DE1011022B - Staendig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator mit poroesen Elektroden aus gesinterten Metallen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen dauernd gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulator.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, in dauernd gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren den Verzehr des entwickelten Wasserstoffs und Sauerstoffs in der Weise zu bewerkstelligen, daß diesen Gasen Gelegenheit gegeben wurde, mit Teilen der aktiven Masse in Verbindung zu treten. Bei einer besonderen Ausführungsart dieser Akkumulatoren wird ein Separator besonderer Beschaffenheit verwendet. Diese besondere Beschaffenheit besteht darin, daß der Separator grobe Maschen enthielt, in denen sich das entwickelte Gas ansammelte und dadurch in Berührung mit der gegenüberliegenden Elektrodenoberfläche kam. Der Gasverzehr erfolgte dann unter Oxydation der negativen aktiven Masse durch den an der positiven Elektrode entwickelten Sauerstoff und durch Reduktion der positiven aktiven Masse durch den an der negativen Elektrode entwickelten Wasserstoff. Der Gasverzehr erfolgte also in diesem Falle zwischen den Elektrodenplatten entgegengesetzter Polarität. Der zum Stromtransport notwendige Elektrolyt befand sich dann in den Teilen des Separators, welche den Elektrolyt durch Kapillarwirkung zurückhielten.

Durch besondere Maßnahmen, z. B. durch Verwendung einer negativen Elektrode, deren Kapazität größer war als die der positiven Elektrode und durch gasdichten Verschluß des Akkumulators nach Entladung beider Elektroden, sollte in letzterem Fall dafür gesorgt werden, daß bei der Ladung nur Sauerstoff auftrat. Der Verzehr dieses Sauerstoffes erfolgte dann wieder durch Oxydation der negativen Masse.

Infolge der größeren Kapazität der negativen Elektrode und des bestimmten Ladezustandes beider Elektroden im Augenblick des gasdichten Verschließens war die Fähigkeit der negativen Elektrode, elektrische Ladung aufzunehmen, größer als die der positiven Elektrode, so daß die negative Elektrode nach Aufladung der positiven Elektrode noch eine gewisse Ladefähigkeit (Ladereserve) besaß und infolgedessen kein Wasserstoff auftreten konnte.

Weiterhin ist für gasdichte alkalische Akkumulatoren vorgeschlagen worden, den Elektrolyt in einem porösen Filtrierpapier zwischen den Elektroden zu immobilisieren. Die Anordnung der Elektroden und des Separators ist hierbei so getroffen, daß die entwickelten Gase Wasserstoff und Sauerstoff zwangläufig sich ihren Weg durch diesen Separator bahnen müssen, um zur gegenüberliegenden Elektrode zu gelangen, wo sie durch Berührung mit der aktiven Masse verzehrt werden. Der Gasverzehr vollzieht sich also hier im Prinzip in gleicher Weise wie bei den vorstehend angeführten gasdichten Akkumulatoren. Im übrigen ist es bei diesen Anordnungen notwendig, den

Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator mit porösen Elektroden

aus gesinterten Metallen

Anmelder:

Accumulatoren-Fabrik Aktiengesellschaft, Hagen (Westf.), Dieckstr. 42

Dr. Freimut Peters, Hagen (Westf.),
ist als Erfinder genannt worden

ao Ladestrom zu unterbrechen, um einer übermäßigen Gasentwicklung und damit einer Explosion der Zelle zu begegnen.

Nach anderen bekannten Vorschlägen sollte ein Gasverzehr durch katalytische Wiedervereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff an gesinterten Elektrodenplatten erreicht werden, die vorzugsweise völlig in den Elektrolyt eintauchten. Es hat sich ergeben, daß diese Akkumulatoren nicht betriebsfähig sind, da die entwickelten Gase im Elektrolyt aufsteigen, sich oberhalb dessen ansammeln und deswegen wenig Gelegenheit haben, mit der katalytisch wirkenden Oberfläche in Verbindung zu treten.

Demgegenüber wird in der Erfindung von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß an der äußeren Oberfläche von aktiver Masse freies, d. h. von dieser nicht bedecktes, gesintertes, poröses Metall, vorzugsweise Nickel, dessen Poren die aktive Masse des gasdichten Akkumulators enthält, in gasdichten Zellen bezüglich des Gasverzehrs unter bestimmten notwendigen Voraussetzungen zu Wirkungen befähigt ist, die in den bekannten Akkumulatoren nicht eintreten.

Wenn man den Elektrolyt nämlich in den Poren der Elektroden und in an sich bekannter Weise in porösen, zwischen den Elektroden angeordneten Separatoren kapillar aufnimmt und dadurch Teile der Elektrodenoberflächen, die von keiner aktiven Masse bedeckt sind, und die normalerweise von einem frei beweglichen Elektrolyt bespült werden, in Berührung mit dem im Akkumulator vorhandenen Gasraum bringt, wird eine neuartige Wirkung erzielt.

Der bei der Ladung an der positiven Elektrode entwickelte Sauerstoff gelangt infolge der Festlegung des Elektrolyts in Berührung mit dem Sintergerüst der negativen Elektrode, das die aktive Masse in seinen

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1 Oil

Poren enthält und dadurch deren elektrisches Potential besitzt. Diese gesinterte Elektrodenausführung hat bekanntermaßen eine sehr große Oberflächenentwicklung. An dieser großen Oberfläche, soweit sie durch die Festlegung des Elektrolyts freigelegt ist, erfolgt bei dem durch die negative Masse vorbestimmten Potential eine mit großer Geschwindigkeit verlaufende elektrochemische Umsetzung des Sauerstoffes zu Hydroxylionen unter Reaktion mit Wassermolekülen und Aufnahme von Elektronen.

Durch diese elektrochemische Umsetzung des Sauerstoffes wird das Potential der negativen Elektrode am Ende der Ladung so weit veredelt, d. h. die negative Elektrode wird so weit depolarisiert, daß das Potential der Wasserstoffentwicklung nicht mehr erreicht wird. Dies bedeutet, daß eine Wasserstoffentwicklung nicht mehr auftritt.

In den Akkumulatoren nach der Erfindung verläuft der Sauerstoffverzehr also nach einem grundlegend anderen und bisher nicht beschriebenen Vorgang.

Durch Versuche hat sich ergeben, daß bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Akkumulators tatsächlich kein Wasserstoff, sondern nur noch Sauerstoff bei der Ladung auftritt, der nicht mehr explosionsgefährlich ist, und daß dieser Sauerstoff an den großen Metalloberflächen restlos aufgezehrt wird, so daß nur noch geringe Drücke in den Akkumulatoren nach der Erfindung auftreten.

Verantwortlich für diese günstige Wirkung ist allein das gesinterte Metall, insbesondere das gesinterte Nickel.

Es ist selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße ■ Wirkung um so rascher und um so sicherer eintritt, ie größer die geometrische Oberfläche dieses Metalls und je größer damit die Kontaktfläche mit dem Gasraum ist.

Auf Grund der Erfindung wird insofern ein besonderer technischer Fortschritt erzielt, als es nunmehr infolge der Depolarisation der negativen Elektroden durch den entwickelten Sauerstoff keiner besonderen Maßnahmen mehr bedarf, um beim Schließen des Akkumulators eine größere Ladefähigkeit der negativen Elektrode gegenüber der positiven Elektrode zu gewährleisten. Infolgedessen kann bei dem Akkumulator nach der Erfindung auf den Mehrbedarf an negativer aktiver Masse verzichtet werden, der zur Erreichung der größeren Ladefähigkeit der negativen Elektrode erforderlich ist. Es ist nur notwendig, die Kapazitäten der positiven und negativen Elektroden so aufeinander abzustimmen, daß bei der Ladung zunächst eine Sauerstoffentwicklung erfolgt. Dieses ist jedoch bei der fabrikationsüblichen Auslegung auch der offenen Akkumulatoren bereits der Fall.

Eine weitere Verbesserung des Akkumulators nach der Erfindung wird noch dadurch erzielt, daß man außer dem Sintergerüst als Träger der aktiven Masse zusätzlich einen hochporösen Sinterkörper ohne Masseinhalt in elektrischer Verbindung mit der negativen Elektrode und in Berührung mit dem im Akkumulator vorhandenen Gasraum anordnet. Auf diese Weise wird die Wirkung des gesinterten Metalls und seiner großen Oberfläche hinsichtlich des Gasverzehrs noch erhöht, da dadurch die freiliegende Oberfläche des gesinterten Metalls größer wird, als wenn man das Sintergerüst mit aktiver Masse beschickt.

Claims (3)

PatentansPKücHE:

1. Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator mit porösen Elektroden aus gesinterten Metallen, deren Poren die aktive Masse tragen, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Oberfläche von aktiver Masse freie, mit dem Gasraum in Berührung stehende, gesinterte Metalle, vorzugsweise aus Nickel, welche das elektrische Potential der Elektroden besitzen, anwesend sind,. der Elektrolyt in einem porösen Separator kapillar festgelegt ist, und die negative Elektrode im Augenblick des gasdichten Verschließens keine höhere Ladefähigkeit besitzt als die positive Elektrode.

2. Alkalischer Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrer äußeren Oberfläche mit dem Gasraum in Berührung stehenden gesinterten Metalle gleichzeitig Träger der aktiven Masse sind.

3. Alkalischer Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich gesintertes Metall, welches frei von Aktivmasse ist, elektrisch und/oder mechanisch mit einer oder beiden Elektroden verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 602 702;
schweizerische Patentschrift Nr. 270 356;
französische Patentschriften Nr. 1 000 836,
1004176;

belgische Patentschrift Nr. 498 790;
USA.-Patentschrift Nr. 2 104 973.

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