XXXV. Eine vollkommen constante Batterie; von Dr. H. Meidinger. Mit einer Abbildung auf Tab. II. Meidinger's vollkommen constante Batterie. Die Mißstände, welche die gebräuchlichen Batterien begleiten, die für die Dauer eine zwar schwache aber gleichförmige Kraft entwickeln sollen, sind bekannt und schon mehrfach erörtert. Die im Nachstehenden beschriebene Batterie besitzt vor den seither zur Anwendung gekommenen folgende Vorzüge: 1) Sie ist vollkommen constant und von fast unbegränzter Dauer. Für den Betrieb des Telegraphen läßt sie sich wenigstens ein Jahr lang unausgesetzt benutzen, ohne auseinander genommen zu werden. 2) Sie ist ohne Thonzelle construirt und ungleich ökonomischer im Gebrauche wie die Daniell'sche Kette, mit der sie gleiche Intensität (elektromotorische Kraft) besitzt; sie consumirt nicht mehr Material (Zink und Kupfervitriol), wie der circulirenden Elektricität entspricht. Ihre Ersparniß läßt sich auf 50 bis 80 Proc. veranschlagen. 3) Sie entwickelt durchaus keine Gerüche oder sauren Dämpfe; man kann sie somit ohne Anstand in bewohnten Räumlichkeiten aufstellen. Auch werden die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Batterien nicht angegriffen. Folgendes ist die Zusammensetzung der Batterie (Fig. 16): Ein Glasgefäß von 170 Millimeter Höhe und 100 Millimeter Bodenweite,Die angegebenen Dimensionen beziehen sich auf eine zum Betrieb des Telegraphen hier in Heidelberg fabrikmäßig dargestellte Batterie. Figur 16 zeigt dieselbe in der halben natürlichen Größe erweitert sich in einer Höhe von 50 Millim. um etwa 10 Millim., zu dem Zweck einen Zinkring von 90 Millim. Höhe aufzunehmen. In die Mitte des Bodens von diesem Gefäß ist ein nach oben sich etwas conisch erweiterndes Becherglas von 75 Millim. Höhe und 65 Millim. Bodendurchmesser angekittet. Die innere Wandung des letzteren bedeckt ein Kupferblechcylinder, an welchem ein Kupferdraht unten angenietet ist, der durch eine Gutta-percha- oder Glasröhre hindurch nach außen gelangt. Das große Gefäß ist durch einen Deckel verschlossen; eine Oeffnung in dessen Mitte erlaubt einen an seinem untern Ende nicht vollständig zugeblasenen trichterförmigen Glascylinder in das kleinere Glas hinunterzusenken. (In Ermangelung eines derartigen Glascylinders kann man recht wohl eine ganz offene Glasröhre, ein gewöhnliches Lampenglas benutzen und dasselbe am unteren Ende mit einem dünnen Läppchen umwinden.) An den Zinkring ist ein schmales Kupferblech gelöthet und zwischen Deckel und Glaswand nach außen geführt. Dieses Blech ist an seinem Ende in eine Hülse umgebogen, groß genug, um den Kupferdraht des andern Pols aufzunehmen. Eine derartige Verbindung läßt nichts zu wünschen übrig. Sie ersetzt vollkommen alle Schrauben und Klammern, und dürfte einer allgemeinern Anwendung als einfaches Verbindungsmittel von Drähten fähig seyn. Die Drähte, sobald sie nur mit einiger Mühe in die Hülse (von möglichst dünnem Blech) hineingepreßt werden, erzeugen von selbst völlig reine Oberflächen, zwischen die natürlich keine Unreinigkeit gelangen kann. Um die Batterie in Thätigkeit zu setzen, füllt man dieselbe, bis zu der Höhe des Zinkrings, mit einer verdünnten Lösung von Bittersalz in Regenwasser (etwa 1/4 bis 1/10 Pfund käuflicher schwefelsaurer Magnesia auf 1 Element). Die Flüssigkeit gelangt natürlich auch in das kleine Becherglas und durch die etwa linienweite Oeffnung in die Cylinderröhre. Ist der Deckel nun aufgepaßt und die Cylinderröhre in denselben eingehängt, so füllt man dieselbe mit Kupfervitriolkrystallen an. Diese bilden in der Röhre eine concentrirte Lösung, welche als schwerere Flüssigkeit durch die kleine Oeffnung nach unten sinkt und den die Wandung des Becherglases bedeckenden Kupferblechcylinder bis zur Höhe der Oeffnung berührt. Durch Verbindung der beiden Pole tritt jetzt der galvanische Proceß ein; Zink löst sich auf, Kupfer wird auf das Kupferblech gefällt; gleichzeitig lösen sich die Krystalle in der Glasröhre weiter und sinken nach. Die elektromotorische Kraft der Batterie ist natürlich dieselbe, wie bei der gewöhnlichen Daniell'schen Batterie, da die Summe der chemischen Vorgänge dieselbe ist. Der Leitungswiderstand ist jedoch weit bedeutender. Die Batterie kann deßhalb in allen den Fällen keine Anwendung finden, wo zugleich sehr große Quantitäten Elektricität erfordert werden, so zur Wasserzersetzung, zur Erzeugung des elektrischen Lichts, in der Galvanoplastik. Der große Leitungswiderstand der Batterie rührt von drei Ursachen her: der großen Entfernung der Pole, dem engen Querschnitt der Flüssigkeit und der Vergleichungsweise geringen Leitungsfähigkeit des Bittersalzes selber. Zinkvitriol, welchen ich früher anstatt des Bittersalzes angewendet hatte, leitet noch etwas schlechter und ist dabei in hinreichend reinem Zustand ungleich kostspieliger. Die schwefelsauren Alkalisalze, besonders das Ammoniak, sind zwar weit bessere Leiter der Elektricität; sie bilden aber sowohl mit dem schwefelsauren Kupferoxyd, wie mit dem sich während der Thätigkeit der Batterie bildenden schwefelsaurem Zinkoxyd, schwerlösliche auskrystallisirende Doppelverbindungen, wodurch ihre Anwendung unmöglich wird. Verdünnte Schwefelsäure läßt sich ebenfalls nicht verwenden, weil sie das, wenn auch wohl amalgamirte, Zink vollständig auflösen würde, sobald nur Spuren von Kupfervitriol aus dem Becherglas heraus bis zu dem Zink diffundirten und dasselbe mit Kupfer beschlügen. Andere Säuren oder neutrale Salze können kein besseres Resultat geben. Die Größe der Zinkoberfläche übt von einem gewissen Grade an keinen Einfluß auf den inneren Leitungswiderstand der Batterie, so zwar, daß zwei Zinklamellen von vielleicht bloß 1/6 Gesammtoberfläche des ganzen Ringes, diametral sich in der Flüssigkeit gegenüberstehend, noch denselben Leitungswiderstand erzeugen. Dieß erfolgt wahrscheinlich aus dem gleichen Grunde, warum auch der Leitungswiderstand der Erde sich nicht verändert, wenn der mittlere Theil der in dieselbe auslaufenden Polplatten hinweggenommen wird und nur an den Enden eine kleine Oberfläche erhalten bleibt.Man sehe meine Abhandlung „über Abhängigkeit des Leitungswiderstandes der Erde von der Größe der versenkten Polplatten“ im polytechn. Journal Bd. CLIII S. 294. Doch ist eine große Zinkoberfläche vortheilhaft. Die Unreinigkeiten in demselben, Beimischungen fremder Metalle, lösen sich nicht während der Thätigkeit der Batterie von dem Zink ab; sie bleiben vielmehr als eine feste Kruste auf ihm haften, die den Durchgang des Stromes erschwert, indem sie gleichsam die Zutrittscanäle zu der reinen Zinkoberfläche verengert. Man sieht nun leicht, daß die ursprünglich größere Oberfläche, die bei derselben Stromstärke nicht so vollständig in Anspruch genommen wird wie die kleinere, selbst wenn sie durch das Hervortreten der Unreinigkeiten bedeutend eingeengt wird, eine weit längere Zeit hindurch sich gleich wirksam erhalten kann; und zwar stehen diese Zeiten im quadratischen Verhältniß der Oberflächen, wenn man annimmt, daß gleich dicke Krusten auf dem Zink in beiden Fällen die reine Oberfläche desselben in gleicher Weise verkleinern. Ist das Zink vor dem Gebrauch gut amalgamirt, so lösen sich allerdings die Unreinigkeiten von demselben später mit Leichtigkeit ab und fallen zu Boden. Doch ist dieß bei Anwendung einer großen Zinkoberfläche durchaus nicht erforderlich. Die Batterie hält sich in solcher Weise vollkommen constant, so lange noch fester Kupfervitriol in der Glasröhre vorhanden ist und die Flüssigkeit sich nicht mit Zinkvitriol gesättigt hat. Bei dem großen Fassungsraume der Röhre, die etwa 1/8 Pfund Kupfervitriol aufnimmt, wird es in den Fällen, wo die Batterie Verwendung finden kann, also zur Erzeugung vergleichungsweise schwacher Ströme, nur in langen Zwischenräumen nöthig seyn, dieselbe von Neuem mit dem Salz zu füllen. Bei directer Verbindung der Pole werden, wenn die Batterie in der eben beschriebenen Weise zusammengesetzt ist und 1/4 Pfund Bittersalz in Lösung hat, während 24 Stunden höchstens sechs Gramme Kupfer niedergeschlagen. Ein Achtel-Pfund Kupfervitriol (= 62,5 Grm.) welches 16 Grm. Kupfer entspricht, würde somit für drei Tage ausreichen. Es läßt sich daraus entnehmen, wie lange eine einmalige Füllung bei einem schwächeren Strome vorhalten kann. Eine Diffusion des Kupfervitriols aus dem Becherglas heraus und in die übrige Flüssigkeit findet zwar statt bei dieser Unordnung, aber in einem fast unmerklichen Grade. Ursprünglich kann die Kupferlösung nur ein äußerst geringes Bestreben haben, höher als die Mündung der Glasröhre zu steigen; auf derselben ruht eine verdünnte Bittersalzlösung, wie sie in ihr selbst vorhanden ist; es ist somit für die überstehende Flüssigkeit keine Veranlassung da, sich zu senken und mit dem Kupfervitriol den Platz zu wechseln. Besondere Versuche ergaben, daß in einem solchen Fall kaum Spuren von letzterem binnen einem Monate einen Zoll hoch gelangten. Diese Verhältnisse ändern sich jedoch während der Thätigkeit der Batterie. Die stets nachsinkenden Kupfervitriolkrystalle drängen einen Theil der Flüssigkeit aus dem kleinen Glase heraus; durch das in denselben enthaltene Krystallwasser wird die Kupferlösung allmählich ärmer an Bittersalz, umgekehrt wird die äußere Flüssigkeit concentrirter durch das sich lösende Zink. Nothwendigerweise tritt bald eine Diffusion ein, in Folge derselben beginnt der Kupfervitriol in die Höhe zu steigen. Derselbe kann aber dennoch nicht, oder höchstens nur in Spuren aus dem Becherglas herausdringen, da er durch die Wirkung des Stromes vorher sein Kupfer auf den oberen Theil des Pols, welcher dem Zink, zunächst befindlich ist, abgeben muß. Es ist schließlich bloß das Krystallwasser des Kupfervitriols, welches langsam nach oben diffundirt, während Zinkvitriol nach unten dringt. Zu bemerken ist noch, daß der Kupfercylinder für sich schon einem localen galvanischen Proceß unterworfen ist, da er in verschiedenartigen Flüssigkeiten steht, unten in einer concentrirten Kupfervitriollösung, oben in einer Lösung von schwefelsaurer Magnesia allein. Dadurch löst er sich allmählich oben auf, während unten Kupfer gefällt wird. Aus diesem Grund muß der die Leitung nach außen bewerkstelligende Kupferdraht isolirt seyn, während ein Gleiches bei dem an die Rückseite des Zinkrings gelötheten Kupferblech ganz unnöthig ist. Es ist somit zweckmäßig, den Kupfercylinder etwa 10 Millim. niedriger als den Rand des Becherglases zu machen. Auch wird man in den Fällen, wo man nur sehr schwacher Ströme bedarf, wo also der Leitungswiderstand im Innern der Batterie ganz zu vernachlässigen ist, die Cylinderröhre am besten bis auf den Boden des Becherglases herabsenken. Beim Transport muß man natürlich sorgfältig mit dem Apparat umgehen, damit die Kupfervitriollösung nicht in unnöthige Schwankungen gerathe und aus dem Becherglase überfließe. Man erhält auf diese Weise eine galvanische Kette, die vollkommen constant und in hohem Grade ökonomisch ist. In meinem Besitze befindet sich eine elektrische Pendeluhr von Detouche in Paris, welche seit sechs Monaten durch dieselbe Batterie in ununterbrochener Bewegung erhalten wird. Dieselbe bewirkt jede Secunde einen Schluß der Kette, der etwa den sechsten Theil einer Secunde anhält, und verbraucht während eines Monats beinahe 100 Grm. Kupfervitriol. Bei mehreren nach einander angestellten Versuchen fand ich mit sehr geringen Differenzen im Mittel 24,6 Grm. Kupfer niedergeschlagen, statt der den 100 Grm. Vitriol entsprechenden theoretischen Zahl 25,4. Somit sind durch Diffusion während eines Monats bloß 0,8 Grm. oder 3 Proc. Kupfer verloren gegangen. Die Stromstärke bei directer Verbindung der Pole hat während dieser Zeit um ein weniges zugenommen, ohne Zweifel weil die Flüssigkeit durch den aufgelösten Zinkvitriol eine concentrirtere und somit besser leitende Lösung geworden ist, zum Theil auch wegen der jetzt (Mitte August) herrschenden warmen Witterung, die in der Flüssigkeit einen Temperaturunterschied von etwa 8° C. bewirkt haben mag. Ein ähnliches Resultat ist mit keiner anderen galvanischen Combination je erzielt worden und auch wohl je zu erzielen.