DE392688C - Galvanisches Element - Google Patents

Description

Es ist bekannt, die Wirkungsweise von Elementen durch nachträglichen Ersatz verbrauchter Füllungen zu verlängern, eine Tatsache, die auf fast alle Elemente, mithin auch Zink-Kohle-Elemente anwendbar ist. Auch hat man als depolarisierende Massen, z. B. Kohle und MnO₂ in Salmiaklösung versucht, die aber bald ihre Wirkung verloren. Die Gaszirkulation suchte man durch Anordnung besonderer

ίο Kanäle zu fördern, ohne durch all diese Maßnahmen das gewünschte Ziel wirklich zu erreichen, nämlich die Lebensdauer des Elementes wesentlich zu erhöhen.

Vorliegende Erfindung hat nun durch besondere Berücksichtigung der einzelnen Erfordernisse eine Erfindung zum Gegenstand, die das Ziel erreicht und der bisherigen Schwierigkeiten Herr wird.

Die Erfindung ist im wesentlichen durch die Vereinigung folgender Teile gekennzeichnet:

a) einer positiven Elektrode aus Kohle, die ganz oder teilweise mit einer porösen leitenden Kohlemasse bedeckt ist, die Gas aufnehmen kann,

b) einer negativen Elektrode, die aus einem zylindrischen Körper aus Zink besteht, der am unteren Ende durch einen Boden geschlossen ist, so daß ein Behälter gebildet wird, in den die positive Elektrode eingesetzt werden kann. Dieser Zinkkörper ist mit Löchern versehen und auf seiner Innenseite mit Löschpapier, Fließpapier oder einem Filz bekleidet,

c) einer gelatineförmigen Masse, die den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden ausfüllt, und "_.-""

d) einem den Elektrolyten aufnehmenden Be-

hälter, in den die beiden zusammengehörigen Elektroden eingesetzt werden.

In Abb. ι bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen eines derartigen Elementes dargestellt.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform besteht die negative Elektrode aus einem zylindrischen Zinkkörper a, der an seinem unteren linde durch einen Boden b abgeschlossen ist, der mit einer isolierenden Platte c bedeckt ist. Der Boden h könnte auch selbst aus Isoliermasse hergestellt sein. Der Zinkkörper α ist mit Löchern d versehen, durch die der Elektrolyt hindurchtreten muß. Die Dicke des Zinkkörpers kann von oben nach unten abnehmen. Die innere Wandung dieser negativen Elektrode ist mit Löschpapier oder Eiltrierpapier e bekleidet. In diesen, von der negativen Elektrode gebildeten Behälter wird 'lie positive Elektrode eingestzt, die auf der den Boden bedeckenden Isoliermasse ruht. Die positive Elektrode besteht aus einer mittleren Kohlenstange /, die mit einem Gemisch von poröser Kohle g bekleidet ist. Diese poröse Kohle, die z. B. aus Holzkohle besteht, wird mit sehr starkem Druck zusammengepreßt und dann bei genügend hoher Temperatur gekocht, um die in dem Gemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffe auszutreiben und der Kohle eine große elektrische Leitungsfähigkeit zu geben und eine Porosität, die genügt, um Gase absorbieren zu können. Dieses Gemisch von poröser Kohle kann in irgendeine geeignete Form gebracht werden, z. B. in diejenige eines Zylinders, eines Parallelipipedons o. dgl. und kann auch mit Rippen versehen sein. Diese poröse Kohle kann mit einem Gemisch von -Mangandioxyd und Graphit bekleidet werden. Wenn der Boden der negativen Elektrode nicht j mit einer isolierenden Masse bedeckt ist, wird die Berührung dieses Bodens mit der positiven Elektrode durch Zwischenfügung eines isolierenden Trägers vermieden, der voll oder durchbrochen oder kreuzförmig gestaltet sein kann. ; Die Berührung der positiven Elektrode mit der senkrechten Wandung der negativen Elektrode kann durch Perlen h aus Isolationsmasse ver- _| hindert werden, die auf eine um die poröse ; Kohle gelegte Schnur aufgereiht sind. In den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem ; porösen Kohlenmantel g der positiven Elektrode und der mit Löchpapier e bekleideten ; Innenwandung der Zinkelektrode wird eine gelatinöse Masse i eingegossen, die für Flüssig- 1 keiten nur wenig durchlässig ist. Diese Masse ι kann z. B. dadurch gewonnen werden, daß Stärkemehl mit einer gesättigten Lösung von \ Zinkchlorid gemischt wird. Diese Mischung ist aber nur als Beispiel angeführt und man kann irgendeine andere geeignete Masse benutzen, wie sie z. B. bei Trockenelementen Verwendung finden. Da diese gelatinöse Masse i den Elektrolyten nur langsam durchtreten läßt, ist sein Zutritt zur porösen Kohle der positiven Elektrode so schwach, daß diese poröse Kohle nur oberflächlich angefeuchtet wird und daß die in die Kohle eingedrungene Flüssigkeit gleich wieder verdampft, so daß diese poröse depolarisierende Masse beständig trocken bleibt und die Absorptionsfähigkeit für Gase behält. Der Zwischenraum wird oben durch eine isolierende Schicht / aus Wachs, Harz 0. dgl. abgeschlossen, wie dies bei Trockenelementen üblich ist. Es muß aber hierbei dafür gesorgt werden, daß der obere Teil des porösen Kohlemantels g nicht von der Luft abgeschlossen wird. Wenn das Element benutzt werden soll, wird es in einen Behälter k gesetzt, der mit einer wäßrigen Ammoniaklösung I gefüllt ist. Der Elektrolyt Z dringt in das Element durch die Löcher d der Zinkelektrode α ein und wird von dem Löschpapier c über die ganze Höhe des Elementes verteilt. Die gelatinöse Masse Ii nimmt den Elektrolyten auf, ohne daß sie dabei aufgelöst würde und der Zutritt des Elektrolyten zum porösen Kohlemantel g der positiven Elektrode wird dadurch so geregelt, daß der Elektrolyt den Kohlemantel nur oberflächlich anfeuchtet und dann sofort verdunstet. go

Um den Zutritt von Luft auf der ganzen Höhe des porösen Kohlemantels g zu ermöglichen, kann die Kohleelektrode f, wie in Abb. 2 dargestellt, rohrförmig gestaltet und auf der ganzen Höhe mit Löchern m versehen werden. In diesem Fall ist der äußere Durchmesser dieser Kohleelektrode größer als im ersteren Fall. Das untere Ende dieses rohrförmigen Kohlekörpers wird durch einen Stopfen η aus Isolationsmasse abgeschlossen.

Um die Depolarisation zu beschleunigen und zu erleichtern, kann der poröse Kohlemantel, wie in Abb. 3 und 4 dargestellt, mit Löchern 0 versehen sein, die senkrechte Kanäle bilden, die an ihrem oberen Ende mit der Luft in Verbindung stehen und nicht ganz bis auf den Boden hinabreichen. Die Kohleelektrode / kann entweder massiv oder rohrförmig gestaltet sein.

Um eine innigere Verbindung zwischen dem depolarisierenden Kohlemantel g und der Kohleelektrode f herbeizuführen, kann letztere aus einer PJatte f¹ aus Retortenkohle bestehen (Abb. 5) und die poröse Kohlemasse g¹ kann aus zwei halbzylindrischen Teilen bestehen, deren beide ebenen Flächen sich gegen die beiden Seiten der Kohleplatte f¹ legen. Die beiden Hälften des porösen Kohlemantels g¹ können wie im vorigen Fall mit senkrechten Kanälen 0 versehen sein, um die Depolarisation zu erleichtern und zu beschleunigen.

Der elektrische Widerstand des Elementes i kann dadurch herabgemindert werden, daß in | den depolarisierenden porösen Kohlemantel leitende Teile, z. B. aus Graphit oder Metall, eingebettet werden.

Dasselbe Resultat kann auch dadurch erzielt werden, daß die depolarisierende Kohlemasse nur auf einem Teil der Oberfläche der Kohleelektrode / angebracht wird. Diese

ίο Ausführungsform der Erfindung kann so ausgeführt werden, wie in Abb. 6 und 7 dargestellt. Die poröse Kohlemasse hat hier die Form von Scheiben g², die auf die Kohleelektrode f aufgeschoben werden, wobei zwisehen diese Scheiben andere Scheiben p aus leitender Kohle, z. B. Retortenkohle, eingeschaltet werden, deren Dicke geringer ist als diejenige der Scheiben g² aus poröser Kohle. Diese Scheiben g² und p sind mit durchgehenden Löchern o¹ versehen, durch welche senkrechte Kanäle gebildet werden, die wie im vorigen Beispiel, die Depolarisation beschleunigen. Die unterste Scheibe ist aber nicht auf ihrer ganzen Dicke durchlocht, so daß die senkrechten Kanäle nicht bis unten durchlaufen.

Bei der in Abb. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform wird die positive Elektrode aus einem Rohr f aus leitender Kohle gebildet, in das würfelförmige Körper g³ von poröser Kohle eingesetzt sind. Um die Berührungsfläche dieser Körper mit der äußeren Luft zu vergrößern, können diese Körper auf der Außenseite mit vorspringenden Rippen g* versehen sein.

Bei dem vorliegenden Element bilden die positive Elektrode, die negative Elektrode und die depolarisierende Masse ein Ganzes, das nur in eine wäßrige Ammoniaklösung getaucht zu werden braucht, wenn das Element in Benutzung genommen werden soll. Es ist zu bemerken, daß, bevor das Element in Gebrauch genommen wird, die gelatinöse Masse, die sich zwischen den beiden Elektroden befindet, vollkommen neutral ist und keinen Elektrolyten enthält. Daraus folgt, daß dieses Element bei offenem Stromkreis in keiner Weise angegriffen oder verbraucht wird. Es kann daher lange Zeit auf dem Lager liegen, ohne daß es irgendwie abgenutzt würde.

Claims (8)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Galvanisches Zink-Kohle-Element mit flüssigem Elektrolyten und Luftdepolarisation durch eine mit der Kohleelektrode in Verbindung stehende gasabsorbierende poröse Kohlemasse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren durchfochten Zinkelektrode und der Kohleelektrode sich eine gelatinöse Schicht befindet, welche den außerhalb der Zinkelektrode befindlichen Elektrolyten, z. B. wäßrige Ammoniaklösung aufsaugt, aber sein Eindringen in den porösen Kohledepolarisator verhindert.
2. 2. Galvanisches Zink-Kohle-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kohleelektrode Kanäle angeordnet sind, die die Luft unterhalb des Flüssigkeitsspiegels zuführen.
3. 3. Galvanisches Zink-Kohle-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleelektrode, welche mit der sie umgebenden aus poröser Kohle bestehenden Masse in elektrisch gut leitender Verbindung steht, die Form einer Röhre besitzt und auf ihrer ganzen Höhe mit Öffnungen versehen ist, die der Luft den Zutritt zu der umhüllenden porösen Kohle gestattet.
4. 4. Galvanisches Element nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Kohleelektrode von einer porösen Kohlemasse eingeschlossen wird und zum Zutritt der Luft senkrechte Kanäle in letztere vorgesehen sind.
5. 5. Galvanisches Element nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus einer leitfähigen Platte von Retortenkohle besteht, die zwischen zwei halbzylindrischen mit senkrechten Kanälen versehenen Körpern aus poröser Kohle angeordnet ist.
6. 6. Galvanisches Element nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die poröse Kohle leitfähige Körper aus Graphit, Metall o. dgl. eingebettet sind.
7. 7. Galvanisches Element nach Anspruch i, in welchem die depolarisierende Masse in Form runder Scheiben auf eine aus Retortenkohle bestehende Stange aufgeschoben und zwischen diese Depolarisationsclieiben solche aus leitfähigem Material eingeschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die depolarisierenden Scheiben aus poröser Kohle bestehen und sämtliche, auch die Scheiben leitfähigen Materials mit öffnungen versehen sind, derart, daß die übereinandergelagerten Platten senkrechte Kanäle entstehen lassen.
8. 8. Galvanisches Element nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus einem Kohlerohr besteht, in das kleine Körper aus poröser Kohlemasse eingesetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.