DE1796284A1 - Wartungsfreier elektrischer Akkumulator - Google Patents

Description

• Wartungsfreier elektrischer Akkumulator Die Erfindung betrifft einen wartungsfreien Akkumulator mit einem in Wasser gelösten Elektrolyten und mit über den Elektrodenplatten angeordneten Absorptionsmitteln, die sowohl zur Bindung der bei der elektrochemischen'Zersetzung des Elektrolyten frei werdenden Gase, als auch zur Erzeugung eines von der Klemmenspannung des Akkumulators unabhängigen Hilfspotentiales dienen. Bei bekannten Akkumulatoren mit saurem oder auch alkalischem Elektrolyten sind über den Elektrodenplatten Absorptiönsmittel zur Bindung frei werdender Gase vorgesehen, die hauptsächlich eine infolge von Überladung auftretende Zersetzung des Elektrolyten reversibel züz machen und mindestens.einen Teil der aus dem Wasser elektrolytisch erzeugten Gase Sauerstoff bzw. Wasserstoff wieder zu Wasser zu rekombinieren gestatten. Bekannt ,sind Mittel zur katalytischen Rekombination beider Gassorten, soweit diese in stöchiometrLch äquivalenten Merxgen anfallen, Mittel zur Unterdrückung der einen oder der anderen Gassorte durch entsprechende Bemessung der polaren Kapazitäten eines Akkumulators sowie gasaufzehrende Hilfselektrpden, die jedoch nur geringe Potentiale aufweisen und insbesondere auf der Wasserstoffseite erhebliche Nachteile bringen, da edelmetallhaltige Hilfselektroden in Verbindung mit den negativen Platten Lokalelemente bilden und somit die durch Selbstentladen eines Akkumulators n.tstehende zusätzliche Wasserstoffentwicklung noch vermehren: Schließlich muß in allen Fällen auch dafür gesorgt sein, daß überschüssige Gase, meist Wasserstoff, aus dem Zellenraum entweichen können. Deshalb ist es bisher nicht möglich gewesen, wirklich gasdichte Akkumulatoren herzustellen oder solche, die auch nach längerer Betriebszeit keiner Auffüllung mit blasser bedürfen.
• Es ist weiterhin bekannt, über den Temperaturgang, der bei der Rekombination der Gase Wasserstoff und Sauerstoff an. dem Rekombinationskatalysator auftritt, eine Ladevorrichtung zu steuern: Die am Katalysator herrschende Temperatur ist jedoch nicht allein abhängig von der Menge der in der Zeiteinheit zu Wasser rekombinierten, Gase, sondern auch von der gerade herrschenden Außen-und Betriebstemperatur, so daß sich keine feste Bezugstemperatur für die Steuerung ergibt.

  Ziel der Erfindung ist ein wartungsfreier Akkumulator, der un-

  abhängig von Äußeren Einflüssen, wie z.B. Umgebungs- oder be-

  triebstemperatur, die Rekombination der unter bestimmten Be-

  dingungen entstehenden Gase 'Wasserstoff und Sauerstoff er-

  möglicht und gleichzeitig ein Hilfspotential zur Bestimmung

  des Ladezustandes bzw. zur Steuerung einer Ladestromquelle

  liefert.

  Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß- der Akkumulator gemäß der

  Erfindung anstelle der Zellenverschlußstopfen in den Öffnungen

  der Zellendeckel Brennstoffzellen enthält, die oberhalb einer

  Ionenaustauschermembran eine für Sauerstoff selekt ive und unter-

  halb dieser Ionenaustau schermembran eine für jJasserstoff

  selektive Elektrode haben und die die bei Überladung oder

  Selbstentladung des Akkumulators entv.ickelten Gase Wasserstoff

  und Sauerstoff unter gleichzeitiger Stromabgabe in Wasser zu-

  rückverwandeln.

  In der Zeichnung ist eine in eine Akkumulatorzelle einge-.

  schraubte, erfinf'unGsgemäß verwendete Brennstoffzelle im Schnitt

  d3 r gestellt, -nhand derer die Erfindung im folgenden näher er-

  läutcrt werden soll.

  Die Brennstoff zolle besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Ge-

  winde 2, mit dessen Hilfe sich die Brennstoffzelle anstelle

  eines Verscllliil?-topfeii:.3 in die Öffnun g des Deckels einer Zelle

  einschrauben 1:@?t. Das Gehäuse ist am oberen Ende durch eine

  poröse, h7droi-)hf@be Scheibe 3; aus 1-olytetrafluoräthylen abge-

  schlossen und c_thält drei S chiclil;f:ii, nämlich eine als. Sauer-

  stoffelektrode dienende Schicht 4, eine als Elektrolyt dienend.o

  Ionenaustaii:3clicl:@membran 5 und eine als Wasserstoffel(-ktrode

  dienende Schi clii 6, wobei die Schichten 4 und 6 dicht an der

  Ionenaustauschermembran 5 anliegen.

  Die Sauerstoffelektrode 4 besteht aus porösem Polyäthylen und Kohle und enthält Kobaltphthalocyanin als die Sauerstoffreduktion selektiv beeinflussenden Katalysator.
• Die Wasserstoffelektrode 6 besteht aus porösem Polyäthylen und Kohle und enthält Wolframcarbid als die Wasserstoffoxydation selektiv beeinflussenden Katalysator.
• Aus :den beiden Elektrodenschichten 4 und 6 werden Anschlußklemmen 7 und 8 nach außen geführt.
• Die Brennstoffzelle ist in die in der Figur angedeutete Akku- ` mulatorenzelle 9 mit Elektrolyt 10 und Elektrodenplatten 11 eingeschraubt.
• Findet nun beim Ladevorgang im Innern des Akkumulators eine Entwicklung von Wasserstoff und Sauerstoff statt, so wird der Wasserstoff an der Elektrode 6 oxydiert, während gleichzeitig an der Sauerstoffelektrode Sauerstoff reduziert wird, der entweder aus der Luft stammt oder durch die Elektrode 6 und die Ionenaustauschermembran 5 hindurch zur Sauerstoffelektrode 4 diffundiert ist. Zwischen den Klemmen 7 und 8 entgtelit ein Hilfspotential, das man zur Steuerung einer Ladestromquelle oder zur Bestimmung des Ladezustandes verwenden kann: Der Vorteil der erfindunGsgemäßen Anordnung besteht darin,-daß auch stöclü.ometrisch ungleiche Mengen Wasserstoff und Sauerstoff, die z.B. bei der Selbstentladung entstehen können, ohne jeden Elektrolytverlust verarbeitet werden, weil die Brennstoffzelle auf jeden Fall für eine Rücklieferung des aus dem Elektrolyten stammenden @-:asserstoffs in Form von Wasser sorgt, während die erforderliche Sauerstoffmenge entweder ausschließlich aus der Luft entnommen wird oder auch, wenn der betreffende Akkumulator Sauerstoffgas erzeugt und dieses gegebenenfalls den Innenraum verlassen hat, der verloren gegangene Sauerstoff auf diese Weise wieder ergänzt wird.

Claims (2)

1. Ansprüche 1. Wartungsfreier elektrischer Akkumulator mit einem in Wasser gelösten Elektrolyten und mit über den Elektrodenplatten angeordneten Absorptionsmitteln zur Bindung der bei d.er'elektrochemischen Zersetzung des Elektrolyten freiwerdenden Gase, sowie zur Erzeugung eines von der Klemmspannung des Akkumulators unabhängigen fiilfspötentials, dadurch gekennzeichnet, daß er anstelle der Zellenverschlußstopfen in den Öffnungen der Zellendeckel Brennstoffzellen enthält, die oberhalb einer Ionenaustauschermembran eine für Sauerstoff selektive und unterhalb dieser Ionenaustauschermembran eine für Wasserstoff selektive Elektrode haben und die die bei . Überladung oder Selbstentladung des Akkumulators entwickelten Gase Wasserstoff und Sauerstoff unter gleichzeitiger Stromabgabe.in Wasser zurückverwandeln.
2. 2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffelektrode der Brennstoffzelle als selektiven Katalysator Kobaltphthalocyanin, die Wasserstoffelektrode der Brennstoffzelle hingegen als selektiven Katalysator Wolframcarbid enthält und die beiden Elektroden durch einen niehtflüssigen, vorzugsweise Ionenaustauscher-Elektrolyten voneinander getrennt sind.