DE1301845B

DE1301845B - Brennstoffelement mit im Elektrolyten enthaltenen ferromagnetischen Katalysatoren

Info

Publication number: DE1301845B
Application number: DEB76420A
Authority: DE
Original assignee: BSCHORR; O DIPL ING
Current assignee: BSCHORR; O DIPL ING
Priority date: 1964-04-20
Filing date: 1964-04-20
Publication date: 1969-08-28

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Brennstoffelement mit Stromableitern und im Elektrolyten enthaltenen suspendierten oder kolloidalen ferromagnetischen Katalysatoren.
Es ist bekannt, zur Vergrößerung der Elektrodenfläche, an der die strombildenden Umsetzungen stattfinden, die Elektroden pulverförmig als Suspensions- oder Kolloidalelektrode auszubilden. Je kleiner dabei der Partikelradius wird, desto günstiger ist das Verhältnis von aktiver Elektrodenfläche zum Volumen. Nachteilig bei solchen Suspensionselektroden ist, daß die übertragung der elektrischen Ladung von den Elektrodenpartikelchen an die Stromableiter langsam erfolgt, da dies an eine zufällige Berührung von Partikeln mit dem Stromableiter gebunden ist. Bekanntlich ist es aber so, daß gerade der langsamste Vorgang die Geschwindigkeit einer Umsetzung bestimmt. Deswegen konnte der günstige Effekt der Oberflächenvergrößerung nur ungenügend ausgenutzt werden.
Es wurde schon eine elektrochemische Zelle vorgeschlagen, deren Elektrode aus einem Stromableiter und losem ferromagnetischem Katalysatormaterial besteht, wobei das Katalysatormaterial durch magnetische Kräfte in elektrischen und mechanischen Kontakt mit dem Stromleiter steht (deutsches Patent 1209 112).
Gegenstand der Erfindung ist ein Brennstoffelement mit Stromableitern und im Elektrolyten enthaltenen suspendierten oder kolloidalen ferromagnetischen Katalysatoren. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorpartikel aus einem Stoff mit Permanentmagnet-Eigenschaften bestehen und vormagnetisiert sind. Gegenüber nichtpermanentmagnetischem Material sind dadurch die magnetischen Haftkräfte vergrößert, so daß sich die Katalysatorpartikel zu langen und verzweigten Ästen aneinanderreihen. Auf diese Weise wird die Elektrodenoberfläche vergrößert.
Um eine stabile Verzweigung der Partikeläste zu erreichen und um zu vermeiden, daß die aktive Elektrodenfläche infolge Berührung blockiert wird, werden erfindungsgemäß solche Partikelchen verwendet, die nicht rund sind, sondern im wesentlichen eine gestreckte Form mit Spitzen und Zacken aufweisen. Durch an sich bekannte magnetische Trennverfahren ist es möglich, die haftfähigeren langgestreckten Partikel von den weniger günstigen runden Partikeln zu trennen. Da bekanntlich an Spitzen eine Erhöhung der Inhomogenität des Magnetfeldes auftritt - durch die ja die magnetische Anziehung hervorgerufen wird - so ergibt sich dadurch ein besseres Haftvermögen der Teilchen untereinander und beim Auftreten von mehreren Spitzen eine weitergehende Verzweigung der Partikeläste. Außerdem wird bei einer Berührung von Spitze zu Spitze nur ein Minimum an Elektrodenfläche blockiert.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden auch die Stromableiter aus ferromagnetischem Material hergestellt und so ausgebildet, daß sie Spitzen und Erhebungen haben. Durch das angelegte magnetische Feld treten gerade an Spitzen hohe Feldstärken auf, und von diesen Spitzen aus bilden sich die Partikeläste. So ist eine direkte Verbindung der stromerzeugenden mit der stromableitenden Elektrode gegeben.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Streuung der Teilchengröße nicht nach einer Gaußschen Verteilung -, die sich einstellt bei einer ungezielten Herstellung der Elektrodenpartikeln -, sondern das Größenspektrum soll extrem breit sein. Eine solche Verteilung erhält man einfach durch Mischen von Teilchenmengen mit verschiedener mittlerer Teilchengröße. Durch eine solche Maßnahme erhält man eine günstigere Verzweigung der Partikeläste.
Bei einer anderen Ausbildungsform der Erfindung wird an die Brennstoffzelle ein magnetisches Feld angelegt, wobei eine Spulenwicklung um das Element herumgelegt wird. Der Strombedarf der Spule wird von dem Zellenstrom gedeckt. Um zu vermeiden, daß die Katalysatorpartikelteilchen verfilzen und sich so die aktive Elektrodenfläche blockieren, wird durch einen wechselnden Strom ein wechselndes magnetisches Feld angelegt, so daß eine fortwährende Auflösung und Neubildung der Partikeläste stattfindet.
Die beschriebenen Verfahrensprinzipien können sowohl in der Diffusions- als auch in der Durchflußzelle angewendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Brennstoffelement mit Stromableitern und im Elektrolyten enthaltenen suspendierten oder kolloidalen ferromagnetischen Katalysatoren, d a -durch gekennzeichnet, daß die Katalysatorpartikel aus einem Stoff mit Permanentmagneteigenschaften bestehen und vormagnetisiert sind.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorpartikel im wesentlichen eine gestreckte Form mit Spitzen und Erhebungen haben.
3. Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorpartikel eine Mischung von Partikeln verschiedener mittlerer Partikelgröße sind.
4. Element nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferromagnetischem Material bestehende Stromableiter in Richtung des Magnetfeldes Spitzen und Erhebungen aufweist.
5. Brennstoffelement mit Stromableitern und im Elektrolyten enthaltenen suspendierten oder kolloidalen ferromagnetischen Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mit einer Spulenwicklung versehen ist, die von dem Element gespeist wird.