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Publication number: DED0011433MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Bekanntgemacht am 27. Oktober 1955 Tag der Anmeldung: 25. Januar 1952

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromquelle, die dadurch gekennzeichnet ist, daß abwechselnd eine kation- und eine anionpermeable Membran oder Trennwand, vorzugsweise hergestellt aus oder mit Kation- bzw. Anionaustauschern, hintereinandergeschaltet sind, wobei in den in dieser Weise seitlich begrenzten Zellen abwechselnd konzentriertere und verdünntere Elektrolytlösungen sich befinden. Dabei entstehen Membranpotentiale, die ίο durch die Elektrolytlösungen zwischen den Membranen hintereinandiergeschaltet sind. Abwechselnd stärkere und schwächere Konzentrationen werden entweder von vornherein durch Einfüllen entsprechender Elektrolytlösungen vorgegeben, oder sie können auch hergestellt werden, wenn man zunächst in alle Zellen eine Lösung gleicher Konzentration gibt und dann durch Durchleiten eines elektrischen Gleichstromes durch die ganze Batterie infolge der verschiedenen Permeabilität der Membranen die abwechselnd stärkeren und schwächeren Konzentrationen erzeugt.

Die Erfindung sei an Hand des in der Abbildung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Immer abwechselnd wird eine kationaustauschende, K, und eine anionaustauscliende Membran A, hergestellt aus !ionenaustauschern, von Distanzstücken voneinander in gleichem Abstand

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gehalten, zusammengehaut. Der Zusammenbau erfolgt so, dal.i an den beiden !Enden entweder beide Membranen kationaustauschend bzw. anionaustausclieiid sind, oder alier eine Kndmembran ist katiouaiistauselund und die andere anionaustausehend.

Das ganze Gehäuse wie die Distanzstücke können aus Jf(U¹Hi isolierenden und wasser-, säure- und bascnundurelilässigen Material hergestellt werden,

ίο so z. I!. (ilas, Kunststoffen, imprägniertem Holz usw. IJ it· Abdichtung erfolgt durch elastisches Dichtungsmaterial oder durch geeigneten Kitt bzw. Leim, ζ. Π. aus wasser-, säure- oder basenfestem Material. Das (iehäuse und die Distanzstücke können auch aus einem Stück gearbeitet werden. Die ganze liatterie kann auch durch durchgehende Holzen zusammengeschraubt worden. In die Zellen zwischen die Membranen wird z. F>. abwechselnd 1 n-K Cl-Lösung und eine V₁₀11-K Cl-Lösung hineingegeben. In die beiden letzten Zellen 1 und 6 werden Ag-AgCI-IElektroden Ii zum Ableiten des Stromes hineingebracht. Man kann auch so verfahren, dal.i zunächst in alle Zellen z. B. eine '/in 11-K Cl-Lösung gegeben wird. Durch Durc.lileiten eines elektrischen Gleichstromes durch die ganze Halterie erfolgt infolge der verschiedenen Permeabilität der Membranen in den Zellen abwechselnd eine Konzentrierung und Verdünnung der Elektrolytlösung. Man kann also den Membranakkumulator aufladen. Betrachtet man Zelle 2: Hier können K- Ionen durch die kationaustauschende Membran zur Kathode und die Chlorionen durch dii' auioiiaustauscliendc Membran zur Anode. In dieser Zelle wird sich also die Lösung beim Strom-

HS dtirehgang verdünnen. In der nächsten Zelle 3 kann das von link's eingewanderte Anion nicht mehr weiter und das von rechts her gekommene Kation auch nicht, so dal.i hier eine Konzentrierung erfolgt. Auf diese Weise wird sich in den Zellen 1. 3, 5 nach Stromdurchgang eine konzentrierte Lösung befinden und in den Zellen 2, 4, 6 eine verdünntere I ,ösuiig.

Die Membranen oder Trennwände stellt man aus semipermeable!! Stollen her, vorzugsweise aus oder mit Ionenaustauschern. Als lElektrolyte können sämtliche anorganischen wie organischen Salze, Säuren oder Hasen verwendet werden, z.H. KCI, NaCl, I ICI, NaOII usw. Diese weiden allein oder als (iemisclie in Wasser gelöst, man kann für alle Zellen den gleichen !Elektrolyt oder verschiedene nehmen. .Als !Elektroden nimmt man Metall bzw. Kohleelektrode!! oder sekundäre Elektroden, z. H. Ag AgCI -!Elektroden bei Verwendung von Chloriden als !Elektrolyt.

Um die Spannung gleichmäßig zu halten, kann entweder mechanisch gerührt oder ein Gas bzw. Luft durch die Zellen durchgeschickt werden.

Um die Kapazität zu erhöhen, kann in die konzentriertem) Zellen ein Hodenkörper, also noch über die Sättigung hinaus fester Elektrolyt hinzugegeben werden oder in die verdünntem] Zellen ein !"'ällnugs oder Adsorptionsmittel für die entsprechenden Ionen, z. 15. ein mit Silberionen be-

ladener Kationenaustauscher, der sowohl einwandernde Chlorionen sowie auch Kationen aus der Lösung entfernt. Die ionenaustauschenden Membranen können zur Vergrößerung der Oberfläche gewellt sein.

Die IElektrolytlösungen können in den Zellen mit mechanischen oder chemischen Mitteln verdickt werden, wobei auch hier bei den konzentriertercn Lösungen fester Elektrolyt hinzugegeben werden kann.

Die Kapazität kann auch erhöht werden, wenn man aus einem Vorratsgefäß konzentrierte Lösung in die Zellen mit der konzentrierten Lösung und aus einem Vorratsgefäß mit verdünnter Elektrolytlösung in die Zellen mit vcrdünntercn Lösungen Elektrolytlösung hinzufließen läßt, wobei der Überschuß abgeleitet wird. Hierbei kann man durch ein kontinuierliches Durchfließen konstanten Strom erzeugen. Die abgeflossenen Lösungen kann man durch Eindunstenlassen wieder verwenden.

Claims

P AT E N TA NS PH ΐC H E:

1. !Elektrische Stromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd kation- und anionpermeable Membranen oder Trennwände, die ganz oder zum Teil aus anorganischen oder organischen Ionenaustauschern bestehen, zwischen Zellen hintercinandcrgcschaltet sind, in denen sich lElektrolytlösungen abwechselnd höherer und niedrigerer Konzentration befinden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in allen Zellen dieselbe Elektrolytlösung gleicher Konzentration'gegeben wird und durch Durchleiten eines elektrischen Gleichstromes Konzentrationsänderungen und damit Spannung erzeugt werden.

3. Verfahren zur Herstellung einer primären Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die verschiedenen Zellen verschiedene lElektrolytlösungen oder verschiedene Elektrolytgemische eingefüllt werden.

4. Stromquelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung von Elektrolytlösuugen aus anorganischen oder organischen Salzen, Säuren oder" Hasen (z.B. NaCl, KCI, H₂SO₄, HCl, NaOH, KOH usw.), die einzeln oder als Gemische in Wasser gelöst sind.

5. Stromquelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung von Abnahmcelektroden, die aus Metall oder Kohle oder sonst leitendem Material hergestellt sind, oder sekundärer Elektroden, z. H. Ag-Ag Cl-Elektrodcn bei gleichzeitiger Verwendung eines Chlorides als Elektrolyt.

6. Stromquelle)! nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösung in den Zellen mechanisch oder durch Durchblasen von Luft oder eines Gases umgerührt wird.

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¹J. Stromquellen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zellen mit der höheren Konzentration sich noch fester Elektrolyt als Bodenkörper befindet.

8. Stromquellen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zellen mit der verdünnteren Lösung ein Fällungs- oder Absorptionsmittel für die permeierenden Ionen sich . befindet.

9. Stromquellen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Vorratsbehälter mit konzentrierter Elektrolytlösung diese in die Zellen mit der konzentrierten Lösung hinzufließt, ebenso aus einem Vorratsbehälter mit verdünnter Elektrolytlösung diese in die Zellen mit der verdünnten Elektrolytlösung hinzufließt, so daß ein kontinuierliches Durchfließen der Batterie erfolgt, indem der Überschuß abgelassen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen