CH245180A - Galvanisches Element. - Google Patents
Galvanisches Element.Info
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Description
Galvanisches Element. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein galvanisches Element, dessen negative Elektrode aus Magnesium oder Magnesium- legierung mit mindestens 50 Prozent Magne sium besteht.
Da das Magnesium nach der elektroly tischen Spannungsreihe um etwa 0,6 V un edler ist als Zink, liegt es nahe, letzteres Metall, das in den bekannten Elementen meist verwendet ist, durch Magnesium zu er setzen. Deshalb sind sichon viele Vorschläge zur Herstellung von Magnesiumelementen ge macht worden.
Eine grosse Schwierigkeit be steht jedoch darin, einen Elektrolyt zu fin den, der einerseits die Magnesiumelektrode aktiviert, so dass man eine möglichst hohe Spannung erhält, jedoch anderseits das Magne sium, solange dem Element kein Strom ent nommen wird, praktisch nicht angreift, so dass das Element lagerfähig ist.
Das galva nische Element gemäss der Erfindung zeich net sich dadurch aus, dass der Elektrolyt min destens 5 Prozent, vorzugsweise mehr als 10 Prozent, Natriumpersulfat, mindestens 2 Pro- zent, vorzugsweise 4 bis 12 Prozent, Natrium sulfat und 0,02 bis 1,5 Prozent Anionen mit sechswertigem Chrom enthält und dass das pl, (Mass für die Wasserstoffionen-Konzentra- tion) zwischen 0,5 und 7 liegt.
Der Elektro lyt kann an Natriumpersulfat gesättigt sein und noch Kristalle von Natriumpersulfat ent halten. Das pg beträgt zweckmässigerweise 0,8 bis ä.
Als positive Elektrode kann man beispiels weise Kohle verwenden und sie mit einer Depolarisationsmischung umgeben, ähnlich, wie bei den bekannten Trockenbatterien.
Die Verwendung von Persälzen, insbe sondere von Kaliumpersulfat, in Kombina tion mit Sulfaten, wurde schon empfohlen; aber niemand konnte vermuten, dass sich die entsprechenden Natrium-salze, die nicht er wähnt wurden, viel besser zur Herstellung eines Elektrolyts eignen als die Kalium-, Magnesium:- oder andern Persulf ate und Sul fate. Verwendet man die Natriumsalze, so kann man die Spannung um 20 bis 25 Pro zent steigern im Vergleich zu einem Element das die galziumsalze enthält.
Dieses Ver halten ist wirklich überraschend, da sich be kanntlich sonst Natrium- und Kaliumsalze derselben Säure in ihrem chemischen Verhal ten nur wenig unterscheiden.
Damit der Elektrolyt das Magnesium nicht zu stark angreift, ist es notwendig, ihm in an sich bekannter Weise ein korro sionshemmendes Salz mit Anionen, die 6wer- tiges Chrom enthalten, z. B. ein Chromat und/ oder ein Dichromat, zuzusetzen. Am einfach sten gibt man Kaliumdichromat in einer sol chen Menge zu, dass die Konzentration der 6wertiges Chrom enthaltenden Anionen zwi schen 0,02 und 1,5 Prozent, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 Prozent liegt.
Weiterhin ist dafür zu sorgen, dass der Elektrolyt nicht zu sauer ist, da sich ein hoher Säuregrad ungünstig auf die Bestän digkeit des Magnesiums auswirkt. Man stellt z. B. durch Zugabe von Natriumhydroxyd den gewünschten Säuregrad ein.
Nach einer weiteren Ausbildung der Er findung kann das Magnesium nach an sich bekannten Verfahren mit einer oberflächli chen Schutzschicht versehen sein. Unerwar- teterweise setzt z. B. eine chromathaltige Schutzschicht (erzeugt in einem Salpeter säure-Chromsäurebad) die Spannung nicht we sentlich herab, sondern in gewissen Fällen sogar herauf. Der Schutz der negativen Elek trode gegen den Angriff des Elektrolyts bei offenem Stromkreis ist damit bedeutend ver bessert.
Elemente, die auf die beschriebene Weise hergestellt sind, zeigen Anfangsspannungen bis 2,7 V bei offenem Stromkreis und von ca. 2,2 V bei Belastung mit einem Wider stand von 20 Ohm (ungefähr einer Taschen lampenbirne entsprechend). Die Spannungen sind also um mehr als 50 Prozent höher als die der bekannten Zinkelemente. Es ist daher ohne weiteres möglich, beispielsweise eine Batterie von nominell 4 V (Anfangs spannung etwa 4,5 V) aus nur zwei Elemen ten herzustellen, statt aus drei wie bisher. Die Vorteile eines solchen Verfahrens (bedeu- tende Material- und Zeitersparnis) sind leicht einzusehen.
Ein guter Elektrolyt wird beispielsweise folgendermassen hergestellt: 200 g Natrium persulfat, 60g Natriumsulfat, 2 g Natrium hydroxyd und 5 g Kaliumdichromat werden in 1 Liter Wasser aufgelöst. Die Lösung darf nicht über etwa 30 erwärmt werden.
Das pR beträgt etwa 2. Unter Verwendung einer negativen Elektrode aus einer Magnesium legierung mit 2 Prozent Mangan, deren Ober fläche in einem Salpetersäure-Chromsäurebad behandelt worden war, und einer positiven Elektrode, die aus einem von einer aus Braunstein, Russ und Graphit zusammenge setzten Depolarisationsmasse umgebenen Koh lenstift bestand, wurde bei einer Batterie aus 2 Elementen eine Anfangsspannung von 4,9 bei offenem Stromkreis und von 4,1 V bei Belastung mit einer Taschenlampenbirne er halten.
Selbstverständlich ist es auch möglich, mit dem beschriebenen Elektrolyt und Ma gnesium als negativer Elektrode Trockenele mente und Trockenbatterien herzustellen.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Galvanisches Element mit negativer Elek trode aus Magnesium oder Magnesiumlegie- rung mit mindestens 50 Prozent Magnesium, dadurch .gekennzeichnet, dass der Elektrolyt mindestens 5 Prozent Natriumpersulfat, min destens 2 Prozent Natriumsulfat und 0,02 bis 1,5 Prozent Anionen mit sechswertigem Chrom enthält, und dass sein pg zwischen 0,5 und 7 liegt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Galvanisches Element nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt mindestens 10 Prozent Natrium persulfat enthält.2. Galvanisches Element nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass! der Elektrolyt an Na triumpersulfat gesättigt ist und noch Kri stalle von Natriumpersulfat enthält. 3. Galvanisches Element nach Patentan- sprueh, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt zwischen 4 und 12 Prozent Na triumsulfat enthält. 4. Galvanisches Element nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt zwischen 0,05 und 0,5 Prozent Anionen mit sechswertigem Chrom enthält.5. Galvanisches Element nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt ein Chromat enthält. 6. Galvanisches Element nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt ein Dichromat enthält. 7. Galvanisches Element nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt sowohl .ein Chromat als auch ein Dichromat enthält. B.Galvanisches Element nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesium.elektrode mit einer Schutzschicht versehen ist. 9. Galvanisches Element nach Patentan spruch und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schutzschicht eine chro- mathaltige ist. 10. Galvanisches Element nach Patentan- spruch, dadurch gekennzeichnet, dass es eine solche Spannung liefiert, dass zwei derartige Elemente genügen, um eine Batterie von min destens 4 V Anfangsspannung zu bilden.
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