DE2735115C3 - Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom und galvanisches Element zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

JO

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen sowie auf ein galvanisches Element zur Durchführung dieses Verfahrens.

Diese galvanischen Elemente enthalten wenigstens J5 eine Zelle mit wenigstens einem Anodenraum und einem Kathodenraum.

Die Erfindung bezieht sich auf solche galvanische Elemente, die einen Raum aufweisen, der einen flüssigen Elektrolyt entnält, in dem sich Teilchen befinden, wobei sich der Elektrolyt und die Teilchen bewegen. Dieser Raum enthält ein als Elektronenkollektor bezeichnetes elektrisch leitendes Organ, das dazu bestimmt ist, die im Verlauf der in dem Raum ablaufenden elektrochemischen Reaktion freigesetzten elektrischen Ladungen zu sammeln oder die für diese Reaktion notwendigen elektrischen Ladungen zu liefern.

Der Ausdruck »Teilchen« wird in einem sehr allgmeinen Sinn verwendet; er bezeichnet feste Teilchen, Tropfen aus Flüssigkeiten oder Pasten, Gasbläschen, wobei diese Tropfen oder Bläschen beispielsweise Flüssigkeits- oder Gasemulsionen in dem Elektrolyt bilden, oder Mischungen solcher Teilchen.

Diese Teilchen können insgesamt aus einem Material bestehen, das an der chemischen Reaktion teilnimmt und »aktives Material« genannt wird.

Andererseits können die Teilchen teilweise aktiv sein und/oder als Träger für wenigstens ein aktives Material dienen. Dies gilt insbesondere bei Teilchen, die dieses aktive Material im Lösungszustand, im Legierungszu- m stand oder im Amalgamzustand enthalten, oder auch für Teilchen, deren Kern, der beispielsweise fest und elektrochemisch inaktiv ist, von dem aktiven Material überzogen ist, so daß die bestimmten Träger den Transport de? akiiwn Materials ermöglichen und b5 gegebenenfalls als Katalysatoren dienen.

In allen Fällen kann sich das aktive Material in einem beliebigen Aggregatzustand befinden; es kann beispielsweise fest, flüssig oder gasförmig sein. Seine chemische Zusammensetzung kann beliebig sein, beispielsweise ein Metall, Sauerstoff, Wasserstoff, ein Halogen, eine anorganische oder eine organische Verbindung, insbesondere ein Oxid, ein Salz, ein Kohlenwasserstoff, ein Alkohol, eine Säure, ein Amin oder eine Mischung dieser aktiven Materialien.

Die elektrochemische Reaktion, an der das aktive Material teilnimmt, kann sich in den Anodenräumen, wobei das aktive Material dann manchmal als »Brennstoff« bezeichnet wird, oder in den Kathodenräumen abspielen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf galvanische Elemente, in denen durch wenigstens einen ihrer Räume eine Strömung eines flüssigen Elektrolyts erzeugt wird, der Teilchen entsprechend der oben angegebenen Definition enthält die intermittierend mit dem Kollektor derart in Kontakt stehen, daß die Diffusion de&. aktiven Materials oder der sich aus der elektrochemischen Reaktion ergebrjsden Produkte begünstigt wird. Zur Erhöhung der Leistung pro Volumeneinheit dieser Elemente hat die Anmelderin in einer französichen Patentanmeldung Nr. 76 24 465 vom 6. August 1976 mit dem Titel »Generateurs electrochimiques ä lit de sedimentation« vorgeschlagen, in dem Raum eine Strömung zu erzeugen, bei der die Teilchen, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts ist, einen festen Zustand haben und angrenzend an die untere Fläche des Raums ein Sedimentationsbett bilden, wobei die Oberfläche dieser unteren Fläche wenigstens teilweise von der gesamten Oberfläche eines Elektronenkollektors oder von einem Teil dieser Oberfläche gebildet ist, die auf Seiten des Elektrolyts angeordnet ist.

Die Teilchen, die sich auf Grund ihres Gewichts vorzugsweise bei der unteren Fläche des Raums in einem mit »Sedimentationsbett« bezeichneten Gebiet konzentrieren, werden vom Elektrolyt mitgeführt

Die Bewegungen der Teilchen im Inneren dieses Sedimentationsbetts gewährleisten eine hohe Stromdichte, wobei sogar noch die Diffusionserscheinungen erleichtert werden. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die untere Räche mit Erhebungen zu versehen, die über einer Grundfläche angeordnet sind. Diese Grundfläche ist gegebenenfalls wenigstens zum Teil unkörperlich. Anschließend bezeichnet der Ausdruck »untere Fläche« des Raums entweder die tatsächliche Oberfläche dieser unteren Fläche, wenn sie keine Erhebungen aufweist, oder die Grundfläche, wenn sie mit Erhebungen versehen ist; der Ausdruck »Oberfläche« der unteren Fläche bezeichnet die tatsächliche Oberfläche.

Zur zweckmäßigen Bildung eines solchen Sedimentationsbetts ist nach der oben erwähnten Patentanmeldung v^vgesehen, daß jede Normale zur unteren Fläche des Raums, die gegen den Elektrolyt gerichtet ist, mit der ansteigenden Vertikalen einen Winke! mit dem Wert 0 oder einen kleinen Winkel und auf jeden Fall einen Winkel unter 90° bildet.

Damit die Bildung des Sedimentationsbetts erleichtert wird, können die Seitenflächen beim Eingang des Raums einen in der Strömungsrichtung divergierenden Winkel bilden, der vorzugsweise höchstens gleich 20° ist. Damit die Mitrahme dieses Sedimemationsbetts durch den Raum erleichtert wird, können die obere Fläche und die untere Fläche des Raums einen in der Strömunsrichtung konvergierenden Winkel bilden, der vorzugsweise höchstens 10° beträgt.

Zum gleichen Zweck können die Seitenflächen des Raums bei dessen Ausgang einen in der Strömungsrich-

lung konvergierenden Winkel bilden, der vorzugsweise folgende Hauptparameter eine Rolle:

höchstens 20° beträgt.

Wenn die Bildung des Sedimentationsbetts beim Eingang des Raums auch ohne Divergenz in dem Raum erhalten werden kann, ist es gegebenenfalls vorteilhaft, die Seitenwände des Raums größtenteils oder vollständig konvergierend auszubilden.

Bei der Schaffung des Sedimentationsbetts spielen ob = Dichte der Teilchen;

dt = Dichte des Elektrolyts;

D = mittlerer Durchmesser der Teilchen im Elektro

lyt;
u = mittlere Strömungsgeschwindigkeit in derr Raum, d. h. das Verhältnis:

Gesamtdurchflußmenge der Teilchen und des Elektrolyts Mittlerer Querschnitt des Strömungsfadens

Dieser mittlere Querschnitt wird senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in dem Raum an einer im wesentlichen in der Raummitte liegenden Stelle r> gemessen;

μ = Viskosität des Elektrolyts,
c = mittlerer Abstand zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche des Raums;

/. = mittlere Länge des Raums; -><>

/ = mittlere Breite des Raums;

die Werte e, L und /werden wie der mittlere Querschnitt an einer im wesentlichen in der Raummitte liegenden Stelle gemessen, wobei die Messung senkrecht zur unteren Fläche für e, parallel zur mittleren Strömungs- r> richtung in dem für L und senkrecht zu dieser Richtung für /durchgeführt wird;

R = Roynoldszahl =

2 </, <■ i/

= Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen r der Teilchen und dem Gesamtvolumen Γ des F.lcktrolyts in dem Raum an irgendeinem gegebenen Zeitpunkt. Ji

Vorzugsweise, do hat den Wert von wenigstens 2,5; d\ hat den Wert von höchstens 1,6; D hat den Wert von wenigstens 30 μπί; υ liegt zwischen 5 m/min und 60 m/min; e hat den Wert von höchstens 1 cm; das Verhältnis //e beträgt mindestens 10; L liegt zwischen ΙΟΰιΊ uitu t 111,WWUCISIUIItLIIIIgICICIICIISItIIIiIIIUCIiWlC das Verhältnis

a, b, c, d und 2 /'sind positive Exponenten; R hat den Wert von höchstens 4000; y/Vbeträgt höchstens 0.30; μ beträgt höchstens 0,01 Pa · s. w

Vorteilhafterweise hat do wenigstens den Wert 4; hat höchstens den Wert 1,4; D hat wenigstens den Wert 40μπι; der Wert von υ liegt zwischen 10 m/min und 30 m/min; der Wert von e liegt zwischen 1 mm und 5 mm; der Wert von l/e beträgt wenistens 20; der Wert von L liegt zwischen 20 cm und 60 cm; R hat höchstens den Wert 3000; v/V hat höchstens den Wert 0,15; μ hat höchstens den Wert 0,005 Pa · s. Es kann notwendig sein, wenigstens zwei Kammern mit Sedimentationsbett in Serie zu schalten. Eine dieser Kammern ist ein oben definierter elektrochemischer Raum, also ein Raum mit Sedimentationsbett, und die andere Kammer kann ein weiterer elektrochemischer Raum oder eine Kammer ohne Elektronenkollektor, insbesondere eine Zuleitungskammer sein. Wenn diese Serienschaltung ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt wird, ergibt sich eine Störung des Sedimentationsbetts in der abströmungsseitig liegenden Kammer, und es ist erforderlich, das Sedimentalionsbett in einer zusätzlichen Vorrichtung wiederherzustellen, ehe der FJcktro lyt und die Teilchen in diese Kammer eingefühn werden. Diese Vorrichtung, die beispielsweise eine der Vorrichtungen sein kann, die in der französischer Patentanmeldung Nr. 76 24 466 vom 6. August 1976 mil dem Titel »Generateurs electrochimiques ä lit dc Sedimentation et ä alimentation divergente« sein kann erhöht den Platzbedarf und den Preis des galvanischer Elements.

Die Schwierigkeit der Zusammenfügung von Kam mern in der Weise, daß sie nacheinander von einerr flüssigen Elektrolyt durchströmt werden, der Teilcher enthält, besteht übrigens auch dann, wenn keine Sedimentation von Teilchen in den Kammern erfolgi und die Teilchen nicht im festen Zustand vorliegen, da sich die Strömungsstörungen allgemein von einer Kammer zur anderen übertragen.

Mit Hilfe der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden. Nach der Erfindung ist das Verfahrer zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen in einem Element mi< wenigstens zwei Kammern, die jeweils zwei Hauptflächen aufweisen, wobei durch die zwei Kammern eine serielle Strömung einer Elektrolytflüssigkeit erzeugt wird, die zumindest teilweise aktive Teilchen und/oder zumindest ein aktives Material transportierende Teilchen enthält, und wobei wenigstens eine der Kammern, Raum genannt, wenigstens einen Elektronenkollektor enthält. uauuiLU gekennzeichnet, daß uic Strömung von einer der zwei Kammern, der Zuströmkammer, zu der anderen Kammer, der Abströmkammer, über eine Verbindungsleitung erfolgt, deren zwei Öffnungen an den einander am nächsten liegenden Hauptflächen der zwei Kammern münden und jeweils von einem Rand auf der Seite der angrenzenden Hauptfläche so begrenzt sind, daß die Strömungslinien der Strömung bei jedem der Ränder praktisch senkrecht zu diesem land verlaufen.

Unter »Strömungslinie« wird eine Kurve verstanden, die an jedem ihrer Punkte tangential zum Geschwindigkeitsvektor an diesem Punkt verläuft

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein galvanisches Element zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert Es zeigen:

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines galvanischen Elements nach der Erfindung mit zwei Kammern in einem Vertikalschnitt parallel zur mittleren Strömungsrichtung in den zwei Kammern,

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf das galvanische Element von F i g. 1 in einem Schnitt längs einer zur unteren Fläche der oberen Kammer parallelen Ebene,

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres galvanisches Element nach der Erfindung mit zwei Kammern in einem Schnitt längs einer zur unteren

Fläche der oberen Kammer parallelen Ebene,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des galvanischen Elements von F i g. 3 in einem Schnitt längs einer parallel zur mittleren Strömungsriehtung in den zwei Kammern verlaufenden Vertikalebene,

F i g. 5 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres erfincVigsgemäßes galvanisches Element mit zwei Kammern in einem Schnitt längs einer zur unteren Fläche der oberen Kammer parallelen Ebene.

Fig.6 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes galvanisches Element mit zwei Kammern in einem Schnitt längs einer zur unteren Fläche der oberen Kammer parallelen Ebene,

F- i g. 7 eine schematische Draufsicht auf ein galvanisches Element mit zwei Kammern in einem Schnitt längs einer zur unteren Fläche der oberen Kammer parallelen Ebene, (bei diesem Element verlaufen die Kammer 10 wird obere Kammer genannt, und die andere Kammer 11 wird untere Kammer genannt. Die obere Kammer 10 enthält eine untere Fläche 101 und eine obere Fläche 102. Die untere Kammer 11, die auch als Raum bezeichnet wird, enthält eine untere Fläche 111, die von der oberen Fläche eines Elektronenkollektors HU gebildet wird, sowie eine obere Fläche 112. Die unteren Flächen 101 und 111 und die oberen Flächen 102 und 112 verlaufen im wesentlichen eben und horizontal.

Die Kammern 10 und 11 stehen über eine Verbindungsleitung 20 miteinander in Verbindung. Die obere Öffnung 200 der Verbindungsleitung 20 mündet an der unteren Fläche 101 der oberen Kammer 10, und die untere Öffnung 201 der Verbindungsleitung 20 mündet an der oberen Fläche 112 der unteren Kammer H. Die obere öffnung 200 ist auf der Seite der

r>i U •in-tmr.rn ,ΊησΓΡΠ7ΡπΗρη iint*»rr»n Flanks \(\ί

verbindenden Leitung nicht senkrecht zu diesen Rändern).

Γ i g. 8 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres crfindungsgemäßes galvanisches Element mit drei Kammern.

F-" i g. 9 eine schematiche Darstellung des Generators von F i g. 8 in einem Schnitt längs einer zu den mittleren Strömungsrichuingeri in den drei Kammern parallelen Vertikalebene,

Fig. 10 eine schematische Darstellung des galvanischen Elements nach den F i g. 8 und 9 in einem Schnitt längs 7iner zu den mittleren .Strömungsrichtungen in den drei Kammern senkrechten Vertikalebene.

F i g. 11 eine schematische Darstellung eines weiteren galvanischen Elements nach der Erfindung mit 18 Kammern.

F^: i g. 12 eine schematische Darstellung eines weiteren galvanischen Elements nach der Erfindung mit zwei Kammern in einem Schnitt längs einer parallel zu den mittleren .Strömungsrichtungen in den zwei Kammern verlaufenden Vertikalebene.

Fig. 13 eine schematischc Draufsicht auf das in Fig. 12 dargestellte Element in einem Schnitt längs einer zur unteren (-lache der oberen Kammer parallelen Ebene.

F" i g. 14 eine schematische Darstellung eines weiteren galvanischen Elements nach der Firfindung mit fünf Kammern in einem Schnitt längs einer zu den Hauptflächen der Kammern senkrecht und zu den mittleren Strömungsrichtungen in diesen Kammern parallel verlaufenden Ebene.

Fig. 15 eine schematische Darstellung auf das in Fig. 14 dargestellte galvanische Element in einem Schnitt längs einer parallel zu den Hauptflächen der Kammern verlaufenden Ebene.

Fig. 16 und 17 jeweils Draufsichten auf eine als Zuleitungsvorrichtung verwendete Zuströmkammer eines erfindungsgemäßen galvanischen Elements in einem Schnitt längs einer zur unteren Fläche dieser Kammer parallelen Ebene.

Damit die Zeichnung klarer wird, sind die Teilchen nur in einem Teil der Fig. 1 und 14 und nicht in den anderen Figuren dargestellt worden; in den F i g. 3 bis 7, 12 und 13 sind nur die Verbindungsleitungen und die Kammern der erfindungsgemäßen galvanischen Elemente dargestellt worden.

In Fig.! ist ein galvanisches Element ! gemäß der Erfindung dargestellt. Dieses Element 1 enthält zwei übereinanderliegende und in Serie geschaltete Kammern 10 und 11: die am weitesten oben liegende Rand 2001 begrenzt, der geradlinig verläuft und mit dieser Fläche 101 einstückig verbunden ist. Die untere Öffnung 201 ist auf der Seite der angrenzenden oberen Fläche 112 von einem unteren Rand 2011 begrenzt, der rechtwinklig verläuft und mit dieser Fläche 112 einstückig verbunden ist. Die untere Kammer 11 weist zwei ebene Seitenflächen 113 und 114 auf, die parallel und senkrecht zur unteren Fläche 111 verlaufen. Die obere Kammer 10 weist in der gleichen Weise zwei ebene Seitenflächen 103 und 104 auf, die parallel und senkrecht zur unteren Fläche 101 verlaufen. Die Seitenflächen 113 und 114 schließen sich über seitliche Verbindungslinien 1130 und 1140 an die obere Fläche 112 an, wobei der untere Rand 2011 rechtwinklig zu diesen seitlichen Verbindungslinien 1130 und 1140 verläuft. In der gleichen Weise schließen sich die Seitenflächen 103 und 104 über seitliche Verbindungslinien 1030 und 1040 an die untere Fläche 101 an, wobei der obere Rand 2001 rechtwinklig zu diesen seitlichen Verbindungslinien 1030 und 1040 verläuft. Die Normalschnitte der Kanten, die von der die Ränder 2001 und 2011 verbindenden ebenen Fläche 2000 und den an diese Ränder angrenzenden Flächen 101 und 112 gebildet werden, weisen Ergänzungswinkel «o und λι auf.

Eine Zuleitungsvorrichtung 106, die an die Öffnung 105 der oberen Kammer 10 an dem Ende angeschlossen ist. die dem Finde gegenüberliegt, bei dem sich die obere Öffnung 200 der Verbindungsleitung 20 befindet, ermöglicht es, in die als Zuströmkammer bezeichnete Kammer 10 einen Elektrolyt 21 einzuführen, der feste Teilchen 22 enthält, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts 21 ist. Die Teilchen 22 bilden in der Zuströmkammer 10 ein Sedimentationsbett 100, das an die Oberfläche der unteren Fläche 101 angrenzt und vom Elektrolyt 21 mitgeführt wird, wobei die mittlere Strömungsriehtung des Elektrolyts 21 und der Teilchen 22 in Richtung des Pfeils Fo parallel zur unteren Fläche 101 und zu den Seitenflächen 103 und 104 verläuft.

Der Elektrolyt 21 und die Teilchen 22 strömen also von der Zuströmkammer 10 über die Verbindungsleitung 20 zur Abströmkammer 11. Der Pfeil FlO gibt die Richtung einer Strömungslinie in unmittelbarer Nähe des oberen Rands 2001 an. Die Richtung des Pfeils FlO verläuft im wesentlichen senkrecht zu diesem oberen Rand 2001. In der gleichen Weise gibt der gestrichelte Pfeil FIl die Richtung einer Strömungslinie in unmittelbarer Nähe des unteren Randes 2011 an, wobei die Richtung dieses Pfeils FIl im wesentlichen senkrecht zu diesem unteren Rand 2011 verläuft.

Von der Verbindungsleitung 20 aus strömt der die

Teilchen 22 enthaltende Elektrolyt 21 dann in die Abströmkammer 11, wobei die mittlere Strömungsrichtung in Richtung des dem Pfeil Fo entgegengerichteten Pfeils Fi verläuft; die Teilchen 22 bilden dabei wieder ein ungestörtes Sedimentationsbett, das an die Oberfläche der unteren Fläche IM angrenzt. Der Elektrolyt wird dann mit den Teilchen, die während ihres Durchgangs durch den Raum 11 auf Grund der elektrochemischen Reaktion nicht verbraucht worden sind, aus dem Raum 11 mit Hilfe der Ableitleitung H6 abgeführt, die an die Öffnung 115 des Raums Il angeschlossen ist: diese öffnung 115 befindet sich an dem Ende des Raums 11, das dem Ende gegenüberliegt, bei dem sich die untere Öffnung 201 der Verbindungsleitiing 20 befindet. Die Winkel <\₀ und Λι liegen vorzugsweise zwischen 70° und 110°. und sie sind vorteilhafterweise gleich 90"; zu kleine oder zu große Werte führen zu Störungen in dem in der Abströmkammer 11 gebildeten Sedimentations-

7-,:„i t.i ...: ι „:_,

.1.H-IIIIUIIg MOI1.I VVIIU, .1MIU

Stellen senkrecht /u diesem Rand 4011. Auf diese Weise ergibt sich in den in Serie geschalteten Kammern ein (nicht dargestellter) Elektrolyt- und Teilchenstrom, dessen mittlere Strömungsrichtungen in den Kammern 31, 30 entsprechend den horizontalen Pfeilen F3I und F30 entgegengesetzt, jedoch parallel zu den Seitenflächen 303,304,313 und 314 verlaufen.

Die Teilchen bilden dabei in jeder Kammer ein Sedimentationsbett, das an die Oberfläche der unteren Fläche der jeweiligen Kammer angrenzt. Eine der Kammern kann einen Elektronenkollektor enthalten und einen Raum bilden. Die zwei Kammern können ebenfalls Räume bilden.

In den F i g. 5 und 6 sind zwei galvanische Elemente 5 und 6 nach der Erfindung dargestellt, die dem ziivo^r beschriebenen Element 3 gleichen, in denen jedoch die Verbindungsleitung 40 durch zwei andere vertikale Verbindungsleitungen 50 und 60 ersel/t ist. Zur

\/ ' f I» J O t% ' ί

'rl

Teilchen 22 nur in den Kammern 10 und 11 und in der Verbindungsleitung 20 von F i g. 1 dargestellt worden.

In den F i g. 3 und 4 ist ein weiteres galvanisches Element 3 nach der Erfindung dargestellt. Dieses Element enthält zwei übereinanderliegende Kammern

30 und 31; die untere Kammer 31 bildet dabei die Zuströmkammer. Die obere Kammer 30 weist zwei im wesentlichen vertikale Seitenflächen 303 und 304 auf, die mittels einer vertikalen Stirnwand 305 verbunden sind, die von einem Abschnitt eines rotationssymmetrischen Zylinders gebildet ist. In der gleichen Weise enthält die untere Kammer 31 zwei im wesentlichen vertikale Seitenflächen 313 und 314, die mittels einer vertikalen Stirnfläche 315 verbunden sind, die von einem Abschnitt eines rotationssymmetrischen Zylinders gebildet ist. Die Zuströmkammer 31 ist mit der Abströmkammer 30 über eine vertikale Leitung 40 verbunden, deren obere Öffnung 400 an der ebenen und horizontalen unteren Fläche 301 der oberen Kammer 30 mündet; diese obere Öffnung 400 wird auf Seiten der unteren Fläche 301 von einem oberen Rand 4001 begrenzt, der die Form eines Kreisbogens hat, der senkrecht zu den Endvertinduneslinien 3051 und 3052 entsprechend der Verbindung der Stirnfläche 305 mit der unteren Fläche 301 der oberen Kammer 30 verläuft. In der gleichen Weise mündet die untere Öffnung 401 der Leitung 40 an der ebenen und horizontalen oberen Fläche 312 der unteren Kammer 31; diese Öffnung 401 ist auf Sei ten der oberen Fläche 312 durch einen unteren Rand 4011 begrenzt, der die Form eines Kreisbogens hat, der senkrecht zu den Endverbindungslinien 3151 und 3152 entsprechend den Verbindungen der Stirnfläche 315 mit der oberen Fläche 312 der unteren Kammer

31 verläuft. Der Elektrolyt, und die (nicht dargestellten) Teilchen werden über eine (nicht dargestellte) Zuleitungsleitung in das Element 3 eingeführt, die an der Öffnung 316 der unteren Kammer 31 mündet. Der Elektrolyt und die Teilchen, die nicht verbraucht worden sind, werden dann über eine (nicht dargestellte) Ableitleitung, die an der Öffnung 306 der oberen Kammer 30 mündet, aus dem Element 3 abgeführt. Die Öffnungen 316 und 306 sind Vorrichtungen, die den Öffnungen 115 und 105 der Kammern 10 und 11 nach den F i g. 1 und 2 entsprechen.

Als Folge dieser Anordnung verlaufen alle Richtungen F300 der Strömunglinien in unmittelbarer Nähe des oberen Randes 4001 rechtwinklig zu diesem Rand 4001, und alle Richtungen F310 der Stromlinien in unmittelbarer Nähe des unteren Randes 4011 verlaufen an allen Kammern dieser Elemente 5 und 6 dargestellt worden; die unteren Ränder der Leitungen 50 und 60 sind in der gleichen Weise wie die entsprechenden oberen Ränder ausgebildet.

Der obere Rand 501 der Verbindungsleitung 50 des galvanischen Elements 5 ist von einem Kreisabschnitt 51 gebildet, der durch zwei gerade Linien 52 und 53 verlängert ist, die jeweils senkrecht zu den Stirnrändern 3051 und 3052 verlaufen. Die Richtungen F5 der Strömungslinien in unmittelbarer Nähe des oberen Randes 501 verlaufen senkrecht zu diesem Rand. Der obere Rand 601 der Verbindungsleitung 60 des galvanischen Elements 6 ist von einem Kreis gebildet, der im Abstand von den Seitenflächen 303, 304 und von der Stirnfläche 305 liegt. Alle Richtungen F6 der Strömungslinien in unmittelbarer Nähe des oberen Randes 601 verlaufen senkrecht zu diesem Rand. Der obere Rand 601 der Verbindungsleitung 60 liegt in unmittelbarer Nähe der Stirnfläche 305, damit ein Stocken des Elektrolyts und der Teilchen zwischen diesem Rand und der Stirnfläche vermieden wird. Es muß jedoch vermieden werden, daß der obere Rand 601 taneential zu Stirnfläche 305 verläuft, wie in F i g. 7 angegeben ist. Tatsächlich haben die Strömungslinien in unmittelbarer Nähe der Stirnfläche 305 Verlaufsrichtungen F7, die nicht mehr senkrecht zum oberen Rand 601 liegen. Daraus ergibt sich eine Störung im Sedimentationsbett der Abströmkammer 30.

Der Abstand c/6 zwischen dem oberen Rand 601 und der Stirnfläche 305 liegt aus diesen Gründen vorzugsweise zwischen D 6/20 und D6/2, wobei D6 der Durchmesser des oberen Randes 601 ist.

Wenn jedoch die in unmittelbarer Nähe des kreisförmigen Randes liegende Stirnfläche eine gegen den Elektrolyt gerichtete konkave Ausnehmung aufweist, dann kann der Rand gegebenenfalls so angeordnet werden, daß er tangential zur äußersten Verbindungslinie dieser Stirnfläche liegt. Ein solches galvanisches Element 16 nach der Erfindung ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt.

Die Anordnung dieses Elements gleicht dem Element 6 mit dem Unterschied, daß die Stirnfläche 1605 der oberen Kammer 160 und die Stirnfläche 1615 der unteren Kammer 161 eine halbringförmige Form haben, wobei die konkave Ausnehmung gegen den Elektrolyt gerichtet ist. Die Verbindungsleitung 17 weist eine obere öffnung 170 auf, die von einer Abrundung gebildet ist, die sich tangential an die untere Fläche 1601 der oberen Kammer 160 gemäß dem kreisförmigen

Il

oberen Rand 1701 anschließt, der tangential zum Halbkreis 16051 entsprechend der tangentialen Verbindung der Stirnfläche 1605 mit der unteren Fläche 1601 verläuft; der Halbkreis 16051 ist dabei die Endlinie der Verbindung. Der unlere Teil der Verbindungsleitung 17 hai eine ebensolche Form, was bedeutet, daß der kreisförmige untere Rand 1711 tangential zur halbkreisförmigen Endverbindungslinie 16151 verläuft, wobei der Rand 1711 und die Linie 16151 mit der oberen Fläche 1612 der unteren Kammer 161 zusammenlaufen. Diese Anordnung ermöglicht einen rechtwinkligen Verlauf der (nicht dargestellten) Strömlingslinien zu den benachbarten Rändern in der gleichen Weise, wie in Fig. 6 dargestellt wurde, da die den konkaven Ausnehmungen entsprechenden Räume die Verteilung des die Teilchen enthaltenden Elektrolyts um die öffnungen 170 und 171 der Verbindungsleitung 17 genuteten.

IJIi. ,,„,I 1t ......>...ι

Fläche 91 dicht bei der gekrümmten Linie 951 zusammenläuft, jedoch mit dieser Linie nicht zusammenfällt. Die gleichen Zellen 12-1 und 12-2 enthalten jeweils eine Kammer 12 mit einer unteren Fläche 121 und einer oberen Fläche 122; diese Flächen verlaufen im wesentlichen eben und horizontal, und sie haben die gleiche Form, die von einem Rechteck Rgebildet ist, das an den zwei gegenüberliegenden Seiten A₁ und A2 durch zwei halbkreisförmige Flächen Q und C2 verlängert ist. Die geraden Seiten der zwei Flächen 121 und 122 sind durch zwei Seitenflächen 123, 124 in Form halber lotationssymmctrischer Zylinder verbunden, und die gekrümmten Ränder der halbkreisförmigen Flächen G u^d G der Flächen 121 und 122 sind durch zwei haibringförmige Stirnflächen 125 und 126 verbunden, deren seitliche und stirnseitige konkave Ausnehmungen gegen die Kammer 12 gerichtet sind. Die Ebene ^8 ist ebenfalls eine Symmetrieebene für die Zellen 12-1 und

jeweils vorzugsweise eine vertikal parallel zur mittleren Strömungsrichcung in den Kammern verlaufende Symmetrieebene auf. In F i g. 6 ist eine solche Symmetrieebene angegeben. Die Strömungsrichtung des Elektrolyts und der Teilchen in den in den Ii g. 1 bis 6, 12 und 13 dargestellten Elementen können auch umgekehrt sein, wobei sie beim Element 1 von unten nach oben und bei den Elementen 3, 5, 6 und 16 von oben nach unten verläuft. Die Zuströmkammern werden dabei Abströmkammern, ohne .^aß sich die anderen Sfömungseigenschaftcn im wesentlichen ändern. Diese mittels der Erfindung erhaltene überraschende Eigenschaft erlaubt eine große Flexibilität bei der Serienschaltung von Kammern.

In den Fig.8 bis 10 ist ein weiteres Beispiel eines galvanischen Elements 8 nach der Erfindung dargestellt. Dieses Element enthält eine Zuleitungsvorrichtung 9 und zwei Zellen 12-1 und 12-2 mit gleichartigem Aufbau; die Zuleitungsvorrichtung 9 und die Zellen 12-1 und 12-2 bilden zusammen ein Modul.

Die Zuleitungsvorrichtung 9, also die Modulversorgungsvorrichtung, enthält eine Kammer 90 mit einer unteren Fläche 91. einer oberen Fläche 92 und zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 93 und 94.

Die untere Fläche 91 und die obere Fläche 92 sind eben, parallel und horizontal. Die einander gegenüberliegenden Seitenflächen 93 und 94 sind eben, und sie verlaufen vertikal in einem Winkel β von vorzugsweise höchstens 20° divergierend in der mittleren Strömungsrichtung in der Kammer 90 zueinander; diese Richtung ist durch den Pfeil F9 angegeben.

Die Seitenflächen 93 und 94 sind an der Stelle, an der sie den größten Abstand voneinander haben, mittels einer Stirnfläche 95 verbunden, die von einem vertikalen Zylinderabschnitt beispielsweise einem Abschnitt eines rotationssymmetrischen Zylinders gebildet ist; der Schnitt dieses Abschnitts durch die Fläche 91 ist eine gekrümmte Linie 951, die auf diese Weise eine Enidverbindungslinie ist.

Die Zuleitungsvorrichtung 9 endet an ihrem engsten Ende, das dem Zylinderabschnitt 95 gegenüberliegt, mit einer Versorgungsleitung 96, deren Achse 961 parallel zur mittleren Strömungsrichtung F9 verläuft. Die Zmleitungsvorrichtung 9 enthält eine zylindrische Verbindungsleitung 97, deren Vertikalachse 973 in der Vertikalebene PS parallel zur Richtung F9 liegt, die die Symmetrieebene dieser Zuleitungsvorrichtung 9 ist. Die Verbindungsleitung 97 weist eine obere Öffnung 970 auf, deren oberer kreisförmiger Rand 9701 mit der unteren

Λ\ η rnnl'i-nnU

k λ t# f\ η Λ .

Rechtecks R verläuft. Die untere Fläche 121 und die untere Hälfte der Seitenflächen 123. 124 sowie der Stirnflächen 125, 126 sind von der auf der Seite der Kammer 12 liegenden Oberfläche eines Elektronenkollektors 1211 gebildet.

Die untere öffnung 971 der Verbindungsleitung 97, die als Versorgungsleitung für die Kammer 12 der Zelle 12-1 dient, ist von einem kreisförmigen unteren Rand 9711 begrenzt, der in der Nähe der Stirnfläche 125 mit der oberen Fläche 122 der Zelle 12-1 zusammenläuft. Wie zuvor in den Fig. 12 und 13 dargestellt wurde, kann der kreisförmige Rand 9711 tangential zur Endverbindungslinie 1251 der Stirnfläche 125 mit der oberen Fläche 122 verlaufen.

Die Kammer 12 der Zelle 12-1 enthält in der Nähe des der Öffnung 971 gegenüberliegenden Endes eine zylindrische Ableitleitung 14 mit (nicht dargestellter) vertikaler Achse in der Symmetrieebene PS. Der kreisförmige Rand 1401, der die obere öffnung 140 der Leitung 14 begrenzt, läuft in der Nähe der Stirnfläche 126 mit der unteren Fläche 121 zusammen, was bedeutet, daß eine ähnliche Anordnung wie beim Rand 9711 bezüglich der Stirnfläche 125 vorliegt.

Die untere öffnung 971 dieser Ableitleitung 14, -lie als Verbindungsleitung zwischen den Zellen 12-1 unü 12-2 dient, hat eine Form und Ausgestaltung wie die untere öffnung 971 der Verbindungsleitung 97, und sie ist von einem kreisförmigen Rand 9711 begrenzt, der mit der oberen Fläche 122 der Zelle 12-2 zusammenläuft. Die Ableitleitung 14 der Zelle 12-2, die ebenso wie die Leitung 14 der Zelle 12-1 angeordnet ist, dient als Ableitleitung für das galvanische Element 8. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Störung des auf der Zuströmseite der Leitung 14 in der Kammer 12 der Zelle 12-2 liegenden Sedimentationsbetts vermieden wird.

In jeder der Zellen 12-1 und 12-2 steht wenigstens ein Abschnitt 1221 der oberen Fläche 122, beispielsweise der dem Rechteck R entsprechende Abschnitt in einer Ionenverbindung mit einem elektrochemisch der Kammer 12 zugeordneten Raum 13. In die Versorgungsleitung 96 der Zuleitjngsvorrichtung 9 wird ein (nicht dargestellter) flüssiger Elektrolyt eingeleitet, in dem sich (nicht dargestellte) feste Teilchen befinden, deren Dichte größer als die Dichte des Elektrolyts ist. Der Divergenzwinkel ß, der vorzugsweise höchstens 20° beträgt, ermöglicht eine zunehmende Vergrößerung der Oberfläche der unteren Fläche 91 während der Fortbewegung des Elektrolyts und der Teilchen in der

Kammer 9.

Auf diese Weise wird ein an die Oberfläche der unteren Fläche 91 angrenzendes Sedimentationsbett erhalten, das vom Elektrolyt in der durch den Pfeil F9 angegebenen mrtleren Richtung im wesentlichen horizontal und parallel zur Symmetrieebene P8 mitgeführt wird. Die Teilchen und der Elektrolyt strömen dann durch die Verbindungsleitung 97 in die Kammer 12 der Zelle 12-1 und dann durch die Verbindungsleitung 14 der Zelle 12-1 in die Kammer 12 der Zelle 12-2. Die Verbindungsleitungen 97 und 14, die der Verbindungsleitung 60 von Fi g. 6 entsprechen, sind so angeordnet, daß die Richtung der (nicht dargestellten) Strömungslinien in unmittelbarer Nähe der Ränder 9701 und 9711 der Verbindungsleitung 97 und in unmittelbarer Nähe der Ränder 1401 und 9711 der Verbindungsleitung 14 im wesentlichen rechtwinklig zu diesen Rändern verläuft. Daraus ergibt sich die Bildung ungestörter Sedimentationsschichten in den Kammern 12 der Zellen 12-1 und 12-2, wobei diese (nicht dargestellten) Sedimentationsschichten vom Elektrolyt in den von den Pfeilen F12-1 und FYl-I angegebenen Richtungen im wesentlichen horizontal und parallel zur Symmetrieebene P8 mitgeführt werden.

Die Zuleitungsvorrichtung 9 und die Zellen 12-1 und 12-2 sind vorzugsweise derart wechselweise angeordnet, daß die durch die Pfeile F9, F12-1, F12-2 angegebenen mittleren Strömungsrichtungen abwechselnd entgegengesetzt verlaufen, wie in F i g. 9 dargestellt ist. Vorteilhafterweise fällt die Endverbindungslinie 951 im wesentlichen mit der Krümmung des größten horizontalen Halbkreises 1252 der Stirnfläche 125 der Zelle 12-1 an einer Sehne zusammen, deren Länge c/8 wenigstens gleich dem doppelten Innendurchmesser DS der Leitung 97 ist, und die Achse 973 der Leitung 97 liegt im wesentlichen im gleichen Abstand von der Linie 951 und vom Halbkreis 1252. Wenn die Verbindungsleitung 97 keinen kreisförmigen Innenquerschnitt hat, entspricht der Wert D 8 dem mittleren Innendurchmesser dieser Leitung, d. h. dem Wert 4 S/P, wobei S die innere Querschnittsfläche der Verbindungsleitung senkrecht zur mittleren Strömungsrichtung in dieser Leitung und P der Umfang dieses Querschnitts sind. Die Strömung kann noch weiter verbessert werden, indem die Öffnungen der Verbindungsleitungen 97 und 14 abgerundet werden. Die Abrundungen gehen dabei vorzugsweise tangential in die angrenzenden Flächen über, wie zuvor in F i g. 12 dargestellt wurde.

Der Abstand zwischen der unteren Fläche 91 und der oberen Fläche 92 der Zuleitungsvorrichtung 9 kann in der Strömungsrichtung in der Vorrichtung 9 abnehmen, was ermöglicht, den Divergenzwinkel β über 20° zu erhöhen, was folglich eine Verringerung des Platzbedarfs der Versorgungsvorrichtung ermöglicht. Ebenso können beispielsweise Zuleitungsvorrichtungen 9 mit mehreren einander gegenüberliegenden und paarweise divergierenden Seitenflächen sowie mehreren Versorgungsleitungen vorgesehen werden. In Fig. 16 ist beispielsweise eine solche Zuleitungsvorrichtung 9/4 dargestellt, die vier einander paarweise gegenüberliegende Seitenflächen 93-1, 94-1, 93-2, 94-2 aufweist, die beispielsweise senkrecht zur unteren Fläche 91 dieser Vorrichtung verlaufen. Die einander gegenüberliegenden Flächen 93-1,94-1 schließen den Winkel β 1 ein, und die einander gegenüberliegenden Flächen 93-2, 94-2 schließen den Winkel β 2 ein; die vorzugsweise gleichen Winkel β I. β 2 divergieren in Richtung zur oberen öffnung 970 der Verbindungsleitung 97. Die Versorgungsleitung 96-1 schließt sich an das gegenüberliegende Flächenpaar 93-1,94-1 an der Stelle an, an der diese Flächen den kleinsten Abstand haben. In der gleichen Weise schließt sich die Versorgungsleitung 96-2 an das gegenüberliegende Flächenpaar 93-2,94-2 an der Stelle an, an der diese Flächen den kleinsten Abstand haben. Die Seitenflächen 93-1 und 94-2 sind miteinander verbunden, und die Seitenflächen 94-1 und 93-2 sind an der Stelle durch die Stirnfläche 95 verbunden, an der sie

ίο am weitesten voneinander entfernt sind. Diese Anordnung ist beispielsweise dann von Nutzen, wenn das galvanische Element während seines Betriebs Seitenneigungen ausgesetzt werden kann.

Die Zuleitungsvorrichtung 96 kann andererseits

wenigstens einen Knick aufweisen, der eine Änderung der Strömung in der Leitung hervorruft. In Fig. 17 ist eine solche Zuleitungsvorrichtung 9ß dargestellt, deren Versorgungsleitung 96, die sich an die beispielsweise senkrecht zur unteren Fläche 91 dieser Vorrichtung verlaufenden Seitenflächen 93 und 94 an der Stelle anschließt, an der die Seitenwände den kleinsten Abstand haben, zwei Knicke mit den Winkeln j»i und j>2 aufweisen, die den Änderungen der mittleren Strömungsrichtung in der Leitung 96 bei diesen Knicken entsprechen. Eine solche Vorrichtung ermöglicht es, gegebenenfalls die Sperrigkeit des Galvanischen Elements in seinem Mittelbereich zu vermeiden. Die Winkel γι und j»2, die beispielsweise gleich sind, liegen vorzugsweise zwischen 70° und 90°. Sie gestatten eine

jo homogene Verteilung der Teilchen im Elektrolyt vor dem Einmünden der Strömung in den mit dem Winkel β divergierenden Abschnitt. Diese Anordnung kann natürlich bei jeder der Versorgungsleitungen angewendet werden, wenn die Zuleitungsvorrichtung mehrere davon enthält.

Es können auch Versorgungsleitungen 96 vorgesehen werden, deren Achse nicht parallel zur unteren Fläche der Zuleitungsvorrichtung 9 verläuft. Alle diese Ausführungsvarianten sind in der erwähnten französi sehen Patentanmeldung Nr. 76 24 466 beschrieben.

Andererseits ist offensichtlich, daß die untere Fläche 121 wenigstens eines Raums 12 von nur einem Teil der Oberfläche des entsprechenden Kollektors 1211 gebildet sein kann und daß die Seitenflächen 123,124 und die Stirnflächen 125, 126 aus anderen Materialien als die Oberfläche der Kollektoren hergestellt werden können. Diese untere Fläche kann auch für den Elektrolyt durchlässig und dabei für die Teilchen undurchlässig sein, so daß eine lonenverbindung zwischen dem entsprechenden Raum 12 und einem anderen unter der Fläche 121 liegenden Raum, beispielsweise einem Raum 13 ermöglicht wird. Da der Kollektor für die Teilchen durchlässig ist, ist es in diesem Fall erforderlich, ihn einem für den Elektrolyt durchlässigen und für die

Teilchen undurchlässigen Separator zuzuordnen.

Zur weiteren Erhöhung der Leistung des galvanischen Elements können mehrere Module mit jeweils mehreren Kammern nach der Erfindung parallel oder vorzugsweise seriell angeordnet werden. Fig. 11 zeigt

f,() beispielsweise ein galvanisches Element 15 mit drei in Serie geschalteten Modulen, die von der Zuströmseite zur Abströmseile mit M\. M2 und Ms numeriert sind. Jedes Modul enthält in einer zum Element 8 gemäß den Fig. 8 bis 10 analogen Weise, die (nicht dargestellte)

h-i Modulzuleitungsvorrichtung 9 und fünf (nicht dargestellte) in Serie geschaltete Zellen, deren Aufbau dem Aufbau der Zellen 12-1,12-2 gleicht; die fünf Zellen und die Zuleitungsvorrichlung 9 sind dabei wechselweise

angeordnet.

Die Ableitleitung 14 der am weitesten abströmseitig liegenden Zelle des Moduls Mi ist an die Leitung 96 der Zuleitungsvorrichtung 9 des Moduls Mi über eine Zwischenpumpe P12 angeschlossen.

In der gleichen Weise ist die Ableitleitung 14 der am weitesten abströmseitig liegenden Zelle des Moduls M2 Ober eine Zwischenpumpe P23 an die Leitung 96 der Zuleitungsvorrichtung 9 des Moduls Mj angeschlossen.

Außerhalb der Module M\, Mi und Mi ermöglichen zwischen der Ableitleitung 14 der am weitesten abströmseitig liegenden Zelle des Moduls M₃ und der Leitung 96 der Zuleitungsvorrichtung 9 des Moduls M\ ein Vorratsbehälter 152 für den Elektrolyt und die Teilchen sowie eine Hauptpumpe Po eine Rückführung des teilchenhaltigen Elektrolyts in das Element über die Leitung 151, die die am weitesten abströmseitig liegende Zelle des Moduls M₃ mit dem Vorratsbehälter 152 verbindet, und über eine Leitung 153, die den Vorratsbehälter 152 über die Hauptpumpe Po mit der Zuieitungsvorrichtung9des Moduls M\ verbindet.

Die Anordnung der erfindungsgemäßen Kammern ermöglicht es, im gesamten galvanischen Element 15 einen so geringen Ladungsverlust zu erzielen, daß die Zwischenpumpe zwischen dem Modul Mi und dem Vorratsbehälter 152 weggelassen werden kann, was bei anderen Anordnungen unmöglich ist. bei denen aktive Teilchen in einem Elektrolyt benutzt werden. Das Element 15 wird beispielsweise als Metall/Luft-Element benutzt, und die Kammern 12 der Zellen der Module Mi jo bis Mj sind dabei Anodenräume, in denen eine elektrochemische Oxydation eines aktiven Anodenmetalls erfolgt, das die Teilchen teilweise oder ganz bildet. Die Teilchen können beispielsweise Zinkteilchen sein, und der Elektrolyt kann ein alkalischer Elektrolyt sein, r> Die auf Seiten des Elektrolyts angeordnete Oberfläche der Kollektoren 1211 ist beispielsweise mit einem Metallmaterial ausgeführt.

Der Abschnitt 1221 der oberen Fläche 122 jedes Raums 12 ist von der Unterseite eines dünnen hydrophilen Separators 18 gebildet, der für den Elektrolyt durchlässig und für die Zinkteilchen undurchlässig ist. Dieser Separator 18 ist auf die zum Raum 12 gerichtete ebene Fläche 1301 einer Luft- oder Sauerstoff-Diffusionskatode 130 aufgebracht, die in dem dem Raum 12 elektrochemisch zugeordneten Kathodenraum 13 angebracht ist. Die durch die Pfeile FS (Fig.8) angegebene Luft- oder Sauerstoffzirkulation zur Versorgung der Kathodenräume 13 erfolgt senkrecht zur Symmetrieebene P8 zwischen der Zuleitungs- vorrichtung 9 jedes Moduls und der am weitesten zuströmseitig liegenden Zelle des entsprechenden Moduls in der gleichen Weise wie zwischen zwei benachbarten Zellen. Die senkrecht zur Symmetrieebene zwischen der Zuleitungsvorrichtung 9 jedes Moduls und der am weitesten zuströmseitig liegenden Zelle des entsprechenden Moduls oder zwischen zwei benachbarten Zellen angrenzenden Trennwände 131 gewährleisten das Leiten der Luft oder des Sauerstoffs sowie die Festigkeit der Anordnung.

Es können beispielsweise folgende Betriebsbedingungen des galvanischen Elements 15 vorliegen:

— Elektrolyt: 4 bis 12 normale Kalilauge (4 bis 12 Mol Kalilauge pro Liter).

— mittlere Abmessungen der in den Elektrolyt b, eingeführten Zinkteilchen: 10 bis 20 \xm;

— prozentualer Gewichtsanteil des Zinks im Elektrolyt: 20 bis 30% des Elektrolytgewichts bei einem oben definierten Verhätlnis v/V von ungefähr 0,04 bis 0,06; dieser Prozentsatz wird dank einer (nicht dargestellten) Zuleitungsvorrichtung, die beispielsweise in den Vorratsbehälter 152 mündet, praktisch konstant gehalten;

— mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Anodenraum: 10 bis 30 m/min;

— Abstand ezwischen der unteren Fläche 121 und der oberen Fläche 122 jedes Raums 12; Zwischen 1 und 5 mm, beispielsweise im wesentlichen 2 mm;

— Länge L jedes Raums 12: zwischen 20 und 60 cm;

— Breite /jedes Raums 12: zwischen 5 und 15cm, wobei das Verhältnis l/e wenigstens 20 beträgt;

— Länge der Kammer 90 der Zuleitungsvorrichtung 9 gemessen parallel zur mittleren Strömungsrichtung in dieser Vorrichtung: im wesentlichen gleich der Länge L des Raums 12, wobei der Divergeq^ winkel β zwischen 10 und 15° liegt

Jede Kathode 130 besteht beispielsweise in bekannter Weise im wesentlichen aus Kohlenstoff, Silber, Polytetrafluorethylen und Nickel, und sie weist einen Kathodenkollektor 1302 auf, der ermöglicht, in der Kathode die zur chemischen Reduktion des Sauerstoffs, also des aktiven Kathodenmaterials, erforderlichen Elektronen zu liefern. Die Sedimentation wird trotz der Feinheit der eingesetzten Zinkteilchen erhalten, weil sich diese Teilchen dank des basischen Elektrolyts aneinanderfügen, damit dickere Teilchen gebildet werden, deren mittlerer Durchmesser im allgemeinen größer oder gleich 50μπι beträgt; diese Erscheinung tritt allgemein unabhängig von der Herkunft der eingesetzten Teilchen ein.

Im Verlauf des Versuchs wird die Konzentration des in Form von Kaliumzinkat im Elektrolyt gelösten oxidierten Zink unter einem vorbestimmten Wert gehalten, der beispielsweise für 6 normale Kalilauge etwa 120 g/l beträgt, so daß die Zinkteilchen nicht durch eine Ansammlung von Reaktionsprodukten auf ihrer Oberfläche oder in der Nähe ihrer Oberfläche inaktiv gemacht werden. Dieses Ergebnis kann dadurch erhalten werden, daß der zinkhaltige Elektrolyt durch eine zinkatfreie frische Kalilauge ersetzt wird, wenn die Konzentration an gelöstem Zink zu groß wird, oder daß der zinkathaltige Elektrolyt ständig in einer nicht dargestellten Anlage regeneriert wird.

Als Beispiel ist in jedem Modul des Elements 15 die Kathode 130 der am weitesten zuströmseitig liegenden Zelle elektrisch mit einer positiven Klemme P verbunden, der anodische Kollektor 1211 j?der Zelle ist elektrisch mit der Kathode 130 der darunterliegenden Zeile verbunden, und der anodische Kollektor 1211 der am weitesten abströmseitig liegenden Zelle ist mit einer negativen Klemme N verbunden; in diesem Modul liegen also serielle elektrische Verbindungen vor. Damit die Zeichnung klarer wird, sind diese elektrischen Verbindungen nicht dargestellt. Die Klemmen Pund N der Module M\, Mt und Mi können elektrisch in Serie geschaltet werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist, wobei die positve Klemme P des Moduls M\ und die negative Klemme /V des Moduls Mj die Klemmen des galvanischen Elements 15 sind. Die elektrischen Verbindungen in jedem Modul und/oder zwischen den Modulen können natürlich auch parallel vorgenommen werden.

Mit dem glavanischen Element 15 kann auf diese Weise kontinuierlich eine Leistung in der Größenordnung von 750 Watt bei einer Stromdichte von im wesentlichen 15OmA/cm²der Fläche 1301 der Elektro-

de 130 mit Luft oder Sauerstoffdiffusion erhalten werden.

Die Kathode 130 ist als eine Elektrode mit Luft- oder Sauerstoffdtffusion beschrieben worden, doch können natürlich auch andere Arten von Kathoden verwendet werden; beispielsweise kann eine Elektrode verwendet werden, die wenigstens eine Sauerstoffverbindung, beispielsweise ein Metalloxid und insbesondere Silberoxid enthält

Bei ailen oben beschriebenen galvanischen Elementen sind die oberen und unteren Flächen jeder Kammer die Hauptflächen dieser Kammer, was bedeutet, daß ihre Oberflächen größer als die Oberflächen der anderen Flächen dieser Kammer sind.

In den Fig. 14 und 15 ist ein weiteres galvanisches is Element 110 mit fünf Kammern 10-1,10-2,10-3 10-4 und 10-5 dargestellt; jede dieser Kammern weist zwei Hauptflächen 101 und 102 und zwei Seitenflächen 103 und 104 auf. Diese Kammern sind nacheinander seitlich nebeneinander-sngeordnet, wobei die Hauptfläche 101 einer Kmmer die Hauptfläche diser Kammer ist, die der Hauptfläche 102 der nächsten Kammer am nächsten liegt und parallel zu diser Hauptfläche 102 verläuft.

Die Kammer 10-1 stimmt mit der Kammer 10 von F i g. I und F i g. 2 überein, die oben beschrieben wurde; die Öffnung 105 dieser Kammer 10-1 ist an die Zuleitungsvorrichtung 106 angeschlossen. Die Kammer 10-1 ist mit Hilfe einer Verbindungsleitung 20, die der zuvor beschriebenen und in den F i g. 1 und 2 dargestellten Verbindungsleitung 20 entspricht, mit der Kammer 10-2 verbunden; die Winkel ocq und «1 betragen 90°, was bedeutet, daß die rechteckige Fläche 2000 dieser Verbindungsleitung "20 senk; echt zu den Hauptflachen 101 und 102 der Kammern 10-1 bzw. 10-2 verläuft. Die kammer 10-2 stimmt mi" der Kammer 10-1 r> überein, mit dem Unterschied, daß das Ende 105 dieser Kammer 10-2, das der Verbindungsleitung 20 gegenüberliegt, von einer rechtwinkligen Stirnfläche gebildet ist, die senkrecht zu den Hauptflächen 101 und 102 und zu den Seitenflächen 103 und 104 der Kammer 10-2 verläuft. Die Kammer 10-2 ist mit der Kammer 10-3 über eine Verbindungsleitung 20 verbunden, die der die Kammern 10-1 und 10-2 verbindenden Leitung 20 entspricht und die am anderen Ende der Kammer 10-2 angeordnet ist. «

Die Kammern 10-3 bis 10-5 gleichen der Kammer 10-2, und sie sind in der gleichen Weise wie die Kammern 10-1 und 10-2 durch Verbindungsleitungen 20 miteinander verbunden.

In jeder Kammer 10-2 bis 10-5 ist ein Elektronenkol- w lektor 1011 angebracht, der beispielsweise die Form eines allgemein ebenen Gitters hat, das parallel zu den Hauptflächen 101 und 102 der als Raum bezeichneten Kammer und im gleichen Abstand von diesen Hauptflächen verläuft, Diese Anordnung stellt offensichtlich keine Einschränkung dar; der Elektronenkollektor 1011 kann beispielsweise auch eine zwischen den Hauptflächen 101 und 102 angeordnete Platte sein. Die Hauptflächen 101 und 102 der Kammern 10-1 bis 10-5 haben beispielsweise eine praktisch vertikale Ausrichtung. Der die Teilchen 22 enthallende Elektrolyt 21 wird von der Vorrichtung 106 in die Kammer 10-1 eingeführt, und die Strömung des Elektrolyts und der Teilchen 22 erfolgt in den durch die Verbindungsleitungen 20 in Serie geschalteten fünf Kammern. μ

Die Teilchen 22 können feste Teilchen, Tropfen einer Flüssigkeit oder einer Paste, Gasbläschen oder Mischungen solcher Teilchen sein.

Die Strömungslinien in unmittelbarer Nähe jedes der Ränder 2001 und 2011 jeder Verbindungsleitung 20 verlaufen praktisch rechtwinklig zu diesem Rand, wobei jeder Rand 2001 an eine Hauptfläche 101 und jeder Rand 2011 an eine Hauptfläche 102 angrenzt

Der Pfeil F14 gibt in F i g, 15 schematisch eine solche Strömungslinie an. Die mittlere Strömungsrichtung in jeder der Kammern 10-1 bis 10-5 verläuft parallel zu den jeweiligen Pfeilen FlO-I bis F10-5, die beispielsweise vertikal sind. Die Kammern 10-1 bis 10-5 sind vorzugsweise wechselweise angeordnet wie in Fig. 14 dargestellt ist was bedeutet daß die Pfeile F10-1 bis F10-5 von einer Kammer zur nächsten Kammer abwechselnd entgegengesetzte Richtungen haben.

Die an der Hauptfläche 101 der Kammer 10-5 mündende Verbindungsleitung 20 dient als Ableitleitung für das galvanische Element 1000. Vorzugsweise dringen die Elektronenkollektoren 1011 nicht in die in der Verlängerung der Verbindungsleitungen 20 liegenden Bereiche der Kammern ein, damit die Strömung erleichtert wird; die Elektronenkollektoren 1011 sind dabei an wenigstens einer der Seitenflächen 103,104 der entsprechenden Kammer befestigt

Die Teilchen 22 sind praktisch homogen, d. h. ohne Sedimentation in der gesamten Masse des Elektrolyts 21 während ihres Durchlaufs durch die Räume 10-2 bis 10-5 verteilt wobei der Elektrolyt praktisch das gesamte freie Volumen dieser Räume ausfüllt was zahlreiche und wiederholte Kontakte zwischen den Teilchen 22 und den Elektronenkollektoren 1011 und somit eine gute elektrochemische Wirkungsweise der Räume 10-2 bis 10-5 gewährleistet Damit die Zeichnung klarer wird, sind die Teilchen 22 in den Kammern 10-1 bis 10-5 nicht dargestellt worden. Die Dichte der im Element 1000 verwendeten Teilchen kann größer, gleich oder kleiner als die Dichte des Elektrolyts 21 sein.

Wie oben beschrieben wurde, können die Teilchen 22 beispielsweise insgesamt oder teilweise aus einem aktiven anodischen Metall, beispielsweise Zink, bestehen, so daß die Elektronenkollektoren 1011 anodische Kollektoren sind, die jeweils an eine negative Klemme N angeschlossen sind. Die Kathodenräume 19, die jeweils zwischen zwei Anodenräumen 10-2 bis 10-5 liegen, enthalten nacheinander jeweils wenigstens eine Kathode 190 mit einem an eine positive Klemme P angeschlossenen kathodischen Kollektor 1900.

Damit die Zeichnung klarer wird, sind in Fi g. 15 nur eine positive Klemme Fund eine negative Klemme N dargestellt worden.

Diese Kathode 190 ist beispielsweise eine Elektrode mit Luft- oder Sauerstoffdiffusion wie die zuvor beschriebene und in Fig.9 dargestellte Kathode 130; die Luft- oder Sauerstoffzirkulation erfolgt dabei beispielsweise senkrecht zu Verlängerungen der Seitenflächen 103und 104parallel zum Pfeil[F 15(Fig. 15).

Die lonenaustauschvorgänge zwischen jedem Anodenraum 10-2 bis 10-5 und der oder den benachbarten Kathoden 190, die ihm elektrochemisch zugeordnet sind, können sich durch wenigstens eine der Hauptflächen 101, 102 dieses Anodenraums abspielen, wobei diese Hauptfläche beispielsweise mit einem für den Elektrolyt 21, der beispielsweise ein wäßriger alkalischer Elektrolyt ist, durchlässigen und hydrophilen Separator ausgestattet sein, der für die Teilchen 22 undurchlässig ist; dieser Separator kann gegebenenfalls von einem Teil der entsprechenden Kathode 190 gebildet sein. Natürlich kann der die Kammern 10-1 und 10-2 trennende Bereich 19-1 gegebenenfalls eine

elektrisch an eine positive Klemme angeschlossene Kathode 190 enthalten, was auch for den an die Hauptfläche 101 der Kammer 10-5 angrenzenden Bereich 19-2 gilt.

Wenn die lonenaustauschvorgänge in jedem Anodenraum durch die Hauptflächen 101 und 102 erfolgen können, ist dieser Raum elektrochemisch zwei Kathoden 190 zugeordnet, was die Leistung des galvanischen Elements 1000 vergrößert; diese zwei Kathoden sind dabei elektrisch an eine gemeinsame positive Klemme P angeschlossen. Zu diesem Zweck kann jeder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anodenräumen angeordnete Kathodenraum 19 beispielsweise zwei Kathoden 190 enthalten, zwischen denen eine Luft- oder Sauerstoffzirkulation erfolgen kann, wie in Fig. 14 dargestellt ist. Natürlich kann jeder Raum 10-2 bis 10-5 gegebenenfalls wenigstens einen (nicht dargestellten) zusätzlichen anodischen Kollektor enthalten, der beispielsweise die Form eines Gitters oder einer durchbrochenen Platte haben kann und an eine der Hauptflächen 101, 102 angefügt ist. Dieser für den Elektrolyt durchlässige Kollektor in Form eines Gitters oder einer durchbrochenen Platte ist dabei für die Teilchen 22 durchlässig oder undurchlässig. Wenn das Gitter oder die durchbrochene Platte undurchlässig für die Teilchen 22 ist, dann kann das Gitter oder die Platte gegebenenfalls selbst wenigstens einen Teil eines Separators bilden.

Ein solcher zusätzlicher anodischer Kollektor kann beispielsweise in wenigstens einem der Räume 10-2 bis 10-5 an jede der Hauptflächen 101, 102 angefügt sein, jo damit die Elektronenaustauschvorgänge noch weiter vergrößert werden.

Die anodischen Kollektoren des gleichen Anodenraums sind beispielsweise elektrisch mit der gleichen negativen Klemme N verbunden. Die zuvor beschriebenen Klemmen fund /Vermöglichen elektrische Serien- und/oder Parallelschaltungen im Element 1000 und/ oder mit weiteren (nicht dargestellten) Elementen.

Der die Kammer 10-5 verlassende Elektrolyt 21 und die Teilchen 22 werden beispielsweise dank des Verbindungswegs 193, in dem sich in Serie eine Pumpe 194 und ein Speicherbehälter 195 für den Elektrolyt 21 und die Teilchen 22 befindet, wieder in die Zuleitungsvorrichtung 106 zurückgeführt.

Die Zuleitungsvorrichtung 106 ist beispielsweise eine einfache Leitung oder eine der Vorrichtungen, wie sie in der zuvor genannten französischen Patentanmeldung Nr. 76 24 466 beschrieben ist. Die Kammer 10-1 hat den Zweck eine Homogenisierung der Teilchen 22 in der gesamten Masse des Elektrolyts 21 vor dem Eintritt in die Kammer 10-2 zu ermöglichen; die Kammer 10-1 dient also als Zuleitungsvorrichtung für den Raum 10-2, doch ist offensichtlich, daß sie auch mit einem Elektronenkollektor 1011 ausgestattet werden könnte.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen für Elemente mit Sedimentationsbett können natürlich gegebenenfalls auch in einem Element ohne Sedimentation vom Typ des Elements 1000 eingesetzt werden. Auf diese Weise können beispielsweise in wenigstens einer der Kammern eines solchen Elements folgende Anordnungen erhalten werden:

— der Rand der Verbindungsleitung kann rechtwinklig zu den seitlichen Verbindungslinien oder den Endverbindungslinien der an diesen Rand angrenzenden Hauptfläche verlaufen, wobei der Rand beispielsweise von wenigstens einer graden Linie und/oder einem Kreisbogen gebildet ist;

— der Rand der Verbindungsleitung kann von einem Kreis gebildet sein;

— die Seitenflächen können in der Strömungsrichtung divergieren, wobei die Zuströmkammer gegebenenfalls mehrere divergierende Seitenflächenpaare aufweist;

— die Seitenflächen und/oder wenigstens eine Stirnfläche können die Form eines Zylinderabschnitts oder Ringabschnitts haben, wobei die konkave Ausnehmung dieser Form gegen den Elektrolyt gerichtet ist.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; es können vielmehr im Rahmen der Erfindung andere Ausführungsformen vorgesehen werden.

Folglich erstreckt sich die Erfindung beispielsweise auf Zellen, die jeweils mehrere Kammern enthalten, in denen ein teilchenhaltiger Elektrolyt strömt, sowie auf Elercente, deren Elektrolyt- undTeilchen-Rückleitungsvorrichtungen Einrichtungen zum Behandeln des Elektrolyts und/oder der Teilchen enthalten, insbesondere elektrolytische oder chemische Regenerationseinrichtungen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Strom mittels elektrochemischer Reaktionen in einem Element mit wenigstens zwei Kammern, die jeweils zwei Hauptflächen aufweisen, wobei durch die zwei Kammern eine Strömung einer Elektrolytflüssigkeit erzeugt wird, die zumindest teilweise aktive Teilchen und/oder zumindest ein aktives ι ο Material transportierende Teilchen enthält, und wobei wenigstens eine der Kammern, Raum genannt, wenigstens einen Elektronenkollektor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung von einer der zwei Kammern, der Zuströmkammer (10; 31; 90; 161; 10-1), zu der anderen Kammer, der Abströmkammer (11; 30; 12; ISO; 10-2), über eine Verbindungsleitung (20; 40; 50; 60; 97, 14; 17) erfolgt, deren zwei öffnungen (200, 201; 400, 49»; 970, 971, 140; 170, 171) an den einander am nächsten Hegenden H&uptflächen (101, 102, Ul. 112; 301, 211, 312; 91, 92, 121, 122; 1601, 1612) der zwei Kammern münden und jeweils von einem Rand (2001, 2011; 4001,4011; 501; 601; 9701, 9711, 1401; 1701, 1711) auf der Seite der angrenzenden Hauptfläche so begrenzt sind, daß die Strömungslinien (FlO, FIl; F300, F310; F5; F6; F14) der Strömung bei jedem der Ränder praktisch senkrecht zu diesem Rand verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo zeichnet, daß t,'ie Teilchen (22) feste Teilchen sind und ein vom Elektrolyt (21) mitgKührtes Sedimentationsbett (100, 110) in wenigstens einer Kammer bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- J5 zeichnet, daß die Teilchen (22) praktisch homogen in der gesamten Masse des Elektrolyts (21) in wenigstens einer Kammer verteilt sind.

4. Galvanisches Element zur Erzeugung von elektrischem Strom nach Anspruch 1 mit wenigstens w zwei Kammern, die jeweils zwei Hauptflächen und zwei Seitenflächen aufweisen, die durch wenigstens eine Stirnfläche verbunden sind, wobei sich die Seitenflächen an Seitenverbindungslinien an die Hauptflächen anschließen, während sich die Stirnfläehe an Endverbindungslinien an die Hauptflächen anschließt, und einer Einrichtung zur Erzeugung einer Strömung einer Elektrolytflüssigkeit durch die zwei Kammern, die wenigstens teilweise aktive und/oder wenigstens ein aktives Material transportierende Teilchen enthält, wobei wenigstens eine der zwei Kammern, Raum genannt, wenigstens einen Elektronenkollektor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kammern (10, 11; 30,31; 90, 12; 160, 161; 10-1, 10-2, 10-3, 104, 10-5) durch eine Verbindungsleitung (20; 40; 50; 60; 97, 14; 17) verbunden sind, deren zwei Öffnungen (200, 201; 400,401; 970,971,140; 170,171) an den einander am nächsten liegenden Hauptflächen (101,102,111,112; 301, 311,312; 91, 92, 12, 122; 1601, 1612) der zwei Kammern münden und jeweils von einem Rand (2001, 2011; 4001, 4011; 501; 601; 9701, 9711, 1401; 1701, 1711) auf der Seite der angrenzenden Hauptfläche so begrenzt sind, daß die Strömungslinien (FIO, FIl; F300, F310; F5; F6; F14) der Strömung bei jedem der Ränder praktisch senkrecht zu diesem Rand verlaufen.

5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rand (2001,2011; 4001, 4011; 501) rechtwinklig zu den Seitenverbindungslinien (1030, 1040, 1130, 1140) oder zu den Endverbindungslinien (3051,3052,3151,3152) der an diesen Rand angrenzenden Hauptfläche (ΙΟΙ, 112; 301,312) verläuft

6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (2001,2011; 4001,4011; 501) von wenigstens einer geraden Linie und/oder einem Kreisbogen gebildet ist.

7. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rand (601; 9701, 9711, 1401) ein von den Seiten- und Stirnflächen im Abstand liegender Kreis ist, der in der Nähe der Stirnflächen (305,315;95,125,126) liegt

8. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rand ein im Abstand von den Seitenflächen liegender, die Endverbindungslinie der an diesen Rand angrenzenden Hauptfläche (1601, 1612) berührender Kreis (1701, 1711) ist, daß die Endverbindungslinie (16051,16151) einer gekrümmten Stirnfläche entspricht und daß die konkave Ausnehmung dieser Stirnfläche gegen den Elektrolyt (21) gerichtet ist

9. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch eine Symmetrieebene (P6; PS), die parallel zur mittleren Strömungsrichtung (FO, Fl; F30, F31; F9, F12-1, F12-2; F160; F161; FlO-I, FlO-2, FlO-3, FlO-4, FlO-5) in jeder der zwei Kammern und senkrecht zu den Hauptflächen dieser Kammern verläuft

10. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Hauptflächen (101, 102, 111, 112; 301, 311, 312; 91, 92, 121, 122; 1601, 1612) wenigstens einer Kammer praktisch eben sind.

11. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Hauptflächen (101, 102, Ul, 112; 301, 311, 312; 91, 92, 121, 122; 1601, 1612) wenigstens einer der Kamme»? parallel sind.

12. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die einander gegenüberliegenden Seitenflächen (93, 94) wenigstens einer Kammer (90) einen in der Strömungsrichtung divergierenden Winkel einschließen.

13. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß die Seitenflächen (103, 104, 113,114; 303, 304, 313, 314; 93, 94; 93-1, 93-2, 93-2, 94-2) und/oder die Stirnfläche (305, 315; 95; 105) wenigstens einer Kammer (10, 11; 30, 31; 90; 10-1,10-2,10-3,10-4,10-5) eine ebene Form oder die Form eines Zylinderabschnitts haben, dessen konkave Ausnehmung gegen den Elektrolyt gerichtet ist und senkrecht zu den Hauptflächen verlaufen.

14. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die Seitenflächen (123, 124) und/oder die Stirnfläche (125, 126; 1605, 1615) in wenigstens einer Kammer halbzylindrisch oder halbringförmig sind, und daß die konkave Ausnehmung dieser Formen gegen den Elektrolyt gerichtet ist

15. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Kammer(12) die Hauptflächen (121,122) jeweils von einem Rechteck gebildet sind, das an zwei gegenüberliegenden Seiten durch zwei halbkreisförmige Flächen (Cl, C2) verlängert ist, daß die geradlinigen Seiten dieser Hauptflächen (123, 124) vereinigt sind und daß die gekrümmten Ränder der

halbkreisförmigen Flächen mit zwei Stirnflächen (125,126) vereinigt sind.

16. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kammern (10, 11; 30, 31; 90, 12; 160, 161; 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5) wechselweise so angeordnet sind, daß die mittleren Strömungsrichtungen in diesen Kammern entgegengesetzt sind.

17. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (22) feste Teilchen sind und wenigstens in dem Raum (11; 30, 31; T2, 160, 161) ein vom Elektrolyt mitgeführtes Sedimentationsbett bilden.

18. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (22) wenigstens in dem Raum (10-2, 10-3, 10-4, 10-5) praktisch homogen in der gesamten Masse des Elektrolyts verteilt sind und daß der Kollektor (1011) zwischen den Hauptflächen des Raums angeordnet ist

19. Element nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (10-2, 10-3, 10-4, 10-5) wenigstens einen weiteren Kollektor enthält, der für den Elektrolyt durchlässig ist und an eine Hauptfläche angefügt ist oder wenigstens einen Teil dieser Fläche bildet