Text-Bild-Ansicht Band 316

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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