BE340129A - - Google Patents

Description

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  "PILE ELECTRIQUE A CIRCULATION OSMOTIQUE 
 EMI1.1 
 DE L'ELECTROLYTE." 
Dans les piles électriques,du type Leclanché par exem- ple, il se forme ordinairement, pendant le fonctionnement de la pile, autour de l'électrode négative, des sels concentrés de zino., lesquels, ainsi qu'on le sait, sont   très.gênants;   ils recouvrent l'électrode de zinc et provoquent une   usure/ir-   régulière de cette dernière, ils augmentent la résistance intérieure de la pile;

   de plus, ces sels se déposant en ou- tre sur l'électrode positive, paralysent la dépolarisation de cette dernière, soit en enrobant les grains do bioxyde do manganèse, employé comme dépolarisant, soit, dans le cas dos piles à dépolarisation par l'air, en bouchant los pores du 

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 charbon poroux de l'électrode positive. la présente invention a pour objet un perfectionnement apporté aux piles électriques en vue de remédier à l'inconvé- nient signalé ci-dessus et d'obtenir la constance du courant générépar la pile, 
Ce perfoctionnement consiste, en principe, à éliminer de la solution électrolytique, par l'utilisation du phénomène de l'osmose,les sols concentra de zino qui prennent nais- sance autour de l'électrode de zinc, au fur et à mesure de leur formation. 



   Le dispositif, permettant la réalisation do la présente invention, est essentiellement caractérisé par la combinaison: a) d'un récipient constitué en une matière à pores suffisamment fins pour permettre au phénomène osmotique de s'opérer, et disposé do manière à ontouror   1'électrode   do zinc et à retenir les sols concentrés do zinc qui so forment au- tour do cette dernière, pondant   lo   fonctionnement do la pile, b) d'un dévorsoir, qui reçoit les sols   concontrés   do zinc qui se sont accumulés dans l'espace compris entre le ré- cipiont osmotiquo spécifié ci-dossus et l'électrode do zino. 



   Par cotte invention,   lo   liquide   électrolytique   ost at- tiré par la cloison osmotiquo vors le zinc ot los solutions concentrées do sels do zinc, qui so forment, sont évacuées on un point do la pile où ces sols no sont pas gênants. 



   Afin do bien fixer les idées, il va êtro décrit ci- dessous, à titre d'exemples, plusieurs modos do réalisation de l'invention. 



   La fig. 1 montro, on coupe vorticale, une pile à li- quide. 



   La   fig, 2   représente une pile sèche. 



   La fig. 3 montre un autre mode d'exécution de pile sèche. 

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   La fig, 4 montre un mode d'exécution de pile sèche dans lequel l'électrode de zinc constitue le récipient de la pile. 



   La fig, 5 montre une pile sèche à dépolarisation par   . l'air.    



   La fig, 6 représente un autre mode d'exécution, 
Les fige. 7 à 9 montrent des variantes. 



   Dans la-pile à liquide représentée fig.   1,   l'électrode négative est constituée par un tube de zino a; cette électrode est entourée par un tube b, en matière poreuse, à pores suf- fisamment fins pour permettre le phénomène de l'osmose, par exemple en papier parchemin ou en papier sulfurisé; ce tube osmotique est formé à sa partie inférieure par un mastic iso- lant c, cire, brai, otc,., obturant également l'espace annu- laire d compris entre le dit tube b et l'électrode tubulaire de zinc a. 



   Un ou plusieurs   trous e   sont ménagés dans l'électro- de de zinc a au-dessus du niveau normal do   l'électrolyto   f dans le récipient g de la pile; cet électrolyte est constitué par exomple par une solution de chlorhydrate d'ammoniaque. 



   L'électrode positive h est formée à la manière ordi- naire par un charbon entouré soit par du bioxyde de manganèse, soit par un charbon poreux dans le cas do la dépolarisation par l'air. 



   Le fonctionnement de cotte pile est lo suivant: 
Au début, l'espace annulaire d compris entre le tube osmotiquo b et l'électrode de zinc a, contient do l'électro- lyte jusqu'au niveau occupé par ce dernier dans le récipient   .   



   -Dès que la pile entre en activité, la solution élec- trolytique, contenue dans l'espace annulaire d, compris en- tre le tube osmotique b et l'électrode tubulaire de   zinc a   

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 se charge de chlorure de zinc, tandis que   l'éleotrolyte   conte- nu dans le bac g, en dehors du tube b, s'appauvrit puisque, selon la réaction connue, il cède son chlore au zinc,   l'ammo-   niac se dégage dans l'air et que la réduction du bioxyde de manganèse par l'hydrogène, également dégagé, donne naissance à do l'eau.

   Par un phénomène d'osmose le niveau de la solu- tion concentrée de chlorure de zinc, formée à l'intérieur du tube osmotique b,s'élève peu à peu, et lorsque co niveau at- teint le ou les trous! ménagés dans   1'électrode   tubulairo do zinc a, cette solution de chlorure do zinc se déverse et se recueille à l'intérieur de cotte   dernière.   



   Par ce dispositif le chloruro de zinc, formé autour do l'électrode de zinc, se trouve donc éliminé au fur ot à mesure do sa production et ne pout, dans ces conditions, donner naissance aux sols pou solubles d'oxychloruro do zinc et d'oxyde do zinc qui, dans los piles ordinaires à sol ammo- niac, se déposent sous forme de cristaux sur les éloctrodos et sont préjudiciables,   comme   il a été dit ci-dessus, au fonctionnement do la pile. 



   La fig. 2 montre l'application du dispositif qui   vient     d'être   décrit pour la réalisation d'une pile sèche. 



   Dans ce cas, l'électrode tubulaire de zinc a est for méc   à   sos doux extrémités et est remplie d'une matière ab- sorbante i, telle quo sciure do bois, destinée à absorber la solution do chlorure de zinc qui, après   s'être   élevée par osmose dans l'espace annulaire d compris entre   l'électrode   de zinc a et le tube osmotique b, se déverse par le   trou e   à l'intérieur do   l'électrode   do zinc. 



   La masse immobilisante j est constituée par du char- bon   granulé   poreux et est surmontée d'une   couche k   do pou- dre de liège dans laquelle pénètre un petit tube 1   d'admis-   

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 sion d'air p.assant à travers la couche obturatrice m de cire, brai, etc.... 



   La fig. 3 montre un autro modo do réalisation d'une pila sèche réalisée selon   l'invention.   



   Comme précédemment, l'électrode négative, constituée par exemple par une lame de zinc a, est placée à l'intérieur d'un tube ou sac en papier   parcheminé   fermé à sa partie infé- rieure; ce sac b et l'électrode positive en charbon h plongent sur une partie de leur hauteur dans la matière immobilisante dépolarisante j imprégnée de la solution électrolytique de chlorhydrate   d'ammoniaque   par exemple; cette manière immobi- lisante dépolarisante lest constituée, à la matière ordinaire, par un mélange de bioxyde de manganèse et de charbon ou gra- phite. 



     Au-dessus   de la masse immobilisante dépolarisante est disposée une couche do poudre do liège ou   autio .matière     analogue!   qui n'est pas mouillée par la solution électrolyti- quo dont la masse j est imprégnée, Cette couche do poudre de liège ± ost surmontée d'une couche do matière absorbante, à l'état divisé n, telle que de la pierro ponce en poudre, do la sciure de bois, etc... 



   Dans cette masse absorbante n débouche l'extrémité su- périeure ouverte du tube ou sac on papier parchemin b. 



   La pile est fermée à sa partie supérieure à la manière ordinaire par une couche de cire ou autre matière isolante m, dans laquelle est ménagé un trou permettant l'évacuation dos gaz dégagés au cours du fonctionnement do la pile. 



   Comme dans le cas précédent, la solution donso do chlo- rure do zinc, produite au cours du fonctionnement de la pilo, s'élèvera par osmose dans le tubo ou sac en papier parchemin b, et so déversera par l'orifice de ce dernier dans la   masso   

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 absorbante n, où elle sera retenue sans pouvoir revenir se 
 EMI6.1 
 mélanger à la solution électrolytique immobilisée dansez Mas- se dépolarisante 1, dont elle est séparée par la couché iso- lante k. 



   Le gaz ammoniac dégagé au cours du fonctionnement de la pile traverse également la couche absorbante n; en consé- quence, les oxysels formés par la réaotion connue : 
 EMI6.2 
 zn5l + 2NH + 2H20 = Zn (011 + 2NH4ci. se déposent donc dans cette masse absorbante n et le gaz ammo- niac se trouve absorbé. 



   Il est à remarquer que par ce dispositif l'élément de pile peut être complètement fermé à sa partie supérieure si le zinc, employé pour la   Constitution   de l'électrode   négatire,   est bien amalgamé, et ne dégage par conséquent pas de gaz par son contact avec   l'électr olyte.   



   La fige 4 montre un mode de réalisation de l'invention dans le cas où l'électrode de zinc constitue, selon la dis- position ordinaire, le récipient do la pile-. 



   Dans ce cas, le sac ou tube do papier parchemin b est disposé à l'intérieur de l'électrode do zinc a; un petit espace annulaire d est réservé entre cette dernière ot le tu- be osmotique b. Comme dans le cas précédent, la masse immobi- lisanto dépolarisante j, dans laquelle plonge l'éloctrodo po- sitivo en charbon h est surmontée d'une couche   isolanto k   en poudre de liège, ot d'une couche absorbanto n dans laquelle débouche le tube osmotiquo   b.   



   Le récipient, constitué par l'électrode do zinc a, est fermé à sa partie inférieure par uno couche de brai e1 obtu- rant également l'ospaco annulaire d compris ontro cette élec- trode ot   lo   tubo b. 



   Le fonctionnement do ootto disposition do pilo est lemême quo dans le cas précédent; la solution dense do chlo- 

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 ruro de zinc s'élève par osmose dans l'espace annulaire très restreint d compris entre l'électrode négative et'le tube osmotique b et se déverse dans la masse absorbanto n. 



   Il est connu d'isoler le zinc do la masse dépolarisan- te par l'interposition de papier buvard, mais ce dernier,en raison de la grosseur do ses pores, ne peut jouer le   rôlede   membrane osmotique. 



   Le dispositif qui vient d'être décrit peut également être appliqua pour la réalisation d'un élément de pile sèche à dépolarisation par l'air, Dans ce cas, les doux modifi- cations suivantes doivent être apportées, ainsi que le mon- tre la fig, 5 : d'une part, la masse immobilisante est consti- tuée par un charbon très poreux j; d'autre part, le bouchon m, la couche absorbante n et la couche isolante k sont   traver-   sea par un tube 1 ouvert à ses deux extrémités de façon % per- mettre l'accès de l'air dépolarisant à la masse de charbon poreux j. 



   Il est à remarquer que, pendant le fonctionnement de ces piles sèches à dépolarisation par l'air, il se forme, sous l'action de l'oxygène apporté par l'air dépolarisant, une cer- taine quantité d'eau d'après la réaction: 
2NH4Cl + Zn + 0 = ZnCl2 + 2NH3 +   H20;   do plus, le chlorure de zino concentré et très   hygrométrique,   qui se forme autour de-l'électrode de zinc, concourt égale- ment à maintenir l'élément dans un état   d'humidité.   



   Dans le mode d'exécution représenté fig. 6, l'élec- trode do zinc a plongo dans une solution   électrolytique f   (solution do sel ammoniao) contenue dans un vase poreux p, on porcelaine poreuse; co dernier est entouré par uno fouille de parchemin b constituant uno mombrano osmotiquo; dans ce cas, le vaso   poreux .2   a uniquomont un rôle mécanique 

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 et no sort qu'à supporter la feuille   osmotiquo   b.' 
Le bac de la pile est rempli par la   niasse   dépolari- santo j, constituée par du charbon poreux à l'état divisé ; dans cette masse dépolarisante plongent l'électrode positive      en charbon h et le vase poroux p entouré do sa membrane osmo- tiquo b. 



   L'élément est fermé à sa partie supérieure par une cou- cho de cire ou toute autre matière appropriée m; un trou 6 . est ménagé dans cette couche obturatrice pour permettra l'ac- cès de l'air dans la masse dépolarisante. 



   Comme il a été dit précédemment, par suite du phénomè- ne de l'osmose, le liquide épuisé a tendance à monter dans le vase poreux p entouré de papier parchemin b. 



   Au bout d'un certain temps de fonctionnement de la pile, ce liquide épuisé pourra être enlevé, par exemple au moyen d'une pipette à poire en caoutchouc, et ôtre remplacé par une solution neuve do chlorhydrate   ' ammoniaque .   



   D'autre part, le zinc peut être remplacé facilement lorsqu'il est usé. 



   Cet élément offre donc l'avantage d'être d'un entre- tien facile en raison do la possibilité do remplacer, sans démontage de la pile, le zinc et lo liquido usé; quant   -au   charbon j, il reste   inaltéré..   



   Dans les divers modes d'exécution décrits ci-dessus, l'espace annulaire d, compris entre l'enveloppe osmotiquo b et l'électrode de zinc a peut ôtre rempli par uno matière absorbante capillaire, telle que papier buvard, papier fil- tre, toile ou autre matière spongieuse. Dans ce cas, le chlorure de zinc, formé au cours du fonctionnement do la piles monte à travers cette matière capillaire à la fois sous   l'ffot   do la pression   osmotiquo   et du phénomène, de la capilla- 

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 rite, L'invention peut alors être réalisée, par. exemple, comme le montrent les fige, 7 et 8, de la manière suivante :

   
L'électrode de zinc a est enveloppée par une feuille de papier   buvard 51   ou autre matière spongieuse et sur ce re- vêtement capillaire est appliquée la feuille de papier par- chemin constituant la cloison osmotique b; un intervalle peut être réservé entre cette dernière ot l'enveloppe capillaire q. 



   Le chlorure de zinc monté à travers l'enveloppe ca- pillaire   q,   qui joue le rôle de mèche, et suinte soit à tra-   ders   le ou les   @rifices e   do l'électrode do zinc a (fig. 7) à l'intérieur de   celle-ci   où il est recueilli, soit dans la masse absorbante n (fig.   8)   disposée à la   pa/rtio   supérieure de la pile comme il a été dit précédemment. 



   La cloison   osmotique   b poutercore être réalisée par do la gélatine insolubilisée par un procédé quelconque; dans co cas, l'application de cette enveloppa osmotique peut être réalisée comme suit (fig.   9):   
L'électrode de zinc a, entourée de papier buvard q et isolée   à   sa partie inférieure par un mastic isolant c, cire, brai,   etc.,.   est plongéo dans une solution tiède de gélatine; quand la gélatine a fait prise par refroidissement sur le pa- pier buvard q, on la traite par uno solution do formol ou d'alun pour l'insolubiliser, Cette envoloppo osmotique en gé- latine insolubilisée b1 offre l'avantago de ne présenter au- cuno solution de continuité. 



   . Afin d'éviter l'opération d'insolubilisation indiquée ci-dessus, on pourra employer do la gélatine   bichromatéc,   c'est-à-dire contenant environ 3 % do bichromate do potasse ou d'ammoniaque. 



   La simple exposition à la   lumière     smffit   dans ce cas, ainsi qu'il ost connu, pour donner naissance à dos sols de 

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Claims (1)

1. chrome qui agissent, comme l'alun, sur la gélatine,' ot produi- sent une sorte de tannage, lequel a pour effet d'insolubiliser cette dernière et de lui donner les propriétés osmotiques re- cherchées, Il est bien entendu que les divers modes d'exécution décrits ci-dessus ne sont donnés qu'à titre d'exemple, et que la forme, les dimensions et les détails de construction des di- verses parties constitutives du système de pile faisant l'objet de l'invention, pourront être modifiés selon les applications, EN RESUME, le présent brevet a pour objet: 1 - Une pile électrique à circulation osmotique do l'électrolyte o omprenant :

   a) un récipient à parois osmotiques entourant l'élec- trode do zinc et destiné à retenir les sels concentrés do zinc qui se forment autour de cette électrode pendant le fonc- tionnement de la pile. b) un déversoir, qui reçoit les sols concentrés de zinc qui se sont accumulés dans l'espace compris entre le ré- cipient osmotique spécifié ci-dessus et l'électrode de zinc.

   2 - Une pile à liquide, du type Leclanché, réalisée selon l'invention et caractérisée par ce fait que l'électrode négative de zinc a une forme tubulaire et présente un ou plu- sieurs trous au-dessus du niveau normal de l'électrolyte,- et que cette électrode est contenue dans un récipient cons- titué en une matière à pores suffisamment petits pour permet- tre le phénomène de l'osmose, telle que le papier parchemin ou le papier sulfurisé, de telle façon que la solution conoen- trée de chlorure de sine, formée autour de l'électrode négative au cours du fonctionnement de la pile, s'élève dans l'espace compris entre cette électrode et'la paroi de ce récipient os- <Desc/Clms Page number 11> motique et se diverse à l'intérieur do l'électrode de zinc,

   3 - Une pile sèche selon l'invention caractérisée par ce fait que le récipient osmotiquo contenant lélectrode tubulaire de zino, comme spécifié ci-dessus, plonge dans la masse dépolarisante immobilisante et que l'électrode tubulaire de zino est remplie de sciure do bois ou autro matière absor- banto.

   4 - Un autre mode d'exécution do pile sèche caractérisé par ce fait que le récipient osmotique, qui renferme l'électro- de négative constituée par exomplo par une lame do zinc, débou- cho à sa partie supérieure dans une masse absorbante séparée de la masse immobilisante dépolarisante par une couche isolan- te, de poudre de liège par exemple, empêchant que le liquide déversé dans la couche absorbante supérieure revienne se mélan- ger à la solution électrolytique immobilisée dans la masse dé- polarisante.

   5 - L'interposition d'une matière spongiouse, telle que- pepier buvard, papier filtre, etc..., entre la cloison osmoti- que et l'électrode de zinc.

   6 - Un mode d'exécution de pile sèche, selon l'inven- tion, dans lequel l'électrode de zinc constitue le récipient de la pile, caractérisé par ce fait que la paroi osmotique est disposée à l'intérieur de l'électrode de zinc en laissant en- tre elle et cette dernière un très faible intervalle dans le- quel s'élève, par osmose, la solution concentrée de chlorure se de zinc, celle-ci/déversant, comme spécifié dans le cas précé- dent, dans une masse absorbante disposée au-dessus de la masse dépolarisante immobilisante.

   7 - Une pile électrique comprenant une électrode po- sitive en charbon engagée dans une masse déplarisante rem- plissant le bac de la pile et caractérisée par ce fait que <Desc/Clms Page number 12> dans cette masse dépolarisante est introduit un vase poreux entouré par une membrane osmotique et contenant une Solution électrolytique (solution de chlorhydrate d'ammoniaque) dans la- quelle plonge l'électrode négative de zinc.

   8 - La constitution de la cloison osmotique par de la gélatine insolubilisée.

   9 - Un procédé pour la réalisation d'une cloison osmo- tique en gélatine consistant à plonger l'électrode de zino en- tourée de papier buvard ou autre matière spongieuse dans une solution tiède de gélatine et à insolubiliser ensuite, par un procédé quelconque, la gélatine, après sa prise par refroidis- sement,sur l'enveloppe spongieuse entourant l'électrode.

   10 - L'emploi de gélatine bichromatée pour la consti- tution de la cloison osmotique.