Galvanisches Element, insbesondere elektrischer Akkumulator. Bekanntlich werden bei der Ladung von Alzkumulatoren Gemische von Sauerstoff und Wasserstoff in oft nicht unbeträchtlicher Menge in Freiheit gesetzt. Man. mussdann für einen genügenden Abzug der Gase sorgen, damit keine Explosionen auftreten können, und kann daher die Elemente nicht :dicht verschliessen. Diese Gase bilden :sich. indessen nicht nur während der Ladung von Akku mulatoren, sondern auch bei der Entladung beziehungsweise bei stromlosem Stehen der selben.
Derartige Nachga@sung zeigen auch die meisten Primärelemente.
Man hat bereits, versucht, die bei Ladung und bei ruhigem Stehen sieh entwickelnden Gase dadurch zu beseitigen, dass man die beiden Elektroden der betreffenden Primär oder Sekundärelemente über einen dünnen Widerstandsdraht, vorzugsweise aus Platin, entlädt, -der in den Gasraum des Elementes hineinragt und dort durch den Entla:destrom zum Glühen kommt.
Entstehen in dem Gas raum dann Wasserstoff und Sauerstoff in äquivalenter Menge nebeneinander, dann ge lingt auf fliese Weise eine restlose Beseiti- gung des schädlichen Knallgases.. Indessen treten Wasserstoff und Sauerstoff bei der Gasung galvaniscb,-er Elemente und Akku mulatoren nur in seltenen Ausnahmefällen, sozusagen zufällig einmal in äquivalenter Menge auf.
Darum konnte nach diesem Ver fahren eine restlose Beseitigung der schäd lichen Gase nicht erreicht werden, so dass diese Methode praktisch keine Anwendung gefunden hat.
Der Anmelderin ist es nun gelungen, solche unerwünscht auftretenden Ansamm lungen von Waeserstoff und Sauerstoff auf einem andern Wege zu beseitigen, der auch dann zum Ziele führt, wenn die beiden Gase nicht in äquivalenter 'Menge vorhanden sind oder wenn überhaupt nur Wasserstoff be ziehungsweise nur Sauerstoff im Gasraum des betreffenden Elementes, auftritt.
Bei dem galvanischen Element, insbesondere elektri- schen Akkumulator, nach der Erfindung wird dies, dadurch erreicht, dass die Gas absorption mittelst mindestens. einer Gas elektrode, insbesondere Wasserstoff- be ziehungsweise Sauerstoffelektrode, welche sich in Berührung mit .dem Gase beziehungs weise Gasgemisch befindet und in den Elektrolyten eintaucht, erfolgt.
Es ist vorteil haft, wenn die absorbierend wirkenden Elektroden. gegenüber dem Elektrolyten auf einem für die Absorptionswirkung günstigen Potential gehalten werden. Dies kann in der Weise erfolgen, dass die absorbierend wirken den Elektroden mit den. Hauptelektroden des galvanischen Elementes, gegebenenfalls. über Widerstände leitend verbunden sind.
Man kann auch eine .einzige absorbierend wirkende Elektrode anordnen, welche mit einer der Hauptelektroden des galvanischen Elementes, gegebenenfalls über einen Wider stand, leitend verbunden ist. Diese einzige absorbierend wirkende Elektrode kann auch mit beiden Hauptelektroden des galvanischen Elementes über Widerstände leitend verbun den sein. Es kann aber auch als absorbierend wirkende Elektrode der in diesem Falle metallische oder wenigstens auf seiner Innen fläche metallisch leitende Behälter :des galvanischen Elementes dienen.
In diesem Falle kann man den metallischen Behälter mit einer der Hauptelektroden, gegebenen falls über einen Widerstand, leitend ver binden. Der metallische Behälter kann aber auch über Widerstände mit beiden Haupt elektroden des galvanisehen Elementes in leitender Verbindung stehen.
Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung können auch die Hauptelektroden des galvanischen Elementes an einem Teil ihrer mit dem Gase beziehungsweise dem Gasgemisch und dem Elektrolyten in Berüh rung stehenden Oberfläche als Gaselektrode ausgebildet sein.
Ran kann aber auch nur eine ,der Haupt- elektroden. des galvanischen Elementes an einem Teil ihrer mit dem Gas beziehungs- weissdem Gasgemisch und dem Elektrolyten in Berührung stehenden Oberfläche als Gas elektrode, z. B. zur Absorption für Wasser- etoff ausbilden und eine dritte absorbierend wirkende Elektrode, z. B. für Sauerstoff, an ordnen.
Da,-, galvanische Element nach der Er findung kann gasdicht verschlossen werden. Als Material für die Gas insbesondere Sauerstoff beziehungsweise Wasserstoff, ver zehrende Elektroden sind alle die metalli- schen Leiter brauchbar, an .denen sich die Gase elektrochemisch: betätigen, das heisst in den Ionenzustand übergehen können.
Es sind dies vorzugsweise Platin und alle platinähn- lichen Metalle (Rho.dium, Ruthenium, Palla- dium, Iridium), die im folgenden kurzweg als Platin oder Platinmetalle bezeichnet wer den. Man benutzt .diese Metalle oft mit Vor teil in feinverteilter, grossoberflächiger Form (Platinmohr), damit die Berührung mit der Gasphase eine möglichst innige ist.
Die positiven und negativen Polelektroden des betreffenden galvanisehen Elementes, etwa eines alkalischen Akkumulators, werden im einfachsten Falle so ausgeführt, dass ihr metallisches Trägermaterial in ,den Gasraum hineinragt und mit Platin, Palladium oder andern Platinmetallen gegebenenfalls in feiner Verteilung oder mit rauher Oberfläche verbunden oder überzogen wird. Die mit Platinmetall überzogenen Teile der positiven Elektrode absorbieren dann im allgemeinen vorzugsweise den Wasserstoff,
diejenigen der negativen Elektrode hauptsächlich ,den Sauer stoff. Ausserdem tritt an .den mit Platinmetall überzogenen Elektrodenteilen, die nur unge nügenden Kontakt mit dem Elektrolyten haben, eine Knallgaskatalyse, also eine Knallgasabsorption ein.
Wenn das betref fende Element einen metallischen Behälter hat, so kann unter Umständen die .ganze innere Wandung des Behälters oder ein. Teil .derselben mit Platinmetall überzogen und mit einer der beiden Elektroden metallisch leitend verbunden werden, wodurch die Absorption ,des einen Gases, dann besonders schnell und sicher vonstatten geht.
Die Anwendung dieses einfachsten Weges zur gleichzeitigen Absorption sowohl des Wasserstoffes wie auch des Sauerstoffes ist bei manchen galvanischen Elementen und Akkumulatoren nicht möglich. So kann man beispielsweise im Bleiakkumulator nicht die negative Polelektrode oder Teile derselben mit Platin überziehen, weil das Potential der selben zu hoch ist und deshalb kaum eine Sauerstoffabsorption, dafür aber um so leb hafter eine Wasserstoffentwicklung am Pla tin einsetzen würde.
Zur Absorption des Wasserstoffes und Sauerstoffes kann man sich bei diesem Element z. B. dadurch helfen, dass man eine dritte Elektrode einbaut, die in :den Gasraum hineinragt, ausserdem zum Teil in den Elektrolyten eintaucht und entweder ganz aus Platin oder Platinmetallen; besteht oder aus einem gegen Schwefelsäure genügend beständigen metallisch leitenden Grund material z. B. Elektrodenkohle, welches mit geeigneten Platinmetallen in Kontakt befind lich beziehungsweise überzogen oder impräg niert ist..
Diese dritte Elektrode, die auch zu gleich als Behälter des Akkumulators dienen kann, wird über je einen Widerstandsdraht mit der positiven und mit der negativen Pol elektrode des Elementes verbunden und da durch zwangsläufig auf einem annähernd konstanten Potential .gehalten, welches zwi schen dem der positiven und negativen Pol elektrode des Elementes liegt und sowohl für die Absorption von Wasserstoff, wie auch, für diejenige von Sauerstoff geeignet ist.
Die beiden Widerstan@dedrähte können so be messen werden, dass nur ein ganz schwacher Entla.destrom dem Element entnommen -wird, durch den .die Kapazität nicht stark beein- trächtig-t wird.
Die Z'erwendung der innern Gefässwand als Absorptionselektrode für Wasserstoff be- ziehung.sweise Sauerstoff oder für beide zugleich empfiehlt sich auch bei manchen alkalischen Akkumulatoren.
Da. es bereits üblich ist, für diese Elemente vernickelte, eiserne Blechbehälter zu verwenden, so macht ,las Anbringen eines besonderen dünnen Überzuges von Platin oder Platinmetallen auf cler Innenseite dieses Behälters keine erheb liche Umkonstruktion notwendig.
Auch können die kleinen Widerstände, über welche das Behälterblech mit einer der beiden Elek troden: oder mit beiden Elektroden verbunden ist, leicht 'aussen auf dem Elementdeckel oder innen unter dem Elementdeckel unter- gebracht werden. Diese Widerstände werden zweckmässig zu kleinen Spulen aufgerollt und durch Umgebung ,der Spule mit Isolier material eingekapselt (z. B. Einvulkanisieren in Gummi).
Fig.1 zeigt schematisch ein galvanisches Element, bei welchem die Elektroden ei und e2 an ihren Fahnen, das heisst an den Stellen ai und a2 mit Platin oder Platin- metällüberzügen versehen sind;
F'ig. 2 zeigt schematisch ein galvanisches Element, bei welchem die beiden Elektroden ei und e2 über die Widerstände wi und w2 mit dem metallisch leitenden Element behälter b verbunden :sind. Letzterer ist an den verdickt gezeichneten Stellen cc innen mit Platin, Palladium oder andern Platin metallen überzogen;
Fig. 3 zeigt schematisch ein galvanisches Element, bei w elehem die ganze innere Ober fläche des Elementbehälters b mit Platin oder Platinmetallen überzogen und über den Widerstand w mit der einen Hauptelelctro,de des Elementes metallisch leitend verbunden ist.
In den Figuren bedeuten ferner: d = die PolboIzendurohführung,durch ,den Elementbehälter (Gummidichtung) = Füllöffnung,des Elementes v = Verschlussschraube beziehungsweise Ventil des Elementbehülters.
Galvanic element, in particular an electric accumulator. It is well known that when accumulators are charged, mixtures of oxygen and hydrogen are often released in not inconsiderable amounts. Man. must then ensure that the gases are vented sufficiently so that no explosions can occur, and therefore cannot: seal the elements tightly. These gases form: themselves. however, not only while the battery is being charged, but also when it is discharged or when the battery is not powered.
Most of the primary elements also show this kind of gas release.
Attempts have already been made to eliminate the gases that develop during charging and when standing still by discharging the two electrodes of the primary or secondary element concerned via a thin resistance wire, preferably made of platinum, which protrudes into the gas space of the element and there comes to glow through the discharge current.
If hydrogen and oxygen are produced side by side in an equivalent amount in the gas space, the harmful oxyhydrogen gas can be completely eliminated in a tile manner. However, hydrogen and oxygen only occur in rare exceptional cases when galvanic elements and accumulators are gassed , randomly, so to speak, once in an equivalent amount.
Therefore, a complete elimination of the harmful gases could not be achieved with this method, so that this method has found practically no application.
The applicant has now succeeded in eliminating such undesirable accumulations of hydrogen and oxygen in a different way, which also leads to the goal when the two gases are not present in an equivalent amount or, if at all, only hydrogen or only oxygen occurs in the gas space of the element concerned.
In the galvanic element, in particular an electrical accumulator, according to the invention, this is achieved in that the gas absorption by means of at least. a gas electrode, in particular hydrogen or oxygen electrode, which is in contact with the gases or gas mixture and is immersed in the electrolyte.
It is advantageous if the absorbing electrodes. compared to the electrolyte are kept at a potential that is favorable for the absorption effect. This can be done in such a way that the electrodes act with the absorbent. Main electrodes of the galvanic element, if necessary. are conductively connected via resistors.
It is also possible to arrange a single, absorbing electrode which is conductively connected to one of the main electrodes of the galvanic element, possibly via a counter-element. This single absorbing electrode can also be conductively verbun to both main electrodes of the galvanic element via resistors. But it can also serve as an absorbing electrode, in this case metallic or at least metallic conductive container on its inner surface: the galvanic element.
In this case you can connect the metallic container with one of the main electrodes, if necessary via a resistor, conductive ver. The metallic container can also be in conductive connection with both main electrodes of the galvanic element via resistors.
According to a further embodiment of the invention, the main electrodes of the galvanic element can also be designed as gas electrodes on part of their surface in contact with the gases or the gas mixture and the electrolyte.
But Ran can only do one, the main electrodes. of the galvanic element on part of its surface which is in contact with the gas or white gas mixture and the electrolyte as a gas electrode, e.g. B. train for absorption for water etoff and a third absorbing electrode, z. B. for oxygen to arrange.
Since, -, galvanic element according to the invention, it can be sealed gas-tight. All metallic conductors can be used as material for the electrodes, which consume oxygen or hydrogen in particular, because the gases can be electrochemically: activated, that is, they can change into the ionic state.
These are preferably platinum and all platinum-like metals (Rhodium, ruthenium, palladium, iridium), which are briefly referred to below as platinum or platinum metals. These metals are often used with advantage in a finely divided, large-surface form (platinum black) so that contact with the gas phase is as intimate as possible.
The positive and negative pole electrodes of the relevant galvanic element, such as an alkaline accumulator, are designed in the simplest case in such a way that their metallic carrier material protrudes into the gas space and is connected or coated with platinum, palladium or other platinum metals, possibly in a fine distribution or with a rough surface becomes. The parts of the positive electrode coated with platinum metal then generally preferentially absorb the hydrogen,
those of the negative electrode mainly, the oxygen. In addition, an oxyhydrogen gas catalysis occurs on the electrode parts coated with platinum metal, which have insufficient contact with the electrolyte, i.e. oxyhydrogen gas absorption.
If the element concerned has a metallic container, the entire inner wall of the container or a. Part of the same are coated with platinum metal and connected to one of the two electrodes in a metallically conductive manner, whereby the absorption of one gas then takes place particularly quickly and safely.
The use of this simplest way to simultaneously absorb both hydrogen and oxygen is not possible with some galvanic elements and accumulators. For example, in a lead-acid battery, the negative pole electrode or parts of it cannot be coated with platinum because the potential of the same is too high and therefore hardly any oxygen absorption, but the more vividly the development of hydrogen on the platinum would start.
For the absorption of hydrogen and oxygen you can use this element z. B. can help by installing a third electrode that protrudes into: the gas space, also partially immersed in the electrolyte and either entirely made of platinum or platinum metals; consists or a sufficiently resistant to sulfuric acid metallically conductive base material z. B. Electrode carbon, which is in contact with suitable platinum metals, or coated or impregnated ..
This third electrode, which can also serve as a container for the accumulator, is connected via a resistance wire to the positive and negative pole electrode of the element and therefore inevitably kept at an approximately constant potential, which between the positive ones and negative pole electrode of the element and is suitable for the absorption of hydrogen as well as for that of oxygen.
The two resistance wires can be measured in such a way that only a very weak discharge current is drawn from the element, through which the capacitance is not greatly impaired.
The use of the inner vessel wall as an absorption electrode for hydrogen or oxygen, or for both at the same time, is also recommended for some alkaline accumulators.
There. it is already common practice to use nickel-plated iron sheet metal containers for these elements, so no significant redesign is necessary because a special thin coating of platinum or platinum metals is applied to the inside of this container.
The small resistances via which the container plate is connected to one of the two electrodes or to both electrodes can easily be accommodated on the outside of the element cover or inside under the element cover. These resistors are expediently rolled up into small coils and encapsulated by the surroundings of the coil with insulating material (e.g. vulcanizing in rubber).
1 shows schematically a galvanic element in which the electrodes ei and e2 are provided with platinum or platinum-metal coatings on their tabs, that is to say at the points ai and a2;
F'ig. 2 schematically shows a galvanic element in which the two electrodes ei and e2 are connected to the metallically conductive element container b via the resistors wi and w2. The latter is covered on the inside with platinum, palladium or other platinum metals in the thickly drawn areas;
Fig. 3 shows schematically a galvanic element, in w elehem the entire inner upper surface of the element container b coated with platinum or platinum metals and via the resistor w with the one Hauptelctro, de of the element is metallically connected.
In the figures also mean: d = the PolboIzendurohführung, through, the element container (rubber seal) = filling opening, of the element v = screw or valve of the element container.