CH125803A - Pile électrique. - Google Patents

Description

  Pile électrique.    L'objet de l'invention est une pile     électri-          due,    caractérisée par une paroi formant cloi  son osmotique, disposée à faible distance de  l'électrode en métal devant être attaqué par  l'électrolyte, de façon à former un espace  contigu à ladite électrode, dans lequel se ras  semble la solution concentrée de sels résul  tant des réactions chimiques qui se produi  sent entre l'électrolyte et l'électrode.  



  Dans les piles électriques, par exemple  du type     Leelanché,    il se forme ordinairement,  pendant le fonctionnement de la pile, autour  de l'électrode négative, une solution concen  trée de sels de zinc qui, ainsi qu'on le sait,  est: très     gênante    en ce qu'elle donne lieu à  des sels qui recouvrent l'électrode de zinc,  provoquent une usure irrégulière de cette  dernière, et augmentent la, résistance inté  rieure de la pile;

   ces sels se déposent en ou  tre sur l'électrode positive et paralysent la       dépolarisation    de cette dernière, soit en en  robant les grains de bioxyde de manganèse       ernploy    é comme dépolarisant, soit, dans le cas       des    piles à     dépolarisation    par l'air, en bou  chant les pores du charbon poreux de l'élec  trode positive.         La=    présente     invention    a pour but de re  médier à ces inconvénients et d'obtenir la  constance du courant généré par la pile.

   La  cloison osmotique maintient. séparée la solu  tion concentrée de sels métalliques qui prend  naissance autour de l'électrode métallique du  reste de l'électrolyte tout en la diluant au  fur et à mesure de sa formation, par le phé  nomène de l'osmose. On peut en outre se ser  vir de celui-ci pour faire en sorte que la so  lution concentrée -de sels qui se forme soit  évacuée en un point de la. pile où ces sels ne  sont pas gênants.  



  Le. dessin annexé représente en coupe ver  ticale, à titre d'exemples, six formes d'exé  oution de l'objet de l'invention et deux va  riantes.  



  La     fig.    1 montre une pile à liquide;  La     fig.    2 représente une pile sèche;  La,     fig.    d montre une autre forme  d'exécution de pile sèche;  La     fig.    4 montre une forme d'exécution  d'une pile sèche dans laquelle l'électrode de  zinc constitue le récipient de la pile;  La     fig:    5 montre une pile sèche à     dépo-          larisation    par l'air;      La     fig.    6 représente une autre     forme    d'exé  cution;  Les     fig.    7 à 9 montrent des variantes.

    Dans la pile à liquide représentée     fig.    1,  l'électrode négative est constituée par un  tube de zinc a; cette électrode est entourée  par un tube b formant membrane osmotique,  par exemple en papier parchemin ou en pa  pier sulfurisé; ce tube est fermé à sa partie  inférieure par un mastic isolante, cire, brai,  etc.     obturant    également l'espace annulaire d  compris entre le tube b et l'électrode tubu  laire de zinc a. ,  Un trou e est ménagé dans l'électrode de  zinc a au-dessus -du niveau normal de l'élec  trolyte<I>f</I> dans le récipient<I>g</I> de la pile; cet  électrolyte est constitué par exemple par une  solution de chlorhydrate d'ammoniaque.  



  L'électrode positive     li,    est formée à la ma  nière ordinaire     par'un    charbon entouré soit  par du bioxyde de manganèse, soit par un  charbon poreux dans le cas de la     dépolari-          sation    par l'air.  



  Le fonctionnement -de cette pile est le  suivant:  Au début, l'espace annulaire d compris  entre le tube osmotique b et l'électrode de  zinc a contient de l'électrolyte jusqu'au ni  veau occupé par ce dernier .dans le récipient g.  



  Dès que la pile entre en activité, la so  lution électrolytique, contenue dans l'espace  annulaire d, compris entre le tube osmotique  <I>b</I> et l'électrode tubulaire de zinc<I>a,</I> se charge  de chlorure de zinc, tandis que l'électrolyte  contenu dans le récipient g, en dehors du  tube b, s'appauvrit puisque, selon la réac  tion connue, il cède son chlore au zinc, que  l'ammoniaque se dégage dans l'air, et que la  réduction du bioxyde de manganèse par l'hy  drogène également -dégagé, donne naissance  à de l'eau.

   Par un phénomène d'osmose le  niveau de la solution concentrée de chlorure  de zinc, formée à l'intérieur du tube osmo  tique b, s'élève peu à peu, et lorsque ce ni  veau atteint le trou e ménagé dans l'électrode  tubulaire de zinc a, cette solution de chlo  rure de zinc se déverse à l'intérieur de     la.-          dite    électrode; le chlorure de zinc formé au-    tour de l'électrode de zinc se trouve donc  séparé au fur et à mesure de sa production  et ne peut donner naissance à des substan  ces peu solubles telles que     l'oxychlorure    de  zinc et l'hydroxyde de zinc qui, dans les  piles ordinaires à sel ammoniac, se déposent  sur les électrodes et sont préjudiciables,  comme il a été dit ci-dessus, au bon fonc  tionnement de la pile.  



  La     fig.    2 montre, comme deuxième exem  ple, une pile pouvant être appelée pile sèche  dans ce sens que la plus grande partie de  l'électrolyte y est immobilisée. Dans cette  pile l'électrode tubulaire de zinc a est fer  mée à ses deux extrémités et est remplie  d'une matière absorbante i, telle que de la  sciure de bois destinée à absorber la solu  tion de 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'in  térieur de l'électrode de zinc..  



  La masse immobilisante j est constituée  par du charbon granulé poreux; elle est sur  montée d'une couche<I>7e</I> de poudre de liège  dans laquelle pénètre un petit tube l d'ad  mission d'air passant à travers une couche  obturatrice     m    de cire, de brai, etc.  



  La     fig.    '3 montre une autre forme d'exé  cution d'une .pile sèche, l'électrode négative,  constituée par une lame de zinc a, est placée  à l'intérieur d'un tube ou sac en papier par  chemin b fermé à sa partie inférieure; ce sac  <I>b</I> et l'électrode positive en charbon<I>h,</I> plon  gent sur  une partie de leur hauteur dans la  matière immobilisante dépolarisante j impré  gnée de la solution électrolytique, de     chlor-          hydrate    d'ammoniaque par exemple; cette  matière immobilisante dépolarisante     j    est  constituée, à la manière ordinaire, par un  mélange de bioxyde de manganèse et de char  bon ou graphite.  



  Au-dessus de la masse immobilisante  dépolarisante j est disposée une couche  de poudre de liège, ou autre matière  analogue 7e, qui n'est pas mouillée par  la. solution .électrolytique dont la. masse       j    est imprégnée. Cette couche de poudre      de liège     Ic    est surmontée d'une couche  de matière absorbante, à l'état divisé     n,    telle  que de la pierre ponce en poudre, de la  sciure de bois, etc.  



  Dans cette masse absorbante     n    débouche  l'extrémité supérieure ouverte du tube ou sac  en 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 o permettant l'évacuation des  gaz dégagés au cours du fonctionnement de  la pile.  



  Comme dans le cas précédent, la solution  dense de chlorure de zinc. produite au cours  du fonctionnement de la. pile, s'élève par os  mose dans le tube ou sac en papier parchemin  b et se déverse par l'orifice de ce dernier dans  la masse absorbante ri, où elle est retenue sans       pouvoir    revenir se mélanger à la solution  électrolytique immobilisée dans la masse     dé-          polarisante        j,    dont elle est séparée par la  couche isolante     7c.   <I>'</I>       L'a:mmoniaqu@e    dégagée au cours du fonc  tionnement de la pile traverse également la  couche absorbante n; les produits formés par  la réaction connue:

           ZnCl\        -I-        2NH'        -(-        2H20     = Zn     (0H)\        -i-        2NH'    Cl         se    déposent donc dans cette masse absorbante       n    et l'ammoniaque se trouve absorbée.  



  Il est à remarquer que, dans cette forme  d'exécution, l'élément de pile peut être com  plètement     fermé    à sa     partie    supérieure si  le zinc, employé pour la constitution de<B>l'é-</B>  lectrode négative, est bien amalgamé, et ne  dégage par conséquent pas de gaz par son  contact avec l'électrolyte.  



  La     fig.    4 montre une forme d'exécution  dans laquelle l'électrode de zinc constitue,  selon la disposition connue, le récipient de la  pile sèche.  



  Dans ce cas, le sac ou tube de papier par  chemin b est disposé à l'intérieur de l'élec  trode de zinc.     c.;    un petit espace annulaire<I>d</I>  est ménagé entre cette dernière et le tube os  motique b. Comme dans le cas, précédent, la    masse immobilisante dépolarisante j, dans la  quelle plonge l'électrode positive en charbon  la est surmontée d'une couche isolante     Ic    en  poudre de liège, et d'une couche absorbante       n    dans laquelle débouche le tube osmotique b.  



  Le récipient, constitué par l'électrode de  zinc a, est fermé à sa partie inférieure par  une couche de brai cl obturant également  l'espace annulaire d compris entre cette élec  trode et le tube b.  



  Le fonctionnement de cette pile est le  même que dans le cas précédent; la solution  dense de chlorure -de zinc s'élève par osmose  dans l'espace annulaire très restreint d com  pris entre l'électrode négative a et le tube  osmotique b, et se déverse dans la masse ab  sorbante     n.     



  On isole souvent le zinc de la masse dé  polarisante par l'interposition de papier bu  vard; mais ce dernier, en raison de la gros  seur de ses pores, ne peut jouer le rôle de  cloison osmotique.  



  Dans le cas d'un élément de pile sèche  à dépolarisation par l'air, on prévoit d'adop  ter les deux modifications suivantes, mon  trées en     fig.    5: d'une part, la masse     immobi-          lisante    est constituée par un charbon très po  reux<I>j;</I> d'autre part, le bouchon<I>m,</I> la cou  che absorbante<I>n</I> et la couche isolante<I>le</I> sont  traversés par un tube l ouvert à, ses deux ex  trémités -de façon à permettre l'accès de l'air  dépolarisant à la masse de charbon poreux     j.     



  Il est à remarquer que, pendant le fonc  tionnement -de ces piles sèches à dépolarisa  tion par l'air, il se forme, sous l'action de  l'oxygène apporté par l'air dépolarisant, une  certaine quantité :d'eau -d'après la     réaction:            2NH'C1        -I-    Zn     -I-    0  =     ZnCl2        -f-        2NH'        -I-        H20;       de plus, le chlorure de zinc concentré et très  hygrométrique, qui se forme autour de l'élec  trode de zinc, concourt avec     cette    eau à main  tenir l'élément à l'état humide.  



  Dans la forme d'exécution représentée       fig.    6, l'électrode de zinc a plonge dans une  solution électrolytique f     (soIutio:n,de    sel am  moniac) contenue dans un vase poreux p,      par exemple en porcelaine poreuse;     oe        :dernier     est entouré par     unie    feuille de parchemin b  constituant une membrane osmotique; dans ce  cas, le vase poreux p a uniquement un rôle  mécanique et ne sert qu'à supporter la feuille  osmotique b.  



  Le récipient     g    de la. pile est rempli par la  masse dépolarisante     j,    constituée par du char  bon poreux à l'état     divisé;'dans    cette masse  dépolarisante plongent l'électrode positive en  charbon<I>h</I> et le vase poreux<I>p</I> entouré de sa  membrane osmotique b.  



  L'élément est fermé à sa partie supérieure  par une couche de cire ou toute autre ma  tière appropriée     wz;    un trou o est ménagé  dans cette couche obturatrice poux permettre  l'accès -de l'air dans la masse, dépolarisante.  



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



  Au bout d'un certain temps -de fonction  nement -de la pile, ce liquide épuisé pourra  être enlevé, par exemple au moyen d'une pi  pette à poire en caoutchouc, et être remplacé  par une solution neuve de chlorhydrate d'am  moniaque.  



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



  Cet élément offre donc l'avantage d'être  d'un entretien facile en raison de la possi  bilité -de remplacer, sans démontage -de la  pile, le zinc et le liquide usé; quant au char  bon     j,    il reste inaltéré.  



  Dans les diverses formes d'exécution dé  crites ci-dessus, l'espace annulaire d compris  entre l'enveloppe     osmotique'    b et l'électrode  de zinc a peut être rempli par une matière  absorbante capillaire, telle que papier bu  vard, papier filtre, toile ou autre matière  spongieuse, comme cela est montré en     fig.    7.  Dans ce cas, la solution concentrée de chlo  rure -de zinc, formée au cours du fonctionne  ment -de la pile, monte à travers cette matière  capillaire à la fois sous l'effet de la pression  osmotique et du phénomène -de la capillarité.

    D'après     la-fig.    7, l'électrode -de zinc a est en  veloppée par une feuille de papier buvard     q       ou autre matière spongieuse et sur ce revête  ment capillaire est appliquée la feuille de pa  pier parchemin constituant la cloison osmo  tique b.

   Dans     fig.    8, un intervalle est mé  nagé entre cette dernière, et l'enveloppe ca  pillaire     q.    Dans les deux cas, la solution de  chlorure de zinc monte à travers l'enveloppe  capillaire     q,    qui joue le rôle -de mèche, et  suinte soit à travers le ou les orifices e de  l'électrode de 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. partie su  périeure de la pile, comme il a été -dit pré  cédemment.  



  La cloison osmotique b peut encore être  réalisée par de la gélatine insolubilisée par  un procédé quelconque; dans ce cas, l'appli  cation de cette enveloppe osmotique peut être  réalisée comme suit (fi,,. 9):       L'électrode    de zinc a., entourée de papier  buvard q et isolée à sa partie inférieure par  un mastic isolante, cire, brai etc. est plongée  dans une solution tiède -de gélatine; quand la  gélatine a fait prise par refroidissement sur  le papier buvard.     q,    on la, traite par une solu  tion de formol ou d'alun pour l'insolubiliser.  Cette enveloppe osmotique en gélatine inso  lubilisée     b1    offre l'avantage -de ne présenter  aucune solution de continuité.  



  Afin d'éviter l'opération     -d'insolubilisation     indiquée ci-dessus, on peut employer de la  gélatine     bichromatée,    c'est-à-dire contenant  environ 3  /o     @de    bichromate de potasse ou  d'ammoniaque. La     simple    exposition à la lu  mière suffit dans ce cas, ainsi qu'il est connu,  pour donner naissance à .des sels de chrome  qui agissent, comme l'alun, sur la gélatine,  et produisent une sorte -de tannage, lequel a  pour effet. d'insolubiliser cette     dernière    et de       lui    donner les propriétés osmotiques recher  chées.  



  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 di  mensions et les détails de construction -des di  verses parties constitutives -de     la    pile faisant  l'objet de l'invention peuvent être modifiés      selon les applications. En particulier on peut  prévoir un nombre de trous e. quelconque.

Claims (1)

1. REVENDICATION Pile électrique, caractérisée par une paroi formant cloison osmotique, disposée à faible' distance de l'électrode en métal -devant être attaqué par l'électrolyte, de façon à former un espace contigu à ladite électrode, dans le quel se rassemble la solution concentrée de sels résultant -des réactions chimiques qui se produisent entre l'électrolyte -et l'électrode. - SOUS-REVENDICATIONS: 1 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique entoure 'en partie une électrode -de zinc à faible distance de celle-ci.

   Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce qu'une électrode. & zinc forme le récipient de la pile et en ce que la cloison osmotique est disposée à l'intérieur de ladite électrode, à faible dis tance de célle-ci. 3 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que l'électrode est un tube de zinc disposé à l'intérieur de la cloison osmotique et présentant au moins un trou au-dessus du niveau normal de l'électro lyte, trou par lequel la solution saturée se déverse à l'intérieur -de ladite élec trode tubulaire.

   4 Pile selon la revendication, caractérisée en ce qu'au moins une partie de l'espace compris entre l'électrode et la. cloison os motique est occupé par une matière spon gieuse. 5 Pile selon la revendication, caractérisée en ce que l'électrode est tubulaire et rem plie d'une matière absorbante. 6 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique est formée à la surface d'un vase poreux. 7 Pile électrique selon la revendication, .ca ractérisée en ce que la cloison osmotique est en papier parchemin. 8 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique est en, papier sulfurisé.

   9 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique est en gélatine insolubilisée. 10 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique est une couche -de gélatine formée à chaud à la surface ,d'une, matière spongieuse dis posée autour d'une électrode de zinc, puis insolubilisée.

   11 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique est en gélatine bichromatée. 12 Pile électrique selon la revendication, constituant une pile sèche, caractérisée en ce que la cloison osmotique est entou rée d'une masse dépolarisante immobili- sante, @et entoure elle-même une électrode tubulaire en zinc remplie d'une matière absorbante.

   13.Pile électrique selon la revendication, constituant une pile sèche, caractérisée en ce que la cloison osmotique est entourée d'une masse immobilisànte & pola,risante, contient une électrode dé zinc, et déborde à - son extrémité supérieure dans une masse absorbante qui est séparée -de la masse immobilisante dépolarisante par une couche isolante empêchant que la so lution saturée de sels qui se .déverse dans la couche absorbante puisse se mélanger à la solution électrolytique immobilisée dans la masse dépolarisante. 14 Pile électrique selon la revendication et la sous-revendication 2, constituant une pile sèche,

   caractérisée en ce que la cloi son osmotique contient une masse immo bilisante -dépolarisante recouverte d'une masse isolante, au-dessus de laquelle est disposée une masse absorbante. 15 Pile électrique selon la revendication, ca ractérisée en ce que la cloison osmotique -entoure un vase poreux qui contient une solution électrolytique dans laquelle plonge une électrode de zinc et qui est introduit dans une masse dépolarisante -dans laquelle est engagée une électrode en charbon.