Titel: Siemens' galvanische Batterie von anhaltend constanter Wirkung.
Autor: Siemens, Ernst Werner
Fundstelle: 1859, Band 153, Nr. XXXI. (S. 113–116)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj153/ar153031

XXXI. Beschreibung einer galvanischen Batterie von anhaltend constanter Wirkung; von Werner Siemens.

Aus der Zeitschrift des deutsch-österreichischen Telegraphen-Vereins, 1859 S. 53.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Halske und ich haben uns seit langer Zeit mit der Aufgabe beschäftigt eine constante Kette so zu construiren, daß die Wirkung lange Zeit hindurch ungeschwächt bleibt und die aus der unvermeidlichen Anwendung zweier, durch eine poröse Scheidewand getrennter Flüssigkeiten entstehende Unbequemlichkeit und anderweitigen Nachtheile fortfallen. Bekanntlich geben alle Ketten, bei denen die beiden Metalle in derselben Flüssigkeit stehen, wie z.B. die in neuerer Zeit vielfach benutzten Zinkkohlen-Ketten, keinen Strom von gleichbleibender Stärke. Im Augenblicke der Schließung derartiger Ketten ist der Strom am kräftigsten, seine Stärke nimmt schon im Verlauf der ersten Secunden beträchtlich ab und sinkt bei anhaltender Schließung auf die Hälfte bis ein Drittel der ursprünglichen Stärke hinab. Bleibt die Batterie darauf eine Zeit lang geöffnet, so stellt sich nach und nach die ursprüngliche Kraft wieder her. Es ist klar, daß diese fortwährenden und großen Schwankungen der Stromstärke von sehr großem Nachtheil beim Telegraphiren seyn müssen, und man würde sich sicher nicht so unvollkommener Hülfsmittel bedienen, wenn die constanten Ketten nicht andere, ebenfalls sehr wesentliche Schwächen hätten. |114| Die Grove'sche und Bunsen'sche Kette sind nur in seltenen Fällen für telegraphische Zwecke anwendbar, da die durch Zersetzung der Salpetersäure entstehende salpetrige Säure der Gesundheit sehr nachtheilig ist und die Apparate in kurzer Zeit verdirbt. Batterien bei denen die der Elektrolyse unterworfene Flüssigkeit aus einer Lösung von chromsaurem Kali, Quecksilberchlorid, Mangansäure etc. besteht, haben sich praktisch nicht bewährt. Es blieb daher nur die Daniell'sche Batterie zu berücksichtigen. Diese ist billig in der Beschaffung und Erhaltung, hat eine beträchtlich größere elektromotorische Kraft wie die Zinkkohlen-Kette und gibt Ströme von völlig constanter Stärke. Dagegen ist die Instandhaltung der Daniell'schen Batterie sehr unbequem und sie verdirbt leicht gänzlich, wenn ihr nicht die gehörige Sorgfalt gewidmet wird. Dieß rührt größtentheils von der unvollkommenen Wirkung der porösen Scheidewand her, durch welche die Kupfervitriollösung von der verdünnten Säure und dem in derselben befindlichen Zink getrennt wird. Sowohl die gewöhnlich benutzten porösen Thontöpfe, wie andere bisher als poröse Scheidewand benutzte Materialien gestatten die Vermischung der Flüssigkeiten durch Diffusion. Der hierdurch zum Zink gelangte Kupfervitriol wird durch das Zink zersetzt, es bildet sich Zinkvitriol und das Kupfer schlägt sich auf dem Zink nieder. Hierdurch wird einmal sowohl Kupfervitriol wie Zink unnöthig consumirt, ferner wird die Wirkung der Kette durch das Kupfer, welches sich auf dem Zink festsetzt, wesentlich vermindert, und endlich werden die porösen Töpfe bald unbrauchbar, da sie sich mit galvanisch ausgeschiedenem Kupfer bedecken und gänzlich von demselben durchfressen werden.

Man hat in neuerer Zeit versucht die porösen Scheidewände ganz fortzulassen, indem man darauf rechnete, daß die, durch einen Glastrichter stets gesättigt erhaltene Kupfervitriollösung durch ihr größeres specifisches Gewicht von dem über ihr befindlichen gesäuerten Wasser getrennt erhalten werde. Da sich jedoch durch den elektrischen Strom Zinkvitriol bildet, welcher das specifische Gewicht des gesäuerten Wassers vermehrt, da ferner die Vermischung der Flüssigkeiten durch das verschiedene specifische Gewicht zwar vermindert aber nicht aufgehoben wird und in Folge des elektrischen Stromes selbst so wie aus anderen Ursachen Ströme in der Flüssigkeit entstehen, welche die Mischung derselben befördern – so läßt sich von dieser Anordnung kein günstiges Resultat erwarten.

Das einzige Mittel, die erwähnten Mängel der Daniell'schen Batterie zu beseitigen, scheint in der Verbesserung der Diaphragmen zu liegen. Halske und ich haben nach vielen Versuchen in der durch concentrirte Schwefelsäure umgewandelten Pflanzenfaser einen Stoff gefunden, welcher die von dem Diaphragma geforderten Eigenschaften in hohem |115| Grade besitzt. Die mit Diaphragmen aus solcher Masse angefertigten Daniell'schen Ketten haben sich vollkommen bewährt. Die Vermischung der Flüssigkeit wird durch dieselben vollständig verhindert, die Wirkung der Kette bleibt viele Monate lang constant und es findet durchaus kein chemischer Verbrauch von Kupfervitriol und Zink in ihr statt.

In Figur 8 und 9 ist ein derartiges Element im Grundriß und senkrechten Durchschnitt abgebildet. a ist das Glasgefäß, b ein, unten etwas ausgeweitetes, Glasrohr, c ein senkrecht stehender, in mehreren Schneckenwindungen gebogener Kupferblechstreifen, d ein an demselben befestigter Draht. e ist eine dünne Pappscheibe, f das Diaphragma aus Papiermasse, g ein Zinkring mit Klemme. Die aus der Papierfabrik bezogene Papiermasse wird gut ausgepreßt und darauf mit ein Viertel ihres Gewichts englischer Schwefelsäure übergossen und so lange umgerührt bis die ganze Masse eine homogene klebrige Structur angenommen hat. Darauf wird sie mit etwa der 4fachen Menge Wasser bearbeitet und darauf in eine Presse unter starkem Druck das überflüssige saure Wasser entfernt und ringförmige Scheiben gebildet, welche den Zwischenraum zwischen den Glaswänden vollständig ausfüllen.

Sollen die so vorbereiteten Elemente in Benutzung genommen werden, so wird der innere Glascylinder mit Kupfervitriolkrystallen gefüllt, darauf Wasser hineingegossen und ebenso der ringförmige Zwischenraum mit Wasser gefüllt, dem bei der ersten Füllung etwas Säure oder Kochsalz zugesetzt wird. Man hat später nur darauf zu sehen, daß der innere Glascylinder immer mit Kupfervitriolstücken gefüllt erhalten und das Wasser im äußeren Gefäße von Zeit zu Zeit erneuert wird, damit es den durch den Strom gebildeten Zinkvitriol stets gelöst erhalten kann. Die zur Bildung des Zinkvitriols nöthige Schwefelsäure wird durch den Strom selbst durch das Diaphragma hindurch transportirt und dadurch gleichzeitig die aus dem zersetzten Kupfervitriol frei werdende Schwefelsäure entfernt. Es ist dieß von großer Wichtigkeit, da andernfalls die Kupfervitriollösung zu viel Schwefelsäure enthalten und dadurch die Löslichkeit des Kupfervitriols sehr vermindert werden würde. – Nach den seit etwa 6 Monaten an solchen Batterien gemachten Erfahrungen ist die Wirkung derselben eine außerordentlich constante. Die Erhaltungskosten sind sehr gering, da aller chemische Consum von Kupfervitriol und Zink beseitigt ist. Man kann eine solche Batterie ohne Beeinträchtigung ihrer Wirkung Monate lang stehen lassen, wenn man nur Sorge trägt, daß immer Kupfervitriolstücke im Glasrohr sichtbar sind und das verdunstete Wasser ersetzt wird. Man thut wohl, alle 14 Tage etwa die Batterie auseinanderzunehmen, den Zinkcylinder vollständig zu reinigen, die Flüssigkeit abzugießen und durch |116| reines Wasser zu ersetzen. Ist der benutzte Kupfervitriol eisenhaltig, so thut man wohl, die Elemente ganz umzukehren, damit auch die unter dem Diaphragma befindliche Kupfervitriollösung, die dann sehr eisenvitriolhaltig ist, entfernt wird. Die Zinkringe dürfen nicht verquickt werden. Um die im Zink enthaltenen fremden Metalle, welche ungelöst zurückbleiben, von der Papiermasse getrennt zu erhalten, bedecken wir diese mit einem Ringe von irgend einem lockeren Gewebe, welches bei der Reinigung der Batterie durch ein neues ersetzt wird. Man kann dieselben durch verdünnte Salpetersäure, welche die ungelöst gebliebenen Metalle auflöst, leicht wieder brauchbar machen. Bei der erneuerten Füllung mit Wasser hat man darauf zu achten, daß sich der Raum unter dem Diaphragma vollständig mit Wasser anfüllt. Zeigen sich Luftblasen, so lassen sich dieselben leicht durch Neigung des Glases entfernen. Der Widerstand derartiger Elemente ist nicht viel größer wie der von den gebräuchlichen kleinen Daniell'schen Elementen mit hart gebrannten Thonzellen. Sie eignen sich daher zu allen Linienbatterien, haben dagegen als Localbatterien in der Regel zu großen Widerstand.

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