DE511583C - Mit festem Depolarisator versehene positive Elektrode fuer galvanische Elemente und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Bj galvanischen Elementen mit festem Depolarisator, beispielsweise Braunstein, erfolgt die Depolarisation bekanntlich durch oxydierende Wirkung des Depolarisators; infolge der Dichtigkeit des letzteren, der im allgemeinen brikettiert wird sowie des Umstandes, daß seine Poren mit der behufs Brikettierung erforderlichen Anfeuchteflüssigkeit gefüllt sind, können die beim Gebrauch des Elementes entstehenden Gasionen nur schwer oder doch sehr unvollkommen in das Innere des Depolarisators eindringen, derart, daß die depolarisierende Wirkung unvollkommen ist und bald aufhört. Daher sinkt die elektro· motorische Kraft, die Voltzahl solcher Elemente, die anfangs etwa 1,5 Volt beträgt, in kurzer Zeit unter 1 Volt.

Außerdem können die unter der Einwirkung des beim Gebrauch des Elementes entwickelten Wasserstoffes reduzierten Moleküle des Depolarisators keine Rolle mehr spielen. Um diese derart unwirksam gewordenen Moleküle des Depolarisators wieder wirksam zu machen, ist vorgeschlagen, in dem aus Braunstein gebildeten Brikettkörper Kanäle anzuordnen, in denen der Atmosphäre entnommene Luft umlaufen kann. Da aber diese Luft nur die an den Wandungen der Kanäle befindlichen Moleküle des Depolarisators beeinflussen kann, so ist der Erfolg sehr unvollkommen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Herstellung von positiven Elektroden mit festem Depolarisator mit dem Erfolg, die angedeuteten Nachteile zu beseitigen.

Diese Verbesserungen bestehen grundsätzlich darin, daß

ι. der äußeren Luft Zutritt in das Innere des Depolarisators, beispielsweise Braunstein, in weitem Maße ermöglicht wird,

2. die in den Poren des Depolarisators enthaltene Flüssigkeit verdampft wird,

3. die Masse des Depolarisators gegen das Eindringen der elektrolytischen Flüssigkeit des Elementes durch eine äußere Bekleidung, wie pektisiertes Kolloid, geschützt wird, die für Flüssigkeit undurchlässig, für Gasionen aber durchlässig ist.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei galvanischen Elementen die poröse Masse gegen das Eintreten des Elektrolyten durch eine eigenartige Hülle zu schützen, so z. B. in der deutschen Patentschrift 388 237. Dort dient jedoch der poröse Kohlekörper zur Vermittlung der Depolarisation, und dieser Körper wird gegen das Eindringen von Flüssigkeit derart geschützt, daß stets Luft von außen in den porösen Körper eindringen kann, die dann unmittelbar zur Depolarisation dient. Nach den älteren Vorschlägen wirkt also lediglich der freie Sauerstoff der atmosphäri-

sehen Luft depolarisierend, während hier der chemisch gebundene Sauerstoff der festen Depolarisatoren, z. B. der Sauerstoff des Braunsteins in erster Linie zur Depolarisation, dienen soll.

Diese Art der Depolarisation ist an sich ebenfalls bekannt. Es wurde aber gefunden, daß die depolarisierende Wirkung des Braunsteins oder anderer fester Depolarisatoren dadurch verlängert oder verbessert werden kann, daß diese festen Depolarisatoren gegen das Eindringen des flüssigen Elektrolyten geschützt werden.

Die nach diesem Verfahren behandelten Poren der depolarisierenden Masse, wie Braunstein, enthalten keine den freien Umlauf der Gasionen durch die Masse störende Flüssigkeit; hieraus ergibt sich, daß einesteils alle Teilchen des Braunsteins mit den im so Element beim Gebrauch entstehenden Gasionen in Berührung kommen und somit an der Depolarisation teilnehmen, während andererseits auch alle Teilchen des Depolarisators der äußeren Luft zugänglich sind, derart, daß alle reduzierten Teilchen des Braunsteins sofort wieder wirksam werden.

Durch dieses neue Verfahren wird es dem z. B. verwendeten Braunstein ermöglicht, eine weit vollkommenere Depolarisation zu erzeugen und während weit längerer Entladezeit des Elementes seine depolarisierende Wirkung auszuüben. Es wird folglich die Abnahme der Voltzahl erheblich verzögert und die Kapazität des Elementes bei gleichem Gewicht an Braunstein erhöht.

Das Verfahren kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden:

Die depolarisierende Masse wird beispielsweise in der Weise zubereitet, daß man 10 kg Braunstein 5 kg Graphit und 1 kg Holzkohle innig miteinander vermischt und das Gemisch mit einer konzentrierten Lösung von Salmiak anfeuchtet. Dieses Gemisch wird dann um die positive Kohlenelektrode stark zusammengepreßt.

In dem auf diese Weise gebildeten Brikett Werden Kanäle vorgesehen, um der Luft in der ganzen Ausdehnung des Briketts Zutritt zu gewähren. Dann wird das Ganze bei einer Temperatur von etwa 150° C so lange getrocknet, bis die zum Anfeuchten der Masse benutzte Flüssigkeit vollkommen verdampft ist.

Das aus dem Trockenofen kommende, die Kohlenelektrode enthaltende Brikett wird nun in noch warmem Zustande in eine pektisierbare kolloidale Lösung getaucht, wie solche in den Patentschriften 421 167 und 395153 beschrieben wurden, beispielsweise in eine kolloidale Lösung von Arrowroot-Mehl; unter dem Einfluß der in dem Brikett von der Trocknung noch vorhandenen Wärme und der durch die Verdampfung der Anfeuchtflüssigkeit erhöhten Porosität des Briketts wird die kolloidale Lösung bei der Berührung mit dem Brikett pektisiert, so daß eine feste Umhüllung entsteht, die für Gasionen durchlässig ist, aber keine Flüssigkeit durchläßt. Anstatt die Umhüllung durch Eintauchen des Briketts in die Lösung zu erzeugen, kann man sie auch gleich gut durch Anstreichen herstellen.

Die auf diese Weise von Braunstein umgebene Elektrode ist trocken, porös, für die elektrolytische Flüssigkeit undurchdringlich, aber in weitem Maße den im Element entwickelten Gasionen und der äußeren atmosphärischen Luft zugänglich. Infolge dieser Eigenschaften vermag eine solche Elektrode nicht nur wegen der oxydierenden Wirkung des Braunsteins und seiner Absorptionskraft eine gute Depolarisation auszuüben, sondern es werden auch die reduzierten Braunsteinteilchen durch die oxydierende Wirkung der Luft stets wieder wirksam gemacht.

Anstatt die Anfeuchtflüssigkeit des Briketts durch Trocknen zu beseitigen, kann man dies auch dadurch erreichen, daß man das fertige, die Kohlenelektrode enthaltende Brikett mehr oder weniger lange bei freier Luft aufbewahrt, sei es vor oder nach der Umhüllung mit dem Kolloid. In diesem Falle wird man . aber entweder ein. ...Kolloid, das sehr schnell bei der Berührung mit Luft pektisiert oder ein schon vorher pektisiertes Kolloid anwenden. Im ersten Falle kann man beispielsweise Kollodium, im zweiten Falle den im Handel unter dem Namen Gellophan befindlichen Stoff benutzen, wie dies z. B. in der Erfindung S 62 745 VIII/2 ib 2 als Zusatz zum Patent 421 167 beschrieben ist.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Elektroden mit Brikett können verschiedene Formen erhalten,, die Verhältnisse und die wesentlichen Bestandteile des depolarisierenden Briketts können verschiedenartig sein; in gewissen Fällen kann der Zusatz von Graphit und Holzkohle auch fortgelassen werden.

Das beschriebene Verfahren kann auch benutzt werden, wenn der feste Depolarisator, beispielsweise Braunstein, nicht als Brikett, sondern in verteiltem Zustande, als Stücke oder Pulver. die Kohlenelektrode umgibt. Dann kann der Depolarisator in einem Sack oder einem oben offenen porösen Behälter untergebracht werden, derart, daß .die äußere Luft zum Depolarisator . gelangen kann. Da der poröse Behälter in diesem Falle kein Elektrizitätsleiter ist,, muß die kolloidale Hülle im Innern des Behälters angebracht werden, derart, daß _: sie in unmit-

telbare Berührung mit den Braunsteinstücken oder dem Braunsteinpulver ist. Unter diesen Umständen ist die elektrische Leitungsfähigkeit zwischen den Elektrolyten und dem Depolarisator durch die in den Poren des porösen Behälters enthaltene elektrolytische Flüssigkeit und die elektrolytischen Salze gesichert, die durch Osmose in die kolloidale Umhüllung eingedrungen sind.

ίο Anstatt den Behälter mit einer kolloidalen Hülle zu versehen, könnte man auch die Stücke oder Pulverkörner der depolarisier en-^ den Masse undurchdringlich machen, indem man diese Stücke oder Pulverkörner innig mit einer kolloidalen Lösung mischt, die der Pektisation fähig ist, wie dies in dem Patent 472 966 beschrieben wurde, derart, daß nach der durch geeignete Mittel erzeugten Pektisation jedes Stück oder jedes Pulverkorn der

ao depolarisierenden Masse für sich mit einer pektisierten Haut umhüllt ist, die undurchlässig für Flüssigkeiten, aber durchlässig für Gasionen ist.

Claims (5)

1. *5 Patentansprüche:

   i. Mit festem Depolarisator, wie Braunstein, versehene positive Elektrode für galvanische Elemente, gekennzeichnet durch· eine trockene poröse depolarisierende Masse, die für den Elektrolyten praktisch undurchdringlich, aber für die im Element sich bildenden Gase und die äußere Luft durchlässig ist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung "der mit festem Depolarisator versehenen Elektrode gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die depolarisierende Masse, nachdem die in ihren Poren enthaltene Flüssigkeit verdampft ist, mit einer Um- +e hüllung aus pektisiertem Kolloid, die für Flüssigkeiten praktisch undurchdringlich, aber für Gase durchlässig ist, versehen wird.
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von positiven Elektroden mit depolarisierender Masse für galvanische Elemente gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Braunstein, Graphit und Holzkohle, nachdem es angefeuchtet um die Kohlenelektrode unter Bildung von Kanälen für den Zutritt äußerer atmosphärischer Luft gepreßt und die Anfeuchtflüssigkeit durch Trocknen entfernt ist, mit einer pektisierbaren Lösung getränkt oder bestrichen oder mit einem bereits pektisierten Kolloid, wie der unter dem Namen Cellopnan im Handel befindliche Stoff, umkleidet wird.
4. 4. Ausführungsform des Verfahrens ge- maß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die depolarisierende Masse als Stücke oder in Pulverform in einem Luft durchlassenden Sack oder einem oben offenen Behälter mit poröser Wandung untergebracht wird, der auf der inneren Wandung mit der' nur für Luft und Gase durchlässigen kolloidalen pektisierten Hülle versehen ist.
5. 5. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stücke oder Pulverkörner der depolarisierenden Masse für sich besonders mit einer kolloidalen Hülle versehen werden, die praktisch undurchdringlich für Flüssigkeiten, aber für Gase durchlässig ist.