DE422473C - Elektrischer Sammler mit horizontaler negativer und vertikaler positiver Elektrode - Google Patents

Description

J. V. Fery in Paris.

Elektrische Sammler mit übereinander angeordneten Elektroden sind an sieh vielfach bekannt. Das Wesen vorliegender Erfindung besteht in einer bestimmten Abmessung der über der am Boden liegenden negativen Elektrode vertikal angeordneten positiven Elektrode.

Erfindungsgemäß ist der wagerechte Quer-■ schnitt der positiven Elektrode so bemessen, daß derselbe in bezug auf die wagerechte Oberfläche der negativen Elektrode klein ist. Hierdurch wird der neue Effekt erzielt, daß die sich entwickelnden Gase zum größten Teil entweichen können, ohne auf die positive Elektrode einzuwirken.

In der beiliegenden Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen zur Darstellung gebracht.

Abb. ι ist ein Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform. Abb. 2 ist ein Horizontalschnitt nach der Linie A-A der Abb. 1. Abb. 3 bis 5 zeigen im Vertikalschnitt drei andere Ausführungsmöglichkeiten. Abb. 6 zeigt im Vertikalschnitt einen Akkumulator nach dem Edisonsystem mit unbeweglicher Flüssigkeit. In Abb. 7 ist im Vertikalschhitt die Anwendung der Erfindung zur Herstellung einer Hochspannungs-Akkumulatoren-Batterie dargestellt, die aus Elementen von kleinen Dimensionen zusammengesetzt ist, welche leicht ausgewechselt "werden können.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2 besteht die positive Elektrode aus einem Bleikern ü, zwischen dessen Flügel die aktive Masse eingebracht ist. Ein Bleidraht b, der in Schraubenform um die positive Elektrode gewickelt ist, hält die aktive Masse fest. Die positive Elektrode kann auch durch mehrere der gebräuchlichen Vertikalplatten α¹, α² und #³ gebildet werden, die uater sich durch eine Metallschiene c entsprechend Abb. 3 verbunden sind. Man kann auch jede andere bekannte Anordnung benutzen, z. B. die positive Elektrode aus einem Vertikalzylinder von Bleisuperoxyd herstellen. Die negative Elektrode gelangt ständig in der Einzahl zur Anwendung und liegt horizontal im Boden des aus Isoliermaterial hergestellten Gefäßes d.

Diese Elektrode kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß auf den Boden des Gefäßes 'eine teigartige Masse e aus Bleiglätte und aus mit Schwefelsäure angesäuertem Wasser gegossen wird, wobei man dann in diesen Teig einen Bleidraht / einbettet. Dieser letztere besitzt eine Verlängerung und 5S ist nach oben abgebogen, um eine Stromklemme zu bilden. Dieser vertikale Teil des Drahtes / ist dabei durch ein Isolierrohr g. beispielsweise aus Glas, geschützt.

Die negative Elektrode kann auch durch eine gewöhnliche Platte e¹ (Abb. 3) gebildet werden, die horizontal auf den Boden des Gefäßes d aufgelegt wird. Die beiden Elektroden werden in ihrer Lage durch ein durch Schwefelsäure unangreifbares poröses Material h, wie z. B. Sand, Bimsstein o. dgl., gehalten. Das Gefäß d wird durch eine Pechschicht i oder einen anderen Isolierkörper verschlossen. Die Öffnung / in dieser Schicht dient für den Austritt des Gases.

• Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 besitzt die negative Elektrode e vertikale Flügel e², wodurch die Oberfläche der Elektrode beträchtlich vergrößert wird. Die Höhe dieser Vertikalflügel ist jedoch niedriger als "der Flüssigkeitsstand im Gefäß d, um den "Angriff der Elektrode durch den im oberen Teil der Flüssigkeit gelösten Sauerstoff zu verhindern. Die Ableitung geschieht durch einen vertikalen Bleidraht /, der durch Firnis oder durch ein Isolierrohr, z. B. ein Glasrohr, ein Ebonitrohr 0. dgl., isoliert ist. Die positive Elektrode besteht aus einer Anzahl von Platten α¹, a², ff³, α⁴, die ufiter sich in ihrem oberen Teil durch eine Metallstange c verbunden sind. Die unteren Enden der'Platüe;n stehen zwischen den vertikalen Flügeln e² der negativen Elektrode e. Zwischen den unteren Enden der Platten und den vertikalen Flügeln der negativen Elektrode ist ein von Schwefelsäure unangreifbares Isoliergewebe k vorgesehen, z. B. aus Asbesttuch, Glasgewebe o. dgl. In Fällen, wo die Flüssigkeit des Akkumulators nicht festgelegt ist, wird das Gewebe k zweckmäßig in Wellenform verlegt, so daß, wie aus Abb. 4 ersichtlich, das

Herausfallen der aktiven positiven Masse vermieden wird. Die Flüssigkeit des Elements kann in der gebräuchlichen Weise festgelegt werden, z. B. durch, eine entsprechende poröse Masse, wie Kieselsäure o. dgl. Außer der guten Erhaltung der Ladung besitzt diese Anordnung wie auch, die vorbeschriebene den weiteren Vorteil, die Sulfatation der negativen Elektrode gänzlich zu verhindern; bei den

ίο gewöhnlichen Sammlern findet diese Sulfatation immer am oberen Teil der Platten ' statt, und sie wird besonders heftig, wenn infolge der Verdampfung der Flüssigkeitsstand, unter den oberen Teil der Elektroden sinkt, so daß diese in direkte Berührung mit . der Luft kommen. Dieser Übelstand kann bei der Erfindung nicht eintreten, da nur die positiven Platten, welche ohne Nachteil mit der Luft in Berührung kommen können, infolge der Verdampfung der Flüssigkeit aus dieser auftauchen können.

Die Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher die positive Elektrode a zylindrisch gestaltet und entsprechend- der Anordnung nach. Abb. 1 ausgebildet ist. Die negative Elektrode e besitzt eine Ringform, wobei die Stromabnahme von letzterer durch den isolierten Bleidraht / erfolgt. Die Flüssigkeit des Elementes kann, wie vorstehend beschrieben, festgelegt werden. Für den Fall, daß jedoch diese Festlegung nicht vorgenommen wird, muß ein isolierendes, poröses und säurefestes Gewebe, z. B. ein Asbestgewebe, zwischen die Elektroden gebracht werden, um Kurzschlüsse zu verhindern.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 besteht der Akkumulator aus einer negativen Elektrode, welche durch ein pulverförmiges, auf den Boden des Gefäßes ύ gestampftes Gemisch e¹ von Eisenoxyd und Graphit gebildet wird. Auf dieses Gemisch ist in geringer Dicke eine poröse, durch alkalische Lösungen unangreifbare Masse h gestampft, wie z. B. gebrannte Magnesia, gebrannter Kalk, Kalkaluminat, Magnesiumaluminat. Der Behälter wird hierauf mit der gleichen porösen Masse K gefüllt." Diese Masse h wird dann mit einer alkalischen Lösung angefeuchtet, wie z. B. mit Kali- oder Natronlösung oder besser einem Gemisch aus beiden, damit die Lösung ein Minimum von Leitungswiderstand darbietet, da erfahrungsgemäß ein Gemisch von Kali und Natron besser leitend ist als jede der getrennten Lösungen.

Die positive Elektrode wird durch, ein nachgiebiges zylindrisches Rohr b aus reinem Nickel gebildet, in dessen Innern Nickeloxyd b² eingestampft ist. Das Rohr b könnte auch durch ein zusammengewickeltes Nickelblatt oder durch ein Faltenrohr o. dgl. in der Weise gebildet werden, daß es eine genügende Elastizität besitzt, um dauernd in elektrischer Berührung mit der aktiven Masse zu bleiben, unabhängig von den Veränderungen, die das Volumen derselben annimmt. Die positive Elektrode trägt an ihrem oberen Teil ein Rohr/¹, durch welches das Gas entweichen kann. Das Gefäß d ist durch eine Schicht aus Isoliermaterial i abgeschlossen.

Wenn man einen auf diese Weise hergestellten Akkumulator ladet, so wird das Eisenoxyd in den Zustand des metallischen Eisens umgewandelt, und das vorerwähnte grüne gefällte Nickeloxyd δ² kommt in den Zustand des schwarzen Superoxyds. Durch Zusetzen einer kleinen Menge Baryt zur alkalischen Lösung wird die Peroxydation der positiven Elektrode beträchtlich erleichtert, indem sich Bariumsuperoxyd bildet, welches das Nickeloxyd peroxydiert, indem es die Rolle eines Katalysators -spielt.

Bei dem Akkumulator gemäß Abb. 6 gibt das zylinderförmig zusammengewickelte Blatt b, das die positive Elektrode darstellt, auf Grund seiner Elastizität dem beträchtlichen Wachsen nach, welches bei der Peroxydation des Nickeloxyds eintritt. Die durchschnittliche Spannung dieses Akkumulators beträgt bei der Entladung ungefähr 1,4 Volt.

Die positive Elektrode könnte ebenfalls go durch ein Silberblatt, das in Form eines Zylinders gerollt ist, hergestellt werden, wobei dann das Rohr mit Silberoxyd gefüllt würde» Die hauptsächlichsten Reaktionen sind die gleichen wie im vorbeschriebenen Falle,,jedoch erreicht die durchschnittliche Spannung dann bei der Entladung den Wert 1,9 bis 2 Volt. Das Element selbst besitzt eine sehr große Leistungsfähigkeit.

Für sehr kräftige Elemente konnte man die Zahl der positiven Elektroden vervielfältigen, um die Verwendung einer 'einzigen Elektrode von sehr großem Durchmesser zu verhindern, bei welcher nämlich die aktive, in der Mitte liegende Masse schlecht ausgenutzt werden würde. Diese verschiedenen positiven Elektroden würden dann unter sich miteinander" zu verbinden sein.

Der Erfindungsgegenstand kann ohne Schwierigkeiten für alle umkehrbaren Kornbinationen verwendet werden, bei welchen die negative, sehr oxydierbare Elektrode gegen den oxydierenden Einfluß der Luft geschützt werden muß.

Bei der Ausführung nach Abb. 7 besteht jedes Element der Batterie aus einem Glasrohr d, - das an seinem unteren Ende geschlossen ist und dessen Boden von einem Bleidraht / durchdrungen wird, welcher die negative Elektrode bildet. Dieser Bleidraht ist im Innern des Rohres d in einer Masse e aus Bleiglätte und mit Schwefelsäure ange-

säuert'em Wasser eingesetzt und mit dem äußeren Ende an einer Kupfer- oder Messingfassung I angelötet, welche mittels einer Gipsmasse m an das Glasrohr d gekittet ist. Auf dem Boden des Glasgefäßes d ist eine dünne Schicht η aus Marineleim gegossen, die den dichten Abschluß des Gefäßes bildet. Die Bleiglätteschicht ist mit einer Schicht h bedeckt, die ungefähr O₁5 cm Höhe besitzt und aus Sand, Porzel'.anpulver o. dgl. besteht. Die positive Elektrodea. wird z.B. aus Mennige gebildet und taucht in das Glasrohr d ein auf die Schicht h, und der übrige Teil des Rohres d ist mit der gleichen Masse wie die Schicht h gefüllt. Das Glasrohr wird auf seinem oberen Teil durch einen Deckel / abgeschlossen, der aus irgendeinem Isoliermaterial, welches für Schwefelsäure nicht angreifbar ist, besteht. Das Rohr / dient zum Anfeuchten der porösen Masse mit Säure und zum Austreten der Gase. Das Ende 0 der positiven Elektrode α ist zweckmäßig aus Zinn oder einer Legierung aus Zinn und Antimon, die härter und billiger als reines Zinn ist.

Die Verwendung von Zinn oder seiner Legierung mit Antimon zur Herstellung des Anschlußbolzens vermeidet das Klettern der Säure, das immer auftritt, wenn der Anschluß aus reinem Blei oder antimonhaltigern Blei besteht. Man kann das gleiche Ergebnis noch in wirtschaftlicher Weise dadurch erhalten, daß man ein verzinntes Bleianschlußrohr benutzt.

Claims (9)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Sammler mit horizontal Hegender negativer und vertikaler positiver Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die oberhalb der negativen Elektrode

vertikal, angeordneten positiven Elektroden einen horizontalen Querschnitt von solcher Größe besitzen, -daß dieser in bezug auf

■ die horizontale Oberfläche der negativen Elektrode klein ist.

2. Elektrischer Sammler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination, einer einzelnen oder mehrfachen positiven, vertikal stehenden Elektrode mit einer einzelnen horizontal am Boden des Gefäßes verlegten !negativen Elektrode und einer porösen Masse (Sand, Bimsstein usw.), die für Schwefelsäure unangreifbar ist und die beiden Elektroden festlegt.

3. Elektrischer Sammler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des inneren Elementwiderstandes und zur Erhöhung der Leistung die negative Elektrode (e) mehrere in den Bereich der positiven Elektrode (ß^l, a², a³) reichende Vertikalrippen (e¹) besitzt, deren Höhe jedoch niedriger als der Flüssigkeitsstand im Gefäße ist, um eine rasche lokale Abnutzung zu verhindern.

4. Elektrischer Sammler nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rippen (e¹) der negativen Elektrode {e) und den zwischen diese reichenden Enden der positiven Elektrode (a) eine von der Säure nicht angreifbare Isolierschicht (k) vorgesehen ist.

5. Elektrischer Sammler nach An- j spruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode durch einen am Boden des Gefäßes liegenden Ring von geringer Höhe gebildet wird.

6. Elektrischer Sammler mit alkalischen Elektrolyten nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß d"e negative Elektrode aus elektrolytisch reduziertem Eisen besteht.

7. Elektrischer Sammler mit festem Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus einem Gemisch von Eisenoxyd und Graphitpulver gebildet und im Boden des aus Isoliermaterial bestehenden Gefäßes angeordnet ist, wobei unmittelbar über der negativen Elektrode in geringer Dicke eine poröse und für alkalische Lösungen unangreifbare Masse gebracht, mit welcher weiterhin unter Anfeuchtung durch eine zweckmäßig mit einer kleinen Menge Barium (hydroxyd) versetzten alkalischen Lösung der übrige Teil des Gefäßes gefüllt ist, während die positive Elektrode aus einem federnden Zylinder aus reinem Nickel besteht, der im Innern mit Nickeloxyd gefüllt ist.

8. Elektrischer Sammler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus einem Silberzylinder besteht, der mit Silberoxyd gefüllt ist.

9. Elektrischer Sammler, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß aus einem am Boden geschlossenen Glasrohr besteht, aus welcher der Bleidraht der negativen Elektrode zu einer Metallfassung nach unten herausgeführt ist, während dieser mit seinem inneren Ende in einen im Boden des Gefäßes liegenden Teig aus Bleiglätte und durch Schwefelsäure angesäuertem Wasser reicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.