MKL1888:Galvanische Batterie

Galvanische Batterie, Säule oder Kette. Legt man auf eine isolierte Kupferplatte (Fig. 1) eine mit verdünnter Schwefelsäure getränkte Scheibe von Pappe oder Filz, so wird durch das Bestreben der Schwefelsäure, sich mit dem Kupfer chemisch zu verbinden, an der Berührungsstelle von Flüssigkeit und Metall eine Trennung der beiden in jedem unelektrischen Körper vereinigt vorhandenen Elektrizitäten bewirkt, und zwar wird negative Elektrizität von der Berührungsfläche aus in das Kupfer und gleichviel positive Elektrizität in die Flüssigkeit getrieben, bis ein ganz bestimmter, von der Beschaffenheit der beiden sich berührenden Stoffe abhängiger Spannungsunterschied erreicht ist. Die an der Berührungsfläche thätige, jenem Verbindungsbestreben entsprechende Kraft, welche diesen Spannungsunterschied hervorbringt und ihn unter allen Umständen aufrecht erhält, nennt man die elektromotorische Kraft. Würde man nun eine zweite Kupferplatte auf die Filzscheibe legen, so müßte sich die an der ersten Berührungsfläche fortgetriebene positive Elektrizität auf diese Platte begeben und die auf ihr vermöge der zweiten Berührungsfläche erregte gleich große negative Elektrizitätsmenge aufheben, während die hier zurückgestoßene positive Elektrizität ebenso nach der ersten Kupferplatte geht und deren negative Ladung aufhebt. Zwei gleiche durch eine Flüssigkeitsschicht getrennte Metallplatten können daher keine elektrische Spannung erlangen, weil in diesem Fall zwei gleiche elektromotorische Kräfte sich entgegenwirken. Legt man dagegen eine Zinkplatte auf die Filzscheibe, so wird, da die elektrische Erregung zwischen Zink und Schwefelsäure zehnmal so groß ist als diejenige zwischen Kupfer und Schwefelsäure, der Kupferplatte von der zweiten Berührungsfläche her zehnmal soviel positive Elektrizität zugeführt, als sie negative vermöge ihrer eignen Berührung mit der Schwefelsäure enthält, und in der Zinkplatte wird zehnmal soviel negative Elektrizität erregt, als positive von der ersten Berührungsfläche her auf sie übergegangen ist.

Fig. 1.

Voltasches Element.

Die Kupferplatte wird also jetzt positiv, die Zinkplatte ebenso stark negativ geladen sein mit einer Spannung, welche neunmal so groß ist als die durch Berührung von Kupfer mit Schwefelsäure hervorgerufene (vgl. Fig. 1). In der Zusammenstellung Kupfer-Flüssigkeit-Zink (KFZ), welche ein Voltasches oder galvanisches Element oder Plattenpaar genannt wird, besitzen wir demnach einen Apparat, in welchem eine unausgesetzt thätige Kraft positive Elektrizität in die Kupferplatte, negative in die Zinkplatte treibt, bis ein bestimmter Spannungsunterschied zwischen den beiden Metallplatten erreicht ist, und diesen Spannungsunterschied unter allen Umständen aufrecht erhält. Die elektrische Spannung auf den Metallplatten Eines Elements ist allerdings sehr gering und nur durch sehr empfindliche Elektroskope mit Hilfe des Kondensators nachweisbar; man kann aber die Wirkung beträchtlich steigern, wenn man, wie Volta gethan hat, viele Elemente immer in der Reihenfolge KFZ, KFZ … zu einer Säule (Fig. 2) aufeinander schichtet. In jedem Element ist nämlich die gleiche elektromotorische Kraft thätig und treibt die von ihr erregten Elektrizitäten nach entgegengesetzten Seiten, die positive auf alle nach dem Kupferende zu, die negative auf die nach dem Zinkende zu gelegenen Platten. Die Endplatten werden daher einen Spannungsunterschied erreichen, der im Verhältnis der Anzahl der Elemente vervielfacht ist, und zwar wird das Kupferende positiv, das Zinkende negativ elektrisch sein, während die Mitte der Säule unelektrisch ist, weil hier von beiden Seiten gleich große, aber entgegengesetzte Elektrizitätsmengen zusammentreffen.

Fig. 2.

Wirkung der Voltaschen Säule.

Bei dieser Betrachtung wurde der Einfachheit wegen davon abgesehen, daß die Metallplatten auch durch den Sauerstoff der umgebenden Luft elektrisch erregt werden (s. Galvanismus, S. 877); an dem schließlichen Ergebnis wird dadurch in der That nichts geändert, als daß die aus dieser Einwirkung sich ergebenden Spannungsunterschiede sich zu den andern hinzufügen.

Fig. 3

Voltasche Säule.

Die Fig. 3 zeigt die Voltasche Säule in ihrer ursprünglichen Gestalt; sie ist zwischen Glasstäben aufgebaut, die in gefirnißte Holzplatten a und b eingelassen sind. Die beiden Enden der Säule nennt man ihre Pole und zwar das Kupferende den positiven Pol, das Zinkende den negativen Pol. Werden Drähte mit den Endplatten verbunden, so erscheinen die Pole an die Enden d und c dieser Drähte verlegt, wie lang diese auch sein mögen. Solange die Drahtenden nicht miteinander in Berührung gebracht werden, ist die Säule offen und zeigt elektroskopisch nachweisbare Spannungserscheinungen an ihren Polen. Sobald aber die Drahtenden miteinander in Berührung gebracht werden und hiermit die Säule geschlossen wird, verschwindet jedes Anzeichen von Spannung, denn die an den Endplatten der Säule angehäuften entgegengesetzten Elektrizitäten gleichen sich durch den nunmehr hergestellten Schließungsbogen aus, indem positive Elektrizität von dem Kupferende der Säule durch den Schließungsdraht nach dem Zinkende und ebensoviel negative von dem Zinkende nach dem Kupferende strömt; dieser elektrische oder galvanische Strom fließt dauernd und stetig, weil die in den Elementen der Säule thätigen elektromotorischen Kräfte in ihrem Bestreben, die verlorne Spannung wiederherzustellen, unausgesetzt positive Elektrizität nach dem Kupferende, negative nach dem Zinkende und von hier aus durch den Schließungsdraht treiben; die geschlossene Säule wird also ebenfalls von dem galvanischen Strom durchflossen und bildet daher mit dem Schließungsbogen zusammen einen ununterbrochenen Schließungskreis. Um die Stromrichtung zu bezeichnen, genügt es, anzugeben, in welcher Richtung die positive Elektrizität fließt, da es sich dann von selbst versteht, daß die negative in entgegengesetzter Richtung sich bewegt. Man sagt also: der galvanische Strom fließt im Schließungsbogen vom Kupferpol zum Zinkpol, in der Säule dagegen vom Zinkpol zum Kupferpol. Da sonach in jedem Element die positive Elektrizität von der Zinkplatte durch die Flüssigkeit zur Kupferplatte strömt, so nennt man das Zink das elektropositive, das Kupfer (oder seinen Stellvertreter) das elektronegative Metall.

Da der Aufbau einer Säule mit feuchten Filzscheiben mancherlei Übelstände mit sich führt, so kommt die Voltasche Säule in ihrer ursprünglichen Gestalt gegenwärtig nicht mehr zur Anwendung, sondern ist durch andre zweckmäßigere Anordnungen verdrängt worden. Man erhält auf die einfachste Weise ein Voltasches Element, wenn man eine Kupferplatte und eine Zinkplatte in ein Glasgefäß mit verdünnter Schwefelsäure stellt; und da es keineswegs notwendig ist, daß die Zink- und Kupferplatte zweier benachbarter Elemente sich in ihrer ganzen Ausdehnung berühren, so erhält man eine aus solchen Elementen zusammengestellte „Säule“ oder „Kette“ oder „Batterie“, indem man das Zink eines jeden Elements mit dem Kupfer des folgenden durch einen Draht oder Streifen von Kupfer verbindet (Bechersäule, Fig. 4).

Fig. 4.

Bechersäule.

Wollaston hat den Plattenpaaren die in Fig. 5 dargestellte zweckmäßige Einrichtung gegeben; die Zinkplatte z trägt nach oben eine Verlängerung, an welche bei s ein Kupferstreifen a angelötet ist, welcher zur Kupferplatte des folgenden Plattenpaars führt; die Kupferplatte kk, welche in den Kupferstreifen b ausläuft, ist um die Zinkplatte herumgebogen und wird durch Holzstückchen h an metallischer Berührung mit ihr gehindert.

Fig. 5	Fig. 6
Wollastonsches Plattenpaar.	Wollastonsche Batterie.

Eine Reihe solcher Plattenpaare ist mittels der Kupferstreifen an einer Holzleiste befestigt (Fig. 6), so daß man alle auf einmal in die mit verdünnter Schwefelsäure (1 Teil englische Schwefelsäure auf 10 Teile Wasser) gefüllten Glasgefäße einsenken und wieder herausheben kann. Man erreicht einen größern Spannungsunterschied, wenn man dem Zink eine Platte gegenüberstellt, welche von der Flüssigkeit noch weniger als Kupfer elektrisch erregt wird, nämlich Platin oder Kohle. So besteht z. B. das Smeesche Element aus einer Zink- und einer platinierten Silberplatte, welche ebenfalls in verdünnte Schwefelsäure eingetaucht sind. Das sehr beliebte und für sich allein schon kräftig wirksame Flaschenelement (Fig. 7) enthält zwei Platten von Gaskohle (Retortenkohle), welche in eine Chromsäurelösung tauchen, die den untern bauchigen Teil eines flaschenförmigen Gefäßes ausfüllt; zwischen beiden befindet sich eine Zinkplatte, welche mittels eines durch den Deckel des Gefäßes gehenden Messingstabes beim Gebrauch in die Flüssigkeit hinabgeschoben wird; von zwei auf dem Deckel angebrachten messingenen Klemmschrauben, welche zur Aufnahme der Poldrähte bestimmt sind, ist die eine mit den beiden Kohlenplatten, die andre mit der Zinkplatte in leitender Verbindung.

Fig. 7	Fig. 8
Flaschenelement.	Daniellsches Element.

Die bisher angeführten, mit einer einzigen Flüssigkeit gefüllten Elemente geben zwar gleich nach dem Eintauchen der Platten einen starken Strom; die Wirkung nimmt aber sehr rasch ab, weil bei der Stromleitung durch die Flüssigkeit diese eine chemische Veränderung erfährt, infolge deren die elektromotorische Kraft geschwächt wird (s. Elektrolyse und Polarisation, galvanische); man nennt sie daher inkonstante (unbeständige) Elemente. Man kann diese Schwächung dadurch verhindern, daß man jede der beiden Platten in eine besondere, geeignet gewählte Flüssigkeit eintauchen läßt, und erhält so die konstanten (beständigen) Elemente, welche einen längere Zeit mit gleichbleibender Stärke andauernden Strom geben. Das Daniellsche Element (Fig. 8) besteht aus Zink in verdünnter Schwefelsäure und Kupfer in einer gesättigten Lösung von Kupfervitriol; die verdünnte Schwefelsäure befindet sich in einem cylindrischen Gefäß T aus porösem Thon (Biskuit), die Kupfervitriollösung in dem Glasgefäß selbst; die fein poröse Scheidewand verhindert die Vermischung der Flüssigkeiten, aber nicht den Durchgang des Stroms, da sie wie Fließpapier von der Flüssigkeit durchtränkt und dadurch leitend wird. Die Zinkplatte Z und die Kupferplatte K sind cylindrisch gebogen, um sich der Form der Gefäße anzubequemen. Zur Verbindung der Zink- und der Kupferplatte mit den folgenden Elementen oder mit den Poldrähten dienen die an jene angelöteten Kupferstreifen m und p und die Klemmschraube s. Eine besonders für Telegraphenzwecke praktisch bewährte Abänderung des Daniellschen Elements ist das Meidingersche (Fig. 9). Auf einem Vorsprung bb der Glaswand des Gefäßes AA steht eine cylindrisch gebogene Zinkplatte ZZ, an welche der Leitungsdraht ck angelötet ist. In dem auf dem Boden des Glases A angekitteten kleinern Glasgefäß dd befindet sich ein rund gebogenes Kupferblech e, zu welchem ein durch Kautschukumhüllung isolierter Kupferdraht fg hinabreicht.

Fig. 9.

Meidingersches Element.

Von dem Deckel des Gefäßes A hängt ein weites, unten mit einer Öffnung versehenes Glasrohr h bis ins Gefäß d hinab. Dieses Rohr h wird mit Stücken von Kupfervitriol, das Gefäß A mit einer Lösung von Bittersalz gefüllt; indem der Kupfervitriol sich auflöst, bildet er eine Lösung, welche wegen ihres größern spezifischen Gewichts in dem Gefäß d in Berührung mit der Kupferplatte bleibt, während die Zinkplatte von Bittersalzlösung umgeben ist; so ist ohne Anwendung einer Thonscheidewand eine genügende Trennung der beiden Flüssigkeiten erreicht. Das Grovesche Element besteht aus Zink in verdünnter Schwefelsäure und Platin in konzentrierter Salpetersäure.

Fig. 10.	Fig. 12.
Bunsensches Element.	Element von Leclanché.

Das sehr kräftige Bunsensche Element (Fig. 10) enthält in dem Glasgefäß a ebenfalls konzentrierte Salpetersäure; darin steht zunächst der hohle Kohlencylinder ee; von der Kohle umschlossen ist die mit verdünnter Schwefelsäure gefüllte Thonzelle c, in welche der gegossene Zinkblock d eingesenkt ist.

Fig. 11

Bunsensche Batterie mit innerer Kohle.

Die Fig. 11 stellt eine Bunsensche Batterie vor, bei welcher sich die Kohle in Form dicker Stäbe mit der Salpetersäure in der porösen Thonzelle, das Zink mit der verdünnten Schwefelsäure außerhalb in einem glasierten Thongefäß befindet. Bei dem Element von Leclanché (Fig. 12) ist in einer porösen Thonzelle eine Kohlenplatte K mit einem aus Braunstein und Kohle gemischten groben Pulver umgeben, während außerhalb in dem Glasgefäß eine Salmiaklösung den Zinkstab Z umspült. Bei allen diesen Elementen wird die Zinkplatte, um sie während der Unthätigkeit der Batterie vor dem unmittelbaren Angriff der Schwefelsäure zu schützen, amalgamiert oder verquickt, d. h. mit Quecksilber eingerieben, bis sich die Oberfläche mit einer Verbindung von Zink und Quecksilber (Zinkamalgam) bedeckt hat.

Reynier hat ein konstantes Zinkkupferelement zusammengesetzt, dessen elektromotorische Kraft nahezu 11/2mal so groß ist als dasjenige des Daniellschen Elements. Das Zink taucht in eine Lösung von Ätznatron, das Kupfer in eine solche von Kupfervitriol; beiden Flüssigkeiten werden, um sie besser leitend zu machen, geeignet gewählte Salze zugesetzt. Die porösen Zellen, welche die zwei Flüssigkeiten voneinander trennen, werden, um ihren Widerstand möglichst gering zu machen, aus Pergamentpapier verfertigt, aus welchem man ohne Naht und ohne Verklebung durch bloßes Zusammenfalten flache, prismatische Gefäße herstellt. Die Kupfer- und Zinkplatten werden ohne Verlust aus den käuflichen Blechen ausgeschnitten und nach der Form der Pergamentpapierzellen rechtwinkelig gebogen. Da das Element keine flüchtigen Zersetzungsprodukte entwickelt und somit, nachdem es gewirkt hat, noch alle angewendeten Stoffe zwar in andern Verbindungen, jedoch ohne Verlust enthält, so kann es „regeneriert“, d. h. in den ursprünglichen Zustand zurückgeführt, werden. Dies geschieht, indem man durch die Flüssigkeiten einen Strom leitet, welcher dem von dem Element selbst gelieferten entgegengesetzt ist und daher das auf der Kupferplatte abgeschiedene Kupfer wieder auflöst, das aufgelöste Zink aber auf der Zinkplatte wieder niederschlägt. Wird der regenerierende Strom von einer dynamoelektrischen Maschine geliefert, so erscheint die durch mechanische Arbeit erzeugte Elektrizität in der wiederhergestellten Reynierschen Batterie als Spannungsenergie gleichsam aufgespeichert und kann nun samt der Batterie an einen beliebigen Ort, wo man ihrer bedarf, transportiert werden. Diese indirekte Überführung der von einer Maschine gelieferten Elektrizität kann in vielen Fällen praktischer und vorteilhafter sein als die direkte Leitung durch ein Kabel. Das Trockenelement von C. H. Wolff enthält gar keine Flüssigkeit; es bedarf daher keines Glasgefäßes und kann in jeder beliebigen Lage verwendet werden. Die trockne Füllung befindet sich in einem Zinkgefäß, welches die Zinkplatte vertritt und zugleich einen Kohlenstab als negative Platte einschließt. Es kann, nachdem es erschöpft ist, mittels eines in entgegengesetzter Richtung durchgeleiteten Stroms wieder regeneriert werden, so daß es niemals einer Erneuerung seiner Füllung, noch der Zinkhülle bedarf.

Eine ähnliche Aufspeicherung von Stromesarbeit zu späterer Verwendung an beliebigem Ort erreicht man durch die sogen. sekundären Batterien oder Ladungssäulen, deren Prinzip schon seit langem bekannt ist. Leitet man nämlich den Strom einer gewöhnlichen galvanischen Batterie mittels zweier mit den Poldrähten verbundener Platinplatten durch verdünnte Schwefelsäure, so scheidet sich an der negativen Polplatte Wasserstoffgas, an der positiven Sauerstoffgas ab. Unterbricht man nun den Strom der Batterie und setzt die beiden Platinplatten unter sich durch einen Schließungsbogen in leitende Verbindung, so entsteht ein dem ursprünglichen Strom entgegengesetzter Strom, welcher in der Flüssigkeit von der mit Wasserstoffgas bedeckten Platinplatte zu der mit Sauerstoffgas bedeckten übergeht und so lange andauert, bis die beiden Gase sich miteinander wieder zu Wasser verbunden haben. Der Zersetzungsapparat verhält sich also während dieses Vorganges wie ein galvanisches Element, in welchem die beiden mit Wasserstoff einerseits und mit Sauerstoff anderseits beladenen Platinplatten die Rolle des positiven und des negativen Metalls spielen. Um diesen ihren Gegensatz zu bezeichnen, nennt man die in diesem Zustand befindlichen Platten polarisiert und den Strom, zu welchem sie Anlaß geben, den Polarisationsstrom. Man kann aus solchen polarisierten Plattenpaaren von gleichem Metall, indem man sie wie in der Voltaschen Säule miteinander verbindet, wirksame Batterien zusammenstellen, welche man Sekundärbatterien oder Ladungssäulen nennt, weil sie nach ihrer mehr oder weniger raschen Erschöpfung mittels Durchleitens eines von einer gewöhnlichen galvanischen Batterie gelieferten Stroms immer wieder von neuem „geladen“ werden müssen. Dabei ist es vorteilhaft, beim Laden die Platten nebeneinander, d. h. alle positiven Platten unter sich, beim Entladen aber hintereinander, d. h. jede positive mit der folgenden negativen, zu verbinden. Schon vor etwa 20 Jahren hat Gaston Planté gefunden, daß zur Herstellung von Sekundärbatterien Blei das vorteilhafteste Metall ist. Das Plantésche Ladungselement besteht aus zwei übereinander gerollten Bleiplatten, welche durch Gummistreifen voneinander getrennt gehalten und in ein Gefäß mit verdünnter Schwefelsäure eingesenkt werden. Läßt man die Platten längere Zeit, etwa 24 Stunden lang, mit den Polen einer schwachen galvanischen Batterie, etwa einer Meidingerschen, in Verbindung, so verbindet sich der an der positiven Platte entwickelte Sauerstoff mit dem Blei zu Bleisuperoxyd, welches an der Platte als brauner Überzug haftet, während der an der andern Platte entwickelte Wasserstoff entweicht und die Platte rein läßt. Die Platten sind nun polarisiert, und das Ladungselement vermag jetzt, indem es die während längerer Zeit in ihm aufgespeicherte Stromesarbeit innerhalb kürzerer Zeit wieder ausgibt, Leistungen hervorzubringen, welche der ursprüngliche Strom hervorzubringen nicht im stande wäre. Der Strom hält so lange an, bis die Bleiplatten wieder gleiche chemische Beschaffenheit haben; ist dieser Zustand erreicht, so nennt man das sekundäre Element „entladen“. Namentlich zum Glühendmachen von Platindrähten zu ärztlichen Zwecken (Galvanokaustik, Glühlicht zum Beleuchten von Mund-, Nasen- und Rachenhöhle) hat das Plantésche Element vorteilhafte Verwendung gefunden. Die Plantéschen Elemente haben die Eigenschaft, daß sich nach öfterm Gebrauch ihre Wirksamkeit erhöht, was sich aus der anwachsenden Menge des Bleisuperoxyds erklärt. Um die langsame Bildung des Bleisuperoxyds zu umgehen, bedeckt Faure die Bleiplatten mit einer dicken Schicht von Mennige, welche durch Filzplatten auf ihnen festgehalten wird, und erzielt auf diese Weise einen Akkumulator (Ansammlungsapparat), welcher das Plantésche Element an Wirksamkeit noch übertrifft. Taucht man die so hergerichteten Platten in ein Gefäß mit verdünnter Schwefelsäure ein und schaltet sie in den Stromkreis einer primären Elektrizitätsquelle, so zersetzt sich zunächst die Mennigeschicht, und es entstehen Bleisuperoxyd und (wie die Untersuchungen von Gladstone und Tribe erwiesen haben) schwefelsaures Bleioxyd auf der positiven, reduziertes Blei in schwammiger Form auf der negativen Platte. Gewöhnlich wählt man als Behälter für die Platten ein cylindrisches oder rechteckiges Bleigefäß, das man an der Wirkung der Akkumulatoren teilnehmen läßt, indem man die eine Platte mit der Innenwand des Gefäßes durch Verlötung in leitende Verbindung bringt.

Neuere Vorschläge zur Verbesserung der Akkumulatoren sind zum Teil darauf gerichtet, die positive Bleiplatte auf mechanischem oder chemischem Weg zur Aufnahme von Sauerstoff geeigneter zu machen, zum Teil bezwecken sie die Anwendung eines andern Metalls als Blei an der negativen Elektrode.

Planté empfiehlt eine vorbereitende Behandlung der Platten mit Salpetersäure und schreibt die gesteigerte Wirkung der auf solche Weise bereiteten Akkumulatoren einer oberflächlichen Strukturveränderung zu, welche das Blei bei diesem Verfahren erleidet. Schulze röstet die Bleiplatten vor ihrer Verwendung mit Schwefel, wodurch ihre Oberfläche infolge der Bildung von Schwefelblei gelockert wird, und erzeugt die Bleioxyd- und Bleischwammschichten auf elektrolytischem Weg durch Einstellen der Platten in verdünnte Schwefelsäure. Er erzielt ferner eine Vergrößerung der wirksamen Oberfläche durch kondensatorartige Vereinigung einer größern Anzahl von Platten. Kabath erstrebt die Vergrößerung der Oberfläche durch Anwendung von Platten, welche aus einer großen Anzahl teils flacher, teils gewellter und durch Einsetzen in eine durchlöcherte Bleizelle zu einem festen Ganzen verbundener Bleibänder bestehen. Die Präparation dieser Platten geschieht wie bei den ursprünglichen Plantéschen Akkumulatoren. Sellon und Volckmar bedienen sich durchlöcherter, gewellter Bleiplatten, deren Öffnungen mit Bleischwamm ausgefüllt sind. Zu der andern Gruppe von Akkumulatoren, in welchen als negative Platte ein andres Metall als Blei verwendet ist, gehört das Element von Sutton. Die positive Elektrode desselben ist eine amalgamierte Bleiplatte, wogegen die negative Elektrode aus Kupfer besteht; beide Platten sind zu Spiralen zusammengerollt, welche durch zwischengelegte Kautschukstreifen vor gegenseitiger Berührung gesichert werden, und tauchen in eine Kupfervitriollösung. Bei der Ladung des Elements scheidet sich an der negativen Platte Kupfer aus, während an der positiven das amalgamierte Blei sich oxydiert, wobei das Quecksilber den Oxydationsprozeß wesentlich begünstigt. Böttger benutzt als positive Erregerplatte ein Zinkblech, als negative ein gefälteltes und mit einem Brei aus Bleioxyd und Zinkvitriollösung überzogenes Bleiblech und stellt beide Platten in eine Lösung von Zinkvitriol. Schaltet man einen geladenen Akkumulator in einen geschlossenen Stromkreis ein, so entladet er sich zunächst mit einer gewissen Heftigkeit, dann aber gleichmäßig, bis die Platten ihren neutralen Zustand wieder erreicht haben. Der von dem Akkumulator ausgegebene Entladungsstrom erreicht jedoch hinsichtlich seiner Quantität den Ladungsstrom nicht ganz; ein unter günstigen Verhältnissen immerhin noch 20–40 Proz. betragender Bruchteil des primären Stroms geht verloren, so daß der Nutzeffekt höchstens 60–80 Proz. beträgt. Was das Gewicht der Akkumulatoren für eine bestimmte Aufspeicherungsfähigkeit angeht, so hat Reynier berechnet, daß 22 kg für eine Pferdekraft und Stunde als höchste Leistung der Bleiakkumulatoren anzusehen sind, die in der Praxis aber bei weitem nicht erreicht wird; die gewöhnlichen Akkumulatoren sind etwa viermal so schwer.

Die technische Bedeutung der Akkumulatoren beruht einerseits auf ihrer Transportfähigkeit in geladenem Zustand, welche es ermöglicht, die von einer dynamoelektrischen Maschine erzeugte elektrische Energie ohne Zuhilfenahme von Leitungen nach Orten zu bringen, wo man ihrer bedarf; anderseits bilden die Akkumulatoren ein bequemes Mittel, überschüssige Kraft in der Form elektrischer Energie aufzuspeichern und zu beliebiger Zeit und an beliebigem Ort als mechanische Arbeit, Licht oder Wärme wieder abzugeben. Sie lassen sich deshalb mit Vorteil in solchen Fällen verwenden, wo es sich darum handelt, eine gewisse Menge von Energie für außergewöhnliche Fälle in Bereitschaft zu haben: auf dem Gebiet der elektrischen Beleuchtung z. B. für den Fall einer Unterbrechung in dem gewöhnlichen Betrieb, zur aushilfsweisen Erleuchtung gewisser an das Leitungsnetz der primären Maschine nicht angeschlossener Räume, zur Aufspeicherung der am Tag von den dynamoelektrischen Maschinen erzeugten Energie u. dgl. Ihre Anwendung als alleinige Grundlage eines Beleuchtungssystems wird dagegen in den meisten Fällen als unwirtschaftlich zu bezeichnen sein, weil einerseits die Anlage- und Unterhaltungskosten der Leitungen, welche die Akkumulatoren entbehrlich zu machen vermögen, von den Beschaffungs- und Transportkosten der letztern erheblich übertroffen werden und anderseits ihre Benutzung, wie oben bereits erwähnt wurde, einen bedeutenden Kraftverlust im Gefolge hat.

Eine vielversprechende Anwendung beginnen die Akkumulatoren zur Fortbewegung von Fahrzeugen verschiedener Art, wie Straßenbahnwagen, Booten, Tricycles u. dgl., zu finden. Die betreffenden Einrichtungen stimmen trotz der Verschiedenheit der Fahrzeuge im wesentlichen überein und bestehen aus einer Anzahl von Akkumulatoren, in deren Stromkreis eine oder mehrere in geeigneter Weise mit der Achse des Fahrzeugs, der Schiffsschraube etc. in Verbindung gebrachte dynamoelektrische Maschinen eingeschaltet sind. Die Akkumulatoren werden in geladenem Zustand mitgeführt und entladen sich während der Fahrt durch die Umwindungen der dynamoelektrischen Maschine, deren Achse sie in Umdrehung versetzen; die so erzeugte Bewegung teilt sich durch Kuppelungen oder Vorgelege der Triebachse des Fahrzeugs mit und verursacht die Fortbewegung. Vgl. Niaudet, Die galvanischen Elemente von Volta bis heute (a. d. Franz. von Hauck, Braunschw. 1881); Hauck, Die galvanischen Batterien (Wien 1883).

Galvanische Batterie (konstante Batterie). Die Elektrotherapie bedient sich heutzutage vorzugsweise zweier Arten konstanter Batterien: der Siemens-Remakschen Elemente und der Chromsäureelemente. Die Einrichtung des Siemens-Remakschen Elements zeigt Fig. 1. im Querschnitt.

Fig. 1. Siemens-Remaksches Element (Querschnitt).

In einem Glase A befindet sich die Thonzelle B, welche die Form eines Lampenschirms hat, und in deren oberer Öffnung ein Glascylinder C eingekittet ist. Der zwischen diesen Einsätzen und dem äußern Glase befindliche Raum D ist gut mit Papiermaché umstopft bis zu etwa zwei Drittel der Glashöhe. Auf dieser oben abgeglätteten Masse ruht der Zinkcylinder Z, während am Boden des Glases in der Thonzelle die Kupferspirale K ihren Platz hat, von welcher aus durch den Glascylinder C die Ableitung nach dem Zink des nächsten Elements geht (bei Hintereinanderschaltung). Die Erregungsflüssigkeiten sind Kupfervitriollösung für Kupfer, Wasser, bez. durch Diffusion verdünnte Schwefelsäure für Zink.

Fig. 2a. Längsschnitt.	Fig. 2b. Querschnitt.
Chromsäureelement in Thätigkeit.

Bei den Chromsäureelementen gelangt nur eine Erregungsflüssigkeit zur Anwendung, in welche sowohl das Zink als die an Stelle des Kupfers eingeführte Kohle eintauchen: die Chromsäure. Das Zink muß nach jedesmaligem Gebrauch aus der Flüssigkeit entfernt werden, was entweder bei festem Elementengefäß durch Heben des Zinkes oder bei feststehendem Zink durch Senken des Gefäßes geschehen kann.

Fig. 2c. Chromsäure­element in Ruhe­zustand. Längsschnitt.

Während also einerseits wegen der Anwendung nur einer Flüssigkeit ein hermetischer Abschluß des Elementeninnern ermöglicht wäre und damit z. B. ein Verspritzen der Säure vermieden werden konnte, bedingt die Notwendigkeit der nach dem Gebrauch erfolgenden Trennung von Zink und Säure eine mehr oder weniger geringe Undichtheit, welche mancherlei Übelstände im Gefolge haben kann. Diese sind aber durch eine besondere Form des Elementengefäßes beseitigt, durch die sogen. Winkelzelle. Fig. 2a zeigt eine solche Zelle aufrechtstehend von der Seite im Querschnitt, Fig. 2b dieselbe von vorn. Auf dem niedern Teile BB des pultartigen Hartgummikastens A sind die Halter für die Kohlen- und Zinkstäbe möglichst nach vorn angeordnet, so daß die Kohlen- und Zinkkörper in dieser Stellung des Kastens von der Säure C umflossen sind und Strom geben. Jedes Elementenpaar ist vom andern durch eine Hartgummiwand isoliert und die jeder solchen Wand benachbarten Kohle- und Zinkstäbe sind oben miteinander verbunden (Fig. 2b). Im ganzen befinden sich in jedem Elementengefäß fünf Kohlen- und fünf Zinkkörper. Soll der Apparat aufhören zu wirken, so legt man ihn um, wie Fig. 2c zeigt.