DE1190105B

DE1190105B - Elektrolytkondensator

Info

Publication number: DE1190105B
Application number: DE1956S0050866
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Werner Kugelstadt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-10-13
Filing date: 1956-10-13
Publication date: 1965-04-01

Description

Elektrolytkondensator Der Erfindung liegen Messungen der Kapazität von Elektrolytkondensatoren mit Kathoden aus Silber, also aus nicht formierfähigem Metall, zugrunde. Die Messungen wurden so durchgeführt, daß Kathoden- und Anodenkapazität dieser Kondensatoren getrennt voneinander zu ermitteln waren. Es war zu erwarten, daß die Kathodenkapazitäten stets wesentlich größer ausfallen würden als die Anodenkapazitäten, da sich an den Silberkathoden keine dielektrisehen Oxydschichten bilden. überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, daß die Kathodenkapazitäten nicht vernachlässigbar groß gegenüber den Anodenkapazitäten sind.
So hatte ein Elektrolytkondensator mit einer Anode aus gesintertem Tantalpulver einer Anodenkapazität von 1600 #tF (entsprechend einer effektiven Anodenoberfläche von 10 000 em2) und mit einer Kathode aus Silber (gestempelt 1000) einer Oberfläche von 4 cm2, eine Kathodenkapazität von 2400 [tF in einem aus 36,50/0 Schwefelsäure bestehenden Elektrolyten. Die Gesamtkapazität dieses Kondensators war daher nur 1.000 g17, also beachtlich niedriger als die Anodenkapazität allein.
Ein gleichartiger Elektrolytkondensator mit einer Anodenkapazität von 500.ttF (entsprechend einer effektiven Oberfläche von 3000 CM2) und mit einer Kathode einer Oberfläche von 2 CM2 hatte eine Kathodenkapazität von 1200 #t17, also eine Gesamtkapazität von nur 350 #J.
Diese sich jeweils nach längerer Zeit einstellenden Kathodenkapazitäten sind, wie die Messungen ergaben, Zustandsgrößen und damit ebenfalls nur von Zustandsarößen, beispielsweise der Temperatur. dem Gleichstrom durch den Kondensator und der Art des Elektrolyten, und nicht von der Vorgeschichte, z. B. nicht von den bei und nach Umpolungen des Kondensators auftretenden Änderungen der Kathodenkapazität, den sogenannten »Schalteffekten«, abhängig.
Es waren daher Mittel zur Erhöhun- dieser Kathodenkapazitäten zu suchen, die nichts mit den an sich bekannten Mitteln zur Beseitigung von »Schalteffekten« zu tun haben.
Es ist bekannt, die Kathodenkapazität durch Vergrößerung der Kathodenfläche, z. B. durch Aufrauhen derselben oder durch Aufbringen eines gesinterten Silberüberzugs auf die Kathode, zu erhöhen. Hierdurch kann jedoch die Kathodenkapazität nur in begrenztem Umfang vergrößert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ging von der Vermutung aus, daß für die beschriebene Kathodenkapazität eine die Kathode überziehende elektrische Doppelschicht verantwortlich ist, deren Eigenschaften im wesentlichen durch das sich vor der Kathode ausbildende chemische Gleichgewicht zwischen Wasserstoffatomen (-molekülen) und -ionen bestimmt werden.
Die Erfindung schlägt einen Elektrolytkondensator vor, bei dem die wirksame Kathodenfläche so klein gegenüber der wirksamen Anodenfläche ist, daß sich dieser Umstand verkleinernd auf die Gesamtkapazität auswirkt, beispielsweise einen Elektrolytkondensator mit Sinteranode, der gekennzeichnet ist durch' die Anwendung, von Mohrüberzügen aus Platin, Palladium oder Osmium auf der Kathode, die z. B. aus Silber bestehen kann. Der Mohrüberzug beeinflußt das Wasserstoffgleichgewicht an der Kathode katalytisch zugunsten der Bildung von Wasserstoffmolekülen.
Es ist an sich bekannt, daß -in elektrolytischen Zellen, elektrolytischen Gleichrichtern, das dem Stromdurchgang, entgegenwirkende Potential durch Anwendung z. B. mit Platin vermohrter Elektroden, die mit einem Wasserstoffvorrat in Verbindung stehen, herabgedrückt werden kann. Derartige Potentiale spielen für den Betrieb elektrolytischer Kondensatoren keine Rolle. Ein Gleichstromdurchgang ist darüber hinaus allgemein bei Kondensatoren unerwünscht. Die Wirkung des Mohrs bei Elektrolytkondensatoren beruht nicht auf der Beseitigung von Potentialen, sondern auf der Erhöhung der Kathodenkapazität.
Die erfindungsgemäßen Elektrolytkondensatoren zeigen auch überraschenderweise keine »Schalteffekte« im oben angegebenen Sinne, während bei gleichartigen Elektrolytkondensatoren mit Kathoden aus Silber nach Umpolungen Kapazitätsänderungen über 5% mit Relaxationszeiten um 15 Minuten gemessen wurden.
Nach längerer Falschpolung ist die Kapazitätsänderung der erfindungsgemäßen Kondensatoren kleiner als 5 0/e# hingegen die gleichartiger Elektrolytkondensatoren mit Silberkathoden bis zu 50%.
Auch hängt die Kapazität der erfindungsgemäßen Elektrolytkondensatoren nicht vom Betriebszustand, also nicht davon ab, ob sie gerade ge- oder entladen werden, irn Gegensatz zu gleichartigen Elektrolytkondensatoren mit Silberkathode, deren Kapazität hierbei um etwa 511/o mit Relaxationszeiten von einigen Minuten vom Nennwert abweicht. Ähnlich vorteilhafte Wirkungen, wie die genannten Kathoden aus Platinmohr, zeigen auch Kathoden aus Palladiummohr oder Osmiummohr, da auch sie die bei Platin vorhandene Wirkung auf das sich an ihrer Oberfläche ausbildende Wasserstoffgleichgewicht ausüben.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrolytkondensator, bei dem die wirksame Kathodenfläche so klein gegenüber der wirksamen Anodenfläche ist, daß sich dieser Umstand verkleinernd auf die Gesamtkapazität auswirkt, beispielsweise Elektrolytkondensator mit Sinteranode, gekennzeichnet durch die Anwendung von Mohrüberzügen aus Platin, Palladium oder Osmium auf der Kathode.
2. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus mindestens teilweise mit Platinmohr bedecktem Silber besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 455 821; französische Patentschriften Nr. 1083 632, 1122 558; USA.-Patentschriften Nr. 1709 427, 1769 837, 2299 667, 2 710369.