Titel: Der neue Edison-Akkumulator.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 469–474)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316106

Der neue Edison-Akkumulator.

Wie bei allen von Edison geschaffenen Neuerungen wusste auch diesmal die Tagespresse Wunderdinge über diesen neuen Akkumulator, welcher in Bezug auf seine Qualitäten alles bisher Bestehende übertreffen soll, zu berichten, während die technischen Zeitschriften sich diesbezüglich nur auf kurze Notizen beschränkten, in welchen zumeist Zweifel über den Wert dieser Erfindung zum Ausdrucke gelangten, oder die Angaben der Tagespresse in ihren Details widerlegt wurden.

Auch jetzt, wo die Details dieser Neuerung einigermassen bekannt sind, muss ein allgemein skeptisches Verhalten der berufenen Fachorgane, gegenüber den angeblichen Vorteilen, konstatiert werden.

Eigentlich hat man es jedoch mit zwei voneinander grundsätzlich verschiedenen Neuerungen zu thun, indem die für die zwei in Betracht kommenden Akkumulatorentypen verwendeten Materialien ganz verschiedene sind und nur in der äusseren Form eine gewisse Aehnlichkeit aufweisen.

Das ältere Patent bezieht sich auf einen Kupfer-Kadmiumakkumulator, bei welchem, von den Untersuchungen Lalande und Chaperon's ausgehend, das Zink in den Akkumulatoren von Desmazures-Commelin de Baillache durch Kadmium ersetzt wurde. Bei diesem Akkumulator ist die negative Elektrode oder der positive Pol des Elementes aus rotem Kupferoxydul und die positive Elektrode oder der negative Pol aus Kadmium gebildet, wobei als Elektrolyt eine Lösung kaustischer Soda oder Natronlauge verwendet wird.

In diesem Sinne ist dieser neue Akkumulator mit dem von Schmidt und Junger in ihrem schwedischen Patente beschriebenen als identisch anzusehen.

Die Verbesserungen, welche Edison durchgeführt zu haben behauptet, beziehen sich auf die nachfolgenden Punkte, und zwar 1. Verwendung von sehr fein verteiltem Kupfer, durch welches sich, wie es scheint, wasserfreie Oxyde oder Anhydrite desselben bilden, sonach das Auftreten von in der kaustischen Lauge löslichen Oxydhydraten vermieden wird. 2. Verhinderung von lokalen Aktionen im Innern des Elementes, wie solche sonst durch Kupferniederschlag auf die positive Elektrode entstehen müssten, wenn sich ein Teil des Kupferoxydes im Elektrolyte löst. 3. Infolgedessen Vermeidung von porösen Umhüllungen der negativen Elektrode zum Zwecke der Hintanhaltung solcher Kupferanlagerungen, und 4. Verminderung der Flüssigkeit im Akkumulator selbst, wodurch sich das Gewicht der Batterien auf weniger als die Hälfte des Gewichtes von gleich leistungsfähigen Bleiakkumulatoren herabdrücken lassen soll.

Besonderes Augenmerk wurde seitens Edison's der Präparation der für den Akkumulator zur Verwendung gelangenden Materialien gewidmet und gibt das Patent eine detaillierte Beschreibung der hierbei vorzunehmenden Manipulationen. Nach den Beobachtungen von Edison soll Kupferoxyd in äusserst fein verteiltem Zustande ganz besondere Eigenschaften erhalten. Um dasselbe nun in diesem Zustande zu gewinnen, wird reines Kupferkarbonat durch Wasserstoff bei möglichst niederer Temperatur reduziert. Die niedere Temperatur soll eine Grundbedingung sein,indem sonst die Dichtigkeit des Kupfers eine viel grössere und soll in dessen Wirksamkeit eine geringere wird.

Das Kadmium wird in reinem faserigen und äusserst fein verteilten Zustande durch Elektrolyse einer Sulfatlösung derselben unter Anwendung einer grossen Stromdichte erhalten. Als Kathode wird hierbei ein feiner Platinfaden, als Anode eine Platte aus Kadmiummetall verwendet. Der sich an diese Platte anlegende Niederschlag wird von Zeit zu Zeit abgenommen und in Wasser gewaschen, um die an demselben haftende Sulfatlösung auszulaugen.

Textabbildung Bd. 316, S. 469
Textabbildung Bd. 316, S. 469
Textabbildung Bd. 316, S. 469

Die Träger der aktiven Masse oder die Elektrodenplatten bilden dünne perforierte Nickelplatten, auf welche, wie dies aus Fig. 1 bis 3 erhellt, in regelmässigen Abständen eine Reihe achtkantiger Tröge, gleichfalls aus perforiertem Nickelblech bestehend, in der Weise aufgesetzt sind, dass sie nur über eine Seite derselben hervorstehen. Die dünnen Tragplatten sind an ihren Enden nach oben und unten zu mit Verlängerungen versehen, in welche Löcher geschlagen sind, durch welche die einzelnen Platten mittels eigener isolierter Bolzen in dem gegenseitigen richtigen Abstande erhalten werden. Die obere Verlängerung dieser Platten dient als Stromabnehmer und wird in die daselbst vorgesehene Oeffnung ein Bolzen durchgetrieben, der alle Platten gleicher Polarität leitend verbindet. Dieser Bolzen geht durch die Wandungen des Troges, welcher die Platten aufnimmt, und endet ausserhalb desselben in eine Einschalteklemme.

Das auf die früher schon beschriebene Weise präparierte Kupferoxyd wird nun unter leichtem Druck in Form |470| von Pastillen gebracht, die sich den Ausmessungen des Innern der an die Nickelplatten anzuheftenden Tröge in der Weise genau anpassen, dass sie sich in diese Tröge leicht einsetzen lassen, deren Raum aber vollständig ausfüllen. Die auf diese Weise präparierten positiven Platten werden nunmehr in einer nach aussen abgeschlossenen Büchse durch 6 bis 7 Stunden einer Temperatur von 260 ° ausgesetzt, wodurch sich das rote Kupferoxydul in schwarzes Kupferoxyd verwandelt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Temperatur nicht über diese Grenze steigt, weil sonst die Dichtigkeit des Materials erhöht wird. Diese Platten werden hierauf elektrolytisch behandelt, um das Kupferoxyd zu metallischem Kupfer zu reduzieren.

In ähnlicher Weise wird das durch den vorhergehenden Prozess erhaltene Kadmium zu Pastillen geformt und in die Tröge der negativen Platten eingefüllt.

Die Tröge, in welche die auf diese Weise präparierten Platten eingesetzt werden, sind aus Nickel oder aus im Innern vernickeltem Eisen hergestellt. Dieselben können nach aussen hin vollkommen abgeschlossen sein und genügt eine ganz kleine Oeffnung im Deckel, um den Gasen, welche sich nahe dem Ende der Ladung bilden, einen Abzug zu verschaffen. Als Elektrolyt wird eine 10%ige Lösung von reiner kaustischer Soda verwendet.

Der sich bei der Ladung und Entladung abspielende chemische Vorgang ist ein sehr einfacher. Im normalen Zustande ist das Kadmium oxydiert, während das Kupfer metallisch bleibt. Wird das Element geladen, so findet vorerst eine Zersetzung des Wassers statt, wodurch sich Kupferoxyd bildet und das Kadmiumoxyd zu metallischem Kadmium reduziert. Bei der Entladung bildet sich wieder Kadmiumoxyd und metallisches Kupfer.

Nach Edison's Angaben bedarf dieser Akkumulator nur sehr geringer Mengen des Elektrolytes, um die vorgeschriebenen Reaktionen aufrecht zu erhalten, und sollen die positiven und negativen Platten unter Zwischenlage von mit der Flüssigkeit imprägnierten Asbestplatten zusammengepresst und so auf einen sehr engen Raum beschränkt werden können.

Da das spezifische Gewicht der verwendeten Materialien ein bedeutend geringeres ist als das des Bleies und der Bleipräparate, können alle Dimensionen bei gleicher Leistungsfähigkeit viel geringer gehalten werden, und muss sohin das Gewicht dieser Akkumulatoren, nachdem dieselben ausserdem nur sehr geringer Mengen von Elektrolytflüssigkeit bedürfen, bedeutend geringer werden.

Die elektromotorische Kraft dieses Akkumulators wird mit 0,44 Volt angegeben, eine Ziffer, die befremdend wirkt, da sich Kadmium in der Spannungsreihe ziemlich nahe dem Zink anreiht, und die ähnlichen Akkumulatoren von Desmazures-Commelin de Baillache, bei welchen nur das Kadmium durch Zink ersetzt ist, eine Spannung von 1 Volt ergeben sollen, sohin eine derartige Herabminderung der Spannung ziemlich unwahrscheinlich erscheinen lässt.

Ueber den inneren Widerstand, die Lade- und Entladestromstärke, sowie über den Spannungsabfall bei der Entladung und den Wirkungsgrad' fehlen alle Angaben. Soweit dies nach dem chemischen Vorgange beurteilt werden kann, wird jedoch der Nutzeffekt eher grösser als kleiner sein, wie bei den Bleiakkumulatoren, indem sich hier keine Zwischen Verbindungen bilden, während bei letzteren die Bildung von Bleisulfat einen erhöhten Spannungsabfall bedingt und den Wirkungsgrad namentlich bei grösseren Entladestromstärken ungünstig beeinflusst.

Hiergegen dürften die Beschaffungskosten, wie sich schon aus der Verwendung der teueren Rohmaterialien und aus der komplizierten Präparierung derselben ergibt, wesentlich höher sein als die der Bleiakkumulatoren.

Ueber die Haltedauer dieser neuen Sammlerbatterien im praktischen Betriebe fehlen selbstredend noch die Erfahrungen. Aus alledem zieht sich der Schluss, dass dieser neue Sammler, wenn er die sonstigen angegebenen Vorzüge auch wirklich besitzt, mit dem Bleisammler kaum in jenen Fällen, wo grosse Wirksamkeit bei geringem Eigengewicht, wie bei den elektrischen Selbstfahrern gefordert wird, in wirksamen Wettbewerb einzutreten vermag, weil die geringe elektromotorische Kraft die fünffache Anzahl der Zellen erfordert, um die gleiche Spannung wie bei dem Bleisammler zu erhalten.

Diese Erkenntnis scheint Edison auch bewogen zu haben, seine Studien noch weiter auszudehnen. Sein Hauptbestreben war dahin gerichtet, das Kupferoxyd, welches bisher in der Mehrzahl der Elemente den zur Durchführung der chemischen Prozesse im Innern derselben erforderlichen Sauerstoff lieferte, durch ein anderes entsprechendes Material zu ersetzen. Unter den bekannten Metallen sind es namentlich Quecksilber und Silber, welche aus ihren Sauerstoffverbindungen den Sauerstoff leicht abgeben und daher als Ersatz für das Kupfer in Betracht gezogen werden können. Sie konnten jedoch aus dem Grunde keine Verwertung finden, weil sich bei deren Anwendung in alkalischen Elektrolyten gewisse Schwierigkeiten ergeben und namentlich Silber in dem Elektrolyte teilweise löslich ist. Ausserdem bildet der Preis dieser Materialien ein Hindernis für deren allgemeine Verwertung.

Textabbildung Bd. 316, S. 470
Textabbildung Bd. 316, S. 470
Textabbildung Bd. 316, S. 470
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Während seinen Untersuchungen ist es Edison nach seinen Angaben, wir folgen hier der Beschreibung des am 27. April 1. J. herausgegebenen englischen Patentes Nr. 2490, gelungen, ein Element zu finden, welches den Sauerstoff bei der Entladung viel leichter abgibt als Quecksilber, hierbei verhältnismässig billig, von geringem Gewichte und grosser Dauerhaftigkeit und im Elektrolyte fast absolut unlöslich ist.

Es ist ihm auch gelungen, ein neues oxydierbares Element für die Anwendung in derartigen Batterien zu finden, welches geringes Gewicht hat und dessen Erzeugungskosten verhältnismässig nieder sind.

Diese beiden neuen Elemente werden zweckmässig gemeinsam zur Bildung von Sammlerzellen verwendet; wiewohl dieselben selbstverständlich unabhängig von einander in anderen Kombinationen Verwertung finden können.

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In vorstehender Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Platten gegeben, innerhalb welcher diese neuen Elemente oder aktiven Massen untergebracht werden. Dieselben bilden eine Art von Taschen oder Behältnissen und erscheint in der Zeichnung die Vorderwand teilweise abgebrochen. Fig. 5 zeigt einen Schnitt dieser Platte in der Richtung der strichpunktierten Linie. In Fig. 6 sind zwei derartige Platten, welche die Kombination einer einfachen Zelle darstellen, in Draufsicht gezeichnet, während Fig. 7 die Details in einem Stücke des vergrösserten Schnittes genauer ersichtlich werden lässt.

Die gesamte Platte ist aus einem Nickelrahmen mit zwei horizontalen und vier vertikalen Hippen gebildet, die von einem um dasselbe gebogenen äusserst dünnen Nickelblatte von ungefähr 0,125 mm Wandstärke umgeben sind. In die durch die Rippen des festen Rahmens gebildeten Hohlräume wird die aktive Masse eingebettet. Die die Platte abschliessenden dünneren Nickelbleche sind durchlöchert und können diese Löcher zwar durchgestanzt werden, aber es ist besser, sie bloss durchzudrücken, so dass sie nach innen Buckeln bilden, indem hierdurch die Berührungsfläche zwischen Metall und aktivem Materiale wesentlich vergrössert wird. Die einzelnen Löcher sind in einem Abstande von 0,75 mm neben- und übereinander angeordnet. Zur Herstellung der Platten wird Nickel deshalb verwendet, weil es in einer alkalischen Lösung unter dem Einflüsse des elektrischen Stromes nicht oxydiert. Es unterliegt jedoch keinem Anstände, an Stelle desselben sorgfältig und vollkommen mit Nickel plattiertes Eisen zu verwenden, oder den eigentlichen Tragrahmen für die aktive Masse aus Hartgummi oder einem anderen indifferenten Materiale herzustellen.

Auf der Aussenseite dieser Platten ist ferner eine Anzahl von isolierenden Plättchen 5 befestigt, welche eine gegenseitige Berührung der einzelnen Platten, wenn dieselben in die Flüssigkeit eingesenkt werden, verhindert.

Um nun zu den neuen Elementen, die hier verwendet werden, überzugehen, sei im vornehinein erwähnt, dass das eine der Elemente nichts anderes als in besonderer Weise präpariertes Eisen ist, das andere hingegen eine höhere Oxydationsstufe des Nickels als Nickeloxyd darstellt.

Die Darstellung des Eisens wird wie folgt beschrieben: Eisenmonosulfid (einfach Schwefeleisen) wird so fein verrieben oder zerquetscht, dass die einzelnen Teilchen durch ein Sieb, welches ungefähr 6,4 Oeffnungen pro qmm hat, hindurchgehen. Das auf diese Weise gewonnene Pulver wird nun mit Flockengraphit, dessen Flocken etwas grösser als die Oeffnungen der perforierten dünnen Nickelplatten sind und zwar in dem Verhältnisse von 8 Gewichtsteilen Schwefeleisen und 2 Gewichtsteilen Graphit, sehr innig vermischt. Dieses Gemisch wird sodann mit einer 20%igen Lösung von Aetzkali benetzt, und nach erfolgter Durchfeuchtung mit einem passenden Instrumente in die noch unbedeckten Rahmen eingestrichen und festgestampft.

Hierauf wird über die Masse eine 6 bis 7 mm dicke Schicht flockiger Asbestfasern gelegt und das Ganze durch die bereits mehrfach erwähnte dünne Nickelplatte gegen aussen abgeschlossen. Diese Nickelplatte, welche über den ganzen Rahmen gebogen ist, wird an ihrem oberen Ende, wie dies aus Fig. 4 bis 7 ersichtlich ist, durch über den Rahmen geflochtene Nickeldrähte 7 festgehalten.

Das auf diese Weise geformte Element wird nun der elektrolytischen Oxydation in einer Kalilaugelösung unterworfen, wobei sich Eisenoxydhydrat bildet und der freiwerdende Schwefel mit der Kalilösung zu einem hier nicht näher bezeichneten Salze (wahrscheinlich Einfach-Schwefel-Kalium. D. V.) verbindet. Die Diffusion dieses Salzes aus der Masse wird durch zeitweisen Wechsel der Stromrichtung wesentlich erleichtert.

Das Element ist nun zum Gebrauche fertig, wobei, damit es zur stromabgebenden Wirkung gelangen kann, das Eisenoxydhydrat zu metallischem Eisen reduziert werden muss, was durch die Ladung dann erfolgt, wenn in das Element die den hierbei freiwerdenden Sauerstoff aufnehmende negative Elektrode eingesetzt ist.

Das auf diese Weise erhaltene Eisenoxyd nimmt an Masse zu und übt mit Graphit gemischt einen beträchtlichen Druck auf die Abschlusswände des Elementes ausverhindert aber gleichzeitig eine Veränderung des ursprünglichen Zustandes der Masse selbst dann, wenn sich bei Ueberladung Gase im Innern derselben entwickeln. Der Gebrauch des Eisenmonosulfides ermöglicht es, die grössten Mengen Eisenoxydes auf einen möglichst geringen Raum zusammenzudrängen und dasselbe in jene Form zu bringen, durch welche es auf elektrolytischem Wege leicht zu metallischem Eisen reduziert werden kann.

Getrocknete Oxyde von Eisen lassen sich in keiner Weise durch den elektrischen Strom reduzieren. Schwammiges Eisen, wie solches durch Reduktion verschiedener Eisensalze mittels Wasserstoffs erhalten werden kann, zeigt ein geringes Oxydationsvermögen, Eisenoxydhydrate sind ungeheuer mässig und, wenn nicht getrocknet, sehr schwer zu behandeln. Getrocknet zeigen sie einen grossen Widerstand gegen die elektrolytische Einwirkung des elektrischen Stromes. Thatsächlich ist die einzige Form von Eisenoxyd, welche sich auf diesem Wege in den metallischen Zustand überführen lässt, die aus dem Monosulfid auf dem angegebenen Wege gewonnene, da das durch längeres Kochen von gewöhnlichem Eisenoxydhydrat mit Wasser zu gewinnende Monohydrat sich zwar auch reduzieren, aber infolge seiner schwammigen Beschaffenheit nicht in jenen Quantitäten in die Hohlräume der Rahmen einführen lässt, wie das erwähnte Hydroxyd. Durch die Erzeugung des Eisenoxydes aus dem Monosulfide wird dasselbe eben in der benötigten kompakten Form erhalten und lässt sich auch durch den elektrischen Strom vollständig reduzieren.

Da weiteres, fein verteiltes, auf die angegebene Art erhaltenes Eisen durch die elektrolytische Behandlung keine lösliche Verbindung bildet, ist das oxydierende Element nach der Angabe Edison's absolut permanent und wird auch das Elektrolyt bei jedem Zustande des Arbeitens der Zelle in keiner Weise verändert.

Das Sauerstoff aufspeichernde Element beruht auf der von Edison ausgehenden Entdeckung, dass sich die niederen Oxyde von Kobalt und Nickel, mit einem Leiter in Verbindung gebrachtem einer alkalischen Lösung unter dem Einflüsse des elektrischen Stromes fast vollständig auf eine höhere Oxydationsstufe bringen lassen, welche Oxyde wieder unter gegebenen Verhältnissen den aufgenommenen Sauerstoff leicht abgeben und in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Dies führte zu der Konstruktion des neuen Sauerstoff aufspeichernden Elementes, welches bei grosser Kapazität viel geringeres Gewicht und grössere Beständigkeit haben soll, als irgend eines der bisher für diese Zwecke gebrauchten Elemente. Weder Kobalt- noch Nickeloxyd ist in einem alkalischen Elektrolyte löslich, auch geben beide annähernd die gleiche Spannung, so dass beide gleich gut anwendbar sind, doch gibt Edison dem Nickel wegen seines geringeren Preises den Vorzug.

Er schlägt zu diesem Zwecke Nickeloxydhydrat aus einer seiner Lösungen nieder, trocknet diesen Niederschlag nach vorherigem Auswaschen langsam an der Luft, pulverisiert ihn dann und presst ihn durch Siebe, bei welchen ungefähr 6,4 Maschen auf den qmm gehen. 7 Gewichtsteile des so gewonnenen pulverförmigen Hydrates werden hierauf mit 3 Gewichtsteilen Flockengraphit innig gemischt, hierauf mit einer geringen Menge Wassers angefeuchtet und das so gewonnene Gemisch in die Rahmen eingefüllt, wobei jedoch stets nur geringe Quantitäten zu gleicher Zeit genommen werden dürfen und sofort gründlich festgestampft werden müssen. Ist die Masse in den Rahmen eingefüllt, so wird dieselbe auf die ganz gleiche Weise, wie dies bei dem Eisenelement beschrieben wurde, mit einer Asbestlage überdeckt und hierauf die Abschlussplatte durch Nickeldraht befestigt.

Diese Platten werden sodann in einer Kaliumoxydhydratlösung durch längere Zeit der Einwirkung eines elektrischen Stromes von einer Stromdichte von ungefähr 8 Milliampères pro qcm der Oberfläche ausgesetzt, wodurch die höhere Oxydationsstufe des Nickels gebildet wird. Ist dieser Oxydationsprozess vollendet, so ist auch das Element gebrauchsfertig.

Die Beimischung von Graphit zur aktiven Masse bezweckt, eine möglichst grosse Kontaktoberfläche zu erhalten, was notwendig ist, weil sich die elektrolytische Oxydation |472| und Reduktion nicht weit von der leitenden Oberfläche, mit welcher das Oxyd in Berührung steht, ausbreitet, wiewohl die höheren Oxyde von Nickel und Kobalt Leiter zu sein scheinen. Da Graphit sich gegenüber der Einwirkung sowohl des Lade- als auch des Entladestromes indifferent bezeigen soll, ferner zwischen Graphit und den Oxyden keine Lokalwirkung entsteht, erweist sich dieses Material, welches nebenbei eine grosse Leitungsfähigkeit besitzt, für die angedeuteten Zwecke als am besten geeignet.

Die Anwendung von Nickelhydraten an Stelle anderer Nickelverbindungen wird aus dem Grunde vorgezogen, weil sie leicht herzustellen sind und durch Aufsaugen der Flüssigkeit innerhalb der Elemente anschwellen, hierdurch einen innigen Kontakt mit den leitenden Metallteilen herstellen, vollkommen gleichmässig bleiben, und elektrolytisch nicht in den metallischen Zustand überführt werden können.

Die beiden hier beschriebenen Elemente werden am besten gemeinsam verwendet, wobei eine 25%ige wässerige Lösung von Kaliumhydroxyd als Elektrolyt dient. Entsprechend dem allmählichen Herabgehen der chemischen Reaktionen während der Entladung, sowie dem Wechsel des Widerstandes in den aktiven Massen ist die Spannung einer derartigen Zelle eine schwankende, doch beträgt dieselbe im Durchschnitt 1 Volt und steigt frisch geladen bis 1,38 Volt. Diese Batterie kann überladen, vollständig entladen und in entgegengesetzter Richtung geladen werden, ohne Schaden zu leiden. Ebenso soll starke Gasentwickelung keinen Einfluss auf den ursprünglichen Zustand der Elemente ausüben. Die Platten werden unter der Einwirkung des elektrischen Stromes nicht oxydiert, und ist der ganze Vorgang unabhängig von der Stärke der Lösung, so dass die Batterie von grosser Dauer und bemerkenswert geringem Gewichte ist.

Entgegen der vorstehenden Beschreibung wird die Herstellung der Elektroden dieser Eisen-Nickelsammlerzelle in einem von A. E. Kennelly im amerikanischen Institute der Elektroingenieure abgehaltenen Vortrage abweichend dargestellt. Nach derselben haben die einzelnen Platten oder Elemente ursprünglich genau dieselbe Form wie die der eingangs beschriebenen Kupfer-Kadmiumakkumulatoren, nur dass hier die Träger und die Tröge aus nickelplattierten Stahlplatten gefertigt sind. Auch die Art und Weise der Einbringung der aktiven Masse in die Tröge oder Büchsen ist ganz die gleiche. Die Tröge oder Büchsen, welche die aktive Masse voll umschliessen, werden nun in die Zwischenräume der Platte, in welche sie genau einpassen, eingesetzt und hierauf die gesamte Platte in einer hydraulischen Presse einem Drucke von 100 t unterworfen. Durch diesen Druck schliessen sich nicht nur die Büchsen ganz genau, sondern werden auch deren Metallseiten über die angrenzenden Vertiefungen in den Stahlrahmen gezwängt, so dass sich das Ganze zu einer einzigen soliden und harten Stahlplatte zusammenfügt und eine gut leitende Verbindung zwischen der aktiven Masse und dem Gitterrahmen hergestellt wird. Die auf diese Weise hergestellte Platte hat eine Gitterdicke von 0,36 mm und eine Taschendicke von 2,5 mm und stellt dies eine normale Platte dar.

Die in eine Zelle abwechselnd eingesetzten elektropositiven und elektronegativen Platten werden gegenseitig durch zwischengelegte Hartgummiplättchen isoliert.

Bezüglich des chemischen Vorganges, der sich in dieser Sammlerzelle abspielt, führt Kennelly an, dass der negative Pol oder das positive Element, welches dem Zink einer primären Zelle entspricht, hier aus Eisen, der positive Pol oder das negative Element, dem Kupfer oder der Kohle einer solchen Zelle entsprechend, aus einem Superoxyd des Nickels, das die Formel NiO2 haben dürfte, gebildet wird. (Es dürfte diese Verbindung eher das Sesquioxyd des Nickels Ni3O4 sein. D. V.) Das Elektrolyt besteht aus einer 10 bis 40%igen Lösung von Kalihydrat, welche erst bei – 30 ° C. gefriert.

In der entladenen Zelle haben wir im positiven Elemente Eisenoxydhydrat, im negativen Elemente Nickeloxyd oder Nickeloxydul. Der Ladestrom reduziert nun die Eisenverbindung zu schwammigem, metallischem Eisen, führt den hierbei freiwerdenden Sauerstoff zu dem Nickeloxyde oder Oxydul, welches nun in die höhere Oxydationsstufe(Nickelsuper- oder Sesquioxyd) übergeht. Der ladende Strom trägt dementsprechend den Sauerstoff, der chemischen Affinität entgegenwirkend, vom Eisen zum Nickel und sammelt die Energie in dem reduzierten Eisen, welches in der Ruhe vom Elektrolyte nicht angegriffen wird.

Bei der Entladung geht der Strom vom positiven Pole des Elementes über den äusseren Stromkreis zum negativen Pole und von diesem wieder im Innern des Elementes zum positiven Pole zurück. Der Sauerstoff wandert nun dem Strome entgegen, vom Nickel zum Eisen, wodurch ersteres in eine niedrigere Oxydationsstufe zurückgeführt, letzteres hingegen oxydiert wird. In nicht geschlossenem Zustande der Zelle bleibt dagegen der durch die Ladung geschaffene Zustand stabil.

Das Elektrolyt beteiligt sich hierbei an dem Prozesse in keiner Weise und hat nur die Aufgabe, den freiwerdenden Sauerstoff aufzunehmen und dem anderen Pole zuzuführen. Die Menge des Elektrolytes kann daher, da dasselbe keine aktive Rolle spielt, sehr weit reduziert werden, wohingegen die Menge des Elektrolytes im Bleiakkumulator, weil demselben eine sehr wichtige Rolle bei den sich im Innern desselben vollziehenden komplizierten Vorgängen zufällt, eine ganz bestimmte und ziemlich bedeutende sein muss, unter welche, will man nicht die Wirksamkeit der Zelle beeinträchtigen, nicht herabgegangen werden darf. Man glaubt, dass das Gewicht der Lösung bei diesem neuen Sammler in der Praxis nur 20 % des Gewichtes der Platten oder 14% des totalen Zellengewichtes sein wird.

Das Element soll unmittelbar nach der Ladung eine Entladespannung von 1,5 Volt und nach vollständiger Entladung eine solche von 1,1 Volt haben, was höher ist, als Edison in seinem Patente selbst angibt, nämlich 1,38 und 1 Volt.

Würde sich die Nickelverbindung absolut neutral erweisen, so dass bei der Oxydation und Desoxydation derselben weder Energie gebunden noch entwickelt würde, müsste die an den Klemmen auftretende Spannung, der Eisen und Sauerstoff zukommenden Spannungsdifferenz, d. i. 1,47 Volt, entsprechen.

Bei exothermischem Verhalten der Nickel-Sauerstoffverbindung müsste sich die Spannung verringern, bei endothermischem Verhalten hingegen vergrössern.

Zieht man jedoch den Durchschnitt aus den beiden obigen Angaben, so ist anzunehmen, dass sich diese Nickel-Sauerstoffverbindung vollständig passiv verhält, und wir es hier nur mit einem Eisen-Sauerstoffelement zu thun haben.

Von mehr praktischem Werte sind die Angaben über die Kapazität und die Leistungsfähigkeit dieser Zellen. Nach denselben wird als normaler Entladungsstrom 0,93 Ampères pro 1 qcm der Gesamtoberfläche der Platten angegeben.

Die Sammelkapazität einer Zelle auf die Gewichtseinheit bezogen soll 30,85 Wattstunden pro 1 kg betragen. Dementsprechend müsste eine Zelle, welche eine Kilowattstunde abzugeben vermag, ein Gewicht von 32,4 kg besitzen.

Sind diese Angaben richtig, was ja bei der bekannten Wertschätzung, welcher sich dieser bekannte Elektrotechniker allenthalben erfreut, anzunehmen ist, so wäre das Leistungsverhältnis, auf das Gewicht bezogen, ein sehr günstiges, indem bekanntlich das bei Bleiakkumulatoren erforderliche Gesamtgewicht für die Leistung einer Kilowattstunde zwischen 55 bis 130 kg schwankt, wobei jedoch noch zu berücksichtigen ist, dass die Haltedauer der geringgewichtigen Bleiakkumulatoren, insbesondere wenn dieselben stark wechselnd beansprucht werden, eine äusserst kurze ist, während gerade für die Edison-Akkumulatoren grosse Widerstandsfähigkeit als besonderer Vorteil angegeben wird.

Die niedrigste normale Entladungs-Energiemenge pro Totalgewicht der ganzen Zelle ist 8,82 Watt pro 1 kg, was einer normalen Entladezeit von 3½ Stunden entspricht, dieselbe kann aber auch ohne Anstand mit 26,46 Watt erfolgen. Ueber die Entladungsverhältnisse geben die beiden Entladungskurven einer Experimentalzelle (Fig. 8 und 9) interessante Auskünfte. Die Entladung wurde in beiden |473| Fällen durch Regulierung der Stromstärke mittels regulierbarer Widerstände für die ganze Dauer gleich erhalten und betrug die Entladungsstromstärke in dem einen Falle 42,5, im anderen Falle 75 Ampère. Wie sich nun aus den beiden Kurven ergibt, sinkt die Klemmenspannung zu Beginn ziemlich rasch, um sodann durch längere Zeit in nahezu einer Geraden abzufallen, und erst ziemlich nahe beim Schlusse der Entladung rascher auf die unterste Grenze überzugehen.

Textabbildung Bd. 316, S. 473

Bemerkenswert ist, wenn man Kurve Fig. 8 und Fig. 9 vergleicht, dass sich das Nutzergebnis bei Entladung mit grösserer Stromstärke bedeutend günstiger stellt, als bei der Entladung mit der geringeren Stromstärke, was den bisherigen Erfahrungen, wonach dasselbe bei Vergrösserung der Entladestromstärke stetig sinkt, im Widerspruche zu stehen scheint.

Ueber die Ladestromstärke und Ladespannung sind ebensowenig Angaben zu finden, wie über den Wirkungsgrad oder das Verhältnis zwischen eingelieferter und wiedergegebener Energiemenge.

Ob die Aufgabe, die sich Edison bei Konstruktion dieser Zelle gestellt hat, nämlich eine Zelle zu schaffen, welche folgende Eigenschaften besitzt: 1. Nichtabnutzung durch den Gebrauch, 2. grosse Sammelkapazität pro Gewichtseinheit, 3. Fähigkeit rasch entladen und geladen zu werden, 4. Widerstandsfähigkeit gegen fahrlässige Behandlung und 5. Billigkeit, hiermit jedoch gelöst erscheint, bleibt mehr als fraglich, wenn auch zugestanden werden muss, dass wenn die Angaben auf Thatsächlichem fussen, hierdurch ein weiterer wesentlicher Fortschritt auf dem Gebiete des Akkumulatorenbaues zu verzeichnen ist.

Betrachtet man diese Punkte einzeln und für sich, so zeigt sich bei näherem Eingehen auf die Vorgänge 5 im Innern des Elementes bei Ladung und Entladung, dass eine fortwährende Ausdehnung und Zusammenziehung der aktiven Massen stattfinden muss, indem dieselben einesteils Sauerstoff aufnehmen, andernteils abgeben und hierdurch ihr Volumen verändern. Der wechselnde Druck dieser Massen auf die umgebende Umhüllung wird, wenn dieselbe auch eine grosse Elastizität besitzt, doch im Laufe der Zeit deformierend auf dieselbe einwirken und deren endliche Zerstörung bedingen. Desgleichen scheint sich der Graphit nicht, wie angenommen wird, vollkommen inaktiv zu verhalten, indem nachgewiesen erscheint, dass an den Elektroden Kohlenoxydgas auftritt, welches doch nur von einer Oxydation des Graphites herrühren kann. Durch diese Zerstörung des Graphites muss nun der Akkumulator in seiner Leistung zurückgehen, um endlich ganz unwirksam zu werden. Auch dürfte an den Berührungspunkten zwischen den Stahlplatten des Rahmens und den nickelplattierten Trögen ebenso eine Zerstörung auftreten wie bei den Bleiträgern im Akkumulator. Sind daher auch alle Bedingungen so günstig als möglich, so kann doch von einer absoluten Nichtabnutzung durch den Gebrauch nicht die Rede sein.

Was nun die Sammelkapazität pro Gewichtseinheitbetrifft, so ist dieselbe jedenfalls als günstig zu betrachten. Die bisherigen Erfahrungen sind jedoch nur an neuen derartigen Zellen gesammelt. Findet jedoch die Zerstörung des Graphites wirklich statt, so wird ein Sinken der Kapazität und ein Steigen des inneren Widerstandes hiermit Hand in Hand gehen, wodurch die anfänglich günstigen Ergebnisse nicht für die Dauer aufrecht zu erhalten sind.

Wie lange dieser Umwandlungsprozess währt, lässt sich nur auf Grund länger währender Erfahrungen ermitteln.

Die Fähigkeit, rasch geladen oder entladen zu werden, welche hier durch viele und dünne Platten erreicht wird, ist zwar vorhanden, doch muss dieselbe mit fortschreitender Zerstörung des Graphites, welche die Leistungsfähigkeit beeinflusst, ebenfalls nach und nach zurückgehen.

Die Widerstandsfähigkeit gegen fahrlässige Behandlung ist zwar in grösserem Masse vorhanden, allein auch dieser sind durch die Vorgänge im Innern des Akkumulators gewisse Grenzen gesetzt und wird zu häufiges Ueberschreiten der zulässigen Stromstärke sowohl beim Laden als Entladen das erwähnte Zerstörungswerk nur befördern.

In Bezug auf den Preis hofft Edison zwar durch geeignete rationelle Fabrikation mit dem Bleiakkumulator konkurrieren zu können; allein es ist auch, wenn dies zutrifft, der Erfolg kein sehr grosser, da der Bleiakkumulator einmal untauglich geworden, noch immer einen gewissen Wert beibehält, indem das Material desselben immer wieder verwertet werden kann. Ein untauglich gewordener Edison-Akkumulator dürfte hingegen kaum mehr eintragen als den Preis von altem Eisen, da ein Rückgewinn der Nickelpräparate mit grösseren Auslagen verbunden sein dürfte, als deren Wert beträgt.

Textabbildung Bd. 316, S. 473

Als schwerwiegendster Nachteil dieses Akkumulators dürfte jedoch dessen geringer Nutzeffekt zu bezeichnen sein, welcher kaum mit 50%, bei rascher Ladung aber noch viel geringer anzunehmen ist. Es ergibt sich dies aus der Erwägung, dass die chemische Verwandtschaft des Eisens zum Sauerstoff eine viel innigere ist, als die des Bleies, somit zum Zerlegen der Eisen-Sauerstoffverbindung eine viel grössere Energiemenge erforderlich sein wird, wobei die Verluste durch Erwärmung relativ grössere werden müssen als bei einer Verbindung, die ihren Sauerstoff leichter abzugeben vermag.

Auch in Bezug auf die elektrolytische Wirkung des |474| Stromes scheint ein Irrtum vorzuwalten, indem die Annahme, es wirke das Elektrolyt nur als Kanal für den Sauerstoff, welcher von einer der Elektroden zur anderen wandelt, den allgemein bekannten Gesetzen der Elektrolyse direkt widerspricht.

Es muss hier ebenso wie bei allen derartigen Prozessen vorerst das Kalkhydrat zerlegt werden, dessen Zersetzungsprodukte auf das Wasser einwirken, welches nunmehr Sauerstoff an die neue Elektrode abgibt, während der freiwerdende Wasserstoff das Eisen reduziert und mit dem entnommenen Sauerstoff neuerlich Wasser bildet.

Ein abschliessendes Urteil über den neuen Akkumulator lässt sich allerdings noch nicht fällen, indem Erfahrungsdaten überhaupt noch nicht vorliegen, während doch nur die praktische Erfahrung, unterstützt von eingehendenwissenschaftlichen Untersuchungen, einen sicheren Schluss zu ziehen gestattet. Aber selbst wenn dieser neue Akkumulator alles das hält, was demselben angerühmt wird, dürfte derselbe den altbewährten Bleiakkumulator nicht aus allen seinen Anwendungsgebieten zu verdrängen vermögen. Hingegen scheint demselben, sofern er nur ausreichende Widerstandsfähigkeit erweist, um einige Hunderte von Ladungen und Entladungen auszuhalten, ohne wesentliche Einbusse an seinen Qualitäten zu erleiden, ein grosses Feld der Verwertung überall dort gesichert, wo grosse Kapazität und grosse Widerstandsfähigkeit gegen abnorme Beanspruchung bei geringem Gewichte erfordert wird, Anforderungen, welchen der Bleiakkumulator wenigstens dermalen noch nicht Rechnung zu tragen vermag.

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