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Galvanisches Element
Ein konstantes Element von fast doppelter elektromotorischer Kraft wie das Daniellsche ist das Grovesche (1839), bei dem als negative Elektrode Platin in konzentrierter Salpetersäure steht, alles Übrige aber wie beim Daniellschen Element sich verhält. Ersetzt man beim Groveschen Element das teure Platin durch Koks oder andere plastische Mineralkohle, so erhält man das nahezu ebenso kräftige Bunsensche Element (1841), dem das ähnliche Coopersche Element vorangegangen ist (1839). Das kräftige, vielgebrauchte Bunsensche Element besteht (s. Fig. 3) aus einem Glasgefäße V mit verdünnter Schwefelsäure, in der ein Zinkcylinder Z steht. Darauf folgt eine poröse Thonzelle D (Diaphragma) mit konzentrierter Salpetersäure, aus der ein Cylinder C aus Koks oder aus plastischer Mineralkohle (bereitet durch Glühen aus Koks und Steinkohle) emporragt. Sowohl bei den Groveschen als Bunsenschen Elementen erfolgt die Depolarisation, wenn jene geschlossen sind, ähnlich wie beim Daniellschen Element, doch wird hier statt des Kupfers Untersalpetersäure ausgeschieden. Sowohl am Bunsenschen als Groveschen Element sind mannigfache Abänderungen vorgenommen worden, besonders erwähnenswert ist in dieser Beziehung der Ersatz des Platins durch Eisen (Hawkin 1840), das in konzentrierte Salpetersäure getaucht und dadurch wahrscheinlich mit einer unmerklichen Oxydulschichte überzogen wird derart, daß es sich dann negativ elektrisch, fast wie Platin verhält; man nennt solches selbst durch eine schwächere Salpetersäure nicht mehr angreifbares Eisen nach Schönbein passiv.
^[Fig. 3.]
Zu den stark oxydierenden Säuren gehört auch die Chromsäure, sie wird deshalb ebenfalls in mannigfacher Weise zur Depolarisation der Elemente benutzt. Da sie jedoch zu hoch im Preise steht, so verwendet man verschiedene Lösungen von doppelt chromsaurem Kalium (Kaliumbichromat) in verdünnter Schwefelsäure, und zwar am besten nach Bunsen 1 Gewichtsteil Kaliumbichromat, 2 Gewichtsteile Schwefelsäure und 12 Gewichtsteile Wasser, wobei die Schwefelsäure aus dem Kaliumbichromat Chromsäure ausscheidet, von der ein Teil des Sauerstoffs den Wasserstoff an der Kathode des Elements oxydiert. Als negative Elektroden dienen bei den Chromsäure-Elementen gewöhnlich Platten plastischer Kohle, denen die Zinkplatten ohne Diaphragma gegenüber stehen; hierher gehört z. B. die Tauchbatterie Bunsens sowie das Flaschenelement Grenets. Das letztere besteht aus einem unten ausgebauchten Glasgefäß mit der obenerwähnten Flüssigkeit, in die Zwei parallele Kohlenplatten tauchen. Zwischen beiden letztern läßt sich die Zinkplatte für verschiedene Erregungsstärken auf verschiedene Tiefen einsenken und auch gänzlich herausheben. Die Chromketten haben vor den Zink-Kohlenelementen anderer Konstruktion den Vorzug, keine Gase Zu entwickeln.
Auch Oxyde, die, wie z. B. die Superoxyde von Blei und Mangan, ihren Sauerstoff durch Zersetzung abgeben, können zur Depolarisation der Elemente dienen. Hierher gehört das in der Verkehrs- und besonders Haustelegraphie wegen seiner langdauernden Wirksamkeit vielgebrauchte Element von Leclanché (1868). Dasselbe besteht (s. Tafel: Elektrische Telegraphen III, Fig. 7) aus einem Zinkstäbchen in einer Salmiaklösung, die durch die Poren oder künstlichen Öffnungen einer Thonzelle zu einem Gemisch von Stückchen aus Mangansuperoxyd (Braunstein) und Mineralkohle dringt und dasselbe benetzt. In diesem Gemisch befindet sich als Ableitungselektrode eine plastische Kohlenplatte. Ist dieses Element geschlossen, so verbindet sich das Zink mit dem Chlor des Salmiaks zu löslichem Chlorzink, während im Innern der Thonzelle Ammoniak und Wasserstoff ausscheiden. Letzterer entzieht unter Wasserbildung dem Mangansuperoxyd Sauerstoff, wobei vom Braunstein ein Rest bleibt, der Sesquioxyd heißt. Das Leclanché-Element hat ebenfalls mannigfache Umgestaltungen erhalten (Tyer, Clark, Muirhead, kompendiöse tragbare Batterie für Mediziner von Beetz u. a. m.).
Zu den gebräuchlichern Ketten gehört auch das Smeesche Element; es besteht aus einer mit Platinmohr überzogenen dünnen Silberplatte, die zwischen zwei miteinander metallisch verbundenen, starken Zinkplatten eingehängt ist. Die hier angewendete Flüssigkeit ist verdünnte Schwefelsäure. Weil das Platinmohr in seinen Poren Sauerstoff aufsaugt, so depolarisiert dieser anfänglich das geschlossene Element, indem er sich mit dem Wasserstoff verbindet; später, wenn kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, löst sich der Wasserstoff infolge der Rauhigkeit des Platinmohrs von letzterm ab, wodurch also die schwächende Ursache des Elements entfällt. Da zu Anfang durch die Oxydation des Wasserstoffs eine Verstärkung des Stroms stattfindet, so tritt die Konstanz des Stroms erst später ein. Die Smeeschen Elemente werden gewöhnlich so verbunden, daß sie eine Tauchbatterie geben; sie besitzen, wie sich aus obigem ergiebt, kein Diaphragma und nur einerlei Flüssigkeit.
Elemente, die weniger gebraucht werden, sind Niaudets Chlorkalkelement, Chlorsilberelemente von Warren de la Rue, Müller, Pincus u. dgl. m.
Alle bisher behandelten Elemente und Ketten bezeichnet man gemeinsam als hydroelektrische, weil bei ihnen mindestens eine Flüssigkeit zwischen zwei festen Leitern vorkommt. Mit diesen hydroelektrischen Ketten darf man nicht verwechseln die Flüssigkeitsketten (s. d.), bei denen die elektromotorische Kraft aus der gegenseitigen Berührung oder nach der neuern Anschauung aus der chem. Einwirkung von zweierlei Flüssigkeiten entspringt. Während die erstern, besonders die konstanten hydroelektrischen Batterien, die mannigfachsten Anwendungen in der Telegraphie und in den übrigen Zweigen der Elektrotechnik sowie in der Elektrotherapie gefunden haben, blieben die letztern für die Praxis ohne Wert. Die Gasketten, bei denen ein elektrischer Strom durch die chem. Verbindung zweier Gase, z. B. von Sauerstoff und Wasserstoff, entsteht (Groves Gasbatterie, 1839), sind hervorgegangen aus der Kenntnis der Elektrischen Polarisation (s. d.). Aus der letztern beruhen auch die elektrischen Accumulatoren (s. Accumulatoren, elektrische), die sekundären Batterien oder Ladungssäulen (s. d.). - Vgl. Niaudet, Die G. E. (Braunschw. 1881).
