Kathodentester

Der Kathodentester ist ein Teilprojekt der Zn/O-Brennstoffzelle

Zunächst soll eine einfache Zelle als Testsystem für Gaskathoden entwickelt werden. Diese Zelle verfügt über keinerlei Zuführungen und Ableitungen für Zink, Elektrolyt und Luft sondern wird manuell von oben befüllt.

Der Kathodentester soll vor allem dazu dienen, eine kostengünstige und mit einfachen Mitteln zu bauende Testkammer für mehrere Entwickler verfügbar zu machen, so dass alle eine einheitliche und quasi standardisierte Testumgebung haben und die Testergebnisse quantitativ vergleichbar sind.

Getestet werden sollen damit vor allem:

• Gaskathoden und zwar solche aus eigener Herstellung als auch im Vergleich kommerzielle Versionen

• Anoden, z.B. einfache Zinkplatte vs. poröse Platte aus verpresstem Zinkpulver

• Dichtungen, z.B. Flachdichtung aus EPDM

Bau des Kathodentester

Anfertigung der Kammer aus einzelnen Platten

Der Kathodentester wird aus einfachem und in jedem Baumarkt für kleines Geld erhältlichem sogenannten Bastlerglas (Polystyrol) in 4mm Dicke hergestellt.

Man schneidet dieses zunächst in 4 Platten von 12 x 16 cm. (Aus einer 50 x 25cm Platte bekommt man demnach 6 solcher Stücke raus. 2 Platten in Reserve zu haben, falls bei der Bearbeitung eine kaputtgeht, ist sicher nicht ganz verkehrt, weil Bastlerglas ein Sauzeug ist, was die Bearbeitung angeht ;))

Dann werden darin am Rand umlaufend verschiedene Löcher von 5.5mm gebohrt, wobei die Verwendung einer Bohrlehre hilfreich ist und gewährleistet dass die Löcher der einzelnen Platten deckungsgleich zueinander sind.

Bild 1: Löcher vorgebohrt

Nun werden in 3 der Platten noch im mittleren Bereich vier Löcher gebohrt, zunächst auf 5,5mm, dann auf 10mm nachgebohrt, um dann anschliessend mit einer Stichsäge die Bereiche für die Kammern aussägen zu können.

Anschliessend werden die Kanten mit einer Feile etwas geglättet.

Bild 2: Fertige Einzelteile

Nun kann man schonmal testweise die einzelnen Teile zusammenschrauben um zu sehen, ob die Bohrungen für die Schrauben auch wirklich einigermaßen deckungsgleich sind oder ggflls. Bohrungen nachzubearbeiten.

Bild 3: Einzelteile zu einer Kammer zusammengesetzt

Dichtung aus EPDM

Von den 4 Elementen werden jeweils 2 miteinander verklebt, so dass man zwei Verbundelemente erhält: eines bestehend aus der (Haupt-)Kammer für die Anode und der Rückwand und ein zweites, welches einen Rahmen mit Falz zum einkleben der Gaskathode bildet. Zwischen diese beiden Elemente kommt eine Flachdichtung aus EPDM. (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder kurz EPDM = Ethylen-Propylen-Dien-Monomer ist ein terpolymeres Elastomer (Gummi) und somit ein synthetischer Kautschuk. vgl.[1] und [2] Wikipedia ). Das Material gibts im Baumarkt zu kaufen als Teichfolie, wir nehmen hier eine Stärke von 1.5mm.

• EPDM-Dichtung
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  Ein Stück EPDM

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  Mit dem Cuttermesser wird die Dichtung passgenau ausgeschnitten...

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  ... und zwischen die beiden Kamerhälften gelegt

Einkleben der Gaskathode

Die Gaskathode wird bei dem zweiten Verbundelement mit Silikon in den Falz eingebettet. Dabei wird in den Winkel von aussen und von innen das Silikon schräg beigeschmiert, damit eine möglichst gute Dichtwirkung erzielt wird. Immerhin muss hier verhindert werden, das hochprozentiges KOH (=Kalilauge) austritt.

• Einbettung der Gaskathode in den Falz
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  Die Gaskathode wird in den Falz eingebettet. Hier die Innenseite mit dem Gitter

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  Hier die Aussenseite mit der PTFE-Folie

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  Statt Silikon wurde hier ein Cellulosenitrat-Kleber verwendet, der als laugenbeständig gilt. Aber anscheinend gibts eine Reaktion mit dem Polystyrol, oder vielleicht auch mit dem PTFE, welches zu einer starken Blasenbildung führt.

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  Daher musste der Aushärtungsvorgang überwacht und die entstehenden Blasen eingestochen werden, um zu einem akzeptablen Resultat zu gelangen.

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  Anschliessend wurde noch ein Silberdraht als Kontakt auf das Nickelgitter gelötet.

TODO:

• Bilder von der Bohrlehre
• ev. einige Tips zur Bearbeitung von Bastlerglas
• Bilder vom Zuschneiden der Dichtung
• Bilder vom Einkleben der Gaskathode
• Bilder fertige Zelle
• erste Tests