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Biblioteka Politechniki Krakowskiej

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Encyclopédie der

Electrochemie.

YI. Band.

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Sekundär-Elemente.

Auf Grundlage der Erfahrung

dargestellt von

Paul Schoop,

Doctor der Naturwissenschaften.

III. Teil.

Über den

Zink-Kupfer-Sammler und den Zink-Blei-Sammler

nebst der

Verwendung von Accumulatoren für Eisenbahnwagenbeleuchtung, electrische Schiffe und Strassenbahnwagen.

Mit 3 Curven und 61 Figuren.

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der

öffentlichen Arbeiten

Halle a. S.,

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Verlag von Wilhelm Knapp. 189

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Vorwort.

Seit dem Erscheinen des I. Teils dieser Monographie ist dem Verfasser der Vorwurf gemacht worden, dass derselbe bei den theoretischen Auseinandersetzungen über die in Betracht kommenden electrochemischen Reactionen sich nicht auf den Standpunkt der neuern Jonentheorie gestellt habe. Wenn die Ausdrucksweise und die Anschauungen, welche sich aus den geistvollen Hypothesen von Arrhenius ableiten, nicht berücksichtigt worden sind, ist dies aus folgenden Gründen mit Absicht geschehen. Erstens ist die Jonentheorie, wie diese speciell von Leipzig aus mit Hochdruck in die Welt gesandt wird, nur vom kleinern Teil der auf Beachtung Anspruch machenden Physiker und Chemiker bis jetzt adoptirt worden. Ein Teil der namhaftesten Gelehrten auf diesem Gebiet verhält sich absichtlich mit grösster Reserve gegenüber den sich förmlich überstürzenden Ideen und Aenderungen, welche der Annahme der „freien Jonen“ entspringen. Es ist hier nicht der Ort, die Ursachen dieser Thatsache zu discutiren, aber es würde einer Verkennung der Wirklichkeit gleich kommen, wenn, wie öfters von beteiligter Seite ausgesprochen worden ist, die erwähnte ablehnende Haltung auf Unkenntniss der in Betracht kommenden Arbeiten zurückgeführt würde. — Ferner sagte sich Verfasser, dass, da diese Monographie speciell für Electro-chemiker bestimmt ist, auch darum die jedesmalige Gegen-

VI

überstelliing der „neujönischen“ Ansichten von wenige Nutzen für den Leser hätte sein können, denn zur Erklärung der bei der Electrolyse stattfindenden Vorgänge erscheint überhaupt die Hypothese von Arrhenius nicht unbedingt erforderlich. So schön die Parallelen, welche diese mit andern Gebieten der Physik zu ziehen gestattet, sind, hat doch die Annahme der „freien Jonen“ bis jetzt nichts weniger als befruchtend auf dem Gebiete der angewandten Electroehemie gewirkt Und doch ist der Einfluss, den hervorragende Umwälzungen in hergebrachten wissenschaftlichen Anschauungen auf chemischem oder electrischem Gebiet auf die Entwicklung oder Richtung der betreffenden Technik hatten, bisher ein zuverlässiger Maassstab des Werts der umwälzenden Ideen gewesen. Der Satz, der seinerzeit von Fittig ausgesprochen worden ist, dass der Wissenschaft mehr durch gewissenhafte Experimentalforschungen als durch Constitutionsformeln geholfen werde, ist wohl heute noch richtig. Die Annahme der „freien Jonen“ ist eine Formel über die Constitution der Lösungen, über welcher dieser und jener Anhänger derselben den Wert von grundlegenden Experimentaluntersuchungen, wie solche von Faraday’s und Helmholtz’ Genius vorbildlich überliefert worden sind, ganz zu übersehen scheint.

Paul Sclioop.

Inhaltsübersicht.

Capitel XIX. Der Kupfer - Zink - Accumulator.

129. Lalande’s Element............

Seite

130.    Cupron-Element......

131.    IViederladung einer Versuchszelle

132.    Desmazures’ Sekundär - Element.

133.    Patentübersicht......

134.    Anspruch von A. Dun .    .

135.    Aron’s Patent.....

136.    Desmazures’ Beschreibung

137.    Neuerung von Boettcher .

138.    Patentgeschichte von Entz

139.    Electrode von W. Phillips .

16

16

. 17

17

18

19

■Capi tel XX. Gutachten über den Wadell - Entz - Accumulator.

140.    Wortlaut vom I. Gutachten

141.    II. Gutachten.....

142.    Zur nähern Begründung .

143.    II. Ladung und Entladung

144.    III. „

145.    IV.

146.    Verhalten der Zellen gegen Kurzschluss.

147.    Die Klemmenspannung während der Entladung ....    39

148.    Hauptübelstand......

149.    Quecksilberoxyd als Depolarisator

22

. 25

27

29

30

77

77

. 35

38

.    .    41

42

Capitel XXI. lieber die Lösung von Zinkoxydkali.

150.    Herstellung des Electrolyts........

151.    Einwirkung von Zink auf kaustisches Alkali .    .

.    . 44

.    . 45

VIII

Seite

152.    Sekundäre Reaction

153.    Zinkauflösung mit Zuhülfenahme des Stromes.....47

154.    Technische Herstellung ....

155.    Beseitigung von Verunreinigungen .

156.    Herstellung der Kathoden für den Zink-Sammler ...    56

157.    Der Zellkasten..........

158.    Neue Herstellungsweise der Kupferanoden

159.    Beschreibung des Glühofens.....

46

51

55

59

60

61

Capitel XXII. Heber Circulationsvorriclitungen an electrolytiselien Apparaten.

160.    Wichtigkeit der Circulation des Eiectrolyts....

161.    Einfachste Vorrichtung...........

162.    Eletscher’s Anordnung...........

163.    Vorschlag von Lagarde..........

164.    Hermite’s Apparat............

165.    Methode von Wadell-Entz.........

166.    Verbesserte Einrichtung..........

167.    Bespülung der Kathoden..........

168.    Kreislauf der Eliissigkeit um beide Electroden . .

169.    Automatische Circulation beim Kupfer-Sammler . .

170.    Eiläuterung...............

171.    Castner’s electrolytische Zelle........

.    . 63

64

66

68

68

69

. 70 . 70 . 71 . 72 . 74 . 76

Capitel XXIII. Zur Construction des alkalischen Zink - Kupfer - Sammlers.

172.    Allgemeines......

173.    Flache Zellform.....

174.    Hohe Zellform.....

175.    Dimensionirung der Kupferstifte

176.    Kreisproblem.......

177.    Jüngste Ausbildung.....

77

. 78

79

80

81

84

Capitel XXIV. Allgemeines über den Kupfer - Sammler. 178. Vergleiche mit dem Blei - Accumulator.......

86

Capitel XXV. Der Zink-Blei-Accumulator.

179.    Element von Reynier...........

180.    Einwände gegen die Zink-Blei-Zelle......

181.    Gutachten I...............

91

93

IX

Seite

182.

183.

184.

185.

186.

187.

188.

189.

190.

191.

Gutachten II.........

Patentübersicht........

Meserole’s Patente.......

Main’s Patente........

Constructionseinzelheiten.....

Vorschlag von Hafner und Langhans

Versuchselement.......

Electrolytische Zinkfällung .    .    .    .

Ladung des Zink-Blei-Sammlers .    .

Ersatz des Zinks durch Cadmium

96

98

100

. . 102

103

106

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108

110

111

192.

Capitel XXVI. Gas-Accumulatoren. Platinschwamm-Element.........

. 112

193.

194.

195.

196.

Capitel XXVII. Verschiedene Sekundär-Elemente. Patentübersicht vom Jahre 1890 (U. S.-Patente) .    .    .    120

Combinationen mit Zink als die eine Electrode ....    125

Eisen - Accumulator Schlussbemerkung

126

129

Capitel XXVIII. Electrische Beleuchtung von Eisenhahnwagen.

132

197.    Zugbeleuchtung ohne Batterien.....

.    .    134

135

142

149

151

152

208.    Zugbeleuchtung in Amerika.    .    .

209.    Verbreitung der el. Zugbeleuchtung

. 154

156

Cap it el XXIX. Schiffe mit Accumulatorenhetrieh.

210.    Prospect .

211.    Schiffsmotor

212.    Ladestation

213.    Probefahrten

214.    Probefahrten

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CO

05 CO 00

Seite

Capital XXX. Strassenbahnwagen mit Accumulatoren-betrieb.

215.    Aceumulatorenwagen in Paris..........

216.    Traction in Birmingham............

217.    Amortisationsquote..............

218.    Project für den Tram Basel..........

219.    Berechnung der mittleren Arbeit.........

220.    Berechnung der Anlagekosten.......•    .    .

221.    Stärke der Ladestation............

222.    Batterieschaltung bei der Entladung........

223.    Schlussbemerkung..............

171

174

175

176

171

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188

Capitel XIX.

Der Kupfer-Zink-Accumulator.

Der Blei-Accumulator ist das einzige, practisch verwertbare Sekundär-Element. Dagegen sind einige galvanische Combinationen schon seit vielen Jahren Gegenstand eifriger Bearbeitung gewesen, weil dieselben unter bestimmten Bedingungen ebenfalls so vollkommen reversibel sind, dass an eine technische Verwendung derselben gedacht werden konnte. Als Hauptrepräsentanten dieser Classe von Sekundär-Elementen sind anzuführen:

1.    Die Combination Zink-Kupferoxydul mit Zinkoxydkalilösung als Electrolyt.

2.    Die Combination Zink-Bleisuperoxyd mit verdünnter Schwefelsäure als Electrolyt.

3.    Die Combination Zink-Chromsäure mit Kochsalz als Electrolyt.

Die unter 1 angeführte Combination verdient insofern das Hauptinteresse, als über dieselbe nicht nur wissenschaftliche Untersuchungen, sondern auch technische Proben und Angaben vorliegen.

Der alkalische Kupfer-Accumulator, wie das zu erörternde Element auch oft bezeichnet wird, ist aus der Kupferoxyd-Zelle von Lalande hervorgegangen. In dem Buch „Primär-Elemente“ (Carhart, Knapp in Halle 1895) ist diese genauer beschrieben und über die elec-

Schoop, Sekundär - Elemente. III. Teil.

frischen Verhältnisse alles Nötige angegeben worden. Daher kann an dieser Stelle über Lalande’s Element nur dasjenige kurz wiederholt werden, worauf in spätem Auseinandersetzungen Bezug genommen werden muss.

129. Lalande’s Element besteht in der Hauptsache aus einem Eisengefäss, dessen Boden mit grobkörnigem,, porösem Kupferoxyd bedeckt und das mit einer concen-trirten Lösung von Kalihydrat- angefüllt ist; am Deckel ist eine Zinkspirale befestigt, welche vollkommen in die-Kalilauge eintaucht.

Wenn eine electrische Verbindung zwischen dem Zinkpol und dem Eisengefäss hergestellt wird, fliesst ein Strom vom Zink durch die Flüssigkeit zum Kupferoxyd und dem Eisengefäss; das Zink ist also Anode, das Eisengefäss Kathode. Im äussern Stromkreis fliesst der Strom vom Eisengefäss zum Zinkpol. Es löst sich Zink dabei auf; gleichzeitig wird das schwarze Kupferoxyd in rotes Kupferoxydul und schliesslich in metallisches Kupfer (Schwammkupfer) übergeführt und die Kalihydratlösung" wird durch das sich auflösende Zink neutralisirt. Nachstehende Formeln stellen die Vorgänge dar:

Zink

Kali-

liydrat

Kupferoxyd

Znx

vor der Entladung,

Cu 0

Cu 0

H OK KOK

Zn Zn

X—1

nach der Entladung.

Kupfer Wasser Zinkoxydkali

Zink

Um den Entladungsvorgang genauer zu betrachten, kann man folgendermaassen verfahren. Ein Glas wird mit Kalilauge, durch Auflösen von 1 Gewichtteil festen Kalihydrats in 2 Gewichtteilen Wasser erhalten, zu ²/₃ angefüllt und eine Zinkplatte senkrecht hineingestellt. Die Kupferoxydelectrode bereitet man sich folgendermaassen:

Aus einem Kupferdrahtnetz (aus ca. V₂ Millimeter dicken Drähten) wird ein, der Zinkplatte etwa ähnliches Stück ausgeschnitten und mit einer Paste aus Kupferoxyd bestrichen. Das Kupferoxyd stellt man sich durch Eingiessen gesättigter Kupfervitriollösung in verdünnte kochende Kalilauge, Abdekantiren, Auswaschen und Trocknen des schwarzen Niederschlags dar.

Der Körper bildet beim Zerreiben ein unfühlbares Mehl, das nun mit soviel verdünnter Schwefelsäure, dass gerade eine Paste entsteht, zusammengerieben und über das Kupferdrahtnetz gestrichen wird, so dass die Maschen desselben ausgefüllt werden. Nach dem Trocknen bildet diese Platte eine zweckmässige Electrode, die jetzt dem Zink gegenüber gestellt wird. Die herausragenden Enden der beiden Platten werden mit einem regulirbaren Widerstand verbunden und jetzt die einander zugekehrten Seiten derselben im durchfallenden Licht beobachtet, während nebenbei die Stromstärke und Spannung des Elements ebenfalls gemessen werden. Der Widerstand werde so gewählt, dass die Stromdichte etwa 1 Ampère pro Quadrat-decimeter Zinkfläche beträgt. Der Abstand der Platten sei ca. 5 Millimeter. Nun kann folgendes beobachtet werden: Sobald die Kupferoxydplatte in die Lösung eintaucht, färbt sich die Kalilauge an der Oberfläche dieser Platte schön blau. Wenn der Stromkreis nicht sofort geschlossen wird, sondern einige Zeit offen bleibt, verbreitet sich die Bläuung über die ganze Lösung und das Zink überzieht sich mit einem dunkeln Anflug. Das Kupferoxyd löst sich, allerdings nur in geringem Maasse, in der Kalilauge mit blauer Farbe auf. Aus dieser Lösung verdrängt Zink Kupfer, indem ersteres sich mit einem Anfluge des letzteren, ev. mit Kupferoxyd, bedeckt. Wenn sich Kupfer am Zink abgesetzt hat, tritt eine Erscheinung auf, die vorher nicht gesehen werden konnte. Es steigen kleine Gasbläschen von der Zinkplatte auf und längs der

Oberfläche derselben bilden sich Schlieren, die gegen den Boden des Gefässes sinken. Das Zink, solange es rein war, hatte sich in der Kalilauge nicht merkbar aufgelöst; nachdem aber Spuren von Kupfer an dasselbe gelangten, löst es sich langsam auf, wobei sich die Kalilauge mit Zink sättigt, die specifisch schwerere Zinkoxydkalilösung bildend. Da der Stromkreis geöffnet ist, kann dieser Lösungsvorgang beim Zink offenbar nicht zur Strombildung beitragen; er ist eine sogenannte Lokalaction, veranlasst durch das Vorhandensein eines electro-negativem Elements als Zink an diesem, nämlich von Kupfer.

Das Zink wird aufgelöst und

Will man den, durch keine Lokalaction gestörten Entladungsvorgang des Elements beobachten, dann muss blos dafür gesorgt werden, dass im selben Moment, in dem die Kupferoxydelectrode in die Flüssigkeit eintaucht, auch sofort ein genügend starker Entladungsstrom durch die Zelle geht. Man bereitet also alles vor und steckt erst zuletzt die Kupferoxydplatte in das Gefäss, wodurch gleichzeitig der Stromkreis geschlossen wird. Nun zeigen sich an beiden Electroden kleine Schlieren und zwar sinken die am Zink gegen den Boden, während an der Kupferoxydplatte die Schlieren aufwärts steigen. So kommt es, dass nach einiger Zeit eine specifisch schwerere Schicht von zinkhaltiger Kalilauge über dem Boden des Gefässes liegt, und an der Oberfläche eine verdünntem Lösung sich au sammelt, zwar etwas mehr gegen die Oberfläche der Lösung als nach unten hin; das Kupferoxyd zeigt lange Zeit keine Veränderung und in Uebereinstimmung damit bleibt die electromotorische Kraft des Elements (durch Oeffnen des Stromkreises und unmittelbar darauf folgendes Messen der Potentialdifferenz zwischen beiden Electroden erhalten) auf derselben Höhe von 1.03 Volt. — Schliesslich nimmt die Kupferoxydplatte eine dunkelrote Färbung an und wenn nun wieder die electromotorische Kraft gemessen

wird, liegt dieselbe um 0,85 Yolt herum. Tliatsächlich ist jetzt kein Kupferoxyd (CuO) mehr auf dem Kupfernetz vorhanden, sondern eine niedrigere Oxydationsstufe, Kupfer oxydul (Cu₂ 0). Der Vorgang lässt sich folgender-maassen schreiben :

Kupfer Kupferoxyd

Cux

Kali-hydrat

HKO CuO ’ HKO

Zink

CuO

Zn

vor der Entladung,

Cux i

0.0

H KO H ⁵ KO

Zn Zny_i nacli der Entladung.

Kupfer Kupfer- "Wasser Zinkoxyd- Zink oxydul    kali

Ein sehr wichtiger Unterschied zwischen Kupferoxydul und Kupferoxyd ist, dass ersteres in Kalilauge oder Zinkoxydbalilösung ganz unlöslich ist. Wenn das, soweit entladene Elementchen hei geöffnetem Stromkreis stehen bleibt, bildet sich um die Kupferplatte herum keine blaue Färbung mehr und das Zink bleibt rein. Deshalb wird, beim Sekundär-Element, nur das Kupferoxydul benutzt und die Bildung von Kupferoxyd ängstlich zu vermeiden gesucht. Zwar ist die elec-tromotorische Kraft der Combination Cu₂0 | KOH | Zn um 15°/₀ kleiner, als diejenige von CuO | KOH j Zn, aber dieser Umstand wird durch die Unlöslichkeit des Kupferoxyduls mehr als aufgehoben. — Dass die gelegentliche Bildung von Kupferoxyd beim Laden des Sekundär -Elements einen Hauptübelstand von letzterem bildet, wird später des Näheren erörtert werden.

Wird das Element weiter entladen, dann sinkt nach einer gewissen Zeit die electromotorische Kraft desselben gegen Null. Es löst sich bis zu diesem Punkt weiteres Zink auf, was wieder durch die herabsinkenden Schlieren ersichtlich wird; ebenso zeigen sich aufsteigende Schlieren an der Kupferoberfläche. Diese nimmt eine etwas hellere,

mehr ins Gelbrote gehende Färbung an. Wenn die Stromstärke in Folge der gegen Kuli sinkenden Spannung ebenfalls auf Kuli sinkt, ist sämmtliches Kupferoxydul in metallisches (Schwamm-)Kupfer verwandelt und das Zink löst sich nicht mehr merklich auf. Der Vorgang, welcher vollkommen den Entladungsvorgang beim Kupferaccunm-lator darstellt, kann wie folgt dargestellt werden:

Kupfer

§■*

Cux

P P t3

O gf

o o r

WWä

Zink

Zny—i vor der Entladung.

Cux + 2

Kupfer

SW

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Wasser Zink-oxydkali

Zny_2

Zink.

nach der Entladung.

130. Aus einem kleinen Prospect von Umbreit und Matthes (Leipzig) über das „Cupron-Element“ sind beifolgende zwei Entladungscurven entnommen. Das Cupron-Element besteht aus zwei parallel zu einander und senkrecht in einem Glasgefäss hängenden Zinkplatten, zwischen denen eine mit Kupferoxyd (resp. Kupferoxydul) gefüllte Platte hängt. Aus den Curven geht hervor, dass offenbar die Kupferplatte zum grössten Teil Kupferoxydul mit nur wenig Kupferoxyd enthielt.

Das betreffende Element ist 190 Millimeter lang, 190 Millimeter hoch und 55 Millimeter breit und enthält eine Kupferelectrode von 8 Millimeter Dicke, 115 Millimeter Länge und 100 Millimeter Höhe. Diese Platte wiegt 320 Gramm, wovon vielleicht 80°/₀ auf Kupferoxydul, 10% auf Kupferoxyd und 10% des Gewichts auf das als Träger und Leiter dienende Kupfernetz entfallen mögen. Die electromotorische Kraft der Zelle wird zu 0,8 Volt angegeben (es ist damit wahrscheinlich die Klemmenspannung des arbeitenden Elements gemeint), die Entladungsstromstärke zu 1—1,5 Ampère, die Capacität zu 25— 30 Amperestunden und der innere Widerstand zu 0,06 Ohm. Da pro Amperestunde 2,661 Gramm Kupferoxydul (Cu₂0) in Kupfer übergeführt werden, müsste die Capacität der Platte etwas über 100 Amperestunden betragen, vorausgesetzt, dass genügend Zink und kaustische Lauge in der Zelle vorhanden sind. Da jede der beiden, der Kupferelectrode gegenüberhängenden Zinkplatten 120 Gramm wiegt und die pro Amperestunde theoretisch verbrauchte Zinkmenge 1,212 Gramm beträgt, ist wirklich genügend Zink vorhanden. — Wenn, wie bei vorliegender Zelle, als Electrolyt nicht Kalihydrat, sondern •der Billigkeit halber Natronhydrat benutzt wird, dann müsste, unter der Voraussetzung, dass sämmtliches Natronhydrat durch Zink neutralisirt, d. h. in Zinkoxydnatron übergeführt werde, der Electrolyt rund 150 Gramm reines Na OH (auf die Entladung von 100 Amperestunden bezogen) oder circa 170—180 Gramm technisches Natronhydrat enthalten.

Nach Umbreit und Matthes soll die Lösung dadurch bereitet werden, dass in 1 Liter Wasser 150 Gramm technisches Natronhydrat gelöst werden, wodurch die Lösung auf 16—18° Bé (oder 1,125—1,142 specifisches Gewicht) kommt; dies entspricht einem Gehalt von 11—12°/oNaOH.

Nach den angeführten Dimensionen der completen Zelle und der Platten dürfte das Element kaum viel mehr als 1 Liter Flüssigkeit enthalten, so dass also nicht genug Natronhydrat vorhanden ist, um die Entladung der Kupferelectrode zu Ende führen zu können. Der Abfall der Spannung in den Curven ist daher nicht auf die Erschöpfung des Kupferoxyduls zurückzuführen, sondern auf die am Zink auftretende Sauerstoffpolarisation in Folge ungenügender Löslichkeit des gebildeten oxydirten Zinks (aus Mangel an Natronhydrat). Diese Ansicht wird schon durch den Anblick der Curven wachgerufen. Der Verbrauch an technisch reinem Aetznatron wird zu 3 Gramm pro Amperestunde angegeben, so dass wirklich die Capaci-tät dieses Elements allein von der vorhandenen Menge Aetznatron bestimmt wird.

Wenn das Element in der Stromlieferung nachlässt, kann die Kupferelectrode wieder regenerirt werden, indem dieselbe mit Wasser abgespült und bei massiger Wärme während 24 Stunden trocknen gelassen wird. Bei 60 — 80° Gels, vollzieht sich die Regeneration schon während 2 — 3 Stunden.

1,0

VOLfTS

0,5

50

100

AMPÈRES

150

200

250 Stunden

Fig. 140.

I. Entladuugscurve des Cupron-Elements von Uinbreit und Matthes.

Das Cupron-Element wird für kleine Beleuchtungsanlagen und ärztliche Zwecke empfohlen.

131. Nach dieser Abschweifung soll nun die Wiederladung der kleinen Versuchszelle näher betrachtet werden.

Die nähere Erklärung der electrochemischen Vorgänge bei der Entladung der Combination Cu₂0 | KOH | Zn soll deshalb hier unterlassen werden, weil die dabei verlaufenden Reactionen nicht schärfer in Untersuchung genommen worden sind, sondern gemeiniglich bloss das Resultat derselben bekannt geworden ist.

Danach verbindet sich das Zink mit Sauerstoff, wobei die entstehende sauerstoffhaltige Zinkverbindung in

der Flüssigkeit sich auflöst, und das Kupferoxydul verliert ebensoviel Sauerstoff, als das Zink aufnimmt, wobei es sich in Kupfer verwandelt. In anderer Ausdrucksweise wiedergegeben : Zink verdrängt Wasserstoff aus dem Kalihydrat, so dass an Stelle der Wasserstoff]'onen, welche in gasförmigen Zustand übergehen, Zinkjonen treten.' Der sich ausscheidende Wasserstoff verbindet sich mit dem Sauerstoff des Kupferoxyduls zu Wasser. — Auf einen

1,5

A M PER ES

1,0

VOL TS

0,5

10

15

20

25 Stunden

Fig. 141.

II. Entladungscurve des Cupron-Elements.

Umstand soll hier aufmerksam gemacht werden: Diese Reactionen sind in hohem Maasse von der Temperatur der Lösung abhängig und dieser Umstand verspricht eine wesentliche Erleichterung der Analyse der in Betracht kommenden Erscheinungen. Es ist anzunehmen, dass die in frühem Capiteln bei der Untersuchung der Blei-Accumulatoren angeführten Ueberlegungen und Methoden auch hier mit Vorteil Verwendung finden. — Die Wiederladung der Kupferelectrode ist bereits berührt worden; Lalande hat zuerst die „Belebung“ oder Regeneration des porösen Schwammkupfers in seinem Element dadurch bewirkt, dass er ersteres in mehr oder weniger gewaschenem Zustand bei erhöhter Temperatur der Luft exponirte. Während massives Kupfer sich nur mit einem minimalen Hauch von Oxydul überzieht, wenn es auf circa 200 bis 300° Cels. erwärmt wird, und erst bei Rotglut den Hauch von schwarzem Kupferoxyd annimmt, geht das fein verteilte Kupfer (Schwammkupfer) an der Luft schon bei gewöhnlicher Temperatur vollkommen in Kupferoxydul über und vollkommen in schwarzes Kupferoxyd, wenn die Temperatur des Kupfers auf 100—200° Cels. erhalten wird. — Vorausgesetzt, dass noch genügend Kalihydrat und Zink disponibel ist, kann die solckermaassen ,,regenerate“ Kupferelectrode wieder als Depolarisator für eine neue Entladung dienen.

Es ist kein Zweifel, dass diese Art der Regeneration der Kupferelectrode bedeutend einfacher und auch billiger sein muss, als die Wiederladung auf electrolyti-schem Wege. Es ist keine Kraftleistung dazu erforderlich, das Herausheben der Electrode vielleicht abgerechnet. Da aber auch die Zinkelectrode regenerirt werden muss, und hier nur der electrische Weg in Betracht kommen kann, wird an die Verwendung des Luftsauerstoffs leider nicht weiter gedacht werden können, da das Schwammkupfer den wirksamsten Depolarisator für den bei der Zinkabscheidung an der Anode auftretenden Sauerstoff bildet.

Wenn durch die entladene Zelle ein Strom in entgegengesetzter Richtung zu dem, von der Zelle selbst gelieferten geleitet wird, so dass die Zinkplatte zur Kathode, das Kupfer zur Anode wird, dann scheidet sich, wenn die Temperatur der Flüssigkeit z. B. um den Gefrierpunkt des Wassers liegt, auf der Zinkscheibe ein mattgrauer, voluminöser Anflug ab sammt einigen Gasblasen, die an der Oberfläche derselben hängen bleiben. An der Kupfer-platte zeigt sich die blaue Färbung. Es ist bereits weiter oben die Ursache derselben erläutert und nachgewiesen ■worden, dass solche zu vermeiden sei. Dies gelingt nun, wenn die Lösung, die jetzt hauptsächlich Zinkoxydkali und weniger Kalihydrat enthält, auf höhere Temperatur erwärmt wird. Je höher die Temperatur derselben, desto glatter und rapider geht die Bildung von Kupferoxydul vor sich; anderseits bewirkt die erhöhte Temperatur eine teilweise Erschwerung der Zinkausscheidung, indem auch Wasserstoff auftritt. Die passende Mitteltemperatur liegt zwischen 50 — 60° Cels., je nach der Stromdichte beim Laden. An der Zinkplatte scheiden sich, namentlich an den Kanten, graue und unregelmässige Ansätze ab, während an der Kupferplatte keine sichtbaren Veränderungen vor sich gehen, die etwas dunklere Färbung derselben gegen den Schluss der Ladung abgerechnet. — Es ist nun nicht möglich, beim Lalande-Element oder bei irgend einer als Primär-Element verwendeten Kupferzelle die electrische Degeneration so durchzuführen, dass dasselbe nur einigermaassen wieder eine, dem ursprünglichen Zustand vergleichbare Leistungsfähigkeit annimmt. Im Gegenteil würd von der ein geschickten Electricitäts-menge höchstens ein geringer Bruchteil wieder erhältlich sein. Der Grund davon wird sich aus den nachfolgenden Ausführungen ergeben; es mag schon jetzt erwähnt werden, dass die seit vielen Jahren und von verschiedensten Seiten gemachten Anstrengungen, die Degeneration dieses Elements technisch durchführbar zu gestalten, bis jetzt noch zu keinem sicheren Desultat geführt haben.

132. Desmazure’s Sekundär-Element. Vor etwa zehn Jahren begann C. Desmazures seine Versuche, der Combination Cu₂0 I KOH I Zn eine solche Form und Behandlung zu geben, um sie practisch reversibel zu gestalten. Es ist, wie dem Verfasser scheint, wenig über Desmazures’ Batterie in die Oeffentlichkeit gedrungen und das Letzte, was Verfasser über dieselbe erfahren konnte, ist in einer von der Firma Pulsford, Triquet & Co. in Paris Anfangs 1893 herausgegebenen Broschüre enthalten, aus welcher, mit gütiger Erlaubniss der Herausgeber, folgende Angaben hier Platz finden mögen.

„Positive Platte. Das poröse, rote Kupferpulver, aus dem die Positiven hergestellt werden, Avird auf elec-trolytischem Wege mit Zuhülfenahme starker Ströme erhalten. Das erhaltene Pulver wird auf ein Kupferdrahtnetz gepresst und zwar mit 800 —1200 Kilogramm Druck pro Quadrat-Centimeter. — Man erhält so ca. 3 Millimeter dicke Platten von ganz homogener Beschaffenheit, die wie gewöhnliches Kupferblech aussehen, aber einen rötlicheren Schein haben. Diese Electroden haben eine genügende Festigkeit, trotzdem das specifische Gewicht derselben nicht über 4,1 beträgt, und widerstehen Erschütterungen vollkommen. Dabei absorbiren dieselben die Gase mit ausserordentlicher Leichtigkeit. — Die Platte Avird noch mit einer Einfassung und Stromzuleitung aus Kupferblech versehen, Avelche direct auf den Plattenkörper angenietet wird. Darauf wird die Electrode mit einer Umhüllung aus starkem Pergamentpapier, das vollkommen unangreifbar für den Elektrolyt ist, versehen. Ueber diese kommt eine Schicht von Kautschuk oder Ebonit, je nach dem Zweck, welchen die Batterie zu erfüllen hat, av eiche als Isolirung dienen muss, und endlich Avird das Ganze nochmals in einen wasserdichten Sack von Pergamentpapier gesteckt. Die Dicke der fertigen Positiven steigt auf ca. 7 Millimeter an.

Negative Platte. Sie besteht aus drei übereinander gelegten, amalgamirten Stahldrahtnetzen, die mit Einfassung und Stromzuführung versehen sind. Auf beiden Seiten der Platte sind eine Anzahl von Aviirfel-förmigen Ebonitzapfen angebracht, die senkrecht zur Plattenfläche stehen. Die Dicke dieser Platte ist etAAra 8 — 9 Millimeter.

Bei der Montage des Elements werden die negativen Platten dicht an die positiven angedrückt, so dass die zwischen den Ebonitwürfeln befindlichen Räume abgeschlossen werden und das Zink, welches sich innerhalb derselben beim Laden des Accumulators absetzt, nicht auf den Boden des Gefässes fallen kann, wie gross auch die Erschütterungen der Zelle sein mögen. Es ist zugleich ersichtlich, dass das Zink sich nur in diesen ausgesparten Höhlungen absetzen kann, da der übrige Raum durch die Isolirklötze besetzt ist. Die negative Platte ist vollkommen widerstandsfähig gegen Kalilauge; sie ist überdies elastisch und schwächt die Stösse und Erschütterungen ab. — Die sämmtlichen Platten bilden einen Block, den man aus dem Gefäss in einem Stück herausheben kann; überdies kann jede Platte einzeln für sich herausgenommen werden.

Die Flüssigkeit. Diese besteht aus einer Lösung von Zinkoxydkalium mit überschüssigem Kalihydrat. Man incorporirt derselben auf electrolytischem Wege während der Bereitung eine gewisse Menge Quecksilber, so dass beim Laden der Zelle sich auf der Negativen ein gut haftendes Zinkamalgam abscheidet. Das spec. Gewicht der Lösung beträgt 1,6; die Lösung selbst ist farblos, ganz geruchlos, und zeigt keine ätzenden Auswüchse. Um die Sättigung derselben durch Kohlensäure der Luft hintan zu halten, wird sie mit einer Decke von Valvoline bedeckt; beim Befolgen dieser Vorsichtsmaassregel braucht die Lösung niemals erneuert zu werden.

Bei grösseren Batterien ist es nötig, die Flüssigkeit von Zeit zu Zeit zu mischen, um die Bildung von Flüssigkeitsschichten verschiedenen specifischen Gewichts im Element zu verhindern. Diese Anforderung kann leicht durch eine specielle Anordnung, welche alle Elemente der Batterie umfasst und automatisch functionirt, erfüllt werden.

14

Das Gefäss, welches die Platten enthält, ist aus Stahlblech gefertigt, vollkommen dicht, und innen wie aussen mit Email oder sonst einem isolirenden Anstrich versehen. Bei transportabeln Elementen (für Traction oder Wagenbeleuchtung) sind hermetisch schliessende Deckel vorgesehen.“

Der Nutzeffect der Zellen wird zu über 80% (auf Wattstunden bezogen) angegeben; auf die Amperestunden bezogen, soll derselbe theoretisch sein. — Der Widerstand beträgt etwa 0,35 Ohm pro Quadratdecimeter Electrodenoberfläche.

Leistung der Desmazures-Batterie für die Traction von Tramwagen. Eine Batterie von 1000 Kilogramm Gewicht, welche einen Baum von beiläufig ⁶/io Cubik-meter einnimmt, kann 4 Pferdekräfte während 7—8 Stunden liefern.

Ammoniak, Salpetersäure, Chlor oder ähnliche Kupfer angreifende Körper müssen von den Elementen fern gehalten werden. — Desmazures’ Accumulator scheint die Erwartungen nicht erfüllt zu haben, denn derselbe hat keine weitere Verbreitung gefunden.

Nach diesem Pionier in der Kupferaccumulatoren-Fabrikation haben sich mehrere Electriker mit der nähern Betrachtung des alkalischen Accumulators befasst. Es möge dieserhalb eine Uebersicht der wichtigem Patente hier Platz finden.

133. Patentübersicht.

1.    Alfred Dun, Frankfurt a. M., Accumulator, D. R.-P. 38383, 11. Dez. 1885/18. Jan. 1887.

2.    Dr. H. Aron, Berlin, Galvanisches Element, D. R.-P. 38220, 30. Juni 1886/13. Dez. 1886.

3.    Camille Desmazures, Paris, Herstellung der Elec-troden für galvanische Elemente, D. R.-P. 411995, 15. März 1887/20. Jan. 1888.

4.    Dr. E. Böttcher, Leipzig, Verfahren beim Laden electrischer Sammler, D. R.-P. 57188, 27. März 1890/18. Juni 1891.

5.    J. Entz und W. A. Phillips, Bridgeport (Conn.) Nordamerika, Verfahren zur Beeinflussung der Ladung und Entladung von Sammelbatterien, D.R.-P. 66891,

26.    Jan. 1892/24. Jan. 1893.

6.    Patentanmeldung von Wadell (in Deutschland) W. 7973, Wadell, Construction des Kupferaccumulators.

7.    J. Entz und W. Phillips, Secondary-Battery Plate, Nr. 421916, 9. Oct. 1889/25. Eebr. 1890, Amerika.

8.    A. Edison, Voltaic Battery, Nr. 430 279, 2. Juli 1889/17. Juni 1890, Amerika.

9.    J. Entz und W. Phillips, Method of Making Electrodes for Secondary-Batteries, Nr. 440024, 12. Juli 1890/4. Nov. 1890, Amerika.

10.    J. Entz und W. Phillips, Electrode for Secondary-Batteries, Nr. 440023, 20. Eebr. 1890/4. Nov. 1890, Amerika.

11.    M. M. M. Slattery, Electrode for Secondary-Batteries, Nr. 446104, 6. April 1889/10. Febr. 1891, Amerika.

12.    M. Wadell und J. Entz, Secondary-Battery, Nr. 461858, 31. Oct. 1890/27. Oct. 1891, Amerika.

13.    J. Entz und W. Phillips, Secondary-Battery Electrode, Nr.461823, 31.Oct. 1890/27.Oct. 1891, Amerika.

14.    J.Entz und W.Phillips, Secondary-Battery, Nr. 467573, 7. Jan. 1891/26. Jan. 1892, Amerika.

15.    M. Wadell und J. Entz, Method and Apparatus for Deoxidizing Metals, Nr. 475260, 8. Nov. 1890/17. Mai 1892.

16.    F. de Lalande, Paris, Galvanic Battery, Nr. 479887,

27.    Juni 1891/2. Aug. 1892.

17.    P. Schoop, Zürich, Method and Apparatus for Circulating liquid Electrolytes, amerikanisches Patent Nr. 529199, 29. Dec. 1893/13. Nov. 1894.

18. P. Schoop, Zürich, Improvement in Electrical Accumulators, Nr. 7711, 15. April 1893/14. April 1894, England.

134. Der Patentanspruch von Nr. 1 (A. Dun) lautet ziemlich allumfassend:

„Ein Accumulator, bei welchem unter Benutzung und weiterer Ausbildung des eine Zusammensetzung galvanischer Elemente schützenden Patents 34228 bestehen: die erregende Flüssigkeit aus Aetzkali oder Aetz-natronlauge, in welcher ein solches Metalloxyd gelöst ist, dessen Metall sich nur bei geschlossenem Strom in jener Lauge löst,

die positive Electrode aus einem der Lauge gegenüber indifferenten Leiter und

die negative Electrode aus einem ebenfalls der Lauge gegenüber indifferenten electrischen Leiter, umhüllt mit einer Schicht eines solchen Metalloxydes, welches durch Sauerstoffaufnahme in eine höhere Oxyda-tionsstufe übergehen kann und sich in der electrolyti-schen Flüssigkeit nicht löst.“

Die Beschreibung, auf welche hier nicht weiter eingegangen werden kann, ist, dem allgemeinen Character des Patentanspruchs entsprechend, ebenfalls ziemlich allgemein gefasst, betont aber immerhin den Electrolyt des Kupferzinksammlers, nämlich Zinkoxydkalilauge, während als Depolarisatoren Ag₂ 0, CuO, Mn0₂, NiO, Co₂0₃, Bi₂03 jeder für sich oder als Gemisch zweier oder mehrerer dieser Körper empfohlen werden.

135. Präciser ist der Anspruch des Aron’sehen Patents (Nr. 2) gehalten:

,,Für galvanische Elemente die Anwendung des Quecksilberoxyds in unlöslichem Zustand als Depolarisator am positiven Pol — in Verbindung mit Zink in einem Alkali als negativen Pol. — Die Anwendung

einer Mischung von Quecksilberoxyd und Eisenspähnen, um bei obigen Elementen die Consfanz zu erhöhen.“

In der Beschreibung wird in wissenschaftlicher Weise der Unterschied beim Ersatz des Kupferoxyds durch Quecksilberoxyd als Depolarisator hervorgehoben. Die electro-motorische Kraft beträgt bei der Combination Zn j K OH j Hg 0 1,3 Volt gegenüber 0,85 Volt bei Zn|K0H|Cu₃0; Spuren von etwa gelöstem Quecksilberoxyd rufen beim Contact mit der Zinkplatte keine selbstthätige Auflösung des Zinks hervor, sondern schützen im Gegenteil die Zinkoberfläche durch das daran abgeschiedene Quecksilber.

136. Das unter 3 bezeichnete Patent von A. Des-mazures enthält eine rohe Beschreibung des bereits genauer geschilderten Kupferaccumulalors und folgenden Anspruch :

„Das Verfahren, Electrodenplatten für galvanische Elemente dadurch herzustellen, dass zunächst Metallplatten aus Metallpulvern, aus chemischen oder electrischen Niederschlägen , aus Producten der Reduction von Oxyden mittelst Wasserstoffs oder Kohlenoxyd oder des Abtreibens von Metallen aus Metalllegirungen geformt und dann einem enormen Druck unterworfen werden.“

137. Von Interesse ist die, unter 4 definirte Patent-heschreibung. Boettcher beansprucht:

„Das Verfahren zur Erzeugung eines Zinkniederschlags an der Zinkkathode eines electrischen Sammlers, welches darin besteht, dass die Zinkkathode beim Laden mit einer so hohen Schicht von Zinkoxydkalilösung überdeckt wird, dass der Zinkniederschlag körnig, krystallinisch und fest anhaftend an der Zinkkathode wird.“

Dr. Boettcher findet, dass das aus der Zinkoxydkalilösung electroly tisch abgeschiedene Zink mit körnig-kristallinischer Structur sich abscheidet, sobald die be-

Sehoop, Sekundär - Elemente. III. Teil.

treffende Fläche der Kathode mit einer merklichen Flüssigkeitsschicht überschichtet wird. Auf dem Boden eines Gefässes befindet sich das Kupferoxyd, die Zinkkathode hängt parallel zum Boden über dem Kupferoxyd und ist auf der, dem Boden zugewandten Seite mit einer iso-lirenden Schicht (Gummi etc.) überzogen, so dass das Zink sich nur auf der obern Seite abscheiden kann.

Den gleichen Zweck, wie Boettchers Erfindung, verfolgt die unter 5 angeführte

138. Patentgeschichte von Entz, deren Ansprüche

lauten :

„1. Ein Verfahren, die Ladung und Entladung von Sammelbatterien zu beschleunigen, die Capacität zu vergrössern und die Dauer zu verlängern, bestehend in der Bewegung des Electrolyten längs der Plattenoberflächen.

2. Eine Ausführungsform des gekennzeichneten Verfahrens, bestehend in der Erwärmung der Zellen von unten, bei welcher gleichzeitig in bekannter Weise eine Verminderung des Widerstandes stattfindet. “

In Ausführung dieser Neuerung werden die Kupfersammler auf mit Dampf geheizte Eisenröhren gesetzt und dadurch der Inhalt derselben erwärmt, speciell während der Ladung. Die „Erfinder ziehen die Wärmezuführung schon deswegen mechanisch bewirkter Circulation der Flüssigkeit vor, weil dadurch der innere Widerstand der Batterie erniedrigt wird und die Platten sich leichter belegen.“

Die unter 6 bezeichnete Patentanmeldung verfolgt den Zweck, die Hauptpunkte des bereits in Nordamerika durch die nun zu besprechenden Patente geschützten und veröffentlichten Sammler nachträglich in Deutschland zu schützen.

139. In den unter 7, 9, 10, 13 und 15 angeführten amerikanischen Patentbeschreibungen ist die Construction der von W. Phillips stammenden Kupfer-electrode näher auseinandergesetzt. Darnach wird eine geeignete Platte dadurch erhalten, dass ein entsprechend fabrizirtes Kupferkabel so zurecht gebogen wird, dass die Windungen desselben dicht aneinander und in einer Ebene liegen.

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Fig. 142.

Fig. 143.

Das Kabel selbst besteht in erster Linie ans einem locker gesponnenen Gewebe aus dünnem Kupferdraht. Der Hohlraum, der zwischen dem Kupferdrahtgewebe übrig bleibt, wird mit einer Paste, aus fein pulverisirtem Kupferoxyd und Schwefel bereitet, ausgefüllt und das „gepastete“ Kabel nach dem Trocknen durch Leuchtgas bei höherer Temperatur reduzirt, so dass dasselbe mit porösem Kupfer gefüllt erscheint. Darauf erhält das Kabel einen Ueberzug von Baumwolle, welcher auf gewöhnliche Weise durch Bespinnen desselben angebracht wird.

Zum Zweck gleichmässigerer Stromzuführung und Verteilung läuft im Centrum des Kabels ein etwas dickerer Kupferdraht. Die Fig. 142 giebt eine Ansicht sammt Querschnitt einer solchen Kupferelectrode. Dieselbe ist aus zwei Kabelstreifen derart gebildet worden, dass die 4 Enden derselben zusammenlaufen und als Stromzuführung dienen. Die heller gezeichneten Schnüre dienen zum

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Fig. 144.

Zusammenhalten der Kabelmatte und zur Distanzhaltung von den Gegenelectroden und dem Gefäss. Dieselben enthalten kein Kupfer, sondern sind einfache Baumwollstränge, die mit einer Mischung von Kreide und Wasserglas im-prägnirt worden sind, einem ähnlichen Brei, wie derselbe zum Ausgiessen der Glühlampenfassungen benutzt wird.

Als Gegenelectroden dienen dünne Stahlbleche, entweder siebartig durchlöchert, wie in Fig. 143 dargestellt, oder glatt und ohne Durchbrechungen. Das Gefäss ist aus Stahlblech gefertigt und mit einem Deckel versehen siehe Fig. 144. Dasselbe ist in electrischer Communi-kation mit den Stahlblechen und bildet einen Teil der Zinkelectrode.

In Fig. 145 ist endlich dargestellt, wie die Elemente erwärmt werden. Der eine Pol des Elements wird durch das Eisengefäss gebildet, der andere durch die Drahtenden der Kupferkabel, welche sämmtlich durch eine Kupferschiene mit einander verbunden sind.

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Fig. 145.

Im Aufträge der Maschinenfabrik Oerlikon, welcher bezügliche Offerten von den Erfindern Wad eil, Entz und Phillips gemacht wurden, hatte "Verfasser im Jahre 1891 eine Begutachtung dieses Kupfersammlers zu geben, welche hier Platz finden mag.

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Capitel XX.

Gutachten über den Wadell-Entz-Accumulator.

(Abgegeben am 4. Sept. 1891.)

140. „Geehrte Herren! Indem ich Ihrem Ersuchen nachkomme, gebe ich hiermit einen Ueberblick über die Untersuchungen, welche ich über den Entz-Philipps -Accumulator gemacht habe. Ich habe zwei Zellen während einiger Wochen untersucht und nachher die Fabrik der Wadell- Entz -Electric -Company besucht (in Bridgeport); ebenso das Wagen-Depot in Chester bei Philadelphia, wo der Entz-Accumulator auf einem Tramwagen practische Proben ablegt.

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Die nachstehende Tabelle giebt das mittlere Resultat einer Anzahl von Proben, welche ich mit den Zellen gemacht habe; dazu ist zu bemerken, dass die Zellen nicht sehr sorgfältig behandelt wurden und namentlich die Temperatur (welche nur annähernd gemessen wurde) nicht gleichmässig innegehalten werden konnte die Zellen mittelst eines Gasbrenners erwärmt wurden. Die angeführten Klemmenspannungen werden ziemlich genau sein; dieselben sind mit einem Weston-Galvanometer gemessen und ermittelt worden. Die Ampère-Angaben, welche durch ein Bergmann-Ampèremeter angezeigt wurden, werden ebenso wie die Voltmeter-Angaben auf l°/0 richtig sein.

Die beiden Zellen waren von genau derselben Grösse und verhielten sich auch in derselben Weise.

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Das Gewicht der ganzen Zelle beträgt somit 9 Pfund. Die Zellen waren vollkommen neu und solid gearbeitet. Die Capacität betrug 80 Amperestunden oder 61 Wattstunden; die Spannung bei einer Entladestromstärke von 20 Ampère betrug 0,77 Yolt pro Zelle. Bei einer Entladestromstärke von 11 Ampère war die Klemmenspannung 0,81 Yolt und die Capacität 100 Amperestunden oder 81 Wattstunden. Der Widerstand der Zelle ist ungefähr gleich gross wie bei Blei-Accumulatoren der gleichen Leistungsfähigkeit und variirt sehr erheblich mit der Temperatur, so dass derselbe bei höherer Temperatur (55 bis 60° Celsius) gering ist und bei niedriger Temperatur (zwischen 0 —15° Celsius) ziemlich gross. In Uebereinstim-mung hiermit ist auch der Nutzeffect der Zellen beträchtlich von der Temperatur abhängig.

Herr Entz giebt den Nutzeffect bei dem practischen Betriebe im Tram wagen zu 75% aiL ^robei die Temperatur während der Ladung und Entladung auf circa 130° Fahrenheit gehalten wird. Meine eigenen Resultate bestätigen diese Angaben.

Es muss in Betracht gezogen werden, dass der Entz-Accumulator nicht ohne Weiteres mit dem Blei-Accumulator zu vergleichen ist, indem derselbe ein alkalischer Accumulator und ganz verschieden vom Blei-Accumulator ist. Der grosse Nachteil der verhältnissmässig kurzen Lebensdauer der Blei-Anode scheint hier vollkommen beseitigt, indem die Kupfer-Anode eine sehr grosse Lebensdauer besitzen muss und die Abwesenheit aller der Nachteile, wie Krümmung der Platten, Abfallen von activem

Material, Widerstands Vermehrung nach einer gewissen vollbrachten electrischen Arbeit, Sulfatation, Corrosion, als grossen Yorzug besitzt. Diese Kupferanode scheint in der. That von einer grossen Leistungsfähigkeit und Vollkommenheit zu sein. Ich habe die Zellen kurz geschlossen (wobei ein Strom von 300 Ampère sich entlud), ohne die geringste schädliche Einwirkung auf die Anode zu bemerken. Der Entz-Accumulator kann kurz geschlossen, nachher für eine beliebige Zeit stehen gelassen werden, er mag bis zum Siedepunkt des Electro-lyts oder auch zum Gefrieren gebracht werden. Nichts kann der Zelle schaden, so dass man sagen darf, dass, wenn einmal der Accumulator geladen ist, derselbe jegliche Benutzung und Behandlung ohne den geringsten Schaden verträgt.

Der Electrolyt muss allerdings vor der Kohlensäure der Luft, Staub und anderen Verunreinigungen geschützt Averden. Während der Ladung muss die Zelle auf einer verliältnissmässig hohen Temperatur gehalten Averden (130 a Fahrenheit).

Dies ist jedenfalls ein gewisser Nachteil, aber es ist kein ZAveifel, dass Avährend der Ladung die Erwärmung ohne grosse Kosten und Umstände geschehen kann und dass die Batterie die Temperatur während der Entladung annähernd aufrecht erhält, so dass dieser Uebelstand in practischer Hinsicht nicht sehr ins GeAvicht fällt. — Vielleicht lässt sich die Zusammensetzung des Electrolyts noch in gewisser Hinsicht verbessern.

Von dem besonderen Gesichtspunkt für TraniAvagen-arbeit ist gar kein Zweifel, dass der Entz-Accumulator jedem Blei-Accumulator überlegen ist. Die Kraft, Avelche von einer Entz-Zelle pro GeAvichtseinheit entnommen werden kann, ist bedeutend grösser als diejenige, welche mit Sicherheit dem Blei-Accumulator entnommen Averden darf und ebenso ist die Capacität grösser als diejenige

von Blei-Accimiulatoren (auf dieselbe Kraftentnahme gerechnet).

Die ganze Frage des Accmnulatoren-Tranibetriebs con-centrirt sich auf die Kosten der Unterhaltung der Batterie und die Kosten der erstmaligen Installation. Herr Entz glaubt, dass die Herstellungskosten seiner Zelle etwa halb so gross sind wie diejenigen einer Bleizelle derselben Ca-pacität, und dass während des practischen Gebrauchs nur ein geringer Teil von Arbeit, Aufmerksamkeit und Kosten erforderlich sei.

Die Entz-Zelle ist eine wichtige Verbesserung des Kupfer-Zink-Accumulators, welcher zuerst von Lalande aufgefunden und nachher von dem Trio Commelin, Baillehache, Desmazures weiter verfolgt wurde. Es ist bekannt, dass der französische Accumulator nicht den Erfolg gehabt hat, der erwartet wurde. Die Verbesserung dieser amerikanischen Zelle bezieht sich hauptsächlich auf die Construction des Elements, Avelche so ingenieus als möglich ist.

Um ein sichereres Urteil abzugeben, müsste dieselbe noch weiter und näher untersucht werden, als dies in der kurzen Zeit einiger Wochen möglich war. Die Details der Construction gehen aus den beigefügten Skizzen hervor.“

(Dieses Gutachten wurde auf Verlangen der Herren Entz und Phillips vor der Abreise des Verfassers aus Amerika geschrieben und verschweigt die Nachteile, welche an dem Accumulator beobachtet wurden.)

141. Gutachten über den Entz-Accumulator an die

Maschinenfabrik Oerlikon vom 30. Januar 1892, nachdem 3 Monate lang Untersuchungen gemacht worden waren.

„In Nachfolgendem beehre ich mich, die Resultate meiner Untersuchungen im physikalischen Institute in Zürich über den Entz-Accumulator zusammenzustellen. Auf Grund derselben habe ich Ihnen bereits mitgeteilt, dass der Accumulator zur Zeit noch nicht practisch sei. Unter Hinweis auf meine bereits im letzten Herbst angeführten Mitteilungen (das vorstehende Gutachten an die Entz-Cie.) bestätige ich dieselben, füge aber hinzu, dass es mir nicht gelungen ist, das Laden des Entz-Accumu-lators so zu bewerkstelligen, dass auf eine dauernde und sichere Funktion zu rechnen wäre. Schon in Chicago habe ich gefunden, dass bei der 5. Ladung die Capacität von 100 Amperestunden auf 20 Amperestunden hinabging. Dieser Abfall der Capacität rührte davon her, dass das vom Strom niedergelegte Zink auf dem Eisenblech nicht haften blieb, sondern auf den Boden der Zelle fiel.

Die Lauge absorbirt begierig

Ueber den Grund, warum das Zink von der Kathode abfiel, kann man verschiedener Meinung sein, indessen ist sicher, dass die von Herrn Entz gegebenen Vorschriften beim Laden inne gehalten worden sind. (Stromstärke, Temperatur, Endspannung.) Ich bin der Ansicht, dass, wie auch die Versuchsbedingungen abgeändert werden, ein zuverlässiger, festhaftender weisser Zinkabsatz in der Zelle des Herrn Entz nicht erhalten werden kann. Es ist sicher, dass die von Herrn Entz angegebenen Ladungsbedingungen alle sehr vorteilhaft sind, aber ebenso, dass durch andere Umstände die Ladung nach einer verhält-nissmässig kurzen Anzahl von Proben illusorisch wird. Dies ist der einzige Grund, weshalb ich den Gebrauch der Entz-Zelle für practische Zwecke nicht empfehlen kann. — Nebenbei hat es sich herausgestellt, dass der Nutzeffect der Zelle doch etwas unter dem bei Blei-Accumulatoren gewohnten Verhältniss sich befindet. — Die Lebensdauer der Kathode, sowie die Lebensdauer der Anode kann nur durch Dauerversuche aufgeklärt werden. — Die Eisenblechkasten haben nicht dicht gehalten, da dieselben nur durch Ealzen und nicht durch electrische Lötung hergestellt wurden.

Kohlensäure aus der Luft und ist in dem Maasse weniger

fähig, Zink aufzulösen oder abzusetzen. — Die Lokalaction des Zinks ist, wenn das Element in geladenem Zustande längere Zeit stehen bleibt, sehr bedeutend und eine längere Aufspeicherungsdauer nicht denkbar. Diese Lokalaction ist schon beim Laden bemerkbar und erniedrigt den Nutzeffect. — Es ist wohl anzunehmen, dass die meisten dieser Uebelstände beseitigt werden können (Eisenkasten dicht zu machen, Lokalaction zu beseitigen, Zinkabsatz beim Laden zuverlässig zu gestalten). Dazu gehört aber eine derartige Reconstruction der Zelle und des Electrons, dass von den Merkmalen des Entz-Accumulators wenig mehr zu sehen wäre.

142. Zur näheren Begründung des Vorstehenden diene Folgendes. Es wurden zwei Zellen, welche practisch genommen, identisch waren, geprüft. Dieselben waren von der in Figur 144 dargestellten Construction. Die Ge-fässe wurden auf Ziegelsteine so aufgestellt, dass bequem unter jedes derselben eine Lampe Platz fand, mittelst welcher die Erwärmung der Elemente auf die gewünschte Temperatur erreicht werden konnte. Die beiden Zellen waren in Serie mit einander verbunden, so dass beide stets denselben Lade- bezw. Endladestrom erleiden mussten. Zur Messung der Spannungen diente ein Weston-Voltmeter, dessen Scala auf 300 Volt zeigte. Der zu dieser Scala gehörige Widerstand betrug 34266 legale Ohm bei 70⁰ Fahrenheit. Ein zweiter Widerstand von nur 119,2 legalen Ohm bei 70° F. (welcher wahrscheinlich den Widerstand der Armaturbewickelung des Instruments darstellte), konnte ebenfalls und zwar an Stelle des grossen Widerstandes benutzt werden, wenn das Instrument zwischen der schwarzen Klemme und der rechtsseitigen Metallklemme in den Stromkreis geschaltet wurde. In diesem Falle wird natürlich der Ausschlag des Instruments um so viel mal grösser, als der Widerstand kleiner ist als derjenige für die 300 Voltscala gültige. Der Ausschlag des Voltmeters ist proportional der Stromstärke, die durch die Armaturspule geht und die Stromstärke umgekehrt proportional dem Widerstande, welcher im Stromkreise liegt. Wenn das Instrument bei 100 Volt Spannung an den Klemmen und mit 34266 Ohm Widerstand einen Ausschlag von A Teilstrichen giebt, so ist der Ausschlag zugleich ein Mnass der Stromstärke, die durch das Voltmeter geht.

Es ist also

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Ist W nun 119,2 Ohm, dann ist wieder

J_! oder A

Es ist

und x = 0,348.

100

34266    119,2

100 Teilstriche entsprechen 0,348 Volt.

Es wurden 6 Ladungen und Entladungen der Zellen vorgenommen, wobei die Ladestromstärke zwischen 6 bis 10 Ampère und die Temperatur der Zellen, so gut dies mit der primitiven Heizvorrichtung möglich war, auf 55 bis 60° Cels. gehalten wurde. Die Entladungen erfolgten mit 10 und 20 Ampères. Nachdem die Capacität und das Verhalten der Zellen vorläufig beobachtet worden waren, wurden die letztem nach der 3. Entladung über Nacht im Entladestromkreis gelassen, also auch nach vollendeter Entladung noch weiter durch einen geringen Widerstand geschlossen gehalten. Nachher folgte wieder eine regelrechte Ladung und Entladung; nach der 4. Entladung wurde der Electrolyt aus den Zellen abgezogen und die Platten über Nacht der Luft ausgesetzt; darauf wurde der Electrolyt wieder zugegeben und wieder geladen und entladen.

143.

II. Ladung. (30. September 1891.)

Zelle I

Zelle II

Zeit

Strom

stärke

Spannung

(Stromkreis

geschlossen)

Spannung

(Stromkreis

offen)

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Spannung

(Stromkreis

geschlossen)

Spannung

(Stromkreis

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Yon 12 — 12³»P-M. wurde die Ladung unterbrochen. Ebenso von

6 Uhr Abends bis nächsten Tag 9 Uhr Morgens, um welche Zeit die Ladung fortgesetzt wurde.

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10 Amp.

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70° F.

300

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145» „

140°,,

Während der Ladung war stets geringe Gasentwickelung zu beobachten; in der zweiten Hälfte der Ladungszeit war die Gasentwickelung continuirlich und ziemlich bemerkbar. — Nach einer Pause von 30 Minuten wurde die Entladung der beiden Elemente mit der anfänglichen Stromstärke von 20 Ampère vorgenommen. Die Plammen unter den Elementen waren am Ende der Ladung (12 Uhr) ausgelöscht worden.

Zelle II

Zelle I

— 30

II. Entladung.

Zeit

Strom

stärke

Spannung

(geschlossener

Stromkreis)

Spannung

(offener

Stromkreis)

Tempe

ratur

Spannung

(geschlossener

Stromkreis)

Spannung

(offener

Stromkreis)

Tempe

ratur

12 30]! 12³¹

263

110°F.

&•

214

O    O    OH

»O    CO    CO CO

H    Ol    vf    IO    IO O    CO

217

202

174

SS I

126

120

42

244

230t 202f 144 t

235

170

54

HO⁰ „ 110° „ 100° ,, 100° „ 100° „ 100° „ 100° „ 72° „

222

220

207

173

98

110

51

Pause von 30 Minuten.

58

unter

brochen.

Es muss hier von vornherein bemerkt werden, dass der Nutzeffect aus diesen zwei Versuchsreihen deshalb nicht bestimmt werden darf, weil es ungewiss ist, ob die Zellen sich durch die eine vorgängig gemachte-Ladung und Entladung bereits im „normalen“ Zustande befunden haben. Von den ca. 94 — 95 Ampèrestun den„ welche bei der Ladung eingeleitet wurden, sind 80 bis 81 Amperestunden bei der Entladung zurückerhalten worden. Dies entspräche einem Nutzeffect (auf das Stromquantum bezogen) von 85%.

144. Die nun folgende Ladung wurde mit geringerer Stromstärke, 6% Ampères, vorgenommen, so dass, um die Elemente wieder aufzuladen, etwa 15 Stunden Ladezeit erforderlich waren. Zufällig fiel ein Samstag und Sonntag zwischen die Ladungszeit hinein, so dass von. Samstag Mittag an bis Montag Morgen eine ungewöhnlich grosse Pause in der Ladung eintrat, welche mit der Pause-der bereits vorhergegangenen Nacht zusammen die Ruhepause von rund 60 Stunden ausmachte. Während dieser Zeit musste sich von dem Zinkniederschlag etwas auflösen, was sich auch durch die länger andauernde Ladung bemerkbar machte.

Die Entladung wurde

Das Ende der Ladung wurde als herangekommen betrachtet, wenn die Spannung der Zelle plötzlich einen Sprung nach aufwärts machte, deshalb nicht innerhalb 10 °/₀ Spannungsabfall gehalten, wie dies bei Blei-Accumulatoren üblich ist, weil nach Angabe der Fabrikanten die Entladung beliebig weit getrieben, ja sogar das Element kurzgeschlossen werden könne, ohne dass ein Schaden damit verbunden sei.

III. Ladung. 2. October 1891.

Zeit

Stromstärke in Ampères

CS3

CD

CD

1—1

CSJ

CD

pH

Spannung bei geschl. Kreis

Spannung bei offenem Kreis

Temperatur

inFahrenh.-

Graden

Spannung bei geschl. Kreis

Spannung bei offenem Kreis

Temperatur in Fahrenh.-Graden

2. October

8Ł.A.M.    6

8¹⁰

134

119    72°

8³⁰

g 3°

10 ’-h io ca CO CO l>- l>-CM CM Dl CM

258

10

268

11

ll³⁰

265

266

r¹²

268

\ l¹⁵

2 3°

3³⁰

430

5³⁰

jß h. R. M. \8b. A. M.

S³⁰

9³⁰

10

10³⁰

6V₂

OOH-COOO 00 00ül«0BO)05QMOO

256    110

259

256

256

256

256

258

256

256

257

258

260

266

263

260

262

261

106

132

134

120

132

160

132

txDtcicocxSKJtororoi—1 00 -a -J -J GÓ M CD CD -I hJ o öoo^icoomhSS

112

72°

CÛ0H 000 00 00 05 OINX)COCOI>INI>I>I>CD lO CO CD CD »O »O >0 lO 10 »O »O 10 10 kO 10 >0 »o »o »o CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM Dl DI CM CM CM

74

84

122

142

142

135

130

12-1¹⁵ unterbr.

108

102

122

134

120

127

140

136

14 St. unterbr.

78

120

128

134

138

to to to to to to

-<l —M *<] 00 GO

o h h a o to

259

263

262

260

262

260

78

112

120

132

138

Zeit

Stromstärke in Ampères

CS3

CD

Spannung bei geschl. Kreis

Yon 11 an 11⁸⁰

12

12⁸⁰

o o o o o

r-H i—l i—i i—I i—I

275

275

277

278

278

5. October

10

10⁸⁰

O CT;

Cv. <N

294

286

11

ll⁸⁰

12

12⁸⁰

2 30

2³⁰

3⁸⁰

O'OCO'OOOOOCOOOCO

283

280

280

283

280

285

284

282

284

289

292

300

32

Spannung bei offenem I •— Kreis

CD

H (M CO rf C^l CD QD O CD O CM CM CM CM CM

Zelle II

Temperatur in Fahrenh.-Graden

Spannung bei geschl. Kreis

Spannung bei offonom Kreis

Temperatur

inFahrenli.-

Graden

ggigg    iggg

O Ol •<! tO tfi*. CO QO to i—* o tO Ol DO CT> GO Ol CT

^    CO

'S    œ

cm 2 cm ^ §o2œcoioCM^<oJCM<M I cm "o

t—IHHt—IH^.    HHHHHHHHH ‘ rH rH

CO    ^

\o    CA

T*

CM <M CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM <M CM CM <M

r-H

Zu diesen Messungen ist beizufügen, dass die Spannung bei offenem Stromkreis dadurch ermittelt wurde, dass zuerst die Spannung während des Durchgangs des Ladestroms gemessen und, während der Zeiger stationär blieb, der Ladestromkreis für eine Sekunde unterbrochen wurde. Im Moment der Unterbrechung fiel der Zeiger des Voltmeters auf einen Punkt zurück, welcher eben die Spannung des Elements bei offenem Stromkreis anzeigt. Die Ablesung konnte so innerhalb einer halben Sekunde, von der Unterbrechung an, abgelesen werden. Die Stellung des Zeigers veränderte sich, wenn der Stromkreis mehrere Sekunden unterbrochen blieb, nur wenig (Y₂ bis 1 Teilstrich).

Bei der nun folgenden Entladung lässt sich die Spannung bei offenem Stromkreis nicht mehr so gut messen. — Wenn, nachdem der Zeiger des Voltmeters die Angabe der Spannung während des Durchgangs des Entladestroms innehält, der Strom unterbrochen wird, bewegt sich der Zeiger langsam und stetig vorwärts, zuerst etwas rascher, später langsamer, bis derselbe nach l/₄ — y₂ Minute annähernd stationär wird. Es findet somit eine wirkliche Erholung des Elements von der Polarisation, welche durch die Entladung bewirkt wird, statt und es hatte kein Interesse, diese jedesmal abzuwarten.

III. Entladung.

Zelle I

Zelle II

Zeit

Stromstärke in Ampères

5. October

Spannung ’

(geschloss.

Stromkreis)

Spannung

(offener

Stromkreis)

Tempe

ratur

Spannung (ge schloss. Stromkreis)

Spannung

(offener

Stromkreis)

Tempe

ratur

Ph

r—I

OOO CM CM IQ

■ ocno^o CO CO CM CM 00 ¹ CM CM CM CM T—I

269

120° F. 130° „ 130° „ 130° „ 130° „

, 10 l> »O »O X) CO CO CM <M GO ¹ (M (M (M (M H

O O 0 CO

§ £. S S >■

Ï ^ S S g g g ÏÏ

OHfMlMHOJCOCOrOCOTfliO ri H h ri

r-H H

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11

11

17

20

11

io ³A io 7,

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OOHO CM CM CM

208

206'

201

200

195

195

156

157

199

190

188

262

250f

250f

0000000000000000

202

214

218

217

214

212

209

208

202

198

156

161

201

192

186

261

248f

250f

9^5 A.M.

O 46 10 45 1047 S choop

io

io

160

143

, Sekundär-Elemente.

258

245

65%,

65%,

65%,

65%,

257

158

110° F. 110°,, 110°,, 110%, Pause v. 15V,Std. 110° F. 64 °„ 64%, 64%, 64%, 64%, 64%, 64° „ 64%, 64%, 64%, 64%, 64%, 64%, 64%, 64%, 64%, Pause v. 16V,Std. 65° F.

143

•f-172 Schluss

III. Teil.

Deshalb fallen in vorstehender Tabelle die electro-motorischen Kräfte bei offenem Stromkreis aus. — Die Entladung wurde unverzüglich vorgenommen, schon um die Diffusion von allenfalls gebildeten Spuren von Kupferoxyd zur Zinkelectrode zu vermeiden. Gleichzeitig wurde die Klemmenspannung bei verschiedenen Stromstärken der Entladung beobachtet.

Diese Yersuchsreihe zeigt, neben der, gegenüber dem Bleisammler langsamen Erholung des Kupfersammlers (bei Zimmertemperatur), dass der Spannungsverlust bei der Temp, von 64° E. etwa 10 °/₀ der Klemmenspannung der Zelle (bei 110 —130 °F.) beträgt, eine Thatsache, die bei der Nutzeffectsberechnung sehr berücksichtigt werden muss. Es sind bei der Ladung im Ganzen 130 Amperestunden oder rund 125 Wattstunden in jede Zelle eingeleitet worden. Bei der Entladung bis zum Spannungsabfall auf ¹/₂ Yolt pro Zelle wurden erhalten 109 Ampère-stunden oder 73,53 Wattstunden.

Der Nutzeffect auf die Strommenge berechnet stellt sich auf 84 °/₀ ; der Nutzeffect auf die Arbeit berechnet stellt sich auf 56°/o-

Diese Zahlen repräsentiren diejenigen Verhältnisse, welche manchmal bei der practischen Benutzung eines Accumulators auftreten werden und sind in dieser Hinsicht zu berücksichtigen. Es kann öfters Vorkommen, dass sowohl die Ladung als auch die Entladung über einen Zeitraum von 2 — 3 Tag^n verteilt werden müssen. Die dabei auftretende Lokalaction in der Zelle drückt dann den auf die Capacität des Elements bezogenen Nutzeffect herunter.

Nachdem die zwei angeführten Ladungen und Entladungen gezeigt hatten, in welcher Gegend die Leistung und Capacität der Zellen ungefähr liegt, wurden diese in ausserordentlicher Weise behandelt nach folgender Ueberlegung.

145. Vorausgesetzt, die Ladung und Entladung der Zellen gehe nun längere Zeit in regelmässiger Weise fort, gemäss den bereits erhaltenen Resultaten, dann wird sich der Einfluss der Luft mit der Zeit geltend machen. Die Mineralöldecke, welche auf der Oberfläche des Electro-lyts liegt, um die Absorption von Kohlensäure aus der Luft abzuhalten, ist kein absolutes Absperrmittel; im Gegenteil schützt die Oeldecke die alkalische Flüssigkeit lange nicht in dem Maasse, als es wünschenswert erscheint. Mit der Zeit wird es also bei den vorliegenden Zellen erforderlich sein, den alten Electrolyt abzuziehen und durch frischen, kohlensäurefreien zu ersetzen. Höchst wahrscheinlich wird bei dieser Gelegenheit auch insofern eine Reinigung der Zelle vorgenommen werden, als sich auf dem Boden derselben mehr oder weniger Zink, das von den Stahlblechen abgefallen ist, im Lauf der Zeit angesammelt haben dürfte. Die Electroden werden somit der Luft für einige Zeit ausgesetzt, wohl gar auch mit Wasser abgespült werden. Welchen Einfluss hat nun diese Behandlung auf das Weiterfunctioniren der Zellen? —

Der Electrolyt wurde in eine gut verschliessbare Guttaperchaflasche abgezogen, die Electroden aus dem Ge-fäss gehoben und nach sorgfältiger Betrachtung in dest. Wasser gestellt. Each 24 Stunden wurden die Electroden wieder in die Zellkasten zurückgesetzt und diese mit dem ursprünglichen Electrolyten wieder aufgefüllt. Jetzt folgte Ladung (IV) und zwar mit 10 Ampère Stromstärke.

Hach erfolgter Ladung wurden die Platten aus den Zellgefässen herausgehoben und rasch besichtigt. Dabei zeigte sich, dass an den unteren Hälften der siebartigen Stahlbleche mehr Zink niedergeschlagen war, als an den oberen Hälften. An den Innenwandungen des Gefässes hatte sich sehr wenig Zink abgesetzt. Auf den Boden der Zelle war kein Zink abgefallen, wohl aber lösten sich, beim sanften Reiben mit dem Finger über die Stahlbleche,

Körner von Zink ab. Der Zinkniederschlag hatte ein körniges, mattes Aussehen.

IV. Ladung.

Zelle I

Zelle II

Zeit

Stromstärke in Amperes

8. October

Spannung

(geschloss.

Stromkreis)

Spannung

(offener

Stromkreis)

Tempe

ratur

Spannung

(geschloss.

Stromkreis)

Spannung

(offener

Stromkreis)

Tempe

ratur

10¹⁵

10¹⁶

1Q45

11 ¹⁵

12

CD io IO (M

i—I r-H t-H i—I

>300

>300

286

277

i>*    «    O    r-

CO    I    CO    IN    co

CM    ¹    CM    CM    CM

60 °F.

LO

Ol

-M

60 °F.

—    >300

67° „ 301 73° „ 290 115°..    278

O IO CO CO N o CM CM CM

67 °„

74° „ 100 ° „

Ol F CO CO IO M

Ol ⁰³

O    O    O    O    O    O

1-H    r-H    T—I    rH    r-H    rH

278

278

274

277

279

260 110° „ 268 110°,, 266    130°,,

266    140°,,

268    140° „

280

280

274

277

279

260

270

264

266

268

282

265

281

268

Pause y. I¹/, Std.

100° F. 113°,, H3°„ 120°,, 115°,,

9. October

110Ł-

10¹⁵

10 3°

12

o o o o o

H i-H t—1 H r-H

>300

296

292

287

292

268    65 °„ >300

276

276

273

275

83

298

294

122°,, 286 121°,,    291

po    to    ro    ho    ro

~1    -M    •<!    O

Ci    CO    •<!    GO    |4-^

12⁴⁵

2Ł.

h-⁴ h-i I—i

o o o

294

298

>300

266

278

282

135°,, 295 125°,, 295 120°,, >300

»O CO O O l> C5 CM CM CM

Pause v.

167, st.

65 °F. 65° „ 65 °„ 65°„ 65

Pause v. ³/₄ Stdn.

125 °F. 120°,, 120°,,

Nun folgte am nächsten Tag wieder eine Entladung, 

I rar

fei

Verschiedene Seknndär-Elemente.

psplppggii

ffl

Die electrischen Maasseinheiten.

Nun folgte am nächsten Tag wieder eine Entladung, und zwar mit 20 Ampère. Diesmal wurden die Zellen auf etwa derselben Temperatur gehalten, wie beim Laden, um, wenn möglich, den Nutzeffect derselben etwas günstiger zu gestalten.

Aus nachstehender Tabelle sind die einschlägigen Resultate ersichtlich.

IV. Entladung.

Zeit

Stromstärke

in

Ampères

Zelle I

Zelle II

Spannung Temperatur Spannung bei geschl. in Fahrenh.- bei geschl. Stromkreis Graden Stromkreis

Temperatur in Fahrenheit-Graden

929h.

9³⁰

264 (offen) 65    262 (offen)

65

172

174

65

₉31

153

158

65

95°

174

72

170

70

10⁵

182

75

181

70

10"°

185

90

185

70

10³⁵

186

97

185

70

10⁵⁰

186

110

185

107

ll⁵

180

117

180

107

112°

185

117

56

107

ll³⁵

187

113

ll⁵⁰

164

110

12

96

120

Zelle II unpolari-sirt, deshalb ausgeschaltet.

Es waren in jede Zelle ca. 102 Amperestunden oder ca. 99,7 Wattstunden geladen worden, bei der Ladespannung von 0,967 Yolt bis 1,023 Yolt.

Bei der Entladung wurden bei der mittleren Entladespannung von 0,644 Yolt 44,5 Amperestunden oder 28,71 Wattstunden erhalten.

beträgt

= 43,6 %.

Der Nutzeffect, bezogen auf die Amperestunden, 44,5

102

trägt

Der Nutzeffect, bezogen auf die Wattstunden, be-28,7

99,7

Beim Auseinandernehmen der Elemente zeigte sich, dass das Zink weder in Zelle I noch in Zelle II vollkommen aufgelöst worden war. Die wieder zusammengesetzten Elemente zeigten beide 240 als Anschlag für die Spannung.

146. Um das Zink aufzulösen und das weitere Verhalten der Zellen gegen Kurzschluss zu prüfen, wurden die Versuchsobjecte während 48 Stunden bei Zimmertemperatur kurzgeschlossen gehalten, so dass nur der innere Widerstand der Zellen allein in Betracht kam. Darauf wurde wieder eine Ladung mit 6 Ampere Stromstärke vorgenommen, welche lange bevor die Capacität der Zellen erreicht war, in Folge Ansteigens der Ladespannung über 1 Volt, unterbrochen werden musste. Anstatt nun eine etwas grössere Capacität der Zellen bei der darauffolgenden Entladung zu erhalten, als bei der Entladung IV, sank im Gegenteil die erhältliche Capacität noch tiefer, so dass bei der einen Zelle nur ca. 30 Amperestunden erhalten wurden.

Dies beweist, dass, wenn auch die Kupferelectroden durch die Exposition an der Luft, resp. in lufthaltigem "Wasser Sauerstoff aufgenommen haben und dadurch weniger befähigt geworden sind, Electricität aufzuspeichern, doch noch ein anderer Umstand das Sinken der Capacität bewirkt haben musste. Denn wenn schon nach der Exposition der Kupferelectroden an der Luft die Electroden noch 102 Amperestunden aufnehmen und 45 Amperestunden abgeben konnten, durfte nach dem 48ständigen Kurzschluss eine eher grössere Aufnahmefähigkeit, resp. Capacität bei der Ladung und Entladung erwartet werden.

Da die Electroden nicht einzeln für sich, nach der Fuchs’schen oder einer ähnlichen Methode geprüft wurden, muss in dem vorliegenden Fall die Frage, wie viel jede der beiden Electroden am Capacitätsabfall beteiligt war, unbeantwortet gelassen werden. — Die gemessenen Temperaturen stellen nicht immer die mittlere Temperatur des Electrolyts dar, denn die Art der Erwärmung der Zellen mit einer, gegen den Gefässboden spielenden Flamme

—- 39 —

schliesst von vornherein eine gleichartige Temperaturerhöhung derselben aus. Zwar hätte durch Einstellen der Elemente in ein gleichmässig temperirtes Wasser — oder in ein Luftbad — die Erwärmung gleichartig bewirkt werden können, aber dies musste gerade vermieden werden.

Die Erwärmung sollte, neben der, durch den wärmeren Electrolyt herbeigeführten Widerstandsverminderung desselben auch noch den Zweck erfüllen, den Electrolyt in fortwährender Mischung und Bewegung zu erhalten. Dies wird aber am besten durch die lokale Erhitzung des Bodens der Zelle erreicht, indem die heisse Flüssigkeit dann nach oben steigt, sich dort und an den Gefäss-wänden wieder abktihlt und mit der Zeit abermals nach unten gelangt, wo die Erwärmung von Neuem stattfindet. Indessen ist wohl auf den ersten Blick ersichtlich, dass die Mischung der Flüssigkeit so nur sehr unregelmässig lind ungenügend stattfinden kann, um so mehr, als die Electroden etwa die Hälfte des Zellinhalts einnehmen, also die Flüssigkeit noch viele Reibung zu überwinden hat. Wenn die Flüssigkeit die maximale zulässige Temperatur erreicht hat, dann hört überhaupt die Mischung beinahe auf, da die Flamme sehr klein gehalten werden muss. Mit Rücksicht auf die Mischung sind denn auch die Zellen beim Beginn des Ladens nicht zuerst auf die beste Temperatur (55° Cels.) gebracht, sondern die Erwärmung erst mit dem Laden in Gang gesetzt worden. — Eben deshalb konnte auch der innere Widerstand des Elements, der an und für sich schon zu grossen Schwankungen disponirt ist, sehr wenig constant erhalten werden, wie die Zahlen dies zeigen.

147. Die Klemmenspannungen während der Entladung

der Zellen bewegen sich erheblich tiefer unter den Werten für die zugehörigen electromotorischen Kräfte, als dies bei Blei-Accumulatoren durchgehends der Fall ist. Es

ist bereits erwähnt worden, dass das langsame Ansteigen der electromotorischen Kraft sofort nach Unterbrechung des Entladestroms auf eine an den Electroden auftretende Polarisation hin weist. Beim Blei - Accumulator ist bei gleich grosser Stromstärke der Entladung auf die Elec-trodenflächen, ja sogar auf die Gewichtseinheit der Zelle bezogen, erst gegen den Schluss der Entladung eine ähnliche Polarisation zu verzeichnen. Es ist nun nicht einmal sicher, dass eigentliche Polarisation beim vorliegenden Sekundär-Element die Ursache der niedrigen Klemmenspannung sei. Es können hier verschiedene Eac-toren Zusammenwirken. Die Kupferelectrode ist von einer Lage Baumwolle eingehüllt. Während der Entladung bildet sich Wasser an derselben, welches den in den Kupferkabeln anfänglich vorhandenen Electrolyt verdünnt oder fast gar verdrängt, so dass schliesslich die Kupferelectrode mit Wasser imprägnirt erscheint. Dadurch ist eine Zwischenschicht eines sehr schlechten electrolytischen Leiters gegeben, abgesehen davon, dass auch die electrochemischen Reactionen dadurch beeinflusst werden. Der Zustand an der Oberfläche der Kupferelectrode wird also vom Yer-hältniss der in der Zeiteinheit gebildeten Wassermenge zur Geschwindigkeit der Diffusion der innerhalb und ausserhalb der Baumwollschicht befindlichen Flüssigkeiten in einander abhängen.

Aehnliche, vielleicht weniger ausgeprägte Verhältnisse treffen auf die Oberfläche der Kathode zu, Dort wird bei der Entladung Zink aufgelöst; die Kalilauge sättigt sich mit Zinkoxyd und bildet eine Schicht von Zinkoxydkali, welche nicht weiter lösend auf Zinkoxyd wirken kann. Die Kathode überzieht sich mit Zinkoxyd, polarisirt sich also wirklich und es kommt nur darauf an, dass die gebildete Zinkoxydkalischicht jeden Augenblick weggeschafft und durch frische Kalilösung ersetzt werde. Auch hier ist die Raschheit der Diffusion der

Zinkoxydkalischicht in die übrige Lösung von Bedeutung für die auftretende Potentialdifferenz. — Aus dem Umstande, dass die Differenzen zwischen den Klemmenspannungen bei der Ladung und den zugehörigen elec-tromotorischen Kräften (Spannungen bei offenem Stromkreis) kleiner sind als die Differenzen zwischen den Klemmenspannungen bei der Entladung und den zugehörigen elec-tromotorischen Kräften, darf der Schluss gezogen werden, dass die wirkliche Polarisation der Zinkelectrode Anteil an der Erniedrigung der Klemmenspannung beim Entladen trägt.

Damit möge die Begründung der beiden Gutachten abgeschlossen werden; die Zellen gaben bei den ersten 3 Versuchsreihen, so lange dieselben keinen ausserordentlichen Zufällen ausgesetzt worden waren, befriedigende Resultate, welche die im Gutachten I ausgesprochenen Hoffnungen rechtfertigen durften; anderseits zeigten die spätem Versuche, dass man es mit einem Sekundär-Element zu thun hat, das nicht so leicht wie der Bleisammler zu behandeln und dementprechend mit Vorsicht weiter zu betrachten ist.

148. In der Folge suchte Verfasser die Bedingungen näher zu erkennen, welche bei diesem Sekundär-Element innegehalten werden müssen, um auf eine practisch zuverlässige Weise die Ladung und Entladung w'ährend längerer Zeitperioden zu erzielen. Das Gutachten II spricht die Bedenken, welche sich dem Gebrauch des amerikanischen Accumulators entgegenstellen, deutlich aus.

In Nachfolgendem sollen nun einige Versuche des Verfassers in dieser Richtung angeführt werden, welche auch als Beitrag zur weitern Ausbildung des alkalischen Zink-Kupfer-Accumulators dienen mögen.

Der Hauptübelstand beim Kupfer-Accumulator ist jedenfalls die Bildung von Kupferoxyd, oder anders ausgedrückt, die Löslichkeit von etwa gebildetem Kupferoxyd im Electrolyten und die dadurch entstehende Gefahr der Wanderung von Kupfer nach der Kathode, allwo schon Spuren von Kupfer eine solche Lokalaction hervorrufen, dass die Ladung (d. h. der Zinkabsatz auf der Kathode) unmöglich wird. Es ist nicht zu verkennen, dass dieser principielle Uebelstand durch Constructions-Aenderungen wenig berührt werden kann und ungefähr ein ebensolches fundamentales Moment des Kupfer-Accumulators bildet, wie etwa die Bildung von Ueberschwefelsäure es im Blei-Accumulator darstellt.

Da wäre denn der von Aron vorgeschlagene Weg, nach welchem anstatt Kupferoxydul

149. Quecksilberoxyd als Depolarisator verwendet wird, ein ganz unschätzbarer Ausweg. Wenn auch Quecksilberoxyd etwas löslich sein sollte im Electrolyt und solches zur Kathode gelangte, würde nicht nur keine Lokalaction dadurch hervorgerufen, sondern im Gegenteil der Zinkniederschlag noch amalgamirt und vor der selbst-thätigen Lösung geschützt. Die electromotorische Kraft eines Quecksilberoxydelements ist 1,3 Volt, also um 50% grösser als diejenige des Kupfersammlers.

In eine Röhre von 30 Millimeter Durchmesser, mit flachem Boden, wurde ein Platindraht in den Boden eingeschmolzen und das innerhalb der Röhre befindliche Drahtstück zu einer Spirale gebogen. Jetzt kam eine 5 Millimeter hohe Schicht von Quecksilberoxydul auf die Spirale, darauf eine 10 Millimeter hohe Schicht einer gesättigten Lösung von Zinkoxydkali. Eine Spirale aus amalgamirtem Stahldraht, welche in die Mitte der Lösung und parallel zur Quecksilberschicht gehängt wurde, bildete die Kathode. Es wurde ein sehr schwacher Strom beim Platindraht eingeleitet. Schon nach einigen Stunden war das Quecksilberoxydul dermaasssen aufgequollen, dass eine lebhafte Erinnerung an die Pharaoschlange wachgerufen wurde. Wurde an Stelle des Quecksilberoxyduls einfach Quecksilber als Anode genommen, so überzog sich dieses alsbald mit einer gelben, äusserst voluminösen Schicht, welche ausserordentlich schlecht leitet. Diese Proben scheinen zu beweisen, dass der Ersatz des Kupferoxyduls durch Quecksilberoxyde nicht ohne Weiteres im alkalischen Accumulator möglich ist.

KSg

Capitel XXI.

Ueber die Lösung von Zinkoxydkali.

150. Herstellung des Electrolyts. Um die für den

alkalischen Zink-Kupfer-Sammler günstigste Beschaffenheit des Electrolyts zu ermitteln, wurden nachfolgende Betrachtungen an gestellt. Die electrochemische Darstellungsweise dieser Lösung ist wohl deshalb von allgemeinem Interesse, weil dieselbe ein Beispiel dafür bietet, wie durch Zuhilfenahme von Electricität manche Verbindungen leicht und sicher erhalten werden können, die auf rein chemischem Wege nicht oder schwierig zu Stande kommen.

Der Zink-Kupfer-Accumulator hat sich aus dem als „Lalande-Element“ bekannten Primär-Element herausgebildet. Ein solches, im Jahre 1888 in Paris gekauftes Element zeigt folgende Verhältnisse der einzelnen Bestandteile zu einander:

Festes Kalikydrat Wasser (destillirt)

Zink

Kupferoxyd.........0,66

Eisengefäss (Bombe)......6,80

Träger, Deckel, Schrauben .    .    . 0,500

1,400 Kilogramm.

3.500    „

1.500

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Gesammtgewicht 14,365 Kilogramm.

Da man die Annahme machen darf, dass höchstens die Hälfte des Zinkgewichts für die Stromgebung nutz-—« 45 ■—

bar verwendet wird, indem durch das ungleichmässige Zerfressen werden der Zinkspirale diese vorzeitig zusammenfällt, entfallen auf 1 Gewichtsteil Zink 2 Gewichtsteile Kalihydrat, was ungefähr dem theoretischen Erforderniss entspricht. Die Anode besteht nicht aus reinem Zink, sondern aus einer Legirung von 95 °/₀ Zink mit 5 % Quecksilber, um zu grossem Zinkverlust während des Nicht-gebraüchs der Zelle durch Lokalaction vorzubeugen. Am Boden der eisernen Bombe ist Kupferoxyd und die Zinkspirale am Deckel ist in paralleler Lage zum Gefässboden gelagert, so dass beim Gebrauch des Elements die durch die Auflösung des Zinks entstehende schwere Zinklösung zum Boden herabsinkt und so die leichtere Kalilauge nach oben drängt, was für die gute Ausnutzung der Materialien ganz vorteilhaft ist.

Weshalb das kostspielige Kalihydrat nicht durch das billigere Natronhydrat ersetzt ist, beruht wohl darauf, dass erstens der Widerstand der Kalilösung kleiner ist als derjenige der anderen, und zweitens die Lösung des Zinks durch Kalilauge rascher erfolgt als in Natronlage und auf diese Weise die Entnahme stärkerer Ströme ermöglicht.

Da nun im Sekundär-Element die Anode nicht aus reinem Zink gewählt werden kann, indem eine solche Electrode zu wenig Garantie für hinlängliche Haltbarkeit bieten würde, sondern im Gegenteil Stahlblech als Träger und Leiter verwendet wird, tritt an Stelle der reinen Kalilösung beim Primär-Element eine bereits mit Zink gesättigte Flüssigkeit. —

151. Chemisch reines Zink, in Kalilauge oder Natronlauge getaucht, löst sich sehr langsam auf und umkleidet sich allmählich mit einer grauen, schwerlöslichen Oberflächenschicht. Durch einfaches Digeriren von Zink in Lauge wird nur eine sehr verdünnte Zinklösung erhalten.

Es ist aber für den Sammler wünschenswert, dass der Electrolyt möglichst hohen Zinkgehalt habe, da die

Capacität und Schnelligkeit der Ladung damit zusammenhängt. Wird an Stelle eines Glasgefässes ein Eisengefäss bei der Auflösung des Zinks verwendet, dann erfolgt diese sehr viel energischer, indem solche Anordnung eine galvanische Combination darstellt, bei der am Eisen Wasserstoff erscheint und am Zink die Oxydation stattfindet, während die Lauge als richtiger Electrolyt sich verhält. Hier zeigt nun das Natronhydrat ein abweichendes Verhalten vom Kalihydrat. 1 Gewichtsteil kaustisches Natron in 1 Gewichtsteil destillirten Wassers in der Wärme aufgelöst, ergiebt eine ölige Flüssigkeit, welche in einer eisernen Flasche mit 2 Gewichtsteilen Zink zusammengebracht wird. Die anfangs massige Gasentwicklung (Wasserstoff) lässt nach einigen Tagen nach, belebt sich aber von Neuem beim Erwärmen des Ansatzes auf 80 bis-90° C., um nach etwa 14tägiger Einwirkung abermals beinahe aufzuhören. Nun hat sich am Boden des Ge-fässes schon eine krystallinische Masse, die leicht löslich in Wasser ist, ausgeschieden, aber der grössere Teil des angewandten Zinks ist doch noch unverändert vorhanden. Beim Zufügen weiterer 2 Gewichtsteile Wasser beginnt eine merkbare Wasserstoffentwicklung, die sich durch viele Wochen hindurch fortsetzt; die Flüssigkeit nimmt dabei langsam weitere Mengen von Zink auf. Beim Kochen dieser Lösung, ebenso beim Verdünnen mit destillirtem Wasser und nachfolgendem Aufkochen bleibt dieselbe klar. Dass diese Flüssigkeit noch lange nicht mit Zink gesättigt ist, geht daraus hervor, dass derselben noch wenigstens ebenso viel Zink, als bereits darin enthalten, durch eine weiter unten angeführte Methode einverleibt werden kann.

152. Wenn anderseits 1 Gewichtsteil reines Kalihydrat mit 1 Gewichtsteil Wasser und 2 Gewichtsteilen Zink in einer eisernen Flasche zusammengebracht werden, geht die Auflösung des Zinks unter Wasserstoffgasbildung ebenfalls vor sich, und rascher, wenn der Ansatz auf ca. 90° C. erwärmt wird. Die Gasentwicklung dauert mehrere Wochen gleichmässig an, aber schon nach einem Tage trübt sich die Flüssigkeit und wird breiartig; beim Zufügen von Wasser (2 Gewichtsteilen) gerinnt die Lösung zu einer gallertartigen weissen Masse, die sich in destillirtem Wasser nur unvollkommen auflöst. Dagegen entsteht beim Zusatz weiterer Kalilauge wieder eine klare Lösung. Es ist also nicht möglich, durch einfaches Dige-riren von Zink andere, als nur verdünnte Lösungen desselben in Kalilauge zu erhalten. Bei der nähern Betrachtung des Versuchs zeigt sich, dass die anfänglich klare Flüssigkeit in der Kake der Wandungen des Eisen-gefässes trüb wird, so dass anzunehmen ist, dass entweder das dort auftretende Kation das gebildete Zinkoxydkali wiederum zersetzt, wobei Zink daraus abgeschieden wird — das sich unter den gegebenen Verhältnissen natürlich mit dem Wasser in schwer lösliches Zinkoxyd und Wasserstoff umsetzen müsste —, oder dass das Zinkoxydkali ebenfalls an der Stromleitung Teil nimmt und Zinkoxyd am Eisengefäss ausscheidet, welches, wie schon erwähnt, die weisse, unlösliche Substanz darstellt. Auf jeden Fall ist das Resultat der Operation in der Hauptsache eine unlösliche Zinkverbindung und nicht, wie gewünscht, eine lösliche, so dass auch hier diese Bereitungs-weise nicht zum Ziel führen kann. —

Wird aber auf irgend eine Weise verhindert, dass die Zinkauflösung zur Kathode gelangen kann, dann ist die Zersetzung derselben ausgeschlossen.

Die in Fig. 146 skizzirte Anordnung erreicht dies.

153. Im Becherglase B befindet sich der Zinkcylinder Z und innerhalb desselben ein Pergamentdiaphragma D. Im Centrum ist die Eisenröhre R placirt. Der Raum innerhalb und ausserhalb des Diaphragmas wird mit Kalilauge (2 Teile Wasser und 1 Teil Kały hydrat) angefüllt und das

Zink zur Anode gemacht. Den Pergamentkörper bereitet man sich auf bequeme Weise aus einem Stück, indem ein Papierbogen auf geeignete Weise gefaltet, und der resultirende Körper am oberen, offenen Ende durch eine Baumwollnaht zusammengehalten wird. Das Pflanzenpergament empfiehlt sich wegen seines geringen Widerstandes, sowie der verhältnissmässigen Beständigkeit gegenüber Laugen. Fig. 147 veranschaulicht die Herstellung des Diaphragmas.

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Fig. 146.

Fig. 147.

Eine ausführlichere Beschreibung der Faltungsweise solcher Papierkörper giebt E. Reynier (Centralblatt für Electrotechnik 1880, Seite 295).

Die verdünnte

Es wird nun so lange Strom eingeleitet, bis die Kalilauge um das Zink herum sich zu trüben beginnt. Ton Zeit zu Zeit wird der Zinkcylinder gedreht und zugleich auf und ab bewegt, um die Flüssigkeit zu mischen. -— Die solchergestalt gesättigte Zinklösung trübt sich schon bei gelinder Erwärmung und scheidet beim Kochen einen reichlichen, weissen Niederschlag aus.

Lösung gekocht, giebt eine starke weisse Fällung, die sich beim Zusatz von Kalilauge wieder löst, aber weniger

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leicht, als die durch Wasserzusatz in der Kälte bewirkte Ausscheidung.

Wenn an Stelle der Kalilauge bei Zimmertemperatur gesättigte Natronlauge in den Apparat gefüllt wird, tritt nach einigem Stromzufluss ein bedeutender Widerstand in der Zelle auf. Durch Zufügen von so viel Wasser, dass auf 1 Teil festes Natronhydiat im ganzen 2 Teile Wasser kommen,

Fig. 148.

wird die Leitungsfähigkeit wieder hergestellt. Nachdem die Electrolyse abermals einige Zeit angedauert hat, ge-latinirt der Electrolyt um das Zink herum und ist mit zahllosen feinen, seideglänzenden Nadeln durchsetzt.

Bei der Darstellung grösserer Mengen möglichst con-centrirter alkalischer Zinklösung bewirkt aber das Diaphragma eine Verteuerung des Präparates neben der etwas umständlichen Handhabung des Apparates. Das Diaphragma kann wegfallen, wenn überhaupt die Wasserstoffentwicklung an der Kathode unterdrückt wird oder

Scboop, Sekundär - Elemente. III. Teil.

vielmehr das freie Auftreten des die Gasproduction veranlassenden Kations, z. B. durch die Ersetzung der Eisenkathode durch einen festen Depolarisator. Als solcher eignet sich gut das Kupferoxyd, wie es durch Verbrennen von Kupferdraht an der Luft erhalten wird. Eig. 148 zeigt einen Querschnitt der verwendeten Einrichtung. P ist das Gefäss aus Paraffin, am Boden liegt, auf zwei Paraffinstücken die Kathode K. Diese ist dadurch hergestellt worden, dass ein Kupferdrahtnetz von ca. 1 Millimeter dickem Kupferdraht so aufgerollt wurde,, dass ein flacher cylindrischer Körper entstand. Dieser wird nun in einer Muffel bei Luftzutritt auf starke Rotglut erhitzt und zwar so lange, bis der Draht auf etwa zwei Drittel seines Querschnitts oxydirt ist, was nach einiger Erfahrung ganz leicht gelingt.

Ein kleines Stück am innern Ende der Drahtnetzspirale wird aus der Muffel herausstehen gelassen und so der Oxydation entrückt: dasselbe dient als Stromleitung Z und wird mit einer Paraffinröhre umgeben. Die Anode A erhält man durch Aufrollen einer etwa 5 Millimeter dicken Zinkplatte zu einem Cylinder und Aussagen desselben, am oberen Rande. Die beiden dadurch erzeugten Lappen L werden umgebogen und tragen, indem sie auf dem obern Rande des Paraffingefässes aufliegen, die Anodefrei schwebend in der Flüssigkeit. Durch Verstopfen der Oeffnungen auf der oberen Seite des Apparates mit Paraffin wird die Kohlensäure der Luft während der Operation ferngehalten. — Beim Einleiten von Strom wird das-Kupferoxyd zuerst zu Kupferoxydul, dann zu metallischem Kupfer reducirt, während das Zink sich zuerst glatt und leicht auflöst, später aber mit einer morschen,, grauen Kruste bedeckt. Man schliesst den Stromkreis,, bevor die Kalilauge eingefüllt wird, damit sich nicht Spuren des Kupferoxyds mit blauer Färbung im Elec-trolyt auflösen. Es ist auch zweckmässig, den Strom

zu unterbrechen, bevor eine Trübung der Lösung erfolgt, indem diese durch Filtration kaum zu beseitigen ist und also nur durch wochenlanges Absetzenlassen der Lösung eine klare Flüssigkeit erhalten werden könnte. — Nachdem die gesättigte Zinklösung abgezogen worden, wird die Kupferkathode mit destillirtem Wasser abgewaschen und nach dem Trocknen schwach erhitzt, wodurch das poröse Kupfer leicht wieder in Kupferoxyd zurückverwandelt und die Kathode wieder zu einer neuen Operation vorbereitet wird. Der graue Ueberzug am Zink löst sich in frischer Kalilauge leicht auf. gleiche Weise kann eine concentrirte Zinkoxydnatronlösung erhalten werden, wenn Natronlauge an Stelle der Kalilauge verwendet wird. Da aber der Widerstand der Natronverbindung viel grösser als derjenige der Kaliver-bindung ist und dasselbe bei den freien Laugen der Fall ist, dürfte sich schon deshalb das Zinkoxydnatron nicht als Electrolyt für den Zinksammler empfehlen.

Auf ganz genau

154. Für die techniche Herstellung des Electrolyts ist der in Fig. 148 gegebene Electrolyseur einigermaassen umzugestalten. Bei der Berücksichtigung der verschiedenen Punkte, welche für die praktische Verwendung desselben in Betracht kommen, ergeben sich die nötigen Abänderungen von selbst, weshalb es gut ist, jene nochmals kurz zu recapituliren. — Es ist bereits gesagt worden, dass ein möglichst hoher Zinkgehalt der Lösung anzustreben sei mit Hinsicht auf die Capacität, sowie die Ladung des Sammlers. Hierzu kommt noch, dass es schwieriger ist, aus verdünnten Lösungen einen gut haftenden metallischen Niederschlag zu erhalten als aus con-centrirten. Ferner unterstützt eine massig erhöhte Temperatur (um 50° C. herum) ebenfalls die Erzeugung eines geeigneten Zinkniederschlags an der Kathode. Die Bedingungen, unter welchen der grösste Zinkgehalt der Lösung erreicht wird, sind: sehr starke Kalilauge und

niedrige Temperatur. Nun scheidet, wie auch schon erwähnt wurde, die in der Kälte gesättigte Lösung beim Erwärmen Zinkoxyd (ev. Zinkoxydhydrat) aus. Zu dem •kommt noch, dass die concentrirte Kalilauge merklich dickflüssig ist und auch dieserhalb ihrer Verwendung ein Hinderniss entgegensetzt, denn es ist bekannt, dass die gleichmässige Zusammensetzung des Electrolyts um die Kathode herum für die Bildung eines homogenen Metallüberzuges beinahe unerlässlich ist. Wenn also in Folge zu grosser Zähigkeit der Lösung die Diffusion erschwert ist und auch die mechanische Mischung des Electrolyts nur unvollkommen bewerkstelligt werden kann, bildet sich beim Laden des Sammlers eine zinkarme -Schicht um die Kathode, deren Abscheidungsproducte natürlich verschieden von denjenigen, unter denselben Bedingungen aus einer zinkreichern Schicht erhältlichen sein müssen. Also auch aus diesem Grunde muss von der Verwendung höchst concentrirter Lösungen abgesehen werden. — Als Ausgangsmaterialien müssen technisches Zink und technisches Kalihydrat, trotz der denselben anhaftenden Verunreinigungen, dienen, mit Rücksicht auf die Kostspieligkeit der chemisch reinen Materialien. Ferner muss die Herstellungsweise so einfach werden, dass ein gewöhnlicher Arbeiter mit derselben betraut werden kann, ohne dass das Resultat beeinträchtigt wird.

Diesen verschiedenen Rücksichten trägt nun der in Eig. 149 dargestellte Electrolyseur Rechnung. In dem Kupfergefäss G steht, an die Wandungen desselben anpassend, ein Cylinder aus Schwammkupfer K\ innerhalb dieses der Zinkcylinder Z, welcher am untern Ende auf einer Unterlage aus Magnesia aufliegt, welche denselben •von dem Contact mit dem Kupfergefäss fernhält. Im Centrum des Zinkcylinders ist eine Stahlschraube S pla-cirt, die durch einen Schnurtrieb mit einem electrischen Motor in Verbindung steht und mit veränderlicher Geschwindigkeit rotiren gelassen werden kann, fass G steht auf einem cylindrischen Thon-Untersatz,

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dessen Mantel mit einer Lage von Nickeldraht bewickelt ist. Ueber die ganze Anordnung ist eine Holzverschalung

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Fig. 149.

M gestülpt. Wenn Strom durch den Nickeldraht geleitet wird, erwärmt sich derselbe und dadurch kann der ganze Apparat auf jeder gewünschten Temperatur gleichmässig erhalten werden, indem durch Regulirung der Stromstärke im Mckeldraht dieser mehr oder weniger erhitzt wird. — Nun wird der Electrolyseur mit Kalilauge angefüllt, welche durch Auflösen von 1 Gewichtsteil technischen Kalihydrats in 1 Gewichtsteil dest. Wasser erhalten wurde. Der Motor wird in Gang gesetzt, wodurch sich die Flüssigkeit in circulirende Bewegung setzt und nun der Strom beim Kupfer eingeleitet und zwar soll die Stromdichte etwa 3 Ampères pro Quadratdecimeter wirksame Oberfläche des Zinkcylinders betragen. Falls die Kalilauge nicht schon beim Einfüllen eine Temperatur von 50—60° C. hatte, wird sie im Apparat selbst zuerst auf diese Temperatur gebracht durch die electrische Heizvorrichtung und mittelst dieser während der ganzen Dauer der Electrolyse auf wenigstens 50° C. erhalten. Es scheidet sich am Zink Wasserstoff aus, während das Schwammkupfer in Kupferoxydul übergeht. Sobald die Hauptmenge dermaassen oxydirt ist, wird der Strom unterbrochen. Man erkennt diesen Zeitpunkt daran, dass die Klemmenspannung des Apparates steigt; durch einen Minimal-Ausschalter lässt sich die Oeffnung des Stromkreises leicht automatisch bewirken, vorausgesetzt, dass die Stromquelle eine, die Klemmenspannung des Electrolyseurs nicht zu sehr überragende electromotorische Kraft hat. (Ein einzelner Bleisammler mit ca. 2 Volt Spannung ist gut geeignet als Stromlieferant.) Sobald nämlich die Bildung des Kupferoxyduls beinahe beendigt ist, beginnt die Weiteroxydation desselben in schwarzes Kupferoxyd, das sich spurenweise in der Kalilauge auflöst, was vermieden werden muss.

Ist nun diese vorbereitende Operation erledigt, so wird die Richtung des Stroms umgekehrt, so dass der Zinkcylinder Anode, die Kupferoxydul-Electrode Kathode wird. Dabei wird anfangs die Stromdichte auf 5 Ampère pro Quadratdecimeter wirksame Zinkfläche und noch höher genommen; in dem Maasse, als sich die Lauge mit Zink sättigt, vermindert man die Stromstärke. Die massig rasche Circulation der Lauge bewirkt, dass das Zink sich gleichmässig auflöst und dieselbe in vollkommenster Weise und in kürzester Zeit mit Zink gesättigt wird.

Die Kupferoxydul-Electrode hat zweckmässig eine solche Capacität, dass sie als Depolarisator für eine Operation ausreicht. Mit einem Aräometer überzeugt man sich von der herannahenden Sättigung und unterbricht

den Strom, bevor die Trübung der Lauge beginnt. — Der Electrolyt wird in Guttapercha-Gefässen auf bewahrt und ■der Apparat kann wieder mit frischer Kalilauge beschickt werden.

Es wird wieder der Strom umgekehrt, das Kupfer in Oxydul übergeführt u. s. w., wie bereits beschrieben worden ist.

155. Um den erhaltenen Electrolyt von Verunrei-nigungen (es kommen namentlich Chlor, Schwefelsäure und Spuren von Metallen in Betracht) zu befreien, kann •derselbe einem electrischen Beinigungsverfahren unterworfen werden. Vielleicht erfüllt folgende Einrichtung den Eweck. In ein schmales Eisengefäss wird eine Platte aus reinem amalgamirtem Zink gestellt, darauf eine schmale poröse Zelle aus Magnesia und innerhalb dieser wieder eine amalgamirte Zinkplatte. Diese innere Platte ist Anode, •die äussere Zinkplatte Kathode. Die Zinkoxydkalilösung wrird in die äussere wie innere Zelle gefüllt und ein schwacher Strom während einiger Tage durchgeleitet. Die negativen Jonen, Chlor und Sulfion, wandern in die poröse Zelle hinein, während am äusseren Zink sich Spuren anderer Metalle niederschlagen.

Der Electrolyt im Zink-Kupfer-Sammler kann ziemliche Mengen von Kohlensäure aus der Luft aufnehmen, bevor die Ausscheidung von basischem Zinkcarbonat beginnt. Falls nicht schon die Kathoden (Stahlbleche oder Gitter) gut amalgamirt sind, ist ein Zusatz von Queck-silberoxydkali empfehlenswert. Die Frage, ob noch andere .Zusätze zum Electrolyt von günstigem Einfluss auf die

Zinkabscheidung während der Ladung des Sammlers sein können, muss hier offen gelassen werden.

Es ist eine Thatsache, dass die regelmässige und sichere Ladung des Zink-Sammlers sehr von der Beschaffenheit des Electrolyts (allerdings auch noch von andern Factoren) abhängt und in der Praxis durchaus nicht unfehlbar sicher erreicht wird. — Darum möge zum Schluss an die Experimente von Swan erinnert werden. Aus einer ziemlich gesättigten Kupfersulfatlösung, welcher sehr geringe Mengen eines Colloids zugesetzt worden waren (auf 100 000 Teile Kupferlösung 2 — 30 Teile des Colloids), wurde bei ungewöhnlich gross gewählten Stromdichten (144 Ampere pro englischer Quadratfuss Kathodenfläche) ein glänzender Kupferniederschlag erhalten. Dabei war aber der Strom nicht continuirlich, sondern inter-mittirend angewendet worden, je 15 Sekunden angelassen, dann 15 Sekunden unterbrochen worden u. s. w. Es wäre deshalb interessant, den Einfluss von Zusätzen, wie Gummi arabicum, Dextrin, Gelatine, Zuckerarten zum Electrolyt auf die Ladung zu studiren, ebenso nach Swan den Strom intermittirend dabei einwirken zu lassen. Allerdings ist dem Resultat solcher Versuche insofern nicht zu optimistisch entgegen zu sehen, als diese organischen Zusätze zum Teil selbst Veränderungen bei der Electrolyse erleiden oder gar Producte liefern könnten, die dieKupfer-electrode an griffen resp. auflösten. Dagegen dürfte das Laden des Zink-Kupfer-Sammlers mit intermittirendem Strom nur vorteilhaft sein.

(Die gütige Unterstützung bei diesen Versuchen sei der Direction der Maschinenfabrik Oerlikon hier noch besonders verdankt.)

156. Herstellung der Kathoden für den Zinkaccumulator.

Als Kathode für den alc. Zinkaccumulator und für jeden ale. Accumulator eignet sich Stahlblech mit dem höchsten Kohlenstoffgehalt am besten. Der Uhrfederstahl ist in

dieser Beziehung ein ausgezeichnetes Material, ebenso Bessemer Stahl mit dem höchst erreichbaren Kohlenstoffgehalt. Weiches Eisen ist nicht zu verwenden, da dasselbe bei irgend einer Zufälligkeit angegriffen und Eisensäure gebildet werden kann. — Es handelt sich darum, zu versuchen, ob andere Beimengungen, wie vielleicht Silicium, Titan oder Wolfram, denselben Einfluss wie Kohlenstoff oder noch einen günstigeren auf die Widerstandsfähigkeit der Eisenkathode ausüben. Dünnes Stahlblech von ¹/₄ Millimeter Dicke (überhaupt so dünn als möglich), welches zweckmässig zur Yergrösserung der Oberfläche und um den Zinkabsafz zu erleichtern, nach Art der Baspelbleche, welche in der Müllerei verwendet werden, ist vielleicht das beste Material für die Kathoden. Ein Hauptfactor, av esshalb der ale. Accumulator dem Bleiaccumulator hinsichtlich der Leistung pro Gewichtseinheit überlegen ist, besteht gerade darin, dass die Stahlblechkathoden eine viel bessere Leitungsfähigkeit wie die entsprechenden Bleikathoden, ein beinahe zu vernachlässigendes Gewücht und dabei doch die nötige mechanische Stabilität besitzen und verhältnissmässig billig sind.

Yor dem Einsetzen der Stahlblechkathode in den Accumulator wird dieselbe amalgamirt. Zu dem Ende AAÜrd auf folgende Weise verfahren:

Quecksilber, in welchem ca. 5 °/₀ Zink aufgelöst Avor-den sind (man lässt einige Zinkstangen mehrere Wochen in Quecksilber liegen), wird in ein flaches Gefäss von Eisen in genügend hoher Schicht gebracht und darüber etwas verdünnte Kalilauge gegossen. Die Stahlblechkathode wird einfach mehrere Male in das Quecksilber eingetaucht und herausgezogen, wobei sich dieselbe ohne Weiteres mit einer Schicht von Quecksilber überzieht. Um eine etwas kräftigere Amalgamirung zu bewirken, muss die Kathode über Nacht in dem Quecksilber liegen bleiben. — Für die Laboratoriumsversuche nehme man eine flache

Schale, welche ungefähr 5 Centimeter hoch ist, giesse das Quecksilber 25 Millimeter hoch hinein, darauf eine 5 Millimeter dicke Schicht von Kalilauge und fülle nach Gebrauch das Quecksilber sammt der Kalilauge wieder in eine Guttaperchaflasche hinein. Das Gemisch lässt •sich viele Male gebrauchen, bis es nötig wird, durch neuen Zinkzusatz das Quecksilber wieder aufzufrischen.

Die Wirkung der Amalgamirung beruht darin, dass sich zwischen dem Eisen und dem zinkhaltigen Quecksilber ein Element bildet, wobei die auf der Oberfläche der Stahlkathode befindliche Kalilauge das Electrolyt bildet. Es scheidet sich Kalium am Eisenblech aus, welches eine reine Metallfläche bildet, welche das Quecksilber auf-nimmt. — Die Amalgamirung der Stahlblechkathoden kann auch auf die Weise erfolgen, dass dieselben mit dem negativen Pol einer Accumulatorenzelle in Verbindung gebracht werden, während ein Metallpinsel aus Zinkdrähten, welcher in Quecksilber, über welchem sich etwas Kalilauge befindet, eingetaucht und mit dem andern Pol des Elements in Verbindung ist, über die Kathode geführt wird.

Der Vorgang ist ein und derselbe wie vorhin, und die Kathode kann durch Bepinseln amalgamirt werden.

Von Wichtigkeit ist der Umstand, dass bei tadelloser Bedienung des ale. Accumulators die Stahlblechkathoden •eine grosse Lebensdauer besitzen, dass aber bei fehlerhafter Bedienung dieselbe angegriffen werden können. Dies geschieht, wenn z. B. der Ladestrom verkehrt in den Accumulator geht, so dass der Wasserstoff sich an der Kupfer-.anode ausscheidet, währenddem der Sauerstoff an der Stahlblechkathode entwickelt wird. Ist hier der Electrolyt unter einer Temperatur von 40—50° Cels., so bilden sich Verbindungen von Eisensäure (was an der roten Färbung um die Kathode bemerkt wird), wobei selbstverständlich das Stahlblech angegriffen wird. Die

Auflösung geschieht immerhin noch ungemein schwierig. Ist hingegen der Electrolyt auf einer Temperatur von über 40° Cels., dann findet am Stahlblech keine Bildung von Eisensäure statt, sondern blosse Sauerstoffentwicklung, während weiches Eisenblech .auch bei höherer Temperatur Eisensäure bildet.

157. Da der Zellkasten beim ale. Accumulator zweckmässig als Teil der Kathode benutzt wird, ist es auch beim Zellkasten von Wichtigkeit, dass derselbe aus Stahlblech gefertigt sei, was zudem auch noch in Bezug auf mechanische Haltbarkeit von Vorteil ist.

Es lässt sich übrigens bei solchen Kasten oder Eisenblechkathoden auf künstliche Weise eine kohlenstoffreiche Oberfläche erzielen, indem die Wände in einem passenden Verstählungsbade mit kohlenstoffhaltigem Eisen überzogen oder in einem Glühofen auf passende Weise gehärtet werden (was z. B. durch eine Mischung mit gelbem Blutlaugensalz oder Cyankalium erreicht werden kann). — Bei dieser Gelegenheit sei zugleich auch noch erwähnt, dass es ziemlich schwierig ist, eine einfache und vorteilhaft scheinende Construction eines ale. Accumulators zu finden, bei welchem der Kasten durch Pressen aus Stahlblech hergestellt werden könnte; dies würde natürlich der billigste und beste Weg sein. Der Eisenblechkasten kann nur durch electrisclie Lötung oder Schweissung dicht für Lauge hergestellt werden, und es ist kein Zweifel, dass mit dem Lichtbogenlötapparat dies erreicht werden kann. Das Löten eines zusammengesetzten Eisenblechkastens mit Kupfer-, Zinn- oder entsprechenden Metall-legirungen ist absolut unzulässig, da dadurch sofort eine Lokalaction zwischen dem Zink und dem Lötmaterial hervorgerufen würde, welche dem Zinkabsatze höchst schädlich wäre. — Es fragt sich, ob ein Lot gefunden werden kann, welches der Einwirkung der Kalilauge widersteht, keine Lokalaction hervorruft und die nötige Festigkeit besitzt.

Für Yersuche im Kleinen ist es empfehlenswert, einfach die Gefässe zu vernieten mit Zwischenlage eines Pergamentpapierstreifens, wodurch vollkommen dichte Gefässe erhalten werden.

158. Neue Herstellungsweise der Kupferanoden. Anstatt die Kupferanoden auf eine ähnliche Weise wie die positiven Platten bei Bleiaccumulatoren zu bereiten, nämlich in einen Kupferträger eine Kupferoxydpaste einzutragen oder Schwammkupfer um einen Kupferträger zu pressen oder die ganze Kupferanode aus gepresstem Schwammkupfer zu bilden oder endlich aus Kupferverbindungen Pastillen zu formen und diese, nachdem sie cementartig erhärtet sind, durch Reduction in Schwamm-kupfer überzuführen, scheint folgender Weg billig und einfach zugleich zu sein. Derselbe ist zudem auch nicht an besondere Electrodenformen gebunden, indem jeder beliebige Körper aus Kupfer in actives Material übergeführt werden kann.

Das Princip ist, das Kupfer in der Hitze zu oxydiren, also die Oberflächen der Kupferelectroden auf die gewünschte Dicke in Kupferoxyd zu verwandeln und das Kupferoxyd nachher zu reduciren, wobei die Oberfläche in Schwammkupfer übergeführt wird. Die Sache ist naheliegend und einfach, dagegen erfordert die practische Ausführung einen Kunstgriff.

Das Kupferoxyd, welches sich bildet, nimmt wie alle andern Oxyde mehr Raum ein als das Metall selbst; die Folge davon ist, dass das Abspringen der oxydirten Masse vom darunter liegenden metallischen Träger sehr leicht eintritt. Ferner ist die Temperatur, welche nötig ist, um das Kupfer genügend tief zu oxydiren, sehr nahe am Schmelzpunkt des Kupferoxyds und auch nicht sehr weit vom Schmelzpunkt des Kupfers selbst entfernt. Dadurch ist eine genaue Regulirung und Innehaltung einer Maximaltemperatur vorgeschrieben.

Endlich handelt es sich darum, dass die Temperatur der zu oxjwlirenden Anode überall gleichförmig sei.

Eine practische Form des Glühofens ist in Fig. 150 schematisch skizzirt.

159. Beschreibung des Glühofens. Der Glühofen besteht in der Hauptsache aus einem ringförmigen Schachtofen, welcher eine Anzahl Luftlöcher und Schaulöcher

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Fig. 150.

besitzt. Im Innern des Schachtofens ist auf einem mit einer centrischen Bohrung versehenen Fundamentklotz aus feuerfestem Stein eine Muffel aus Magnesia placirt, welche aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein kann.

Die Feuerung kann auf irgend eine Weise geschehen, ähnlich wie bei Schlitzgeneratoren, öder durch Bostfeuerung oder Generatorgase, oder irgend ein Brenngas, welches in einem besonderen Apparat erzeugt wird. Der Process wird folgendermaassen geleitet:

Die Kupfergegenstände werden in die Muffel und durch Anheizen derselben auf die erforderliche Tempe-ratur gebracht. Wie dies erreicht ist, wird durch ein Ventil vermittelst der centrischen Bohrung des Funda-mentklotzes Luft in die Mutfel geleitet.

Sowie die Oxydation der Kupfergegenstände tief genug vorgeschritten ist, was man durch die Erfahrung oder durch Proben ermitteln kann, wird der Lufteinlass geschlossen und eine Kuppel über den ganzen Ofen gestülpt. Es wird nun der Einlass ins Kamin geöffnet und die Luft bei der Feuerung verringert. Dadurch geht das-gebildete Generatorgas von oben durch die Muffel und durch die centrische Bohrung des Fundaments ins Kamin, wobei das Kupferoxyd in Kupfer zurückverwandelt wird.

Die Deduction erfolgt, bevor noch das oxydirte Kupfer sich ganz abgekühlt hat. Die Reduction kann auch dadurch bewirkt werden, dass anstatt Luft Wasserdampf unter den Rost geführt wird, wobei das entstehende Wassergas die Reduction des Kupferoxyds besorgt.

Zugleich wird dadurch der Ofen am raschesten abgekühlt und das Brennmaterial conservirt. — Nach Abkühlung des Ofens wird die Kuppel abgenommen, die Kupferwaare herausgenommen, die Muffel wieder frisch beschickt und der Process kann von Neuem beginnen.

Das Kupfer, welches auf diese Weise porös gemacht, wird, hat um circa 15 — 20% an Volumen zugenommen. Die poröse Oberfläche desselben hängt so innig mit dem unveränderten dichten Kupferkern zusammen, dass der Uebergang des Schwammkupfers in das poröse Kupfer für das Auge kaum bemerkbar ist. Das poröse Kupfer haftet an jedem einzelnen Punkte in vollkommenster Weise am Träger, so dass Biegen der Electroden und sonstige Behandlung wie homogenes Kupferblech, ohne Nachteil möglich ist. — Die Porosität der Kupferoberfläche kann durch Wiederholung des Processes gesteigert werden.

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Capitel XXII.

lieber Circulations Vorrichtungen an electrolytischen Apparaten.

160. Bei allen electrolytiscken Processen geht einechemische Veränderung des Electrolyts an den Berührungsflächen desselben mit den Electroden vor sich. Während des Durchgangs eines electrischen Stromes durch die electrolytisch leitende Flüssigkeit sammeln sich an der Kathode die aus den positiv electrischen Jonen, an der Anode die aus den negativ electrischen Jonen frei gewordenen Körper an. Es geht hieraus hervor, dass, wenn auch am Anfang der Electrolyse die Flüssigkeit eine vollkommen homogene Beschaffenheit und Zusammensetzung hatte, dieser Zustand schon wenig Augenblicke nach dem Eintreten der Electrolyse nicht mehr vorhanden sein kannr sondern dass, je mehr Strom durch den Apparat geflossenr desto grösser die Verschiedenheit der die Electroden umgebenden Flüssigkeitsschichten sein muss.

Das ist richtig, ob die Electroden vollkommen unlöslich und unangegriffen durch die sich abscheidenden Körper bleiben oder ob dieselben sich durch Verbindung mit den entstehenden Producten verändern. — Nun hängen der Verlauf einer Electrolyse Und, bis zu einem bestimmten Grade, die Producte, die bei derselben auf-treten, von der Beschaffenheit des Electrolyten ab; wenn diese sich ändert, ist ersichtlich, dass auch das Resultat

einer Electrolyse nicht den anfangs gegebenen oder vorhandenen Bedingungen entsprechen kann, sondern weniger einfachen und übersichtlichen Verhältnissen, die eben durch die beständigen Veränderungen des Eiectrolyten geschaffen werden. Dieser Umstand ist nicht nur bei rein wissenschaftlichen Untersuchungen zu berücksichtigen, sondern spielt auch in practischer Hinsicht eine bedeutende Bolle.

Bei der electrischen Raffinirung mancher Metalle, bei der Herstellung electro-chemischer Verbindungen, wie z. B. Bleichflüssigkeiten aus Chloriden, bei der Production electrischer Energie in Primär- und Sekundär-Batterien, überall ist die Entmischung des Electrolyts zu berücksichtigen. Nun kommt noch hinzu, dass neben der, durch die eigentliche Zersetzungsarbeit bewirkten Entmischung noch diejenige, durch „mechanische Ueberführung“ der Flüssigkeit stattfindende, einhergeht und sich je nach Umständen additiv oder neutralisirend zur ersten verhält.

Auf jeden Fall ist es geboten, diesen störenden Nebenvorgang so gut als möglich zu eliminiren, wenn anders darauf gerechnet werden soll, während der ganzen Dauer der Electrolyse eine gleichmässige Zusammensetzung der aus derselben resultirenden Producte zu erhalten.

161. Der einfachste Weg ist nun ohne Zweifel der, den in jedem Moment von neuem entmischten Eiectrolyten an der Oberfläche der Electroden ebenso rasch zu erneuern. Hierzu sind nur grosse Quantitäten des Eiectrolyten erforderlich und ein Apparat, bei Avelchem für gleichmässigen Zu- und Abfluss der Flüssigkeit gesorgt ist, z. B. wie es bei der in Fig. 151 schematisch dargestellten Einrichtung der Fall ist.

Die Kathode wie auch die Anode sind aus Metallsieben gebildet, welche die electrolytische Flüssigkeit leicht passiren lassen. Der Electrolyt strömt von unten in der Richtung des Pfeils zuerst durch die eine, nachher durch

die andere Electrode und tritt am obern Ende des Apparates aus. Handelt es sich hauptsächlich darum, die an der Kathode sich abscheidenden unlöslichen Körper zu berücksichtigen, dann wird diese nach unten verlegt (wie in Fig. 151 gezeigt ist) und auf diese Weise der Einwirkung von an der Anode gebildeten Körpern entzogen. — Ein Kupfer voltameter, nach diesem Schema construirt, müsste vollkommen richtige Resultate liefern, da die an der Anode auftretende Ueberschwefelsäure immer wieder abgeführt und unschädlich gemacht wird. — Auch da, wo es sich um die Gewinnung einer, nur in geringen Mengen im Elec-trolyten vorkommenden Substanz handelt, wie z. B. bei der Electrolyse von Mineralwässern, kann eine solche einfache Yorrichtung am Platze sein.

Fig. 151.

In der überwiegenden Mehrzahl der practised vorkommenden Fälle ist aber der Electrolyt zu kostbar, um denselben in beliebigen Mengen verwenden zu können.

Dies kann durch

Es ist auch nicht nötig, dass der Electrolyt immer durch neuen ersetzt werde, denn z. B. bei der galvanischen Fällung des Kupfers kann derselbe durch richtige Behandlung immer wieder auf dieselbe Zusammensetzung gebracht und dann wieder benutzt werden. -— Selbst in den Fällen, wo auf die Auffrischung des Electrolyts verzichtet werden muss, kann die in der Nähe der Electro-den stattfindende Entmischung des Electrolyts durch eine prompte Zusammenführung der Flüssigkeitsschichten zum grössten Teil ausgeglichen werden, mechanisches Rühren der Lösung, -entweder durch die Electroden selbst oder durch besondere Rührvorrichtungen, durch Einblasen von Gasen oder durch eine circu-lirende Bewegung der Flüssigkeit erzielt werden. — Es .

Schoop, Sekundär - Elemente. III. Teil.

66 —

liegt nicht in der Absicht dieses Aufsatzes, eine Zusammenstellung aller bisher vorgeschlagenen oder paten-tirten Circulationsmechanismen zu geben. Viele derselben sind ebenso complicirt als unzweckmässig, manche erfüllen den Zweck imzureichend und die Mehrzahl dieser Einrichtungen verbieten sich von selbst durch deren Kostspieligkeit. Es ist aber interessant zuzusehen, auf wie verschiedenen Wegen ein und dasselbe Ziel erreicht werden kann und eine solche Ueber-sicht ist auch nicht ohne prac-tisches Interesse, da in jedem speciellen Falle einer Electrolyse gewöhnlich nur eine bestimmte Einrichtung als die einfachste und beste sich anbringen lassen wird.

162. Ein einfacher Fall liegt bei der Raffination von Kupfer nach Flet sch er vor. Beide Electroden haben dasselbe Metall als Basis und der Electrolyt ist eine Lösung dieses gleichen Metalls in Schwefelsäure.

Auf ein Kupferblech von 2 Millimeter Dicke wird Kupferstein gegossen und so etwa 3 — 5 Centimeter dicke Platten erhalten. Diese Electroden werden in eine Wanne derart eingehängt, dass dieselben dicht an die Seitenwände anschliessen. Das etwas schräg gestellte Gefäss wird mit verdünnter Schwefelsäure angefüllt und die erste Platte mit dem positiven, die letzte Platte mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden (siehe Fig. 152). Auf der einen Seite löst sich dann das Kupfer auf, das durch die Circulation der Flüssigkeit weiter geführt und auf der andern Seite niedergeschlagen wird. Der Electrolyt

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Fig. 152.

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wird aus dem am tiefsten stehenden Gefässe durch eine Pumpe wieder in das erste, zu oberst stehende Gefäss der Batterie zurückbefördert.

163. Auf eine andere Art hat Lagarde die Circulation und Mischung des Electrolyts in einer Primärbatterie (Chromsäurebatterie) zu Stande gebracht. Die Yor-richtung ist aus Pig. 153 ohne Weiteres verständlich. Ein Schöpfrad, das auf beliebige Weise in Drehung versetzt wird, nimmt die aus der Batterie abfliessende Flüssigkeit auf und transportirt sie in ein höher gelegenes Reservoir, aus welchem dieselbe von neuem in die Batterie zurück-fliesst.

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Fig. 154.

164. In dein electrischen Bleichapparate von E. H ermite besteht der Electrolyt aus einer Mischung von Chlormagnesium, Chlorcalcium, Magnesiumoxydhydrat und Wasser. Als Kathode dienen runde Zinkscheiben, die auf einer Zinkwelle senkrecht stehen und parallel zu einander angeordnet sind. Während der Electrolyse wird die Welle, und damit die Scheiben, in Rotation versetzt, so dass die zwischen diesen Zinkplatten und den feststehenden Platindrahtnetzen, welche als Anode zwischen den Zinkscheiben angebracht sind, befindliche Flüssigkeit in eine sehr heftige, wirbelnde Bewegung versetzt wird. Durch eine Centrifugalpumpe wird überdies die Lösung miY ziemlicher Schnelligkeit durch die in Serie geschal-teten Electrolyseure hindurchgetrieben, so dass in doppelter "Weise für die Mischung des Electrolyts gesorgt ist. Um das an der Kathode sich absetzende Kalkhydrat resp. Magnesiunihydrat, das isolirt lind also den innern Widerstand des Apparates erhöht, fortzuschaffen, sind festliegende Messer, welche diese Schichten abkratzen, an die Zinkplatten angelegt. Eig. 154 giebt eine schematische Skizze des Electrolyseurs.

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Fig. 155.

Fig. 156.

165. Auf einfacherm, aber unzulänglichem Wege bewerkstelligen Wad dell-Entz die Mischung der alkalischen Zinklösung in deren Zink-Kupfer-Sammler. Die mit dem Stalilblechgefäss in Kontakt stehenden Kathoden aus gleichem Material stehen wie die untereinander electrisch verbundenen Anodenplatten senkrecht und parallel zu einander (siehe Eig. 155). Durch die Erhitzung des Gefässbodens steigt der erwärmte Electrolyt in die Höhe und versetzt dadurch die ganze Eltissigkeit in eine langsame ungleichmässige Bewegung, die indessen aufhört, sobald die Temperatur der Zelle eine obere, nicht zu überschreitende Grenze erreicht hat. Es ist gleichzeitig einleuchtend, dass nur ein sehr geringer Bruchteil der aufgewendeten Wärmeenergie • zur Bewegung des Electrolyten nutzbar gemacht wird.

166. Eine die Gleichmässigkeit der Circulation eher garantirende Form (des Yerf.) stellt Fig. 156 dar. Das Stahlblechgefäss ist als Hohlmantel ausgebildet und ist Kathode; die Anode sitzt in Form eines Hohl-Cylinders

concentrisch im Gefäss. Wer-.—=—A    den nun z. B. heisse Luft- oder

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Flammengase durch die innere, freie Röhre geleitet, dann nimmt die nach innen liegende Flüssigkeit eine höhere Temperatur an und wird dadurch specifisch leichter als die an der Peripherie liegende Flüssigkeitssäule, so dass eine continuir-

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1 x liehe Circulation der Lösung aufrecht erhalten wird, so lange ein Temperatur-Unterschied zwischen der Innen - und Aussen-Seite des Gefässes besteht, was durch einen, längs der äusseren Mantelfläche geführten kalten Luftstrom erreicht werden kann.

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Fig. 157.

167. Weniger einfach gestaltet sich der Fall, wenn bloss um eine der Electroden eine Circulation der Lösung wünschenswert erscheint. Fig. 157 bietet ein Beispiel hierfür.

In dem Kupfer-Accumulator, dessen cylindrisches Gefäss aus Eisen- oder Stahlblech besteht, sind die Kathoden aus Stahlblech mit kreisrunden Löchern D versehen und so übereinander horizontal liegend angeordnet, dass die Löcher genau senkrecht übereinander zu stehen kommen. In den solchergestalt gebildeten Hohlräumen stehen die

Anoden-Stifte E. Diese sind aus oxydirtem Kupferdraht gebildet und jeder einzelne Stift ist mit einem Magnesia-Diaphragma umgeben. (Engl. Patent des Yerf. 1892.)

Für den regelmässigen Zinkabsatz ist es von untergeordneter Bedeutung, ob der Electrolyt um die Anoden kreise oder nicht; die Hauptsache ist, dass der Electrolyt die Kathoden, während der Ladung namentlich, gleich-massig bespüle. Es ist daher im Centrum des Gefässes eine Eisenröhre B angebracht, die am untern Ende mit einigen Löchern versehen ist. Wird der Electrolyt aus dem Gefäss in die Röhre B gepumpt, dann sinkt derselbe

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Fig. 158.

durch diese auf den Boden des Gefässes herab und wird durch weitere, nachfolgende Lösung von dort nach der Oberfläche gedrängt, von wo abermals die Wanderung von neuem beginnt. Die Circulation der Flüssigkeit von unten nach oben, durch die Kathoden hindurch, hält so lange an, als der Zufluss in die Röhre B andauert.

168. Sind die beiden Electroden aber von zwei ver-schiedenenElectrolyten umgeben und sollen beide Lösungen, jede für sich, in Circulation erhalten werden, dann ist die in Fig. 158 abgebildete Anordnung empfehlenswert. In dem Holzraume W ist ein Pergamentpapier P in Zick-Zackform ausgespannt. Die Dichtung gegen den Boden ist durch eine Lage Gyps bewirkt. Auf der einen Seite werden die Kathoden K, auf der andern die Anoden A eingestellt. Die beiden Electrolyte circuliren in der Richtung der Pfeile.

Oft ist electrolytischen Apparaten die Form einer Filterpresse gegeben worden; da indessen die Electrolyseure nicht wie die Filterpressen nach jeder Operation auseinander genommen werden sollten, ist der Zweck einer derartigen Anordnung der Electroden nicht recht ersichtlich. Doch muss sich die Construction eines electrolytischen Apparates ganz nach dem Zweck desselben richten und es ist auch hier, wie überall, das Einfachste am schönsten; zugleich aber auch am schwersten zu erreichen.

169. Um bei Sekundär-Batterien für transportable Zwecke, wie z.B. für Tramwagen, eine automatische Circulation des Electrolyten herzustellen, stützt sich nachfolgende Anordnung auf die Thatsache, dass bei solchen Fahrzeugen ein sehr oft wiederholtes Anhalten und Anfahren Regel ist, und benutzt die dabei auftretenden Trägheitsmomente, um den Electrolyten zu bewegen. In dem Gefäss G, das z. B. einen rechteckigen Querschnitt hat, sind an zwei einander gegenüberliegenden Seiten und in einem geringen Abstand von den benachbarten Seiten, zwei parallel laufende Scheidewände S und S₁ angebracht (siehe Fig. 159). Die Electroden stehen senkrecht zur Richtung der Scheidewände. Die Flüssigkeit ist bis nahe an den obern Rand der Scheidewände angefüllt worden. Erhält nun die Zelle (oder eine Batterie einer beliebigen Zeilenzahl) eine Beschleunigung, z. B. in der Richtung des Pfeils, dann bildet sich in jeder Zelle eine Welle, welche über S hinausschlägt. Ein Teil der Flüssigkeit von der Oberfläche wird dadurch in die schmale Kammer, welche durch S und die benachbarte Gefässwand gebildet wird, geschleudert und, indem sich das Niveau zwischen der grossen Abteilung und besagter Kammer alsbald wieder herstellt, tritt ein bestimmtes Flüssigkeitsquantum aus dem untern

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Teil der Kammer in die grosse Abteilung über. Wird die Zelle von der Bewegung in der Pfeilrichtung rasch zur Buhe gebracht, dann bildet sich abermals eine Welle, welche dieses Mal über die Scheidewand S± hinausschlägt, wobei wieder beim Niveau-Ausgleich ein Teil der Flüssigkeit in der rechts liegenden Kammer in die Hauptabteilung Übertritt. Jedesmal beim Anhalten und ebenso beim Anfahren des Wagens wird also Flüssigkeit von der Oberfläche der Zellen in die betreffenden Kammern und von dort nach dem Boden der Zelle befördert, so dass eine ruckweise ^

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Fig. 159.

Circulation des Electrolyts von unten nach oben, zwischen den Electroden hindurch stattfindet. Damit diese G S Einrichtung gut functionire, ist es nötig, den Flüssigkeitsstand stets auf derselben Höhe, etwas unter-halb dem obern Ende der Scheidewände, zu erhalten. Ebenso haben ⁵ i die der Batterie mitzuteilenden Bewegungen ruckweise oder plötzlich zu erfolgen, was wohl beim Yerkehr von Tramfahrzeugen zutreffen wird. — Einfachheit und Sicherheit in der Function können dieser Einrichtung nicht abgesprochen werden. — Bei der Ladung einer solchen Batterie wird die nötige Bewegung künstlich erzeugt, indem die Sammler auf ein Gestell gebracht vrerden, das in balancirender Hin- und Herbevmgung erhalten wird.

Fig. 160 stellt schematisch ein derartiges Gestell vor. Die Zellen befinden sich darauf in leicht beweglichen Wagen, die sich in Bewegung setzen, sobald die Neigung des Gestells genügend gross geworden ist. Bei dem Anprall an die Gestellfassung wird eine Welle in jedem Ge-fäss erzeugt. Schwingt das Gestell zurück und über die Gleichgewichtslage hinaus nach der andern Seite, so findet

durch den Anprall der Wagen nach der entgegengesetzten Richtung hin die Bildung einer, der ersten entgegengesetzt gerichteten Welle statt. — Durch langsameres oder rascheres Schwingen des Gestells könnte jedenfalls die Schnelligkeit der Circulation einigermaassen beeinflusst werden. Genauer beschrieben findet sich dieses Circulationsverfahren in dem engl. Patente des Yerfassers Nr. 529 199 (1894).

170. Erläuterung. Eine Circulationsvorrichtung, bei welcher jeder Zellinhalt für sich, unabhängig von dem übrigen Teil der Batterie, eine automatische Mischung erleidet, ist offenbar der Circulation der Flüssigkeit durch

Fig. ICO.

die ganze Batterie hindurch principiell vorzuziehen. Indessen ist auch dieser letztere Modus ganz leicht möglich. Dabei werden die Zellen durch Rohre aus iso-lirendem Material (Gummi, Porzellan etc.) mit einander verbunden; die zwischen zwei Elementen liegende Flüssigkeitssäule im Yerbindungsrohr bildet insofern eine Art Nebenschluss, als die beiden Zellen nicht auf demselben Potential stehen, sondern zwischen den beiden Endpolen derselben eine Potentialdifferenz von 2 x 0,90 = l,8Yolt vorhanden ist. Einerseits bilden die beiden in Serienschaltung mit einander verbundenen Electroden (die Küpferelectrode des I. Elements und die Zinkelectrode des II. Elements z. B.) ein Stück des Stromkreises, welcher durch die mit einander communicirenden Flüssigkeiten in den beiden Zellen ergänzt wird. Es geht also ein Strom von der Zinkelectrode (dem Eisengefäss) in die in diesem enthaltene Flüssigkeit durch die Röhre zwi-sehen beiden Zellen zur Flüssigkeit im zweiten Gefäss und von dieser auf die Kupferelectrode in demselben.

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wo r der innere Widerstand, E die

Beim Schliessen des Stromkreises durch die Verbin- . dung der beiden Endpole der Zellen wird ein Strom durch dieselben fliessen, der in zwei Teile zerlegt werden kann. Einmal wird die reguläre Stromstärke auf treten, gemäss dem Gesetz von Ohm, also entsprechend dem 2 E

R + 2 r’

electromotorische Kraft einer Zelle und R der äussere Widerstand ist. Ferner wird noch ein Zweigstrom auf-treten, wobei q der Flüssigkeitswiderstand zwischen den beiden Endelectroden ist. Dieser Nebenstromkreis bleibt erhalten, wenn auch der Hauptstromkreis geöffnet wird, ist also einer fortwährenden Lokalaction gleich zu setzen. Wenn der Widerstand eines Cubikcentimeters verdünnter Schwefelsäure für Bleisammler zu rund l¹/₂ Ohm gesetzt wird und der Widerstand der Zinkoxydkalilösung im Kupfer-Zink-Sammler etwa zu dem doppelten Betrag, also 3 Ohm pro Cubikcentimeter, dann würde eine Verbindungsröhre von 20 Millimeter Durchmesser und 30 Millimeter Länge etwa 3,0 Ohm Widerstand bieten. Die gegen-electromotorische Kraft bei der Electrolyse betrüge etwa die Hälfte der Spannungsdifferenz, also 0,9 Volt, so dass die durch die Verbindungsröhre fliessende Stromstärke 0 9

= 0,3 Ampère betrüge. In 24 Stunden würden 7,2 Am-

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pèrestunden der Capacität der Elemente verloren gehen, also etwa 3°/₀, wenn die Capacität eines Elements 220 Amperestunden betrüge. — Der Verlust ist so gering, dass eine durchgehende Circulation durch die Batterie prac-tisch möglich erscheint.

171. Castner (Engl. Patent Nr. 16046, 1892) bewirkt eine Erneuerung der Oberfläche der Kathode fol-gendermaassen. In der Zelle (Fig. 161) bildet die auf

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dem Gefässboden liegende Quecksilberschicht die Kathode, während die links und rechts wagrecht hineinragenden Kohlenstifte als Anoden fungiren. Das Gefäss ruht am einen Ende auf einer Schneide, am andern Ende auf der Scheibe eines Excenters auf. Durch die schaukelnde Bewegung, welche die Zelle bei langsamer Botation des Excenters erhält, wird das Quecksilber als Welle hin-und her bewegt und die Oberflächenschicht desselben immer von Neuem entmischt.

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Fig. 161.

In vorliegendem Apparat, welcher speciell zur Electrolyse von Kochsalzlösungen bestimmt ist, hängt in der durch die zwei Scheidewände gebildeten mittlern Abteilung noch eine dritte Electrode, so dass man hier zwei in Serie zu einander geschaltete Zellen hat. Die am Boden liegende Quecksilberschicht ist Kathode in den beiden äussern Kammern und zugleich Anode in der mittlern Kammer. An der aus Stahlblech bestehenden Kathode der mittlern Zelle entwickelt sich Wasserstoff, an den Kohlenstiftanoden Chlorgas und das vom Quecksilber in den äussern Kammern aufgenommene Natrium wird in der mittlern Kammer oxydirt und als Natronhydrat abgegeben.

Capitel XXIII.

Zur Construction des alkalischen Zink - Kupfer - Sammlers.

172. Bei der Wichtigkeit der Circulation des Elec-trolvts in diesem Element ist von vornherein die automatische Mischung der Flüssigkeit als Bedingung gegeben. Xeben den im vorigen Abschnitt aufgeführten Methoden lassen sich noch manche andere Wege denken, auf denen das Ziel erreicht werden kann, doch dürfte es schwierig halten, die unter 169 angeführte Methode an Einfachheit zu überholen.

Eine zweite Bedingung ist die senkrechte Stellung (oder annähernd vertikale Lage) der Electroden. An beiden Electroden können sich unter gewissen Umständen Gase entwickeln, die, falls die Platten horizontal liegen, die untere Fläche derselben bedecken und dadurch den Stromkreis fast ganz unterbrechen könnten, jedenfalls einen bedeutenden Widerstand bieten müssten. — Wenn das Element aber nur zwei Platten besitzt, dann braucht nur die eine derselben senkrecht zu stehen, während die andere wagrecht liegen kann.

Die dritte Bedingung wird durch die Notwendigkeit eines Diaphragmas für die Kupferelectrode gegeben. Es geht daraus hervor, dass speciell die Kupferelectrode senkrecht stehen muss, damit die Gase aus der obern Oeff-nuug des Diaphragmas entweichen können.

Endlich richtet sich die Construction auch noch nach der Wahl der Circulationsmethode. Bei der automatischen Zug- und Stossmethode sind breite und niedrige Gefässe, bei der durch die ganze Batterie gehenden Circulation eher hohe und schmale Gefässe angezeigt.

Die Form der Electroden kann die allermannigfaltigste sein; immer aber muss auf eine leichte, practische und billige Herstellungsweise derselben Bücksicht genommen werden ; das Material des Diaphragmas beeinflusst die Eorm der Electroden ebenfalls.

Das Gefäss wird wohl stets aus Stahlblech gewählt werden müssen, denn einmal sind nicht manche Körper genügend widerstandsfähig gegen die ätzende Lauge und dann vereinigt Stahlblech alle -wünschenswerten Eigenschaften, wie Festigkeit, Leichtigkeit, Billigkeit, Leitungsfähigkeit.

173. Als Beispiel für die flache Zellform möge folgende Skizze dienen. Das Stahlblechgefäss ist cylindrisch und flach, etwa 60 Millimeter hoch. Es bildet zugleich die Zinkelectrode und der Boden desselben ist zur Yer-grösserung der Oberfläche mit einer Lage von Stahldrahtnetz bedeckt. Auf drei isolirenden Zapfen, die sich etwa 15 Millimeter hoch über den Boden des Gefässes erheben, ruht die Kupferelectrode, welche in einen Teller aus Magnesiamischung gelegt und durch einen auf diesen aufgekitteten, flachen Trichter eingeschlossen ist. Ein Kupferkabel dringt, durch eine Magnesiaröhre isolirt, aus dem Deckel aus Stahlblech, der das flache Gefäss beinahe luftdicht abschliesst. Die Zinkoxydkalilösung wird in das Magnesiadiaphragma gefüllt, so dass die Kupferelectrode davon überdeckt wird und das Gefäss auf gleiche Höhe ebenfalls angefüllt.

In diesem Falle besteht die Kupferelectrode aus regelmässig gruppirten, etwa 10 Millimeter hohen Stiften aus Schwammkupfer oder mit Schwammkupfer überzogenen

Drahtstiften, welche sämmtlich an einem wagerecht liegenden Kupferdrahtnetz leitend befestigt sind.

Anstatt rund, kann das Gefäss, der Raumersparniss halber, auch viereckig gewählt werden. — Bei dieser Ausführung ist die Ruck- und Stosscirculation unentbehrlich, indem dadurch die an der untern Seite des Diaphragmas sich eventuell ansammelnden Gasblasen entfernt werden können.

Ein Rohr aus dünnem Stahlblech von

174. Als Beispiel für die hohe Zellform diene folgende Skizze.

20 Millimeter Durchmesser und 1 Meter Höhe sei oben durch einen Gummipfropfen, durch welchen ein Kupfer-draht von 7 Millimeter Durchmesser geht, abgeschlossen. Dieser Kupferdraht dringt innerhalb der Stahlblechröhre concentrisch bis auf das untere Ende derselben herab und wird nach den sofort zu erörternden Principien dargestellt. Derselbe ist mit einer 2¹/₂ Millimeter dicken Schicht von Schwammkupfer bedeckt, so dass also ein Kern von 2 Millimeter Dicke als massives Kupfer übrig bleibt. Die bleistiftförmige Electrode wird in eine Pergamentpapierhülle gesteckt.

Nahe am oberen Ende ist ein seitlicher Röhrstutzen am Stahlblechrohre angebracht, ebenso läuft das untere Ende der Stahlblechröhre in einen solchen Rohrstutzen aus. Der Electrolyt wird am untern Rohrstutzen durch ein in denselben passendes Ebonitrohr eingeleitet und fliesst aus dem obern Rohrstutzen wieder ab und in die nächste Zelle. ZurYergrösserung der Oberfläche, wenn dies überhaupt nötig ist, kann die Röhre ebenfalls auf der Innenseite mit einem Drahtnetz überzogen werden. Bei der Ladung scheidet sich das Zink auf der Stahlblechwandung ab.

Die Erwärmung der Zellen kann, ob dieselben flach oder hoch gebaut seien, immer bequem dadurch geschehen, dass dieselben während der Ladung in einem warmen Raume bleiben oder dass der Standort derselben mit heisser Luft geheizt wird.

Um den Contact der Zellen mit einander zu verhindern und um den Zellinhalt möglichst vor Abkühlung zu schützen, wird die Aussen weite des Gefässes mit Wärmeisolirmasse (Korkbelegung, Asbestwolle etc.) bedeckt. Am Stahlgefäss ist eine Klemme angelötet, so dass das Kupferkabel der benachbarten Zelle bequem an dieselbe angelegt Averden kann. Die Zellen werden, wie auch oft beim Bleisammler geschieht, in hölzerne Gestelle eingestellt und zwar, je nachdem dieselben öfters transportât werden oder stets am gleichen Ort bleiben sollen, in leicht beAveglichen Kasten oder aber fest und unverrückbar.

Bevor die letzte Ausbildung, Avelche in den Figuren 165—166 dargestellt ist, besprochen Avird, soll über 175. Die Dimensionirung der Kupferstifte noch etwas beigefügt Averden.

In je kürzerer Zeit die Capacität eines Sammlers entladen Averden darf, um so zweckentsprechender wird derselbe, besonders mit Hinsicht auf die Verwendung für die Betreibung von Strassen wagen, sein. Bei den Blei-sammlern ist Sstündige Entladung das Maximum und dabei sind die Electroden schon besonders dafür construire Die Entladezeit von 2 Stunden Aväre in manchen Fällen noch vorteilhafter; die AusAvechslung der Batterien könnte dann etwa in denselben Intervallen, Avie jetzt die AusAvechslung der Pferde betrieben Averden. Kim fragt es sich, Avelche Dicke der activen Schicht auf dem Kupferstabe ist die am meisten entsprechende.

Ohne auf diese Frage des Weiteren einzugehen, soll hier nur gezeigt werden, wie die Dimensionirung der Kupferstifte zu geschehen hat, Avenn die Dicke der porösen Schicht als bekannt angenommen wird. Es handelt sich nämlich dann darum, ein möglichst grosses Volum von Schwammkupfer in der Zelle unterzubringen, immer unter Festhaltung der Stiftform der Kupferelectroden. Es sei der Fall gesetzt, dass in der vorliegenden Zelle die Schicht

des Schwammkupfers 2 Millimeter dick sein solle. Das Diaphragma (Pergamentpapierhülle) sei ¹/₂ Millimeter dick; ferner sei nach allen Seiten ¹/₂ Millimeter Spiel gegeben, so dass der Stift bequem durch die kreisrunden Oeffnungen der wagrecht liegenden Stahlbleche (Zinkelectroden) geschoben werden könne. Der Minimalabstand der Löcher in den Stahlblechscheiben sei 2 Millimeter. — Welchen Durchmesser muss der Kupferstift haben, damit das Maximum von Schwammkupfer in der Zelle vorhanden ist?

Der Freundlichkeit des Herrn E. Huber, Direktor in Zürich, verdankt Verfasser eine mathematische Lösung dieses Problems. Nachfolgender Brief enthält dieselbe:

„176. Kreisproblem. Dasselbe ist identisch mit dem Problem, irgend eine bestimmte Fläche mit Bingen unter den angegebenen Maassverhältnissen zu besetzen, so dass die Fläche der n Ringe nf=F ein Maximum wird.

Diese Aufgabe setzt eine andere voraus, nämlich überhaupt die Anzahl n von gegebenen Ringen oder Kreisen in einer gegebenen Fläche G zu finden. Die Anzahl der Kreise

AP

ist immer genau gleich der Anzahl der regulären umschriebenen Sechsecke, welche in g Platz haben. Das

d+6

d+8

Fig. 162.

um den Kreis vom Diam. x umschriebene reguläre Sechs-

x²}/3

eck hat die Fläche

• In der Fläche G haben daher

x²V3 bezw. Ringe Platz.

n Sechsecke und daher auch ebenso viele Kreise,

Die Ringfläche ist offenbar:

7t.

(x— 4)²—(x—8)²

Scho op, Sekundär - Elemente. III. Teil.

— 82

Daher ist der Beilie nach:

F=nf

F=

^²1/3 (x—4)²—(x—8)²

(x—±y—(x—%y

--:---- TC

• Const.

Soll nun x so gewählt werden, dass F ein Maximum wird, so muss x aus der Gleichung

= o gefunden werden.

clF

dx

ISTun ist:

dF

d x²—8^+16—#²+16:r — 64

dx

dx

d Qx — 48

dx x²

n d x— 6

(j    —;—

dx

x²

g‘t

dx \x x²J

= C‘

\ X² X³J

= 0.

12x² = xs x=12

und d = x—8 =12 — 8 = 4 Millimeter.

Die Ringe müssen daher einen Iunendiameter = 4 Milh-meter und einen Aussendiameter = 8 Millimeter haben, damit die Summe ihrer Flächen ein Maximum sei. Diese Lösung setzt voraus, dass die kleinen Kreise g im Yerhält-niss zum grossen Kreis oder zur Fläche G überhaupt klein sind, so dass die Unvollständigkeit der Füllung am Bande der Fläche G vernachlässigt werden kann.

Nun aber, sind die Dimensionen der Binge ganz unabhängig vom Diameter des grossen Kreises, so dass eine Rechnung, welche diesen Diameter oder die Fläche des grossen Kreises mit einbezieht, eine ungeheuere Masse von Ziffern bewegen muss, die gänzlich überflüssig sind.“ Anmerkung. Durch die Freilassung eines Kreises in der Mitte des grossen Kreises wird die Genauigkeit obiger Lösung etwas beein-. trächtigt. Der Fehler wird, bei den vorliegenden Verhältnissen, ca. 3% betragen, so dass die Kingdiameter etwa 3% kleiner sein sollten.

Also:

1 12

X²

x³ ’

Die in Fig. 157 (siehe Abschnitt über die Circula-tionsvorrichtungen) abgebildete Construction des Zink-Kupfer-Accumulators mit horizontalen , durchlochten Stahlblechscheiben hat den Nachteil, dass der Widerstand des Elements durch die auf der untern Seite der Stahlbleche haften bleibenden Gasblasen ver-grössert wird. Auch ist die Oberfläche der Zinkelectrode eine beschränkte; die Circulation muss durch die ganze Batterie vor sich gehen, wenn nicht für jedes Element ein besonderer kleiner Electromotor, der im Nebenschluss zu den Klemmen der Zelle liegen kann, als Rührapparat vorgesehen wird. Für Elemente mit grosser Capacität, z. B. einigen Tausend

•<§>- -e- -(§>

Fig. 163.

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Fig. 164.

Fig. 165.

Wattstunden, wird der Electromotor weder zu schwerfällig noch zu kostspielig. Bei kleineren Zellen dagegen verteuert derselbe die Einrichtung zu erheblich.

— 84

Das in den Fig. 166 u. 167 skiżzirte Element stellt die 177. Jüngste Ausbildung der alcalischen Elemente durch den Verfasser dar. — Beide Electroden stehen senkrecht; die Circulation ist als Klick- und Stossbewegung vorgesehen, indem vor der Hand der Gebrauch solcher Elemente nur für den Betrieb von Tramwagen in Betracht kommt. Die Kupfer-electrode besteht aus 64 Kupferstiften von je 500 Millimeter Länge und 8 Millimeter Durchmesser. Diese werden aus Kupferröhren von 3 Millimeter lichter Oeffnung und 2 Millimeter Wand dicke durch Glühen im Luftstrom und darauffolgende Reduction erhalten. An dem unteren Ende ist der Electrodenstift / mit einer Beschuhung aus Magnesia versehen, welche einerseits die Isolirung des Kupferstifts vom Boden des Gefässes bewirkt, anderseits als Führung für das denselben umgebende Diaphragma dient. Am obern Ende des Stifts ist eine Röhre aus Magnesia über denselben gestülpt, welche ebenfalls als Führung für das Diaphragma dient. Ein Pergament-papiercvlinder oder ein aus Baumwolle gestrickter oder gewobener Schlauch wird über die beiden Magnesia-

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Fig. 166.

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Fig. 167.

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85 —

körper gezogen und mit Baumwollfaden daran fest-gebunden.

Das Zellgefäss ist durch 7 parallel laufende, senkrecht stehende Stahlbleche in 8 schmale Abteilungen geteilt, von denen jede durch je 7 eingesteckte Stahlblechstreifen in 8 Säulen von quadratischem Querschnitt gespalten wird. In diesen stehen die Kupferstifte concen-trisch und senkrecht. Sämmtliche Stifte sind am oberen

Ende an ein Kupferblech, durch welches die Enden derselben ragen, angenietet. Die Stahlbleche stehen an und für sich in metallischer Verbindung mit einander, welche durch den Zinkniederschlag auf denselben ganz perfect wird. Der Strom tritt beim Laden der Zelle an der Kupferscheibe, welche sämmtliche Stifte vereinigt, ein, und am Boden des Zellgefässes aus und von dort in die Kupferelectrode des nächsten Elements ein.

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Capitel XXIV.

Allgemeines über den Knpfer-Accumulator.

178. Dem richtig geladenen Zink-Accumulator kann eine Arbeit entnommen werden, welche die des Bleisammlers (auf die Gewichtseinheit bezogen) um 50 —100% übertrifft. Die üblichen Sekundär-Batterien für Tractions-zwecke vermögen pro Tonne Gewicht ca. 5 Pferdekräfte während 2 Stunden oder ca. 1% Pferde während zehn Stunden abzugeben. Die Capacität eines Accumulators sinkt bekanntlich, wenn die Energie der Entladung steigt.

Am Anfänge, wenn die Electroden noch frisch sind und falls dieselben aus dünnen Bleiplatten bestehen, mag die Capacität etwas grösser erhalten werden. — Es hat sich aber gezeigt, dass bei Bleisammlern dünnere, als ca. 5 Millimeter-Platten, eine viel zu geringe Haltbarkeit besitzen und wegen der zu grossen Abnutzung zu teuer zu stehen kommen. Das trifft bei beiden Electroden zu.

Es ist ferner ratsam, nicht mehr als die Hälfte der Capacität des Bleisammlers auf einmal zu entladen, weil dadurch dem vorzeitigen Zerfall des activen Materials vorgebeugt wird. Also kann man pro Tonne Blei-Accu-mulatoren etwa auf 5 — 7% practisch erhältliche Pferdekraftstunden rechnen. Dagegen beträgt die aus dem Zink-Kupfer-Sammler pro Tonne realisirbare Arbeit ca. zwanzig

Pferdekraftstunden bei einer Kraftabgabe von ca. 5 HP. oder 15 HP.-Stunden bei einer Kraftäusserung von ca. 7y₂ HP. (Diese Daten sind gelegentlich einer Prüfung einiger Zinkaccumulatoren der Waddel-Entz-Co. in New-York erhalten worden und dürfen nicht als practisch mit Sicherheit erreichbare Zahlen betrachtet werden.) Immerhin zeigt es sich, dass bezüglich Capacität wie Kraftabgabe dieser Sammler dem Blei-Accumulator überlegen ist. Es wäre wohl möglich, dass sich mit der Zeit eine ähnliche Regel wie bei diesem, welche den Gebrauch nur der Hälfte der Capacität oder Kraftäusserung empfehle, heraussteilen könnte, aber auch dann würde die Ueberlegenheit noch vorhanden sein. Die Herstellungskosten des Zinksammlers dürften, auf die Capacität bezogen, kaum grösser als beim Blei-Accumulator sein. Die Beantwortung der Frage hängt daher ausschliesslich davon ab, wie es sich mit der Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit des Sammlers verhält. Und hier beginnen die Zweifel, denn weder hat derselbe lange, practische Prüfungen durchgemacht, noch beruhigen die bekannten Resultate.

Mancher Hinweis ist im Vorhergehenden enthalten. Der Schwierigkeiten, die sich der Ladung des Wadell-Entz-Accumulators entgegenstellen, sind nicht wenige, und jedenfalls ist die Behandlung eines Bleisammlers trotz der damit verbundenen anerkannten Umständlichkeiten ein Ideal von Einfachheit im Vergleich mit derjenigen eines Zinksammlers. In noch höherem Maasse, als dies beim Blei-Accumulator der Eall ist, sind Capacität und Nutzeffect des neuen Sekundär-Elements Functionen der Temperatur, der Lade- und Entlade-Stromstärke und anderer Factoren: das Nichtinnehalten dieser stellt sogar die Möglichkeit der Ladung des Sammlers in Frage, was beim Blei-Accumulator nicht der Fall ist. Es ist z. B. erforderlich, dass während der Ladung eine Temperatur um 50° Cels. herum eingehalten werde. Würde durch ein

Versehen des Wärters der Anlage z. B. bei 0° Cels. geladen, und mit der üblichen Stromstärke, dann würde nicht nur die electrolytische Zinkschicht wesentlich anders ausfallen, auch die Reactionen an der Kupferelectrode veränderten sich, und zwar so, dass lösliche Kupferverbindungen sich bilden, leicht erkennbar an der blauen Färbung der der Electrode zunächst liegenden Flüssigkeit.

Bald schlagen sich dann Spuren von Kupfer auf der Zinkelectrode nieder, und nun erfolgt nicht nur kein weiterer Zinkabsatz mehr auf dieser, sondern das etwa schon vorhandene Zink löst sich unter stürmischer Wasserstoffentwicklung wieder auf. Die Ladung des Accumulators wird dadurch vernichtet. — Derselben Gefahr ist der Zinksammler ausgesetzt bei Ueb er! a dun gen, auch wenn solche bei der richtigen Temperatur statthaben. Sowie die Oxydation der Kupferelectrode über die Bildung von Kupferoxydul fortschreitet und sich Kupferoxyd bildet, lösen sich Spuren dieses Oxyds im Electrolyt auf, und abermals entladet, sich die Zinkelectrode durch Lokalaction. Die Einhüllung der Kupferplatten in Membranen (beim Wadell-Entz-Accumulator ist die Kupferdrahtmatte mit Baumwolle umsponnen — Desmazures umgiebt seine Schwammkupferplatte mit Pergamentpapier) scheint keinen ganz sicheren Schutz gegen die Diffusion von gelöstem Kupfer zur Zinkelectrode hin zu bieten. Eher scheint die vom Verfasser versuchte Anwendung von porösen Magnesiazellen, welche auf passende Weise imprägnirt worden sind, sich zu bewähren.

Um des regelmässigen Zinküberzuges sicher zu sein, ist für eine gute Mischung und Circulation des Electro-lyts zu sorgen, welche Bedingung, in Anbetracht des Umstandes, dass die Batterien täglich einige Male vom Wagen auf ein Ladegestell hin und her bewegt werden müssen, nicht so leicht zu erfüllen ist. — Der Electrolyt muss sorgfältig gegen die Luft abgeschlossen werden, da

sonst derselbe durch die Aufnahme von Kohlensäure aus der Luft nach gewisser Zeit unbrauchbar wird und durch neue Flüssigkeit ersetzt werden muss. — Auch Staub und alle anderen Substanzen, wie namentlich Ammoniak, ferner Salpetersäure und andere Säuren, sind unbedingt fern zu halten, weil sonst ein baldiges Zerfressen der Kupfer-electrode eintreten müsste. — Der Sammler hält die Ladung nicht so gut wie der Blei-Accumulator, da in Folge der freiwilligen Auflösung des Zinks in der Kalilauge die Capacität bald verloren geht.

Man sieht, der Bleisammler ist verhältnissmässig gutmütig und lässt sich bedeutend mehr gefallen, als sein jüngerer Concurrent. Erst nach einer langem Leidenszeit versagt sein morscher Körper den Dienst, nachdem er geduldig alle Vorkommnisse ertragen hat. Der Bivale aber klappt ohne lange Bedenkzeit zusammen, wenn nur in irgend einer Weise gegen dessen strenge Regeln ver-stossen wird. Der an und für sich geringere Nutzeffect , des Zinksammlers, der 75°/o nicht übersteigen wird, sowie die niedrige Spannung desselben, die bei offenem Stromkreis 0,85 Volt, bei der Entladung aber zwischen 0,80—0,70 Volt schwankt, je nach der angewandten Stromstärke und dem Grad der Entladung, kommen nur in zweiter Linie in Betracht.

Ebenso der Umstand, dass diese Zelle auch bei der Entladung nicht ganz ohne Vorsicht gebraucht werden darf, indem bei niedrigen Temperaturen und zu grossen Stromstärken die Auflösung des Zinks nicht normal vor sich geht, sondern sich eine schwerlösliche, graue Substanz bildet, welche leicht von der Electrode abblättert und auf jeden Fall eine kleine Extrabehandlung der Zelle nach sich zieht.

Der neue Sammler wird noch weiterer Ausarbeitung bedürfen, bis er reif für den Eintritt in die practisclie

Verwendung ist. Nicht zu vergessen ist auch, dass Beweise für die langjährige Haltbarkeit der Kupferelectroden, selbst bei Erfüllung aller Bedingungen, noch nicht erbracht worden sind. — Ein ungemeiner Fortschritt würde durch die Beseitigung der Lokalation an der Zinkelectrode erzielt werden, sei es durch geeignete Zusätze zum Elec-trolyt oder durch Ersatz des Kupfers durch ein anderes Material.

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Capitel XXY.

Der Zink-Blei-Accumulator.

179. Die galvanische Combination Zink-Schwefelsäure-Bleisuperoxjd könnte man als den „Sauren Zink-Accumulator“ bezeichnen, als Seitenstück zum „alkalischen Zinksammler“, der im vorigen Capitel behandelt worden ist. Der Zink-Blei-Accumulator ist ungefähr so alt, wie der Zinkkupfersammler und hat auch eine diesem ähnliche Entwickelungsgeschichte hinter sich. Es mag etwas über 10 Jahre her sein, dass die ersten practischen Versuche mit vorliegender Combination gemacht worden sind.

Emil Reynier, Paris, hat wahrscheinlich zuerst versucht, eine wahre Sekundär-Batterie aus Zink und Bleisuperoxydplatten aufzubauen. Der von Reynier 1884 de-monstrirte Zink-Blei-Accumulator war ganz ähnlich con-struirt, wie ein gewöhnlicher Blei-Accumulator, nur mit dem Unterschied, dass an Stelle der Bleischwammplatten Tafeln aus Zink als Glegenelectroden zu den Bleisuperoxydplatten verwendet wurden. Diese letzteren waren nach dem Plantéverfahren zuvor mit einer entsprechenden Schicht von Superoxyd überzogen worden.

Ein solches Element,

1,4

4,4

dessen Superoxydplatten 8,2 Kilogramm, dessen Zinkplatten dessen Electrolyt

wogen, lieferte, bei völliger Entladung mit 25 Ampères Stromstärke und bei einer anfänglichen Klemmenspannung von 2,36 Volts ca. 150 Amperestunden.

Es ist sofort ersichtlich, dass die Mehrleistung und höhere Capacität dieser Zelle auf dem geringen Gewicht der Zinkelectroden (im Vergleich mit Bleischwammplatten von gleicher Capacität) beruht und zum Teil auf der höheren Potentialdifferenz, die Zink (gegenüber Bleischwamm) in verdünnter Schwefelsäure zeigt. Da durchschnittlich die Bleischwammelectrode ¹/₃ des Gesannntgewichts des Blei-Accumulators ausmacht (wobei als Gefäss ein leichter Ebonitkasten vorausgesetzt ist) und das Eigengewicht der Zinkplatten durch die, von denselben gelieferte, höhere electromotorische Kraft gedeckt wird, beträgt der Zuwachs an Capacität, wenn in einem Bleisammler die Bleischwammplatten durch Zinkplatten ersetzt werden, rund etwa 50°/₀. Hierbei wurde angenommen, dass die Superoxydplatten bis zu demselben Grade entladen werden, wie dies vorher bei Gegenwart der Schwammbleiplatten der Fall war.

Nun lässt sich allerdings, wenn eine genügende Menge Zink und Schwefelsäure zur Verfügung steht, hier die Entladung der Superoxydplatten beträchtlich weiter treiben als im gewöhnlichen Blei-Accumulator. Das Bleisuperoxyd kann dabei den ganzen Sauerstoffgehalt abgeben und hört erst dann auf, als Depolarisator wirksam zu sein, wenn das active Material in Bleischwamm übergegangen ist. Natürlich muss, sobald das Bleisuperoxyd zum Teil in niedrigere Bleioxydationsstufen übergegangen ist, die electromotorische Kraft an der Superoxydplatte abnehmen und bei weiterer Entladung um einen Wert schwanken, welcher der Combination Zink (Schwefelsäure)-Bleioxyd entspricht. Nach einer gewissen, weiteren Entladung, wenn schon der grösste Teil der activen Schicht in Bleischwamm übergeführt worden ist, wird eine noch geringere

Spannung sich zeigen, welche mit derjenigen der Combination Zink - Schwefelsäure - Bleischwamm übereinstimmen wird.

Unter Anwendung der, beim gewöhnlichen Blei-Accumulator gemachten Erfahrungen über das Verhalten von Bleisuperoxydplatten kann man sagen, dass es nicht ratsam sein würde, die Entladung derselben weiter als bei jenen zu treiben, so dass die zwei erwähnten Phasen keine practische Bedeutung erlangen könnten.

180. Einwände gegen die Zink - Blei-Zelle. Keynier’s Bemühungen, seinen Zink-Blei-Accumulator in practische Verwendung einzuführen, sind nicht von Erfolg gewesen. Der Grund hiervon lag hauptsächlich daran, dass die Zinkplatten sich auch auflösten, wenn der Accumulator unbenutzt stehen blieb, und dass bei der Ladung der Zinkniederschlag nicht immer so erhalten wurde, dass derselbe eine entsprechende Capacität bei der Entladung gewährleistete. — Es ist richtig, dass chemisch reines Zink sich in verdünnter Schwefelsäure (1:10) practisch nicht auflöst bei gewöhnlicher Temperatur und wenn die Eliissigkeit zuvor durch Kochen derselben von Luft, resp. Sauerstoff befreit worden ist. Es bildet sich, wenn reines Zink in kalte, luftfreie verdünnte Schwefelsäure eintaucht, eine Schicht von Wasserstoffgas an der Zinkoberfläche, welche an dieser condensirt bleibt und einen wirksamen Schutz gegen den weiteren Angriff der Säure auf das Zink darstellt.

Bei Keynier’s Element (wie bei den später zu erwähnenden Zink-Blei-Elementen) ist der Electrolyt der Luft ausgesetzt, d. h. derselbe enthält Luftsauerstoff absor-birt und dieser wirkt oxydirend auf die Wasserstoffschicht am Zink, entfernt dieselbe. Auch durch directe Diffusion des Wasserstoffs in die Flüssigkeit wird die Schicht entfernt und muss immer wieder durch erneute Action von Säure auf das Zink hergestellt werden. — In bedeutend höherem Grad, als diese Vorgänge hat aber die Anwesenheit der Bleisuperoxydelectrode Einfluss auf die Unbeständigkeit des Zinks im Electrolyten. Wenn Blei längere Zeit mit verdünnter Schwefelsäure in Berührung bleibt lösen sich Spuren desselben darin auf. Rascher und leichter nimmt verdünnte Schwefelsäure etwas Blei auf, wenn ein gewöhnlicher Accumulator einmal darin geladen und entladen wird. Es ist sicher vorauszusehen, dass der Electrolyt in Reynier’s Accumulator ebenfalls Spuren von Blei von der Superoxydelectrode her aufnimmt. Biese schlagen sich an den Zinkplatten nieder und geben dadurch Anlass zu der energischen Lokalaction ( Wasserstoffen t-wioklung) an denselben. Diese kann so bedeutend werden, dass überhaupt die Ladung des Accumulators unmöglich wird, indem kein Zink, sondern nur noch Wasserstoff dabei an den Zinkplatten abgeschieden wird.

Auch die, bei der Electrolyse der Schwefelsäure auftretende Ueberschwefelsäure braucht eine gewisse Zinkmenge auf. — Nun hat bereits Reynier durch Amalga-miren der Zinkbleche die Lokalaction zu beseitigen getrachtet ; indessen gelingt dies nicht vollständig, indem auch Zinkamalgam, in Berührung mit metallischem Blei eine Kette bildet. — Ferner ist zu berücksichtigen, dass die Abscheidung von compactem, met. Zink aus saurer Zinksulfatlösung durch Spuren von beigemengten andern Metallen practised unmöglich wird.

Seit jener Zeit hat sich die River and Rail Electric Light Company in New-York, bezw. der Electriker derselben, W. Main, specieller mit dem Zink-Blei-Sammler befasst. Aus der unten aufgeführten Zusammenstellung der hauptsächlichsten hierher gehörigen Patente geht hervor, dass A. 0. Meserole wahrscheinlich zuerst eine technische Construction des Zink-Blei-Sammlers ausführte und patentirte, worauf dann W. Main die weitere Ausbildung der Meserokschen Grundlagen besorgte. Als einer der ersten, der sich in Deutschland eine Zink-Blei-Zelle paten-tiren liess, erscheint Dr. E. Boettcher, Leipzig, dessen Name auch mit der Entwicklung des Zink-Kupfer-Sammlers verknüpft ist. — Vorgreifend sei jetzt schon bemerkt, ■ dass der Zink-Blei-Sammler das Schicksal des Zink-Kupfer-Sammlers teilt, indem derselbe ebenfalls noch nicht diejenige Stufe der Ausbildung erreicht hat (falls sie überhaupt erreichbar sein sollte), welche die technische Anwendung in grossem Maassstabe ermöglicht. Zwar sind mit dem Zink-Blei-Sammler electrische Boote betrieben worden (als Gegenstück zu den Tramwagen mit Zink-Kupfer- Accumulatoren) und Professoren in New-York und Philadelphia haben die günstigsten Begutachtungen über denselben geliefert (als Seitenstück zu den, von der Accu-mulatorenfabrik in Hagen (Westfalen) dem Zink-Kupfer-Accumulator gewidmeten Aufmerksamkeiten); in beiden Fallen hat weder die betreffende galvanische Combination andere Eigenschaften dadurch angenommen, noch nennenswerte Fortschritte nach der practischen Seite gemacht. Wie schon beim Kupfer-Zink-Sammler hervorgehoben wurde, kann auch beim Zink-Blei-Accumulator nur fernere, genauere Untersuchung desselben die ev. practische Brauchbarkeit desselben erweisen.

181. Als zur Geschichte des zu behandelnden Gegenstandes gehörig und zur Erhärtung des vorhin Gesagten sollen zwei Gutachten (aus den Jahren 1888 und 1889) angeführt werden. Professor G. H. Barker, Philadelphia, berichtete in einer, in Toronto abgehaltenen Versammlung der „ American Association for the advancement of Science“ Ueber den Zink-Blei-Sammler der River & Rail Electric Light Co. folgendes:

„Kürzlich ist ein Accumulator in den Handel gebracht worden, nachdem über zwei Jahre Versuche über denselben angestellt worden sind. Die negative Platte besteht aus gut amalgamirtem Zink, das auf ebenfalls amalgamirtes Kupfer mit Nieten befestigt ist. Zwischen diesen zwei amalgamirten Metallen besteht keine electro-motorische Kraft. Die positive Platte wird erhalten, indem eine grössere Anzahl von dünnen Bleiblechen (Bleistanniol), welche mit Graphit überzogen worden sind, mittelst Bleinieten zusammengeheftet werden. Die Nieten stehen etwa 25 Millimeter weit auseinander. In die so erhaltene Platte werden darauf zahlreiche kleine Löcher gestanzt. Der Graphit hält die dünnen Bleiblätter auseinander und ermöglicht, dass die Lösung überall zudringen kann, so dass die gesammte Bleioberfläche benetzt wird. Als Electrolyt dient eine angesäuerte Lösung von Zinksulfat. Die positive Platte stellt eine Planté-Electrode mit sehr grosser Oberfläche vor; es wird kein actives Material in der Form von Bleioxyden angewendet. Während der „Ladung“ der Zelle wird Bleisuperoxyd an der positiven Platte gebildet; an der negativen Platte setzt sich metallisches Zink in prachtvoll krystallisirter Form ab. — Diese Zellen haben pro Pfund Metall eine enorm viel grössere Capacität als die, nach Faure gebauten Accumu-latoren. Die Tabelle, worin verschiedene Zellen typen mit einander verglichen werden, demonstrirt die höhere Capacität des neuen Accumulators. Der neue Accumulator kann mit beliebig starken Strömen geladen oder entladen werden und zeigt den Uebelstand des „ Sulfatirens “ nicht. In dieser Hinsicht ähnelt derselbe der ursprünglichen Plante-Zelle, welche viel weniger empfindlich gegen rapide Entladungen oder totale Erschöpfung der Capacität ist, als die nach Faure’s Vorschlag fabrizirten Elemente.“

182. Professor C. F. Chandler äussert sich folgender-maassen über denselben Gegenstand:

„Nachdem wir Accumulatoren der Kiver and Bail Electric Company während einiger Monate mit einigen der best bekanntesten und am meisten verbreiteten Accumulatoren anderer Herkunft vergleichsweise benutzt haben,

dürfen wir sagen, dass der River and Rail-Accumulator allen andern, uns näher bekannten Accumulatoren weit überlegen ist.

1.    In Bezug auf electromotorische Kraft übertrifft er alle andern, von uns geprüften Accumulatoren.

2.    In Betreff der Haltbarkeit ist er ebenfalls allen andern überlegen. Wir haben denselben absichtlich einer sehr rauhen Behandlung unterworfen, sowohl bei der Ladung als während der Entladung, einer Behandlung, die alle anderen Zellen hätte zu Grunde richten müssen, und trotzdem waren wir nicht im Stande, bei der darauffolgenden Besichtigung der Zellen irgend ein Zeichen von Abnützung oder Neigung zu Kurzschlüssen zu entdecken. In der That sind die Zellen jetzt noch in gerade so gutem Zustand als sie es seit ihrer Ankunft vor mehr als fünf Monaten, und immer seither, waren.

3.    Was die Capacität betrifft, ist dieser Accumulator allen andern uns näher bekannten entschieden überlegen.

4.    In Folge der eigentümlichen Construction des Elements kann dasselbe mit sehr grosser Stromstärke entladen werden und ohne Nachteil, was für manche Zwecke von Bedeutung ist.

5.    Die Capacität erhält sich bei Ruhepausen gut.

6.    Teilweises Entladen der Capacität hat keine Uebel-stände im Gefolge.

7.    Der Accumulator kann nicht leicht beschädigt werden und leidet weder durch rapides Laden noch durch Kurzschlüsse.

8.    Auf die Gewichtseinheit an Metall im Element bezogen, ist die Capacität des Accumulators zwei- bis dreimal so gross als bei irgend einem andern, von uns geprüften Accumulator.

S c h o o p , Sekundär - Elemente. HI. Teil.

Kurz, wir möchten behaupten, dass dieser Accumulator allen andern in jeder Beziehung überlegen ist. Es ist uns nicht möglich gewesen, in irgend einer Richtung, weder in der Construction noch bei der Arbeitsleistung desselben einen Mangel zu entdecken.

Bei der vergleichenden Untersuchung sind alle Elemente unter denselben Bedingungen geprüft worden, so dass die Yersuchsresultate vergleichbar sind.

School of Mines — Columbia College, New-York. September 1889.

Art der

Batterie

Stromstärke

der

Entladung

Klemmenspannung (6 Zellen)

Electromot. Kraft zu Beginn der Entladung

Amperestunden Ms auf 11 Volt

Wattstunden Ms 11 Volt " (6 Zellen)

Metallgewicht in der Zelle

Wattstunden pro Pfund Metall

Volts Volts

183. Patentübersicht. Die wichtigem, auf den Zink-Blei-Sammler sich beziehenden Patente sind nachfolgend in chronologischer Reihenfolge aufgeführt:

1.    Sekundär-Batterie, Dr. E. Böttcher, Leipzig, D.K.P. Nr. 21174, 1. Jan. 1882/13. Eebr. 1883.

2.    Neuerungen an Sekundär-Batterien, P. Benjamin, New-York, D.R.P. Nr. 34456, 4.März 1885/12. Jan. 1886.

3.    Secondary-Battery, A. Y. Meserole, New-York, Amerikanisches Patent Nr.359877, l.Dec. 1886/22.März 1887.

River and Rail El. Light Co.

A Batterie

B Batterie

C Batterie

Amp.

21,75

33,00

40,00

29.50 40,00

28.50 33,00 26,00 41,00

Pounds

4.    Secondary-Battery, W. Main, New-York, Amerik. Patent Nr. 359 934, 18. Nov. 1886/22. März 1887.

5.    Battery-Cell, A. Y. Meserole, New-York, Amerik. Patent Nr. 364660, 1. Dec. 1886/14. Juni 1887.

6.    Neuerungen an Sekundär-Batterien, A. Y. Meserole, New-York, D.R.P. Nr. 41838, 22. März 1887/5. Dec. 1887.

7.    Secondary-Battery, A.Y.Meserole, New-York, Amerik. Patent Nr. 381941, 25. Nov. 1887/1. Mai 1888.

8.    Process of preparing Electrodes for Secondary-Batteries, W. Main, New-York, Amerik.Pat. Nr. 401291, 10. Jan. 1889/9. April 1889.

9.    Second ary-Battery, W. Main, New-York, Amerik. Patent Nr. 401289, 10. Jan. 1889/9. April 1889.

10. Secondary-Battery, W. Main, New-York, Amerik. Patent Nr. 401290, 10. Jan. 1889/9. April 1889.

Der Patentanspruch zu 1 lautet:

„Die Beschickung eines Sekundär-Elements mit einer Lösung von reinem Zinkvitriol und die electrolytische Herstellung der positiven Erregerplatte mittelst eines dynamo-electrischen Maschinenstroms durch Eintauchen dünner Zinkbleche in jene Lösung, der negativen Platte durch Eintauchen gefältelter, mit einem Brei aus Bleioxyd und Zinkvitriollösung überzogener Bleifolie in dieselbe Lösung, wodurch erzielt wird:

a)    eine möglichst leichte, stark elektromotorisch wirkende Platte mit Bleisuperoxyd,

b)    grosse Porosität der letzteren, während beim An-rtihren mit blossem Wasser compactes Bleisnperoxyd entsteht.“

Die Lösung von Zinksulfat soll auf 3 Teile Wasser 1 Teil ZnS0₄ enthalten; als Bleiblech wird 0,05 Millimeter dicke Bleifolie empfohlen. Die electromot. Kraft des Elements ist Anfangs 2,2 Yolts und sinkt bei der Ent-ladling bis auf 0,5 Yolt herab, wobei das Bleisuperoxyd zuerst zu Bleioxyd, danu zu schwammigem Blei reducirt Avird. — Diese Patentbeschreibung enthält weder in theoretischer noch practischer Hinsicht etwas Neues.

Ad 2. Yon dem Gedanken ausgehend, dass während der electrolytischen Zersetzung einer Zinksulfatlösung neben metallischem Zink auch freie Schwefelsäure entsteht, welche das abgeschiedene Zink mehr oder weniger rasch wieder auflöst (auch bei offenem Stromkreis), schlägt der Erfinder vor, der Zinksulfatlösung Aluminiumoxydhydrat zuzusetzen und zwar soviel, dass alle frei werdende Schwefelsäure von demselben gebunden werde. Die entstehende Lösung von Thonerdesulfat greife das Zink nicht an ; bei der Entladung werde wieder Zinksulfat gebildet und Thonerdehydrat zurückgebildet. — Der Patentanspruch lautet ziemlich allgemein:

„Bei Sekundär-Batterien mit Bleielectroden die Anwendung einer electrolytischen Flüssigkeit, welche zwei Substanzen enthält, von denen die eine beim Laden derartig zersetzt wird, dass sie einen inet. Niederschlag auf der Kathode erzeugt und Säure freigiebt, während die andere Substanz die freigewordene Säure neutralisirt, ohne die Bildung eines caustischen Hydrats während der Electrolyse zu erzeugen.“

Dieser Vorschlag begegnet schon aus dem Grunde practischen Schwierigkeiten, weil durch die Abscheidung des Thonerdehydrats schon beim Beginn der Entladung schlecht leitende Ueberzüge auf der Electrode gebildet werden, welche den Widerstand des Elements zu sehr erhöhen. Es liessen sich auch noch andere Einsprüche geltend machen.

184. Nleserole’s Patente. In Nr. 359877 wird die galvanische Combination : Zinkamalgam { Zinksulfat j Bleisuperoxyd geschützt und zwar allgemein und ohne Bezugnähme auf irgend welche specielle Constructionen der Electroden oder der Zelle überhaupt.

Im gewöhnlichen Zink - Blei -Accumulator löst die verdünnte Schwefelsäure das Zink auf, auch wenn die Zelle nicht in Entladung begriffen ist. Das Zinkamalgam dagegen zeigt die freiwillige Zersetzung des Electrolyts nicht. Dieser letztere besteht aus einer Lösung, welche Quecksilbersulfat, Zinksulfat, freie Schwefelsäure und Wasser enthält. (Genauere Verhältnisse der Ingredienzien zu einander sind nicht angegeben.)

Als leitende Unterlage, auf welcher das durch den Ladestrom abgeschiedene Zink am besten sich abscheidet, wird dünnes Zinkblech empfohlen. Die electromot. Kraft des Accumulators ist anfänglich beinahe 3 Volt. Die Beschreibung enthält hauptsächlich Ansichten über die wahrscheinlichen chemischen Vorgänge in der Zelle bei der Ladung und Entladung, welche ziemlich unklar geschildert werden; die 15 Patentansprüche drehen sich hauptsächlich darum, die Verwendung eines, auf electrolytische oder andere Art dargestellten Zinkamalgams für Accumu-latoren zu decken. —

Die deutsche Patentschrift Nr. 41838 enthält ausser einer sehr guten Uebersetzung der eben erwähnten amerikanischen Patentbeschreibung den Kern derselben in einem einzigen Satze zusammengefasst, nämlich als Patentanspruch:

„Eine Sekundär-Batterie, bei welcher die mit einem electrolytisch gebildeten Ueberzuge von Zink-Quecksilber versehene positive Electrode und die aus peroxydirtem Blei bestehende negative Electrode in einen Electrolyten tauchen, der zusammengesetzt ist aus einer Lösung von Quecksilbersalzen und Zinksalzen (Sulfaten) und etwas freie Schwefelsäure enthält, und wobei die Unterlage für den Zink-Quecksilberniederschlag aus einer dünnen, mit Blei versteiften Zinkplatte besteht und die negative Bleiplatte amalgamirt sein kann.“

In den beiden amerikanischen Patenten Nr. 364660 u. 381941 beschreibt A. Meserole je eine Ausführungsart seines Zink-Blei-Accumulators. Die nähere Betrachtung dieser Constructionen kann schon deshalb unterbleiben, weil dieselben, wie es scheint, nicht zur Ausführung gekommen und auch Avirklich von untergeordnetem Interesse sind. Die Zinkplatten und Bleiplatten hängen vertical und parallel zu einander in einem Gefäss mit rechteckigem Querschnitt und sind durch Ebonitstücke von einander isolirt.

185. Main’s Patente. In Nr. 359 934 wird ausschliesslich die Construction einer Bleiplatte geschildert, welche dadurch erhalten wird, dass mehrere dünne Bleibleche (Bleifolie) aufeinander gelegt werden (wie etwa Papierblätter in einem Heft zusammenliegen). Ein oder mehrere dickere Bleibleche, welche zwischen die Eolien eingelegt werden, dienen dazu, den Strom zu- resp. abzuleiten. Die Bleifolien werden vor dem Zusammenlegen gerauht, so dass capillare Zwischenräume zwischen den einzelnen Folien bestehen bleiben. Das Ganze wird darauf durch Stanzen mit vielen Löchern versehen und durch Nieten zusammengefasst. Wenn eine solche Platte in Schwefelsäure taucht, zieht sich der Electrolyt in die capillaren Spalten hinein. Die Platte kann rasch nach Plante’s Verfahren formirt werden, wobei die Bleifolie in Bleisuperoxyd übergeführt wird. Derartig hergestellte Superoxydplatten dienen als positive Electroden und sollen vor andern positiven Bleiplatten Vorzüge haben, Avie grössere Capacität, längere Dauer, Abwesenheit von Krümmen.

Eig. 168 giebt eine Ansicht und zAvei Querschnitte einer Main’schen Superoxydplatte. Im Patent Nr. 401290 empfiehlt Main, zwischen die Bleifolien Blätter aus car-bonisirter Cellulose oder carbonisirtem Tuch einzuschalten. Auch Bürsten der Bleifolien mit Graphit, soAvie Ueber-tünchen derselben mit einem Brei von Zinkweiss Avird

(in Nr. 401289 von Main) empfohlen, um eine geeignete Porosität des Bleisuperoxyds in der Platte zu erreichen. Beim Eintauchen der fertigen Electrode in Schwefelsäure löst sich das Zinkweiss auf; der Draphit erleichtert die Oxydation der Bleifolien. — Als Träger oder Leiter für das Zink wird in Nr. 401290 amalgamates Kupferblech

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Fig. 169.

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Fig. 168.

Fig. 171.

Fig. 170.

Fig. 172.

empfohlen, welches in Form horizontaler, flacher Tröge amalgamates Zink aufnimmt. (Solche Kupferelectroden dürften nicht sehr lange im Electrolyt aushalten und sind wohl desshalb nicht weiter angewendet worden.)

186. Interessante Constructionseinzelheiten sind in Nr. 401289 niedergelegt. An Stelle der verticalen Stellung der Electroden schlägt Main vor, diese horizontal zu lagern, und zwar so, dass die Zinkelectrode unterhalb der Superoxydplatte zu liegen kommt. Die Figuren 170, 171 u. 172 stellen entsprechende Anordnungen zu diesem Zwecke yoi\ Ein Element besteht nur aus zwei parallel liegenden Platten, nämlich der am Boden des flachen, trogartigen Gefässes liegenden Zinkmasse und der darüber hängenden Bleisuperoxydplatte. Das Gefäss kann aus Glas, Ebonit etc. bestehen; um die Verschiebung der am Boden gelagerten Zinkmasse zu verhindern, ist der Boden mit Rippen versehen, welche der Zinkmasse Halt geben. Ein amalgamirter Metalldraht (Blei, Kupfer etc.), der sich in Windungen am Boden des Gefässes hinzieht und am Rande desselben austritt (siehe Eig. 172), bildet den Pol für die Zinkelectrode. Diese selbst wird durch eine Schicht von Zinkgranalien gebildet (durch Zerreiben von hoch erhitztem Zink zu erhalten), die über dem Metalldraht am Gefässboden lagert. Etwa y₅ des Zinkgewichts wird an Quecksilber hinzugefügt, so dass alles Zink gut amalgamirt wird. — Die Bleisup er oxydplatte (nach der oben angegebenen Weise hergestellt) ist horizontal über dem Gefässboden und in regelmässigem Abstande von der Zinkschicht aufgehängt, z. B. wie in Fig. 171 angedeutet.

Vorzuziehen ist die in den Figuren 169 n. 170 gezeigte Anordnung der Bleisuperoxyd-Electrode, welche aus senkrecht stehenden niedrigen und länglichen Streifen zusammengesetzt ist und auf diese Weise den sich entwickelnden Gasen freien Austritt gewährt und zugleich bei Erschütterungen die Flüssigkeit ruhig hält.

Der Hauptvorzug dieser horizontalen Anordnung soll nun darin bestehen, dass Kurzschlüsse weniger leicht ein-treten können, als bei der verticalen Stellung der Platten. Bei der letztem sinkt die während der Entladung entstehende Zinksulfatlösung gegen den Boden der Zelle herab und sammelt sich dort an. Bei der nächstfolgenden Ladung setzt sich das Zink hauptsächlich an der untern Hälfte der Electrode an, unregelmässig, wobei durch entstehende Warzen oder Zinkschwamm Brücken zur Superoxydplatte hinüber entstehen. Bei der horizontalen Stellung dagegen verbreitet sich das Zinksulfat gleich-massig über die Zinkelectrode und wird bei der Ladung auch gleichartig wieder auf derselben abgeschieden. Wenn Zink sich warzenförmig ausscheidet, lösen sich die der Superoxydplatte am nächsten liegenden Zinkteile zuerst

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10cm.

10cm.

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Fig. 173.

Fig. 174.

bei der Entladung auf, so dass eine nivellirende Wirkung hier stattfindet.

(Zu dieser Darstellung kann eingewendet werden, dass die horizontale Lagerung der Zinksulfatlösung über dem Zink das Zudringen von frischer Schwefelsäure zu demselben sehr erschweren muss und demzufolge nicht nur der Widerstand des Elements ungünstig beeinflusst wird, sondern in Eolge der an den Zinkplatte auftretenden Sauerstoffpolarisation die Klemmenspannung und Ca-pacität des Elements leiden muss.)

In Kr. 401 291 wird specieller die Herstellungsart der Zinkelectrode beschrieben. Auf eine leitende Unterlage „aus irgend einem Material, das vom Electrolyten nicht angegriffen wird“, werden Zinkgranalien ausgebreitet und mit so viel Quecksilber versetzt, dass selbe gründlich amalgamirt werden. Aus dem Electrolyten, welcher Zinksulfat und Quecksilbersulfat neben freier Schwefelsäure enthält, wird beim Durchgang des Ladestromes ein Gemisch von Zink und Quecksilber in schwammförmigem Zustand ausgeschieden. Durch mechanisches Mischen (Verarbeiten) des Schwamms mit dem unterliegenden Zinkamalgam soll die ganze Mischung in eine cohärente Masse umgewandelt werden können.

187. Zum Schluss dieser Patentbetrachtungen mögen die von Häfner und Langhans in Berlin, D. K. P. Nr. 40628 vom 26. August 1886/1. September 1887, vorgeschlagenen Constructionen kurz skizzirt werden. Die Electroden bestehen einerseits aus Quecksilber, das als horizontale Schicht in Schalen ausgebreitet ist, und anderseits aus Bleisuperoxydplatten.

Als electrolytische Plüssigkeit wird eine Mischung von Kaliumsulfat, Natriumsulfat und Zinksulfat vorgeschlagen, indem in einer gesättigten Kaliumsulfatlösung so viel Natriumsulfat aufgelöst wird, als diese noch aufzunehmen vermag und der so erhaltenen Lösung noch Zinksulfat bis zur Sättigung zugefügt wird.

Beim Laden sollen sich die Metalle Kalium, Natrium und Zink am Quecksilber ausscheiden und von diesem absorbirt und dadurch vor dem Auflösen in der Flüssigkeit bewahrt werden. An der Gegenelectrode entsteht Bleisuperoxyd.

In Eig. 173 ist die centrale Metallstange c der eine Pol, mit welchem alle Quecksilberschichten in den Isolir-schalen d in Contact sind. Ueber dem Quecksilber ist der Electrolyt geschichtet, der bis an die obere Begrenzung reicht, einem Gemisch von Bleioxyd mit Kohle.

Die mit b bezeichnete Masse besteht aus

In Fig. 174 sind die einzelnen Zellen in Serie miteinander verbunden, etwa wie die Metalle in der Yolta-schen Säule. Demgemäss besteht das unterste Teilstück aus Bleioxyd-Kohle-Mischung und ist schalenförmig geformt. Eine isolirende Belegung trennt dieses Stück von dem darauf ruhenden. Die Schale ist mit Quecksilber

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Fig. 175.

und über diesem mit dem Electrolyt angefüllt, welcher an das nächste Bleioxyd-Kohle-Stück heranreicht.

(Bei diesen Constructionen musste der Erfinder die Annahme gemacht haben, dass beim Stromdurchgang keine Gase entwickelt würden, was wohl nicht ganz zutreffend sein dürfte.)

188. Beim Ueberblick über alle angeführten Patente kann man sich der Ansicht kaum verschliessen, dass die von Reynier ganz anfänglich benutzte Form der Zink-Blei-Zelle die beste Lösung des Problems bis jetzt darstellt. Dieselbe ist sehr gut geeignet, zur näheren Untersuchung der Yorgänge an den einzelnen Electroden zu dienen. In einem Glasgefäss (s. Fig. 175) steht eine Bleiblech-electrode von der skizzirten Form Fig. 176, deren Pol auf einfachste Weise durch Herausschneiden und Umbiegen eines Streifens aus der Mitte der Tafel erhalten wird. Zwischen dieses Bleiblech wird ein Diaphragma aus Pergamentpapier gestellt und in dieses die Zinkelectrode, die ganz analog der Bleielectrode durch entsprechendes Biegen von Zinkblech erhalten wird. Verdünnte Schwefelsäure von 1,05 specifischem Gewicht, welche vollkommen mit Zinkvitriol gesättigt worden ist, wird innerhalb und ausser-

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Fig. 176.

halb des Diaphragmas eingefüllt. Entweder amalgamirt man das Zinkblech vor dem Zusammen stellen des Elements gründlich oder man fügt zur Flüssigkeit innerhalb des Diaphragmas eine gesättigte Lösung von saurem Quecksilbersulfat hinzu. Schwache Circulation der Flüssigkeit innerhalb des Diaphragmas ist zur Erlangung eines regelmässigen, krystallinischen Zinkabsatzes sehr förderlich.

189. Uebersicht der Literatur über die electrolytische Fällung von Zink:

Die Angaben beziehen sich durchgehends auf die Erzielung eines metallischen, compacten Zinkniederschlags aus neutralen oder schwach sauren Lösungen.

Class en electrolysirt eine heisse Lösung yon saurem Zinkoxalat und erhält dabei einen glänzenden dichten Zinküberzug.

Zur Erzeugung eines guten Zinkniederschlags ist ein hoher Gehalt an Zink im Electrolyt günstig. (Vogel und Bössing, S. 66.)

Nach Kiliani ist der Zinkabsatz bei der Electrolyse einer ammoniakalischen Zinklösung (bei Gegenwart von Ammoncarbonat) von der Strom dichte abhängig. Bei geringer Stromdichte setzt sich das Zink nicht metallisch -glänzend ab; bei zu hoher Stromdichte aber in schwammigem Zustand.

Nach einem Patent von Siemens & Halske wird der neutralen Zinklösung (Zinksulfat) ein Körper, wie Chlor, Brom, Jod, unterchlorige Säure, Jodsäure oder Salze dieser Säuren, Glycerinchlorhydrin u. s. w. zugesetzt, wodurch die, in Folge gleichzeitiger Wasserstoffentwicklung auftretende Bildung von schwammförmigem Zink vermieden werden soll.

Swan fügt der Lösung eines Kupfersalzes ein Colloid wie Gummi, Dextrin u. s. w. zu und erhält, selbst bei grossen Stromdichten, einen zusammenhängenden Kupferüberzug.

Von beträchtlichem Einfluss auf die Zinkabschei-dungen sind Verunreinigungen des Electrolyts mit fremden Metallen, wesshalb in erster Linie auch dafür gesorgt werden muss, dass der Electrolyt ganz rein sei.

Die Beifügung von Salzen, welche mit dem vorhandenen Zinksalz Doppelsalze bilden, kann von günstigem Einfluss auf die Qualität des abgeschiedenen Zinks sein. Eine Lösung von Zinksulfat, welche zugleich etwas Annnon-sulfat enthält, ist leichter zu electrolysiren, als nur reine Zinksulfatlösung.

Chemisch reines Zink wird erhalten, wenn in eine Lösung von Chlorzink in Ammoniak ein Zinkblech

als Anode aufgehängt und als Kathode ein Blech von reinem Zink benutzt wird.

Glanz unentbehrlich ist eine genügende und während der ganzen Dauer anhaltende Mischung resp. Circulation des Electrolyts für das gleichmässige Mederschlagen des Zinks. Folgende Punkte sind daher zu berücksichtigen :

1.    Höchster Zinkgehalt des Electrolyts.

2.    Metallisch blanke Oberfläche der Kathode.

3.    Circulation des Electrolyts.

4.    Geeignete Stromdichte (bei der betreffenden Temperatur und Concentration des Electrolyts).

5.    Geeignete Temperatur des Electrolyts.

6.    Abwesenheit von Unreinigkeiten des Electrolyts.

7.    Geeignete Zusätze zum Electrolyten.

190. Bei der Ladung eines Zink-Blei-Accumulators häuft sich in dem Maasse, als die Ladung fortschreitet, freie Schwefelsäure im Electrolyt an, entsprechend folgender Reactionsformel:

Zinkleiter Zinksulfat Wasser Bleioxyd Blei-

Znx I ZnS0₄, H₂ 0, OPb | Pby vor der Ladung,

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ZnX4.i I

Zink

S0₄ H₂, 0 OPb [ Pby nach der Ladung.

Schwefelsäure Bleisuperoxyd Bleileiter.

Die Menge des Zinksulfats nimmt ab, so dass am Schluss der Ladung der Electrolyt ungefähr gleiche Teile Schwefelsäure und Zinksulfat enthalten kann. Das Potential an der Bleisuperoxydelectrode wird wahrscheinlich etwas verschieden sein von dem Potential, das dieselbe in reiner verdünnter Schwefelsäure derselben Concentration und bei Abwesenheit des Zinksulfats zeigen würde, also bei offenem Stromkreis etwas niedriger als 1,4 Yolt sein. Doch dürfte das Yerhalten der Superoxydplatte während der Ladung und Entladung ungefähr mit dem-

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jenigen der Superoxydelectrode im Bleisammler überein-stimmen. (Nach Streintz ist die electromotorische Kraft von Zink | Bleisuperoxyd in verdünnter Schwefelsäure 2,47 Yolts.) Anders ist es bei der Gegenelectrode, dem Zink. Hier ist bereits die Natur des Leiters, auf welchem das Zink abgeschieden wird, maassgebend auf das herrschende Potential. Je nachdem die Unterlage Quecksilber oder Cadmium oder selbst Zink ist, wird das Potential etwas verschieden sein. Geringe Spuren fremder Metalle, wie Blei z. B., können in Folge der statthabenden Lokalaction die effective electromotorische Kraft an der Zink-electrode beeinflussen. Die verschiedenen physikalischen Zustände des Zinks sind ebenfalls von besonderen Werten der zugehörigen Potentiale begleitet. Eine massiv-metallische, glänzende Zinkschichte, auch Zinkamalgam, das sich glänzend abscheidet, zeigt ein grösseres Potential als schwammförmig abgeschiedenes Zink oder überhaupt matt aussehende, graue Zinkabscheidungen. Man kann sogar, ohne den electrolytischen Zinkabsatz zu inspiciren, aus der gemessenen Potentialdifferenz derselben gegenüber einem Cadmiumblech Voraussagen, in welcher Form das Zink sich abscheidet.

Die regelmässige, unfehlbar sichere und geeignete Zinkabscheidung ist nicht nur im Zink-Blei-Accumulator, sondern sogar bei der blossen Electrolyse von Zinksalzlösungen behufs Gewinnung des Metalls ein so schwieriges Problem, dass nur vielseitige und lange Erfahrung im letzteren Fall zu ermutigenden Resultaten geführt hat, während beim Zink-Blei-Sammler selbst diese noch der Zukunft amheimgestellt bleiben.

191. Es ist versucht worden, an Stelle des Zinks Cadmium zu verwenden, wobei wieder eine Bleisuper-oxydplatte als Gegenelectrode, als Electrolyt aber eine Lösung von Cadmiumsulfat mit etwas freier Schwefelsäure diente. Das Cadmium löst sich nicht so leicht in

verdünnter Schwefelsäure auf, wie das Zink. Es scheint indessen, dass auch hier die Erfahrungen nicht ermutigend gewesen sind.

Einen grossen Yorteil hätten alle derartigen Elec-troden, bei welchen sich das „active Material“ während der Entladung auflöst und jedesmal frisch wieder absetzt bei der darauffolgenden Ladung, vor Bleischwammplatten voraus, nämlich die Constanz der Capacität. Die bis jetzt noch nicht recht erklärte Yerminderung der Capacität des Bleischwamms beim Gebrauch desselben, welche das früher erwähnte Zusammenschrumpfen desselben im Gefolge oder als Ursache hat, kann bei Zinkelectroden nicht Vorkommen. — Auch die ungemein grosse Capacität, auf das Gewicht des activen Materials bezogen, ist zu Gunsten der Zinkelectroden anzuführen.

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Gas-Accumulât or en.

192. Das Absorptionsvermögen von Platinschwamm bei steigenden Drucken ist von Cailletet und Collar-deau näher betrachtet worden (Comptes Rendues Xr. 20 1894). — Die Grove’sche Gasbatterie, bestehend aus zwei mit Platinschwarz überzogenen Platinblechen als Electro-den in verdünnter Schwefelsäure als Electrolyt, stellt eine Art von Accumulator vor. Die Einrichtung ist bei dieser bekanntlich derart getroffen, dass die bei der electroly-tischen Zersetzung abgeschiedenen Gase, Wasserstoff und Sauerstoff, sich getrennt über der Kathode bezw. Anode ansammeln. Wenn dann der Strom unterbrochen und die beiden Platinbleche des Gaselements unter sich leitend verbunden werden, verschwinden allmählich die Gase wieder, indem sie sich zu Wasser verbinden, und hierbei tritt ein electrischer Strom auf. Die Intensität und Stärke dieses Stromes ist aber ungemein gering, da die Wiedervereinigung der Gase nur dadurch zu Stande kommt, dass die Platinbleche dieselben erst absorbiren und darauf in activirtem Zustande wieder an den Electrolyt abgeben.

Das Absorptionsvermögen von blanken Platinblechen ist gering im Vergleich mit demjenigen von Platin in fein verteiltem Zustande, von Platinschwamm und von Platinschwarz. Aber auch dann, wenn an Stelle des massiven

Schoop, Sekundär - Elemente. III. Teil.

Platinmetalls im Grove’schen Gaselement Electroden aus Platinschwamm verwendet werden, ist die „Capacität“ desselben noch sehr gering- im Vergleich zu den bei den gebräuchlichen galvanischen Elementen gewohnten Energievorräten. Wollte man z. B. einem solchen Gaselement nur die Capacität eines kleinen Daniells geben, dann würden schon ganz ansehnliche Gasvolumina aufgespeichert werden und der Apparat eine ansehnliche Grösse erhalten müssen. Nicht so, wenn die Gase durch grossen Druck auf ein geringes Volumen gebracht werden; je weiter die Compression der Gase betrieben wird, desto kleiner wird das Gaselement ausfallen oder, was dasselbe bedeutet, desto grösser wird, bei derselben Grösse des Apparates, die Capacität desselben.

Diese von vornherein sichere Annahme ist durch die Versuche der beiden französischen Forscher bestätigt worden. Daneben sind aber noch einige interessante That-sachen festgestellt worden, die nicht sowohl ihrer Neuartigkeit, als der Uebereinstimmung mit bereits bekannten Erscheinungen wegen auffallen. „Wir sind am meisten erstaunt, wenn etwas so eintrifft, wie wir es erwartet haben,“ soll einmal ein Mediciner gesagt haben, ohne dabei an Electrochemie gedacht zu haben. Man hätte erwarten können, dass Sauerstoff und Wasserstoff unter den beträchtlichen Drucken, die angewendet wurden, einige Abweichung in Bezug auf deren electromotorisches Verhalten von demjenigen bei gewöhnlichem Atmosphärendruck zeigen würden; dass die Absorptionsfähigkeit des Platinschwammes für diese Gase nicht einfach linear mit dem Druck sich änderte und noch anderes. Wie die kurze Beschreibung der Versuche zeigt, ist nichts hiervon zu bemerken. Technisch von Belang sind die vorliegenden Experimente, weil dieselben unzweideutig eine Frage erledigen, die schon seit manchem Jahre in der Patentliteratur der alten und neuen Welt immer wieder

auftaucht, nämlich, ob der Platinschwamm jemals zum Aufbau eines technisch brauchbaren Accumulators Verwendung finden könne.

Die Versuche wurden in ziemlich kleinem Maassstab ausgeführt. Zur Herstellung der Electroden, welche beide auf dieselbe Weise präparirt sind, wurden 3 Gramm Platinschwamm in ein seidenes Beutelchen gepackt und ein Platindraht als Stromzuleitung hineingesteckt. Zwei soi-

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Fig. 177.

—Minuten

Entladungen der Platinzelle (Cailletet und Collardeau).

eher Beutelchen warden in ein Gefäss mit verdünnter Schwefelsäure (1:10 Wasser) gestellt und diese electroly-tisclie Zelle selbst in einen massiven Behälter aus Stahl. Der Druck wurde durch eine hydraulische Presse erzeugt und bis auf 600 Atmosphären gesteigert. Der Bericht von Cailletet und Collardeau giebt nur Aufschluss über die „Entladung“ der Zelle bei den verschiedenen Drucken. Die anfängliche electromotorische Kraft des kleinen Platin-accumulators beträgt 1,80 Yolt. Bei dem Gesammtwider-stand des Stromkreises von 2 Ohm sinkt die Klemmenspannung während der ersten Sekunden rasch auf ungefähr 1 Yolt und bleibt nun einigermaassen stationär. Bei dieser

„Arbeitsspannung“, welche bemerkenswert constant sieli erhält, dauert die Stromabgabe bis zu 20 Minuten (bei 300 Atmosphären). Der Verlauf der Stromstärke und der Klemmenspannung sind aus den Kurven in vorstehender Eig. 177 ersichtlich.

Der Verlauf dieser Kurven hat eine frappante Aelm-lichkeit mit den bei der Entladung von Bleiaccutnula-toren beobachteten Verhältnissen. Die anfängliche Erniedrigung der Klemmenspannung und darauffolgende Erholung derselben; die annähernde Constanz der Potentialdifferenz während des grössten Teils der Entladung, sogar der schliessliche Abfall der Kurven mit asymptotischem Verlauf gegen die Abscissenachse, das alles zeigen die Entladungskurven des Bleiaccumulators. Ja, die Analogie geht noch weiter. Cailletet und Collardeau finden, dass die Capacität der Platinschwannnelectrode geringer ist für Wasserstoff als für Sauerstoff und dass, um den von der Anode absorbirten Sauerstoff ganz ausnutzen zu können, die Menge des Platinschwammes an der Kathode dreimal so gross gewählt werden muss. (Es ist bekannt, dass eine Bleisuperoxydplatte durchschnittlich eine grössere Capacität besitzt, als die aus derselben durch Beduction hergestellte Bleischwammplatte.) — Auch der „Nutzeffect“ des Platinsammlers ist bestimmt und zu 95 — 98°/₀ gefunden worden, d. h. von dem in die Zelle hineingesandten Stromquantum (Ampereminuten) konnten bis 98% wieder bei der Entladung erhalten werden.

Wie gross der Nutzeffect, bezogen auf die elec-trische Energie, ist, wird nicht angegeben; vermutlich wird sich dieser nicht so günstig stellen. Es wäre un-gemein wünschenswert, auch über die bei der „Ladung“ statthabenden electromotorischen Kräfte der Zelle etwas Näheres zu erfahren. Nach den neueren Arbeiten über die Gaspolarisation an Platinelectroden (Streintz u. A.) könnte man annehmen, dass, falls die Ladung des Platin-

117 —

schwammelements ebenfalls unter den bei der Entladung herrschenden Drucken vorgenommen wird, die gegen-electromotorische Kraft des Elements einen beträchtlichen Wert annehmen müsste. Vermutlich wird sich aber doch ein Polarisationsmaximum für jeden bestimmten Druck einstellen, und dasselbe nicht proportional mit dem Druck ansteigen, sondern eher in abnehmendem Maasse. — Ein Palladiumschwammelement liefert eine 3 — 4 Mal so grosse Capacität als die Platinzelle; da aber das Palladium nicht sehr widerstandsfähig als Anode in verdünnter Schwefelsäure ist, hat diese Combination nur theoretisches Interesse.

Ausser Platin, Palladium und Gold, w'elche ein übereinstimmendes Verhalten zeigen, wurden noch die Metallschwämme von Silber, Zinn, Nickel und Kobalt auf gleiche Weise geprüft. Bei diesen letzten Metallen bildet sich an der Anode ein Superoxyd, und die Beobachtung konnte nur das voraussichtliche Resultat, dass hier der Druck keinerlei Einfluss auf die Capacität solcher Anoden hat, bestätigen.

Berthelot discutirte die eben angeführten Versuche und hält dafür, dass man es nicht mit condensirten oder absorbirten Gasen bei der Platinzelle zn thun habe, sondern mit chemischen Verbindungen. Insbesondere nimmt dieser Eorscher an, dass an der Kathode sich zwei Platin-hydriire bilden, wovon das eine bis gegen 200° Celsius stabil sei, während das andere sich schon in der Kälte zersetze. Gerade dieses letztere sei bei höherem Drucke beständiger und als die eigentliche Electricitätsquelle im Platinschwammelement zu betrachten. In diesem Falle wäre also dasselbe kein Gaselement, sondern ein gewöhnliches primäres Element, in welchem das Zink durch Platin Wasserstoff ersetzt ist. Ueber die Platin-Sauerstoff -Verbindung sagt Berthelot nichts Näheres aus.

Es ist wohl anzunehmen, dass diese interessanten Versuche noch eingehender wiederholt und besonders über

— 118

den bereits bemerkten Punkt, nämlich die Polarisationskräfte bei der Ladung, sowie auch über das Verhalten jeder einzelnen Electrode für sich noch Näheres zu Tage gefördert werde. Wenn der Verfasser sich zum Schluss noch einen Zweifel auszusprechen erlaubt, hofft er, dass ihm dies von den verdienstvollen Forschern nicht übel vermerkt werden möge.

Cailletet und Collardeau betonen, dass ihre Platinzelle an Capacität pro Gewichtseinheit dem Bleiaccumu-lator beträchtlich überlegen sei. „Wenn man die Capacität des solchergestalt behandelten Accumulators berechnet und sie auf 1 Kilogramm Platinschwamm bezieht, findet man, dass dieselbe bei 580 Atmosphären 56 Amperestunden beträgt. (Man weiss, dass die Capacität der technischen Bleiaccumulatoren zwischen 10 — 20 Amperestunden per Kilogramm schwankt.)“

In einer Bandbemerkung geben die Autoren, auf einen Einspruch von M. Ma sc art, zu, dass die letztere Zahl allerdings nicht auf das active Material allein, sondern auf das Gesammtgewicht des Bleiaccumulators Bezug habe; doch glauben sie, dass Bleisammler mit solcher Capacität nicht sehr dauerhaft wären.

Nun giebt es allerdings Bleiaccumulatoren, welche pro Kilogramm Gesammtgewicht 10 Amperestunden Capacität haben und dabei nicht zu den unsoliden Eabrikaten gerechnet werden dürfen. Doch kann man sagen, dass das Gewicht des activen Materials in einer solchen Bleizelle etwa ein Fünftel des Totalgewichts betrage; es ist sofort ersichtlich, dass auf das Kilogramm actives Material im Bleisammler 50 Amperestunden entfallen, also ungefähr das, was der Platinschwamm bei 580 Atmosphären Druck hat.

Wollte man den Vergleich noch genauer durchführen, so müsste derselbe wahrscheinlich zu Ungunsten des neuen Accumulators ausfallen, denn bei der Unerlässlichkeit einer

—' 119 —

stromzuführeiiden Unterlage für den Platinscliwamra, die doch wieder nur Platin sein könnte (wenn schon einmal das Blei nicht haltbar sein soll), und bei der weiteren Notwendigkeit, dieser Unterlage genügende Oberfläche, Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit zu geben, wird klar, dass ein Platin träger eher schwerer ausf allen muss als ein Bleiträger (Platin leitet doppelt so gut als Blei, ist aber doppelt so schwer). Die Kosten des Platins, sowie das Gewicht des Druckgefässes kommen ebenfalls in Betracht; desgleichen die "Widerstandsfähigkeit des Platins. Es ist eine Erfahrungssache, dass die Platinbleche in den Grove’schen Gaselementen mit der Zeit eigentümlich brüchig und spröde werden; sollte dieser Uebelstand nicht auch beim Platinaccumulator auf treten? Yor der Hand dürften also die Accumulatorenfabrikanten noch in keinen zu grossen Schrecken vor der neuen Concurrenz verfallen.

Capitel XXVII.

Verschiedene Seknndär-Elemente.

193. Die Anzahl der jährlich auftauchenden Vorschläge über Neuerungen oder Verbesserungen an Accumulatoren ist, in den letzten Jahren, ganz beträchtlich angewachsen. Den besten Begriff gewährt ein Einblick in die vom nordamerikanischen Patentamt veröffentlichten einschlägigen Patentbeschreibungen. In Nachfolgendem ist eine vollständige Zusammenstellung aller, im Jahr 1890 über galvanische Batterien erschienenen amerikanischen Patente gegeben. Der grösste Teil der betreffenden „Verbesserungen“ ist auf den ersten Blick entweder als bekannt oder als fragwürdig zu erkennen. Trotzdem kann sich der vor-wrärtsstrebende Fabrikant oder Techniker bei der allerdings zeitraubenden und mühsamen Durchsicht der zur Ausgabe gelangenden Patente, besonders der amerikanischen und deutschen, manche Anregung holen.

418 748. Distribution of EL, Prescott, 7. Januar 1890.

418 703. Sec. Bat. forming, Dey, 7. Januar 1890.

418 702. Cut out for Sec. Bat, Dey, 7. Januar 1890.

418 701.    „    „ „    „    „    „    „    „    „

418    700. Sec. Bat., Dey, 7. Januar 1890.

419    728. Electrode for Plates, Sorley, 21. Januar 1890.

419 727. Sec. Bat. Plates, Sorley, 21. Januar 1890.

422    308. 422 301. 422 300. 422 216. 422 457. 422 534. 422 533. 422 505.

425    335. 425 135. 425 818. 425 493. 425 959. 425 957. 425 902. 425 819.

429    274. 429 273.

Sec. Bat, Mehren, 21. Januar 1890.

Plate for Sec. Bat., Johnson, 28. Januar 1890. Storage Bat., Sorley, 11. Februar 1890. Elect, for Sec. Bat, Carpenter, 18.Februar 1890. Sec.Bat.Plate, Entz&Phillips, 25. Februar 1890. El. for Sec. Bat, Lyte, 25. Februar 1890.

El. for Sec. Bat, Hartmann, 25. Februar 1890.

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Sec. Bat., Hollingshead, 25. Februar 1890. Sec. Bat. Plate, Sorley, 4. März 1890. Galv. Bat., Linville, 4. März 1890.

Sec. Bat. Plate, Kookogey, 4. März 1890. Sec. Bat., S. Currie, 4. März 1890.

fl

fl

fl

fl

fl

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Connecting Sec. Bat, Chamberlain, 11.März 1890. Sec. Bat., Johnson & Smith, 11. März 1890. Sec. Bat., Wardwell, 25. März 1890.

El. Locomotor, Mc. Laughlin, 1. April 1890. Sec. Bat. El., Mc. Laughlin, 1. April 1890. Electrod., Marx, 8. April 1890.

Electrod. for Galv.Bat, Kookogey, 8. April 1890. Sec. Bat., Mc. Laughlin, 15. April 1890. Transferring Bat, Cleveland, 15. April 1890. Galv. Bat, Renard, 15. April 1890.

Sec. Bat., Phillipart, 15. April 1890.

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Sec. Bat., Mc. Laughlin, 15. April 1890. Electrode for Sec. Bat, Epstein, 22. April 1890. Galv. Bat., Gendron, 29. April 1890.

Sec. Bat. El., Mc. Laughlin, 13. Mai 1890. Sec. Bat, Kevins, 13. Mai 1890.

Electrodes, Mc. Laughlin, 27. Mai 1890. Galv. Bat, Nowatny, 27. Mai 1890.

I Electrode for Sec. Bat, C. Hering, 3. Juni 1890.

429 272. Electrode for Sec. Bat., C. Hering, 3. Juni 1890. 429 898. Solution for Galv. Bat., G. Felt, 10. Juni 1890. 429 879. Porous cell., G. Felt, 10 Juni 1890.

429 892. Process for Copper annealing, Cummins, 10. Juni 1890.

429 896. Electrode for Galv. Bat., G. Felt, 10. Juni 1890. 429 895. Galv. Bat., G. Felt, 10. Juni 1890.

429 596. Galv. Bat, J. Beattie, 10. Juni 1890.

429 914.

429 913. > Sec. Bat, Carl Hering, 10. Juni 1890.

429    912..

430    274. Yoltaic-Bat, A. Edison, 17. Juni 1890. (Cop

peroxyd.)

431    341. Sec. Bat, Foote, 1. Juli 1890.

431447. Sec. Bat, Dixon, 1. Juli 1890.

431061. Porous carbon-pot., Goodwin, 8. Juli 1890.

432    202. ElectrodeforSec.Bat.,Mc.Laughlin, 15. Julil890. 432 672. Battery plate, Kookogey, 22. Juli 1890.

432    834. Battery plate, Morris, 22. Juli 1890.

433174. Separator for Bat, Kookogey, 29. Juli 1890. 438 851. Unloading Sec. Bat., Chamberlain, 5. Aug. 1890.

433    738. Galv. Bat., Maquai, 5. Aug. 1890. (Circulating.)

434    301. Sec. Bat., Schoop, 12. August 1890.

434 093.    „    ,,    „    ,,    ,,    ,, 434 376. Sec. Bat, Cochran, 12. August 1890.

434 224. Sec. Bat, Woodward, 12. August 1890.

434 869. Sec. Bat. Plate, Hollingshead, 19. August 1890. 434 863. Electric - car. - batt. transfering, Corning, 19. August.

434 581.)

434 580 Electric-car.-batt. transfering, Corning, 19. August 1890.

434 579.

434 458. Bat Plates., Pepper, 19. August 1890.

434 457. Galv. Bat., Fink, 19. August 1890. (Chlor-silber bat. Primär.)

434 593. Galv. Bat., Fink, 19. August 1890. (Chlor-silber bat. Primär.)

434    447. Sec. Bat, Hicks, 19. August 1890. Plate.

435    421. Battery Compound, Hewett, 2. September 1890.

(Chromoxyd, Salzsäure, Salmiak (Schwefelsäure.)

436    275. Pulsating-Current batt. system., Van Depoele,

9. September 1890.

436 050. Sec. Bat. plate, Whittier, 9. Sept. 1890. (Plate. 436 001. Electrolyte for Galv. Bat., Irving & Hill, 9. September 1890. (Primärbat., Eisenperoxyd mit H₂S0₄ und HN0₃.)

436    602. Storage-Bat., Hollingshead, 16. September 1890.

437    265. Copper-manufacturing, Vivian, 30. Sept 1890. 437 469. Galv. Bat., Liebig & Willms, 30. September

1890. (Chlorsilber-Primärzelle).

437 393. Galv. Bat., Crosby, 30. September 1890. 438116. Electrode for Sec. Bat., W. Shapleigh, 7. October 1890.

437    848. Sec. Bat., H. Lampert, 7. October 1890.

438    827. Sec. Bat, E. 1ST. Reynier, 21. Oct. 1890. (Elastic).

439    416. Method of making plates, Morrison & Schmidt,

28. October 1890.

439 594. Sec. Bat, W. B. Hollingshead, 28. October 1890.

439    850. Sec. Bat. Plate, A. E. Woolf, 4. Nov. 1890. 44 024. Electrode for Sec. Bat., Entz & Phillips, 4. November 1890.

44 023. Electrode for Sec. Bat., Entz & Phillips, 4. November 1890.

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440    277. ProcessofProduc.plates,C.Payen, 11.Nov. 1890. 440 276.

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440 275.

440 274. ProcessofProduc.plates, C.Payen, 11.Nov. 1890. 440 273.

440 272.

440 271.

440 270.

440 269.

440 268.

440 267.

440 575.

440 216. Sec. Bat. plate, A. E. Woolf, 11. November 1890. (Circ.)

440 505. Electrolyte for Sec. Bat., B. Renault & M. Des-vernay, 11. November 1890.

440 210. Electrolyte for Sec. Bat., B. Weed, 11. November 1890. (Plate.)

440 420. Galv. Bat., W. Cohlmann, 11. November 1890.

440    175. Sec. Bat, E. Marx, 11. November 1890. 441413. Sec. Bat, G. E. Hatch, 25. November 1890.

441    958. Electrode for Sec. Bat, C. W. Kennedy, 2. De

zember 1890.

441 818. Electrode for Sec. Bat., J. Bradbury & E. Stone, 2. Dezember 1890.

441843. Galv. Bat, A. H. Hoy, 2. Dezember 1890.

441    958. Sec. Bat., W. Kennedy & H. Groswith, 2. De

zember 1890.

442    204. Diaphragma, J. L. Roberts, 9. Dezember 1890. 442 203.

442 594. Electrolytic App., J. L. Roberts, 9. Dez. 1890. 442 396.

442187. Methode of manuf. Electrode, J. G. Johnston, 9. Dezember 1890.

442 336. Carbon-Electrode, J. L. Roberts, 9. Dez. 1890. 442 335. Process of treating asbestos, J. L. Roberts,

9. Dezember 1890.

442 334. Electrolytic App., J. L. Roberts, 9. Dez. 1890.

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442 333. Electrolytic App., J. L. Roberts, 9. Dez. 1890. 442 332.

442 516. Galv. Bat., C. F. Dutton, 9. Dezember 1890. 442 391. Sec. Bat., J. K. Pumpelli, 9. Dezember 1890.

442    390.

443    455. Electrode for Sec. Bat., J. Kitsee, 23. De

zember 1890. (Plate.)

443 454. Electrode for Sec. Bat., J. Kitsee, 23. Dezember 1890. (Plate.)

443 457. Sec. Bat., J. Kitsee, 23. Dezember 1890. (Cell-constr.)

443 456. Sec.Bat., J. Kitsee, 23. Dezember 1890. (Plate.) 443 556. Sec. Bat., H. H. Ward well, 30. Dezember 1890. (Plate.)

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194. Mit Zink als die eine Electrode sind folgende Combinationen vorgeschlagen worden:

Zink, Schwefelsäure, Mangansuperoxyd. Yon Dr. E. Boettcher, Leipzig. (D. R.-P. Kr. 32821, 4. Februar 1885/12. August 1885.

Eine wässerige Lösung von Zinksulfat und Mangan-sulfat wird electrolysirt, wobei sich an der Anode Mangansuperoxyd, an der Kathode Zink abscheidet; dabei reichert sich die Flüssigkeit mit freier Schwefelsäure an. Als Anodenträger soll Kohle oder Platin dienen. Leber das Material des Kathodenträgers ist nichts angegeben. Die Reaction wird durch folgende Formel veranschaulicht:

Zink

Zink sulfat Wasser Wasser Mangan- Platin.

sulfat

Znx I ZnS0₄, H₂0, OH₂, S0₄Mn | Pt vor der Ladung.

<_<

Zn^x I S0₄H₂, H₂S0₄ I Mn0₂ Pt nach der Ladung.

Zink

Schwefel- Schwefelsäure

säure

Mangan- Platin. Superoxyd

Zink, Borsäure, Bleisuperoxyd. Yon 0. Lugo, amerik. Patent Nr. 458424, 26. Mai 1891/25. August 1891.

In einer Lösung von borsaurem Ammoniak sollen durch Einleiten eines electrischen Stromes in die Bleiplatte und Ableiten desselben an der Zinkelectrode die Electroden so „formirt“ werden, dass die „Capacität und Spannung des so erhaltenen Accumulators sehr hoch, der Widerstand klein“ werde.

Blei, borsaures Ammoniak, Bleisuperoxyd. Yon 0. Lugo, amerik. Patent Nr. 458425, 26. Mai 1891/25. August 1891.

Zwei, mit Bleioxyd überzogene Bleibleche sollen, nachdem wieder ein „formirender“ Strom durch die, mit gelöstem borsauren Ammoniak gefüllte Zelle hindurchgelassen wurde, einen Sammler darstellen, welcher mit sehr grossen Stromstärken geladen und entladen werden könne.

(Es ist schwierig, sich den electrolytischen Yorgang analog dem, beim gewöhnlichen Blei-Accumulator mit Schwefelsäure zutreffenden zu denken. Wahrscheinlich ist, dass ein solches Element einen grossen Widerstand, geringe Spannung und sehr wenig Capacität hat.)

195. Eisen, Salzsäure, Eisenchlorid, Kohle. Die Combination wird von J. Roberts, Brooklyn, vorgeschlagen und im amerikanischen Patent Nr. 464665, 31. Dezember 1890/8. Dezember 1891 beschrieben.

In ein Gefäss wird ein Eisenblech als die eine Electrode eingestellt; darauf durch ein Diaphragma von dieser getrennt, eine Kohlenplatte. Als Electrolyt dient Eisen-chlorürlösung (erhalten durch Auflösen von Eisen in verdünnter Salzsäure). Wenn jetzt bei der Kohlenplatte ein electrischer Strom eingeleitet wird, bildet sich an dieser Eisensesquichlorid, während am Eisenblech metallisches Eisen ausgeschieden wird, nach folgender Formel:

Eisen

blech

Eisen-

chloriir

Eisen- Kohlen-chlorür platte.

Fex ! FeCl₂ i: Cl₂Fe C vor der Ladung. XO C]₂Fe

Cl₆Fe₂ I C nach der Ladung.

Kohlenplatte.

In Wirklichkeit wird der Yorgang nicht so einfach sein, als hier dargestellt ist. Die Eisenchlortirlösung muss auch freie Salzsäure enthalten, besonders die um die Kohlenelectrode befindliche Flüssigkeit. Der Yorgang ist dann eher:

Eisenblech

Fex+i I H₂0

Eisenblech Wasser -(-Eisen

Eisen- Wasser chlorür

Eisen

chlorid

Wrasser Salz- Eisen- Kohlensäure chlorür platte

HCl Cl₂ Fe HCl’ Cl₂ Fe

-CI

Cl₃ Fe CI3 Fe

Eisen- Kohlenchlorid platte

Wahrscheinlich stellt auch diese Formel den wirklichen electrolytischen Yorgang nicht exact vor, sondern bloss das hauptsächlichste Endresultat derselben. Dieses besteht darin, dass die Lösung an der Kohlenanode Chlor aufnimmt und neutraler wird, und die Flüssigkeit an der Eisenkathode Eisen verliert und saurer wird. Bei der Electrolyse verdünnter Salzsäure bildet sich eventuell auch Hnterchlorige Säure, ja sogar Sauerstoff und es könnten erst genauere Messungen darlegen, welche Reactionen wirklich und in welcher Reihenfolge dieselben auftreten.

Beim Entladen löst sich das am Eisenblech abgeschiedene Eisen wieder auf, wobei wieder Eisenchlorür entsteht und gleichzeitig wird an der Kohlenplatte das Eisenchlorid wieder in Eisenchlorür zurückgeführt, also der Zustand „vor der Ladung“ wieder hergestellt.

Als Diaphragma zwischen den beiden Electroden soll sich entweder eine Schicht von Kieselsäure-Gallerte

Fex

Fe

CI

CP

+■

H₂0 :: H₂0

vor der Ladung,

Fex+i

HCl

HCl

, H₂0 j: H₂0

Eisenblech Salz- Wasser Wasser und Eisen säure

q nach der Ladung.

(liber die Darstellung derselben siehe das Capitel: Ueber einige Zusätze, welche zum Electrolyten in Blei-Accumu-latoren gemacht worden sind) eignen oder das als „Vul-kanisirte Fiber“ bekannte Product (Cellulose, die in einen eigentümlichen, pergamentartigen Zustand durch Digeriren mit Chlorzinklösung übergeführt wurde).

Ueber electromotorische Kraft, sowie sonstiges Verhalten dieses „Eisen-Accumulators“ wird nichts Näheres angegeben, dagegen sollen geeignete Kohlenplatten, die nicht durch die.an denselben sich ausscheidenden Anionen angegriffen werden sollen, dadurch erhalten werden, dass pulverisirter Retortengraphit mit geschmolzenem Paraffin bei höherer Temperatur zu einem Brei an gemacht und darauf in geeigneten Formen hohem Druck unterworfen wird. Dabei soll das Paraffin grösstenteils wieder aus-gepresst werden und die Masse nach dem Erkalten eine gut leitende, dauerhafte Kohlenelectrode darstellen.

(Kohlenelectroden für Accumulatoren sind, abgesehen von der zu geringen Haltbarkeit, schon wegen des grossen Widerstandes untauglich. Es könnten höchstens Platinbleche als Cegenelectroden zu den Eisenblechen Verwendung finden; dem stellt sich aber wieder der hohe Preis des Materials hindernd in den Weg.)

Wahrscheinlich verfolgt eine, von P. Marx, Berlin, im Amerik. Patent Nr. 440175, 18. April 1890/11. Nov. 1890 beschriebene „Erfindung“ ähnliche Zwecke, wie die eben angeführten Vorschläge von Roberts. Aus der äusserst unklar gehaltenen Beschreibung geht hervor, dass in einem Gefäss mit zwei Kohlenelectroden eine Lösung von Eisen-chlorür und Salzsäure electrolysirt werden soll. Es sollen z. B. 450 Gramm Eisenprotochlorid in 500 Gramm verdünnter Salzsäure (25prozent.) und 900 Gramm Wasser aufgelöst werden. Beim Durchleiten von Strom bildet sich „ Electrolin “, und das Ende der Operation soll daran erkannt werden, dass die Flüssigkeit warm und braun wird.

Besonders geeignete Kohlenelectroden sollen durch Ver-mischen gleicher Gewichtsteile Eisenfeilspähne und Kohle und Glühen des mit Theer angemachten Teiges erhalten werden.

(Ob das „Electrolin“ eine Lösung von Eisensesqui-chlorid sein soll oder vielleicht eine noch höhere Clilo-rirungsstufe des Eisens, lässt sich aus der Beschreibung nicht ersehen. Immerhin sollte man denken, dass bei Abwesenheit jeglicher Diaphragmen bei der Bereitung des „ Electrolins“ ein guter Teil des gebildeten Eisenchlorids an der Kathode wieder reducirt werde, also diese Darstellung höchst unöconomisch sein müsse.)

Nach dem Am. Patent Nr. 439 594, 29. Mai 1890/28. October 1890, von B. Hollingshead, soll eine „Storage-Bat-tery“ dadurch erhalten werden, dass in „einer alcalischen Flüssigkeit“ auf der einen Seite ein Stahlblech, auf der andern Seite eine mit Eisenoxyd bedeckte Stahlplatte aufgehängt wird. (Diese Yorrichtung zur Aufspeicherung von electr. Strom zu benutzen, scheint allerdings nur „amerikanisch“ möglich zu sein.)

Nur von theoretischem Interesse ist eine von Fichet und No don versuchte Combination. Wenn Zinkchlorid electrolysirt wird, soll sich einerseits Zink, anderseits Chlor abscheiden. In Anbetracht der grossen Flüchtigkeit des Chlors wird dasselbe in einer Flüssigkeit, die Brom enthält, aufgefangen, z. B. in einer wässerigen Lösung von Chlormangan, Eisenchlorid, wobei sich Chlorbrom bilden soll. Die Combination nach beendigter Ladung ist dann Zink I Salzsäure | Chlorbrom | Kohle.

196. Schlussbemerkung. Bei sämmtlichenVorschlägen für Sekundär-Elemente ist immer der Grundgedanke aufrecht erhalten worden, dass die electro ly tische Regeneration der entladenen Combination durch blosses Zuleiten von electr. Energie zur betreffenden Zelle erfolgen könne. Weder die Electroden noch der Electrolyt werden dabei mechanisch irgendwie beeinflusst, sondern die Zelle bleibt als unan-

Schoop, Sekundär-Elemente. III. Teil.

tastbares Ganzes beisammen. Dies trifft auch bei den Bleisammlern zu und es lässt sich nicht verkennen, dass sich keine einfachere „Ladung“ denken lässt.

Nun darf

Nun ist anderseits nicht in Abrede zu stellen, dass die bis jetzt bekannten Sekundär-Elemente und allen voran der practisch allein in Betracht kommende Bleisammler nicht allen Ansprüchen genügen. Namentlich stellt sich die zu geringe Lebensdauer oder Haltbarkeit der Elec-troden einer allgemeinen" Verwendung des sonst ausserordentlich bequemen Electricitätssammlers hindernd in den Weg. Abgesehen von den Betriebsstörungen, welche dadurch herbeigerufen werden, ist die Auswechslung der Electroden mit beträchtlichen Kosten verbunden, so dass nach Verfluss mehrerer Jahre meistens die Arbeitsleistung einer Sammlerbatterie sich als ziemlich viel kostspieliger herausstellt als man dies bei den übrigen, in der Electro-technik verwendeten Apparaten gewohnt ist. man anderseits behaupten, dass der Blei-Sammler keine grossen Vervollkommnungen mehr zulassen dürfte, und da fragt es sich: Wie wird der zukünftige, einwurfsfreie Accumulator wohl aussehen und nach welcher Richtung werden sich die kommenden Verbesserungen erstrecken?

Beim Blei-Accumulator werden mit der Zeit die Electroden ausgewechselt; der Electrolyt erleidet keine Veränderung, ist daher das Stabilste an dieser Combination.

Nun könnte man sich umgekehrt eine Batterie denken, bei welcher der Elektrolyt Veränderungen erleidet und ersetzt werden muss, dagegen die Electroden ungemein beständig wären. — Nur um diesen Fall zu illustri-ren, soll ein Beispiel gegeben werden. Die geladene Zelle enthalte als negative Electrode Zink-Quecksilber als flüssiges Amalgam, das auf dem Boden des Zellgefässes horizontal ausgebreitet sei. In einer durch ein gutes Diaphragma abgeschlossenen Abteilung sei die positive Electrode enthalten, welche aus Platinblech bestehe und von einer con-centrirten Lösung, z. B. von Chromsäure, umgeben sei. Ein Fortsatz des Platinblechs rage immer in das Quecksilber der nächstfolgenden Zelle ein und ermögliche so die Verkettung der einzelnen Zellen zur Batterie. Beim Schliessen des Stromkreises löst sich das Zink in der das Amalgam bedeckenden Flüssigkeit auf und die Chromsäure um das Platin wird reducirt. Ist der Vorrat an electrischer Energie, welcher sich hier genau wie beim Blei-Sammler als angehäufte chemische Energie vorfindet, erschöpft, dann können die Flüssigkeiten, also das Quecksilber, die darüber befindliche Zinklösung und die Chromlösung abgelassen und durch frische Substanz ersetzt werden.

Die Regeneration der Combination erfolgt nun ausserhalb der Elemente in grossen electrolytischen Apparaten, und die aus denselben erhaltene Chromsäurelösung resp. das Zinkamalgam dient wieder zur Füllung der entladenen Batterie.

Die electrische Ladung wird also nicht in den Zellen selbst durchgeführt, sondern für sich in besonderen Electrolyseuren, welche eine schärfere Controlle und leichtere Durchführung der Electrolyse zulassen. — Bei derartigem Vorgehen denkt Verfasser speciell an die für die Betreibung von Trämwagen und electrischen Schiffen erforderlichen Bedingungen. Vielleicht neigt der Zug zu fernem Vervollkommnung der Sammelbatterien sich zur Verwendung von Primärbatterien, deren „actives Material“ allerdings nicht, wie bis heute, aus der chemischen Technik bezogen, sondern durch elektrochemische Regeneration immer wieder nutzbar gemacht würde. Deshalb scheint zur Erreichung des vorgesteckten Ziels eine genaue Berücksichtigung und Kenntniss der „Primär-Elemente“ ebenso wichtig wie diejenige der heutigen „ Sekundär-Elemente“.

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Capitel XXYIII.

Electrische Beleuchtung¹ von Eisenbahnwagen.

Die hauptsächlichsten Systeme, nach welchen die electrische Waggonbeleuchtung ausgeführt werden kann, lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen, nämlich:

1.    Beleuchtung ohne Accumulatoren und

2.    Beleuchtung mit Zuhülfenahme von galvanischen Elementen.

Obschon die unter 1. fallenden Einrichtungen streng genommen nicht in den Bereich dieses Buches gehören, möge doch der Vollständigkeit wegen eine Uebersicht derselben hier angeführt werden.

197. Zugbeleuchtung ohne Batterien. Hier werden die in den einzelnen Wagen installirten Glühlampen direct von einer im Zuge befindlichen Dynamomaschine mit dem nötigen Strom versorgt. Die Dynamo befindet sich dabei in einem besondern Beleuchtungswaggon, der an beliebiger Stelle im Zuge eingeschaltet ist, vorzugsweise ganz vorne, in der Nähe des Locomotiv-Tenders. Als treibende Kraft dient entweder

a)    eine besondere Dampfmaschine oder

b)    eine resp. mehrere Wagenachsen des Beleuchtungswagens.

Wenn die Dynamo durch eine Dampfmaschine betrieben wird, kann letztere den Dampf

«) direct vom Locomotivkessel durch eine Leitung oder ß) von einem eigens für dieselbe aufgestellten Dampfkessel erhalten.

Dieser letztere Fall stellt weiter nichts als eine auf Räder gestellte electrische Beleuchtungsanlage, die im übrigen genau dem bei stationären Anlagen befolgten Schema entspricht, vor. — Die Wagen des Zugs werden durch geeignete Kupplungs-Contacte mit einander in electrische Communikation gebracht. Während der Beleuchtungszeit hat ein besonderer Wärter den Dampfkessel, die Dampfmaschine und Dynamo zu warten und für die AufT rechterhaltung der richtigen Spannung und Function besorgt zu sein. Diese Beleuchtungsart ist ungemein einfach, aber vielleicht die am meisten kostspielige, was die Betriebskosten betrifft. Sie eignet sich nur für den Fall, dass die Zusammensetzung des Zugs unverändert bleibt und letzterer sehr lange Fahrzeiten (mehrere Tage) hat.

Etwas einfacher gestaltet sich sowohl die Anlage als die Bedienung des Beleuchtungswagens, wenn die Dampfmaschine vom Locomotivkessel aus gespeist wird. Die Anlage besteht dann nur noch aus der Dampfmaschine, welche zweckmässig direct mit der Dynamo verkuppelt wird, nebst einer Schalttafel, an welcher die nötigen Messinstrumente, Bleisicherungen und Schalter befestigt sind. Verschiedene Züge auf der Chicago-Milwaukee and St. Paul R. R. Cy. wurden im Jahre 1890 auf diese Art beleuchtet. Als Nachteile sind anzuführen der verhältniss-mässig kostspielige Betrieb, indem auch hier ein Wärter nicht gut entbehrt werden kann und dass der Locomotivkessel, der gewöhnlich schon sehr angestrengt werden muss, noch höher belastet wird. Auch lässt sich diese Methode ebenfalls nur bei ganz bleibenden oder selten zu rangirenden Zügen (Club-trains) gut verwenden.

198. Zugbeleuchtung mit Zuhülfenahme von Sekundär-Batterien. Diese kann auf recht verschiedenen Wegen durchgeführt werden; die in jedem speciellen Fall am besten zutreffende Methode richtet sich ganz nach den Betriebsverhältnissen des betreffenden Zuges, örtlichen Yorteilen u. s. w.

Jedenfalls lassen sich hier zwei Gruppen unterscheiden, nämlich:

1.    Die Accumulatoren werden auf dem Zug selbst geladen.

2.    Die Elemente werden in besondern Ladestationen gefüllt.

Jede dieser Gruppen erlaubt mehrere Modifikationen. Es kann, wenn die Batterien stationär im Zug angebracht sind und bleiben:

a)    Die Batterie in einem besondern Wagen (Beleuchtungswagen) oder

b)    auf die einzelnen Waggons verteilt sein, wobei jeder Wagen unabhängig von dem übrigen Teil des Zugs sein eigenes Lichtreservoir besitzt.

Dabei kann die Ladung auf dreierlei Art erfolgen:

a) Durch eine im Zug (resp. Beleuchtungswagen) befindliche Dynamo, welche aa) entweder als Dampfdynamo functionirt oder ßß) von Wagenachsen angetrieben wird;

ß) durch eine ausserhalb des Zugs liegende Strom -resp. Kraftquelle.

Der Fall, wo die Sammelbatterie sich nur in einem Wagen, dem Beleuchtungswagen des Zugs, befindet und durch eine Dampfdynamo gespeist wird, stellt eine Verfeinerung des zu allererst besprochenen Modus dar und ist also eine fahrbare Beleuchtungsstation, die im übrigen mit einer stationären combinirten Beleuchtungsanlage mit Accumulatoren identisch ist. Der Betrieb ist hier noch teurer, als bei Weglassung der Batterie, dagegen vor plötzlichen Unterbrechungen gesichert und liefert ein ganz ruhiges, gleichmässiges Licht. Derselbe ist da angezeigt, wo die Kosten der Anlage und des Betriebs nebensächliche Factoren sind (Luxuszüge, Kaiserliche Züge etc.).

Vorzuziehen ist es, die Ladung der Batterie von "Wagenachsen aus zu betreiben, da die Ausgaben für den Betriebsdampf grösstenteils wegfallen. Allerdings würde, wenn die Dynamo nur während voller Arbeit der Locomotive die Stromlieferung zu besorgen hätte, keine oder sehr geringe Dampfersparniss möglich sein. Richtet man aber die Anlage so ein, dass nur, wenn der Zug abwärts fährt oder Bremsen nötig wird, die Dynamo arbeitet, und zwar dann mit voller Kraft, dann ist wirklich die dem Zug entnommene Kraft kostenfrei.

Als Beispiel für diesen Fall möge das Project,

199. Beleuchtung eines Kaiserlichen Separatzuges für Russland hier angeführt werden; ob dasselbe ausgeführt worden ist, kann Verfasser nicht sagen. Beim Entwurf der nachfolgenden Schaltung hat sich Verfasser auf die ausgezeichnete Arbeit von Herrn Professor Dietrich (Stuttgart) gestützt („Die Electrische Beleuchtung der Eisenbahnzüge. Vortrag gehalten am 12. October 1886 im Verein für Eisenbahnkunde zu Berlin.“) Die Anforderungen, welche an nachfolgendes Project gestellt wurden, betonten weniger die ökonomische Seite als vielmehr grösstmöglichste Sicherheit im Betrieb und Ueberfluss an Licht. Es wurde eine Batterie von 32 Elementen B3 (Oerlikon) von 125 Amperestunden Capacität bei 20 Amperes Entladestromstärke vorgesehen, welche 24 Glühlampen zu je 16 Konnalkerzen speisen musste. In Fig. 178 ist ein Element Bs skizzirt, mit Glasgefäss, wobei indessen für transportable Zwecke das Element in eine mit Deckel versehene Ebonitzelle gestellt wird. Das Gesaimnt-gewicht desselben beträgt (mit Ebonitkasten und Electro-lyt) 24,5 Kilogramm, der Preis 60 Frcs.

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Als Dynamo ziim Laden der Batterie war eine Ma-scłrine mit separater Erregung der Magnete vorgesehen, mit einer Leistung von 30 Amperes und 110 Yolts. Die

Schaltungsweise ist in nachstehendem Schema gegeben. (Siehe Fig. 179). Darin bedeutet:

W Regulirwiderstand,

E Accumulatorenbatterie, V Voltmeter,

G Glühlampen,

G G Ausschalter,

J/ Magnetbewicklung der Dynamo, BBB Bleisicherungen.

D Dynamomaschine,

S Stromrichtungsanzeiger,

R Automatischer Schalter,

A, A,, A,,, Amperemeter,

U S Umschalter,

Die Dynamo sendet bei einer gewissen Umdrehungsgeschwindigkeit der Armatur zunächst einen Strom durch die Schenkelbewicklung M und den Zusatzwiderstand W durch das Solenoid mit dünnem Draht des automatischen Schalters R und über den Stromrichtungsanzeiger S nach der linksseitigen Bürste der Dynamo zurück. Sobald dieser Magnetisirungsstrom eine gewisse Stärke erreicht hat, wird der Magnet von R nach unten gezogen und die am untern Ende desselben befestigte Gabel taucht in die beiden Quecksilbernäpfe ein und schliesst den Hauptstromkreis. Es geht jetzt ein entsprechender Strom von der linken Bürste der Dynamo durch den Richtungszeiger S, das Solenoid von R mit dem dicken Draht, das Amperemeter A₃ zum Umschalter US. Dieser ist vollkommen analog dem unter dem Capitel „Beleuchtung eines Privathauses“ beschriebenen Oerlikon-Schalter. In der aus der Skizze ersichtlichen Stellung des Schalterhebels fliesst der Strom gleichzeitig in die Glühlampen und in die Accumulatorenbatterie und gelangt nach Pas-sirung derselben zur rechtsseitigen Bürste der Dynamo zurück.

Wird der Hebelknopf nach links bewegt, dann werden die Lampen nur von der Batterie gespeist; nach rechts geführt, wird die Dynamo zur Ladung auf die Batterie geschaltet; die symmetrische Stellung ist für combinirten Betrieb.

Sowohl das Gegengewicht des Automaten R, als der Widerstand W erlauben eine ziemlich weitgehende Regu-lining der Spannung wie der Stromstärke bei variabler Tourenzahl der Dynamo.

Das Amperemeter A₁ zeigt den in die Lampen fliessenden Strom, das Amperemeter A₂ die im Accumulatoren-

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Fig. 179.

Stromkreis vorhandene Stromstärke an; das Voltmeter V die Spannung. — In Fig. 180 ist ein Aufriss einer ähnlichen Einrichtung gegeben, dessen nähere Erläuterung hier übergangen werden kann.

Bei der in Fig. 179 skizzirten Veranlagung der Schaltung ist allerdings Voraussetzung, dass die Triebkraft für die Dynamo während der Fahrt, wenn die Geschwindig-

—■ 139 —

keit des Zugs einen gewissen Wert überschritten hat, der Wagenachse entnommen werde. Es liesse sich indessen wohl eine Vorkehrung treffen, bei welcher beim Abwärtsfahren des Zugs oder beim Bremsen desselben die Dynamo eingeschaltet und gleichzeitig als electrische Bremse und zum Laden benutzt würde. In diesem Fall würde ein Gruppenschalter für die Batterie, ähnlich dem

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Fig. 180.

bei electrischen Tramwagen gebrauchten, mit einem selbsttätigen Centrifugal-Regulator, wie solche bei Turbinenanlagen benutzt werden, Verwendung finden können, so dass z. B. bei nur 3 Meter Zugsgeschwindigkeit die Batterie in vier parallel zu einander geschalteten Gruppen, bei 6 Meter in zwei parallelen Reihen, bei 12 Meter Geschwindigkeit in einer Reihe (Serie) geladen würde.

Natürlich sind dann zwei Batterien erforderlich anstatt nur einer; während die eine Batterie geladen wird, liefert die andere Strom für die Beleuchtung und sobald letztere erschöpft ist, wird umgeschaltet und dieselbe in

Ladung gegeben und dafür die frisch geladene Batterie zur Beleuchtung verwendet. Die Ausgaben für die Batterieanlage bleiben dieselben, da bei zwei Batterien jede nur halb so gross zu sein braucht wie im Fall nur einer einzigen Batterie. — Fun hängt dieser Beleuchtungsmethode immer noch der Fachteil der Bedienung derselben an, welcher natürlich die Betriebskosten erhöht. Es ist nun wenig Zweifel, dass beim jetzigen Stand der Technik es möglich ist, solche zuverlässig functionirende automatische Einrichtungen zu treffen und die Beleuchtungsanlage so zweckmässig einzurichten, dass auch die Bedienung derselben keine grösseren Ansprüche an das Personal stellt als die gegenwärtige Beleuchtungsmethode mit Petroleum oder Gas. — Es müsste nur einmal eine grössere Bahnverwaltung diese Sache ernsthaft in die Hand nehmen wollen.

Auf rationelle Weise ist die

200. Eisenbahnwagenbeleuchtung bei den dänischen Staatsbahnen eingerichtet. In der Mitte des Zugs ist ein Beleuchtungswagen, welcher nichts als eine Accumula-torenbatterie mit dem zugehörigen Schaltbrett enthält. Yon diesem Batteriewagen aus gehen in beiden Richtungen die electrischen Leitungen, Avelche durch sehr sinnreich construirte Stöpselcontacte mit dem Beleuchtungsnetz der Personenwagen in Connection gebracht werden. Die Batterie ist derartig dimensionirt, dass die Capacität derselben ausreichend ist, bis der betreffende Batteriewagen wieder an die Ausgangsstation zurückkehrt. Dort befindet sich (in Kopenhagen) die Ladeeinrichtung, welche aus einer Dynamomaschine, die in der Reparaturwerkstätte angetrieben wird, besteht. Eine gut isolirte Leitung geht von dort in die Halle, wo die Züge ein-treffen, so dass der Batteriewagen nur an eine gewisse Stelle gebracht werden muss, um sofort nach dem Einstecken zweier Stöpselcontacte Ladestrom zu empfangen.

141

Das ist also ganz analog der Füllung der Gasbehälter in den Hauptstationen, nur mit dem Unterschied, dass die Ladung wenigstens fünf Stunden beansprucht. Wo schon die Geleis- oder Bahnhofanlage electrisch beleuchtet wird, namentlich mit Gleichstrom und nach dem Zweileitersystem, steht der Ladestrom fortwährend zurYerfügung und stellt sich ausserordentlich billig, wenn entsprechende Wasserkräfte zum Antrieb der electrischen Generatoren benutzt werden. —

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Fig. 181.

Die Züge werden nur einmal während der Fahrt geteilt und der Beleuchtungswagen kann dann entweder bei der ursprünglichen Zusammenstellung verbleiben oder mit dem hintern oder vordem Zugteil abgestossen werden. In letzterm Fall muss unter dem neu hinzukommenden Zugteil wieder ein andrer Batteriewagen sein. Bedienung erfordert der Batteriewagen nicht, mit Ausnahme der Verbindung der electrischen Kupplungen zwischen demselben und den anstossenden Wagen, welche indessen in einigen Sekunden erledigt werden kann. — Die Batterie ist auf dem Boden des Batteriewagens in einer Ebene aufgestellt, weil die Erschütterungen so am

wenigsten zur Wirkung kommen. Die Plattenebenen der Electroden sollen in der Längsrichtung des Zugs liegen. Die Zellen sind in Ebonitkasten mit gut schliessenden Deckeln untergebracht und die Verbindungen unter denselben bestehen aus elastischen, mit Guttaperchaüberzug versehenen Kupferlitzen, welche an den, an den positiven Polen anliegenden Enden verplatinirt sind.

201. Die Beleuchtung einzelner Waggons, wobei jeder Wagen unabhängig vom übrigen Teil des Zugs ist und sein eigenes Lichtreservoir hat, wird erreicht, wenn die Accumulatoren auf sämmtliche Wagen gleichmässig ver-

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Fig. 182.

teilt werden, gerade so, wie gegenwärtig die Gasbehälter an jedem Vehikel angebracht sind.

Die Batterie wird in diesem Fall zweckmässig am Wagengestell befestigt und in einem gut schliessenden Kasten untergebracht. In Eig. 181 und 182 ist die Einrichtung veranschaulicht. Je nach der Construction des Wagengestells und der Lage der vorhandenen Bremseinrichtung richtet sich die Lage und Form des Batteriebehälters.

202. Fall, wo die Batterien nicht ausgewechselt werden. Dieser ist wohl weitaus vor der Auswechslung der Batterien vorzuziehen. Die Batterie jedes Wagens besteht, je nach der Anzahl, Stärke und Brenndauer der in demselben befindlichen Glühlampen aus 8 oder 16 Elementen von 100 bis 200 Amperestunden Capacität. In

Fig. 181 ist der Batteriebehälter auf der einen Längsseite des Wagens angebracht. Big. 182 zeigt die Anordnung des Kastens und der Elementbehälter. Jede Kiste enthält hier zwei Elemente, die unter einander in Serie verbunden sind; die einzelnen Kisten sind durch elastische Stöpselcontacte mit einander in Serie verbunden. Der nach unten aufklappende Deckel ist an den Rändern mit Filz ausgeschlagen, um möglichst staubdichten Verschluss zu erzielen. Das Holz des Behälters und ebenso der Kisten ist in der Luftleere mit Paraffin imprägnirt worden, um das Schwinden und Rissigwerden desselben zu verhindern und es gegen Säuredämpfe widerstandsfähiger zu machen. In dem in Fig. 183 gezeigten Kessel werden die Holzteile (bis zum Zusammenfügen gerichtete Bretter) eingebracht, zusammen mit der nötigen Menge festen Paraffins. Hach dem Anschrauben des Deckels wird durch eine Luftpumpe oder Injector die Luft so weit als möglich ausgepumpt und dann der Kessel langsam erhitzt bis das Paraffin geschmolzen ist und die Wasserdämpfe entwichen sind. Darauf wird der Luftdruck zugelassen und die Bretter im Paraffin belassen, bis dasselbe dickflüssig wird.

Bei der Erhitzung des Kessels durch Dampf (wobei derselbe mit einem Doppelmantel ausgerüstet sein müsste) würde die Imprägnirung noch rascher und besser bewerkstelligt werden. — Die Holzwaaren müssen beschwert werden, damit nicht beim Zufliessen des Paraffins dieselben schwimmen.

Behufs Nachfüllung des verdunsteten Wassers in den Zellen und der vielleicht monatlich einmal vorzunehmenden Visitation der Batterie sollte die Lage des Batteriebehälters nicht an zu unzugänglichem Ort sein; die Form des Batteriekastens dagegen kann ganz beliebig sein, so lange nur der Elementtypus darin placirt werden kann.

Die Glühlampen, welche in diesem Fall nicht 65 oder 100 Voltlampen, sondern für 16 Volt Spannung ein-

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Fig. 183.

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gerichtet sind, sind parallel zu den beiden Batteriepolen gelegt und können durch einen Schalter ein- oder aus-

145 —

geschaltet werden. Behufs Ladung der Batterien müssen die einzelnen Wagen ebenfalls durch electrische Kupplung mit einander verbunden werden und zwar ist hier der einfachste Fall der, dass der Zug über eine Nacht oder einen Zeitraum von 6 —10 Stunden auf einem Nebengeleise liegen kann und die Ladung der Batterien während dieser Zeit von einer Stromleitung aus vorgenommen wird.

Es werden dann alle Batterien in Serie zu einander geschaltet vermittels der Kupplungen und der Strom von

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Fig. 184.

entsprechender Stärke und Spannung durchgeleitet. Wenn z. B. jede Batterie 16 — 20 Yolt gegenelectromotorische Kraft hat und die zur Ladung verfügbare Lichtleitung 100 —110 Yolt Spannung hat, können 5 Batterien in Serie mit einander geladen werden. Alles, was der die Ladung besorgende Mann zu thun hat, ist, zuerst die Stromstärke auf den vorgeschriebenen Stand einzustellen und darauf jede Stunde einmal bei jeder Batterie die Klemmenspannung zu beobachten. Erst wenn die Klemmenspannung jeder Batterie auf 8 x 2,45 = rund 20 Yolt gestiegen ist, sind die Zellen vollgeladen bis zur Gasentwicklung. Die genaue Yorschrift zum Laden muss immer von der die Accumulatoren liefernden Fabrik gegeben werden.

Schoop, Sekundär-Elemente. III. Teil.

Die Ladung der Waggonbatterien kann auch während der Fahrt zur Tageszeit geschehen, wo kein Licht gebraucht wird. Dabei kann die Dynamo, die sich auf dem Zuge befinden muss, von Wagenachsen oder durch Dampfmaschine angetrieben werden. Die einzelnen Wagen müssen dann ebenfalls mit einander electrisch verkuppelt sein und jeder Wagen kann eine oder zwei Batterien enthalten. — Die Beschreibung einer Anlage, wobei jeder Waggon zwei Batterien hatte und diese während der Fahrt von Wagenachsen aus geladen werden, findet sich in der bereits erwähnten Arbeit von Prof. Dietrich.

In Fig. 184 ist die Verkupplung der Wagen untereinander angedeutet (für Parallel betrieb).

203. Fall, wo die Batterien ausgewechselt werden. Diese Methode hat bis jetzt die grösste Verbreitung gefunden. Sie hat die Vorzüge, dass jeder Wagen seine unabhängige Beleuchtung besitzt, dass die Rangirung der betreffenden Wagen beliebig geschehen kann, also der Zug so oft geteilt werden kann, als nötig ist, dass keine Bedienung im Zug für die Beleuchtung nötig ist; dass die Ladung sämmtlicher Batterien ausserhalb des Zugs oder Bahnhofs von einer Stelle aus geschehen kann.

Als Nachteile dieser Methode sind anzuführen: in erster Linie die starke Abnutzung der Accumulatoren, welche durch das häufige Aus- und Einpacken in die Wagen leiden; die Handarbeit bei der Auswechslung der Batterie; die grössern Anlagekosten, da für jeden Wagen wenigstens zwei Batterien nötig sind, indem die eine geladen wird, während die andere auf der Fahrt ist.

Als Beispiel sei eine Calculation angeführt, welche Verfasser für eine schweizerische Bahngesellschaft lieferte. Schon im October 1888 wurde eine Probeeinrichtung mit einem Wagen der Schweizerischen Nordostbahn-Gesellschaft ausgeführt. Derselbe enthält ein Coupé I. Classe, zwei Coupés IL Classe und eine Toilette. In jedem Coupé

ist in der Glitte der Decke eine Glühlampe angebracht, ebenso eine Glühlampe auf jeder Plattform an den beiden Enden des Wagens. Diese beiden letzteren Lampen werden nur benutzt, wenn Passagiere in den Wagen hinein oder aus demselben heraus treten. Die Batterie ist in einer Kiste unter dem Boden des Wagens angebracht und wiegt 180 Kilogramm. Sie besteht aus 8 Zellen und enthält genügend Capacität, um die Lampen für 18 Stunden zu speisen. Ein Resultat dieses Experiments war, dass eine 6 kerzige Glühlampe ungefähr einer Oellampe an Beleuchtungskraft gleichkommt, welche bekanntlich eine ungenügende Beleuchtung vorstellt. Eine lOkerzige Glühlampe hingegen ermöglichte, dass im ganzen Wagen mit Leichtigkeit Zeitungsdruck gelesen werden konnte, vorausgesetzt, dass ein guter Reflector über den Lampen angebracht worden war.

Die verwendeten Zellen stammten von der Maschinenfabrik Oerlikon und hatten das aus Fig. 185 hervorgehende Aussehen. Das Gewicht der 7 positiven und 8 negativen Platten (von der in Fig. 178 gegebenen Construction) betrug 12 Kilogramm, das Gewicht der Ebonitzelle mit Deckel 1 Kilogramm und des Electrolyts 7 — 8 Kilogramm. Ladestromstärke 10 Amperes; Entladestromstärke bis 16 Amperes. Die Capacität, bei 10 Amperes Ladestrom und 7 Ampères Entladestrom, betrug im Sommer 140 Amperestunden, im Winter 110 —120 Amperestunden. Nun sind im Wagen 3 Glühlampen von je 10 N. K. und 3 Glühlampen von je 5 N. K. angebracht, welch letztere aber nur gelegentlich und während kurzer Zeit brennen. Man darf bei diesen niedrig voltigen Lampen pro Normalkerze Leuchtkraft 3 Watt rechnen, so dass die Energie zur Beleuchtung der 3 10 herzigen Lampen 3 x 10 x 3 = 90 Watt beträgt.

Bei 8 Zellen, jede zu rund 2 Yolt Spannung, ist die Batteriespannung 8 x 2 = 16 Yolt und der Strombedarf

^ = rund 6 Ampères. Die Lampen werden daher 18 bis

90

20 Stunden hintereinander mit Strom versorgt.

In dem Behälter, welcher ebenfalls auf einer Seite des Wagens angebracht war, wurden zwei Kisten, jede zu 4 Elementen (siehe Eig. 186) untergebracht. Den Verschluss des Behälters mit nach oben klappendem Deckel giebt Eig. 187. (Bei einem Wagen der Gotthardbahn war in der Mitte des Untergestells ein vollkommen freier Raum

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Fig. 185.

Ebonitzelle (mittleres Format).

Fig. 186.

Traglasten für Bahnwagenbeleuchtung.

disponibel, so dass die Kasten von der einen Längsseite des Wagens zur andern senkrecht zur Längsrichtung des Waggons angebracht werden konnten. Diese Anordnung ist deshalb vorzüglich, weil stets die Batterie auf der Perronseite ausgewechselt werden kann, wie auch der Wagen stehen möge.) Die Beleuchtung hatte während der Eahrt Zürich — Genf und zurück zu geschehen. Beim Wiedereintreffen der Wagen wurden die Kisten aus dem Behälter genommen und frisch geladene Kisten hineingestellt. Die Ladung der Batterien erfolgte in Oerlikon.

Aus nachstehender Zusammenstellung erhellt zugleich die ungefähre Einrichtung der Ladestation.

Als Norm wurde angenommen, dass ein Wagen mit einer Lichtmenge von 66 Kerzenstärken 10 Stunden lang versorgt werden müsse, oder dass die Batterie eine Ca-pacität von 660 Kerzenstunden besitzen solle.

Für grössere Wagen, welche längere Strecken zurückzulegen haben, würden zwei solcher Batterien in Verwendung kommen.

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Fig. 187.

Diese Lichtcapacität yon 2 Batterien entspricht der Lieh tcapacität * der grössten Schnellzugs-Bahnwagen mit 2 Oelgasreservoiren.

204. Einrichtungskosten eines Bahnwagens für electrische Beleuchtung.

416,— Frcs. 48,20 „

8 Accumulatoren - Zellen (Bä), zu 52 Frcs. netto...........

1    Kasten für dieselben......

3 Waggon-Deckenlampen, einfach, ohne

Klappvorrichtung, zu 10 Frcs. .    .    30,— Frcs.

2    Plattform-Deckenlampen, einfach, ohne

Klapp Vorrichtung, zu 6 Frcs. .    .    12,—    „

5 Spiral-Halter, zu 1,20 Frcs. . .    .    6,— Frcs.

5 Glühlampen, 3 zu 16 und 2 zu 6 Kerzen, zu 1,50 Frcs.......

1 ' Hauptausschalter mit abnehmbarem

Coupeschlüssel.......

1 Hauptsicherung für 15 Ampere mit

Bleisicherung........

5 kleine Sicherungen, zu 1 Frcs..    .    .

33 Meter 3 Millimeter Draht Isol. 9, zu 40 Cts. •.........

7,50 „

r—( LO

13,20 B

30 Meter 1,5 Millimeter Draht Isol. 12,

zu 16,1 Cts.........

1200 Agraffen, 1,50 Frcs. pro Mille. .

4,85 „ 1,80 „

% Kilogr. Lötzinn, pro Kilogr. 2,50 Frcs. —,50 „ 0,6 Meter Ebonitrohr, pro Meter GO Cts. —,40    „

Isolirband und Chatterton .    .

• -10 »

Summa für Materialien

87,85 Frcs.

2 Taglöhne eines Monteurs, zu 6 Frcs. 12,— Frcs. 2 Taglöhne eines Hülfsarbeiters, zu 4 Frcs. 8,—    „

Zeitverlust

Summa Accordsatz.......

Hängewerk sammt Batteriebehälter (von der Bahn zu liefern).....

25,- „

50,- „

Recapitulation.

1.    Accumulatoren - Einrichtung. . .    . 464,20 Frcs.

2.    Montage und Abrundung .... 50,—    „

514,20 „

Installation (Selbstkosten an AVaaren) . 87,50 Frcs. Installation, Arbeitslohn

25,- „

Auf die Materialien 40 % Geschäftsunkosten .    .

Auf die Arbeit 300% Geschäftsunkosten 75,—    „

. . 35,14 Frcs.

112,85    „

110,15    „

Unvorhergesehenes

737,20 Frcs. 12,80 „

750 — Frcs.

Hängewerk sammt Batteriebehälter (von

der Bahn zu liefern).....

Gesammt - Wageneinrichtung ganz com plet

50- „

800,— Frcs.

205. Berechnung der Reserve-Batterien und Ladestation.

Y oraussetzungen :

1.    Es sollen 200 Wagen electrisch beleuchtet werden.

2.    100 Wagen sollen täglich geladen werden.

Eine Batterie braucht 13 Ampère bei 20 Yolt während 10 Stunden, mithin 2600 Wattstunden (4 H. P.-Stun-den) zur Ladung.

Die Ladestation besteht aus:

1    Nebenschluss-Dynamo von 1300 Amperes und

3 960,— Frcs.

70,-    „

375,— B 125,- „ 125,- „ 750,- „ 100,- „ 312,- „

20 Volt (26 000 Watt)........

Spannschienen für diese Dynamo......

2    Amperemeter von je 800 Ampères, zu 187,50 Frcs.

2 Voltmeter von je 22 Volt, zu 62,50 Frcs. . .

2 Voltmeter von je 3 Volt, zu 62,50 Frcs. . . .

2 aut. Ausschalter für 800 Ampères, zu 375 Frcs.

2 Bleisicherungen für 800 Ampères, zu 50 Frcs..

2 Einschalter für 800 Ampères, zu 156 Frcs. .    .

Das Ladegestell besteht aus den Tran Sportwagen

für die Batterien.

1 Transportwagen für je 7 Batterien ist 1,6 Meter lang und 2,1 Meter breit.

2 250,— „ 2 250,— „ 683,- „

15 Wagen, zu 150 Frcs..........

15 Reservewagen, zu 150 Frcs.......

Kupferleitungen............

Summa 11 000,— Frcs.

100Reservebatterien sammt Kästen, zu 464,20 Frcs. 46 420,—    „

Summa 57 420,— Frcs.

Anlagekosten.

. . 150 000,— Frcs. . . 46 420,— „

200 Wagen, complet, zu 750 Frcs. . . .

100 Reservebatterien, zu 464,20 Frcs. . .

Ladestation für 100 Batterien gleichzeitig ...    11 000,— „

Summa 207 420,— Frcs.

206. B etriebskosten-Berechnung.

Es wird angenommen, dass bei Yorhandensein einer Wasserkraft die Pferdekraftstunde 3 Cts. kostet.

Die Ladung einer Batterie erfordert 2600 Wattstun-2600x3

den oder

= 10,6 Cts., also täglich pro Batterie und

736

Ladung 10,6 Cts. (15% Yerlust bei der Ladung berücksichtigt).

Bei Dampfbetrieb kann die Pferdekraftstunde zu 10 Cts. berechnet werden. Die Ladung einer Batterie kostet in diesem Palle 33 Cts.

Betriebskosten (mit Auslassung der Arbeitslöhne):

Ladung von 100 Batterien, zu 10,6 Cts. (täglich 10,60 Frcs.)

300 volle Beleuchtungstage angenommen ...    3 000,— Frcs.

4Va % Verzinsung von 207 420 Frcs...... 9 334,— „

13 926,— „

10% jährliche Prämie (für 10jährige Garantie der Platten) vom Batteriepreise: 300 Batterien • 464,20 = 139 260 Frcs.

Summa 26 260,— Frcs.

207. Vergleichung zwischen electrischer Beleuchtung und Oelgasbeleuchtung.

Bei der Ermangelung genauer Betriebsangaben über

1.    die Anzahl der Wagen,

2.    die Anzahl und Kerzenstärke der Flammen

3.    die Brenndauer in Stunden pro Jahr

lässt sich ein Vergleich nur unter Beibehaltung derselben Voraussetzungen für beide Fälle ziehen.

Es ergiebt sich aus dem Vorhergehenden, dass die Einrichtungskosten eines Bahnwagens im Mittel genommen sich ziemlich auf denselben Betrag belaufen bei Oelgas wie bei electrischer Beleuchtung, nämlich zwischen 700 — 800 Frcs.

A. Die Einrichtungskosten für 200 Wagen (Oelgasbeleuchtung) sind:

160 000,— Frcs. 47 000,— „

200 AVagen (iunere Installation und Reservoire unter dem Wagen) zu 800 Frcs. .

ca.

Oelgasanstalt für diese 200 AAragen .    .

Summa 207 000,— Frcs.

Die Betriebskosten stellen sich vielleicht wie folgt:

Eine Accumulatorenbatterie von 8 Zellen Z 515 hat eine Capacität von 1800 Wattstunden; die Glühlampen (für geringen Stromverbrauch) werden für 500 Stunden Brennzeit garantirt mit einem Stromconsum von 2,7 Watt pro Kerze.

Die Lichtcapacität der Batterie beträgt stunden.

= 660 Kerzen-

1800

2,7

Diese Capacität werde in 300 Tagen (voll) ausgenutzt; dies entspricht pro Jahr einer Gesammtliclitmenge von 660 x 300 = 198 000 Kerzenstunden pro Batterie und für 100 Batterien 19 800 000 Kerzenstunden.

3 000,— Frcs.

19^ 800 000 Kerzenstunden kosten an Kraft (Laden der Batterie die Pferdekraftstunde 3 Cts. gerechnet) ............

Die Kerzenstunde (Oelgas) kostet 0,3 Cts.

(resp. 0,5 Cts. Gotthardbahn)

19 800 000 Kerzenstunden zu 0,3 Cts..... 59 400,— „

Die Betriebsrechnung bei Oelgasbeleuchtung stellt sich deshalb etwa wie folgt:

1.    für 19 800 000 Kerzenstunden Oelgas. . .    . 59 400,— Frcs.

2.    4¹/₂ % ige Verzinsung der Anlage zu (200 Wagen

installationen und Oelgasanstalt 207 000 Frcs.) 9 315,— „

68 715,— Frcs.

Nun ist noch Eolgendes zu berücksichtigen:

Bei grösserem Maassstabe der Einführung des electrischen Lichtes in die Bahnwagen kann die Garantie der Batterie zu 7,5 °/₀ statt 10 °/₀ übernommen werden. Es ist ferner gewiss, dass, wenn die Balm Verwaltung auf eine fixe Garantie auf 10 Jahre verzichtet und die Erhaltung der Batterie von sich aus besorgt oder auf eigene Verantwortung in Auftrag giebt, der jährlich auszulegende Betrag sich auf 5°/₀ des Batteriewertes höchstens beliefe.

Die Rechnung stellte sich dann wie folgt:

Ladung yon 100 Batterien zu 10,6 Cts. (täglich lOFrcs.) 3 000,— Frcs.

4¹/₂°/₀ige Verzinsung von 207 420 Frcs.

9 334,— „

. 8 000,— „

10o/oigerErhaltungssatz der Batterie von 139 260 Frcs. 13 926,— „ Arbeit

34 260,— Frcs.

Es zeigt sich, dass bei electrischer Beleuchtung der Betrieb nur auf die Hälfte kommt wie bei Gasbeleuchtung (1 Fr. pro Cubikmeter Gas oder 0,3 Cts. pro Kerzenstärke als Grundlage). Wird aber (wie bei der Gotthardbahn) 0,50 Cts. (entsprechend 1,80 Eres, pro Cubikmeter Gas) als Grundlage gelegt, dann stellt sich der Gasverbrauch auf 99 000 Frcs., oder es stehen sich 108 315 Frcs. für Oelgasbeleuchtung und 34 260 Frcs. für electrische Beleuchtung gegenüber.

Bedenkt man nun, welche sonstigen Vorteile das electrische Licht noch bietet gegenüber dem Gaslicht, wie vollkommene Ruhe, absolute Betriebssicherheit,

Abwesenheit von Feuersgefahr, von Geruch, von Erhitzung, angenehmeres Licht,

weniger Bedienung im Gebrauch (kein Anzünden und Auslöschen wie bei Gas, sondern blosser Druck für beide Fälle), grössere Billigkeit,

dann dürfte doch die Einführung elektrischen Lichtes derjenigen von Oelgaslicht vorzuziehen sein.

208. Zugbeleuchtung in Amerika. Die gegenwärtig verwendeten Accumulatoren sind ausschliesslich von der Electrical Accumulator Comp, in New-York. 12 Zellen sind unter jedem Wagen angebracht und in Schachteln ein-montirt. Für jeden Pullman-Wagen sind 10 Glühlampen vorgesehen: 2 zu 24 Yolt Spannung, 3 zu 23 Yolt Spannung und 5 zu 22 Yolt Spannung. Die Batterien unterhalten diese Lampen für die erforderliche Zeit von 10 Stunden. Die Beanspruchung ist eine sehr heftige und hat sich herausgestellt, dass es schwierig ist, eine Batterie zu finden, Avelche so grosser Beanspruchung bei genügender Dauerhaftigkeit gerecht wird. Die gegenwärtigen Batterien sind darauf berechnet, ungefähr ein Jahr zu halten. Das grosse Gewicht derselben ist natürlich eine Unbequemlichkeit.

Die soeben beschriebene Einrichtung ist für die Beleuchtung einzelner Pullman-Wagen bestimmt. Auf den Expresszügen, welche ausschliesslich aus Salonwagen zusammengesetzt sind, hat sich eine andere Einrichtung als angenehmer herausgestellt. Auf diesen Zügen werden auch Accumulatoren - Batterien benutzt, aber dieselben werden von einer Dynamo- und Dampfmaschine, welche in einem Güterwagen untergebracht sind, geladen. Die Batterien und Zellen sind von demselben Typus wie die eben erwähnten, aber es sind für jeden Wagen mehr vorgesehen, da dieselben nicht hin und her transportât zu werden brauchen und das Gewicht derselben keine grosse Rolle spielt. 32 Zellen (eine Batterie) sind unter jedem Wagen angebracht; die im Wagen verwendeten Glühlampen sind für 60 Volts. Die Batterie ist natürlich unumgänglich notwendig auf diesem Zuge, indem sie dazu dient, das Licht ruhig zu erhalten und den Wagen, im Fall derselbe vom Zugverbande losgelöst wird, unter Licht zu halten. Sobald der Zug von der Station abfährt, , wird die Dynamo in Gang gesetzt und während der ganzen Reise im Laufen erhalten, um die Batterie so viel als möglich unter voller Ladung zu erhalten.

Der Dynamoraum ist im Gepäckwagen und durch ein Gitter von dem übrigen Teile des letztem abgetrennt. Diese Miniaturanlage besteht aus einer Eickemeyer - Dynamomaschine, welche mit der Geschwindigkeit von 900 Umdrehungen pro Minute geht und direkt mit einer 10 pferdigen Brotherhood-Maschine gekuppelt ist. Ferner ist ein regel-

rechtes Schaltungsbrett mit den nötigen Messapparaten und Regulatoren angebracht.

Die grösste Schwierigkeit im Anfangsstadium dieser Yersuche war, die richtige Dampfmaschine zu finden. Es wäre leicht gewesen, eine Maschine zu finden, welche durch Riemenantrieb mit der Dynamomaschine gekuppelt zu arbeiten gehabt hätte, aber die Riemenübersetzung musste in Anbetracht der unaufhörlichen Erschütterungen fallen gelassen werden; andererseits sind langsam gehende Dynamomaschinen von zu grossem Gewicht und Umfang. Der Dampf für die Brotherhood-Maschine wird von der Locomotive zum vollen Druck von 12—14 Atmosphären geliefert.

Um die electrische Zugbeleuchtung allgemein und durchaus praktisch zu gestalten, wäre ein billigerer und dauerhafterer Accumulator sehr wünschenswert. (Die amerikanischen Accumulatoren sind nicht so gut als die englischen oder deutschen Fabrikate.)

209. Electrische Zugbeleuchtung ist von folgenden amerikanischen Bahngesellschaften versucht worden:

Boston-Albany-Railroad zwischen New-York und Boston. Jeder Wagen mit eigener Batterie, welche an der Anfangs- und 'Endstation ausgewechselt wird.

Pennsylvania R.-R.-Cy. zwischen Philadelphia und Chicago; dito und Ladung der Batterien durch Dynamos und Dampfmaschinen auf dem Zug.

Intercolonial Railway of Canada zwischen Halifax und Quebeck ; jeder Wagen mit Separat - Beleuchtung, welche an gewissen Stationen ausgewechselt wird.

Chesapeake and Ohio R.-R.-Cy. zwischen New-York und Cincinaty; die Batterien werden auf dem Zuge geladen mit Dynamo- und Dampfmaschinen, welche von der Locomotive gespeist werden.

Chicago-Milwaukee and St. Paul R.-R.-Cy. Dynamo -Dampfmaschine und Dampfkessel mit oder ohne Batterie.

Yon folgenden englischen Bahngesellschaften:

London-Brighton and Southeoast Ry.

mit Dynamo im Gepäckwagen, welche von derWagen-achse direkt angetrieben wird.

Midland Ry.

mit Dynamo im Gepäckwagen und ebenfalls von der Wagenachse angetrieben, mit denselben electrischen Zuthaten wie bei der London-Brighton-Bahn.

Connecticut - River-Road

Dynamo von der Achse des Wagens angetrieben mit Accumulatoren im Gepäckwagen.

Ton continentalen Bahngesellschaften, welche Versuche mit electrischer Wagenbeleuchtung gemacht haben, sind dem Verfasser bekannt:

Eisenbahndirektion Berlin, Russische Staatsbahn Moskau, Bahnstrecke Paris-Orléans, Eisenbahndirektion Strassburg, *Württembergische Staatsbahn, Bayersche Staatsbahn, ^Dänische Staatsbahnen (Kopenhagen), Schwedische Staatsbahnen (Stockholm), ^Schweizerische Kordostbahn, Schweizerische Centralbahn, Jura-Simplon-Bahn, Gotthardbahn, Oberitalienische Linien (Mailand), Oesterreichische Staatsbahnen (Wien), Oesterreichische Südbahn.

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Capitel XXIX.

Schiffe mit Accumulatorenbetrieb.

210. Schon vor 15 Jahren hat A. Reck en za un mit einem elektrischen Boot den Kanal befahren und seither hat sich auf der Themse eine kleine Flotille solcher Schiffchen gebildet. Auf der Ausstellung in Chicago wurde ein Teil des Personentransportes innerhalb des Jacksonparkes und bis zur Stadt selbst durch etwa 50 Accumulatorenschiff-chen besorgt.

In Nachfolgendem soll eine Beschreibung eines circa fünfpferdigen Vergnügungsbootes mit Accumulatoren sammt einigen Versuchsergebnisseil mit demselben gegeben werden, welche aus eigenen Beobachtungen des Verfassers entnommen sind. Ein Teil der zugehörigen Angaben ist dein, von den an diesen Versuchen beteiligten Firmen, Maschinenfabrik Oerlikon, Escher, Wyss & Co., Zürich und Accumulatorenfabrik-Actiengesellscliaft Berlin, herausgegebenen Prospect entnommen. Das Vorwort giebt bereits eine passende Darstellung der Zukunftsaussichten solcher Boote.

„Seitdem die electrische Energie schon seit Jahren zu den verschiedensten Verwendungen für mechanische Betriebe, wie electrische Eisenbahnen, Tramwagen, Antrieben von Fabriken und einzelnen Arbeitsmaschinen, mit dem grössten Erfolg herangezogen worden ist, haben wir durch umfassende Versuche ein neues Gebiet für die prac-tische Anwendung' vorbereitet, nämlich dasjenige der elec-trischen Schiffe. Wir sind uns bewusst, dass dieses neue Verkehrsmittel durchaus nicht umwälzend auftreten wird, denn die Fälle, in welchen wir dasselbe als zweckentsprechend empfehlen möchten, bilden die Minderzahl. — Da, wo eine ausgiebige und womöglich schon gefasste Wasserkraft zur Verfügung steht, wie dies oft während der Facht bei bereits bestehenden Kraftanlagen der Fall ist, und wo die Entfernungen vom Gewässer, welches durch Schiffe befahren werden soll, nicht zu grosse sind, halten wir die Gelegenheit für angezeigt, electrischen Schiffsbetrieb einzuführen. Die Ersparniss an Kohlen, Wartung und Bedienungsmannschaft auf dem Schiffe selbst bewirken da eine solche Oeconomie des Betriebes, dass der Entscheid zwischen Dampfbooten und Accumulatorenbooten nicht schwer fallen kann.

Etwas weniger günstig, aber oft doch noch öcono-misch, wird der electrische Bootsbetrieb, wenn die Kraft zu demselben von Dampfmaschinen geleistet werden muss. Hier kommt noch hauptsächlich die Ersparniss an Bedienungsmannschaft auf dem Boote selbst in Betracht und der elegante, sichere elektrische Betrieb.

Das Gebiet, auf dem Accumulatorenboote schon weitgehende Verwendung gefunden haben, ist dasjenige der Luxus- und Vergnügungsfahrzeuge. Der Wegfall einer Dampf- oder Petrolmotorenanlage auf dem Schiffe sannnt der dazu erforderlichen Bedienungsmannschaft und dem Schmutz, Rauch und Geruch, sowie die beispiellos einfache Handhabung eines electrischen Bootes, welche nach einigen Minuten von jeder Dame geführt werden kann, sind Vorteile, die kein anderes Schiffssystem aufweist. Dabei ist der Gang solcher Boote absolut geräuschlos und die Sicherheit und Geschwindigkeit im Anhalten, Voroder Rückwärtsfahren sehr viel grösser als bei Dampfbooten. Die Sicherheit, mit welcher sowohl der Electromotor als

— 160

auch der Accumulator den Betrieb gewährleisten, macht Stockungen während der Fahrt fast unmöglich. Bei richtiger Wartung der Accumulatoren während des Ladens und Innehaltens der gegebenen Vorschriften wird auch der Betrieb solcher Luxusboote nicht teurer als derjenige anderer Systeme. —“

Die Hauptfrage bei der Beurteilung der Practibilität electrischer Schiffe bildet, wie überall, wo Accumulatoren in Frage kommen, die Amortisationsquote für die Batterie. Die Anlagekosten von Accumulatorenschiffen, wenn dieselben bei grossem Kräften auch teurer kommen als bei Dampfschiffen, werden durch die billige Kraft (bei Verwendung von Wasserkräften zur Ladung) compensirt. Auch die zweifellos höhere Amortisation bei electrischen Booten wird zum Teil durch die Reduction des Betriebspersonals aufgewogen. Es fragt sich eben nur, wie hoch die Amortisationsquote sein darf und ob dieselbe für den Unterhalt der electrischen Einrichtung genügt.

Also diese Unsicherheit in der Aufstellung der Betriebsrechnung bildet den einen Grund für das langsame Ausbreiten electrischer Schiffe. Ein andrer Grund liegt daran, dass die electrische Beleuchtung noch zu wenig allgemein eingeführt ist, um die Aufstellung besonderer Ladestationen für die electrischen Boote entbehrlich zu machen. Diese letztem sind aber kostspielig und umständlich in der Anlage und im Betrieb und oft die Ursache, dass auf electrische Fahrzeuge verzichtet wird. Wenn einmal an jedem Gewässer electrische Leitungen und Gleichstrom (oder Wechselstrom) verfügbar sind, dann dürfte es auch unschwierig sein, die Schiffchen an günstig gelegenen Orten aufzuladen, was dann von jedem Laien selbst besorgt werden kann.

Als letztes Haupthindernis ist endlich ein prin-cipieller Umstand zu erwähnen. Vorderhand wird die Haltung von electrischen Booten noch hauptsächlich Sport-161 — sache bleiben und da ist die massige Geschwindigkeit, welche mit solchen Schiffen erreicht wird, hindernd für solche Zwrecke. Das grosse Eigengewicht des Blei-Accumulators macht sich geltend und es würde z. B. ganz unmöglich sein, dass ein electrisches Boot mit Dampfschiffen, Naphtabooten u. s. w. ein erfolgreiches Wettfahren absolviren könnte. Allerdings wird der Nachteil der grossen Belastung des Boots zum Teil durch den gleich-massigen Antrieb der Schiffsschraube aufgehoben und bei kleinen Schiffchen könnte dieser Umstand im Verein

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Fig. 188.

mit schmalem, langgestrecktem Bau des Schiffskörpers zur Concurrenzfähigkeit führen. — Sobald natürlich der Bleisammler durch einen ebenso einfach zu bedienenden, aber doppelt so leistungsfähigen Accumulator ersetzt werden kann, wird sich der Sport mit Leidenschaft auf dieses Gebiet der electrischen Navigation werfen.

Nachstehende Angaben werden das Gesagte näher begründen.

Das in Fig. 188 abgebildete Boot hat folgende Ausmessungen:

Länge zwischen den Perpendikeln .    .    .    10,00 Meter.

Grösste Breite

1,80 „

Höhe an den Seiten im Mittelpunkt .    .    0,85    „

0,65    „

Tiefgang

Schoop, Sekundär - Elemente. III. Teil.

11

Die Accumulatoren sind unter den beiden an den Längsseiten des Schiffes laufenden Sitzbänken untergebrackt, und zwar besteht die Batterie aus 72 Elementen von derselben Grösse und Construction, wie am Schluss des Capitels über Eisenbahnwagenbeleuchtung beschrieben wurden. Gewicht einer completen Zelle 18 Kilogramm, Höhe 25 Centimeter, Länge 22 Centimeter, Breite 17 Centimeter. Capaci-tät bei 16 Ampères Ladestromstärke und 25 Ampères

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Fig. 189.

Fig. 190.

Entladestromstärke 100 Amperestunden. Die Batterie ist in 4 Gruppen von je 18 Elementen angeordnet, welche Gruppen entweder

a)    sämmtlich parallel geschaltet (Spannung 36 Volts) oder

b)    paarweise parallel und die beiden Paare in Serie geschaltet (Spannung 72 Volts) oder

c)    zwei Gruppen parallel und die andern zwei Gruppen dazu in Serie geschaltet (Spannung 108 Volts) oder

d)    sämmtlich in Serie geschaltet werden können (Spannung 144 Volts).

Unter Berücksichtigung des Widerstandes der Verbindungsleitungen dieser Gruppen mit dem Gruppenschalter

und des Umstandes, dass die Elemente mit gelatinirtem Electrolyt gefüllt waren, betrug die Klemmenspannung bei der Entladung am Anfang nur 130 Volts.

Das Gewicht der ganzen Batterie beträgt 18 x 72 = 1300 Kilogramm.

Die Kraftabgabe bei 25 Ampères Entladestromstärke und 130 Volts ist 3250 Watt = 4,4 HP. Bei einem Nutzeffect des Motors von 90°/o ist die treibende Kraft rund 4 Pferdekräfte. Diese kann 4 Stunden lang andauern, nach welcher Zeit die Batterie erschöpft ist und wieder aufgeladen werden muss.

Das Gewicht des Schiffskörpers, der aus Eichenholzplanken aufgebaut ist, kann zu 400 Kilogramm geschätzt werden, das Gewicht des Motors (für 30 Ampères und 130 Volts) betrug ebenfalls 400 Kilogramm, so dass die Last ohne Mannschaft 2100 Kilogramm betrug. Bei den Probefahrten waren 4 Mann vorhanden, welche bei dem mittlern Gewicht von 70 Kilogramm die Last auf 2380 Kilogramm erhöhten. — Vom Gruppenschalter ist in Eig. 190 eine Ansicht gegeben, eine nähere Beschreibung desselben ist im Capitel über die Tramwagen gegeben. Wenn der Hebel ganz senkrecht steht, ist der Stromkreis unterbrochen; bei der Drehung desselben nach rechts bedeutet Contact I (alle Gruppen parallel), Contact II halbe Spannung, Contact III ³/₄ Spannung und Contact IV ganze Spannung (reine Serienschaltung).

Ausser dem Gruppen Schalter ist, unmittelbar auf dem Motor befestigt, noch ein Commutator vorhanden, welcher die Stromrichtung in der Armatur des Motors umkehren lässt und dadurch Vorwärts- und Rückwärtsfahren er

möglicht.

211. Schiffsmotor.

Der von der Batterie gelieferte Strom wird zum Zwecke der Fortbewegung des Fahrzeuges durch einen Electromotor in mechanische bewegliche Kraft verwandelt. Dieser Electromotor unterscheidet

164 ■—

sich von Electromotoren für andere Zwecke nicht wesentlich; es wurde ihm nur eine dem Schiffsraum möglichst angepasste Form gegeben.

Der öpferdige Motor besitzt ein hufeisenförmiges Magnetgestell mit zwei Magnetspulen und einem tiefliegenden rotirenden Anker. Derselbe ist als Trommel gewickelt. Sein Communtator gleitet unter einem Paar von einander gegenüberstehenden Kohlenbürsten, welche keine Verstellung bei verschiedener Fahrrichtung erfordern. Die Lager sind mit automatischer Schmierung versehen. Das Ganze ist nach unten durch eine Schale gegen eindringendes Wasser .geschlitzt.

(Die grösseren Typen von Motoren sind von der bei der Maschinenfabrik Oerlikon für Strassenmotorenwagen angewendeten Bauart. Dieselben gleichen in ihrer äusseren Form einem auf eine Kante gestellten Würfel und passen deshalb sehr gut in die Schiffsform hinein. Das Magnetgestell bildet an sich ein geschlossenes Gehäuse, in welches von unten kein Wasser eindringen kann. Im Innern befinden sich den 4 Polen entsprechend 4 magnetisirende Spulen. Der Anker ist im Gegensatz zu den kleineren Typen als Grammring gewickelt. Die Armaturdrähte sind in tiefe Nuten des Ankers verlegt und auf seriöse Weise gegen Beschädigung geschützt. Auch bei diesen Motoren ist bei verschiedener Belastung oder Umkehrung der Bewegung keine Verschiebung der Bürsten nötig. Die Lager sind ebenfalls automatisch geschmiert.)

Bei beiden Modellen von Motoren wird die Achse des Motors flexibel oder fest, aber immer direct, ohne irgend ein Zwischengetriebe, mit der Schraubenwelle des Schiffes verkuppelt. Auf diese Weise wird Geräusch und Reibungsverlust vermieden und die Bedienung vereinfacht.

Bei den Motoren ist viel Gewicht darauf gelegt worden, dass die einzelnen, der Abnützung ausgesetzten Teile leicht zugänglich und auswechselbar sind.

212. Ladestation. Die Versorgung der Accumulatoren-schiffe mit electrischem Strom kann auf verschiedene Weise erfolgen. Am bequemsten gestaltet sich dieselbe, falls von einer bereits vorhandenen Electricitätsquelle einfach der Strom entnommen werden kann. Ein Accumulatorenschiff kann an jeder Gleichstromanlage, sei es für Licht- oder Kraftzwecke, geladen werden. Zu dem Ende wird ein kleines Schaltbrett an einem geschützten Ort angebracht und durch zwei biegsame, abnehmbare Kabel die Verbindung des Schaltbrettes mit der Schiffsbatterie hergestellt, während die Stromleitung der Licht- oder Kraftanlage fest an das Schaltbrett angelegt wird. Die gewöhnlichen Spannungen bei solchen Lichtanlagen sind 65 und 110 Volt und die Schaltung der Batterie muss für jeden Fall besonders berücksichtigt werden.

Ist aber keine Gelegenheit zum Anschluss an eine bereits vorhandene electrische Anlage vorhanden, dann muss eine eigene Ladestation errichtet werden. Bei Booten von nicht über 10 Pferdestärken besteht die Einrichtung einer solchen aus einem Petroleummotor, welcher vermittelst Riemenübersetzung eine Dynamomaschine (Nebenschlusstypus) treibt, welche ihrerseits einen Strom der erforderlichen Stärke und von genügender Spannung liefert, um sämmtliche Elemente der Batterie hintereinandergeschaltet zu laden. Der Strom geht dann vom negativen Pol der Dynamo durch die Bleisicherung, den Strommesser und einen Stromrichtungsanzeiger nach dem negativen Pol der Batterie und, nachdem er dieselbe durchlaufen hat, tritt er vom positiven Pol des Accumulators aus, um durch den automatischen Ausschalter und den Handausschalter zum positiven Pol der Dynamomaschine zurückzukehren. — Der automatische Ausschalter dient dazu, im Falle eines unvorhergesehenen langsamen Ganges oder von Stocken des Petroleummotors den Rückfluss des Stroms aus der Batterie in die Dynamo zu verhindern.

An dessen Stelle kann auch ein automatischer Ein- und Ausschalter benutzt werden, welcher den Stromkreis unterbricht, sobald die Dynamospannung tiefer als die Batteriespannung sinkt und die Ladung wieder herstellt, sobald die Spannung des Dynamostroms höher als diejenige des Accumulators ist.

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Fig. 191.

Schema einer Ladestation für electrische Schiffe.

In vorstehender Fig. 191 ist ein Schema der Ladestation gegeben.

d die Lade-Dynamomaschine h der dieselbe antreibende Motor b Amperemeter

a ist die Accumulatorenbatterie

e ein Kegulirwiderstand f Ausschalter

g Automatischer Ausschalter c Bleisicherung

V Voltmeter

s Stromrichtungsanzeiger.

Bei Fig. 192 sind die Apparate wie oben bezeichnet. Auf den beiden, auf der rechten Seite des Brettes liegenden, mit — und + bezeichneten Punkten werden die, von den beiden Batteriepolen kommenden Leitungen angeschlossen, und auf den beiden, am oberen Rande des Brettes markirten Punkten die entsprechenden Leitungen von der Dynamomaschine befestigt.

Da, wo die Ladung des electrischen Bootes einfach von einer bestehenden Stromleitung aus erfolgen kann,

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Fig. 192.

Schema des Schaltbretts der Ladestation.

wird das Schaltbrett im Boot selbst befestigt, und es ist nur erforderlich, die Stromzuführungen von der Leitung an das Brett anzuklemmen. In solchem Falle prüft man mit Polreagenspapier oder dem Berghaus’schen Polindi-cator, welches der positive Pol an der Leitung ist, und verbindet denselben mit der + Klemme (oben) am Schaltbrett. Ohne vorherige Prüfung der Leitungspolarität sollte man nie zur Ladung anschliessen, da die Maschinen in den betreffenden Stationen sich umpolarisiren können, was auf die Beleuchtung von keinem Einfluss, wohl aber von ruinöser Wirkung für die Batterie sein kann, indem dann letztere verkehrt gerichteten Strom erhält. In solchen Anlagen empfiehlt sich an Stelle des automatischen Ausschalters g am Schaltbrett ein automatischer Aus- und Einschalter, welcher erst einschaltet, wenn die Stromrichtung die richtige ist.

213. Probefahrten mit einem Boot von Escher, Wyss & Co. in Zürich.

I.    Sämmtliche 72 Elemente in Serie geschaltet:

Die Strecke Zürich-Bendlikon, 5 Kilometer, wurde in 28 Hinuten 15 Secunden durchfahren, Geschwindigkeit pro Stunde 10,75 Kilometer, Tourenzahl der Schraube 330;

Yolts während der Probefahrt 129,

29,

Ampères „    „    „

Tiefgang achter 850 Millimeter,

„ vorn und im Bug 630 Millimeter,

Besatzung 4 Mann,

Fahrzeit, bis das Yoltameter 122 und das Amperemeter 25 zeigte, 3 Stunden 11 Minuten,

Ladezeit, bis die Accumulatoren wieder 160 Yolt (bei 20 Ampères) hatten, 5¹/₂ Stunden.

II.    Zwei Gruppen parallel und die zwei anderen Gruppen dazu in Serie geschaltet:

Die Strecke Zürich-Bendlikon, 5 Kilometer, wurde in 32 Minuten 40 Secunden durchlaufen,

Geschwindigkeit pro Stunde 9,3 Kilometer,

Tourenzahl der Schraube 296,

Yolts während der Probefahrt 102,

22

Ampères „    „    „

Tiefgang achter 850 Millimeter,

„ vorn Besatzung 4 Mann,

Fahrzeit, bis das Yoltmeter 95 und das Amperemeter 18,5 zeigte, 4 Stunden 39 Minuten.

630

III. Je zwei Gruppen parallel und diese Paare in Serie zu einander geschaltet:

Die Strecke Zürich-Bendlikon, 5 Kilometer, wurde in 46³/4 Minuten durchlaufen,

FahrgescliAvindigkeit 6,44 Kilometer,

Tourenzahl der Schraube 230,

Volt während der Fahrt 70,

Ampères „

Tiefgang achter 850 Millimeter,

630

„ vorn

Besatzung 4 Mann,

Fahrzeit, bis das Voltmeter 65 und das Amperemeter 15 zeigte, 12 Stunden.

214. Probefahrten mit einem kleinern Boot. Nur zum

Vergleich, und um den Einfluss der Umdrehungszahl der Schraube auf den Nutzeffect der Kraftäusserung annähernd zu zeigen, seien vier Fahrten mit einem kleinern Schiffchen angeführt, welches 36 Elemente B.₂ (also genau die halb so grosse Batterie wie im vorigen Fall) enthielt. Gewicht der Batterie 36 x 18 = 650 Kilogramm, Gewicht des Motors 100 Kilogramm.

Gewicht des Bootes, das äusserst leicht (aus Pappelholz) gebaut ist, ca. 200 Kilogramm.

Es hat sich bei beiden Booten gezeigt, dass die Form der Schrauben, die Umdrehungszahl derselben und die Länge des Schiffes von Einfluss auf die resultirende Geschwindigkeit des letztem waren.

Die Besatzung betrug stets 4 Mann.

1. Probefahrt mit dem Treichler’schen Boote (V₄); 18 Volt Spannung.

Abfahrt 3,39 (Dampfschiffsteg in Bendlikon),

Ampere 11,

Volt 18,

Tourenzahl 450,

Ankunft 4,46 (Enge Schloss).

Die Strecke von Bencllikon Dampfschiffsteg, welche 5,0 Kilometer beträgt, wurde somit in 1 Stunde 5 Minuten zurückgelegt.

2.    Probefahrt (Y₂); 35 Yolt.

Abfahrt 4,50 (Enge Schloss),

Ampère 19,5,

Yolt 32 — 33,

Tourenzahl 840,

Ankunft in Bendlikon Dampfschiffsteg 5,27, Fahrtdauer 37 Minuten.

Ampère und Yolt blieben constant. Fahrgeschwindigkeit mit V₂ Stellung 7,8 Kilometer pro Stunde.

3.    Probefahrt (³/₄); 54 Yolt.

Abfahrt 6,40 (Enge Schloss),

Ampère 27—28,

Yolt 47—48,

Tourenzahl 1100,

Ankunft in Bendlikon 7,13,

Fahrtdauer 33 Minuten; Geschwindigkeit 9,1 Kilometer pro Stunde.

4.    Probefahrt (⁴/₄); 70 Yolt.

Abfahrt 6,6 (Bendlikon Dampfschiffsteg),

Ampere 39 — 40,

Yolt zuerst 68, nachher 65,

Tourenzahl 1300,

Ankunft in Enge Schloss 6,36,

Fahrtdauer 30 Minuten; Geschwindigkeit 10,0 Kilometer pro Stunde.

Capitel XXX.

Strassenbahnwagen mit Accumulatorenbetrieb.

215. Wenn zum Schluss der Betrachtungen über die Anwendungsarten von electrischen Accumnlatoren noch die Traction von AVagen an einem Beispiel hier erläutert wird, geschieht dies nicht so sehr deshalb, weil sich der electrische Sammler auf diesem Feld eine Position erobert hat, sondern mehr, um die Möglichkeit der Verwendung von Accumulatoren für solche Zwecke zu discutiren. Es hat während der letzten 10 Jahre an zahlreichen, in kleinerem oder grösserem Maassstabe durchgeführten Versuchen, Accumulatorwagen auf Strassenbahnnetzen zu betreiben, nicht gefehlt und eine gründliche Uebersicht und Kritik der besonders in den Vereinigten Staaten Nordamerikas, aber auch in Deutschland, Frankreich und England stattgehabten Ergebnisse solcher Versuchsbetriebe wäre verlockend genug und würde den vollen Beweis für die kurzen, nachstehenden Ausführungen erbringen. Der Verfasser muss sich indessen hier darauf beschränken, nur das Kesultat aller dieser Erfahrungen anzuführen.— Gegenwärtig sind besonders zwei Städte, auf deren Strassen-bahnnetz noch Accumulatorwagen betrieben werden, zu nennen, nämlich Paris und Birmingham.

In Paris functioniren auf drei Strecken — St. Denis-Madeleine, St. Denis-Opera und einer ausserhalb der

Stadt gelegenen Strecke — im Ganzen 24 Wagen. Es scheint, dass die Gesellschaft, welche die Accumulatoren für diese Wagen fabricirt und geliefert bat — La Société anonyme pour le travail électrique des métaux, 13 Eue Lafayette, Paris — in der Weise eine Abkunft mit einer Pariser Trambahngesellschaft getroffen hat, dass der Accu-mulatorenfabrik pro Wagenkilometer ein bestimmter Betrag ausbezahlt wird und diese die Ladung und den Unterhalt der Batterie selbst zu besorgen hat. Wenn den Versicherungen der Organe dieser Accumulatoren-fabrik Glauben geschenkt werden darf, wären die Accumulatoren wagen ein profitables Unternehmen, das jährlich einen guten Gewinn abwerfe. Natürlich entzieht sich dem ausserhalb stehenden Beobachter jegliche Controlle dieser Behauptung, und da die Société anonyme etc. bis jetzt noch keine so ausführlichen Betriebsrechnungen bekannt gegeben hat, dass mit etwelcher Sicherheit daraus die Betriebskosten pro Wagenkilometer berechnet werden könnten, hat es auch kein grösseres Interesse, diese Anlage hier näher zu betrachten. (Eine von der Gesellschaft stammende Beschreibung der Anlage findet sich in „La lumière électrique“, 1892/93.)

Es möge nur erwähnt sein, dass die in den Pariser Wagen verwendeten Accumulatoren nach dem System von Laurent-Cély gebaut sind (s. Sekundär-Elemente, II. Teil) und sonach sowohl die positiven als die negativen Platten aus Bleigittern bestehen, die mit Bleischwamm resp. Bleisuperoxyd ausgefüllt sind. Die Construction der Gitter, welche bei der Umgiessung der tafelförmigen Chlorbleipastillen resultiren, ist beinahe identisch mit den bekannten Gittern, welche auch die Electroden der Elemente der Electrical-Power-Storage-Co. zeigen; das Gitter wird durch sich rechtwinklig kreuzende Stäbe gebildet, die in einem Abstand von ca. 10 Millimetern voneinander stehen, deren Querschnitt aber nicht nach aussen hin konisch

173 —

zuläuft, sondern nach der Mitte der Platte, also X förmig ist. — Es hat sich gezeigt, dass nach einer gewissen Arbeitsleistung das Superoxyd in den positiven Platten weich und zuletzt breiartig und dann von der Säure aus dem Gitter herausgespült und auf den Boden des Zell-gefässes abgesetzt wird. Die dadurch notwendig gewordene häufige Reinigung der Elemente führte zur Adoptirung der in Fig. 193 dargestellten Construction. Die Verbesserung resp. Neuerung bei dieser Zelle gegenüber der früher

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Fig. 193.

Traetionszelle.

gebrauchten besteht darin, dass jede Superoxydplatte mit einem Asbesttuch bedeckt (das Stecken der positiven Platte in einen Asbestsack wäre noch gründlicher) und der Raum zwischen je zwei Platten durch ein Holzbrett ausgefüllt wird. Dadurch wird die Asbestlage fest an die Oberfläche der Superoxydplatte gedrückt und, das ist der Zweck dieser Construction, das Superoxyd kann jetzt nicht mehr aus dem Gitter herausfallen. Um für die nötige Menge Säure Raum zu schaffen, sind die zwischen den Platten sitzenden Holzbretter nicht massiv, sondern mit zahlreichen Bohrungen versehen, welche, damit die Säure einigermaassen circuliren kann und um auch den sich an den Platten entwickelnden Gasblasen Auslass zu

verschaffen, durch Rinnen untereinander in Communication stehen.

In Fig. 193 ist die erste Platte (von vorn betrachtet), deren Yerbindungslappen links steht, eine solche Super-oxydplatte; die heller gehaltene Fläche bedeutet das Asbesttuch; an diesem liegt das mit den Bohrungen und

Fi". 194.

Querschnitt einer Sitzhank.

Rinnen versehene Holzbrett an und jetzt kommt die erste negative Platte (von vorn gerechnet). Die gleichnamigen Platten sind durch Messingschrauben an eine Kupferstange befestigt. — Die Elemente, welche sich in offenen Ebonitkasten (ohne Deckel) befinden, sind in den Wagen unter den Sitzbänken, die parallel mit der Längsachse des Wagens auf beiden Seiten laufen, untergebracht und werden seitlich herausgenommen, um auf Ladegestelle gebracht und wieder geladen zu werden.

Fig. 194 giebt einen Querschnitt einer Sitzbank; die durch das Quadrat angedeutete Fläche stellt den Aufriss einer Zelle vor. — Die Batterie für einen Wagen ist in vier Gruppen geteilt, welche ähnlich wie unter Capi tel „Electrische Boote“ auf vier verschiedene Arten geschaltet werden können. Beim Laden wird jede Wagenbatterie für sich aufgeladen, wobei sämmtliche Elemente in Serie miteinander verbunden sind.

216. Die Accumulatorenwagen in Birmingham sind eine Zeit lang mit Accumulatoren von Epstein-London betrieben worden. Die Electroden in diesen haben als leitenden Träger eine Seelenplatte, welche beinahe identisch mit der Tndorplatte ist (s. Sekundär-Elemente, II. Teil). Dagegen ist das active Material auf diesen Platten nicht durch Pasten angebracht, sondern durch electrochemische Formation (Behandlung mit verdünnter Salpetersäure) erzeugt worden. Ausführlichere Angaben über diese Anlage finden sich in „The Electrician“, 1893).

Mit Recht darf gesagt werden, dass zur Zeit kein System electrischer Traction so einfach, sicher und elegant erscheint, als gerade das mit electrischen Sammlern. Ueber die technische Ausführbarkeit von Accumulator-bahnen, solange die Linien nicht erhebliche Steigungen (über 5—7°/o) aufweisen, kann nicht der geringste Zweifel bestehen. Die zahlreichen Demonstrationen, die in dieser Hinsicht gemacht worden sind, haben dies zur Genüge dargethan. Der einzige Zweifel, der allerdings bedeutend genug ist, um die Verbreitung der Accumulatorentraction vollkommen zu hindern, liegt im Kostenpunkt des Systems. Nun ist der Nutzeffect der Accumulatoren so gross, dass derselbe schwerlich von irgend welchen andern Trac-tionssystemen mit oberirdischer oder unterirdischer Stromzuführung übertroffen wird und die Anlagekosten beim Accumulatoren system übersteigen diejenigen für das Oberleitungssystem kaum und sind im Vergleich mit Unterführungssystemen sogar noch bedeutend geringer.

217. Es ist also allein die Amortisationsquote, welche

bisher durch deren hohen Betrag die erfolgreiche kommerzielle Ausbeutung des Accumulatorensystems verhindert hat.

Man darf vielleicht sagen, dass bis jetzt noch keine Construction von Accumulatoren die practische Dauerprobe im Tractionsbetrieb so über allen Zweifel bestanden hat, dass auf Grund derselben eine sichere Rentabilität und Concurrenzfähigkeit der Accumulatorwagen

abgeleitet werden konnte. Anderseits könnte es verfrüht erscheinen, wenn daraus die Unmöglichkeit, Strassen-wagen mit Bleiaccumulatoren mit Erfolg zu betreiben, gefolgert würde. Die ganze Frage gipfelt doch offenbar darin, dass die Platten der Sammlerelemente unter den betreffenden Betriebsbedingungen eine genügend grosse electrische Arbeit leisten können, bis der Ersatz derselben durch neue Platten ohne Verlust vorgenommen werden kann. Nun ist das zu erreichende Ziel nicht in unabsehbar weiter Ferne, indem bei gewissen Linien bereits bei dem doppelten der Betriebsdauer, welche die Platten wirklich gezeigt hatten, die practische Verwendbarkeit derselben sicher gestellt wäre. Es ist daher vorauszusehen, dass die Anstrengungen, Bleisammler so weit auszubilden, dass dieselben für Strassenbahnwagen als Kraftquelle nützlich verwendet werden können, noch nicht so bald zum Stillstand kommen werden und ein Beweis dafür, dass diese Bemühungen mit oder ohne Erfolg abschliessen werden, dürfte heute schwerlich erbracht werden können. — Jedenfalls scheint dem Verfasser wahrscheinlich, dass wenn innerhalb der nächsten 5 oder 10 Jahre die Accu-mulatorentraction erfolgreich in Concurrenz mit den jetzt noch gebräuchlichen Transportmitteln treten sollte, dies auf Grundlage des Bleiaccumulators eher als auf der irgend einer andern, heute bekannten galvanischen Combination sein dürfte. — Die Lösung des Problems ist rein electro-chemiseher ÜNTatur und wird im wissenschaftlichen Laboratorium weit eher als auf dem Gebiete der Praxis gefunden werden.

218. Als Beispiel für die Berechnung von Anlagen mit

Accumulatorwagen möge ein Project Raum finden, das Verfasser für die beabsichtigte electrische Bahn der Stadt Basel 1893 entworfen hatte. (Inzwischen ist der electrische Tram in Basel nach dem Oberleitungssystem der Firma Siemens & Halske ausgeführt worden.)

r-37.«

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Auf der 2,746 Kilometer langen Strecke Centralbahnhof Basel bis Badischer Bahnhof Basel sollen die "Wagen in Intervallen von 6 Minuten verkehren. Jeder Wagen ist für 30 Personen Fassung vorgesehen; die zulässige maximale Geschwindigkeit, welche nicht überschritten werden darf, wurde zu ca. 11 Kilometer, die minimale Geschwindigkeit zu 6,1 Kilometer pro Stunde festgesetzt; die tägliche Betriebszeit endlich beträgt 14 Stunden.

Auf Grundlage des in Fig. 195 gegebenen Profils der Strecke lässt sich die mittlere Arbeit folgendermaassen berechnen: Das Gewicht des Wagens für sich beträgt 2600 Kilogramm, das Gewicht des Motors mit Uebersetzung 1300 Kilogramm, das Gewicht von 30 Personen 2100 Kilogramm, das Gewicht der Batterie (angenäherte Annahme) 2000 Kilogramm, zusammen 8000 Kilo

Fig. 195.

Profil der Strecke Centralbahnhof-Badischer Bahnhof.

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Nun stellte sich die Be

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rechnung der mittleren Arbeit unter Annahme des Oberleitungssystems und 500 Volts Betriebsspannung der Linie mit Berücksichtigung der in

Sc hoop, Sekundär-Elemente. III. Teil.

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ïig. 196 gegebenen Motor- Characteristic bei einem Brutto-Wagenge wicht von 5,8 Tonnen, wie in nebenstehender Tabelle angeführt ist.

Formel: Stromstärke =

5,8 x 9,81

(« + ß) V.

500 x 0,82

Nimmt man den Aufenthalt während der Hin- und Rückfahrt unterwegs zu 4 Minuten an und rechnet dazu

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Fig. 196.

Oerlikon - Motor - Characteristik.

auf jeder Endstation je einen Aufenthalt von 1 Minute, dann stellt sich die Fahrdauer auf

16,13 -)- 18,64 + 4 + 2 = rund 42 Minuten.

Die mittlere Stromstärke während einer Hin-und Rückfahrt ist dann:

55,44 + 131,68 x 1,25¹) = 5,6 Ampere.

42

Die mittlere Kraft aber 5,6 x 500 = 2800 Watt.

219.

Berechnung der mittleren Arbeit.

Steigung in

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es bahnhof —►> Bad. Bahnhof

CD

Fahrt Bad. Bahnhof —-> Centralhahnhof

auf

Fahrgeschwind. in M. per Min.

Fahrdauer in Minut.

Amperes bei 500 Y.

Ampères X Minut.

Fahrgeschwind. in M. per Min.

Fahrdauer in Minut.

Ampères bei 500 Y.¹

Ampères X Minut.

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16,13

55,44

18,64

131,68

NB. Die fettgedruckten Zahlen (182) bedeuten die maximal zulässige Geschwindigkeit, die in allen Gefällen durch Yorschalten von Widerstand erzielt werden muss — 102 gleich minimal zulässige Geschwindigkeit.

Es müssen, wie aus dem in Eig. 197 skizzirten Eahr-plan hervorgeht, 7 Wagen in Circulation gesetzt werden, um den vorgeschriebenen 6 - Minutenbetrieb zu erfüllen.

Nun ist es am vorteilhaftesten, wenigstens so weit dies nach der Natur des Accumulators zulässig ist, die Batterie möglichst rasch zu entladen, oder mit andern

Gentralbahnkof

12

18

24

30

36

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Badischer Bahnhof

Fig. 197. Fahrplan.

Worten, dieselbe so stark als nur erlaubt ist, zu beanspruchen. Es geht sofort hervor, dass von zwei Batterien von derselben Capacität, bei welchen die eine nur so entladen wird, dass bei der betreffenden Stärke des Entladestroms die Capacität erst in 5 Stunden erschöpft wird, wogegen die Capacität der andern Batterie, bei annähernd der doppelten Stärke des Entladestroms schon in 2¹/i Stunden erschöpft werden darf, diese letztere Batterie (gleiche Gewichte beider Batterien vorausgesetzt) viel vorteilhafter

ist für Tractionszwecke. Denn um die maximale oder auch mittlere Kraftleistung, die der Wagen erfordert, zu produciren, braucht es von der Batterie mit der kurzen Entladungszeit bloss halb so viel Gewicht als von der andern; es muss daher auch weniger Arbeit geleistet werden, um das Batteriegewicht zu transportiren, wodurch sich die Triebkraft für den gesammten Wagen reducirt und der Nutzeffect der aufgewendeten Arbeit, auf das Personengewicht bezogen, erhöht. Nun steht der möglichst raschen Entladung des Sammlers der Umstand entgegen, dass die Lebensdauer der Superoxydplatten bei massigen Entladungsstromstärken bedeutend günstiger sich gestaltet als bei hohen. Für jede bestimmte Construction muss deshalb der goldene Mittelweg durch Dauerproben ermittelt werden.

Bei dem in Eig. 198 dargestellten Element, welches als Superoxydelectrode Seelenplatten mit ausserordentlich grosser Oberfläche und viel activem Material enthält, wurde eine 3sttindige Entladungszeit angenommen und die Ladezeit zu 6—7 Stunden. — Wenn während der Nacht die Batterien so geladen werden, dass am Morgen dieselben betriebsbereit zur Verfügung stehen, stellt sich die Benutzung folgendermassen:

Vormittags 6 — 9 Batterie A in Fahrt,

Batterie A in Ladung 9—3 Nachm.,

„    9 —12 Batterie B in Fahrt,

Batterie B in Ladung 12 — 6 Nachm., Nachm. 12 — 3 Batterie C in Fahrt,

Batterie C in Ladung 3 — 9 Abends,

,,    3 — 6 Batterie A in Fahrt,

Batterie A in Ladung 6 —12 Nachts,

„    6 — 9 Batterie B in Fahrt,

Batterie B in Ladung 9 —12 Nachts und 6 — 9 Vormittags.

Endlich ist pro Wagen noch eine Reservebatterie D vorgesehen, so dass jede Batterie pro Tag 1¹/₂mal entladen wird im Durchschnitt. — Nun handelt es sich um das Gewicht der erforderlichen Batterien. Dasselbe wurde zu 2 Tonnen pro Wagenbatterie angenommen.

¹

Hierbei sind 25% Zuschlag für das Anfahren der "Wagen gemacht worden.

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2 0 cm.

Fig. 198.

Oerlikon - Tramaccumulator.

= 3860 Watt.

Die mittlere Kraft ist dann 2800 x 8

5,8

Die Arbeit (bei 3ständiger Entladung) 3860 x 3 = 11580 Wattstunden.

Die maximale Kraft, welche die Batterie zu leisten

hat, ist bei 51 °/₀₀ Steigung (am Steinenberg) und bei 6,2 Kilometer Fahrgeschwindigkeit pro Stunde:

= 13,5 HP oder 9936 Watt.

Max. Kraft = 8 (10 + 51) x 1,7

75 x 0,82

Hierbei ist der Tractionscoefficient zu 10 Kilogramm pro Tonne und der Nutzeffect des Motors (incl. Ueber-setzung) zu 82°/o angenommen worden.

Die Batterie eines Wagens besteht aus 120 Zellen, welche in 4 Gruppen von je 30 Zellen abgeteilt ist. Die Batteriespannung (in reiner Serienschaltung) beträgt 240 bis 220 Yolts; danach berechnet sich

= 16—17,5 Amperes.

Die mittlere Entladestromstärke zu 3860

240

Die maximale Entladestromstärke zu

9936

240

= 41,4 — 45,1 Ampères.

Die Capacität eines Elements zu

17,5 x 3 = 52,5 — 48, rund 50 Amperestunden.

Das Gewicht eines Elements darf maximal 16 Kilogramm betragen.

Das in Eig. 198 dargestellte Oerlikon-Element hat 13 Platten von 140 x 140 x 5 Millimeter Format, 6 positive und 7 negative, welche zusammen 10 Kilogramm wiegen; die Ebonitzelle wiegt 1 Kilogramm, der Electrolyt 5 Kilogramm.

Die Capacität beträgt bei

40

16 Ampère Entladestromstärke 75 Amperestunden 41 4

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Das Element wird somit im Betrieb nur auf etwa ²/₃ seiner Capacität entladen und dies ist ungemein vorteilhaft für eine gute Betriebsdauer der Platten.

Die ganze Batterieanlage besteht also aus 7x4 Batterien = 28 oder 28 x 120 = 3360 Elementen.

220. Nun ist derVerkaufspreis pro Element etwa 50Frcs., so dass eine Wagenbatterie auf 50 x 120 = 6000 Eres, und der Betriebssatz pro Wagen auf 6000 x 4 = 24000 Frcs.

zu stehen kommt.

Die totale Batterie-Anlage beträgt

24000 x 7 = 168000 Frcs.

Die Ebonitzellgefässe repräsentiren etwa 20 % des

Verkaufswerts oder.........

Die Bleiplatten für sich allein repräsentiren etwa

20°/J des Verkaufswerts oder......

Die Isolation und Armaturen repräsentiren etwa 5% des Verkaufswerts oder

33 600,— Frcs.

33 600,— „

.    8 400,— „

75 600,— Frcs.

Diese Summe stellt ungefähr den Materialwert der Anlage dar und dürfte mit 10°/₀iger Amortisation annähernd eingesetzt werden. Der Rest der Anlagekosten, der die Handarbeit, Yerwaltungskosten etc. vorstellt, muss innerhalb derjenigen Zeit getilgt werden, welche verfliesst bis die Elemente wieder mit frischen Platten montirt werden müssen.

Es ist hier nicht der Ort, eine detaillirte Verrechnung der Erstellungskosten von solchen Elementen zu geben, noch auch die, für die einzelnen Teile jeden Elements gültigen Amortisationsquoten zu discutiren. Wenn es sich um grössere Batterieanlagen handelt, deren Wert z. B. eine Viertelmillion erreicht oder übersteigt, besteht der billigste Weg, die Batterien in betriebsfähigem Zustand zu erhalten, darin, dass die betreffende Strassen-bahngesellschaft die Herstellung der Elemente selbst übernimmt. Bei solchen grösseren Aufträgen dürften, wenn eine Accumulatorenfabrik die Lieferung und Garantie für die Sammler übernimmt, in der Regel auch Ausnahmepreise Platz greifen, so dass ein gewisser Procentsatz von der oben angeführten Preisberechnung in Abzug gebracht werden müsste.

Wenn, um diesen sehr günstigen Fall zu setzen, eine Tramgesellschaft die Sammler selbst fabrizirte und dadurch die Erstellungskosten pro Element, inclusive der auf die Fabrikation derselben entfallenden Verwaltungskosten auf 33,— Frcs. reducirte, und wenn ferner für die negativen Platten eine durchschnittliche Betriebsdauer von zwei Jahren, für die positiven Platten eine solche von einem Jahre massgebend ist (unter den vorliegenden Betriebsverhältnissen), dann stellte sich die Rechnung folgendennassen :

2,50 Eres.

Hälfte der Bleischwammplatten.....

5„ 2,50 „

Alle Superoxydplatten........

Demontage und Montage des Elements .    .

10% Amortisation des Ebonitkastens......

20 % Amortisation der Isolation und Armatur.    .    .

Verwaltungskosten............

12,50 Frcs.

2,50 „

Bleiwert (netto) aus den eingeschmolzenen alten Platten...............

Summa 10,— Eres.

1200,— Frcs. 4800,—    „

Die jährliche Amortisationsquote würde somit pro Batterie „ Wagen

„ ganze Anlage 33600,—    „

betragen.

Was nun die eigentlichen Betriebsspesen anbetrifft, geht man nicht sehr fehl, wenn dieselben denen beim Oberleitungsbetrieb gleich gesetzt werden. Es existiren schon so viele Angaben über diese, dass hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht. Man setze an Stelle der Abnutzung des oberirdischen Drahtes und der Schienenverbindungen die Batterieamortisationsquote ein, um einen rohen Vergleich der Betriebskosten beider Systeme durchführen zu können. (Die oft angeführte Amortisation von 5°/₀ oder gar weniger für den Oberleitungsdraht ist natürlich viel zu gering gegriffen, indem wohl selten auch nur die 10jährige Betriebsdauer solcher Drähte nachgewiesen worden ist.)

221. Die Stärke der Ladestation stellt sich bei einem durchschnittlichen Nutzeffect der Accumulatoren von 75% auf:

x 7 = 10300 x 7 — 72100Watt oder ca. 100 HP.

3860 x 2

0,75

Die Stromstärke der Ladedynamos, wenn zwei Dynamos zu je 250 Volt normaler Spannung angenommen werden, stellt sich auf:

= 145 Ampère für jede Dynamo.

72100

500

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Fig. 199.

Schema der Ladeeinrichtung für die Batterien eines Wagens.

Hierzu ist zu bemerken, dass, um auch Unregelmässigkeiten im Betrieb zu berücksichtigen, die Ladestation für 14 gleichzeitig in Ladung stehende Batterien ausreichend ist.

Die beiden Dynamos werden durch je einen 60pfer-digen Crossley-Gasmotor angetrieben, wobei der Antrieb durch Lederriemen erfolgen kann.

Disposition der Ladestation. Das Gebäude ist ebenerdig mit Oberlicht auszuführen. Maschinenanlage, Reparaturwerkstätte und Reinigungsräume finden im hintern Ende ihre Aufstellung, während der Laderaum mit den Ladegestellen im vordem, gegen die Strassenausfahrt liegenden Raum angenommen wird. Die Ladebänke wer-

den derart disponirt, dass die zur Messung des Ladestroms nötigen Apparate (Amperemeter, Ausschalter, Voltmeter und Sicherungen etc.) direct an den Ladegestellen angebracht sind. Dadurch entfällt eine Apparatentafel mit den Leitungen zu dieser. — Die Batterien werden nicht seitlich, sondern in der Eichtung der Längsachse des Wagens, über die Plattformen vermittelst Seil und Welle herausgezogen.

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Fig. 200.

Oerlikon - Gruppenschalter.

In Fig. 199 ist ein Schema für die electrische Einrichtung des pro Wagen erforderlichen Ladegestelles gegeben. Der Strom von der Ladedynamo, welcher von der im Laderaum hinlaufenden Hauptleitung abgenommen wird, tritt beim Amperemeter ein und passirt den Handausschalter, um durch die in Serie miteinander verknüpften Batterien zu gehen und nach Passiren einer Bleisicherung und eines automatischen Ausschalters zur negativen Ladeleitung zurückzukehren. Sowie eine Batterie zum Laden auf das Gestell gebracht wird, notirt der Beamte Zeit, Spannung und Bezeichnung der Batterie und schaltet diese in den

Stromkreis ein. Die Erfahrung lässt die zur Aufladung erforderliche Zeit bald auf einige Minuten schätzen und das Ansteigen der Klemmenspannung in Verbindung mit der eintretenden Gasentwicklung zeigen die herannahende Beendigung der Ladung an. Zweckmässig wird die Strommenge der Ladung durch ein einfaches registrirendes Am-

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Fig. 201.

Strom- bezw. Eichtungswender.

pèremeter gemessen, so dass beim Ausschalten der geladenen Batterie aus dem Ladestromkreis der Beamte nur wieder Zeit, Spannung und Meterangabe zu notiren hat.

222. Bei der Entladung der Wagenbatterien findet, wie schon unter „Electrischen Booten“ beschrieben, ein Gruppenschalter Anwendung, welcher die beim Anfahren der Wagen erforderliche niedrigere Spannung und

höhere Stromstärke auf einfache Weise erzielen lässt. Durch Schaltung der 120 Elemente in vier parallel liegende Gruppen von je 30 hintereinandergeschalteten Elementen wird die Batteriespannung auf 60 — 55 Yolts redu-cirt und die Stromstärke vervierfacht. Hat die Armatur des Motors eine gewisse Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht, dann wird die Batterie durch Drehung des Gruppenschalters zum nächsten Punkt in zwei parallel liegende

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Fig. 202.

Entladung der Batterie in 4 parallel geschalteten Gruppen.

Gruppen von je 60 hintereinandergeschalteten Elementen geteilt und die Spannung auf 120 —110 Yolts erhöht. Die dritte Stellung des Schalters entspricht 180 —165 Yolts Batteriespannung, die vierte Stellung reiner Serienschaltung (wie in Fig. 199). Es ist ferner neben jedem Gruppenschalter ein Richtungswender placirt, welcher das Yor-und Rückwärtsfahren des Wagens ermöglicht (s. Eig. 201).

In Fig. 202 ist die Entladung der Batterie in vier parallelen Gruppen skizzirt. Beim Abwärtsfahren, wenn der Motor die zulässige maximale Geschwindigkeit erreicht hat, kann der Motor als electrische Bremse benutzt und der dabei erzeugte Strom zur Ladung der Batterie verwendet werden.

— 190 ■—

Es empfiehlt sieh, auf jedem Wagen, wie in dei Eig. 202 an gedeutet ist, ein registrirendes Amperemeter anzubringen, so dass am Schluss jeder Entladung das entnommene Stromquantum abgelesen werden kann. Diese Angabe bestimmt die Zeitdauer der darauffolgendeu Ladung und dient dazu, die Gesannntarbeit, welche die Platten bis zu deren Verfall leisten, zu ermitteln. — Es ist dabei die beim Anfahren stattfindende parallele Entladung durch Schätzung in Rechnung zu ziehen; als Regel muss befolgt werden, dass die Parallelschaltung nur je für einige Sekunden gebraucht werde und nicht etwa gleichwertig mit der Serienschaltung, der Hebel des Gruppenschalters also nur langsam über die Zwischen-contacte zum 4. Contact bewegt, aber nicht stehen bleiben dürfe.

Heber die Construction des Motors, welcher nur als Nebenschlussmaschine gebaut sein darf, kann hier hinweggegangen werden; ebenso über die Frage, ob pro Wagen ein oder zwei Motoren empfehlenswert seien. Bei dem höhern Eigengewicht der Accum ulatorwagen im Vergleich mit den übrigen electrischen Wagen dürfte der Vorteil eines zweiten Motors nicht sehr gross sein. Die Art der Uebersetzung des Motors auf die Wagenachsen ist ebenfalls ein nicht hierher gehörendes Thema. Es scheint, dass die einfache Zahnradübersetzung den grössten Nutzeffect gewährleistet. In Eig. 203 (siehe Anlage am Schluss) ist ein schnelllaufender Motor mit Schraubenübertragung vorgesehen, welche Uebersetzungsart vielleicht zuerst von A. Reckenzaun (s. dessen Buch „Electric Traction“, London) angewendet und seiner Zeit auch in Marseille eine Zeit lang versucht worden ist.

223. Schlussbemerkung. Vorstehende Berechnungsweise sowie übrigen Ausführungen finden auch Anwendung , wenn anstatt Blei - Accumulatoren andere elec-

trische Sammler, wie z. B. Zink - Kupfer - Acciimulatoren in Betracht kommen.

Allerdings scheint dem Verfasser, dass zur jetzigen Zeit der Bleisammler noch so weit im Vorsprung ist gegenüber allen übrigen derzeit bekannten Combina-tionen, den Kupfer-Accumulator inbegriffen, speciell was Zuverlässigkeit, Sicherheit und Einfachheit des Betriebs betrifft, dass nur dieser hier in Betracht fallen kann. Das vielverheissende Gebiet der Accumulatorwagen lässt den Wunsch nach einem billigeren, leichteren und leistungsfähigeren electrischen Sammler nicht so bald verschwinden; möge die Zukunft die Erfüllung desselben bringen.

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Fig. 203.

Accumulator - Tram wagen.

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Anhang.

Tabelle über Maasse und Gewichte.

1 Meter = 3,28 Fuss engl.

0,1 Meter = 3,937 Zoll engl.

0,01 Meter = 0,39 Zoll engl. 0,001 Meter = 0,039 Zoll engl.

1 Kilogramm = 2,2 Pfund engl.

1 Gramm = 15,432 Grains.

1 Milligramm = 0,154 Grain.

1 Liter = 0,22 Gallon.

1 ccm. = 15,43 Grain.

1 Sekunden-Kilogrammmeter = 9,81 Watt.

1 Pferdekraft = 736 Watt (735,7). 1 Tonne = 1000 Kilogramm. Board of Trade - Unit= 1000 Watt. 1 Yard = 0,9144 Meter.

1 foot = 0,3048 Meter.

1 inch = 0,0254 Meter.

1 pound = 453,6 Gramm.

1 grain = 0,0648 Gramm.

1 hundredweight = ca. 50,8 Kilogramm.

1 ton = 2240 Pfund = 1016 Kilogramm.

1 Gallon = 4,54 Liter.

1 Quart = 1,13 Liter.

1 Pint = 0,565 Liter.

1 foot-pound=0,138 Kilogrammmeter.

1 Horse - power = 746 Watt.

1 Cubic-foot of water=1000ounces =62,51 lbs.

1 Cubic-inch of water = 252,5 grains.

1 Square - inch = 6,45 Quadrat-centimeter.

1 Square-foot = 929 Quadrat-centimeter.

13

Schoop, Sekundär-Elemente. III. Teil.

Name

Cer.....

Chlor .... Chrom .... Didym .... Eisen .... Erbium .... Fluor .... Gallium .    .    .

Mangan....

Atomgewichte der

Symbol des Atoms und Wertigkeit

Aim, IV Sbin, v Asm, v

Bau

Bell od. III PbH, IV Bom, iv Bri. m, v, vii Cdii

Csi

Call

Cem, iv CIL m, V, vii Criv, VI DiTv

Fen, iv, VI

EU

Fi

Gaiv Geiv Auh ill Inin

IrII, IV, VI JI, III, V, VII

Ki

Con, iv Civ, u CuH Laiv

Lii

MgH

MnU, iv, IV, vu

Elemente.

Atomgewichte nach Loth. Meyer und Seubert

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ohc-^coonoün od'ffoo N m oTm d -T

⁷⁻¹    rH

S 1 8 § 1 £ § 1 8 § § sg

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27,04

119,6

74,9

136,86

9,08

206,39

10,9

79,76

111.7

132.7 39,91

141,2 35,37 52,45 145,0 55,8S

166

19,06

69,9

196,2

113.4

192.5 126,54

39,OS

58,6

11,97

63,18-

138,5

7,01

23,94

54,8

Name

Symbol des Atoms und Wertigkeit

Atomgewichte nach. Loth. Meyer und Seubert

Molybdän

Natrium

Nickel .

Niobium

Osmium

Palladium

Phosphor

Platin .

■Quecksilbei

Rhodium

Rubidium

Ruthenium

Sauerstoff

Scandium

Schwefel

Selen

Silber .

Silicium

Stickstoff

Strontium

Tantal .

Tellur .

Thallium

Thorium

Titan

Uran

Vanadin

Wasserstoff

Wismut

Wolfram

Ytterbium

Yttrium

Zink .    .

Zinn .    .

Zirconium

MoVi

Nal

6,01

95,9

Nin, IV Nbv

Osii. iv, vi, vin Pdii, iv, vi Pin, v Ptii, IV,VI Hgn

RhU, IV, VI

Rbl

Rull, iv, vi, vin

OH

Sc

SH, IV, VI Seil, IV, vi

Ag¹

Siiv Nin, v

Si-n

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Teil, iv, vi Tlb m ThlV TilV TJVI, IV VIH, v

Ri

Bim, v Wiv, vi

Yt

yiv

Znii

SnIV

Zi'iv

1,4408

22,995

3,67

58,6

5,87

93,7

12,2

6,66

1,940

12,177

12,52

6,52

5,34

6,49

1,00

2,755

2,0037

4,942

6,7456

1,754

0,8779

5,47

11,42

8,00

12,76

14,534

3,15

15,03

3,20

0,06265

13,00

11,50

10,81

5,61

4,065

7,353

5,66

195

106,2

30,96

194,34

199,8

104,1

85,2

103,5

15.96

43.97

31.98 78,87

107,66

28,0

14,01

87,3

182

126.7

203.7 231,96

50,25

239.8

51,1

1,00

207.5

183.6

172.6

89,6

64,88

117,35

90,4

Electrische Leitungsfähigkeit yon Lösungen. (Aus Wiedemann, Electricität.)

Bezogen auf Quecksilber von 18° Cels.

Procente

Mol. %

bei 18 ⁰ Cels. Spec. Gewicht

10-8 K,

N0₈H . . HCl . . . HBr.    .    .

H₂ S0₄ . . HF . . . KOH . . NH₄J . . KJ . . . NH₄C1 . . KBr . . .

khso₄ . . nh₄no₃ .

Na OH . . KCl . . . Li OH . . NaJ .    .    .

KF . . . (NH₄)₂S0₄. K₂C0₃ . . AgN0₃ . . Na CI . . H₃P0₄ . . SrCl₂ . . K₂C₂0₄. . Ca Cl₂ . . NaN0₃ . . KNOo . . Li CI. . . LiJ . . .

29,7

18,3

36

30,4

28,1

>50

58,5

27

38,5

31

5.5

15,2

25,8

11

64

33,7

43

34,3

68

26,4

46,8

34,4

22,8

24,0

40

22,5

21,2

62

5,6

5,5

5,8

7,6

6,4

6,0

5,4

4,4

2,8

8,7

4,5

4,1

5,0

8,5

7,6

6,7

8,7

5,4

18.7

6,0

3,2

5,3

6,2

2,6

5,6

8,5

1,185

1,092

1,31

1,224

1,274

1,700

1,078

1,374

1,240

1,250

1,172

1,175

1,120

2,000

1,308

1,250

1,350

2,180

1,201

1,30?

1,380

1,170

1,220

1,32

7330 m*) 7174 m 7170 m 6914 m 61oo m ? 5095 m >4000 410o 398o 348o 344₀

343o m ? 3276 m 3210 30oo m 27oo 2427 m 2350 m ? 2117 m

21oo

2016

1926 m

177o

170o

1669 m 160o m

Ba Cl₂ . Mg CI, . KC₂H₃02 MgN₂06 CuN₂ 0₆

khco₃ .

26,1

19,4

35,6

28

3,2

4,8

4,3

4,7

1,151

1,122

1,830

1,284

1,170

1.178

1,250

1550

1533

15oo m ? 1490 1312 m 1203 m 120o m lloo m lloo

1,150

*) m bedeutet das Maximum der Leitfähigkeit des Körpers in der betreffenden 'wässrigen Lösung. — Die mit den kleinen Ziffern besetzten Stellen sind nicht mehr sicher.

20,8

2,4

Procente Mol. %

Specifisches

Gewicht

18-8 K₁₈

CaN₂06 Cu Cl₂ . Na, S0₄ . Na₂ C0₃. K₂S0₄ . H₂ C, 04 Li₂ S0₄ . NaC₂H₃02 Ba O, H„ MgS0₄ . ZuS0₄ . CuS0₄ . KClOg . BaN₂ 06 KA1₂S04 Li₂ C0₃ . C₄H₆0₆.

0₂ h₄ o₂ .

NH₃ . .

H,0 . .

œ io o    °o_ oo_ cq_ -rtp    cq_ co

co~ I ccT c4' o' c~- co >-7 cA co" oö' co~ cd" ccT o' ok o' io~ I

Ol    >—i    T—I    .—H    I—(    O]    I—I    <M    I—I    Ol 1—1

»O O O I -    CO O CO H

O i cö oi co co © co -f co r-- co op o; oq_ oq O ' cvT cA t-T r4 c6 co<d> co co~ <>1 o' o' o' cl co cd cA

1,238

1,162

1,187

1,081

1,033

1,150

1,114

1,032

rH t-H rH

1,076

1,061

1,063

1,107

1,022

0,977

983 m

9 oo

880

812

806

734

640 m 610 m

540

456 m 452 m

440

432

330

300

194 94 m 15,2 m 10,4 m Spur.

Wiedemann, meistens zwischen Platinelectroden bestimmt.

Pb Cl₂

JK

Geschmolzene Salze (ohne Wasser). 580° G F. P.

666°

314°

15000—32000 K₃₈₀ . 18° 11500

11475

88688

8660

6500

NaNOs AgNOg Na CI KNOg N a₂ S0₄

k₂co₃

Wiedemann, 1882, S. 562, I. Bd. Electroden Ptblech.

960°

342°

1280°

1150°

3680

2150

Nichtleiter. -Wasser Aether Alkohol Olivenöl Harz

Guttapercha

Paraffin.

Alkohol mit CdCl₂ leitet auch nicht gut. „ CuCl₂ „

„ Zn Cl₂

„ nh₄j

Gase, wie HCl, Luft, CI

V)

leiten nicht.

Umwandlung von Graden Beaumé in speeifisches Gewicht.

Grade

Beaumé 17,5° Cels.

Rationelle Scala Beaumé 12,5° Cels.

Vol. Gewicht

Vol. Gewicht

Grade

Beaumé 17,5° Cels.

Rationelle Scala Beaumé 12,5° Gels.

Vol. Gewicht

Vol. Gewicht

O i—'C'JCO^tiOOC^COO

OMü,Hco^cOWM#.coWo₁coœooo5lo^^§5SSS2gS§8g§g

888Ï8Ï6888RS

'ce

-j:

Volum gewicht der Natronlauge und Gehalt an Natriumoxyd bei +15° (Tünnermann).

Proc.

Na,0

Vol.

Gew.

Proc.

Na,0

Vol.

Gew.

Proc.

Na₅0

Vol.

Gew.

Proc.

Na„0

Vol.

Gew.

0,302

0,601

1,209

1,813

2,418

05 CO

4,231

4,835

5,440

6,044

6,648

7,253

1,0040    7,857    1,1137

1,0081    8,462    1,1233

1,0163    9,066    1,1330

1,0246    9,670    1,1428

1,0330 10,275 1,1528 1,0414 10,879 1,1630 1,0500    11,484    1,1734

1,0587    12,088    1,1841

1,0675 ! 12,692 1,1948 1,0764 ! 13,297    1,2058

1,0855 13,901 1,2178 1,0948 14,505 1,2280 1,1042 15,110 1,2392

Volumgewicht und

(Gerlach

15,714 1,2453 22,967    1,3273

16,319    1,2515    23,572    1,3349

16,923    1.2578    24,176    1,3426

17,528 1.2642 24,780 1,3505 18,132 1,2708 25,385 1,3586 18,730 1,2775 25,989 1,3668 19,341    1,2843    26,594    1,3751

19,954 1,2912 27,200 1,3836 20,550 1,2982 27,802 1,3923 21,154    1,3053    28.407    1,4011

21,758 1,3125 29,011    1,4101

21,894 1,3143 29,616 1,4193 22,363    1,3198    30,220    1,4285

der Natronlauge bei 15° d Schiff).

Proc.

Gehalt

Proe.

Gehalt

Vol. Gew. für Na₂0

Vol. Gew. für Na HO

Vol. Gew. für Na, 0

Vol. Gew. für Na HO

rH <M rH rH

COK)COCOrOlOCOCOCOK)COHHMMMHH

1,015

1,020

1,043

1,058

1,074

1,089

1,104

1,119

1,132

1,145

1,160

1,175

1,190

1,203

1,219

1,233

1,245

1,258

1.270

1,285

1,300

1,315

1,329

1,341

1,355

1,369

1,381

1,395

1,410

1,422

rH rH r—I rH rH r-H

31

32

33

34

35

1,081

1,092

1,103

1,115

1,126

1,137

1,148

1,159

1,170

1,181

1,192

1,202

1,213

1,225

1,236

1,247

1,258

1,300

1,310

1,321

1,332

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

1,438

1,450

1,462

1,475

1,488

1,500

1,515

1,530

1,543

1,558

1,570

1,583

1,597

1,610

1,623

1,637

1,650

1,663

1,678

1,690

1,705

1,719

1,730

1,745

rH rH rH rH

CO

1,384

1,395

1,405

1,415

1,426

1,437

1,447

1,456

1,468

1,478

1,488

1,499

1,508

1,519

1,529

1,540

1,550

1,560

1,570

T—I

OOIOOIO

1,622

1,633

1,643

— 200

Volumgewicht der wässerigen Lösungen von Kaliumoxyd und Kaliumhydroxyd bei —J— 15°. (Tünnermann; der Schluss nach Richter.)

Procent

K₂0

Procent

KHO

Vol. Gew.

Procent

Iv₂0

Procent

KHO

Vol. Gew.

0,5658

1,697

2,829

3,961

5,002

6,224

7,355

8,487

9,619

10,750

11.882

13,013

14,145

15,277

16,408

17,540

18,671

19,803

20,935

21,500

22,632

0,738

2.021

3)369

4,717

5.957

7,412

8,760

10,108

11,456

12,803

14,151

15,498

16,846

18,195

19,542

20,890

22,237

23,585

24,933

25,606

26,954

1,0050 1,0153 1,0260 1.0369 1,0478 1.0589 1,0703 1,0819 1,0938 1,1059 1,1182 1,1308 1,1437 1,1568 1,1702 1,1839 1,1979 1,2122 1,2268 1,2342 1,2493

JSrLs

O CO

Ttuni>

28,303    1,2648

29,650    1,2805

30,998    1,2966

32,345    1,3131

33.693    1,3300

39.85    1,36 41,37

42.86    1,40 45.22

47,84    1,44

50,39 52,88 55,32 57,71 59,65 61,43 63.19

1.38

1,42

1,46

1,48

1,50

1,52

1,54

1,56

1,58

Volumgewicht und Gehalt carbonat bei

er Lösungen von Kalium-°. (Gerlach.)

Vol. Gew.

Procent

K₂COs

Vol. Gew.

Procent

k₂co₃

Vol. Gew.

Procent

K,C0₃

1,00914

1,01829

1,02743

1,03658

1,04572

1,05513

1,06454

1,07396

1,08337

1,09278

1,10258

1,11238

1,12219

1,13199

1,14179

1.15200

1,16222

1,17243

H(MCO^iOCOt>OOQ

O r-i CQ CO ^

r-H r—I r—i T—H r—I

h-i h-i

o o\

GO

1,18265

1,19286

1,20344

1,21402

1,22459

1,23517

1,24575

1,25681

1,25787

1,27893

1,28999

1,30105

1,31261

1,32417

1,33573

1,34729

1,35885

1,37082

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

1,43104 1,44338 1,45573 1,46807 1,48041

1,55728 1,57048 1,57079    51,024

41

42

43

44

45

47

öl

52

— 201

Dichte und Volumen von Wasser (luftfrei). (Landolt und Börnstein’s Tabellen.)

Grad Celsius

Dichte

Grad Celsius

*

Dichte

cooocrooi^WMMO

0,999874

930

CO CO CO

CO O

1,000000

0,999992

881

O CD CO

287

143

0,998988

821

642

452

252

042

0,997821

590

0,996837

00 H

0,995705

401

087

0,994765

436

098

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56 .

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

0,99372

337

303

268

233

195

157

117

077

035

0,98993

949

905

860

813

767

721

674

627

iO io

481

432

382

331

♦ 280

228

175

121

067

012

0,97957

902

846

790

Ko: per

Spec. Gewicht bei 0°Cels.

Schmelzpunkt in 0° Cels.

Siedepunkt in 0° Cels.

El. Leitfähigkeit (°Cels.) bezogen auf Quecksilber bei 0° Cels.

Aluminium .    .

2,583

ca. 850°

Bleioxyd (Glätte) .

6,71

432°

11,35

11,38

11,00

10,37

326°

Weissglut nicht über 1437°

1450-1600°

31,72

2,46

4,57

9,77

9,25—9,37

starke

Rotglut

Bleisuperoxyd .    .

8,90—8,93

0,000139

Blei sulfat .    .

Bleichlorid .    .

6,19-6,39

5,78-5,80

(Bleisuperoxyd

hydrat)

500°

0,003

(bei 530° Cels.)

Bleicarbonat

(gefällt)

Manganoxydul . Manganoxyd-Oxydul . Manganoxyd (gefällt) . . . . Mangansuperoxyd.

Ci CT    JN3    00

s msffmrmfn

CD 00

— 7,3°

318°

— 102° 1804“

63°

763—772° — 33,6°

13,80

to CI

CO

CO

Ci co CD

cd" cd"

CO O CCI

IO o

55,43°

1800°

1100°

750°

719-731°

1100°

8,40

0,29

0,82

11,23

9,69

55

18,94

203

Körper

Wismut .    .

Zink .    .    .

Zinn . . .

Spec. Gewicht

bei

0° Cels.

8,94—9,19

0,978

8,90

21,50 16,32 (?) 13,55

0,58

2,07

10,42—10,53

5,553

9,80

6,86—7,24

6,97—7,37

Schmelzpunkt in 0° Gels.

Siedepunkt in 0⁰ Cels.

Electr. Leitfähigkeit bezogen auf Quecksilber . bei 0° Cels.

97,6°

1600°

2200°

— 38,5°

117°

960°

450°

260°

412°

226,5°

861—954°

357°

S £ , 8

CO CD CO

r—I

— 184° 448,5°

63,8

1700°

1035°

1450-1600°

0,0044 (bei 650° C.) 0,87 15,50

8,80

Die electrischen Maasseinheiten.

(Aus Landolt und Börnstein’s Tabellen.)

I Ohm ist der eie c tri sehe Widerstand einer Quecksilbersäule von der Temperatur des schmelzenden Eises, deren Länge bei durchweg gleichem Querschnitt 106,3 Centimeter und deren Masse 14,552 Gramm beträgt (= einem spec. Gewicht von 13,5956 bei 0° Gels.), was einem Quadratmillimeter Querschnitt der Säule gleich geachtet werden darf.

I Ampère ist die Stärke desjenigen Stromes, welcher aus einer wässerigen Lösung von salpetersaurem Silber 0,001118 Gramm Silber in 1 Sekunde M. S. Z. niederschlägt.

I Volt ist diejenige electrische Potentialdifferenz, welche an den Enden eines Leiters von 1 Ohm Widerstand, durch den ein constanter Strom von 1 Ampere fliesst, besteht.

I Watt ist die in 1 Sekunde M. S. Z. durch einen Strom von 1 Ampere Stärke in einem Leiter, an dessen Enden eine Spannungsdifferenz von 1 Yolt besteht, geleistete Arbeit.

1 Pferdekraft = 736 Watt = 75 Meterkilogramm pro 1 Sekunde.

I Coulomb ist diejenige Electricitätsmenge, welche in 1 Sekunde bei einer Stromstärke von 1 Ampère durch den Querschnitt eines Leiters fliesst.

' ''hü, DO

I Farad ist die Cap a ci tat eines Condensators, welcher durch die Electricitätsmenge von 1 Coulomb auf dio Potentialdifferenz von 1 Volt geladen wird.

Häufig gebrauchte Maasse:

I Siemens-Einheit (S.-E.) ist der Widerstand einer Quecksilbersäule von 1 Quadratmillimeter Querschnitt und 1 Meter Länge bei 0° Cels.

I Amperestunde ist diejenige Electricitätsmenge, welche in einer Stunde bei einer Stromstärke von constant 1 Ampère an einer Electrode ein- oder austritt.

I Wattstunde ist gleich der Arbeit, welche die Electricitätsmenge von 1 A'mpèrestunde bei einem Gefälle von 1 Yolt leisten kann. — 1 Pferdekraftstunde = 736 Wattstunden.

Einige electrochemische Aequivalente.

Körper

Formel

1 Coulomb entspricht

1 Amperestunde entspricht

Pbii

CuH

On

Ag¹

Hi

Bleioxydul . Bleioxyd .    .

Bleisuperoxyd Bleisulfat. . Kupferoxydul Kupfervitriol Kalihydrat . Zinkoxydkali Zinkvitriol .    .

Znll

H, OH

El S0₄n

S0₄n

S0₄Hi

S,0₈ll₂n

Pb, on

Pb On

Pb0₂n

PbS0₄n

Cu, On

CuS0₄n

KO Hi

Zu0₂K₂n

ZnSO/l

1,0717 Milligr. 0,3286    „

0,08287 „ 1,1181 „ 0,01030 „ 0,3386'    „

0,0933    „

aus verd. H₂ S0₄

aus Pb aus Pb aus Pb O aus Pb

1,829 1,792 3,621 3,621 8,017 4,158 4,456 5,653 2,661 2,973 2,094 3,270 3,005

11

11

11

11

11

11

11

Halle a. S., Buchdruckerei des 'Waisenhauses.

S - 96

.

'

/

»

.

■

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