DE2005102A1 - Elektrochemisches Generatorelement mit Elektroden aus fein verteilter Aktivkohle - Google Patents

Description

Die Erfindung "betrifft elektrochemische Gene rat or elemente, insbesondere elektrische Akkumulatoren, "bei denen zumindest eine der Elektroden aus einer aktiven Masse "besteht, die aus einem pulverförmigen, feinvertteilten Material.innerhalb eines flüssigen Elektrolyten gebildet wird, wobei die so erhaltene Suspension unter Berührung mit elektrisch leiteaden Elementen, insbesondere mit Gittern oder dergl., in Zirkulation ge- bracht werden kann, so daß die ir?, den Veilnhen flor piilverförmigen Materie vorher gespeicherte Energie in dem Augenblick wieder abgegeben werden kann, wenn die Teilchen mit den elektrisch leitenden Elementen in Verbindung gebracht werden, die dabei als einfache· Stromkollektoren arbeiten.

Aus der französischen Patentschrift 1 555 034 ist ein Akkumulator dieses Typs bekannt, bei dem die aktive Masse aus pulverförmigem, metallischem Material gebildet wird. Das Laden dieses Akkumula-

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tors geschieht dadurch, daß die Suspension der aktiven Hasse unter Berührung der Ladeelektrod6n, die auf einem Potential gehalten werden, das der Zersetzungsspannung des Elektrolyten bei Berührung der Teilchen der aktiven Masse entspricht, wenn diese die Ladeelektrode berühren, in Umlauf gesetzt wird. Mit der Zersetzung des Elektrolyten wird ein Hydrid oder ein Oxyd der feinvarteilten Elektrode gebildet, je nachdem, ob diese als Kathode oder als Anode des Akkumulators bestimmt ist.

Eine der Schwierigkeiten, die bei solchen Akkumulatoren auftreten, beruht auf der Notwendigkeit, Ladeelektroden zu verwenden, die - je nachdem, oh sie mit einer kathodischen oder einer anodischen aktiven Masse zusammenwirken - eine Sauerstoff- oder Wasserstoff-Überspannung aufweisen, die gegenüber der entsprechenden Überspannung der aktiven Masse erhöht ist, d-.h., daß die Ladeelektrode vom elektrochemischen Standpunkt aus praktisch inert ist, und daß sich die Zersetzung des Elektrolyten nur unter Berührung mit den Teilchen der aktiven Masse vollzieht, wenn diese also auf die Ladeelektrode treffen.

Umgekehrt verwendet man vorteilhaft eine inerte Entladeelektrode, die - je nach Polarität der entsprechenden aktiven Masse - eine geringe Sauerstoff- oder Wasserstoff-Überspannung aufweist. Polglich besitzen die bekannten Akkumulatoren dieses Typs im allgemeinen in jeder der kathodischen oder anodischen Abteilungen einerseits eine Ladeelektrode, andererseits eilθ Entladeelektrode, die jeweils mit derselben aktiven Masse zusammenwirken können.

Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß man die metall1- > sehen aktiven Massen der betrachteten Art, insbesondere in den kathodischen Abteilungen oder Zellen dieser Akkumulatoren, durch pulverförmige Aktivkohle ersetzen kann. Man bat festgestellt, daß Aktivkohle eine besonders niedrige Säuerstoff-Überspannung aufweist, derart, daß das Laden des Akkumulators über jtde Art von Ladeelektroden erfolgen kann, gleichgültig aus welchem Me- . tall sie besteht.

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Der erfindungsgemäße Akkumulator enthält zumindest ein Element, dessen nachladbare Elektrode sich dadurch auszeichnet, daß sie aus fein verteilter, pulverförmiger Aktivkohle in·dem Elektrolyten gebildet wird, und daß die so erhaltene Suspension in Berührung mit den elektrischen Leiterelementen, insbesondere mit metallischen Gittern oder dergl., in Umlauf gebracht werden kann, wobei der Elektrolyt von der Art ist, daß unter der Wirkung einer Ladespannung an den Leiterelementen diese durch elektrolytische Zersetzung ein Gas, insbesondere Sauerstoff, bei Berührung der Teilchen der nachladbaren Elektrode liefern können.

Bei der elektrischen Ladung eines solchen Akkumulators hat man beobachtet, daß die Teilchen aus 'Aktivkohle bei ihrer Berührung Bit den Leiterelementen auf dasselbe Potential wie diese gebracht werden, und daß die elektrolytische Zersetzung sodann unter Berührung der Teilchen vollständig erfolgt, und daß durch die elektrolytische Zersetzung hergestellte Gas von den Teilchen aufgenommen wird. Man erreicht so, daß fast das ganze durch elektrolytische Zersetzung entstandene Gas direkt von der pulverförmig en Aktivkohle absorbiert wird, Der von den Kohleteilchen adsorbierte Sauerstoff kann sodann, während des Entladens des Akkumulators, der Erzeugung von elektrischem Strom mit einem Wirkungsgrad von nahezu IOO56 zur Verfügung stehen. Dies geschieht in dem Augenblick, in dem die Teilchen auf einen Stromkollektor treffen, der - entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des eriindungsgemäßen Akkumulator β - durch diejenigen Leiterelemente gebildet wird, bei deren Berührung die vorangegangene elektrolytische Absorption des Sauerstoffes durch die Aktivkohle-Teilchen erfolgt ist.

Sie Erfindung umfaßt neben den oben beschriebenen Einrichtungen andere Merkmale, die sich auf den Aufbau des zuvor beschriebenen Akkumulators beziehen und die vorteilhaft zugleich, aber auch getrennt, verwendet werden können. Der erfindungsgemäße Akkumulator zeichnet sich in jedem Falle dadurch aus, daß seine Elektrode (oder seine Elektroden)- die der oder den aus fein verteil-

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tem Material bestehenden Elektroden entgegengesetzt ist, aus kompakten Elementen gebildet wird, die in direkter Berührung mit der Elektrode oder den Elektroden aus fein verteiltem Material angeordnet sind, und zwar vorzugsweise in der Nähe der oben beschriebenen Stromkollektoren. Diese Elemente bestehen aus Kernen oder Flatten aus aufladbarem Material, κie etwa Cadmium, deren zumindest teilweise nicht isolierten aktiven Oberflächen mit einer porösen Deckschicht bedeckt sind, die den Zutritt des Elektrolyten an diese Oberfläche und die Ionenleitung im Inneren der Masse gestattet, deren Poren jedoch von solchen Abmessungen sind, daß sie die Teilchen der pulverförmigen Masse der fein verteilten Elektrode abhalten.

Im folgenden werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung anhand.der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Generators.

Pig. 2 zeigt ein Detail aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in teilweisem Schnitt eine erste Abwandlungsform der Elektrodenanordnung im Inneren eines erfindungsgemäßen Generators.

Fig. 4 zeigt in teilweisem Schnitt eine zweite Abwandlungsform der Elektrodenanordnung im Inneren eines Generators.

Fig. 5 ist eine schematische Schnittdarstellung einer zusätzlichen Einrichtung, die mit einem erf intlungsgemäßen Generator mit zumindest einer pulverförmigen Elektrode zusammengefügt werden kann.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der vorzugsweisen Ausführungsformen eines Akkumulators, der die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist und dessen positive Elektrode (oder Kathode) pulverförmig ist, soll der bevorzugte Fall betrachtet werden, daß der Elektrolyt aus einer Pottaschelösung besteht, und daß das geeignete Gas für die Adsorption durch die Aktivkohle

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Sauerstoff ist.

Als Gesamtanordnung betrachtet, besteht ein solcher Akkumulator zunächst aus einer an sich bekannten Abteilung oder Zelle 1 in einem Umlaufkreis 2, in dem der Umlauf der fein verteilten Elektrode aus Aktivkohle, z.B. mit Hilfe einer Pumpe 3, erfolgt, und einem Sammelgitter 4 aus Nickel, das in der Zelle derart angeordnet ist, daß es durch die durch diese zirkulierende Suspension durchströmt wird. Die Teilchen können sich in dem Augenblick entladen, in dem sie auf den Kollektor treffen, wenn dieser mit einem äußeren Yerbraucherstromkreis verbunden ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die vorangehende Aufnahme des Sauerstoffes durch die Kohle der Suspension dadurch, daß man die Suspension unter Berührung der elektrischen Leiterelemente umlaufen läßt, die auf ein Potential für die OH" - Ionen des Elektrolyten gebracht sind.

Wie bereits oben bemerkt, vollzieht sich die elektrolytisehe Zersetzung des Elektrolyten nunmehr vorzugsweise auf den Kohleteilchen, während diese mit dem Kollektor in Berührung kommen und auf dasselbe Potential gebracht werden wie dieser, wobei der bei dieser Elektrolyse gebildete Sauerstoff nahezu vollständig von der Kohle aufgenommen wird. Die feinverteilte Kohle wird in dem Elektrolyten mit Sauerstoff "geladen".

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die elektrischen Leitelemente für die Aufladung durch den Kollektor 4 gebildet. Die aufgeladene Suspension ist nun in der Lage, an der späteren Stromabgabe mitzuwirken, wenn der Kollektor seiner ersten Punktion zugeführt und in einen Bntlade-Stromkreis eingeschaltet wird, und wenn sich im Augenblick der Berührung des Kollektors mit den Kohleteilchen die elektrochemisch umgekehrte Reaktion mit dem von den Kohleteilchen aufgenommenenb*;w. adsorbierta Sauerstoff vollzieht.

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Die aus der Zelle 1 und dem Kreislauf 2 bestehende Anordnung verhält sich nun wie ein übliches Akkumulator-Element, das nach und nach aufgeladen und entladen werden kann.

Sie Erfindung ermöglicht die Ansammlung sehr großer Säuerstoffmengen auf der Kohle auf elektrolytischem Wege. Bas war bisher wirksam nicht möglich, insbesondere nicht mit den bekanr.ten Elektroden auf Kohlebasis. Wenn die Elektroden aus einem mit einem Bindemittel verfestigten Agglomerat beständen, würde die im Laufe des Wiederaufladens erfolgende Gasabgabe zu einer Auflösung der Elektrode führen. Wenn die Elektroden nicht verfestigt, d.h. die Körnur einfach zu einem Kollektor gepreßt wären, würde sich die Gasabgabe überhaupt nur auf diesem νollziehen, und sehr wenig Sauerstoff würde durch die Kohle aufgenommen.

Dagegen gestattet die Erfindung die Ausbildung eines Akkumulator-Elementes mit einer Elektrode, deren Katalysator aus Kohle gebildet ist und der die Ausnutzung der sehr großen Sauerstoffaufnahmefähigkeit ermöglicht. Kohle mit beispielsweise einer spezifischen Oberfläche von 1300 m /g könnte theoretisch, wenn ihre Oberfläche ganz mit Sauerstoff bedeckt wäre, etwa 500 ctr Sauerstoff pro g Kohle aufnehmen.

Die wirklich auf diesem Wege erreichbaren Werte der Säuerstoffabsorption durch die Kohle nähern sich diesem Wert.

Zum Zwecke der Verdeutlichung sei bereits hier angegeben, daß bei dem Generator nach Pig. 1, dessen Anodenbereich nachfolgend beschrieben werden soll, eine Absorption von 100 bis 200 cm Saustoff/g Kohle(gemessen mit Coulom9ter(coulometrie)im Verlaufe der späteren Entladung des Generators) unter folgenden experimentellen Bedingungen festgestellt wurde:

ehe von 1500 m /g (handelsübliche Kohle mit der Bezeichnung

die verwendete Kohle besaß eine spezifische mittlere Oberfläche von 15Oi
NORIT-BRX);

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die Dispersionaelektrode wurde durch eine Suspension von 10g dieser Kohle in 300 cnr einer 5 N-Pottasche-wäßrigen Lösung gebildet;

die Aufladung erfolgte bei einem Strom von 2 Ampdres während einer Dauer von 2 Std.

Der Wirkungsgrad der Aufladung (gleichfalls mit Coulometer bestimmt) lag in der Größenordnung von 85$. Das zeigt, daß der größte Teil des durch die Elektrolyse gebildeten Sauerstoffs von der Kohle der Suspension aufgenommen worden ist.

Diese 100 bis 200 cnr Sauerstoff pro g Kohle entsprechen einer Hassenladefähigkeit von 0,5 bis 1 Ah pro g Kohle. - , Diese Ladefähigkeit ist beachtlich angesichts der Tatsache, daß die Massenladefähigkeit der besten bekannten Akkumulatorelektroden auf Nickelbasis in der Größenordnung von 0,1 Ab prog Elektrode liegen.

Die vorstehenden Zahlenangaben haben beispielhaften Charakter und bddeuten keine Begrenzung der Erfindung. Insbesondere bedeuten die angegebenen experimentellen Bedingungen keine optimalen Bedingungen der Aufladung. Die durch die Kohle aufnehmbaren Saueretoffmengen lassen sich durch Optimierung der Ladebedingungen und durch die Wahl der Aktivkohle noch steigern.

Die Ausführung der so gebildeten Akkumulatorelemente läßt sich noch verbessern, wenn man den anderen bekannten Faktoren Rechnung trägt, die bei den Generatoren mit fein verteilten Elektroden eine Rolle spielen. Für ein gegebenes Entladeverfahren sollte die Polarisation der feinverteilten Elektrode auf einem möglichst geringen Wert gehalten werden. Sehr wirksame Kollektoren (z.B. bestehend aus zwei Gittern oder zwei Metallsieben in übereinanderliegender Anordnung) sind quer EU der Strömungsrichtung der Saspension angeordnet^und enthalten eine Anzahl von Löchern, die für die Vergrößerung der

Wahrscheinlichkeit einer Berührung zwischen den Susptnsions-

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teilchen und den Kollektoren von Bedeutung sind. Vorteilhaft ist auch die Zugabe eines Katalysators, wie z.B. Silber, zu der Kohle, der es ermöglicht, bei gleicher Überspannung eine viel höhere Stromdichte zu erhalten.

Neben ihrer sehr erhöhten Massenladefähigkeit können.'diese Elektroden sehr schnell wieder aufgeladen werden, da es keine Massen transport problem e gibt, wie sie bei festen Akkumulatorelektroden auftreten, in denen die Ionen sich im Inneren der Masse verschieben müssen.

Obgleich der Anodenbereich in dem Generator in der Kathodenzelle mit feinverteilter Elektrode zur Ansammlung von Sauerstoff, die zuvor beschrieben worden ist, beliebig sein kann, verwendet man vorteilhaft ein oder mehrere kompakte Akkumulatorelemente 6, die in direkter Berührung mit der feinverteilten Elektrode in der Zelle 1 angeordnet sind. Diese Elemente können vollständig in die durch die Zelle strömende Kohlesuspension eingetaucht sein. Diese kompakten Elemente bestehen aus Kernen oder Platten aus aufladbarem Material, deren aktive Oberflächen zumindest teilweise von einer porösen Uberzugsschicht 7 bedeckt sind, die einerseits den Zutritt des Elektrolyten zu der genannten Oberfläche und die Ionenleitung durch den Elektrolyten innerhalb der porösen Masse gestattet, andererseits den Kohleteilchen den Zutritt zu den aktiven Flächen verwehrt, wobei die Abschnitte der Oberflächen, die nicht durch die poröse Überzugsschicht bedeckt sind, soweit sie in die Suspension eintauchen, mit einer isolierenden Deckschicht überzogen sind, wie etwa mit einer isoliereden Lactcschicht 8.

Das aktive, aufladbare Material der negativen Elektrode kann aus jedem herkömmlicherweise für die negativen Akkumulatorelektroden verwendeten Material bestehen. Vorteilhaft ist Cadmium, wenn der Elektrolyt selbst alkalisch ist, z.B. aus Pottasche besteht.

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Die negative Elektrode besitzt vorteilhafterweise die Form einer durchlöcherten Platte, die in der Zelle 1 parallel zu dem Kollektorgitter 4 angeordnet ist, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen der durchlöcherten Cadmiumplatte mit porösem Material bedeckt sind, das eine lonenleitung unter den oben beschriebenen Bedingungen gestattet. Die Innenflächen der Löcher sind mit dem oben beschriebenen, isolierenden Lack bedeckt (Pig. 2).

Pas genannte poröse Material kann aus jedem Material bestehen, das die Ionenleitung im Inneren des Elektrolyten innerhalb der Poren gestattet.Die /Poren besitzen Abmessungen, die ausreichend klein sind, um den Zutritt von Kohleteilchen auf die clcfcive Cadmiumoberfläehe zu verhindern. Ein vorteilhaftes Material für diesen Zweck besteht aus porösem Polyvinylchlorid, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen "POHVIG" bekannt ist.

Polglich erhält man eine vollständige elektrochemische Generatorzelle im Inneren einer Abteilung oder Zelle. Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, weil eine dichte Trennwand entfällt, die im Hinblick auf die Suspension bei den bekannten elektrochemischen Generatoren mit zumindest einer feinverteilten Elektrode vorhanden war. Die Suspension kann nunmehr ohne nennenswerte Gesamtumleitung die Platte, die die negative Elektrode bildet, sowie das Kollektorgitter 4, auf dem sich die Kohleteilchen, die absorbierten Sauerstoff enthalten, entladen, durchströmen. Das Pehlen einer Umleitung verhindert zugleich praktisch jedes Risiko einer Umgehung des Kollektors 4.

Die Verwendung von negativen Elektroden dieser Art, die aufgeladen werden können, gestattet eine große Vielzahl verschiedener Aufbauanordnungen im Inneren des elektrochemischen Generators. All diese Anordnungen wirken dahin, die Verstopfung und den inneren Widerstand dieses Generators zu verringern.

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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Generators wird die negative Elektrode aus einer Vielzahl von Platten 6a, 6b .... (Pig. 3) gebildet, die von in einer Linie liegenden Öffnungen 9a, 9b durchdrungen werden. Zumindest die gegenüberliegenden Flächen der Platten sind von einer porösen Deckschicht unter den oben beschriebenen Bedingungen überzogen. Die Platten stehen in regelmäßigem Wechsel mit einer Anzahl von Kollektoren 4a, 4b ...., die von der Suspension, die in der Abteilung oder Zelle durch die ausgerichteten Löcher 9a, 9b usw. in Umlauf gesetzt worden ist, durchquert werden können. Durch die alternative Schichtung der Platten und Gitter ergibt sich eine wesentlich größere Kompaktheit. Die Ionenleitung erfolgt nun im Inneren der porösen Schichten, die auf der einen Seite von der kompakten aktiven Substanz der Platten und auf der anderen Seite von den Gittern 4a, 4b der Kollektoren eingegrenzt werden.

Eine weitere vorteilhafte Anordnung der Elektroden in der Abteilung 1 des erfindungsgemäßen Generators ist in Pig. 4 dargestellt. Die kompakte, negative Elektrode wird aus einer dicken Platto oder durch eine Schicht aus Platten 11a, 11b,

11c gebildet. Die Platten bestehen vorzugsweise aus

Cadmium und sind mit Löchern versehen, die in Verlängerung Kanäle bilden, deren inneren Flächen mit Deckschiel: ten, beispielsweise mit porösen Rohren 12 mit der oben beschriebenen Charakteristik, bedeckt sind. Diese Kanäle gestatten den Durchfluß der feinverteilten, positiven Elektrode. Die Sammelgitter 13, die mit der letzteren zusammenwirken, sind hier innerhalb der Kanäle quer zu der Richtung der Zirkulation der Suspension an-' geordnet. Die Sammelgitter 13, die innerhalb desselben Kanales angeordnet sind, werden vorteilhaft von einem gemeinsamen axialen Leiterstab 14 getragen.

Die Massenladefähigkeit der feinverteilten, positiven Elektrode einerseits und der kompakten Elektrode entgegengesetzter Polarität andererseits müssen gleich sein. Die relativen Massen der

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Elektroden können - soweit es die positive Elektrode angeht, durch die verwendete Kohlemenge, soweit es die negative Elektrode angeht, insbesondere durch die Anzahl und die Abmessungen der Löcher in den Cadmiumplatten - geregelt werden. Im übrigen ist zu berücksichtigen, daß die Kohlekonzentration in der Suspension, zumindest in der Abteilung 1, 300 g/l nicht überschreiten darf, damit die notwendige fließfähigkeit und Zirkulationsfähigkeit erhalten bleibt.

Wenn es auf die Gesamtladefähigkeit der negativen Elektroden ankommt oder - allgemeiner ausgedrückt - wenn die Gesamtmenge des Elektrolyten innerhalb des Generators begrenzt werden soll, damit sich dessen Gewicht verringert, kann man vorteilhaft einen Kohlebehälter 15 verwenden, der in den Umlaufkreis 2 eingeschaltet wird. Dies geschieht vorteilhaft außerhalb der Abteilung 1 und auf geeignete Weise, so daß die Kohle einerseits nach Berührung mit dem Kollektor von der Suspension getrennt und zurückgehalten wird, andererseits die frische Kohle aus dem Behälter vor Berührung der frischen Suspension mit dem Kollektor wieder in die Suspension eingebracht wird.

Die für diesen Zweck in Betracht kommenden Einrichtungen enthalten vorteilhafterweise eine Vorrichtung für zumindest teilweises Filtern der Suspension am Eingang 16 des Behälters, in dem die Kohle sodann zurückgehalten wird, und einen Ableitungskreislauf für den gefilterten Elektrolyten, der erneut mit dem UmlaufkreiBlauf 2 über ein Austrittsorgan 17 für den Austritt der frischen Kohle aus dem Behälter 15 in Verbindung Bteht,

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der genannte Behälter 15 durch einen Zylinder aus porösem Material gebildet, der mit einem hin- und hergehenden Kolben 18 zusammenwirkt, in dessen Kolbenstange sich ein Kanal 19 befindet, der ein Teil des Umlaufkreises 2 ist. Die Ableitung erfolgt durch ein Gehäuse 21, das den Behälter umgibt und an den Um-

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laufkreis der Suspension stromabwärts des Austrittsorganes 17, das durch eine einfache Öffnung im Boden des Behälters 15 gebildt wird, angeschlossen ist.

Der Kolben 18 ist mit Ventilen 22 versehen, die derart angeordnet sind, daß sie bei der Abwärtsbewegung des Kolbens den Eintritt der Suspension in den Behälter 15 durch den Kanal 19 gestatten, und beim Absinken des Kolbens zugleich einen Austritt der in dem Behälter 15 enthaltenen Kohle und ein Filtern des Elektrolyten duroh die porösen Wände des Behälters ermöglichen, wobei der filtrierte Elektrolyt die frische, aus der Öffnung 17 ausgetretene Kohle in den Umlaufkreis 2 mitnimmt.

Diese Vorrichtung gestattet die Begrenzung der Menge des Elektrolyten auf diejenige Menge, die für die Durchführung der genannten Zirkulation notwendig ist»und damit für eine bestimmte Gesamtkohlemenge vorgegebener Masse die Reduzierung des Gewichtes des Generators.

Der folgende Vergleich zwischen den Masseneigenschaften eines herkömmlichen Cadmium-Nickel-Generators und eines erfindungsgemäßen Cadmium-Saueretoff-Generators, wie er in yig. 4 dargestellt ist, veranschaulicht die bemerkenswerten Vorteile des erfindungsgemäßen Generators, ohne daß damit eine einschränkende Wirkung beabsichtigt ist.

Die Massenladefähigkeiten der besten bekannten Elektroden für Cadmium-Nickel-GeuBratoren sind im einzelnen die folgenden: Cadmiumplatten: : 3 Ah/dm², d.h. 3 Ah/17,6 g der

Platten,

Nickelplatten: 2,6 Ah/dm², d.h. 2,6 Ah/21,6 g der

Platten.

Berücksichtigt man, daß die Elektroden eingetaucht werden müssen, so kann man das Gewicht des aktiven Bereiches eines üblichen Cadmium-Nickel-Akkumulators,dessen Elektroden eine freie

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ρ
ELäche von 0,6 dm besitzen, wie folgt angeben:

Gewicht	des	Cd	des	Ni	im	r	im	Cc.	10,5	β
Gewicht	des	KOH	das	KOH	in			der	1,1	β
Gewicht	des	KOH
Tr ennvorr ic ht ung		2,9	g
Gewicht	Ni	13	g
Gewicht	1,5

Summe 29,0 g

Die Ladefähigkeit dieses Akkumulator element es beträgt 1,55Ah. ™ Daraus folgt eine Masseniadefähigkeit von 53,5 Ah/kg und, insbesondere bei einem langsamen Entladeverfahren (10 Std.) eine verfügbare Massenleistung von 64 Wh/kg.

Die Gewichte eines normalen Cadmium-Sauerstoff-Akkumulators, mit dünnen Nickelkollektoren (50 mg/cm ) als Kathodenbereich, Nickel=Kollektorstäben mit einem Durchmesser von 1 mm und durchlöcherten Cadmiumplatten mit Kanälen 12, und mit Abschnit-

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ten, die einer offenen Fläche von 0,4 dm /dm -Platte entsprechen, und einer Cadmium-Platte als Anodenbereich mit einer offenen Oberfläche von 0,6 dm² lassen sich wie folgt berechnen:

Gewicht	Cd	im Cd	1	0,5	g
Gewicht	KOH	in den		1,1	g
Gewicht Löchern	KOH	Kollektors		3,7	S
Gewicht	des	Kollektor-		2	e
Gewicht Stabes	des	Kohle		1,3	S
Gewicht	der			0f9
Summe		1	9.5	S

Die Ladefähigkeit dieses Clements beträgt 1,8Ah, d.h. die Massenladefähigkeit 92,5 Ah/kg. Diese Einheit ist in der Lage, elektrischen Strom bei einer Potentialdifferenz von 1 V zu

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liefern, darauf, ergibt sich, daß bei langsamem Entladen (10 Stunden) 92,5 Wh/kg an den Klemmen zur Verfügung stehen.

Diese verfügbare Leistungsfähigkeit bei dem betrachteten Beispiel ist bereits merklich höher als die eines Cadmium·* Nickel-Generators. Sie kann wesentlich vergrößert werden durch geeignete Regelung der Ladebedingungen durch Wahl einer Aktivkohle mit günstigerer spezifischer Oberfläche, durch Anordnung kompakter Elektroden usw.

Der obige Vergleich bezieht sich nur auf die aktiven Bereiche der betreffenden Generatoren. Im Falle eines Cadmium-Sauerstoff-Generators können die Gewichte der Zusatzelemente (P,umpen, Rohrleitungen des Umlaufes 2 usw.) eine größere Rolle spielen als im Falle eines Cadmium-Nickel-Generators. Das Gewicht dieser Zusatzelemente beträgt jedoch weniger als 8# des Gesamtgewichtes eines Generators mit einer Leistungsfähigkeit von 1 kWh und ist für Generatoren mit Leistungsfähigkeiten oberhalb von 2 kW/h vernachlässigbar.

Polglich erhält man einen neuen Akkumulator (oder ein neues Akkumulatorelement)mit einer stark erhöhten Massenladefähigkeit im Vergleich zu bekannten Anordnungen, der geeignet ist, eine extrem schnelle Entladung und damit einen besonders starken Strom zu gestatten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Elektrochemischer Generator mit zumindest einem Akkumulatorelement mit ladefähiger Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dafi die aktive Hasse der Elektrode aus pulverförmiger, innerhalb eines flüssigen Elektrolyten verteilter Aktivkohle besteht, daß die so erhaltene Suspension unter Berührung von elektrischen Leiterelementen, insbesondere Metallgittern oder dergl., in Umlauf gebracht wird, wobei der Elektrolyt unter Einwirkung einer Ladespannung an den Leiterelementen durch elektrolytische Zersetzung ein Gas abgeben kann, das je nach Vorzeichen der ladbaren Elektrode ein brennbares oder ein sauerstoffhaltiges Gas ist.

   Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ladefähige Elektrode durch eine positive Elektrode geuildet wird, und daß der Elektrolyt aus einer wäßrigen Lösung besteht .

   Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mit entgegengesetztem Vorzeichen aus zumindest einem kompakten, in direkter Berührung mit der feinverteilten Elektrode angeordneten, vorzugsweise in der Nähe des Stromkollektors angebrachten Elektrode besteht, wobei das kompakte Element aus Kernen oder Platten aus ladefähigem Kalurial, wie etwa Cadmium, gebildet wird, daron aktive, zumindest teilweise nicht isolierte Oberflächen mit einer porösen Überzugsschicht bedeckt sind, die den Zutritt des Elektrolyten zu dieser Oberfläche und die Ionenleitung im Inneren der Masse gestatten, deren Poren jedoch solche Abmessungen besitzen, daß sie den Zugang der Teilchen der pulverförmig en Masse der feinverteilten Elektrode verhindern.

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   4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne oder Platten der Elektrode mit entgegengesetztem Vorzeichen aus Cadmium besteh en.

   5. Generator nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne oder Platten teilweise mit einer Überzugsschicht aus porösem Polyvinylchlorid bedeckt sind, dessen Porenabmessungen kleiner sind als die der Teilchen der pulverförmigen Masse der Suspension, während die eventuell verbleibenden Teile der Oberfläche dieser Kerne oder Platten mit einer isolierenden Lackschicht bedeckt sind.

   6. Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kompakte Elektrode aus einer Vielzahl von Platten mit in einer Reihe liegenden Löchern besteht, bei denen zumindest die gegenüberliegenden Flächen mit einer porösen Überzugsschicht bedeckt sind, und daß die elektrischen Leitorelemente aus metallischen Gittern, vorzugsweise aus Nickel, bestehen, wobei die genannten Platten und Gitter im Inneren des Generators eine Schichtanordnung bilden, in der die Gitter und Schichten gegeneinander versetzt sind.

   7. Generator nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kompakte Elektrode aus einer dünnen Platte oder einer Schaltanordnung von übereinander angeordneten, mit Löchern versehenen Platten gebildet wird, wobei die Innenflächen der Löcher mit einer porösen Uberzugeschicht be- · deckt sind, und die Löcher den Durchgang der Suspension der fein verteilten Elektrode ennöglichen/dadurch, daß die Leiterelemente in Jedem Loch durch zumindest ein Gitterelement gebildet werden, das quer zur Zirkulationsrichtung der Suspension angeordnet ist und durch einen Leiterstab, vorzugsweise aus Nickel, getragen wird.

   8. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

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   Akkumulatorelement mit feinverteilter Elektrode einen Behälter für das pulverförmige Material in Pastenform besitzt, der in den Umlauf der entsprechenden Suspension eingeschaltet ist und der sich außerhalb des Bereiches befindet, in dem sich der elektrochemische Vorgang "vollzieht, wobei der Behälter an einem seiner Enden eine Vorrichtung für teilweises filtern des Elektrolyten und am anderen Ende ein Austrittsorgan für das frische pulverförmige M^erial und außerdem eine Ableitung für den gefilterten Elektrolyten besitzt, die mit dem Umlaufkreis der Suspension in Höhe des Austrittsorganes in Verbindung steht.

   9. Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem Zylinder aus porösem Material gebildet wird, der mit einem hin- und herbewegten Kolben zusammenwirkt, dessen Kolbenstange von einem Kanal durchdrungen wird, der mit dem Umlaufkreis stromauf des Behälters in Verbindung steht, wobei die Abzugsleitung für die Suspension au» einem Gehäuse besteht, das den Behälter umgibt, und stromabwärts von dem Austrittsorgan in den Umlaufkreis der Suspension einmündet.

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