Der Edison-Akkumulator. Von M. P. Janet. (Schluss von S. 479 d. Bd.) Der Edison-Akkumulator. III. Innerer Widerstand. Der innere Widerstand ist bei Beginn der Entladung zu 0,0025, am Ende zu 0,0035 Ohm gefunden worden. IV. Einfluss des Entladestromes auf die Kapazität. Das Element wurde jedesmal mit 30 Amp. geladen, so lange bis 300 Amp.-Stunden hineingeschickt waren, es wurde also stark überladen, sodann mit Strömen von 25, 100 und 200 Amp. entladen. Die Ergebnisse zeigt Zusammenstellung 1. Zusammenstellung 1. StromJ Spannung(mitt.)Ep. WattJ . Ep. Watt-stundenJ . Ep . t Spez.Strom\frac{>J}{P} Spez.Leistung\frac{J\,\cdot\,Ep\,\cdot\,t}{P} Spez.Kapazität\frac{J\,\cdot\,Ep}{P}   25 1.27   31.8 217     3.14   4.0 27.7 100 1.17 117.0 191 12.5 14.7 24.1 198 1.04 206.0 162 25.0 26.9 20.0 Trägt man die spezielle Kapazität, die man bei den verschiedenen Entladeströmen erhält, als Funktion von der speziellen Leistung auf, so erhält man die Kurve in Fig. 11. Zum Vergleich sind die entsprechenden Kurven verschiedener Bleiakkumulatoren (A B und C) eingezeichnet. Man sieht, dass einzelne Bleiakkumulatoren bei schwachen Strömen bis 5 oder 6 Watt für das kg des Totalgewichtes den Edison-Akkumulator übertreffen und bis 35 Wattstunden für das kg Gewicht erreichen, aber man sieht auch, dass Textabbildung Bd. 319, S. 518 Fig. 11. beim Bleiakkumulator die spezielle Kapazität mit zunehmender spezieller Leistung viel rascher fällt. Bei Entladungen mit derartig hohem Strom erwärmt sich das Element beträchtlich, nimmt aber keinen Schaden. V. Einfluss des Ladestromes auf die Kapazität. Das Element wurde bei verschiedenen Strömen geladen, bis es 220 Amp.-Stunden aufgenommen hatte, und dann mit 60 Amp. entladen. Die Ergebnisse zeigt Zusammenstellung 2. Zusammenstellung 2. Ladestrom J. Ampère Stunden 60 . t. Wattstunden 60 . Ep . t.   20 156 189   50 148 181 100 142 173 200 117 145 Die Kapazität nimmt mit zunehmendem Ladestrom ab, jedoch sieht man, dass es möglich ist, die Batterie in einer Stunde zu laden, und dabei eine Kapazität zu erhalten, die nur um 23 v. H. hinter der normalen bleibt. VI. Der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad wurde bei 60 Amp. (7,5 Amp. für das kg Gewicht) Lade- und Entladestromstärke festgestellt, obwohl dieser Strom eigentlich schon ungewöhnlich hoch ist. Die Ergebnisse sind aus Zusammenstellung 3 zu ersehen. Zusammenstellung 3. HineingeschickteEnergie ZurückerhalteneEnergie Wirkungsgrad inProzent 440 189 43.0 398 186 46.7 355 183 51.5 340 178 52.4 305 170 55.0 Diese Wirkungsgrade sind sehr niedrig, und man würde bessere erhalten bei kleineren Lade- und Entladestromstärken; etwa 30 Amp. Jedenfalls hat der Edison-Akkumulator in bezug auf Wirkungsgrad keinen Vorteil gegenüber Bleiakkumulatoren. Er kommt also nur in Frage, wo der Wirkungsgrad gegenüber der grossen spezifischen Kapazität und der Haltbarkeit zurücktritt. Zeichnet man eine Kurve, die die Kapazität eines Akkumulators als Funktion der hineingeschickten Amp.-Stunden darstellt, so zeigt sich, dass von 200 bis 210 hineingeschickten Amp.-Stunden an die gelieferte Energie nur mehr wenig zunimmt, d.h. von diesem Punkt an übersteigt die Spannung am Element 1,8 Volt (s. oben) und das Element fängt an zu kochen. VII. Verlust durch Selbstentladung. Bei einem Versuche gab das Element bei der sogleich nach der Ladung erfolgten Entladung 160 Amp.-Stunden und 205 Wattstunden. Auf den anfänglichen Zustand wieder aufgeladen und dann acht Tage lang stehen gelassen, ergab das Element 141 Amp.-Stunden (12 v. H. Verlust) und 166 Wattstunden (19 v. H. Verlust). VIII. Einfluss der Temperatur. Die Versuche ergaben, dass mit zunehmender Temperatur die Kapazität steigt. Weitere Untersuchungen sind noch im Gang. Der innere Widerstand nimmt ab im Verhältnis 1 : 2,5 wenn die Temperatur von 0° bis 75° steigt. IX. Kapazität der positiven und negativen Elektrode. Mit Hilfe einer Hilfselektrode wurde während einer Entladung die Spannung zwischen der positiven Elektrodeund der Flüssigkeit, und die Spannung zwischen der negativen Elektrode und der Flüssigkeit festgestellt. Die Ergebnisse zeigen die Kurven I und II in Fig. 12. Die algebraische Summe ist ungefähr gleich der Spannung an den Klemmen des Elements (Kurve III). Wie man aus der Figur sieht, ist das charakteristische Verhalten des Akkumulators durch die Nickelplatte bedingt (auch hier sieht man wie in Fig. 2 (S. 477 d. B.) die zwei Absätze der Spannungskurve) und die Kapazität des Elementes durch sie begrenzt. Textabbildung Bd. 319, S. 519 Fig. 12. Mit Rücksicht auf diese Ergebnisse hat der Erfinder eine neue Zelle zusammengestellt, bei der er 20 Nickelplatten und 10 Eisenplatten verwendet, also im ganzen 30 Platten; dabei stieg die Kapazität auf 250 Amp.-Stunden bei 30 Amp. und 240 Amp.-Stunden bei 60 Amp. Entladestromstärke. X. Untersuchung der Haltbarkeit. Die Versuche sind noch nicht beendet; sie werden in der Weise gemacht, dass das Element mit einer konstanten Spannung von 1,7 Volt geladen wird, zehn Minuten nach Beendigung der Ladung mit sehr schwankendem Strom innerhalb 30 bis 100 Amp. entladen wird, um nach Möglichkeit Automobilbetrieb nachzuahmen. Die normale Kapazität betrug 165 Amp.-Stunden, nach 175 Entladungen stellte man 162 Amp.-Stunden fest. XI. Nachahmung von fehlerhaftem Betrieb. Mit dem normalen Element wurden folgende Versuche angestellt: 1. Der Akkumulator blieb entladen stehen. 2. Er wurde während einer Nacht kurz geschlossen. 3. Er wurde 3 Stunden lang mit 60 Amp. verkehrt geladen. Die Kapazität dieses Akkumulators, desselben welcher den Dauerversuchen unter X. unterworfen wird, hatte sich nicht geändert. Mit den kleinen Elementen wurden folgende Versuche gemacht: 1. Der entladene Akkumulator wurde auseinandergenommen und 24 Stunden der Luft ausgesetzt. – Keine Aenderung der Kapazität. 2. Der geladene Akkumulator wurde auseinandergenommen und 29 Stunden der Luft ausgesetzt; erzeigte sich darnach völlig entladen (wegen der Oxydation des Eisens an der Luft) und ergab bei den zwei ersten normalen Entladungen eine sehr kleine Kapazität; es genügte jedoch eine viermal so lange Ladung mit dem normalen Strome, um ihn auf seine vorige Kapazität zu bringen. 3. Das Element wurde mit schwachem Strome verkehrt geladen, alsdann mit starkem Strom im richtigen Sinn. – Keine Aenderung der Kapazität. 4. Das Element wurde viermal hintereinander mit dem sehr hohen Strom von 1,2 Amp. (entsprechend 200 Amp. beim Normalelement) erst eine Stunde lang im falschen, dann eine Stunde lang im richtigen Sinn geladen. Nachdem aber das Element mit dem normalen Strom etwa dreimal so lang geladen war als gewöhnlich, hatte es wieder seine ursprüngliche Kapazität. XII. Vergleich mit Bleiakkumulatoren. Der grösste Vorwurf, der dem Edison-Akkumulator, seit Beginn seines Bestehens gemacht wird, ist seine niedrige Spannung. Da man deshalb viel mehr solcher Elemente verwenden muss als Bleiakkumulatoren, so glaubte man, darin das grösste Hindernis für seine Einführung zu sehen. Im folgenden werde das Verhältnis der Spannungen wie 1 : 2 gesetzt, eine Annahme, die für den Edison-Akkumulator sehr ungünstig rechnet, und damit folgende Beispiele betrachtet. 1. Gleiche Spannung und gleiche Energie der Batterien. Man benötigt also n-Edison-Elemente und \frac{n}{2}. Bleielemente von doppelter Leistung. Ein Edisonelement von 210 Wattstunden hat ein Volumen von 3780 ccm und benötigtdaher einen Raum von 18,5 ccm für die Wattstunde. Ein Bleiakkumulator von 420 Wattstunden hat nach den Katalogen etwa 6700 ccm, also 16,5 ccm für die Wattstunde. Die entsprechenden Elemente verhalten sich also wie \frac{18,5}{16,5}=1,12 d.h. die Batterie aus Edisonelement braucht nur um 12 v. H. mehr Platz als eine Batterie aus Bleiakkumulatoren, ein Unterschied, der mehr als verschwindet, wenn man bedenkt, dass die mittlere Spannung eines Edisonelementes nicht 1 Volt, sondern 1,25 Volt ist. 2. Gleiche Energie der Batterien, aber die Spannungen im Verhältnis 1 : 2. Man benötigt gleich viele Elemente und alle Elemente müssen gleiche Kapazität besitzen. Ein Bleiakkumulator von 205 Wattstunden hat nach den Katalogen ein Volumen von 3560 ccm oder 17,5 ccm für die Wattstunde. In diesem Falle braucht die Batterie mit Edisonelementen nur um 6 v. H. mehr Platz, der Fall ist also noch günstiger wie oben. Stellt man zum Schlusse noch einmal die hauptsächlichen Eigenschaften des Edison-Akkumulators zusammen, so hat man: 1. Beträchtliche Kapazität auch bei abnorm hoher Strombeanspruchung. 2. Widerstandsfähigkeit gegen solche hohe Strombeanspruchung. 3. Konkurrenzfähigkeit mit dem Bleiakkumulator bei kleineren Strömen. Diese Eigenschaften machen ihn, trotz seines schlechten Wirkungsgrades bei grossen Strömen besonders geeignet für Elektromobile.