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als Kupfer [* 2] 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 [* 3] eingetaucht sind. Das sehr beliebte und für sich allein schon kräftig wirksame Flaschenelement [* 1] (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.
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 [* 4] und Polarisation, [* 5] 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 [* 6] andauernden Strom geben. Das Daniellsche Element [* 1] (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 [* 7] T aus porösem Thon (Biskuit), [* 8] 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 [* 1] (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. 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. Das sehr kräftige Bunsensche Element [* 1] (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. Die [* 1] 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 [* 1] (Fig. 12) ist in einer porösen Thonzelle eine Kohlenplatte K mit einem aus Braunstein und Kohle ¶
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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 1½mal 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 [* 10] geliefert, so erscheint die durch mechanische Arbeit erzeugte Elektrizität [* 11] 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 [* 12] 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 [* 13] 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 [* 14] 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 [* 15] (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 ¶