DE1042052B - Membranartige Scheider fuer galvanische Primaer- oder Sekundaerelemente - Google Patents

Membranartige Scheider fuer galvanische Primaer- oder Sekundaerelemente

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    • C08J2379/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Description

Die Erfindung geht von einem galvanischen Primäroder Sekundärelement aus und beschäftigt sich mit der verbesserten Ausgestaltung der Scheider, durch die die Elektrodenräume solcher Elemente voneinander getrennt werden und insbesondere ein Hinüberwandern von Festbestandteilen von Elektrode zu Elektrode oder von Depolarisatormasse zur Elektrode verhindert wird.
Als Material für solche Scheider hat man schon je nach der Elemententype die verschiedenartigsten Substanzen anorganischer oder organischer Natur verwendet. Zu den anorganischen Substanzen gehören beispielsweise poröse keramische Massen aus Ton, Silikaten od. dgl. und Fasergebilde aus Asbest, Glaswolle usw. Solche Scheider aus anorganischem Material sind vergleichsweise schwer und platzraubend, wenn sie die vorgegebene Porenfeinheit und mechanische Festigkeit besitzen sollen. Zu den organischen Scheidermaterialien gehört in erster Linie Zellulose in nativer Form, z. B. Holz, oder in mechanisch verarbeiteter Form, z. B. Gewebe, Filzpapier, oder in chemisch umgewandelter Form, z. B. Nitrozellulose, Viscose, Kupferseide. Solche Scheider aus organischem Material lassen sich zwar in dünner und leichter Form herstellen, sind aber nicht völlig chemikalienbeständig und besitzen nicht immer gleichförmiges und konstantes Porenvolumen. Schließlich sind Collodiumfolien mit mikroporöser Struktur und ein in den Poren eines keramischen Trägers erzeugtes Kieselsäuregel als membranartiges Scheidergebilde bekanntgeworden, haben aber wegen ihrer den inneren Widerstand des Elementes erhöhenden, mangelhaften elektrischen Leitfähigkeit keinen Eingang in die Technik gefunden.
An Stelle dieser bekannten Scheider ist das galvanische Primär- oder Sekundärelement gemäß vorliegender Erfindung mit einem Scheider versehen, der überwiegend aus einem ionenaustauschenden, wasserunlöslichen und unschmelzbaren Kunststoffgel mit einem Gelwassergehalt von mindestens 15 Gewichtsprozent in bezug auf das Kunststofftrockengewicht und mit dissoziierbaren Ionengruppen mit einer Dissoziationskonstante K> 10 ^5 in einer Menge von mindestens 0,3 Müüiäquivalent pro Gramm Kunststofftrockengewicht besteht und einschließlich etwa vorhandener Zusatzmittel eine spezifische Leitfähigkeit > 10"3O-1Cm-1 im Gleichgewicht in 1 n-HCl aufweist.
Nachstehend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert, wobei lediglich des einfacheren Überblicks wegen als galvanisches Element ein sogenanntes nasses Danielisches Element zum Beispiel genommen wurde. Die Scheidewand bestand aus einem Körper, der in folgender Weise durch Kondensation von Melamin, Guanidin und Formaldehyd gewonnen wurde:
Nacheinander wurden 90 Teile Guanidincarbonat, 126 Teile Melamin, 135 Teile 37°/oige Salzsäure und 300 Teile 37°/0ige Formalinlösung miteinander vermischt.
Membranartige Scheider für galvanische Primär- oder Sekundärelemente
Anmelder:
Ionics Incorporated,
Cambridge, Mass. (V.StA.)
Vertreter: Dr. phü. G. Henkel, Patentanwalt, Berlin-Schmargendorf, Auguste-Viktoria-Str. 63
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 9. Juli 1949
Walter Juda und Wayne A. McRae,
Cambridge, Mass. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden
Das warme Ausgangsgemisch wurde auf ein Trägergewebe
a5 aus Polydichloräthylenharzmaterial aufgebracht und 10 Stunden lang bei 1100C zu einem farblosen, durchsichtigen Polymeren gereift. Dieses Polymerisationsprodukt wurde durch Eintauchen des imprägnierten Gewebes in überschüssige 0,Sn-Na2 S O4-Lösung in die Sulfatform übergeführt, und nach Entfernung des Lösungsüberschusses wurde das Gewebe als senkrechte Scheidewand von 1 mm Dicke und 3900 qmm Fläche in eine Glaszelle eingebaut. In die eine Zellenkammer wurden eine gesättigte ZnSO4-Lösung und eine Zinkplatte und in die andere Zellenkammer eine gesättigte CuSO4-Lösung und eine Kupferplatte eingebracht. Nach 4 Tagen war auf der Zinkelektrode kein sichtbarer Kupferüberzug. Die Klemmenspannung des Primärelementes betrug bei 22° C 1,050 Volt und schwankte im Temperaturbereich von —8 bis +25° C um nicht mehr als 2 %. Der innere Zellenwiderstand betrug bei 22° C 24 Ω. Bei einer ähnlichen Zelle, deren Scheidewand mit 0,5 nNaCl-Lösung konditioniert worden war und die mit CuCl2- und ZnCl2-Lösung gefüllt war, betrug der innere Widerstand nur 7 Ω.
An Stelle des vorstehend beschriebenen Kondensationsproduktes aus Melamin, Guanidin und Formaldehyd können auch Kunststoffe anderer Zusammensetzung und anderer Herstellungsweise angewendet werden. Hierzu gehören beispielsweise Polymerisate aus Phenolsulfosäure und Formaldehyd, Kunststoffe auf Carboxylpolystyrolbasis, sulfonierte Mischpolymere aus Styrol und Divinylbenzol, Kunststoffe aus einer Verbindung eines quaternären Amins mit einem Polystyrol und Gemische derselben.
809 660/88
Die Scheider gemäß vorliegender Erfindung können entweder, -wie es im Ausführungsbeispiel angegeben wurde, aus einer zusammenhängenden, vorzugsweise durch ein Trägergitter gestützten Membran aus dem ionenaustauschenden Kunststoffgel oder aus einer Trägermembran z. B. aus Polystyrol bestehen, in die das ionenaustauschende Kunststoffgel in feinster, inniger Verteilung eingebettet ist. In beiden Fällen kommt es erfindungsgemäß darauf an, daß das aktive Gel im Überschuß im Gesamtkörper vorhanden ist.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Membranartige Scheider für galvanische Primäroder Sekundärelemente, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheider überwiegend aus einem ionenaustauschenden, wasserunlöslichen und unschmelzbaren Kunststoffgel mit einem Gelwassergehalt von mindestens 15 Gewichtsprozent in bezug auf das Kunststofftrockengewicht und mit dissoziierbaren Ionengruppen mit einer Dissoziationskonstante K~> 10"5 in einer Menge von mindestens 0,3 Milliäquivalent pro Gramm Kunststofftrockengewicht besteht und einschließlich etwa vorhandener Zusatzmittel eine spezifische Leitfähigkeit > 10~3Ω "1Cm ^1 im Gleichgewicht mit 1 n-HCl aufweist.
2. Scheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionengruppen mit einer Dissoziationskonstante K zwischen 10~~5 und 10~3 in einer Menge λ^οη 3,0 Milliäquivalent pro Gramm Trockenharz vorhanden sind.
3. Scheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauschharz eine homogene, zusammenhängende Phase bildet.
4. Scheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionengruppen zur Klasse der Sulfonate, quaternären Ammoniumverbindungen, Guanidine und Dicyandiamidine gehören und in einer Menge von mindestens 0,8 Milliäquivalent pro Gramm Trockenharz vorhanden sind und daß der Wassergehalt zwischen 58 und 138 Gewichtsprozent in bezug auf Trockenharz beträgt.
©S09660ßS 10.SS
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