DE1246067B

DE1246067B - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines hermetisch abgeschlossenen Akkumulators, insbesondere Bleiakkumulators

Info

Publication number: DE1246067B
Application number: DEA47230A
Authority: DE
Inventors: Erik Gustav Sundberg
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1963-10-09
Filing date: 1964-10-01
Publication date: 1967-08-03
Also published as: FI41757B; DK109210C; BE654173A; CH422918A; ES304428A1; AT259654B; GB1068849A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-23/01

Nummer:

Aktenzeichen: A 47230 VI b/21 b

Anmeldetag: 1.-Ofteber 1964

Auslegetag: 3. August 1967.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines hermetisch abgeschlossenen Akkumulators, insbesondere Bleiakkumulators, mit positiven und negativen Elektroden, einem flüssigen Elektrolyten und mit elektrolytdurchlässigen und gegenüber dem Elektrolyten beständigen Scheidern, bei welchem der Sauerstoff an die negativen Elektroden herangeleitet wird, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Hermetisch abgeschlossene Akkumulatoren sind bisher vor allem mit alkalischem Elektrolyten bekanntgeworden. Es wurden auch bereits Versuche angestellt, Bleiakkumulatoren mit verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt hermetisch abzuschließen, um den entwickelten Sauerstoff an die aktive Masse der negativen Elektrode heranzuführen. Man hat hierzu den negativen Elektroden eine größere Höhe als den positiven gegeben, so daß diese sich teilweise oberhalb der Elektrolytoberfläche befinden, während die positiven Elektroden stets ganz vom Elektrolyten bedeckt sind. Trotzdem ergaben sich große Schwierigkeiten, den entwickelten Sauerstoff in eine hinreichende Berührung mit der aktiven Masse der negativen Elektroden zu bringen.

Damit auch die über den Elektrolyten hinausragende aktive Masse der negativen Elektroden geladen werden und überhaupt am elektrochemischen Prozeß teilnehmen kann, muß diese wenigstens zeitweise vom Elektrolyten der Zelle bedeckt sein. Es wurde deshalb bereits bekannt, im unteren Teil der Zellen einen kompressiblen Körper, beispielsweise ein luftgefülltes Kissen, anzubringen, welches durch den in der Zelle ansteigenden Gasdruck zusammengedrückt wird. Mit dem entsprechend sinkenden Elektrolytniveau wird dann der obere Teil der einen Elektroden zunehmend freigelegt, so daß die entwickelten Gase mit den freigelegten Elektrodenteilen reagieren können.

Ein anderer bekannter Vorschlag geht dahin, die positive Elektrode innerhalb der negativen anzuordnen, die erfahrungsgemäß größer als die positive Elektrode sein soll und dann etwa kisten- oder schachteiförmig oder aber auch zylindrisch ausgebildet ist, wobei einzelne, übereinander geschichtete ringscheibenförmige Teile der negativen Elektrode an ihren Stirnflächen aufgerauht, geriffelt od. dgl. sind, damit der von der axialen positiven Elektrode entwickelte Sauerstoff, statt im Bereich des die Elektrode umgebenden Scheiders axial nach oben zu strömen, radial zwischen die einzelnen ringscheibenförmigen Teile der negativen Elektrode einströmen kann. Andere bekannte Maßnahmen zur Heranfüh-Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb

eines hermetisch abgeschlossenen Akkumulators, insbesondere Bleiakkumulators

Anmelder:

Aktiebolaget Tudor, Stockholm

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Strohschänk, Patentanwalt,

München-Pasing, Musäusstr. 5

Als Erfinder benannt:
Erik Gustav Sundberg,
Osbacken, NoI (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 9. Oktober 1963 (11053)

rung des an der positiven Elektrode entwickelten Sauerstoffs an die negative Elektrode betreffen noch stärker von den üblichen Elektrodenkonstruktionen abweichende Elektrodenkonstruktionen, haben aber trotzdem bisher zu keinem eindeutigen positiven Erfolg geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den eingangs genannten hermetisch abgeschlossenen Akkumulatoren eine zuverlässige Heranführung der entwickelten Sauerstoffgase an die negativen Elektroden zu gewährleisten.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Behälters entwickelter Sauerstoff vom oberhalb der Elektroden und der Scheider befindlichen Raum unter die negativen Elektroden so geleitet wird, daß er entlang deren Oberfläche aufsteigt.

Hierdurch wird gewährleistet, daß der Sauerstoff tatsächlich an die Oberfläche der negativen Elektroden herangeführt und mit deren aktiver Masse, die bei der Ladung an und für sich reduziert wird, durch deren Oxydation gebunden wird. Die Maßnahme ist vor allem für solche Bleiakkumulatoren von Bedeutung, die ihres günstigen Leistungsgewichtes wegen in Kraftfahrzeugen verwendet werden, wo es häufig darauf ankommt, daß auf keinen Fall Gas aus den Akkumulatorzellen ausströmen kann. Auch wird bei solchen Akkumulatoren die Zellenspannung auf 2,4 V

709 619/262

I 246

begrenzt, weshalb in ihnen kein oder nur unbedeutend wenig Wasserstoff entwickelt wird.

Eine zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens bestimmte erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch eine cintrittsseitig¹ mit dem Raum oberhalb der Elektroden und der Scheider verbundene und austrittsseitig über entsprechende Kanäle unter die Unterkanten der negativen Elektroden führende Pumpenanordnung gekennzeichnet. Dabei kann die Pumpenanordnung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Membranpumpe aufweisen, deren Membran in der Behälterwand oder in der Dcckelwand des Akkumulators angeordnet ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen vor allem andere konstruktive Einzelheiten der Pumpenanordnung und des Pumpenantriebes.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand schematisch gehaltener Darstellungen beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Akkumulator in ao einem quer zu den Elektroden geführten lotrechten Schnitt,

F i g. 2 einen gegenüber F i g. 1 abgewandelten Akkumulator in einem der Fig. I entsprechenden Tcilschnitt,

Fig. 3 einen weiterhin abgewandelten Akkumulator in einem der F i g. 2 entsprechenden Teilschnitt, und

F i g. 4 einen anders abgewandelten Akkumulator in einem gleichen Teilschnitt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind positive Elektroden 1 und negative Elektroden 2 mit dazwischen angeordneten, elektrolytdurchlässigcn und gegenüber dem Elektrolyten beständigen Scheidern 3 in einem Behälter 5 angeordnet, der in üblicher Weise mit einem flüssigen Elektrolyten 4 bis an die Oberseite der Elektroden gefüllt und durch einen Deckel 6 dicht verschlossen ist. Äußere Anschlüsse 7 und 8 sind in ebenfalls üblicher Weise als Polschrauben oder Polzapfen gasdicht durch den Deckel 6 oder die Behälterwand geführt.

Zwischen den Elektroden gleicher Polarität bestehen nicht dargestellte elektrische Verbindungen, die in unterschiedlicher bekannter Weise ausgebildet sein können. Die Elektroden erstrecken sich Vorzugsweise nicht ganz bis zum Boden des Behälters 5, so daß unter den Elektroden in der aus F i g. 1 hervorgehenden Weise noch ein bestimmter Raum frei bleibt, der wenigstens teilweise, vorzugsweise jedoch bis zum Boden von den Scheidern 3 durchsetzt ist und vom Elektrolyten eingenommen wird.

In dem oberhalb der Elektroden und oberhalb der Elektrolytobcrfläche 10 befindlichen, entsprechend groß bemessenen Raum 9 des Akkumulators ist eine Pumpeli angeordnet, durch welche das im Raum 9 angesammelte Gas durch einen austrittsseitig der Pumpe anschließenden und zu unteren Verteilerröhrcn 13 führenden Kanal 12 unter die negativen Elektroden 2 gefördert wird. Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe 11 ist als Kreiselpumpe ausgebildet, deren (nicht dargestellter) Antrieb ebenfalls im Akkumulator angeordnet und an die Anschlüsse 7, 8 oder an zwei oder einige Elektroden angeschlossen ist.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die ebenfalls im Akkumulator angeordnete Pumpe 11 a als Membranpumpe ausgebildet, deren Antrieb 14 jedoch außerhalb des Akkumulators liegt. Dabei ist die Membran 15 in einer Ausnehmung des Deckels 6 innerhalb der Deckelebene angeordnet, wodurch zugleich ein zuverlässiger gasdichter Abschluß zwischen dem außerhalb der Zelle befindlichen Antrieb 14 und den innerhalb der Zelle befindlichen Saug- und Druckventilen 16, 17 der Pumpe 11 α geschaffen ist.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 11 b ebenfalls als Membranpumpe ausgebildet, die hier jedoch im wesentlichen außerhalb des eigentlichen Akkumulators angeordnet ist. Lediglich das Saugventil 16 und das Druckventil sind in der Wandung des Deckels 6 angeordnet.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 11 c wiederum als Kreiselpumpe ausgebildet, ist hier jedoch gemeinsam mit ihrem Antrieb 14 α an der Außenseite des Deckels 6 angeordnet.

Nachdem erfahrungsgemäß infolge nicht ganz geklärter Nebenwirkungen auch bei Bleiakkumulatoren mit einer Aufladung bis zu 2,4 V mit einer gewissen Wasserstoffgasentwicklung gerechnet werden muß, können schließlich innerhalb des Gasstromes noch an sich bekannte Katalysatoren für flammenlose Verbrennung von Sauerstoff-Wasserstoff angeordnet werden. Solche Katalysatoren bestehen vorzugsweise aus porösen Körpern, z. B. gasdurchlässigen Membranen aus Platin oder Palladium oder aus einer Legierung oder Mischung dieser Metalle.

Die verwendeten Pumpen können auch anders ausgebildet und anders als in den Ausführungsbeispielen dargestellt angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines hermetisch abgeschlossenen Akkumulators, insbesondere Bleiakkumulators, mit positiven und negativen Elektroden, einem flüssigen Elektrolyten und mil elektrolytdurchlässigen und gegenüber dem Elektrolyten beständigen Scheidern, bei welchem der Sauerstoff an die negativen Elektroden herangeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Behälters (5) entwickelter Sauerstoff vom oberhalb der Elektroden (1,2) und der Scheider (3) befindlichen Raum (9) unter die negativen Elektroden (2) so geleitet wird, daß er entlang deren Oberfläche aufsteigt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine eintrittsseitig mit dem Raum (9) oberhalb der Elektroden (1, 2) und der Scheider (3) verbundene und austrittsseitig über entsprechende Kanäle (12,13) unter die Unterkanten der negativen Elektroden (2) führende Pumpenanordnung (Pumpe 11 bzw. Ua₁ Ub, lic).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung eine Membranpumpe (Ha) aufweist, deren Membran (15) in der Behälterwand oder in der Deckelwand der Zelle angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaßventile (16,17) der Pumpe in der Behälterwand oder in der Deckelwand der Zelle angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (14 bzw. 14a) der Pumpen (11, 11a, 116, lic) an die Zelle als Energiequelle angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasstrom in bekannter Weise Katalysatoren für flammenlose Verbrennung von Sauerstoff-Wasserstoff angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

österreichische Patentschrift Nr. 181885; schweizerische Patentschrift Nr. 382243; britische Patentschrift Nr. 912 664.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen