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Elektrischer Akkumulator mit einer Bleianode Bei der Herstellung der
Zink-Blei-Akkumulatoren besteht die Hauptschwierigkeit in der Wahl des Trägermaterials
der Kathode, in der Ausbildung derselben und in der Zusammensetzung des Elektrolyten.
Das Trägermaterial der Kathode muß nämlich Quecksilber aufnehmen und festhalten,
darf auch nach der Amalgamierung seine Bearbeitungsfähigkeit nicht verlieren und
muß physikalische und chemische Eigenschaften besitzen, welche die Selbstentladung
ausschließen. Es wurden schon verschiedene Metalle als Trägermaterial verwendet,
aber alle diese hatten den großen Nachteil, daß das auf dem Trägermaterial niedergeschlagene
Zink sich mehr oder weniger löste und in größeren oder kleineren Mengen im Elektrolyten
zurückblieb. Um dies zu verhindern, hat man nicht nur das Kathodengerippe mit einer
entsprechenden Menge an Zink versehen, sondern man hat im Elektrolyten selbst im
vornherein Zink gelöst. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß bei einer größeren
Beanspruchung sich das Zink ungleichmäßig auf das Trägermaterial absetzte und Zinknadeln
und Zinkblumen entstanden. Außerdem wird die Zinkschicht bei der Ladung des Akkumulators
mit starkem Strom mit der Zeit - wahrscheinlich infolge der Einwirkung der von der
Bleianode mitgerissenen Bleiteile - weich, sammelt sich an den einzelnen Teilen
der Kathode an und verliert ihren Widerstand gegen mechanische Einwirkungen. Durch
den Akkumulator gemäß der Erfindung werden alle diese Nachteile beseitigt.
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Als Trägermaterial für die Kathode wird erfindungsgemäß ein aus einer
unter dem Namen Alpakka, Pakfong, Argentan, Neusilber usw. in Verkehr gebrachten,
dem Wesen nach aus Zink, Nickel und Kupfer bestehenden Legierung hergestelltes,
siebartiges Material verwendet, das in bekannter Weise amalgamiert und mit Zink
überzogen wird. Wie aus Versuchen hervorgeht, kann mit diesem Trägermaterial erreicht
werden, daß die von der Kathode während der Entladung sich ablösende Zinkmenge bei
der darauffolgenden Ladung praktisch restlos auf die Oberfläche desselben sich wieder
niederschlägt. Es ist demnach überflüssig, im Elektrolyten Zink zu lösen, wie dies
bei den bisherigen Zink-Blei-Akkumulatoren der Fall war; es kann daher als Elektrolyt
reine, zinkfreie Schwefelsäure verwendet werden. Als Anode des Akkumulators gelangt
in üblicher Weise eine Bleiplatte zur Verwendung.
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Zwecks gleichmäßiger Ablagerung des Zinks auf dem Trägermaterial werden
die Kathoden erfindungsgemäß mit einer verhältnismäßig sehr großen Fläche ausgebildet.
Die Vergrößerung der Kathodenfläche wird, ohne Vergrößerung der Akkumulatorzelle
und Anodenplatte, in der Weise erreicht, daß man die aus der obenerwähnten Legierung
verfertigte Platte in mehrere Felder teilt und an den Teilungsstellen zusammenfaltet,
wobei
dafür gesorgt wird, daß die Schichten in einer entsprechenden
Entfernung voneinander zu liegen kommen und von der Säure frei umspült werden, Die
Stromableitung erfolgt durch Drähte, die aus dem Trägermaterial der Kathode bestehen
und die durch die Platten hindurchgezogen sind.
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Zwecks Trennung der Kathode von der Anode und Fernhaltung der abgerissenen
Anodenteilchen von der Kathode werden Holzseparatoren verwendet, welche sehr nahe
zu der Kathodenfläche angeordnet werden. Zur Sicherung der gegenseitigen Lage der
Holzseparatoren und der Kathodenplatten wird die ganze Kathode mit den Holzseparatoren
in eine aus Hartgummi, Celluloid oder einem anderen säurebeständigen Isoliermaterial
bestehende Hülle, deren Wände durchlocht sind, eingebaut.
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Eine beispielsweise Ausführung des Akkumulators ist in der Zeichnung
abgebildet, und zwar ist: Abb. z eine Vorderansicht der Kathodenplatte vor dem Zusammenfalten,
Abb.2 eine Seitenansicht, Abb. 3 ein perspektivisches Bild derselben während des
Zusammenfaltens.
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Abb. 4 zeigt die zusammengestellteKathode im Schnitt, Abb. 5 dieselbe
in Vorderansicht.
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Abb. 6 veranschaulicht schematisch die Zusammenstellung der Kathode
bei einem größeren Akkumulator in Vorderansicht.
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Aus dem aus amalgamierter Zink-Nickel-Kupfer-Legierung verfestigten
Siebmaterial wird die Kathodenplatte z ausgeschnitten, welche bei der vorliegenden
Ausführungsform in der Längsrichtung etwas größer ist als das Vierfache der Länge
der Anodenfläche. Die obere und untere Längsseite der Platte z wird mit je einem
Saum oder Rand :2 versehen, während an einer Querseite eine Umbiegung 3 vorgesehen
ist. Die Ränder 2 dienen als Quecksilberfänger, während die Umbiegung 3 zur Verstärkung
der Platte z dient. Der aus dem gleichen Material wie die Platte verfertigte Draht
4 besitzt die Form einer zweiarmigen Gabel, deren beide Arme 41 und 4, bei den Durchführungsstellen
5 wellenartig durchgezogen werden. Der die Siebplatte z überragende Teil des Drahtes
4 wird gegen Oxydation mit einem geeigneten Material, wie Gummi, Celluloid usw.,
isoliert.
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Die Ränder 2 können bei der Fabrikation in die Kanten des Siebstoffes
eingewebt werden, während die Einbiegung 3 durch ein Doppelgewebe ersetzt werden
kann. Auch können die Ausführungsdrähte 4 mit dem Siebmaterial mitgewebt werden.
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Die mit Rändern 2 und Umbiegung 3 ver--sehene Platte z wird nun in
vier Felder I bis IV geteilt und in der in Abb. 3 ersichtlichen Weise zusammengefaltet.
An der Biegungsstelle der Schichten I und II wird in der obenerwähnten Weise als
zweite Stromausführung ein zweiarmiger Draht 41, 4" durchgezogen. Um der Säure zwischen
den Schichten einen freien Zutritt und den zwischen den Schichten sich bildenden
Gasen freien Abzug zu sichern, müssen die Schichten in einer entsprechenden Entfernung
voneinander gehalten werden. Die Schichten werden einerseits durch die beiden Drähte
4 voneinander ferngehalten, andererseits werden zwischen den äußeren und inneren
Schichten zweckmäßig gabel-, artige Entfernungsdrähte 6 angeordnet. Durch die schichtenartige
Ausbildung dei Kathode wird ein Vielfaches der Anodenfläche erreicht, ohne den Akkumulator
wesentlich zu vergrößern. Die Platte z kann selbstverständlich auch in mehr als
vier Schichten gefaltet werden. Die zusammengefaltete Kathodenplatte wird zwischen
zwei Holzplatten 7 (Abb. 4 und 5) gelegt und das Ganze in eine Hülle aus Hartgummi,
Celluloid oder einem anderen säurebeständigen Material gelegt. Die Hülle 8 ist oben
offen, während ihre Seitenwände durchbrochen sind, um die Säureströmung nicht zu
hindern.
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Bei größeren Akkumulatoren wird die Kathodenplatte zweckmäßig in mehrere
Felder geteilt, um zu verhindern, daß sich das Quecksilber infolge seines Eigengewichtes
zu dem unteren Teil der Kathodenplatte hindurchzieht. Die Kathodenfelder 9" 9.2,
9s (Abb. 6) werden durch Ausführungsdrähte iol, zog, io, miteinander verbunden,
so daß jedes Kathodenfeld einen besonderen Ausführungsdraht besitzt. Die Ausführungsdrähte
rol, io2, zog sind -beim Ausgangs-Kathodenfeld unisoliert, während sie bei den übrigen
Kathodenfeldern mit Isolierung versehen sind. In der Abb. 6 sind die isolierten
Teile der Ausführungsdrähte schraffiert gezeichnet. Die Isolierung soll verhindern,
daß das Quecksilber über die Drähte zu niedriger liegenden Kathodenfeldern gelangt.
Die Ausführungsdrähte sind durch einen gemeinsamen Leiter i i miteinander verbunden.
Die Teilung der Kathode begünstigt den Umlauf der Säure.
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Bei kleiner Belastung des Akkumulators kann als Kathode an Stelle
des Siebgewebes ein aus demselben Trägermaterial hergestelltes, amalgamiertes und
mit Zink überzogenes Blech dienen.