DE1267735B

DE1267735B - Akkumulatorenzelle mit einer eine Umwaelzung des Elektrolyten in der Zelle bewirkenden Pumpe

Info

Publication number: DE1267735B
Application number: DEP1267A
Authority: DE
Inventors: Elmar Limberg
Original assignee: GABLER ING KONTOR LUEBECK
Current assignee: GABLER ING KONTOR LUEBECK
Priority date: 1964-12-23
Filing date: 1964-12-23
Publication date: 1968-05-09

Description

Akkumulatorenzelle mit einer eine Umwälzung des Elektrolyten in der Zelle bewirkenden Pumpe Die Erfindung betrifft eine Akkumulatorzelle mit positiven und negativen Elektroden und einer eine Umwälzung des Elektrolyten in der Zelle bewirkenden Pumpe mit einem Druckleitungssystem, das hauptsächlich im Elektrolyten verläuft und bis unter die negativen Elektroden reicht.
In neuerer Zeit ist man bestrebt, für bestimmte Anwendungsfälle größere Akkumulatorzellen mit flüssigem Elektrolyten als wartungsfreie Einheiten zu bauen. Für solche wartungsfreien Batterien sind jedoch verschiedene Voraussetzungen zu erfüllen. Eine erste Voraussetzung ist beispielsweise, daß der flüssige Elektrolyt während der Ladeperiode der Batterie umgewälzt wird, so daß er über die ganze Höhe der Zelle eine gleichmäßige Dichte behält. Eine zweite Voraussetzung ist, daß in der Zelle, die selbstverständlich dicht abgeschlossen sein muß, kein allzu großer Gasdruck auftritt.
Es ist bekannt, zur Umwälzung der Elektrolyten Pumpen zu verwenden. Diese Pumpen drücken über eine Druckleitung Luft in ein in der Zelle aufrecht stehendes, unten und oben offenes Rohr, so daß die Luft in Form von Blasen in diesem Rohr nach oben steigt. Die Luftblasen nehmen dabei wie ein Pumpenkolben die Elektrolytflüssigkeit mit, so daß eine Umwälzung erzielt wird. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, jede einzelne Zelle mit einer Pumpe zu versehen.
Zur Erfüllung der zweiten Voraussetzung, nämlich die Verhinderung des zu großen Gasdruckes, ist man schon so vorgegangen, einen Teil des sich in der Zelle entwickelnden Gases wieder chemisch zu binden. Man verwendet hierzu Zusatzelektroden, welche den im Gas enthaltenen Wasserstoff binden. Da aber der Wasserstoff nur einen sehr geringen Bestandteil des Gasgemisches ausmacht und der Sauerstoff in weitaus größerer Menge vorhanden ist, ist es zur vollständigen Erfüllung der genannten Voraussetzung in erster Linie erforderlich, den Sauerstoff in der Zelle wieder chemisch zu binden. Hierzu ist in einer bekannten Vorrichtung zum Betrieb eines Bleiakkumulators vorgeschlagen worden, den sich über der Elektrolytoberfläche in der nach außen dicht abgeschlossenen Akkumulatorzelle sich ansammelnden Sauerstoff wieder mit der Masse der negativen Elektroden in Verbindung zu bringen. Das wird durch eine im Gassammelraum angeordnete Pumpe mit einem durch den Elektrolyten verlaufenden und bis unter die negativen Elektroden führenden Druckleitungssystems erreicht, so daß der Sauerstoff aus dem Gassammelraum durch das Druckleitungssystems unter die negativen Elektroden gepumpt und während des Aufstiegs im Elektrolyten entlang den negativen Elektroden von diesen chemisch gebunden werden kann. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch nur möglich, das im Gassammelraum vorhandene Gas, insbesondere den Sauerstoff, in der Zelle in einen Kreislauf zu versetzen. Es ist nicht möglich, mit derselben Vorrichtung gleichzeitig auch den Elektrolyten umzuwirbeln, so daß die Wartungsfreiheit dieses Akkumulators sehr begrenzt ist.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Akkumulatorenzelle mit einer Pumpe so auszustatten, daß ohne Wartungsarbeit einerseits eine Umwälzung des Elektrolyten und andererseits eine Zuführung des sich in der Zelle entwickelnden Gasgemisches zu den negativen Elektrodenplatten erfolgt, damit sich der Sauerstoff mit der Masse der Elektroden verbindet.
Entsprechend dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß in der eingangs erwähnten Akkumulatorenzelle die Umwälzpumpe auf der Saugseite mit einer Leitung zum gleichzeitigen Ansaugen des flüssigen Elektrolyten und eines Teiles des über der Elektrolytoberfläche in der Zelle befindlichen Gases versehen ist, und daß der angesaugte, mit Gas durchsetzte Elektrolyt durch das an sich bekannte Druckleitungssystem hindurch unter die negativen Elektroden gefördert wird.
Durch diese Lösung wird erreicht, daß beide Funktionen, nämlich Umwälzung des Elektrolyten und Zuführung des Sauerstoffes zu den Elektrodenplatten, durch eine einzige Pumpe bewirkt werden, die mit der Zelle vereinigt sein bzw. in diese eingebaut werden kann. Durch die Erfindung ist somit ein weiterer Schritt zur Entwicklung einer absolut wartungsfreien Akkumulatorenzelle getan.
Zur Erläuterung der Erfindung und Beschreibung weiterer Einzelheiten derselben ist in der Zeichnung in F i g.1 eine Akkumulatorenzelle im senkrechten Schnitt dargestellt und in F i g. 2 ein vergrößerter Teilschnitt der Pumpensaugleitung gezeigt.
Im Zellengehäuse 1 sind die positiven und negativen Platten 2 in bekannter Weise angeordnet und über Polbrücken 3 mit den Batterieanschlüssen 4 verbunden. Das Zellengehäuse 1 ist mit einem Deckel 5 verschlossen, welcher in üblicher Weise Zellenstopfen aufweisen oder völlig dicht aufgesetzt sein kann. Im Zellengehäuse befindet sich auch der flüssige Elektrolyt, dessen Flüssigkeitsspiegel mit 6 angedeutet ist.
Gemäß der Erfindung wird der Elektrolyt über eine Saugleitung 7 angesaugt und über eine Druckleitung 8 in den unteren Teil der Zelle gedrückt. In den den Gassammelraum, der sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 6 in der Zelle 1 befindet, durchlaufenden Teil der Saugleitung 7 ist vorteilhaft am höchsten Punkt eine nach dem Strahlpumpenprinzip arbeitende Gasdüse 9 eingebaut, über die Gas aus dem Gassammelraum in Form von Gasblasen in den durch die Saugleitung 7 fließenden Elektrolyten gelangt. Zwischen Saugleitung 7 und Druckleitung 8 ist vorteilhaft die Umwälzpumpe 10 innerhalb des Zellengehäuses angeordnet, welche die Förderung des mit Gasblasen durchsetzten Elektrolyten bewirkt.
Die Pumpe 10 kann eine beliebige Pumpe sein. Sie wird vorteilhaft elektrisch angetrieben, und zwar direkt mit dem Zellenstrom, wie in der Zeichnung durch den Leitungsanschluß 13 angedeutet ist.
An die Druckleitung 8 schließt sich ein oder schließen sich mehrere Verteilungsleitungen 11 an. Diese liegen in Nähe des Zellenbodens vorteilhaft genau unter den negativen Platten und sind mit Düsenbohrungen 12 versehen, aus denen der mit Gasblasen durchsetzte Elektrolyt austritt. Die Gasblasen steigen direkt an den negativen Platten langsam nach oben, und der Sauerstoff wird an den negativen Platten chemisch gebunden.
Die Einschaltung der Pumpe 10 kann in Abhängigkeit vom Gasdruck in der Zelle gesteuert werden. Hierzu dient ein auf den Gasdruck in der Zelle ansprechender Schalter 14, der die Pumpe einschaltet, wenn der Gasdruck einen bestimmten Wert erreicht oder übersteigt, was der Fall ist, wenn sich beim Aufladen der Zelle Gas bildet. Sinkt der Druck infolge der durch die Erfindung bewirkenden Bindung des Sauerstoffes an die Elektrodenplatten wieder ab, so wird auch die Pumpe automatisch wieder ausgeschaltet. Es ist jedoch vorteilhaft, eine Zeitverzögerung für den Ausschaltvorgang vorzusehen, so daß die Pumpe noch eine bestimmte Zeit, z. B. 30 Minuten läuft, nachdem der Gasdruck bereits auf den eingestellten Wert abgesunken ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Akkumulatorzelle mit positiven und negativen Elektroden und einer eine Umwälzung des Elektrolyten in der Zelle bewirkenden Pumpe mit einem Druckleitungssystem, das hauptsächlich im Elektrolyten verläuft und bis unter die negativen Elektroden reicht, dadurch gekennzeichn e t, daß die Umwälzpumpe (10) auf der Saugseite mit einer Leitung (7) zum gleichzeitigen Ansaugen des flüssigen Elektrolyten und eines Teiles des über der Elektrolytoberfläche (6) in der Zelle (1) befindlichen Gases versehen ist, und daß auf der Druckseite das an sich bekannte, bis unter die negativen Elektroden (2) sich erstrekkende Druckleitungssystem (8,1g) vorhanden ist.
2. Akkumulatorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den innerhalb des Gassammelraumes befindlichen Teil der Saugleitung (7) eine Gasdüse (9), die nach dem Strahlpumpenprinzip arbeitet, eingebaut ist.
3. Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) elektrisch angetrieben ist und einen vom Gasdruck in der Zelle abhängigen Schalter (14) aufweist, der den Strom einschaltet, wenn der Druck einen bestimmten Wert erreicht oder übersteigt.
4. Akkumulatorzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pumpenschalter (14) ein Verzögerungsschalter zugeordnet ist, der die Abschaltung der Pumpe (10) nach dem Absinken des Gasdruckes in der Zelle um eine bestimmte Zeit verzögert.
5. Akkumulatorzelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) in der Zelle angeordnet ist und vom Zellenstrom gespeist wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 210 218. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1246 067.