NO770044L - - Google Patents

Description

Elektrolyttsirkulasjonsinnretning for elektrisk akkumulator.

Foreliggende oppfinnelse angår en elektro-lyttsirkulas jonsirmretning for elektrisk akkumulator med opp-løselige aktive masser og elektrolytt-omløp.

Det er kjent akkumulatorer som består

av flere celler anordnet i serie, og hvor hver celle har en metallanode (f. eks. en sinkanode) som hviler på en bipolar elektrode i form av en skillevegg mellom to nabo-celler, og videre av en elektrolytt dannet av en vandig opp-løsning av et anodemetall-salt (fortrinnvis et halogenid)

og endelig en katode som består av et metalloid (halogen)

som kan danne nevnte salt og som fastholdes på en aktiv katodisk masse som hefter til den bipolare elektrode, hvorved elektroden selv ikke deltar i reaksjonen og på hvis andre side metallanoden^ slår seg ned.

For å forhindre at de vandige oppløs-ninger med høyt halogeninnhold, som opptrer på slutten av ladeprosessen, angriper metallet kjemisk ved åpent kretsløp er det allerede foreslått ikke bare å benytte nevnte aktive katodiske masse, men også å holde den elektrolyttiske opp-løsning bort fra berøring med metallet under slike tids-avsnitt hvor cellene ikke avgir elektriske ladninger, og å la elektrolyttene i cellene selv resirkulere når batteriet er i drift.

En ulempe ved de kjente akkumulatorer ligger i at det kan danne seg gassblærer (hovedsakelig hydrogenblærer) under oppladings- og utladings-tidsrommene, og disse blærer hefter til overflaten av cellene og står i kontakt med elektrolytten, hvilket har innvirkning på utbredelsen av denne elektrolytt i den aktive katodiske masse. Dette har til følge at metallavsetningen på den bipolare elektrode ikke skjer jevnt og gir opphav til dendritiske dannelser, som i løpet av kort tid fører til kortslutninger i cellenes indre.

En annen ulempe er at cellene som er anordnet i serie etter hverandre i den elektriske strømkrets men er anordnet i parallell for elektrolyttens resirkulasjon settes i elektrisk forbindelse via elektrolytten selv, hvilket alt etter størrelsen av elektrolyttens ledningsevne gir en større eller mindre kortslutningsstrøm.

Disse ulemper unngås i henhold til opp-finnelsen ved en elektrolytt-sirkulasjonsinnretning for elektrisk akkumulator med oppløselige aktive masser og elektro-lyttsirkulasjon, som består av flere elementer som danner et batteri, hvor elementenes underside og overside er forsynt med hull for gjennomgang av elektrolytten og med tilkobling til tømmings- og fordelingsledninger, hvilken innretning erkarakterisert vedat hver av battericellene i det minste øverst har en åpning som munner ut i et litet rør som er forbundet med en anordning for avtrekk av de gasser som

dannes under oppladings- og utladingsprosessen, og at cellene får tilførsel gjennom en felles fordelingsledning og hvor det i sirkulasjonssystemet utenfor cellene er innbygget filtere og/eller elektrolyttfrie soner, som forhøyer elek-lyttstrømmens elektriske motstand eller bryter dens ledningsevne .

Det vises til tegningene , hvor:

Fig. 1 viser perspektivisk og delvis

i snitt en akkumulatbr-celle,

fig. 2 viser en utførelsesform av akkumulatoren i delvis perspektiv,

fig. 3 viser et snitt gjennom et filter-element ved inngang til cellene, og

fig. 4 viser perspektivisk en annen. iut-førelse av akkumulatoren.

Som man ser av tegningene er akkumulatoren oppbygget av flere celler anordnet etter hverandre i serie, (se fig. 2 og 4), og hvor cellene hver inneholder en bipolar elektrode som skiller sonen 13 i cellens elektrolytt (se fig.l)

fra den tilsvarende sone i nabocellen.

Hver bipolar elektrode består av en

plate 10 laget åv fullkomment tett grafittharpiks, og som på den ene siden er glatt for opptak av en sinkavleiring 4, og hvis andre side er forsynt med diafragmaer som formes under fremstillingen og danner riller 8. I disse riller innføres'den aktive katodemasse. Denne katodemasse består-av grafitt-pulver'tilsetningssats og tregt kullpulver av porøs kull.

En holderring 5, fortrinnsvis av plast, og en porøs og isolerende skillevegg 9 holder den aktive katodiske masse sammen, som ellers er løs og uten sammenheng og derved lett ødelegges.

Den ovenfor beskrevne bipolare elektrode er montert i en ramme 12 (fig. 1) og danner en vegg i denne, mens den ovenforliggende sidevegg først er fri og derpå ved sammensetningen av den bipolare elektrode i nabocellen låses fast. I rammen 12 finnes det således en sone 13 som må

oppta elektrolytten.

Hvis det dreier seg om celler med store dimensjoner kan man i elektrolyttsonen 13 anordne tynne av-stivningsribber 14, fortrinnsvis av plast.

Elektrolytten trenger inn i sonen 13 og forlater den gjennom en serie av åpninger 11, 16 i under-veggen eller i overveggen av rammen 12,som står i forbindelse med en samleledning 22 henholdsvis 23. Elektrolytten kan sirkulere nedenfra og oppover eller omvendt, eller sirkulere vekselvis i begge retninger.

Cellene 15 i henhold til ovenstående kon-struksjon er forbundet i serie (se fig. 2). Den første cellen i batteriet er avsluttet med en ledende vegg, som sinkavset-ningen 4 danner seg på og som står i elektrisk forbindelse med ytterdelen via en klemme 2 7, som danner akkumulatorens negative pol.

Mellom det første elementet og det neste finnes en bipolar elektrode som en skillevegg, og tetning mellom to naboelementer, og dette gjentar seg inntil siste element, hvor elektroden også her danner positiv enpolig elektrode og er i elektrisk forbindelse med ytterrommet via en ikke vist elektrisk klemme.

I

De enkelte samleledninger 23, som i dette tilfelle fører elektrolytten bort, står i forbindelse med overdelen av en beholder 19 som samler elektrolytten ved hjelp av under hverandre anordnede separate rør 17. Derved forhindres at et element settes i elektrisk kontakt med naboelelementet via elektrolytten på grunn av at elektrolyttens væskestrøm i beholderen 19 er avbrutt ved fall i væskestrømmen.

Elektrolytten går ut av beholderen 19 ved h-jelp .av en enkelt pumpe 20 og fører til samleled-ningen 22 for tilførsel til elementene gjennom røret 18 og en fordelingskanal 31.

Mellom kanalen 31 og hver av ledningene 22 innsettes et filter 21 med' den dobbelte oppgave a frafiltrere eventuelle faste partikler og avbryte gjennomstrømningen for å hindre at elektrolyttene kan kortslutte elementene 15. I den viste utførelse (se fig. 3) består filteret 21 av et hus 25, som inneholder en porøs skillevegg som gjør væskestrømmens elektriske motstand 24 ganger større. Naturligvis kan slike filtre anordnes i nedre del av samleledningene 23, som i dette tilfelle kan være tilkoblet beholderen 19 grjennom. en felles tilkoblingsledning.

Under oppladings- og utladingsprosessen kan det danne seg gassblærer (hovedsakelig nitrogenblærer) som vil kunne hefte til sinksjiktet på den negative elektrode og på det porøse diafragma 9. Disse blærer kan ha uheldig innvirkning fordi de hindrer utbredelsen av elektrolytten i den aktive katodemasse, og fører til at sinken ikke avsettes jevnt. For å hindre denne ulempe er hvert element 15 i akkumulatoren i henhold til denne utførelse, forbundet med et litet gassrør 28, hvorigjennom de dannede gasser unnviker ved avsuging gjennom en liten luftpumpe 26 med periodedrift (se fig. 1 og 2).

Ved en annen utførelse (se fig. 4) skjer resirkulasjonen av elektrolytten ved hjelp av en enkelt luftpumpe. De øvre samleledninger 2 3 munner ut i en kanal 30, som på sin side munner ut i en overløpsbeholder 32. De nedre samleledninger 22 går inn i en kanal 31 som ved hjelp av et litet rør 18 står i forbindelse med beholderen 19. Den pneumatiske pumpe 29 arbeider gjennom en kanal 34 avvekslende med trykk og avspenning på beholderen 19 (f.eks. med et kretsløp på mellom 1 og 5 minutter), hvorfra elektrolytten trenges ut av elementene 15 i elektrolyttsonen 13 og der-etter flyter tilbake i disse soner. Innsugingen skjer gjennom kanalen 33 som munner ut i overløpsbeholderen.

Fordelen ved denne utførelse består i at gassavledningsrørene kan utelates idet den pneumatiske pumpe 29 også oppsuger de gassblærer som danner seg i elementene 15.

Claims (4)

1. Elektrolyttsirkulasjonsinnretning for. elektrisk akkumulator med oppløselige aktive masser og elektrolytt-omløp, hvor akkumulatoren består av flere elementer som danner et batteri, og hvor elementenes underside og overside er forsynt med hull for ^gjennomgang av ,élektrolytten, med tilkobling til tømming- og fordelingsledninger, karakterisert ved at hver celle(15) som danner batteriet i det minste i øvre del har en åpning som munner ut i et litet rør (2 8, henholdsvis 2 3), forbundet med en innretning (26henholdsvis 32) hvorigjennom gasser som dannes under oppladings- og utladingsprosessen kan unnslippe, og ved at cellene (15) får tilførsel gjennom en felles fordelingsledning (18) hvorved det er innbygget i sirkulasjons-systeJtet utenfor cellene filtere (21) og/eller elektrolyttfrie soner som forhindrer en kortslutning av akkumulatoren gjennom elektrolytt-væskestrømmen.

2. Sirkulasjonsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at cellene (15) i øvre del er forbundet med en beholder (19', fig. 2) gjennom ledningen (23) og røret (28) med en pumpe (26) for avvik av gassene, og i nedre del gjennom en felles fordelingsledning (18) i hvilken beholder elektrolytten munner ut gjennom rørene (17), hvor hvert rør er separat og står i forbindelse med ledningen (2 3) for fjerning av elektrolytt fra cellene, og videre utstyrt med en pumpe (20) for utsuging av elektrolytt fra beholderen (19) og tilførsel av elektrolytten til ledningene (22) og fordeling til cellene, hvorved det er innebygget filtere (21) ved inngangen til hver ledning (22).

3. Sirkulasjonsinnretning som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at filtrene (21) består av et hus (25) hvori det er innebygget porøse diafragmaer (2 4).

4. Sirkulasjonsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at cellene som er for bundet med fordelings ledningen er knyttet sammen med en beholder (19, fig. 4), hvori elektrolytten munner ut gjennom en ledning (18) og en kanal (31) , og videre er forbundet med en overløpsbeholder (32) hvori kanalen (30) munner ut i forbindelse med cellenes elektrolyttsoner og hvor den øvre del av beholderne (19) og beholderne (32) er forbundet med en pneumatisk pumpe (29), som avvekslende arbeider med trykk og avspenning.