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Regenerierbare elektrische Batterie Die unlöslichen Bleisalze (schwefelsaure
Salze, phosphorsaure Salze, Chlorure, Bromure, J.odüre usw.) können vorteilhaft
als Depolarisierungsmittel in elektrischen Batterien verwendet werden. Während der
Entladung dieser Batterien findet eine Reduktion des unlöslichen Bleisalzes zu Bleischwamm
statt. Da der Bleischwamm ein geringeres Molekulargewicht hat als das anfängliche
Bleisalz und sein spezifisches Gewicht höher ist als das des Salzes, so ergibt sich
daraus, daß beim Entladen eine allmähliche Verstärkung der Porositiit eintritt.
Da andererseits der Bleischwamm viel mehr leitend ist als die Bleisalze, aus welchen
er entstanden ist, so .' chst auch beim Entladen die Leitfähigkeit w der positiven
Elektrode.
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Diese Vorteile machen sich in der Praxis in einem Nutzkoeffizienten
des positiven aktiven Materials geltend, der sehr nahe an die hinbeit herankommt.
Das besagt, daß man (lurch das Entladen praktisch das ganze Blei--,alz in Bleischwamm
umwandeln kann. Erwä gt man weiterhin, daß bei passender Auswahl des Elektrolyts
der aktive Stoff der positic,en Elektrode in allen seinen Zuständen unlöslich bleibt,
ebensowohl am Anfang als am Ende der Entladung, da j a der Bleischwamm- auch seinerseits
unlöslich ist, so gelangt man auf diese Art zu einer sehr leicht regenerierbaren
positiven Elektrode. Es genügt in der Tat, wenn der positive aktive Stoff durch
das Entladen zu Bleischwamm reduziert worden ist, ihn zu oxydieren, was auf sehr
leichte Art in Gegenwart des Sauerstoffs der Luft mit oder ohne Erwärmung geschieht.
Wenn der Bleischwamm - in Oxyd verwandelt ist; regeneriert ein Eintauchen in die
Säure des gewünschten Salzes (Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure,
Jodwasserstoftsäure usw.) oder in ein geeignetes Salz dieser Säure das anfängliche
unlösliche Bleisalz.
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Man kennt bereits die Benutzung eines Depolarisierungsmittels aus
Bleisulfat oder aus Bleichlorür; leider ist aber die elektromotorische Kraft solcher
Batterien sehr gering, denn sie beträgt nur etwa o,5 Volt.
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Die Erfindung bezieht sich auf Batterien, deren negative Elektrode
aus Magnesium besteht. Sie beruht auf der Feststellung, daß bei Verwendung reinen
Magnesiums, wie man es neuerdings herstellen kann, und eines geeigneten Elektrolyts
das Magnesium bei offenem Stromkreis nur in geringem Maße angegriffen wird. Gegenstand
der Erfindung ist also eine regenerierbare elektrische Batterie mit einem Elektrolyten
aus neutraler salziger Lösung, mit einer negativen Elektrode aus Magnesium und mit
einer positiven Elektrode, die ein oder mehrere unlösliche Bleisalze als Depolarisierungsmittel
enthält.
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Die gleichzeitige Anwendung des Magnesiums einerseits und der genannten
Depolarisierungsmittel
andererseits, die als Träger einen unangreifbaren.Leiter
wie Blei haben, ergibt Elemente, deren Entladungsreaktionen folgende sind:
Mg + Pb S O4 =Mg S04 + Pb, Mg + Pb C12 = Mg C12 -E- Pb, Mg
+ Pb Br2 = Mg Br2 + Pb, Mg +Pb12=Mg12-[ Pb; wobei das Magnesium in den Zustand
des löslichen Salzes übergeht.
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Diese Formeln zeigen, daß beim Entladen der Elemente das Elektrolyt
nicht an den Reaktionen teilnimmt. Es ist also nicht notwendig; ein saures oder
basisches Elektrolyt zu verwenden, welches das Magnesium bei offenem Stromkreis
angreifen würde. Es genügt, als Elektrolyt eine verdünnte Lösung eines alkalischen
Salzes oder des Salzes einer alkalischen Erde (Sulfat, Phosphat, Chlorur, Bromur,
Jodur üsw.) zu wählen, um eine genügende Leitfähigkeit zu erreichen. Dieses Elektrolyt
kann frei oder in einer bekannten Art gebunden sein. Das Magnesium wird dann bei
offenem Stromkreis sehr schwach angegriffen, und man kann den Angriff noch vermindern,
indem man das Magnesium der Einwirkung des Sauerstoffs der .Luft entzieht, beispielsweise
-indem man die negative Elektrode aus Magnesium im unteren Teil der Batterie anordnet
oder indem man das Elektrolyt reit einem undurchlässigen Körper, z. B. einer Ölschicht,
überdeckt oder indem man das Element hermetisch verschließt.
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Solche Batterien können auch derart gebaut werden, daß das Elektrolyt
mit den Elektroden nur im Zeitpunkt der Benutzung in Berührung gelangt. Beispielsweise
kann man ein Gefäß mit zwei Abteilungen nehmen, deren eine für die Elektroden und
deren andere für das Elektrolyt bestimmt ist. Der Übergang des Elektrolyts zur Elektrodenkammer
vollzieht sich erst im Zeitpunkt der Benutzung; entweder infolge einfacher Umkehrung
des Gefäßes oder durch irgendeinen anderen bekannten Vorgang.
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Man erhält so Batterien von bemerkenswerter Konstanz, die besonders
geeignet sind für Traglampen und speziell für tragbare Hilfslampen, die plötzlich
in Dienst gestellt werden und dann eine große Stärke und große Energie aufweisen.-Es
genügen 0,45 g Magnesium auf die Amperestunde, und die elektromotorische Kraft der
betreffenden Batterien beträgt im allgemeinen 1,2 bis i;3 Volt, je nach der Wahl
des Depolarisierungsmittels und des Elektrolyts sowie je nach der Konzentration
des Elektrolyts.
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Es sind Batterien bekannt, bei denen, wie bei der Erfindung, die negative
Elektrode aus Magnesium und der Elektrolyt aus einer neutralen salzigen Lösung besteht,
bei denen "aber die positive Elektrode aus von Braunkohle umgebener Kohle besteht.
Die besonders günstigen Eigenschaften der Batterie nach der Erfindung beruhen jedoch
gerade darauf, daß mit der Anwendung der negativen Magnesiumelektrode eine positive
Elektrode kombiniert ist, bei der unlösliche Bleisalze zur Depolarisierung dienen.
Auf der Verwendung des Bleisalzes beruht nicht nur der obenerwähnte hohe Nutzkoeffizient,
sondern auch die leichte Regenerierbarkeit, indem die Bleisalzelektrode durch einfache
Berührung mit der Luft regeneriert wird. Wesentlich ist aber ferner, daß zwar die
Klemmenspannung bei der Anwendung von positiven Braunsteinelektroden höher ist als
bei der Anwendung von unlöslichen Bleisalzelektroden, daß aber die Batterien mit
Bleisalz die geringere Spannung konstant beibehalten, während bei den anderen Batterien
die Spannung während der Entladung sehr schnell herabsinkt. Schließlich ist auch
der innere Widerstand bei der Batterie nach der Erfindung geringer als bei der Braunsteinbatterie.