DE1671419B2 - Elektrolytische Coulometer-Zelle als Bauelement für elektronische Schaltungen - Google Patents

Description

trode ein Spannungsanstieg in der Zelle erscheint. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung be-

Daher kann die elektrolytische Coulometer-Zelle zur schrieben, die ein Beispiel für Querschnittsansicht einer

Steuerung der Arbeitsweise verschiedener Vorrich- elektrolytischen Coulometer-Zelle mit einem Elektro-

tungen, z. B. von Satelliten, beim Legen von Schall- 60 lyten zeigt.

baken, in Ferngeschossen oder Raketen verwendet Die in der Zeichnung gezeigte elektrolytische Zelle

werden. weist eine erste Zuleitung 10 und eine zweite Zuleitung

Die obenerwähnte deutsche Patentanmeldung 12 auf. Die Zuleitungen 10 und 12 sind an einen

P 16 71 417.3 bezieht sich auf gewisse Verbesserungen Behälter 14 angeschlossen, der eine Innenfläche 16

von elektrolytischen Coulometer-Zellen und insbeson- 65 und eine Außenhülle 18 aufweist. Die Innenfläche 16

dere auf eine elektrolytische Coulometer-Zelle, bei besteht aus einem aktiven Material wie z. B. Silber,

welcher ein aus einem aktiven Metall, wie z. B. Silber, Die Außenhülle 18 besteht aus einem inerten Material

beziehender Behälter als Außengehäuse der Zelle und wie z. B. keramischem Material, Glas, Stahl, Messing,

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Teflon oder einem anderen beliebigen geeigneten Zuwachs des Spannungsabfalles in der elektrolytischen Werkstoff. Der aktive Teil, die Innenfläche 16 des Zelle ist für verschiedene Steuerfunktionen, wie in der Behälters 14 ist mit einer ersten Zuleitung 10 elektrisch obengenannten Parallelanmeldung beschrieben, erverbunden. Innerhalb des Behälters 14 ist ein Elektro- wünscht.

lyt 20 vorgesehen, der später eingehender beschrieben S Die besondere Zusammensetzung des oben bf schriewird, benen Elektrolyten 20 wird eine genaue Abscheidung Die zwei· t Zuleitung 12 ist an die innere Elektrode 22 von Silber in Übereinstimmung mit dem Stromfluß angeschlossen. Die innere Elektrode 22 weist einen ab- zwischen den Elektroden erreicht, gerundeten Abschnitt 24 auf, der sich innerhalb des Da der Elektrolyt nur eine schwache korrosive Wir-Behälters 14 erstreckt. Die innere Elektrode 22 weist io kung hat, wird Silber nur übertragen, wenn eine ferner ein Flanschende 26 auf, das zum Stützen der Spannung an den Elektroden anliegt, inneren Elektrode 22 innerhalb des Behälters 14 dient Die obenerwähnte besondere Zusammensetzung des Die innere Elektrode 22 ist auch mit einer Schicht Elektrolyten 20 weist auch eine verhältnismäßig eines inerten Materials 28 und vorzugsweise Gold niedrige Viskosität auf, so daß bei der Herstellung der galvanisch beschichtet oder überzogen, wenn die innere 15 elektrolytischen Zelle der Einsatz des Elektrolyten in Elektrode 22 aus aktivem Metall hergestellt ist. so daß den Behälter 14 leicht vor sich geht. Die obenerwähnte die innere Elektrode 22 als inerte Elektrode innerhalb besondere Zusammensetzung des Elektrolyten 20 liegt der elektrolytischen Zelie arbeiten kann. sehr nahe am eutektischen .'unkt für eine Lösung aus Das offene Ende des Behälters 14 wf ist eine Schulter Phosphorsäure im Wasser. Bei diesem eutektischen 30 und eine zylindrische Wand 32 auf. Eine flexible so Punkt ist die Gefriertemperatur bzw. der Gefrierpunkt Unterlegscheibe 34 ist innerhalb des Behälters 14 der Lösung sehr tief, insbesondere - 85 C. Der erangeordnet und liegt an der Schulter 30 an. Die innere findungsgemäße Elektrolyt ist daher bei sehr tiefen Elektrode 22 ist innerhalb des Behälters 14 durch die Temperaturen verwendbar. Der oben beschriebene erUnterlegscheibe 34 derart angeordnet, daß der Flansch findungsgemäße Elektrolyt wirkt insbesondere bei 26 der Elektrode 22 die Unterlegscheibe 34 gegen die 25 Temperaturen unterhalb —55 bis oberhalb 75 C.
Schulter 30 zum Erhalt einer Dichtung für den Elek Man kann auch Perchlorsäure (HCIO₄) für den Elektrolyten 20 innerhalb des Behälters 14 drückt. Eine trolyten in einer 40%igen Lösung verwenden. Bei zweite Unterlegscheibe 36 wird dann innerhalb des normalen Temperaturen ist die Perchlorsäure weniger zylindrischen Abschnittes 32 des Behälters 14 ange- korrosiv als die Phosphorsäure, so daß sie sogar noch bracht und dann der zylindrische Abschnitt 32 — wie 30 weniger Silber als die Phosphorsäure auflöst. Andererbei 38 gezeigt — gefaltet, so daß die innere Elektrode seits wird bei hohen Temperaturen die Perchlorsäure innernalb des Behälters 14 verriegelt und der Elektro- sehr korrosiv und löst das Silber sehr schnell auf, so lyt innerhalb der elektrolytischen Zelle dicht ver- daß, obwohl die Perchlorsäure für den Elektrolyten schlossen wird. Verwendung finden kann, ihr Temperaturbereich Bevor die zweite Unterlegscheibe 36 in die zylin- 35 beschränkt ist. Daher wird Phosphorsäure als bevordrische Wand 32 gebracht wird, wird die Zuleitung 12 zugtes Material für den Elektrolyten 20 benutzt,
in der inneren Elektrode 22 angeordnet, wobei eine Die obenerwähnte Konzentration der Lösung der zylindrische Scheibe 40 am Ende der Zuleitung 12 an Phosphorsäure ist die bevorzugte Konzentration, die Innenoberfläche der inneren Elektrode 22 durch obwohl auch andere Konzentrationen verwendet Lötmaterial 42 angelötet wird. Weitere Einzelheiten der 40 werden können. So kann z. B. die Phosphorsäure eine Ausbildung tier ir der Zeichnung gezeigten elektro- Konzentration zwischen einet 30°_o-Lösung und einer lytischen Zelle sowie der Konstruktion weiterer zu 85%-Lösur.g von Phosphorsäure aufweisen. Der verwendender elektrolytischer Zellen sowie der Arbeits- Silberphosphatgehalt des Elektrolyten kann ferner weise der elektrolytischen Zellen können der obenge- innerhalb eines Bereichs von 0,1 NAg₃PO₄ bis nannten Patentar.meldung P 16 71 417.3 entnommen 45 3 NAg₃PO, liegen.

werden. Die jeweilige Konzentration des Silberphosphates Der Elektrolyt 20 besteht aus einer schwachen und der Phosphorsäure hängt von dem jeweiligen Säurelösung, die nicht sehr koTOsiv oder explosiv ist Verwendungszweck der elektrolytischen Zelle ab. So und die innerhalb eines großen Arbeitstemperatur- kann z. B. mit einer hohen Konzentration der Lösung bereiches und zur wirksamen Übertragung des Silbers, 50 von Phosphorsäure auch eine hohe Konzentration des ohne einen großen Teil des Silbers aufzulösen, ver- Silberphosphates erhalten werdet,. Die hohe Konzenwendbar ist. Das elektrolytische Material weist ferner tration des Silberphosphates in der Lösung von Phoseinen niederer Arbeitsspannungsabfall während der phorsäure ist manchmal zur Verwendung bei Analog-Übertragung des Silbers und eine hohe Haltespannung speichere .!Ordnungen mit hoherStromdichteerwünscht, bei der Übertragung des ganzen Silbers von der einen 55 Die niedere Konzentration des Silberphosphates kann Elektrode auf die andere auf. zum Erhalt eines besseren zyklischen Arbeitsganges bei Der Elektrolyt kann insbesondere aus einem norma- niederen Temperaturen und niederen Strömen verlen Silberphosphat (INAg₃PO₄) in einer 62%igen wendet werden. Diese niedere Konzentration des SiI-Lösung von Phosphorsäure (H₃PO₄) bestehen. Diese berphosphates erleichtert das Abstreifen des Silbers besondere Zusammensetzung gewährleistet einen sehr 60 an der Elektrode, so daß eine größere Genauigkeit bei großen Arbeitstemperaturbereich für die elektroly- Verwendung für niedrige Ströme erzielt werden kann, tische Zelle. Durch die Phosphorsäure wird eine Die niedere Konzentration der Lösung der Phosphorniedrige elektrische Leitfähigkeit gewährleistet, wenn säure gewährleistet ferner den Erhalt eines Elektrolyten das ganze Silber von der einen Elektrode auf die andere mit geringer Viskosität, so daß man mit diesem Elektrode übertragen worden ist, so daß eine hohe 65 Elektrolyten leichter bei der Herstellung der elektro-Sperrspannung in der elektiolytischen Zelle ergibt. Der lytischen Zellen arbeiten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

als eine Elektrode der Zelle verwendet wird. Die Innen- Patentansprüche: elektrode der Zelle besteht darüber hinaus aus einem inerten Metall, wie z. B. Gold, oder aber aus einem

1. Elektrolytische Coulometerzelle als Bauele- aktiven Metall, das aber mit einem inerten Metall, wie ment für elektronische Schaltungen, mit einem 5 z. B. Gold, plattiert oder überzogen ist, so daß die Elektrolyten und zwei Elektroden, die in Kontakt Innenelektrode als inerte Elektrode wirkt Die vormit dem Elektrolyten sind, wobei das Material für liegende Erfindung ist insbesondere auf Verbesserundie galvanische Abscheidung Silber ist, dadurch gen der elektrolytischen Zelle in bezug auf den Elekgekennzeichnet, daß der Elektrolyt ein trolyten gerichtet, der in den oben beschriebenen Silbersalz in einer Lösung von Phosphorsäure io elektrolytischen Coulometer-Zeller» verwendet wird. (H₃PO₄) oder Perchlorsäure (HQO₄) ist. Aufgt¹« der Erfindung ist es, einen Elektrolyten zur

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Verwendung in elektrolytischen Zellen zu schaffen, der zeichnet, daß eine Elektrode mit Gold beschichtet innerhalb eines großen Temperaturbereiches wirkt und ist. die aktiven Metalle in der elektrolytischen Zelle inner-

3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 15 halb dieses großen Temperaturbereiches nicht angreift, kennzeichnet, daß der Elektrolyt ein SHberphosphat Gemäß der Erfindung gel'ngt dies dadurch, daß der in einer Lösu g von Phosphorsäure ist, wobei die Elektrolyt ein Silbersalz in einer Lösung von Phos-Konzentration des Silberphosphats zwischen 0,1 phorsäure oder Perchlorsäure ist. Es ist zwar bekannt, und 3, vorzugsweise 1 N liegt und die Konzentra- Phosphorsäure als solche als Elektrolyten zu verwention der Phosphorsäure zwischen 30 und 85, vor- 20 den. Es war jedoch nicht vorauszusehen, daß sie zugsweise 62% beträgt. gerade in Verwendung mit einem Silbersalz besondere

4. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Bedeutung als Elektrolyt für die galvanische Abscheikennzeichnet, daß der Elektrolyt 40%ige Perchlor- dung in dem erfindungsgemäßen Zwecke erlangen säure enthält. konnte.

25 Auf Grund seiner niedrigen elektrischen Leitfähig-

keit ist der Elektrolyt zur Erzeugung eines steilen

Spannungsabfalles in der elektrolytischen Zelle für den Betriebsfall besonders geeignet, in dem das ganze

Die Erfindung betrifft tine elt^trolytische Coulo- Ak'ivmaterial von der einen Elektrode auf die andere

meterzelie als Bauelement Tür elektronische Schal- 30 übertragen worden ist. Wie oben erwähnt, wirkt der

tungen, mit einem Elektrolyten unc zwei Elektroden, Elektrolyt innerhalb eines großen Temperaturbereiches,

die in Kontakt mit dem Elektrolyten sind, wobei das ohne das Aktivmetall anzugreifen, nämlich innerhalb

Material für die galvanische Abscheidung Silber ist. eines Temperaturbereiches, der größer ist als —55 C

Elektrolytische Zellen vurden in der Vergangenheit bis +75'C.

für verschiedene Zwecke verwendet, so ist z. B. ein 35 Dieser Elektrolyt sorgt auch tar eine exakte Überelektrolytischer Kondensator grundsätzlich eine elek- tragung des aktiven Metalls, so daß der auf Grund des trolytische Zelle. Darüber hinaus wurden elektroly- Eingangssign Is vorhandene Stromfluß der einzige tische Zellen als Bestandteil verschiedener Systeme Stromfluß iMierhalb der elektrolytischen Zelle ist. zur Steuerung verwendet. Der erfindungsgemäße Der Elektrolyt weist ferner eine niedere Viskosität Elektrolyt ist besonders zur Verwendung in einer 40 auf, so daß man mit ihm ohne weiteres zur Herstellung elektrolytischen Coulometer-Zelle der in der USA.-Pa- der elektrolytischen Zelle arbeiten kann,
tentschrift 3 432 814 und in der deutschen Patentan- Es wird eine schwache Säure, nämlich Phosphormeldung P 1671 417.3 offenbarten Bauart geeignet. säure als Teil eines Elektrolytes in einer elektrolytischen

Da die oben beschriebene elektrolytische Coulo- Coulometer-Zelle verwendet. Es kann auch 7. B. meter-Zellc sich auf die Übertragung von Metall von 45 Perchlorsäure (HClO₁) im Elektrolyten verwendet einer ersten Elektrode auf eine zweite Elektrode werden, jedoch wirkt Perchlorsäure nicht innerhalb während einer bestimmten Zeit bezieht, kann die eines so großen Temperaturbereiches wie die Phosphor-Metallübertragungsfunktion derart gesteuert werden, säure.

daß die elektrolytische Zelle als Zeitmesser oder als Der aus schwacher Säure hergestellte Elektrolyt Teil eines Zeitmeßsystems Verwendung findet. Eine 50 weist einen verhältnismäßig niederen Arbeitsspanelektroiytische Coulometer-Zelle kann z. B. als Inte- nungsabfall in der Zelle, aber einen hohen Spannungsgrator oder Integralzähler oder als Speicherwerk ver- abfall bei der vollständigen Abtragung des aktiven wendet werden. Die elektrolytische Coulometer-Zelle Materials von der einen Elektrode und seiner Überkann auch zum Erhalt einer Steuerfunktion verwendet tragung auf die andere Elektrode auf und kann lange werden, da nach der Übertragung des ganzen aktiven 55 Zeit ohne Verfall und Verschlechterung gelagert Metalls von der ersten Elektrode auf die zweite Elek- werden.