og på vevnaden:utskiller det seg finfordelt CuO.

Hydrofoberingen av katalysatoren og CuO-bæreren blir hensiktsmessig gjennomført med den fremgangsmåte som er angitt i eksempel 5.

Eksempel 5

Den med katalysator utstyrte asbéstvevnad blir impregnert med en 30 % vandig dispersjon av polytetrafluoretylen, tørket og sintret ved ca. 350°C - 400°C.

Rekombinasjonspropper ifølge oppfinnelsen har i

forhold til vanlige propper en vesentlig mindre termisk belastning av kondensatorflaten. Dette viser kurven på fig. 2.

Der er forholdet w av ikke omsatt gass i forhold

til omsatt gass anført mot den termiske belastning P i mW/cm<2>

for kondensatorflaten. Kurven 1 viser den termiske belastning

. av kondensatorflaten til en rekombinasjonspropp ifølge oppfinnelsen. Kurve 2 viser den tilsvarende termiske belastning av kondensatorflaten til en sammenlignbar rekombinasjonspropp av vanlig byggetype med en sentralt i huset anordnet katalysatorbærer. Fig. 2 viser tydelig at rekombinasjonsproppen ifølge oppfinnelsen har bedre termisk belastbarhet enn de vanlige med en forbedring om 50 - 70 %.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen samt den valgte katalysatorbærer fører til spesielt gode egenskaper ved en overbelastning av rekombinasjonsproppen.

Fig. 3 viser i den stiplede kurve den utviklede :. - mengde knallgass Vi forhold til overladningsstrømmen I til en akkumulator. Derimot viser den uttrukne kurve andelen av dannet knallgass som rekombineres til vann. Mengden av omsatt gass stiger først lineært med strømmen, gjennomgår ved den foreliggende rekombinator ved en strøm på 4,2 A et maksimum og faller ved ytterligere stigende strøm. Herved er det for det første gitt en sikkerhet mot ødeleggelse av proppen på

grunn av overbelastning, mens på den annen side også ved overbelastning av rekombinatoren katalysatortemperaturen aldri kommer i nærheten av temperaturen for knallgass, som ligger over 500°C. Alt etter konstruksjon oppnår katalysatoren mak-simalt 250 - 300°C. _ ; _

Rekombinasjonspropper ifølge oppfinnelsen gir en stor driftssikkerhet ved kvantitativt godt gassforbruk og er enkle i fremstilling.

Claims (3)

1. Lukkepropp for blyakkumulatorer med en innretning for rekombinasjon av de ved drift av akkumulatoren dannede gasser, hvor bæreren til rekombinasjonskatalysatoren er flatelignende utformet og er anordnet på undersiden av lukkeproppens lokk, karakterisert ved at lokket (7) består av metall og at rekombinasjonskatalysatorens bærer (6) er termisk koblet til lokket (7).

2. Lukkepropp ifølge krav 1, karakterisert ved at lukkeproppen har et hus (1) av polypropylen.

3. Lukkepropp ifølge krav 1 og/eller 2, karakterisert ved at det i lukkeproppens hus (1) befinner seg en traktformet gassledeinnretning (4), og at det i den nedre del. av lukkeproppens hus (1) er anordnet et. labyrintsy-stem (3).