DE1806134C - Galvanisches Primärelement mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder Alu miniumlegierung und einer alkalischen Losung als Elektrolyt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Primärelement wie sie im folgenden an Hand der Zeichnungen näher

mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder beschrieben werden, haben jedoch ergeben, daß mit

Aluminiumlegierung und einer alkalischen Lösung als dem erfindungsgemäßen Elektrolyt wesentlich günsti-

Elektrülyt. gere Resultate bezüglich der Eigenkorrosion zu errei-

Df.r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gal- 5 chen sind. Darüber hinaus zeigen die erh'ndungsge-

vanisches Primärelement zu schaffen, bei dem gegen- mäßen Elemente auch bezüglich Stromausbeute, Tem-

über den bisher benutzten Elementen die Eigen- peratur des Elektrolyten usw. gegenüber den bekann-

korrosion weitestgehend vermieden und die Stromaus- ten Elementen weitere Vorteile, über die im folgenden

beute erhöht ist. ebenfalls näher berichtet wird.

Das erfindungsgemäße galvanische Primärelement io Die Zeichnungen zeigen in

mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder F i g. 1 ein Vergleichsdiagramm der Abhängigkeit

Aluminiumlegierung und einer alkalischen Lösung der Stromausbeute von der Elektrolyttemperatur bei

wie beispielsweise NaOH, KOH, LiOH od. dgl. als einigen Beispielen von Aluminiumelementen gemäß

Elektrolyt ist dadurch gekennzeichnet, daß· der Elek- der Erfindung und solchen der üblichen Art,

trolyt Plumbite, Plumbate oder Stannate enthält. Als 15 F i g. 2 den Verlauf der Elektrolyttemperatur in

Plumbit kann jede Substanz der allgemeinen Formel Abhängigkeit von der Zeit bei den erfindungsgemäßen

M₂Pb(OH)₁, MPb(OH)₄, M₂[Pb(OH)₁J₃ benutzt Beispielen,

werden und als Plumbat jegliche Substanz der auge- F i g. 3 den Verlauf der Elektrolyttemperatur in

meinen Formel M₂Pb(OH)₆, MPb(OH)₈, M[Pb(OH)₈J₃. Abhängigkeit von der Zeit bei üblichen Elementen,

Dabei bedeutet M jeweils ein Metall. ao F i g. 4 die Abhängigkeit der Stromausbeute von der

Um praktische Beispiele anzugeben, wird im all- Zugabe von Kalium-Plumbit und Kalium-Plumbat und

gemeinen Natriumsalz, Kaliumsalz oder Lithiumsalz F i g. 5 die Abhängigkeit der Stromausbeute von der

verwendet. Als Stannat kann jegliche Substanz der Zugabe von Natrium-Stannat und Zinkat,

allgemeinen Formel M₂Sn(OH)₈, MSn(OH)₆ oder F i g. 6 die Eigenkorrosion des Elements bei einem

M₂[Sn(OH)O)₃ benutzt werden, wobei normalerweise 25 Zusatz von Natriumstannat und Natriumzinkat.

Na₂Sn(OH)₉ oder K₂Sn(OH)₈ in Betracht kommt. Auch Wird beispielsweise bei einem Element für 30 mA/cm³

liier ist in den allgemeinen Formeln M ein Metall. Stromfluß mit einem Elektrolyt aus 5 M · KOH und

Diese Salze werden normalerweise direkt dem Elek- einer negativen Elektrode aus 99,99 °/₀ Al die Elektrolvt als solche zugegeben. Die gleiche Wirkung wird trolyttemperatur von O auf 10⁰C, auf 30 ... 70°C jedoch erzielt, wenn man dem Elektrolyt eine chemi- 30 erhöht, so nimmt mit der Temperaturzunahme die sehe Blei- oder Zinuverbindung zugibt, die durch Stromausbeute scharf ab, wie sich aus der Kurve B in chemische Reaktion mit dem Flektre'yt bei Zugabe zu F i g. 1 ergibt. Die gleichen Werte ergeben sich bei diesem ein Plumbit, Plumbat od^r Stannat bildet. Gibt einem Zusatz von 0,1 Mol Natriumzinkat zum Elekman beispielsweise zu einer alkalisch η Lösung wie trolyten (Kurve C). Ist jedoch 0,01 Mol Kalium-Plum-NaOH, KOH od. dgl. PbO, PbO₂ oder PbO₃ zu, so 35 bit öder Kalium-Plumbat oder 0,1 Mol Natriumkann auf diese Weise in dem Elektrolyt Plumbit oder Stannat indem Elektrolyt enthalten, so sinkt die Strom-Plumbat erzeugt werden. Wird entsprechend SnO ausbeute nicht so stark ab, wenn sich die Elektrolytoder SnO₂ einer alkalischen Lösung zugegeben, so temperatur erhöht, wie in den Kurven A bzw. A' und kann in dem Elektrolyt Stannat erzeugt werden. A" in F i g. 1 dargestellt. Dies beruht darauf, daß die

Als Aluminiumelement kann ein Element vom Typ «0 Oberfläche der Aluminiumelektrode durch eine ver-

Al-Sauerstoff, Al—Luft, Al—NiOOH, AI—MnO₂, gleichsweise dichte und dünne Schicht substituierten

Al-AgO usw. benutzt werden, die eine negative Bleis oder Zinns bedeckt wird.

Lösungselektrode aus Aluminium und eine positive Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Plumbiten, Elektrode mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff ent- Plumbaten oder Stannaten wird gleichzeitig der haltenden Stoff aufweist und in einem alkalischen 45 wesentliche Vorteil erreicht, daß beim Betrieb des Elektrolyt arbeitet. Als Sauerstoffelektrode wird vor- Elementes die Elektrolyttemperatur nur langsam zugsweise eine gesinterte poröse KohlenstofTelektrode ansteigt. Beispielsweise steigt die Temperatur beim verwendet. Bei Aluminiumelemcnten, bei denen Ätz- Entladen eines Aluminium-Luft-Elementes, die wie kali als Elektrolyt verwendet wird, ist üblicherweise üblich einen Elektrolyt aus 5 M · KOH ohne Zusätze die Eigenkorrosion des Aluminiums sehr groß, diese 50 enthält, schnell mit der Zunahme der Zeit an, wie sich nimmt jedoch stark bei der Erzeugung einer hohen aus Kurve B in F i g. 3 ergibt. Dasselbe Resultat Stromausbeute bei der Entladung mit einer höheren ergibt sich bei einem Zusatz von 0,1 Mol Natrium-Stromdichte als einem vorgegebenen Wert ab. Erhöht zinkat zum Elektrolyten (Kurve C in Fi g. 3). Sie sich jedoch die Temperatur, so nimmt die Stromaus- kommt innerhalb von etwa 3 bis 5 Stunden zum beute rasch ab, und die Eigenkorrosion wird sehr groß, 55 Kochen. Wird jedoch demselben Elektrolyt 0,01 Mol so daß zweckmäßigerweise die Verwendung von AIu- Kalium-Plumbit KfPb(OH)₄ oder Kalium-Plumbat minium nicht in Frage kommt. KPb(OH),oderO,05 MolNatrium-StannatNa,Sn(OH),

Wie sich aus der deutschen Patentschrift 128 974, zugegeben, 30 steigt seine Temperatur nicht über 45

Zeile 12 bis 14, ergibt, sind bereits galvanische EIe* bzw. SO bzw. 4O⁰C, wie in den Kurven/1 bzw. A'

mente mit alkalischem Elektrolyten, die Plumbate 60 bzw. A" in F i g. 2 dargestellt. Demzufolge kann die

enthalten, an sich bekannt. Eine Verwendung derarti* Eigenkorrosion, die bei einer Temperaturerhöhung

ger Elektrolyte in Elementen mit negativer Aluminium- zunimmt, vermieden werden, und man erhält immer

elektrode ist jedoch bisher nicht vorgeschlagen. eine hohe Stromausbeute.

Zwar sind aus der USA.-Patentschrift 2 554 447 Die F i g. 4 und S zeigen den Einfluß auf die Strom* Elemente mit negativer Al-Elektrode bekannt, die im 85 ausbeute bei einer Temperatur von 5O⁰C und einem alkalischen Elektrolyten Alkaiizinkat enthalten. Mit StromfluO von 30 mA/cm', wenn der in der Batterie diesem Zusatz soll zwar ebenfalls die Eigenkorrosion verwendete Elektrolyt aus 5 M · KOH unter Verwende· Elements herabgesetzt werden. Vergleichsvenuche, dung einer Elektrode aus 99,99 ^β/_β Al entweder keinen

Zusatz enthält oder mit verschiedenen Mengen von Kalium-Plumbit, Kalium-Plumbat oder Natrium-Stannat versetzt ist. Die Stromausbeute wird durch diese Zusätze verbessert. Für den Fall des Zusatzes von Kalium-Plumbit oder Kalium-Plumbat erhält die Stromausbeute ein Maximum bei einer Konzentration von 0,005 bis 0,01 Mol und sinkt oberhalb 0,01 Mol ab, wie sich aus den Kurven A und A' in F i g. 4 ergibt. Allgemein wird ein gutes Ergebnis für die Stromausbeute bei einer Konzentration des Zusatzes unterhalb von 0,02 Mol erzielt.

Für den Fall der Verwendung von Natrium-Stannat erhält die Stromausbeute ein Maximum bei einer Konzentration von 0,05 bis 0,1 Mol und sinkt oberhalb 0,1 Mol, wie aus der Kurve A" in F i g. 5 ersichtlich, ab. Im allgemeinen wird ein gutes Ergebnis bezüglich der Stromausbeute mit einer Zusatzkonzentration von unterhalb 0,2 Mol erzielt. Die Stromausbeute bei einem Zusatz von Natriumzinkat zum Elektrolyten liegt wesentlich darunter (Kurve C in Fig. 5). ao

In F i g. 6 ist ein Vergleich bezüglich der Eigenkorrosion des Elements zwischen eirem erfindungsgemäßen Elektrolyt von 5 M · KOH mit einem Zusatz von Natriumstannat und einem Elektrolyt mit einem Zusatz von Natriumzinkat gegeben. Teststück 100 cm'-. Der Kurvenverlauf läßt klar die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Elektrolyten (Kurve,-!") gegenüber dem zinkathaltigen Elektrolyten (Kurve C) erkennen.

Somit wird gemäß der Erfindung durch einen Gehalt an Piumbit, Plumbat oder Stannat in dem alkalischen Elektrolyt eines galvanischen Primärelementes mit negativer Al-Elektrode die Eigenkorrosion der Aluminiumelektrode stark herabgesetzt bzw. fast völlig vermieden und gleichzeitig die Stromausbeute erhöht, so daß sich erhebliche Vorteile gegenüber den üblichen Elementen bekannter Art ergeben.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Galvanisches Primärelement mit einer negativen Elektrode aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und einer alkalischen Lösung als Elsktrolyt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt Plumbite, Plumbate oder Slannale enthält.

2. Galvanisches Primärelement nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Plumbite den Formeln M₁Pb(OH)₁, MPb(OH)₄ oder M₂[Pb(OH)₄Ja entsprechen, wobei M ein Metall ist.

3. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Plumbate den Formeln M₁Pb(OH)₈, MPb(OH)₆ oder M[Pb(OH),]₃ entsprechen, wobei M ein Metall ist.

4. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Stannate den Formel., MjSu(OH),, MSn(OH)_e oder M₂[Sn(OH),]₃ entsp:echen, wobei M ein Metall ist.

5. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Piumbit ein Kalium-Plumbit ist.

6. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plumbat ein Kalium-Plumbat ist.

7. Galvanisches Primärelement nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Stannat ein Natrium-Stannat ist.

8. Galvanisches Primärelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Plumbite, Plumbate oder Stannate unter 0,2 Mol liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen