169281. lajstromszámú szabadalom • Fém-levegő fél-tüzelőanyagcella

3 169281 4 a) Működés közben a katód átereszti a lúgot, ami enyhe gyöngyözést eredményez. Egyéb tömítési hibák miatt is gyakran szivárog lúg a cellából, aminek következtében rohamosan csökken a lúgszint a cellában. A gyors lúgszint-csökkenést az 5 elektródok között levő csekély lúgmennyiség okozza, mert a katód és az anód közötti távolság igen csekély, kb. 1 mm. Az elektrolit szintjének csökkenése folytán a levegővel közvetlenül érintkezésbe jutó fémelektród oxidálódik, azaz gyakor- 10 lati felhasználás nélkül kisül. Kis lúgveszteség tehát már nagy önkisülést hoz létre. b) A cellában levő lúgból a víz a katód nagy pórusos felületén át mind használat közben, mind 15 használaton kívül állandóan párolog, ami szintén a lúgszint csökkenését és ezáltal a cink-elektród oxidációját, illetve a cella amperóra-kapacitásának csökkenését eredményezi. Ennek megakadályozása céljából külön víztárolóra és ebből minden egyes 20 cellához vezeték beszerelésére van szükség. Ez a megoldás azonban nehézkes, és nem is tartható pontosan kézben, mert a lúgszint csökkenését a párolgáson kívül az a) pontban ismertetett szivárgás is okozhatja. így idővel a lúg a cellában a szüksé- 25 gesnél töményebb vagy hígabb lesz, ami csökkenti a cella teljesítményét és élettartamát. c) A lúg karbonátosodásának megakadályozására zárt cellaházat kell készíteni széndioxid-szűrővel és 30 ventillátorral, ami azonban kis cellák esetén nem valósítható meg, mert a segédberendezések több energiát igényelnének, mint amennyit maga a cella szolgáltatni képes. 35 A találmány célja az ismert fém-levegő fél-tüzelőanyagcellák hátrányainak a kiküszöbölésével olyan új elrendezésű, és azonos vagy megnövelt fajlagos energiájú cellák biztosítása, amelyek elektródjainak tulajdonságai a ciklizálás során lényegileg 40 nem változnak, és így a cella hosszú élettartamú. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fenti cél maradéktalanul elérhető, ha megfordítjuk az elektródok elrendezését, vagyis külön cellaházban a 45 katódot helyezzük el az anódok között, mégpedig kiemelhető módon. Ez a felismerés azért meglepő, mert a technika ismert állása alapján az volt várható, hogy a külön cellaház alkalmazása miatt a cella fajlagos energia-értéke csökkenni fog. 50 A találmány további alapja az a felismerés, hogy abban az esetben, ha a katódot az anódok között helyezzük el, lehetővé válik az anód vastagságának csökkentése és ennek megfelelően a cella amper óra- 55 -hatásfokának növelése. Fentieknek megfelelően a találmány olyan fém-levegő fél-tüzelőanyagcellára vonatkozik, amelynek fém anódja és katalizátor-réteggel ellátott, oxigén- 60 nel működő katódja, szeparátora, valamint savas vagy lúgos elektrolitja van. A találmány értelmében a cellának töltéskor és tároláskor segéd-elektróddal helyettesíthető, az anódok között elhelyezett kiemelhető katódja van, és adott esetben 0,2 — 2 mm 65 vastagságú és megnövelt amperóra-hatásfokú anódjai vannak. A találmány szerinti cella katódját tehát - ellentétben az eddigi megoldásokkal- nem használjuk egyben cellaházként is, hanem az elektródokat külön cellaházba helyezzük, ahol azonban nem az anód, hanem a katód cserélhető. Ebből az elrendezésből következik, hogy a cella kisütése után az anódokat nem vesszük ki a cellaházból, hanem abban töltjük olyan módon, hogy a katódot emeljük ki, és helyére segéd-, illetve töltő elektródot helyezünk. A katódokat kiemelhetjük egyenként vagy együttesen, egy közös fedélre erősítve is. Ugyanilyen módon helyezhetők be, illetve emelhetők ki a segédelektródok is. Együttes kiemeléskor a cellákat maga a fedéllemez köti össze, így külső huzalozásra nincs szükség. A találmány szerinti fél-tüzelőanyagcella főbb előnyei a következők: a) A töltések alatt nincs szükség az anód mozgatására, így ez az elektród mechanikailag nincs igénybe véve, ami élettartamának jelentős növekedését eredményezi. b) Töltés alatt a katód nincs a cellában, illetve annak agresszív közegében, így azt mind töltés, mind tárolás közben desztillált vízben tarthatjuk, ami a katód élettartamának jelentős növekedését eredményezi. c) Olyan cellák esetén, melyeknek cink-anódja van, a töltéskor képződő dendritek kisütéskor nem tudnak rövidzárlatot okozni, mert a katódot töltéskor kivesszük a cellából. d) Az elektrolit szintje a cellában nem csökken számottevő mértékben, így megszűnik az anód közvetlen oxidációja (önkisülése). e) Ha a katód esetleges szivárgása folytán fellép is lúgveszteség, a katódzsákba szivárgott lúg visszaönthető a cellaházba. Az elektrolit mennyiségének csökkenését így csak a víz elpárolgása okozhatja, és az ebből adódó elektrolit-szint csökkenés desztillált víz utántöltésével könnyen és pontosan helyrehozható, vagyis az elektrolit töménysége állandó értéken tartható. Nincs tehát szükség víztároló és vízvezetékrendszer alkalmazására sem az elektrolit koncentrációjának stabilizálásához, sem a vízveszteség pótlásához. f) A ciklizálás során kicsi a lúgveszteség, mert mind a katód, mind a segéd-elektród csak minimális lúgmennyiséget visz magával a ki- és beemeléskor. g) A belső töltés lehetősége miatt feleslegessé válik az anódok külső töltéséhez egyébként szükséges külön töltő apparátus. h) A katódok kiemelésére közös fedél is használható, amelynek segítségével több cella együttes cseréje a gyakorlatban néhány perc alatt elvégezhető. 2