DE38612C

DE38612C - Galvanische Batterie

Info

Publication number: DE38612C
Application number: DENDAT38612D
Authority: DE
Original assignee: Dr. C. HOEPFNER in Berlin NW., Kirchstrafse 27
Anticipated expiration: 1906-01-07

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine galvanische Batterie für den Hausgebrauch oder für solche Kleinbetriebe, bei welchen dynamoelektrische Maschinen nicht angewendet werden können. Diese Batterie zeichnet sich den bekannten Trogapparaten gegenüber durch besonders lange Dauer,' beliebig hohe Sgannung und handliche, sogar bequem tragbare Form aus.

Zur Erreichung dieser Eigenschaften wird die Erregungsfiüssigkeit ununterbrochen durch die Elemente hindurchgeleitet, so dafs eine Polarisation derselben und davon herrührende Schwächung des Stromes nicht eintreten kann; gleichzeitig erhalten die Elemente eine im Verhältnifs zu ihrem Durchmesser bedeutende Länge, so dafs die Flüssigkeit auf recht langem Wege mit den Elektroden in Berührung bleibt. Als Diaphragmen kommen Thonzellen, oder besser noch, wegen der stabförmigen Elektroden, Pergamentröhren in Verwendung; doch können dieselben auch vielfach fortgelassen werden. Die Oberflächen der Elektroden lassen sich durch Cannelirungen oder sonstige Einkerbungen vergröfsern.

Auf beiliegender Zeichnung ist in Fig. 1 ein Verticalschnitt einer Batterie für hochgespannte Ströme dargestellt; Fig. 2, 3 und 4 zeigen Querschnitte nach χ - χ, y -y und % - £ der Fig. i. Die Fig. 5 bis 16 veranschaulichen verschiedene Abänderungen der Elemente und ihrer Zusammenstellung.

Das zweckmäfsig aus Metall hergestellte Gefäfs B, welches mit einem Metalldeckel C luftdicht verlöthet oder sonstwie verschlossen -ist, nimmt das zweckmäfsig aus Glas hergestellte Gefäfs A auf. In letzteres mündet ein durch den Deckel C luftdicht gehendes Rohr D, welches oben in einen Trichter F endigen kann. Durch den Trichter und die Röhre D wird das Gefäfs A mit Erregungsflüssigkeit gefüllt. Auf dem Deckel C sind so viel kurze Ansätze α mit Gewinde b befestigt, als man Elemente E anzubringen beabsichtigt, in der Zeichnung acht. Auf das Gewinde b jedes Ansatzes wird behufs Isolirung der Elemente unter sich und von dem Metalldeckel C ein aus Ebonit oder sonstiger isolirender Masse bestehendes Zwischenglied c aufgeschraubt, das am oberen Ende ebenfalls mit Gewinde versehen ist, in welches die Büchse d zum Tragen des Elementes E eingeschraubt ist.

In Fig. ι ist ein Silberzinkelement E dargestellt, und zwar ist die äufsere Elektrode, das Silber e, in Form einer langgestreckten Röhre in die Messingbüchse d eingekittet. Diese Silberröhre e ist mit einer angelötheten Klemme f versehen und nimmt einen Holzoder Ebonitring g auf, der wesentlich nur zur Verhütung der unmittelbaren Berührung der äufseren mit der inneren Elektrode dienen soll. Diese innere, die Zinkelektrode i, besteht hier aus einem einfachen Zinkstab oder kann auch aus einer Röhre, welche behufs guten Durchganges der Erregungsflüssigkeit geschlitzt und auch mehrfach mit Löchern versehen ist, bestehen. Ein schmaler Gummiring g"¹ am unteren Ende des Zinkstabes oder der Röhre verhütet die unmittelbare Berührung der beiden Elektroden.

Unten trägt die Zinkelektrode einen V.ertheiler i², der die zuströmende Flüssigkeit zur Kathode drängt.

Durch das Zwischenglied C führt ein .Glasröhrchen h vom Boden des Gefäfses A bis dicht unter den Vertheiler f². Das Röhrchen ist ebenfalls in c eingedichtet und hat den Zweck, die Erregungsflüssigkeit von dem Gefäfs A nach den Elementen zu leiten, ohne eine Ausgleichung der Elektricitäten zwischen den Elementen zu gestatten. Am oberen Ende der Silbersäule e ist seitlich ein kleines Ausgufsröhrchen e² angebracht, welches die nach oben gelangte Flüssigkeit in das Sammelgefäfs G einlaufen lä'fst. Das letztere ist ein Glasgefäfs und in eine Messingbüchse K eingekittet, welche ihrerseits, ähnlich wie bei den Elementen beschrieben, auf ein Ebonitzwischenglied c geschraubt ist. In der Mitte des Behälters G geht, ohne Zusammenhang mit demselben, die Trichterröhre D bis auf den Boden des Gefäfses A hinab.

Die Elemente sind um das Glasgefäfs im Kreise herum angeordnet, wie Fig. 3 und 4 zeigen; ein Schutzmantel H¹ umgiebt dieselben und setzt sich in einen auch das Gefäfs B umgebenden Mantel if fort, der gleichzeitig als äufserstes der drei in einander steckenden Gefäfse ABH dienen kann. In dieses Gefäfs H mündet ein Rohr k von dem Behälter G aus, so dafs die dort angesammelte Erregungsflüssigkeit in H eingeleitet und erforderlichenfalls dort regenerirt werden kann.

Die Trichterröhre D wird von einem zweiten Trichter L umgeben, von dem eine Röhrenleitüng / nach dem Gefäfs B führt. Durch andere Röhren m η und ο können die Flüssigkeiten aus den Gefäfsen A B und H durch Saugwirkung oder mittelst Hebers herausgehoben werden.

Die Erregungsflüssigkeit, die durch den Trichter F eingegossen wird, läuft durch D und sammelt sich in A. Wird nun ein Druck auf diese Flüssigkeit ausgeübt, beispielsweise durch Entwickelung von Kohlensäure, in der Weise, dafs von dem Trichter L aus Säure in das mit Carbonat oder Bicarbonat gefüllte Gefäfs B eingelassen wird, oder dadurch, dafs man comprimirte Luft auf die in A befindliche Flüssigkeit drücken läfst, oder dafs man von der entwickelten Elektricität einen Theil zum Betriebe eines Elektromotors verwendet, der durch eine Pumpe oder Turbine den nöthigen Druck erzeugt, oder aber dadurch, dafs man die thermo-elektrische Ausdehnung von Luft, elektrolytische Entwickelung von Sauerstoff u. dergl. benutzt, so steigt die Flüssigkeit durch die Röhrchen h in die Elemente hinein, streicht an den Oberflächen der Kathoden vorbei und fliefst bei e² in den Behälter G ab, ■ von wo sie in das äufserste Gefäfs H zur etwaigen Regenerirung abgelassen werden kann. Verbindet man, wie Fig. 3 zeigt, . die entgegengesetzten Elektroden der Elemente mit einander, so erhält man eine kräftige, auf Spannung zusammengestellte Batterie, deren Strom zur weiteren Verwendung abgeleitet werden kann. Die so zusammengestellte Batterie ist selbstredend vieler Veränderungen fähig. Die Elemente lassen sich beliebig schalten und daher zu vielen Zwecken gebrauchen; auch die Constructionseinzelheiten lassen je nach den damit beabsichtigten Zwecken' verschiedene Abänderungen zu.

Die Einzelelemente können verschiedener Construction sein; die Fig. 5 bis 16 zeigen mehrere dieser Constructionen. In Fig. 5 und 6 besteht die von einem Kupfermantel umgebene positive Elektrode aus amalgamirtem Zink, Eisen oder Zinn. Auf dem Röhrchen h sitzt die Kohle. An dieser strömt die Flüssigkeit in die Höhe und kann erforderlichenfalls durch eine Membran zusammengehalten werden; oben fliefst die Flüssigkeit seitlich ab.

In dem Element, Fig. 7, geht die Röhre h fast bis zum oberen Kohlenende. Die Flüssigkeit fliefst von oben zwischen Membran und Kohle herab, tritt unten, nachdem sie ihre erregende Kraft eingebüfst hat, aus und steigt an der anderen Elektrode, der Anode, in die Höhe. Durch mehrere seitliche Oeffnungen tritt sie in den äufseren Mantel und fliefst von da ab.

Aehnlich ist Fig. 8 constrain, nur mit dem Unterschiede, dafs hier bei genügender Porosität der mittleren Kohle auch wasserstoffverzehrende Gase zur Depolarisation verwendet werden können, so Chlor, Sauerstoff, selbst Brom. Die äufsere, von einem Mantel umgebene Anode kann gleichfalls aus poröser Kohle bestehen, wenn der betreffende Zwischenmantelraum mit reducirenden Gasen gefüllt ist. Das Ganze wirkt dann als Gaselement, ι

Bei Fig. 9 steigt die Flüssigkeit von unten in die Kohle, fliefst aufsen an derselben in die Höhe, tritt wieder in die Kohle ein und fliefst durch dieselbe nach unten ab.

Fig. 10 ist nach Fig. 7 und 9 modificirt.

Die Elemente Fig. 9 und ι ο sind für gröfsere Anlagen berechnet, wo nach dem Accumulatorprincip jedoch in beliebiger Quantität elektrische Energie aufgespeichert und zu beliebiger Zeit in beliebiger Spannung wiedergewonnen werden soll.

Dies geschieht in folgender Weise:

Die äufseren Metallelektroden sind mit einer Metallsalzlösung umgeben, welche elektrolysirt Metall abscheidet, z.B. Zinksulfat. Durch eine Membran von der Kathode getrennt, befindet sich die Anode. An dieser werden irgend welche Salzlösungen, besonders Halogensalze,

auch Hyperchloride, Ferrosalze, Mangansalze, überhaupt solche Substanzen circuliren, die an der Anode Halogene zu erzeugen oder Sauerstoff leicht zu binden vermögen, überhaupt demnächst wieder als Depolarisationsflüssigkeit dienen können. Bei Fig. 9 tritt die zu elektrolysirende Flüssigkeit aus einem mehreren Elementen gemeinschaftlichen Gefäfs durch das hier verkürzt gezeichnete Rohr h. in das Element, fliefst an der Kohle aufsen in die Höhe, tritt wieder in dieselbe ein und fliefst in oxydirtem Zustande durch Rohr q nach unten ab. Das Rohr ν führt die gasförmigen Halogene ab.

In dieser Weise kann die Elektricität in beliebigen Mengen zu beliebigem Gebrauch und versendbar aufgestapelt werden; denn dieselben Apparate, welche in entsprechender Anzahl von einander isolirt und der Spannung des Maschinenstromes entsprechend geschaltet, die ihnen aus einem Behälter von unten zugeführte Flüssigkeit elektrolytisch zerlegt haben, können wieder dazu dienen, die ihnen neuerdings zufliefsende Erregungssubstanz zur Erzeugung von Elektricität zu verwerthen.

Es ist dies eine auf der Elektrolyse beruhende Vertheilung transportabler Elektricität, welche sich besonders für den Hausgebrauch eignen wird, aber jedenfalls auch bei weiterer Vervollkommnung sich für Uebertragung von Kraft in grofsem Mafsstabe brauchbar zeigen wird.

Fig. 11 bis 14 zeigen Elemente, bei denen die Erregungsflüssigkeit, statt wie bisher von unten durch A, von oben eintritt, während das Sammelgefäfs G nach unten verlegt ist. Durch Höher- oder Tieferstellen eines verticalen Ablaufschenkels von G kann der Zuflufs von A in die Elemente geregelt, ebenso kann auch der Druck in A nach Belieben modifkirt werden.

Die Circulation geschieht in verschiedener Weise analog den oben angeführten Fällen, Fig. 5 bis 10, z. B. in Fig. 11 von oben nach unten und von da nach G. In Fig. 12 von oben nach unten, dann aufserhalb der Membran in die Höhe und durch Röhre ρ nach G. In Fig. 13 von unten in die Höhe, Fig. 14 wie bei Fig. 5·

Um die Oberfläche der Säulen- oder Stabelemente in einem gegebenen Raum möglichst zu vergröfsern, können dieselben doppelt oder mehrfach wirkend construirt werden, wie Fig. 15 bis 16 zeigen. An der mittleren Kathodenfläche fliefst die Flüssigkeit herab, geht geeignetenfalls unten um die Anode herum und steigt an der äufseren Kathodenfläche wieder in die Höhe, um hier abzufliefsen. Der Zuflufs kann unter- oder oberhalb des Elementes stattfinden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Ein galvanisches Element, bei welchem der zur Circulation der depolarisirenden Flüssigkeit nöthige Ueberdruck erzeugt wird: entweder durch Eintropfen von kohlensauren Salzen in die Erregungsflüssigkeit (in A) oder durch Einführen von Säuren in kohlensäure Salze (in B) oder auf elektrolytischem Wege durch Sauerstofferzeugung mit oder ohne Kohlensäure.

2. Bei galvanischen Elementen der unter 1. charakterisirten Einrichtung die in den Fig. 5 bis 16 dargestellten Durchbohrungen der zu depolarisirenden Elektroden zur Durchführung der depolarisirenden Flüssigkeiten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.