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Galvanisches Zweiftüsslgkeit8- Element.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein galvanisches Zweiflüssigkeits-Element mit als Elektrode diendem Kohlediaphragma und bezweckt, die Diffusion zwischen den beiden Elektrolyten selbsttätig dem jeweiligen Bedarf des Elementes. d. h. der jeweiligen Stromentnahme anzupassen und im Ruhezustand nach Möglichkeit aufzuheben. Dies geschieht der Erfindung zufolge dadurch, dass die durch die elektrochemische Arbeit entstehenden warmen Gase und Dämpfe zur Erzeugung von auf die Elektrolytflüssigkeit wirkenden Druckspannungen benutzt werden. Diese Benutzung der Gase und Dämpfe kann allein oder in Verbindung mit an die Wandungen des Diaphragmas anliegendem oder innerhalb der Einbauten sich befindenden Kapillarenmaterial erfolgen.
Die Erfindung ist auf der beigefügten Zeichnung in zwei Ausführungsformen dargestellt und zwar zeigt : Fig. 1 eine Einrichtung der Druck-und Vakuumbenutzung allein, während Fig. 2 eine Elementform veranschaulicht, bei welcher neben der Druck-und Vakuumbenutzung auch Kapillaritätswirkungen zur Regelung der Diffusion der Elektrolytflüssigkeit zur Anwendung kommen.
Bei beiden Ausführungsbeispielen bezeichnet a den äusseren Elementbehälter, b Diaphragma aus Kohle (gleichzeitig Elektrode), c Metallelektrode aus Zink, Eisen, Aluminium oder sonst geeignetem Metall, d Deckel mit Verschlussstopfen e.
Bei Fig. 1 befindet sich an dem mit der Kohle luftdicht verbundenen Deckel ein rohr-oder kastenförmiger Ansatz f, vorzugsweise aus Glas, Hartgummi, Zelluloid, Ton oder auch aus Kohle oder dgl., welcher in den Elektrolyten mehr oder weniger tief eintaucht. Die bei der Stromentnahme und zwar vorwiegend an der Kohlenwand sich entwickelnden warmen Gase steigen zwischen Einban l'und Kohle b hoch, drücken hier die Flüssigkeit nach unten und verursachen innerhalb des Einbaues f ein Steigen der Flüssigkeit bis etwa zur Linie h, je nach Stromentnahme und der dadurch bedingten mehr oder weniger starken Gas-und Wärmeentwicklung geschieht dies schneller oder langsamer.
Da nun durch diese Druckwirkung der innere Flüssigkeitsspiegel höher zu stehen kommt, wie derjenige, der ausserhalb stehenden, die Metallelektrode umgebenden Flüssigkeit, so erfolgt durch diesen Überdruck ein mehr oder weniger beschleunigter und dem
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grösserer oder eagerer Durchmesser bzw. Abmessungen desselben, lässt sich die Höhe des durch den Gasdruck gehobenen Füasigkeitsspiege! und damit die Druck-und Vakuumwirkungen
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welche sich infolge der Durchlässigkeit bzw.
Durchlochung des Einbaues f unbehindert mit Flüssigkeit vollsaugt, setzt den Durchtritt der Flüssigkeit durch die Diaphragmakohle einen gewissen Widerstand entgegen, der erst durch die Stromwirkung und die dadurch bedingten chemischen Vorgänge und Druckwirkungen überwunden wird und die jeweilig nötige Menge Flüssigkeit zum Durchtritt bzw. zur Diffusion veranlasst. Beim Betriebe steigen nun die sich entwickelnden Gase und Dämpfe nach oben, füllen den Hohlraum des etwa von g ab nach oben undurchlässigen Teiles des luftdicht abgeschlossenen Einbaues. f und üben dann auf den Elektrolyten einen der Stromentnahme entsprechenden und die Diffusion bzw. den Durchtritt durch die Diaphragmakohle beschleunigten Druck aus.
Sobald der Elektrolyt bis zum Punkt q, wo die Durchlässigkeit bzw. Durchlochung des Einbaues f beginnt, heruntergedrückt ist, können die Gase durch die mit Flüssigkeit vollgesaugte Schicht bei k bzw. durch die Öffnungen t im Deckel entweichen. Dass die Gase und Dämpfe ohne den oberen Raum des Einbaues./* zu füllen bzw. von diesem aus die Druckwirkungen auszuüben, gleich bei q bzw. bei k entweichen, ist ausgeschlossen, da die Kapillarwirkung der vollgesaugten porösen Schicht ein Hochsteigen innerhalb derselben und somit ein vorzeitiges Entweichen bei g bzw. k ausserordentlich erschwert, wenn nicht unmöglich macht. Die Gase und Dämpfe sind daher gezwungen, in der Flüssigkeit im Einbau f hochzusteigen und von oben aus in der beschriebenen Weise zu wirken, bevor sie entweichen können.
Zu dieser Wirkung trägt auch der Umstand bei, dass der zwischen g und k sich befindende Teil des porösen Materials ständig von unten aus Flüssigkeit nachsaugt und letztere durch die entweichenden Go. se noch etwas über k hinaus hochgedrückt wird und somit die Austrittsöffnung für den Gas- überdruck ständig bedeckt hält. Die hiedurch im Inneren des Einbaues verstärkt auftretenden
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sprechenden Flüssigkeitsmenge aus dem Metallraum erforderlich ist.
Die Kapillarwirkung der porösen Schicht bietet auch noch den Vorteil. dass das poröse Material, und zwar in der ganzen Hohe, fast solange mit Flüssigkeit beladen bleibt, wie noch Elektrolyt im Einbau f vorhanden ist : hiedurch bleiben fast bis zum letzten Rest des eingefüllten Elektrolyten die Diaphragmawände von oben bis unten mit Flüssigkeit bedeckt, was auch in senkrechter Richtung eine gleichmässige Stromwirkung zur Folge hat. In der Ruhe hören die Druckwirkungen wieder auf, so dass infolge der Abkühlung und des darnach eintretenden Vakuums die die Metallelektrode umgebende und durch den Betrieb mehr oder weniger hochgedrückte Flüssigkeit bzw.
Teilmengen davon, in das Diaphragma zurückdrmgen und so gegen ie Difusion in der Ruhe schützen können.
Die Erfindung kann ausser bei den in den Bespielen niedergelegten Ausführungsformen auch in vielen anderen mehr oder weniger abweichenden Formen zur Anwendung gelangen ; auch kann der ganze Raum innerhalb der Diaphragmakohle mit dem porösen Material bis etwa zum Punkt 9 gefüllt und das ganze innere System herausnehmbar angeordnet werden ; jedoch ist dann bei der Kapillarität des porösen Materials der Ersatz durch frische Flüssigkeit etwas schwieriger. Bei der Ausführung nach Fig. 1 kann der Einbaue ebenfalls bis zum Boden geführt
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Flüssigkeit vollgesaugte porösen Materials die eingefüllte Elektrolytmenge, wie bei Fig. 2 beschrieben, möglichst ganz zum Durchtritt durch die Diaphragmakohle bringen zu können.
Ob das aus Kohle oder Graphit bestehende Diaphragma runde, eckige oder sonstige Form hat, oder die Metallelektrode mit der zugehörigen Elektrolytflüssigkeit innerhalb oder ausserhalb der Kohle sich befindet, ist dabei gleichgiltig, sowie auch, ob bei grossen Diaphragmakohlenbehältem mehrere der Einbauten f vorgesehen werden. Bei wenigsten kaum Gas oder Wärme bildenden Elektrolyten setzt man vorteilhaft einen geringen Prozentsatz Salpetersäure, Salzsäure oder ähnliches zu, um die Gas-und somit Druckbildung herbeizuführen.
Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung der beschriebenen Druck-und Kapillar-
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blicken, dass nicht allein schwache, starke und selbst konzentrierte Flüssigkeitsmischungen mit gleich gutem Erfolg benutzt werden können, sondern auch die bekannten Mischungen von Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder dgl.
mit Zusatz von Chromaten, Bichromaten, Permanganaten, Chloraten, oxydierenden Nitraten, Ohromsäure und dgl. Die Verwendung dieser Elektrolytmiachungen ist bei den bisherigen Blementkonstruktionen, bei denen die Elektrolyte ruhig stehen bleiben und lediglich mit der bekannten im Betriebe wachsenden Diffusionsverminderung arbeiten, nur in gewissen Konzentrationsgrenzen der Säuren und unter Benutzung geringer Mengen von Oxydationsmitteln mit einigem Erfolg möglich, da sonst die zugefügten Oxydationssalze und deren Verbindungen mit den Säuren die Poren des Diaphragmas leicht verstopfen und die Stromwirkungeh zu stark beeinträchtigen.
Bei Elementen gemäss vorliegender Erfindung treten diese Übelstände nicht oder in nicht störendem Masse auf, da die Elektrolyten durch die Druckwirkungen in ständige Bewegung gehalten und gewissermassen hin-und hergeschoben werden und somit ein Verstopfen des Diaphragmas ausschliessen. Auch die Verwendung von Salpetersäure allein, welche bekanntlich schlechter durch die Kohle diffundiert wie Schwefelsäure, ist bei den beschriebenen Druckwirkungen mit gutem Erfolg und in beliebiger Konzentration möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Galvanisches Zweiflüssigkeits-Element mit als Elektrode dienendem Kohlediaphragma, dadurch gekennzeichnet, dass im Diaphragmakohlenraum geeignete rohr-oder kastenförmige Ansätze oder Einbauten angeordnet sind, welche so in die Flüssigkeit eintauchen, dass durch sie Hohlräume mit Flüssigkeitsabschluss innerhalb des Elementes gebildet werden, zwecks selbsttätiger Anpassung der Diffusion der Flüssigkeit durch das Diaphragma an die jeweiligen Bedürfnisse des Elementes, infolge der durch Gas-und Wärmeentwicklung in den Hohlräumen entstehenden wechselnden Druckspannungen.