PL7693B1 - Elektryczne akumulatory oraz przegrody do nich. - Google Patents

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy ulepszen wszelkiego rodzaju akumulatorów elek¬ trycznych. Akumulator olowiowy (olów- dwutlenek olowiu) jest tu omówiony jedy¬ nie dla przykladu.Podczas ladowania, akumulatora olo¬ wiowego PbSOi przechodzi w olów gabcza¬ sty na elektrodzie ujemnej, a w dwutlenek olowiu na dodatniej, przyczem na kazdej elektrodzie wydziela sie czasteczka HzSOi.Podczas wyladowania odbywa sie pro¬ ces przeciwny.W pierwszym przypadku koncentracja kwasu siarkowego w zetknieciu z elektro¬ dami wzrasta, w drugim — maleje. Sila e- lektromotoryczna baterji jest zatem nietyl- ko rezultatem zmiany energj i chemicznej, która jest uwarunkowana dokonujacemi sie na elektrodach reakcjami chemicznemi, lecz równiez energji osmotycznej, wywolanej zmiana koncentracji kwasu siarkowego.Ciezar wlasciwy kwasu siarkowego u- zytego w akumulatorze nie powinien z wielu wzgledów przekraczac 1,27 — 1,29.Akumulator taki o napieciu okolo 2 V na¬ lezy wyladowywac tylko do 1,80 V.Zmiana koncentracji kwasu z 35% na 21,4% powoduje, przy niezmiennych elek¬ trodach, spadek sily elektromotorycznej o 0,1 V, a przy przejsciu z ^35% na 5,16% spadek o 0,216 V. Kwas siarkowy jest za¬ tem nietylko równie potrzebny, jak i czynny materjal elektrod dla dokonania sie reakcyj chemicznych, które wytwarzaja energje e- lektryczna, lecz jest równiez wazny jako zródlo energji osmotycznej w akumulato¬ rze, Poza tern jest wazny z tego wzgledu,ze opór wewnetrzny baterji zalezy w bar¬ dzo duzym stopniu od koncentracji kwasu.Okazuje sie jednak, ze, podczas gdy e- lektrody akumulatora zaopatruje sie w i- losc olowiu gabczastego i dwutlenku olo¬ wiu, która jest wielokrotnie wieksza od po¬ trzebnej teoretycznie dla odbycia sie re¬ akcji chemicznej, to z równie waznym kwasem rzecz ma sie inaczej, zwlaszcza w akumulatorach uzywanych w automobi- lizmie i t. d.Jako przyklad przedstawiony jest aku¬ mulator Vandervelt'af który nalezy do naj¬ lepszych typów na rynku i jest niejako wzorem dla akumulatorów tego rodzaju.Sklada sie on z 5 dodatnich i 6 ujemnych elektrod, z których kazda ma 13,7 cm sze¬ rokosci i 11,8 wysokosci, przyczem elektro¬ da dodatnia ma 3 mm, a ujemna—2,7 mm grubosci, odstep zas miedzy rodami wynosi 2,4 mm, Baterja ta winna dawac 60 amperogodzin przy normalnem wyladowa¬ niu.Obliczenie wykazuje, ze dla 60 ampero¬ godzin potrzeba na kazdej elektrodzie dla odbycia sie reakcyj chemicznych 109,56 g H2SOt i taka ilosc musi zniknac z roztworu podczas wyladowania.W razie uzycia w akumulatorze kwasu siarkowego o ciezarze wlasciwym 1,272 potrzeba dla odbycia sie reakcji chemicznej okolo 288 cm3 kwasu na kazdej elektro¬ dzie, to znaczy, ze okolo 576 cm3 kwasu musialoby oddac cala swa kwasowosc : przejsc w czysta wode, aby sie reakcja che¬ miczna mogla odbyc, tak ze w rzeczywi¬ stosci potrzeba o wiele wiecej kwasu.Przeprowadzone bezposrednio na po¬ wyzszej baterji pomiary i badania wyka- ruja, ze na wszystkich ujemnych elektro¬ dach (jesli sie dwie zewnetrzne liczy za jedna) czynny materjal elektrod przejmu¬ je lacznie 74 cm3, zas na dodatnich 68,5 cm3, gdy elektrody byly uprzednio przez dluzszy czas zanurzone w plynie oraz ze laczna ilosc roztworu miedzy elektrodami, które sa od siebie oddalone o 2,4 mm wy¬ nosi tylko 386,4 lem3 w przypadku, gdy przegrody nie byly uzyte i ze ilosc ta zmniejsza sie o 90 — 150 cm3, jesli sie wlaczy miedzy elektrody niezbedne prze¬ grody. Wspomniana baterja nie moze za¬ tem dostarczyc 60 amperogodzin, o ile ota¬ czajacy kwas, znajdujacy sie pod i nad e- Iekh odami, nie dostarczy im równiez nie¬ zbednego do odbycia sie reakcji kwasu siarkowego.Nalezy teraz rozwazyc blizej, w jaki sposób doprowadza sie w dzisiejszych aku¬ mulatorach kwas do elektrod i jaki to ma wplyw na sile elektromotoryczna, na ilosc ampero- i watogodzin oraz na czas regene¬ racji baterji i t. d.Wszystkie reakcje chemiczne odbywaja sie w akumulatorze na powierzchni zetknie¬ cia kwasu z cialami stalemi, t. j. z olowiem gabczastym i dwutlenkiem olowiu, jak rów¬ niez ze stalym kwasnym siarczanem olo¬ wiu elektrod. Kwas znajdujacy sie w po¬ rach gabczastego olowiu i dwutlenku olo¬ wiu, jak równiez kwas, stykajacy sie bez¬ posrednio z elektrodami, bierze przede- wszystkiem udzial w reakcjach chemicz¬ nych, przyczem rozciencza sia podczas wy¬ ladowania, a steza przy ladowaniu bardziej niz kwas, który znajduje sie dalej od e- lektrod.Dyfuzja powoduje przechodzenie H2SOi podczas wyladowania od bardziej stezone¬ go kwasu, który znajduje sie pomiedzy e- lektrodami oddalony od ich powierzchni, do elektrod, jak równiez do porów ich czynnego materjalu. Podczas zas lado¬ wania równiez dyfuzja powoduje, ze H2S04 od elektrod i wnetrza czynnego materjalu przechodzi do warstw kwasu, które sa bar¬ dziej odlegle od powierzchni elektrod.Poniewaz dyfuzja jest jak wiadomo procesem bardzo powolnym, nie moze za¬ tem doprowadzac lub odprowadzac równie predko H2SO± od elektrod tak szybko, jak prad odprowadza, wzglednie doprowadza — 2 —do nich kwas. Wskutek tego stezenie kwa¬ su na elektrodach i we wnetrzu czynnego materjalu maleje znacznie podczas wyla¬ dowania, a wzrasta znacznie podczas la¬ dowania i dzieje sie to w tym wiekszym stopniu, im wieksze sa gestosci pradu la¬ dowania, badz wyladowania. Z tego po¬ wodu podczas wyladowania, gdy powinno sie energje baterji mozliwie wykorzystac, sila elektromotoryczna baterji, a z nia i ampero- i watogodziny (pojemnosc), spa¬ daja znacznie wraz ze zmniejszeniem sie stezania roztworu na powierzchniach elek¬ trod i we wnetrzu czynnego materjalu, a mianowicie tern bardziej, im wyzszej sie u- zywa gestosci pradu. Dla tych samych przy¬ czyn ogniwo, które zostalo rozladowane do 1,8 V, regeneruje sie zpowrotem po pewnym czasie, gdy kwas siarkowy zdazyl przez dyfuzje dostac sie napowrót do powierzch¬ ni elektrod i do wnetrza czynnego mate¬ rjalu; sila elektromotoryczna wzrasta zpo¬ wrotem i mozna odebrac nowa ilosc am- perogodzin, bez potrzeby ladowania ba¬ terji na nowo.Jednem slowem wszystkie wazne czyn¬ niki, od których zalezy uzytecznosc akumu¬ latora, jego sila elektromotoryczna, po* jemnosc, czas regeneracji, zmniejszenie po¬ jemnosci i anergji przy wzroscie gestosci pradu, oraz jego sily elektromotorycznej, pojemnosci i energji przy drugiem i trze- ciem i t. d. wyladowaniu po regeneracji; te wszystkie czynniki zaleza od stezenia kwa¬ su wewnatrz porów czynnego materjalu i na powierzchni elektrod, oraz od szybkosci z jaka H2S04 z calkowitej ilosci kwasu w akumulatorze przez dyfuzje dostaje sie do powierzchni elektrod.Energja, która sie obecnie odbiera z kazdego akumulatora, jest zatem znacznie mniejsza, niz to odpowiada ogólnej ilosci energji, zawartej w materjale czynnym e- lektrod i w ogólnej ilosci kwasu w akumu¬ latorze, przy bardziej racjonalnem jej wy¬ korzystaniu.Podczas ladowania zjawiska sa inne.Póki nie wywiazuja sie gazy, dyfuzja regu¬ luje takze i tu odprowadzanie H2SO± od kwasu wewnatrz porów elektrod i od kwa¬ su na powierzchni zetkniecia sie z niemi, do warstw kwasu, które sie znajduja dalej od elektrod. Przy okolo 2,3 V zaczyna sie jednak w akumulatorze wywiazywanie ga¬ zów, które polega na wydzielaniu sie wo¬ doru oraz tlenu; gazy te mieszaja skuteuzi- nie roztwór miedzy elektrodami i czynia go jednorodnym az do powierzchni elektrod.Kwas wewnatrz porów czynnego ma¬ terjalu nie bierze jednak w tej cyrkulacji zadnego udzialu i musi dalej odprowadzac swój nadmiar ff2S04 przez dyfuzje.Zmniejszenie stezenia kwasu az do po¬ wierzchni elektrod, wskutek przemieszania przez gazy, czyni jednak równiez wieksza róznice miedzy stezeniem kwasu wewnatrz porów a kwasem w najblizszem otoczeniu, który sie styka z powierzchnia elektrod; jednoczesnie zmniejsza sie droga, która ma do przebycia kwas pod wplywem dyfuzji.Dzieki temu staje sie szybsza dyfuzja kwasu od wnetrza materjalu czynnego e- iektrod ku warstwom kwasu zewnatrz nich polozonych, to znaczy, ze przenoszenie przez dyfuzje staje sie skuteczniejsze.Takiego jednak wywiazywania sie ga¬ zów niema podczas wyladowania. Je¬ dynym sposobem, aby isile elektromotorycz¬ na, pojemnosc, energje, oraz szybkosc re¬ generacji i t. d. po wyladowaniu polepszyc i powiekszyc, jest zwiekszenie koncentracji kwasu na powierzchni elektrod i wewnatrz porowatej substancji czynnej. Przez sztucz¬ ne prowadzenie miedzy elektrodami nie¬ czynnego gazu lub przez sztuczna cyrku¬ lacje roztworu miedzy elektrodami moznaby otrzymac polepszenie, prowadzi¬ loby to jednak w uzyciu akumulatorów do niepozadanych komplikacyj, szczególnie przy stosowaniu ich w automobilizmie i t. d.Nalezy zatem zastosowac bardziej odpo- — 3 —wiednie i praktyczne srodki dla osiagniecia tego samego celu.Wynalazk niniejszy wykorzystuje w tym celu zjawiska cisnienia elektrycznego i ci¬ snienia hydrostatycznego, lacznie z uzy¬ ciem przepon o zwiekszonej szybkosci prze¬ nikania, W tym celu nie wprowadza sie miedzy elektrody dziurkowanych przegród, lecz porowate przepony, co nie przedstawia zadnych nowych komplikacyj, gdyz prze¬ grody sa i tak w uzyciu; musza byc jednak tak skonstruowane i posiadac szybkosci przenikania takie, jakie sa potrzebne, aby dzialanie cisnienia elektroosmotycznego o- raz cisnienia hydrostatycznego bylo do¬ stateczne do wywolania cyrkulacji i wy¬ równania stezen kwasu miedzy elektroda¬ mi.Stworzono zatem nowe wazne zadanie dla przegród, które dotad konstruowano do innych celów. Dotychczasowa konstrukcja oraz szybkosc przenikania przegród z drzewa i t. d» jest tak mala, ze ani cisnie¬ nie elektroosmctyczne, ani cisnienie hydro¬ statyczne nie sa w stanie przeprowadzic przez nia roztworu z jednej strony na dru¬ ga i wymieszac go.Przez wprowadzenie miedzy dwie e- lektrody porowatej przepony w ten spo¬ sób, ze miedzy przepona a elektroda ujem¬ na znajduje isie mniej, zas miedzy ta prze¬ pona a elektroda dodatnia wiecej kwasu, wywoluje sie podczas wyladowania rózne stezenia kwasu z obu stron przepony, po¬ niewaz reakcje na obu elektrodach zuzy¬ waja w kazdej jednostce czasu te sama i- losc kwasu. Uzyskuje sie w ten sposób hydrostatyczne nadcisnienie od dodatniej strony przepony ku ujemnej.Szybkosc przenikania przez taka prze¬ pone, pod dzialaniem cisnienia hydrosta¬ tycznego, moze byc wprowadzona z wzo¬ rów Stoches'a i Neumana na szybkosc prze¬ plywu przez rurki wloskowate.Wynosi ona: V = -/ — gdzie Vozna- cza objetosc roztworu, która przechodzi w jednostce czasu przez rurke wloskowata, p — cisnienie slupa cieczy (w niniejszym przypadku nadcisnienie hydrostatyczne po stronie dodatniej elektrody), Y — ciezar wlasciwy, r — promien rurki wloskowatej, / — dlugosc (grubosc przepony) a 7] — lep¬ kosc uzytej cieczy, zas tu = 3,14.Szybkosc przenikania na 1 cm2 wynosi: tz o p.r^.nn ,. ., ., V cm- = *—= gdzie n oznacza ilosc Z.7.7] rurek wloskowatych na 1 cm2 przepony.Tu n jest wprost proporcjonalne do poro¬ watosci przepony, zas odwrotnie do kwa¬ dratu promienia rurki wloskowatej. Zatem: Tr 0 p .r^ .tz . porowatosc V cm2=y ~ /. T • i] • r2 p . H. x . porowatosc — Z. T ^ szybkosc wiec przenikania przez przepone, przy tern samem cisnieniu hydrostatycz- nem, wytworzonem w podany wyzej spo¬ sób, jest wprost proporcjonalna do jej po¬ rowatosci, oraz do kwadratu promienia ru¬ rek wloskowatych, który to promien moze¬ my uczynic dowolnie wielkim, w przypad¬ ku np. przepon ebonitowych, tak jak to zo¬ stalo wyjasnione w patencie Nr 4159.Celem wyjasnienia, o jakie wielkosci fi¬ zyczne chodzi w niniejszym wynalazku po¬ dane sa nastepujace dane: Staranne doswiadczenia, przeprowadzo¬ ne w dluzszych okresach czasu i z wieloma próbami, okazaly, ze przy równej grubo¬ sci szybkosc przenikania przez przepo¬ ne eDonitowa, wykonana z proszku o okolo 0,9 mm grubosci i porowatosci okolo 50%, jest kolo 40,000 — 100,000 razy wieksza, niz w przypadku przepony z drzewa, oko¬ lo 5,000 razy wieksza, niz przy przeponach glinianych, stosowanych w ogniwach Lec- lanche'a, jest juz okolo 1,000 razy wieksza, — 4 -niz przy przeponach zsumowanej materji (threaded rubber), które pozostawaly u- przednio przez kilka dni w wodzie.Powyzsze dane wykazuja, ze: a) cisnienie hydrostatyczne jest bardzo skuteczne dla przeprowadzenia przemie¬ szania i cyrkulacji roztworu z jednej stro¬ ny na druga, przy zastosowaniu racjonal¬ nie skonstruowanej przepony ebonitowej, jest malo skuteczne przy przeponie z gu¬ mowanej materji, a wcale nie dziala przy przeponie drzewnianej, b) aby powiekszyc cyrkulacje i miesza¬ nie kwasu z obu stron przepony, nalezy zwiekszyc cisnienie hydrostatyczne, gdyz szybkosc przenikania jest wprost proporcjo¬ nalna do tego cisnienia. Przepone nalezy zatem tak skonstruowac, aby nietylko miec z obu stron przepony potrzebna dla cyrku¬ lacji przestrzen, lecz równiez przestrzen z obu stron przepony tak podzielic, aby i- losc cieczy byla po stronie dodatniej wiek¬ sza, niz po ujemnej, gdyz równania na predkosc reakcyj chemicznych na elektro¬ dzie ujemnej i dodatniej (które tu blizej rozpatrywac jest trudno), okazuja, ze zmniejszenie stezenia ma o wiele mniejszy wplyw na sile elektromotoryczna na elek¬ trodzie ujemnej, niz na elektrodzie dodat¬ niej, co zostalo potwierdzone przez staran¬ ne doswiadczenia, przeprowadzone w tym celu, c) przy uzyciu przepony zupelnie nie- przenikliwej, jak drzewo, baterja nie moze dobrze dzialac. Tern bardziej nie nalezy przepony konstruowac tak jak obecnie, gdzie jest ona z jednej strony plaska i przylega wprost do elektrody ujemnej, po¬ niewaz kwas nie moze byc wtedy dopro¬ wadzany do elektrody ujemnej od strony dodatniej przez przepone, i stezenie kwasu na elektrodzie ujemnej zostaje tak silnie zredukowane, ze mimo b) reakcja chemicz¬ na jest bardzo utrudniona, co wplywa bar¬ dzo powaznie na pojemnosc baterji. Wo¬ bec tego, ze elektroda ujemna we wszyst¬ kich prawidlowo zbudowanych akumulato¬ rach o wiele mniej sie zuzywa niz dodatnia, nie zachodzi wogóle potrzeba podparcia jej przepona drewniana, a podczas okresu wywiazywania sie gazów (przy ladowaniu) trudnosc, na jaka napotyka gaz przy uwal¬ nianiu sie, równiez sie nie przyczynia do przedluzenia okresu trwania elektrody u- jemnej, podczas gdy silne wyczerpanie ó- taczajacego kwasu jest dla jej trwalosci bardzo szkodliwe, d) [dzieki temu, ze mczemy wykonac przepone o bardzo duzej szybkosci prze¬ nikania, która moze byc jednoczesnie we wszystkich szczególach skonstruowana co do ksztaltu tak, jak to jest ze wzgledu na inne potrzeby akumulatora pozadane, zostal tez, poraz pierwszy, racjonalnie roz¬ wiazany problem podparcia materjalu czynnego elektrod, co jest szczególnie waz¬ ne dla przedluzenia okresu trwania elek¬ trody dodatniej. Roztwór znajduje teraz wystarczajacy dosteo do elektrody przez przepone (i odwrotnie), a gazy, podczas ladowania, moga opuszczac elektrode rów¬ niez przez przepone. Poraz pierwszy tez rozwiazano problem zamkniecia elektrod miedzy dwiema przeponami specjalnej konstrukcji, tak ze uniemozliwiono jakie¬ kolwiek boczne zwarcie. Równiez problem szylbkiej regeneracji batery j elektrycznych zostal ogólnie rozwiazany, co pozwala nam np. zbudowac ogniwo Leclanche'a, które zlaczy w sobie dobre wlasnosci ogniwa mo¬ krego z izaletami ogniwa suchego, e) dajac przeponie o duzej szybkosci przenikania wieksza grubosc lub mniejsza porowatosc w kierunku od góry do dolu, mozemy regulowac szybkosc przenikania przez przepone na róznych jej wysoko¬ sciach i w ten sposób przystosowac te szyb¬ kosc do potrzeb bateryj elektrycznych.Pozostaja nam do rozpatrzenia zjawiska cisnienia elektroosmotycznego, które rów¬ niez mozna uczynic skutecznem przez wprowadzenie przepon o duzej przenikli¬ wosci i prawidlowej konstrukcji. — 5 —Wedlug prawa Wicfeinana ff — K. Il, gdzie # oznacza cisnienie elekiroosmo- tyezne, K — stala, a E — róznice .potencja¬ lów pi^dzy jedna strona przepony a dru¬ Cisnienie elektroosmotyezne H w aku^ mnlatorze dziala swa najwieksza wartoscia i, podobnie jak cisnienia hydrostatyczne na katodzie (o ile anoda jest zupelnie oddzie¬ lona od katody przez przepoje), dziala swa najwieksza wartoscia, zajtein równanie na szybkosc przenikania pod cisnieniem clektroocmotycznem bedzie: V « p.r2.*. Porowatosc y cm* =-f — gdzie p jest cisnieniem elektraasmatyc*- oem.Znaczy to, ze szybkosc, % jaka cisnienie osmotyczne przeciska roztwór z jednej strony przepony na druga, je$t równiez wprost proporcjonalna do kwadratu pro¬ mienia rurek wlo$kowatyeJ| przepony, oraz 4$ jej porowatosci- Poniewaz róznica miedzy stezeniami z obu stron przepony staje sie tern wieksza, im wieksza est gestosc pradu, przeto i ci¬ snienie elektroosmotyczne oraz cisnienie hydrostatyczne rosjaa, 4si$k* temu, przy wiekszej gestosci pradu i odwrotnie. Zna¬ czy to, ^e cale iunkcj oaowanie alkupiula- tora staje sie samoregulujace^ i przysto¬ sowuje sie odpowiednio do wytworzonych przez rózne gestosci pradu potrzeb ba- tetyi.Ponizej podane sa specjalna metody kon&trukcji przepon ebonitowych dla aku¬ mulatorów elektrycznych, które, dzieki tym przeponom, zostaja przystosowac n'etyl- ko do wzmiankowanych wyzey casad, lecz równiez i do innych specjalnych potrzeb a- kumulatora. Póki chodz* o ogólne: ^asady natury, elektrycznej, opis niniejszy nie o- granicza sie, tylkp 4$ pf&&BOtk. z porowate¬ go ebonitu i wspomina o nich jedynie dla przykladu.Jest jasnem, ze tylko przepony, nie zas dziurkowane przegrody, wchodza w rachu¬ be przy wywolywaniu dzialania cisnienia elekiroosmotycznego i cisnienia hydrosta¬ tycznego, celem otrzymania w baterji sily elektromotorycznej, pojemnosci i t. d.Fizyczne i chemiczne wlasnosci tych przepon zostaly juz wyczerpujaco opisa¬ ne w patencie Nr 4159. Moga one byc wy¬ konywane w kazdej dowolnej formie i postaci, o dowolnej porowatosci i szybko¬ sci przenikania; mozna je zaopatrzyc w ob¬ rzeza, które tworza nieporowate ramy o do¬ wolnym ksztalcie, dzieki czemu dadza sie one przystosowac do wszystkich wymogów akumulatora. Przepony te pozwalaja tez, po raz pierwszy, na wykorzystanie cisnie¬ nia elektroosmotycznego i hydrostatycz¬ nego, celem otrzymania, podczas wylado¬ wania, wyzszych stezen na elektrodach i we wnetrzu czynnego materjalu i osiagnie¬ cia w ten sposób, przy róznych gestosciach pradu, sily elektromotorycznej, pojemnosci, szybkosci regeneracji i t. d. a) Wytrzymalosc chemiczna i mecha¬ niczna przegród ebonitowych. 1. Przegrody te sa, dzieki swemu skla¬ dowi chemicznemu, najtrwalsze ze wszyst¬ kich, gdyz sa odporne na kwasy i gazy dluzej, niz inne ebonity, badz materjaly, z których sie wykonywa przegrody. 2. Nie zmieniaja swego ksztaltu, gdyz posiadaja ramy z nieporowatego ebonitu, które oddzielaja od siebie elektrody i przej¬ muja na siebie cisnienie. Rozpatrywa¬ nych ebonitów nie mozna scisnac nawet o 0,01 mm cisnieniem wielu tysiecy atmosfer. 3. Przegrody sa zaopatrzone w ramy o specjalnym ksztalcie i konstrukcji, dla od¬ dzielenia od siebie elektrod, regulowania ilosci roztworu z kazdej strony przegrody, oraz zapobiegania przeginaniu sie elektrod w kierunku poziomym, badz pionowym. W konsekwencji cbemicznyck i fizycznych — 6—wlasnosci ram otrzymuje sie doskonala calosc, gdyz laczna scisliwosc wszystkich ram mozna pominac. Same ramy mozna tez skonstruowac tak, by one nie cisnely na materjal czynny elektrody, lecz na jej kadmowo-olowiana rame, 4, Przepona sama moze byc osadzo¬ na miedzy ramami w takiem polozeniu, a- by nie doznawala wogóle zadnego nacisku, zas ramy moga byc takze gietkie, o ile to jest pozadane, bj Funkcjonowanie przegród ebonito¬ wych, i. Przegroda ebonitowa moze byc wy¬ konana o kazdej pozadanej grubosci, poro¬ watosci i szybkosci przenikania, celem wy¬ wolania dzialania cisnienia elektroosmo- tycznego i polepszenia w ten sposób wszyst¬ kich funkcyj akumulatora w czasie wyla¬ dowania, co jest glównym celem przy uzy¬ ciu baterji, 2, Opór elektryczny, który wprowadza przegroda ebonitowa, jest — przy równych grubosciach — kilkakrotnie mniejszy, niz w przypadku róznego rodzaju przegród drewnianych, lub przegród, które sie wy¬ rabia z gumowanej materji; jest równiez mniejsza, niz w przypadku przedziurawio¬ nych przegród ebonitowycn. 1 wszystko to, dzieki swej wyzszej o wiele porowatosci.Ma ona jeszcze te wieirta zaiete, w porów¬ naniu z innemi przeponami - przegrodami, ze jej opór osiaga o wiele predzej swoje minimum, 3, Po raz pierwszy mozna, dzieki uzy¬ tej do wykonania metodzie, wyrabiac i re¬ produkowac technicznie przepony o jedno¬ stajnej porowatosci. Ramy oddzielajace mozna tez skonstruowac tak, Dy praktycz¬ nie cala czynna powierzchnia elektrody brala udzial w przewodzeniu pradu, 4, Rama oddzielajaca przegrody moze byc skonstruowana w ten sposób, ze od¬ nosne brzegi elektrod sa calkowicie za¬ mkniete w przeponach, przez co zapobiega sie nietylko zwarciu przea przepone, lecz równiez przez jej brzeg, 5, Po raz p-erwszy mozna racjonalnie podeprzec materjal czynny elektrod, gdyz roztwór znajduje latwy doplyw i odplyw od elektrody przez przepone, a wywiazuja¬ ce sie przy ladowaniu gazy moga opuscic elektrody przez przepone lub przez prawi¬ dlowo skonstruowana rame. 6, Objetosc oraz waga a/kumulatora na jednostke amperogodzin pojemnosci jest mniejsza, niz przy innych przeponach i przegrodach, na skutek zwiekszania po¬ jemnosci w amperogodzinach uzyskanego przez wywolanie miedzy elektrodami dzia¬ lania cisnienia elektroosmotycznego oraz ci¬ snienia hydrostatycznego, 7. Przepone i jej rame konstruuje sie tak, aby ilosc kwasu byla rozdzielona w pozadany sposób miedzy obie strony prze¬ pony, by w ten sposób uczynic skuteczniej- szem cisnienie elektroosmotyczne oraz ci¬ snienie hydrostatyczne, celem uzyskania lepszej cyrkulacji kwasu miedzy elektro¬ dami i lepszego wyrównania kwasowosci z obu strcn przegrody, 8. Metoda konstrukcji przepon eboni¬ towych umozliwia nadanie im w kazdym pozadanym kierunku wiekszej grubosci Dadz mniejszej porowatosci; pozwala wy¬ konac je w kazdej dowolnej formie, jak np, rur, cylindrów, porowatych naczyn itd., jakie moga byc pozadane przy rozmaitych baterjach elektrycznych, oraz o dowolnej porowatosci i szybkosci przenikania, jakie moga byc potrzebne. Jest oczywistem, ze powyzszych korzysci nie mozna uzyskac ani zapomoca drewnianych badz innych prze¬ gród, ani tez w przypadku przegród dziur¬ kowanych, B, Konstrukcja przegród ebonitowych przedstawiona jest na zalaczonych rysun¬ kach.Fig. 1 — 4 przedstawiaja konstrukcje ebonitowych ram, których zadaniem jest oddzielac elektrode dodatnia od ujemnej i -r- 7 —.zapobiegac wyhoczepm sie elektrod w kie¬ runku poziomym badz pionowym.Ramy sa zaprojektowane w tea sposób, z^ listwy z nieparowatego ebonitu stykaja sie w^prost z k?ata metalowa elektrod i nie sachcdiza na jej, powierzchnie, na której sie znajduje czynny material; pczyczem listwy pionowe leza bezposrednio na me¬ talowych listwach kpa&y, podczas gdy po¬ ziome, które- lacza pionowe listwy* ramy, sa tak urzadzone, ze wystepy ich równiez nie stykaja sie z porowatym materjalem, lecz z krata metalowa* elektrody-, jafe to u* widoczniono cyframi 1* do 29 na fig, l 2; 3, 4.5- : : ( ! I -ii, \\A Poziome listwy ramy albo sie stykaja z jedna elektroda na calej dlugosci, a do¬ tykaja drugiej wieloma malemi wystepami, które moga miec dowolny ksztalt, jak np. 1—10, fig. 1, 14—19, fig. 2, 23- i 24, fig. 3} 26 i 27, fig. 6, 2* i 29, fig. S; badz tez listwy sa poziome i stykaja sie z obu elektrodami zapomoca pewnej liczby malych wystepów, dla utworzenia w ten sposób na kazdej e- lektrodzie wolnej przestrzeni dla kwasu i ulatwienia gazowi oddzielenia sie od niej, jak to wskazuja 2 — // na fig. 1, 12 i 13 na fig. 2 oraz 25 na fig. 3, Wspojnniane, iftala powierzchnie wystar jace mpzna wykonac o dowolnym ksztalcie i wysokosci, celem takiegp rp^d4alulk\wr su miedzy, ohie elektrody, jaki.r okaze sie potrzebnym do wywplacja, skut^zfli^ szego dzialania cisnienia elektro-osmotycznego or raz hydrpstatypznego, przez wytworzenie, podczas ladowania i .wyladowania, róznych stezen kwasu zt ohu, stron przegrody- Ra* n*y te i, do 6 isa.ipoza^ tem,wzmocnione za* pomoca cienkich listewek eboaitOwycfc, które zakrywaja^meznaczna tylko czesc zawierajacej» czynny materjal i powierzchni elektrody i moga byc równiez tatóego ksztaltu, aby/listewka .pionowe dotykaly e- lefctrody tylko stycznie, a, pionowe stykaly sie:Z; metalem karaty, zapcamoca^malych wy^ stepów. Ksztalt tych malych wyit%p6w na listewkach poziomych moze byc podobny do ksztaltu wystepów na dolnych i górnyen liatwaeh ramy; moze byc równiez o* kragly^ owaltoy i t d. bez przeszkody dla swobodnego riachu cieczy i gazów od dofe fon górze.Listwy zewnetrzne ranry sabad#gladr kie 4, ftg. 1, ty, fig. 2, badz zaepafrzeae po jednej jej stro»ie na iislwaelk pionowych w cienkie wystajace zeberka albo* fóalewlii n& 28, fffc 5, t 6, 9; £i£. 1, M, W, W «g. 6, tak ze mozna miedzy niemi zamknac feyHko jedna dodatnia albo ujemfta elektrode* a dtuga etektroda* jest wokia, fig*. & Kisfcwy pionowe obrzeza sa z* obu* sttrw ramy- za¬ opatrzone w wystajace zeberka* lut* ltn^e 2, 3, 7, 8, lfy 1% fig. l-f 12<, 19v % 6f 29<, fig. 5, tak ze zarówno elektrodo dodatnia, jak i ujemna, sa jednoczesnie zamkniete miedzy przepona, fig. 7, Dzieki teffitt' staje sie^ niemozliwemr zwarcie- elektrod przez pionowe krawedzie obrzezy; Zadna* Z' prze¬ gród^ które sa obecnie w-uzyciu* nie jest w ten* sposób skonstruowana; Ne- figi 3' i 4 zaopatrzono w te cienkie zeberka równiez górne i dblne poziome listwy ramy, tak, ze albo dodatnia albo uj emna elektroda^ badz obie elektrody, isa* ze wszystkich stron* za¬ mknieta calkowicie w ramach, oo^unietnoz^ liw4a zwarcie równiez' i rur* pozostaiyoh*kira- vedziach* przegrody* W górnem* wystttja* cem, zeberku czesc jest usunieta.dla prze? prowadzenia przewodu do elektrody* Na fig, 6 przedstawiona jest, rama, na której w cienkie, wystajace zeberka zaopatrzono tylko dwie listwy pionowe oraz dolne po¬ ziome, góra moga zatem uchodzic swo¬ bodnie gazy, jak na fig. 1, 2" lub 5\ Na fig. 1, 2 i JT zaprojektowano prze¬ grody tak, ze u dolu, miedzy elektrodami, zachodza glabiej. Dólha listwe ramy moz¬ na urzadzre jakSna /# flgr 2^ gctfcte przegro¬ dy speezywaja* na wydcciaclr w** piom- wycfr listwadtf zew»et*z»ej stórsyttki.SteMwlrttowaaeJw*-tttr sposób ramy n«r- - 8 -ga byc uzyte w polaczeniu t przepoila w rótey sposób^ 1. Ramy mo$A byc Wykonane nieza¬ leznie od prsepon, które sie w nie wsta¬ wia, jak to przedstawiono na 17, fig. 2, 27, fig. 6, lub na /9, fig* 2, gdzie przepon* jest tak wycieta, aby scisle odpowiadala zapro¬ jektowanym linjom ramy; to samo mozna uczynic z ramami na fig, 3 i 4. W tym wypadku mozna przepone od czasu do czasu wyjmowac, rama zas moze byc uzy¬ ta na nowo w polaczeniu z dowolna istnie¬ jaca przepona.% Rama moze byc wykonana wraz z przepona z jednej czesci. W tym wypadku enzymuja sie doskonalsza przegrode.Przepony mozna zaopatrzyc badz z jednej, badz tez z obu stron w porowate zeberka lub tez wykonac plaskie; przyczem ten ostatni ksztalt jest najlepszy: daje najmniejsza opornosc elektryczna i naj¬ wieksza szybkosc przenikania; powierzch¬ nie przepony mozna takze uksztaltowac falisto i t. d.Przepony mozna osadzac w ramach jak na 12, U, 14, 18, fig. 2, tak by sie schodzi¬ ly z pionowa listwa ramy, przyczem wy¬ stepy listew poziomych wystaja poza po¬ wierzchnie przepony i pozostawiaja z obu jej stron wolna przestrzen dla kwasu. Sa¬ ma przepona moze byc wykonana w ksztal¬ cie rur, cylindrów, o dowolnej srednicy, jal np. fig. 9, 10, badz tez w formie naczyn porowatych, zaopatrzonych w dno, wyste¬ py i t. d. z porowatego, badz nieporowate- go ebonitu, Mozna wykonywac porowate przepony wraz z odpowieefniemi ramami dla podpie¬ rania materfalu czynnego elektrod, przy¬ czem kwas ma dostep do przegrody i od niej przez' przepone; gazy za£ ptidbzas lado* warna opuszczaja elektrode równiez przez przepone. Elektrode taka mozna latwo &* próznic z zawartego w niep roztworu, jak równiez powrotnie zetknac ja przez poro¬ wata* przepoBe a roztwurein. Jest to szcze¬ gólnie warte dla Biektórych baleryj elek- tryczoych* zwlaszcza np. ogniwa Leclan* chfe'a, jak to uwidoczniono na fig. 9 i 12.Umozliwia to zbudowfcflic ogniwa, które la¬ czy w sdbie wszystkie dobre wlaanttsci ogni¬ wa mokrego z zaletami ogniwa suchego, jak latwosc przenoszenia i t d. i stworzenie oftriWa suchego o tej samej ^wielkosci, a Wiekszej pojemnosci; Nalozy nadto fcaznaczyc< ze mozna wy¬ konywac bek trudnosci przepony ebonitowe dowolnej wielkosci, co jednak nit daje sie Stonowac w przypadku np. przepon drew¬ nianych. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Elektryczni akumulatory, znamien¬ ne ieni, ze stcsujfc sie' srodki, zapomóca któ*- rych wyzyskuje sie róznice cisnien, po* wstajAcfc ptzy zmiane kóncfentfafcji etektfo- litów podczas ladowania i Wyladowania, aby pfzecrWdzialac zmianom koncentracji. 2. tlefctrYczne akumlatófy wedlftg zastrz, 1, Znaift&nne teiti, z£ Stosuje sie srodki, lfctóre cisnienie ctektróósniotyczne i hydrostatyczni, ptiwstaj3ce pmz zmiany w koncentracji efekffófttów w Rozmaitych czesciach akumulatora, Wyzyskuja W ce- Fit wywolania cyrkulacji i ntleszarifa elek- trorPtów pwnieszy Wymfenioneim czescia¬ mi. 3. Elektryczne akumulatory wedlug zastrz. 2 i 3, zn&mienrte tern, ze jakd prze¬ grody fftosuj^ sie porowate przejpóny o wy¬ sokiej szybkosci przenikania. 4. Elektryczne akumulatory wedlug' zastrz. 1, znamienne tern, ze jako przegro¬ dy pomiedzy elektrodami stosuje sie prze¬ pony, które posiadaja taka szybkosc prze¬ nikania i ramy tego rodzaju konstrukcji, ze wytwarzaja róznice w koncentracji roz¬ tworów na dodatniej i ujemnej stronie przepony, a dzialanie cisnienia elektro- osmotycznego i hydrostatycznego, wywola¬ ne przez tóznice w koncentracji roztworu, — & —wytwarza czynna wymiane roztworu po o- bu stronach przegród przez przepone i po¬ woduje mieszanie i cyrkulacje roztworu pomiedzy elektrodami. 5. Elektryczne akumulatory wedlug zastrz. 3, znamienne tern, ze jako przegro¬ dy stosuje sie porowate przepony o ta¬ kiej konstrukcji, ze pod dzialaniem cisnie¬ nia elektroosmotycznego i hydrostatyczne¬ go reguluja przestrzen dla cyrkulacji i mieszania sie roztworów pomiedzy prze¬ groda a elektrodami. 6. Elektryczne akumulatory wedlug zastrz. 4 i 5, znamienne tern, ze tak sa skonstruowane i w ten sposób rozdzielaja elektrolit, ze wiecej roztworu znajduje sie po stronie dodatniej elektrody, a mniej po ujemnej, aby w ten sposób przez przepone powiekszyc cisnienie hydrostatyczne i wy¬ wolac batdziiej czynne mieszanie sie i cyr¬ kulacje roztworu pomiedzy przepona. 7. Elektryczne akumulatory wedlug zastrzezen poprzednich, znamienne tern, ze jako przegrody stosuje sie porowate prze¬ pony ó równomiernej porowatosci, które tak sa skonstruowane, ze dozwalaja na utrzymywanie mozliwie równomiernej ge¬ stosci pradu pomiedzy elektrodami na ca¬ lej ich powierzchni. 8. Elektryczne akumulatory wedlug zastrzezen poprzednich, znamienne stoso¬ waniem ram dzielacych niescisliwych, wyv konanych oddzielnie od przepon, lub two¬ rzacych z niemi jedna calosc, które od¬ dzielaja elektrody i sa tak skonstruowane, ze zapobiegaja przeginaniu sie elektrod nie- tylko w kierunku pionowym, lecz i pozio¬ mym. 9. Akumulatory wedlug zastrz. 8, zna¬ mienne stosowaniem niescisliwych ram dzielacych, które równoczesnie dozwalaja, aby gazy mogly swobodnie uchodzic pomie¬ dzy przepona a elektrodami. 10. Akumulatory wedlug zastrz. 8, zna¬ mienne stosowaniem, jako przegród, poro¬ watych przepon, zaopatrzonych w ramy dzielace ó takiej konstnoikcfi, ze gdy ramy maja za zadanie powstrzymywac cisnienie j aby utrzymac elektrody w odpowiedniej odleglosci od siebie i zapobiec ich przegi¬ naniu sie, przepony natomiast nie sa wy¬ stawione na takie cisnienie, wobec tego, ze sa od obydwóch elektrod nieco oddalone. 11. Akumulatory wedlug poprzednich zastrzezen, znamienne stosowaniem poro¬ watych przepon, zaopatrzonych ramami dzielacemi, jako przegrodami, przyczem ramy sa niescisliwe, a przepony umocowa¬ ne w ten sposób, ze moga sie wyginac. 12. Akumulatory wedlug poprzednich zastrzezen, znamienne' zastosowaniem prze¬ gród z ramami, które tworza z przeponami jedna calosc lub oddz::elne czesci, rprzy¬ czem ramy tak sa skonstruowane, ze na pionowych bocznych krawedziach ich pio¬ nowych listewek, lub na dolnych pozio¬ mych listwach, albo tez na obydwóch li¬ stwach poziomych na górze i dole, posia¬ daja wystajace plaskie powierzchnie tak ze dodatnia i ujemne elektroda lub oby¬ dwie zamkniete sa w ramach, celem zapo¬ biezenia zwarciu na bocznych krawedziach elektrod. 13. (13. Przegrody wedlug zastrz. 12, któ¬ rych ramy tak. sa skonstruowane, ze odpo¬ wiednio reguluja objetosci pomiedzy prze¬ pona a elektrodami na obydwóch stronach przepony. 14. -14. Przegrody wedlug zastrz. 12, ota¬ czajace dodatnie lub obydwie elektrody, znamienne tern, ze posiadaja, celem pod¬ trzymania czynnego materjalu elektrod, gietkie przepony o takiej szybkosci przeni¬ kania i porowatosci, ze dostep roztworu do elektrod i od elektrod do roztworu poza przeponami przez same przepony jest tak duzy, ze baterja moze normalnie praco¬ wac. 15. Przegrody wedlug zastrz. 14, zna¬ mienne tern, ze dozwalaja, aby gazy, pod¬ czas ladowania i wydzielania sie gazów, — 10 —mogly swobodnie uchodzic przez porowata przepone. 16. Przegrody wedlug poprzednich zastrzezen, znamienne tern, ze wykonane sa z ebonitu, przyczem przepony posiada¬ ja ksztalt plaskich lub falistych plyt, lub plyt plaskich z wystajacemi powierzchnia¬ mi, listewkami, wystepami, zebrami lub tym pedobnemi. , 17. Przegrody wedlug poprzednich zastrzezen, znamienne tern, ze zaopatrzone sa ramami o dowolnym ksztalcie i formie, które tworza z przeponami jedna calosc lub poszczególne czesci i wykonane sa z ebo¬ nitu. 18. Przegrody wedlug zastrz. 17, zna¬ mienne tern, ze wykonane sa z ebonitu w ksztalcie okraglych lub prostokatnych rur lub w innym, w ksztalcie cylindrów lub porowatych naczyn zaopatrzonych dnami, kolnierzami zeberkami wzmacniaj acemi i t. d. z porowatego lub nieporowatego ebonitu i dostosowane do specjalnych wy¬ magan jakichkolwiek bateryj, plynnej lub suchej, jak np. Leclanche'a i t. d., przy¬ czem porowatosc i szybkosc przenikania •ak sa dobrane, ze wzmacniaja bardzo wy¬ datnie dziilr.nie odnosnej baterji. 19. Przegrody wedlug poprzednich za¬ strzezen, w których szybkosc przenikania pod wplywem hydrostatycznego cisnienia daje sie na rozmaitych wysokosciach regu¬ lowac i wyrównywac, przez wykonywanie porowatych przepon o wiekszej grubosci, lub o mniejszej porowatosci, lub stosuje obydwa sposoby w kierunku od góry do dolu. 20. Przegrody wedlug zastrz. 19, zna¬ mienne tern, ze zmniejszenie porowatosci w kierunku zgóry nadól przeprowadza sie u, sztuczny sposób. Meyer Wildcrman, Zastepca: Inz. S. Pawlikowski, rzecznik patentowy. *l)o opisu patentowego Nr 7693. Ark. i. jr%p* II \ L~J #%?.££ -/rr^TCC^c^^'^ W\V\\\\\\\\\\V\I« ^jjiaAif ff^ir i? ¦ ^,'m^^rxi^\""t^rr'id"m H^^^y^^T ^^V\\X\V\\\\\SM« Sk^v\\;^^\^x^^^^^^ ^^aSGmcKtzra zjftzzgmBflrrrreffiy*{/%j *&** 3€ 2/ &&#: » " ~~^ TT—TT /C2^3 =8cc =^ ^^^ ^l|Jj-ir-irp—ir-irjj /# [[^^^^ ^^rDo opisu patentowego Nr 7693. Ark.

2. n&xr 3/ ta 32 jy&ir ii ii ii II ii ii nr » " -n- II u li " " JUL. &&& 23 .ft.-...„jtn.-. ¦¦¦¦¦, ».UL..M.-gi7fl j%?iz~ o™ ¦ »— ¦ w%26 27 ffir « w w w*ww-^fc f a^ w Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL