DE308585C

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Publication number: DE308585C
Application number: DENDAT308585D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

Brennstoffelemente, die bei hoher Temperatur Strom liefern, sind im allgemeinen dadurch definiert, daß sie aus zwei Elektroden bestehen, von denen die eine von einem recluzierenden Gas, die andere von einem oxydierenden Gas beeinflußt wird, wobei als elektrolytischer Zwischenleiter ein geschmolzenes Alkalihydroxyd oder Alkalisalz dient.

AJs feuerflüssige Elektrolyte hat man verwendet z. B. Alkalihydroxyd, Alkalikarbonate, Borate, Silikate oder Phosphate. Mit Ausnahme der Alkalihydroxyde sind die nachgenannten erst bei relativ hohen Temperaturen einigermaßen brauchbare Elektrolyte.

!5 Im allgemeinen haben derartige feuerflüssige Elektrolyte den Nachteil,

i. daß sie einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweisen, wodurch die Klemmspannung bei Stromentnahme bedeutend.fällt und dadurch der Nutzeffekt des Systems verringert wird, ■

2.' daß: zur Aufnahme des feuerflüssigen Elektrolyten besondere Schmelzgefäße erforderlich sind, die zudem durch die chemische Wirkung dies Elektrolyten leicht angegriffen werden, .

3. daß man durch den fließenden Elektrolyten an bestimmte Formen im konstruktiven Aufbau der Elemente gebunden, ist.

Das Wesen vorliegender Erfindung besteht nun in einem Elektrolyten, der bei der für das Element in Betracht kommenden Arbeitstemperatur nicht flüssig ist und trotzdem elektrolytisch gut leitet. Er besteht aus einer eigenartigen Emaille, die sich zusammensetzt; auseinem geschmolzenen Gemisch von emaillebildendem Grundstoff und besonders gearteten Metalloxyden. Schmilzt man beispielsweise Borax mit Eisenoxydoxydul¹ zusammen, so erhält man eine Emaille, die je nach dem Mischungsverhältnis schon bei einer relativ niedrigen Temperatur eine gute elektrolytische Leitfähigkeit aufweist. Als emaillebildende Grundstoffe können außer Borax auch Alkaliphosphate, Alkalisilikate : (Wasserglas), Alkalien oder kohlensaure Alkalien, evtl. auch zähfließende Metallsalze verwendet werden. Zweckmäßig dürfte jedoch sein, möglichst alkalisch reagierende emaillebildende Grundstoffe zu verwenden, da solche die für das Brennstoffelement praktisch in Betracht kommenden Metallelektroden, z.B. Eisen, chemisch ain wenigsten angreifen.

Alis beizumischende Oxyde kommen solche in Betracht, die entweder bei gewöhnlicher Temperatur schon eine Art metallischer Leitung aufweisen, wie z.B. Eisenoxyde oder Manganxoydte, Vanadinoxyde, usw., oder solche, die erst bei erhöhter Temperatur elektrolytisch leitend werden, wie z. B- Chromoxyd, Uranoxyd und andere. Im allgemeinen kommen hierfür gefärbte Metalloxyde in Betracht, da nur solche bei relativ niederen Temperaturen elektrolytisch leiten, während z. B, die in der Nernstlampe verwendeten weißen Oxyde erst bei sehr hohen Temperaturen (etwa bei 6oo°) eine elektrolyti?che Leitfähigkeit, annehmen. Ferner ist es zweckmäßig, · Gemische von solchen gefärbten Oxyden zu /verwenden,, da, wie es sich ebenfalls bei der

Nernstlampe ergeben hat, Gemische von j Oxyden wesentlich' besser leiten als die j Einzeloxys^e:-;??*■;,'?'";.·Γ>'ί "' ... '

Welche" gpliiiieg^uJid^t.qflje '%nd Oxydgemische>-''ⁱraiaii^Vi-z'Vvetl{'iiiä'ßig^l"^;äitiwendet,- und iri welchen Mengenverhältnissen, läßt sich nur durch umfangreiche empirische Versuche feststellen. ...
Zweckmäßig λνίτοί die Gesamtmischung zu-

ίο nächst zu einer Emaille verschmolzen, nachher pulverisiert und* dann; analog dem gebräuchlichen En aillierverfahren auf die eine .oder, beide Metallelektroden des Erennstoffelementes aufgetragen, um so als elektrdlytische Zwischenschicht zwischen der positiven und negativen Elektrode zu dienen. Da eine derartige Emaille auch in sehr dünner Schicht gasundurchlässig ist, erreicht man sehr geringe innere Widerstände der Brennstoffelemente, außerdem läßt sich durch geeignete Mischungen der Emaille auch der Wärmeausdehnungskoeffizient derselben so einrichten, daß er demjenigen der verwendeten Metallelektrode^ möglichst nahekommt.

Eine besondere Abart derartiger Emailleelektrolyten ist gegeben durch gewisse chemisch definierte Verbindungen der Alkalien mit Oxyden. So z. B. sind das Natriumferrat, Natriumvanadat und analoge Verbindungen, zweckmäßig wieder in Mischungen solcher Verbindungen, geeignet, bei relativ niederer Temperatur eine elektrolytisch gut leitende Emaille zu bilden. In welcher Weise in derartigen Verbindungen das (nach momentaner theoretischer Auffas-

^; sung) metallisch leitende Eisenoxyd oder Vanadinoxyd in Verbindung mit dem Alkali den Strom elektrolytisch leitet, ist belanglos, da jedenfalls die metallische Leitung durch die Verbindung mit dem Alkali aufgehoben wird. ."

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elektrolyt für Brennstoffelemente hoher Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines feuerflüssigen Elektrolyten ein emailleartiger, gasundurchlässiger und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Metallelektroden möglichst angepaßter, bei der Arbeitstemperatur des Brennstoffelementes nicht fließender, elektrolytisch leitender Elektrolyt verwendet wird, der im wesentlichen eine geschmolzene Mischung oder chemische Verbindung aus dem die Emaille bildenden, zweckmäßig alkalisch reagierenden Grundstoff, wie

z. B. Borax, Alkaliphosphat, Alkalisilikat, Alkalien oder kohlensaure Alkalien usw., und einem bzw. mehreren Metalloxyden darstellt, welch letztere bei gewöhnlicher Temperatur mehr oder minder Leiter zweiter Klasse sind, jedoch bei erhöhter Temperatur die Eigenschaft annehmen, elektrolytisch zu leiten.

2. Ausführungsform des Elektrolyten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt in emailleartiger Form geschmolzene Mischungen oder cbemsiche Verbindungen von genannten emaillebildenden Grundstoffen mit Mischungen von farbigen Oxyden, wie z. B. Oxyden des Mangans, Chroms, Eisens, Vanadins, Urans usw., verwendet werden. ■

3. Ausführungsform des Elektrolyten nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Emailleelektrolyt chemisch definierte λ⁷ erbindungen der Alkalien mit Oxyden, z. B. Natriumierrat, Natriumvanadat, zweckmäßig in Mischungen solcher Verbindungen benutzt werden.