Гальванический элемент Советский патент 1930 года по МПК H01M6/24 H01M4/38 H01M4/48 

Предлагаемое изобретение касается из естных уже гальванических элементов С: отрицательным .электродом из мелко раздробленного растворимого метал.га,(напр„ из железных стружек) и с- нейтрал1.ным электродом- (напр., раствором поваренной с(ри). Изобретение состоит.в том/ 4f.Q в указанном гальваяическом э.1ёменте влкачестве катодного материала ноложитель него электрода црименена дороп кообрасЗная смесь трехокиси сурьмы иляокиси -меди с окисью алюминия , щи окисью iцинка, в качестве расхворимого ртрицательного электрода применены ферроманган или латунь, а для разделения анодрого и катодного пространства элемент снабжен;; одной илр двумя пористыми перегородкаотг:Действие элементу основано на высокой проводимости водных растворов хлористого калия или натрия, нерастроримостн окиси меди или трехокиси сурьмы ( и ioрошей растворимости х.|орнстых солей : ме1;а.1лов анод. .Использование х ористого. натрия более выгодно по сравнениюл хлористым калием, в виду его- дешейизны и общедоступности. Выбор в качестве j; катода окиси меди или трехокиси сурь1гы/ )ешается в зависимости от их рыночгной цены и налитея, хотя предпочте11иедолжно быть несомненно дан сурьме, ее э.1ектроэквивадент в среднем дешевке меДи в «ри раза и кроме того эле,ктродвижущая сита на зажимах элемента увеличивается приблизительно на 0,2 вольта (что ;прй

железном аноде составляет прамердо ). В качестве анода могут быт использованы стружки, опилки й т. п. лож железа, чугуна, ферромангана, алюминия, цинка или латуни при чем частичное окисление их не; является препятствием, а высок нзмельченность даже желательна, так как- йозво ляет получать рильные токи при небо. объеме элемента. Наиболее дешевым материалом для анода является железо, чугун, затем ферроманган (примерно раз в, пять дороже) и алюминий (почти, в десять раз дороже).j

Цредел1 ае достигаемые при этом напряжения элемента определяются:

Желательно возможно тонкое измельчение окиси меди или сурьмы. Материал как анода- так и катода точно набивается в мешки из холста или из густот медной сетки, не допускающей выпадения набивки. КонтгСкт в случае медной сетки осуществляется через нее же, а в случае холщёвогб мешка в середину электрода помещается едная проволока, - многократно

изогнутая, мешка . Сосуд для элемента может быть любо формы, но так %ак электролит во цсе время работы эле.мевта деизменяет своего ,еостава и концентрации,. которая при зарядке может достигать полного . насыщения, то целесообразнее для экономии объема сосуды

плоско-высокие, с плоски {и электродами у лших по нлощадя стенок и с минимальным, расстоянием между .электродами. Материал лДлЯ сосуда подэлемент .должен удовлетворять только двум условиям-не разъедатьсяэлектролитом и Hfe проводить тока, л во избежание излишних осложнений с изоляцией электродов. Прохождение тока вызывает растворение анода с обраЗоваЕйем раствора хлористого металла,, одновременно восстановление окисн катода до металла с обра д анием раствора едкой ицелочи, проясходяп5;иев предлагаемом эле.менте во время его действия (нри замкнутой, цепи), могут быть разделены н основные ,и побочные. Основные реакции, начинающиеся в .момент замыкания цепи, сводятся к восстановлению окиси катода до

металла с образованием едкой щелочи

и. is;9кисленинУ металла анода ;до хлористого с переводом его; в раствор, с одновременным переносом электронов. Побочная

реакцияшроисходит после того, как ;Движу1циеся навстречу друг другу катионы

металла анодЧ и гидроксилы едкой щелочи

сталкиваются, осаждая окись анодного мета.1ла- и восстановляЯ хлористый натр (или

калий). Так, напр., для элемента цинк-медь

(в окиси)-раствЬр иоварен1| ой соли: основная реакция те 2 NaCl+ Н,0 + Сп - ZnCL + 2, NaOH+ Gn, а побочная-

Zna,, + 2 {ОН) + NaOl. же для элемента железоокись сурьмы- NaCl: основная 2 Fe + 6 NaCl + +

.,. О, - 2 FeCl,, 4: 6 NaOH- -8b TH нрбочная-2 FeCl -f б 2 .Fe (ОЯ)з + 6 NaGl). Вследствие Ъобочньтх реакций меет место осаждениенерастворимой окиси металла, анода и образованием прежнего оличества электролита. Поэтому внизу сосуда должно предусмотрено место ля оседания этой окиси. Внутреннее сопроввление элемента без перегородки весьма ало, а ндотность тока велика.

В этот, же элемент .могут быть введены , одна или две. параллельнь х пористых ерегородки между Электродами (из цемента.

азбеста, глины и т, п.) для связыванияи изоляции образующихся при прохождении тока побочн ых растворов, и может быть добавлено к окиси меди: или сурьмы, образующей катод, эдектроэквивалентное количество окисд алюминии или цинка. Устраняемое при помощи перегородок механическое смепшвание побочных раьстворов, способствует при прохождении тока накоплению их у электродов, при чем едкая щелочь тотчас же: реагирует с окисью июминня или цинка, ббразуя алюминат или цинкат с малонодвиаснь м.. аниором. Установкой двух нерегородок пространство между ними, подвергающееся постепенно опреснению, в значительной, мере предохрДняется от возм;ожности возникновения в нем указанных побочных реакций. Это же пространство может быть использовайО для .хранения в нем запаса нерастворенцого излишка электролита, постепенно нереходящего в pacTBOJp по мере работы элемента, и достижения таким образом предельных концентраций побочных растворов у анода и катода, м6гуш|их.в дальнейшем поступать в переработку, на соляную кЬслоФ (при железном или алюминиевомманоде) и соду или поташ, при чем одновременно достигается регенерация окиси ;цинка (алюминия). . ;

Возможно также применение элемента для сборки сх±.ой батареи по типу Врльтова столба, в котором в качестве электролита помещается непроклеенная бумага или тряпка, смоченная водным раствором поваренноУг соли. Каждый элемент батареи состоит из следующих ча.стей: 1) анода из: плйстинки цидка или железа, или же из опилок тех же .металлов, смоченных .водным раствЬром поваренной лоли, 2)электролитной прокладки из нескольких слоев иепроклеенной бумаги или тряпья, смоченных водным растворомповаренной соли, 3)деполяризатора из окиси меди или окиси сурьмьт, смоченной тем же раствором, 4) промежуточного контакта из тонкой листовой меди иди же пластинки из анодного металла, покрытой, медью гальваническим: путем со стороны, срприкасающёйся, с катодным материалом. Все указанные части должны иметь одинаковую форму для того, .чтобы после у1владки их друг на друга мог получиться однородный столб одинакового поперечного сечения в отдельных его частях. Количество-деполяризатора

В каждом элементе берется в электроэввивалентном соотношении с колнчеством массы анода. Сборка батареи производится или прямо в спедиальной ,4соробке (что предпочтительдее), или отдельно с носледующей ее/ заделкой. Спедиальлая коробка должна иметь внутреннее , понеречное .сечение, Цное сечению, элементе, может состоять из любого изоляционного материала, как-то:

п рпарафиненный картон, дерево, стекло, реёина, эбонит, бакелит и т. д. Коробку удобно снабдить боковыми крышками, снабакенными выводным контактном, с нрикре ренной с внутренней стороны медной мастинкой. В случае отдельной сборки ба,тареи Q носледу1бщей ее заделкой удобнее всего употреблять обертывание в несколько прояарафиненной .„бумагой. Сборка батареи производится простым накладьхванием ровными слоями отдельных частей элементов в указанной выше последовательности. При сборке батйреи в коррбке, полезно после укладкн промежуточного контакта из тонкой листовой меди припаивать его к сфенкай коробки при помощи расплавленных парафина или смолы, для Волее полной изоляции отдельных элементов друг от друга. Длина коробки или высота столба батареи определяется количеством входящих в батареи алементов, го-ееть желательным напряжением тока.

При укладке последнего верхнего элемента батареи вместо внутреннего контакта из медной плас;гинк.и кладется крышка коробки или же пластинка из меди, к которым припаивается коптактный провод. Крышки jtppo6KE с собранной батареей заливаю тся варом.

Предмет патента.,

1.Гальванический элемент с отрицательным электродом/из мелко раздробленного растворимого металла, например, из железных стружек и с нейтральрым эЛектролитом, например, растворбм поваренной соли, характеризуюп1;ийся тем, что в 1еачбстве катодного материала положительного электрода применена порошкообразная смесь трехокиси сурьмы или окиси меди с окисью алюминия или ркисью цинка.

2.В охарактеризованном в п. 1 гальваническом элементе нрименение в качестве растворимого отрицательного электрода ферромангана или латуни.

3.В охарактеризованном в п. 1 гальваническом элементе применение для разделения анодного и ка,тодного пространств одной или двух пористых перегородок.

4.Применение охарактеризовапного в п. 1 гальванического элемента для сборки сухой батареи по типу; Вольтова столба.