DE1671765B2 - Device for carrying out the method for operating a galvanic cell with a negative zinc electrode and a positive, inert oxygen electrode - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 1496 116 bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer galvanischen Zelle mil einer negativen Zinkelektrode, einer positiven, inerten Sauerstoffelektrode, einer ein sauerstoffhaltiges Gas der positiven Elektrode zuführenden Vorrichtung, mit einer einen flüssigen alkalischen Elektrolyten durch die Zelle umwälzenden Vorrichtung und mit einer Zinkoxid aus dem Elektrolytenstrom außerhalb der Zelle abtrennenden Vorrichtung, wobei das Zinkoxid in der Abtrennvorrichtung gespeichert und zum Regenerieren in die Zelle zurückgebracht wird und dort das Zink elektrolytisch unter Umwälzen den Elektrolyten auf einer Trägerplatte abgeschieden wird. Durch dieses Verfahren gelingt es, das aus den» Elektrolytstrom außerhalb der Zelle abgetrennte Zinkoxid zur Regenerierung der Zink-Elektrode zu verwerten.The main patent 1496 116 relates to a method for operating a galvanic cell with a negative zinc electrode, a positive, inert oxygen electrode, a device that supplies an oxygen-containing gas to the positive electrode, with a device that circulates a liquid alkaline electrolyte through the cell and with a zinc oxide from the electrolyte stream outside the cell separating device, the zinc oxide being stored in the separating device and brought back into the cell for regeneration, and there the zinc is electrolytically deposited while circulating the electrolyte on a carrier plate. This process makes it possible to utilize the zinc oxide separated from the »electrolyte stream outside the cell to regenerate the zinc electrode.

Es ist nun auch schon bekannt (britische Patentschrift 1012 362), hohle Elektroden aus zusammen gepreßten Kohlenkörpern herzustellen. Eine solche: Elektrode wird dann auf ihre Außenfläche mit Silbergaze umschlossen. Dies hat jedoch zur Folge, daß eine derartige Elektroden verwendende Vorrichtung bzw. Batterie eine relativ geringe Kapazität besitzt.It is now also known (British patent specification 1012 362) to make hollow electrodes together to produce pressed carbon bodies. Such an: electrode is then attached to its outer surface with silver gauze enclosed. However, this has the consequence that such an electrode using device or battery has a relatively low capacity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine zur Durchführung des ein gangs genannten Verfahrens dienende Vorrichtung auszubilden ist.The invention has for its object to show a way of how to carry out the one The aforementioned method serving device is to be trained.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgab«: ausgehend von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb einer galvanischen Zelle mit einer negativen Zinkelektrode, einer positiven, inerten Sauerstoffelektrode, einer ein sauerstoffhaltiges Gas der positiven Elektrode zuführenden Vorrichtung, mit einer einen flüssigen alkalischen Elektrolyten durch die Zelle umwälzenden Vorrichtung, und mit einer Zinkoxid aus dem Elektrolytstrom außerhalb der Zelle abtrennendeu Vorrichtung nach Patent 1496 116 unter Verwendung von mehreren Zellen erfindungsgemäß dadurch, daß die Sauerstoffelektrode aus einer porösen, inerten Platte aus Sintermetall besteht und daß an dieser Platte vorstehende, vertikale, zwischen sich Kammern zur Zuführung sauerstoffhaltigen Gases einschließende Rippen einer dünnen, inerten Rückplatte angeschweißt sind, to auf der Zink niedergeschlagen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen konstruktiven Aufwands im Hinblick auf die Durchführung des Verfahrens gemäß dem Hauptpatent.The problem presented above is achieved: starting from a device for implementation the procedure for operating a galvanic cell with a negative zinc electrode, a positive, inert oxygen electrode, a device that supplies an oxygen-containing gas to the positive electrode, with a device that circulates a liquid alkaline electrolyte through the cell, and with a zinc oxide separating from the electrolyte stream outside the cell 1496 116 using multiple cells according to the invention in that the oxygen electrode consists of a porous, inert plate There is sintered metal and that on this plate protruding, vertical, between them chambers for supply the oxygen-containing gas enclosing ribs are welded to a thin, inert back plate, to the zinc is precipitated. This results in the advantage of a particularly low design effort with regard to the implementation of the Procedure according to the main patent.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die poröse Platte längs ihrem Rand dicht mit der Rückplatte verbunden. Hierdurch ergibt sich ein besonders stabiler Aufbau.According to an advantageous embodiment of the invention, the porous plate is tight along its edge connected to the backplate. This results in a particularly stable structure.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

ao F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im auseinandergezogenen Zustand;ao F i g. 4 shows a device according to the invention in the expanded state;

t-1 £. 5 zeigt eine zugehörige positive Elektrode im auseinandergezogenen Zustand;t-1 pounds. 5 shows an associated positive electrode in expanded state;

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die zusammengesetzte positive Elektrode, wobei vor alletii Rippen und die Ausbildung einer Kammer veranschaulicht sind;Fig. 6 shows a section through the assembled positive electrode, showing above all ribs and the formation of a chamber are;

M g. 7 zeigt eine detaillierte Ansicht der in Fig. 5 dargestellten Anordnung, wobei die Sauerstoffzufuhr zu der Kammer verdeutlicht ist;M g. 7 shows a detailed view of the arrangement shown in FIG. 5, with the oxygen supply to the chamber is clarified;

Fig. 8 zeigt in einem Diagramm den Strömungsverlauf in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 8 shows a diagram of the flow profile in a device according to the invention.

In den Fig. 4 bis 8 ist eine Vorrichtung gezeigt, die einen Stapel 102 aus mehreren elektrochemischen Zellen 104 aufweist. Die Zellen 104 haben im wesentlichen Rechteckform; sie werden von einer Platte und einem nicht gezeigten Druckrahmen zu dem betreffenden Stapel zusammengehalten. Jede elektrochemische Zelle umfaßt eine Stützplatte für die negative Elektrode, auf der Zink vorgesehen ist, einen Rahmen für die Zu- und Ableitung eines Elektrolyten und eine zusammengesetzte, integrale Anordnung einer positiven Elektrode.FIGS. 4 to 8 show a device which has a stack 102 of a plurality of electrochemical cells 104 . The cells 104 are substantially rectangular in shape; they are held together by a plate and a printing frame (not shown) to form the relevant stack. Each electrochemical cell comprises a negative electrode support plate on which zinc is provided, a frame for supplying and discharging an electrolyte, and a composite, integral assembly of a positive electrode.

In F i g. 4 ist eine elektrochemische Zelle 104 veranschaulicht, die an einem Ende des genannten Stapels 102 liegen möge. Die betreffende Zelle 104 weist eine relativ starke Abscnlußplatte 106 auf, welche eine negative Elektrode 108 aus Zink enthält, das auf der betreffenden Platte elektrolytisch niedergeschla gen ist. Das andere Ende der elektrochemischen Zelle 104 wird von der zusammengesetzten integralen positiven Elektrodenanordnung 110 gebildet. Ein rechteckiger Rahmen 112 für die Zu- und Ableitung des Elektrolyten befindet sich zwischen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode. In dem Rahmen 112 sind Kanäle für eine Elektrolytenströmung vorgesehen. Zwei Dichtungskörper 114, die jeweils auf einer Seite des Rahmens 112 vorgesehen sind, sorgen für eine Flüssigkeitsabdichtung der elektrochemisehen Zelle 104. In Fig. 4, an electrochemical cell 104 is illustrated that may be at one end of said stack 102. The cell 104 in question has a relatively strong end plate 106 which contains a negative electrode 108 made of zinc which is electrolytically deposited on the plate in question. The other end of the electrochemical cell 104 is formed by the assembled integral positive electrode assembly 110 . A rectangular frame 112 for the supply and discharge of the electrolyte is located between the negative electrode and the positive electrode. In the frame 112 channels are provided for an electrolyte flow. Two sealing bodies 114, each provided on one side of the frame 112 , ensure a liquid seal for the electrochemical cell 104.

Die positive Elektrode 110 ist in Fi g. 5 in auseinandergezogenem Zustand dargestellt. Wie ersichtlich, weist die betreffende Elektrode eine rechteckige, flache, poröse Platte 116 auf, die aus einem inerten Material besteht, sowie eine dünne Rückplatte 118, die ebenfalls aus einem inerten Material besteht, etwa aus Weicheisen. Die poröse Platte 116 wird zweckmäßigerweise durch Pressen und Sintern eines geeignetenThe positive electrode 110 is shown in FIG. 5 shown in an exploded state. As can be seen, the electrode in question has a rectangular, flat, porous plate 116 , which is made of an inert material, and a thin back plate 118, which is also made of an inert material, such as soft iron. The porous plate 116 is conveniently made by pressing and sintering a suitable

Metallpulvers hergestellt, beispielsweise von Carbonylnickelpulver, das eine große Oberfläche pro Gewichtseinheit hat. Die Mitte der Rückplatte X18 ist derart verformt, daß eine etwa rechteckige Kammer 120 gebildet ist, deren Abmessungen etwas kleiner s sind als diejenigen der porösen Platte 116. Außerdem sind an der Rückplatte 118 noch mehrere senkrecht verlaufende Rippen 122 gebildet. Die Rückplattti 118 und die poröse Platte 116 sind in geeigneter Weise zusammengefügt, so daß zwischen ihnen eine gas- 5 ο dichte Kammer gebildet ist. Hierzu kann beispielsweise die dünne Rückplatte 118 mit der porösen Platte 116 längs deren Umfang verschweißt werden. Die Rippen 122 werden ebenfalls mit der ihnen zugekehrten Seite der porösen Platte 116 verschweißt, so daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen der gesamten Oberfläche der porösen Platte 116 und der Rückplatte 118 zustande kommt md außeidem ein Ausbeulen durch den Gasdruck in der Kammer 120 vermieden ist. Die Rippenkonstruktion und der die Kammer 120 ao bildende Bereich sind am besten aus F i g. 6 ersichtlich. Metal powder, for example carbonyl nickel powder, that has a large surface area per unit weight. The center of the back plate is X18 deformed in such a way that an approximately rectangular chamber 120 is formed, the dimensions of which are somewhat smaller s are than those of the porous plate 116. In addition A plurality of vertically extending ribs 122 are also formed on the back plate 118. The back plate 118 and the porous plate 116 are fitted together in a suitable manner, so that between them a gas 5 ο tight chamber is formed. For this purpose, for example, the thin back plate 118 with the porous plate 116 are welded along their circumference. The ribs 122 are also facing them Side of the porous plate 116 welded so that a good electrical contact between the entire The surface of the porous plate 116 and the back plate 118 is formed and there is also a bulging is avoided by the gas pressure in the chamber 120. The rib construction and the chamber 120 ao Formative areas are best from FIG. 6 can be seen.

In die Kammer 120 wird ein sauerstoffhaltiges Gas durch einen Einlaßkanai an der oberen rechten Ecke (Fig. 5) der positiven Elektrode zugeführt. Wie am »5 besten aus Fig. 7 hervorgeht, ist hierzu eine kurze Röhre 124 in einer vorgesehenen Rinne der Rückplatte 118 angeschweißt, und zwar in einer solchen Lage, daß das untere Ende der betreffeüden Röhre 124 bis in die Kammer 120 reicht. Das obere Ende 3« der Röhre 124 ragt nach oben bis in ein Loch 126 hinein, das nahe der oberen rechten Ecke in der Rückplatte vorgesehen ist. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist das Loch 126 in dem Stapel 102 mit entsprechenden Ecklöchern 128, 130 und 132 in der Abschlußplatte 106, dem Rahmen 112 und den Dichtungskörpern 114 ausgerichtet. Diese ausgerichteten Löcher bilden in dem zusammengeklammerten Stapel 102 die Zuführung, durch die in die Kammern 120 der einzelnen Zellen 104 das sauerstoffhaltige Gas eingeleitet wird. Bei dieser Anordnung strömt das gesamte sauerstoffhaltige Gas, das in die Kammern 120 eingeleitet wird, durch die porösen Platten 116 hindurch und reagiert entweder in der jeweiligen Zelle, oder aber das betref fende Gas wird mit der zirkulierenden Elektrolytströmung wieder aus der jeweiligen elektrochemischen Zelle abgeführt.An oxygen-containing gas is introduced into chamber 120 through an inlet port at the upper right corner (Fig. 5) fed to the positive electrode. As can best be seen in FIG. 7, this is a short one Tube 124 is welded in a groove provided in the back plate 118, in fact in such a groove Position that the lower end of the tube 124 in question extends into the chamber 120. The upper end 3 " the tube 124 protrudes up into a hole 126 which is near the upper right corner in the backplate is provided. As can be seen from Fig. 4, the hole 126 in the stack 102 with corresponding Corner holes 128, 130 and 132 in the end plate 106, the frame 112 and the sealing bodies 114 aligned. These aligned holes form the feed in the stapled stack 102, through which the oxygen-containing gas is introduced into the chambers 120 of the individual cells 104. With this arrangement, all of the oxygen-containing gas that is introduced into the chambers 120 flows, through the porous plates 116 and reacts either in the respective cell, or the respective cell Gas is released from the respective electrochemical with the circulating electrolyte flow Cell discharged.

Die Rückplatten 118, die die eine Seite der Kammern 120 bilden, haben auch noch eine weitere Funktion; sie tragen nämlich die Zinkelektrode 108 für die benachbarte elektrochemische Zelle. Die Rückplatten 118 verbinden mit ihrer Doppelfunktion also die benachbarten Zellen unter elektrischer Reihenschaltung, indem sie einen guten elektrischen Kontakt zwischen der positiven Elektrode der einen elektrochemischen Zelle und der negativen Elektrode der anschließenden elektrochemischen Zelle herstellen, deren negative Elektrode auf der Rüc':platte selbst elektrolytisch abgeschieden ist.The back plates 118, which form one side of the chambers 120, also have another function; namely, they carry the zinc electrode 108 for the adjacent electrochemical cell. The back plates 118 with their double function connect the neighboring cells with an electrical series connection, by making good electrical contact between the positive electrode of one electrochemical Cell and the negative electrode of the subsequent electrochemical cell, whose negative electrode is deposited electrolytically on the back plate itself.

Der Rahmen für die Zu- und Ableitung des EIek - fio trolyten besteht aus einem Material, das von dem kaustischen Elektrolyten nicht angegriffen wird, etwa aus Polyäthylen oder Polypropylen. Der betreffende Rahmen weist einen horizontalen Schlitz 134 in seiner oberen Strebe und einen entsprechenden Schlitz 136 in seiner unteren Strebe auf. Der untere Schlitz 136 ist über mehrere Abzugsnuten 138 mit dem rechteckigen Raum 140 innerhalb des Rahmens verbunden; diese Nuten dienen als Elektrolytkanal für Abzugsnuten 142 in dem betreffenden Raum 140. Der obere Schlitz 134 steht über Abzugsnuten 142 mit dem Raum 140 in Verbindung. An dem unteren Schlitz 136 befindet sich eine Zuleitung 144 für den Elektrolyten; sie kann beispielsweise durch die Unterseite des Rahmens 112 geführt sein. In ähnlicher Weise ist eine Ableitung 146 für den Elektrolyten duich die Oberseite des Rahmens 112 an dem oberen Schlitz 12 \ angeschlossen. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird wänrend des Betriebs jede einzelne elektrochemische Zelle 104 ständig mit kaustischem Elektrolyten versorgt, der durch die Zuleitung 144 eintritt, durch den Schlitz 136 und die Abzugsnuten 138 in das Innere einströmt und von dort aus durch die Abzugsnuten 142, den Schlitz 134 und die Ableitung 146 geleitet wird.The frame for the supply and discharge of the EIek - fio trolyte consists of a material that is not attacked by the caustic electrolyte, such as polyethylene or polypropylene. The frame in question has a horizontal slot 134 in its upper strut and a corresponding slot 136 in its lower strut. The lower slot 136 is connected to the rectangular space 140 within the frame by a plurality of drainage grooves 138; These grooves serve as an electrolyte channel for drainage grooves 142 in the relevant space 140. The upper slot 134 is connected to the space 140 via drainage grooves 142. At the lower slot 136 there is a feed line 144 for the electrolyte; it can be passed through the underside of the frame 112, for example. Similarly, a drain 146 for the electrolyte is connected across the top of the frame 112 to the top slot 12 \ . As can be seen from FIG. 4, during operation each individual electrochemical cell 104 is constantly supplied with caustic electrolyte, which enters through the supply line 144, flows into the interior through the slot 136 and the drainage grooves 138 and from there through the drainage grooves 142, through slot 134 and drain 146.

Vorzugsweise wird eine parallele Elektrolytströmung durch jede elektrochemische Zelle 104 des Stapels 102 vorgenommen. Demgemäß zweigen sämtliche Zuleitungen 144 von einer gemeinsamen Leitung 148 ab, siehe Fig. S, und außerdem münden sämtliche Ableitungen 146 in eine gemeinsame Leitung 150 ein. Um die Selbstentladung der in Reihe geschalteten elektrochemischen Zellen auf ein erträgliches Maß herabzusetzen, sind die Zuleitungen 144 und Ableitungen 146 lang genug gemacht, um den elektrischen Weg zwischen benachbarten Zellen durch das Elektrolytsystem möglichst zu verringern. Wenn der Strömungswiderstand für den Elektrolyten durch den Stapel 102 verkleinert werden soll, können für jede elektrochemische Zelle 104 mehr als eine Zu- und Ableitung vorgesehen werden.Preferably, there is a parallel flow of electrolyte through each electrochemical cell 104 of the stack 102 made. Accordingly, all of the feed lines 144 branch off from a common line 148, see FIG. 5, and all of the discharge lines 146 open into a common line 150. To reduce the self-discharge of the series-connected electrochemical cells to a tolerable level To reduce, the leads 144 and leads 146 are made long enough to accommodate the electrical Reduce the distance between neighboring cells through the electrolyte system as much as possible. When the flow resistance for the electrolyte to be downsized by the stack 102 can for each electrochemical cell 104 can be provided more than one inlet and outlet.

In dem Strömungsdiagramm gemäß Fig. 8 ist ein aus 15 elektrochemischen Zellen bestehender Stapel 102 angedeutet, der Luft als sauerstoffhaltiges Gas und eine wäßrige Lösung von Kalilauge als Elektrolyt verwendet. Ein Luftkompressor 152 leitet Luft aus der Atmosphäre in jede elektrochemische Zelle 104 unter ausreichendem Druck ein, so daß die Luft in Blasen durch die porösen Platten und in den Elektrolytkanal jeder elektrochemischen Zelle eindringt. Die Elektrolytströmung, die die elektrochemischen Zellen durch die Leitung 150 verläßt, verläuft durch einen Radiator 154, der dem Elektrolyt einen großen Teil der Wärme entzieht, die in dem Stapel 102 als Teil der elektrochemischen Reaktion erzeugt worden ist. Danach gelangt die Elektrolytströmung durch eine Abscheidevorrichtung 156, ί·ι der der Stickstoff und der in der Reaktion nicht verbrauchte Sauerstoff der Luft aus dem flüssigen Elektrolyten abgeschieden wird. Die abgeschiedenen Gase werden an die Umgebung abgegeben, und der Elektrolyt wird in einen Sammelbehälter 158 eingeleitet.In the flow diagram of FIG. 8, there is a stack consisting of 15 electrochemical cells 102 indicated, the air as an oxygen-containing gas and an aqueous solution of potassium hydroxide as the electrolyte used. An air compressor 152 directs air from the atmosphere into each electrochemical cell 104 under sufficient pressure so that the air bubbles through the porous plates and into the electrolyte channel penetrates every electrochemical cell. The electrolyte flow that the electrochemical cells Leaving through line 150, runs through a radiator 154, which makes up a large part of the electrolyte which removes heat generated in the stack 102 as part of the electrochemical reaction. The electrolyte flow then passes through a separation device 156, which contains nitrogen and the oxygen in the air not consumed in the reaction is separated from the liquid electrolyte will. The separated gases are released into the environment, and the electrolyte is in a Collector 158 initiated.

Eine Umwälzpumpe 160 leitet den Elektrolyten aus dem Sammelbehälter 158 heraus und führt ihn erneut in den Kreislauf durch den Stapel 102 ein, und zwar durch die Leitung 148. Der Pumpenauslaß 162 verzweigt sich dabei zu der Leitung 148, die zu dem Stapel der elektrochemischen Zellen hinführt und zu einer engeren Leitung 164, die etwa 5 Volumenprozent der die Pumpe verlassenden Elektrolyströmung zu einer Abscheide- und Speichervorrichtung 166 für das Zinkoxid hinleitet. Geeignete Mittel mögen vorgesehen sein, um das Zinkoxid, das zum Teil in Form eines Zinkhydroxidkomplexes vorliegen kann, aus dem Elektrolyten abzuscheiden und zurückzugewinnen. Der Elektrolyt, der von dem größten Teil des mitge-A circulation pump 160 leads the electrolyte out of the collecting container 158 and leads it again enters the circuit through the stack 102 through the line 148. The pump outlet 162 branches to the line 148, which leads to the stack of electrochemical cells and to a narrower conduit 164 that carries approximately 5 percent by volume of the electrolyte flow exiting the pump to a Separation and storage device 166 for the zinc oxide leads. Appropriate means may be provided be to the zinc oxide, some of which may be in the form of a zinc hydroxide complex, from the Separate and recover electrolytes. The electrolyte, which is made up of most of the

führten Zinkoxids befreit ist, wird zu dem Sammelbehalter 158 zurückgeleitet. Diese fortlaufende Abscheidung des Zinkoxids aus einem Teil des Elektrolytstroms hält die Konzentration der Zinkoxidreaktionsprodukte in dem erneut den elektrochemischen Zellen zugeführten Elektrolyten auf einem derart niederen Niveau, daß der Elektrolyt weiterhin die in jeder elektrochemischen Zelle ständig erzeug» ten Reaktionsprodukte in ausreichendem Maß entfernen kann. Selbstverständlich kann es je nach dem Gesamtvolumen des verwendeten Elektrolyten, der Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten durch die elektrochemischen Zellen und den Betriebsbedingungen des Stapels 102 erwünscht sein, einen größeren oder kleineren Prozentsatz des Elektrolytstroms der Abscheidung von Reaktionsprodukten zu unterwerfen. led zinc oxide is freed, goes to the collection container 158 returned. This continuous deposition of the zinc oxide from part of the Electrolyte flow maintains the concentration of zinc oxide reaction products in the electrolyte re-supplied to the electrochemical cells at such a low level that the electrolyte continues remove sufficiently the reaction products which are constantly generated in every electrochemical cell can. Of course, depending on the total volume of the electrolyte used, the Flow rate of the electrolyte through the electrochemical cells and the operating conditions of the stack 102, it may be desired to have a greater or lesser percentage of the electrolyte flow of the Subject to deposition of reaction products.

Beim Aufladen kehrt sich, wie bei jedem Sammler oder Akkumulator, die Strömungsrichtung gegenüber der Entladephase um. Zur Aufladung wird für jede der in Reihe geschalteten elektrochemischen Zellen eine Spannung von etwa 2 Volt verwendet. Während des Aufladevorgangs wird der Elektrolyt etwa mit der gleichen Geschwindigkeit wie beim Entladen durch die elektrochemischen Zellen des Stapels in Umlauf gebracht. Die elektrochemische Reaktion während des Aufladens bewirkt, daß das an der Abschlußplatte 106 und den Rückplatten 118 sich abscheidende Zinkoxid den Zinkoxidgehalt des Elektrolytstroms aufbraucht. Dadurch, daß etwa der gleiche Anteil des Elektrolytstroms wie vorher durch die Abscheide- und Speichervorrichtung 166 geleitet wird, kann der befreite Elektrolyt zusätzlich Zinkoxid aufnehmen, so daß ständig genügend Zinkoxid in dem Elektrolyt für die elektrochemischen Zellen zur Verfügung steht, um die Regeneration der die negativen Elektroden bildenden Zinkelektroden mit der erwünschten Geschwindigkeit ablaufen zu lassen. Selbstverständlich ist es wahrend des Ladevorgangs nicht notwendig, den Luft kompressor in Betrieb zu nehmen, da keine Sauerstoffzufuhr erforderlich ist. Während des Aufladens der elektrochemischen Zellen wird im Gegenteil Sauerstoff an der Oberfläche der porösen Elektrode entwickelt. Dieser Sauerstoff wird von dem Elektrolytstrom aus den elektrochemischen Zellen herausgeführt und in der Abscheidevorrichtung 156 aus dem flüssigen Elektrolyten abgeschieden.When charging, as with any collector or accumulator, the direction of flow is opposite the discharge phase. Each of the series-connected electrochemical cells is used for charging a voltage of about 2 volts is used. During the charging process, the electrolyte is approximately with the same speed as when discharging through the electrochemical cells of the stack in circulation brought. The electrochemical reaction during charging causes that to happen on the end plate 106 and the back plates 118 depositing zinc oxide reduces the zinc oxide content of the electrolyte stream used up. Because about the same proportion of the electrolyte flow as before through the deposition and Storage device 166 is passed, the liberated electrolyte can additionally absorb zinc oxide, so that there is always enough zinc oxide in the electrolyte for the electrochemical cells available to regeneration of the zinc electrodes forming the negative electrodes at the desired rate to expire. Of course, it is not necessary to use the To put air compressor into operation, as no oxygen supply is required. While charging On the contrary, the electrochemical cells will have oxygen on the surface of the porous electrode developed. This oxygen is carried out of the electrochemical cells by the electrolyte flow and deposited in the separator 156 from the liquid electrolyte.

Beispielexample

Eine Vorrichtung der betrachteten Art sei aus 60 einzelnen elektrochemischen Zink/Sauerstoff-Zellen 104 zusammengesetzt, die in einer Reihenschaltung zu vier getrennten Stapeln mit jeweils 15 Zellen zusammengefaßt sind. Diese vier getrennten Stapel 102 seien parallel geschaltet.A device of the type under consideration is made up of 60 individual electrochemical zinc / oxygen cells 104 assembled, which are combined in a series connection to form four separate stacks with 15 cells each are. Let these four separate stacks 102 be connected in parallel.

Jede einzelne Zink/Saaerstoff-Zelle ist etwa 40 cm breit und 20 cm hoch; sie weist eine Gesamtdicke von etwas mehr als 6,4 mm auf. Die zusammengesetzte positive Elektrode 110 jeder ZeHe weist eine poröse Platte 116 aus gesintertem CarbonyJnickelpulver mit den Abmessungen 40 x 20 x 0,06 cm auf. Diese poröse Platte 116 ist längs ihres Randes mit einer dünnen Rückplatte 118 aus etwa 0,13 mm dickem Weicheisen verschweißt. Die Ruckplatte ist zu einer Kammer 120 mit einer Weite von etwa 0,5 mm verformt (siehe Fig. 6). An der oberen rechten Ecke ist eine kurze Röhre 124 mit einem Innendurchmesser von etwa 0,76 mm angeschweißt, die als Einlaß für die Kammer 120 dient.Every single zinc / oxygen cell is about 40 cm wide and 20 cm high; it has a total thickness of a little more than 6.4 mm. The compound positive electrode 110 of each toe has a porous plate 116 of sintered carbon-nickel powder the dimensions 40 x 20 x 0.06 cm. This porous plate 116 is along its edge with a thin Back plate 118 welded from about 0.13 mm thick soft iron. The back plate is to a chamber 120 deformed with a width of about 0.5 mm (see Fig. 6). There's one in the top right corner short tube 124 with an inner diameter of about 0.76 mm welded on as the inlet for the Chamber 120 is used.

Der Rahmen 112 für die Zu- und Ableitung des Elektrolyten ist aus Polypropylen im Spritzgußverfahren hergestellt; er besitzt eine Dicke von etwa 6,4 mm.The frame 112 for the supply and discharge of the electrolyte is made of polypropylene in an injection molding process manufactured; it has a thickness of about 6.4 mm.

Der betreffende Rahmen ist mit Schlitzen 134 und 136 sowie mit Abzugsnuten 138 und 142 versehen, die eine Verbindung zu dem Innenraum 140 des Rahmens herstellen. Jeder Rahmen 112 weist vier Zuleitungen 144 und vier Ableitungen 146 mit einemThe frame in question is provided with slots 134 and 136 and with extraction grooves 138 and 142, which connect to the interior space 140 of the frame. Each frame 112 has four leads 144 and four derivatives 146 with one

"> Durchmesser von 4,8 mm auf. Jede Zu- und Ableitung besitzt eine Länge von etwa 38 cm, und zwar zwischen dem Eintritt in den Rahmen 112 und der Stelle, an der die betreffende Leitung in die gemeinsame Elektrolytleitung einmündet."> Diameter of 4.8 mm. Each inlet and outlet has a length of about 38 cm between the entry into the frame 112 and the point at the line in question opens into the common electrolyte line.

Auf der freien Seite der Rückplatte 118 ist metallisches Zink elektrolytisch niedergeschlagen; es hedeckt eine Fläche, die annähernd gleich der Fläche der porösen Platte 116 ist. Das Niederschlagen von Zink wird so durchgeführt, daß eine Ablagerung vonOn the free side of the back plate 118 is metallic Zinc electrolytically deposited; it covers an area approximately equal to the area of the porous plate 116 is. The precipitation of zinc is carried out in such a way that a deposition of

ao etwa 0,55 g/cm² Zink auf der Rückplattenfläche zustände kommt. Eine Kalilaugelösung mit einer Konzentration von etwa 20 Gewichtsprozent wird von der Pumpe 160 ständig durch die vier Stapel 102 der elektrochemischen Zellen umgewälzt; die Strömungsge-ao about 0.55 g / cm ^{2 of} zinc comes about on the backplate surface. A potassium hydroxide solution with a concentration of about 20 percent by weight is continuously circulated by the pump 160 through the four stacks 102 of the electrochemical cells; the flow

»5 schwindigkeit beträgt etwa 13,6 l/s, wenn die gesamte, 60 elektrochemische Zellen umfassende Vorrichtung hydraulisch parallel geschaltet ist.»5 speed is about 13.6 l / s if the entire, 60 electrochemical cells comprehensive device is hydraulically connected in parallel.

Während des Entladevorganges wird den Kammern 120 von dem Luftkompressor 152 her Luft mit einemDuring the discharge process, the chambers 120 from the air compressor 152 is air with a

3<> Druck von etwa 1,05 atü und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 4,8 l/s zugeführt. Die Temperatur in den einzelnen elektrochemischen Zellen wird beim Entladen auf etwa 70° C gehalten, und zwar durch Entzug der Wärme aus dem Elektrolytstrom3 <> pressure of about 1.05 atmospheres and with a flow velocity of about 4.8 l / s supplied. The temperature in each electrochemical cell becomes Maintained at about 70 ° C during discharge by removing the heat from the electrolyte flow

indem Radiator 154. In Verbindung mit dem Vor ratsbehälter für das Zinkoxid ist ein selbstreinigendes Filter vorgesehen, um die gewünschte Abscheidung und Speicherung bzw. Lagerung zu bewirken. Etwa 0,57 l/s des Elektrolyts werden während des Betriebs der Vorrichtung durch die Abscheide- und Speichervorrichtung 166 geleitet. Die Temperatur außerhalb des Zinkoxid-Speicherbehälters ist annähernd gleich der Umgebungstemperatur. Die Temperatur des Sammelbehälters 158 für den Elektrolyten entsprichtby radiator 154. In conjunction with the Vor In the reservoir for the zinc oxide, a self-cleaning filter is provided to achieve the desired separation and to effect storage or storage. About 0.57 l / s of the electrolyte are used during operation of the device is passed through the separation and storage device 166. The temperature outside of the zinc oxide storage tank is approximately the same as the ambient temperature. The temperature of the Collecting container 158 for the electrolyte corresponds

etwa der Zellentemperatur, nämlich etwa 70° C.about the cell temperature, namely about 70 ° C.

Während des Entladens der betrachteten Vorrich tung beträgt die Spannung der elektrochemischen Zellen im unbelasteten Zustand (offene Klemmen spannung) etwa 1,4 Volt. Bei einer Belastung vonDuring the discharge of the device under consideration, the voltage is the electrochemical Cells in the unloaded state (open clamp voltage) about 1.4 volts. With a load of

etwa 25 mA/cm² sinkt die Spannung auf etwa 1.2 V ab; bei einer Belastung von 100 mA/cm² beträgt die betreffende Spannung noch etwa 1V.about 25 mA / cm ² , the voltage drops to about 1.2 V; at a load of 100 mA / cm ² , the voltage in question is still around 1V.

Die elektrochemischen Zellen werden zweckmäßigerweise nicht über eine Reaktion von etwa 90 % desThe electrochemical cells are conveniently not about a 90% response

SS metallischen Zinks hinaus entladen. Die aus 60 Zellen bestehende Vorrichtung erzeugt etwa 25 kWh pro Ladezyklus, wobei sie für eine Leistungsabgabe von etwa 5 kW ausgelegt ist. Die betreffende Vorrichtimg weist eine Energiedichte von mehr als 30 Wh/PfondSS metallic zinc discharged out. The one from 60 cells existing device generates around 25 kWh per charging cycle, it is designed for a power output of about 5 kW. The device in question has an energy density of more than 30 Wh / Pfond

ββ auf; sie behält ihre Energiedichte auch nach mehrmaligem Laden und Entladen bei.ββ on; it retains its energy density even after several times Loading and unloading at.

Zum Aufladen wird die betreffende Vorrichtung an eine Spannungsquelle von 30 V mit ausreichender Leistung angeschlossen, und zwar derart, daß durch die betreffenden Zeilen ein Strom mit einer Stromdichte von etwa 50 mA/ctn* fließt. Während des Ladevorgangs wird der Elektrolytumlauf mit etwa 13,6 l/s aufrechterhalten. Vorzugsweise wird beimFor charging, the device in question is connected to a voltage source of 30 V with sufficient Connected power, in such a way that a current with a current density through the rows concerned of about 50 mA / ctn * flows. During the charging process, the electrolyte circulation is about Maintain 13.6 l / s. Preferably at

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Laden ein einem Gleichstrom überlagerter Wechselstrom verwendet. Das Laden wird fortgesetzt, bis die Zinkelektroden entsprechend einer Ablagerung von etwa 0,55 g/cm² wieder regeneriert sind.Charging uses an alternating current superimposed on a direct current. Charging is continued until the zinc electrodes are regenerated, corresponding to a deposition of about 0.55 g / cm ^2.

Abschließend sei noch bemerkt, daß die beschrie-Finally it should be noted that the described

bene Vorrichtung sich als Energiequelle für Antriebszwecke eignet, wenn ihr Energie während längerer
Zeitspannen tagsüber entnommen wird und sie wäh^ rend nächtlicher Ruhepausen wieder aufgeladen wer^Jt" den kann.The device is suitable as an energy source for propulsion purposes if you need energy for a long period of time
Periods will be taken during the day and currency ^ rend night breaks charged who ^Jt "the can again.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb einer galvanischen Zelle mit einer negativen Zinkelektrode, einer positiven, inerten Sauerstoff elektrode, einer ein sauerstoffhaltiges Gas der positiven Elektrode zuführenden Vorrichtung, mit einer einen flüssigen alkalischen Elektrolyten durch die Zelle umwälzenden Vorrichtung und mit einer Zinkoxid aus dem Elektrolytstrom außerhalb der Zelle abtrennenden Vorrichtung nach Patent 1496 116 unter Verwendung von mehreren Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff elektrode aus einer porösen, inerten Platte (116) aus Sintermetall besteht und daß an dieser Platte (116) vorstehende, vertikale, zwischen sich Kammern (120) zur Zuführung sauerstoffhaltigen Gases einschließende Rippen (122) einer dünnen, inerten Rückplatte (118) angeschweißt sind, auf der Zink niedergeschlagen ist.1. Device for carrying out the method for operating a galvanic cell with a negative zinc electrode, a positive, inert oxygen electrode, a device feeding an oxygen-containing gas to the positive electrode, with a device that circulates a liquid alkaline electrolyte through the cell and with a zinc oxide the electrolyte flow outside the cell separating device according to patent 1496 116 using several cells, characterized in that the oxygen electrode consists of a porous, inert plate (116) made of sintered metal and that on this plate (116) protruding, vertical, between them Chambers (120) for the supply of oxygen-containing gas enclosing ribs (122) are welded to a thin, inert back plate (118) on which zinc is deposited. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte (116) längs ihrem Rand dicht mit der Rückplatte (118) verbunden ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the porous plate (116) is tightly connected along its edge to the back plate (118) .