Title:
Anordnung zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Carbonprodukten
Kind Code:
U1
Abstract:

Anordnung zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Carbonprodukten, dadurch gekennzeichnet, dass eine guter elektrischer Leiter so mit dem Carbonprodukt in elektrische Verbindung gebracht wird, dass in der gewünschten Beanspruchungsrichtung die elektrische Leitfähigkeit dieser Kombination verbessert wird.



Application Number:
DE202017005789U
Publication Date:
11/20/2017
Filing Date:
11/07/2017
Assignee:
Seemann, Berthold W., Dr., 21271 (DE)
International Classes:
Claims:
1. Anordnung zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Carbonprodukten, dadurch gekennzeichnet, dass eine guter elektrischer Leiter so mit dem Carbonprodukt in elektrische Verbindung gebracht wird, dass in der gewünschten Beanspruchungsrichtung die elektrische Leitfähigkeit dieser Kombination verbessert wird.

2. Anordnung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Carbonprodukt ein Carbonnetzschlauch ist, in den ein guter elektrischer Leiter eingearbeitet ist.

3. Anordnung nach Ansprüchen (1 und 2), dadurch gekennzeichnet, dass die aus Carbonnetzschlauch und eingearbeiteten Leiter bestehende Kombination mit einem wasserundurchlässigen, aber elektrisch leitenden Lack umgeben ist.

4. Anordnung nach Anspruch (3), dadurch gekennzeichnet, dass sich diese Kombination in Kontakt mit einem Elektrolyten befindet und als Anode geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass der gute elektrische Leiter in einen Carbonblock eingearbeitet ist und als Anode in einem Elektrolyseprozess wirkt.

Description:

Mit der Entwicklung der Carbonfasern wurden die Grundlagen für die verschiedensten Produkte geschaffen, die aus diesen Kohlenstofffasern bestehen oder sie enthalten. Dabei zeichnen sich anisotrope Carbonfasern durch eine extrem hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit aus. Das Elastizitätsmodul übersteigt das von Edelstahl um ein Vielfaches. Carbonfasern sind zwar elektrisch leitend, doch ist das Leitvermögen wesentlich geringer als das von bekannten Materialien, die für elektrische Leiter eingesetzt werden. Aus diesem Grund werden bislang keine Carbonprodukte als elektrische Leiter eingesetzt, da ihr Leitvermögen unter dem der herkömmlichen Werkstoffe liegt.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die bewirkt, dass die hervorragenden Festigkeitseigenschaften mit ebenfalls einem sehr guten elektrischen Leitvermögen kombiniert werden. So entsteht ein Produkt mit hoher Festigkeit und hohem Leitvermögen, das überdies wegen der besonderen Eigenschaft des Kohlenstoffes eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Elektrokorrosion besitzt.

Ein aus gut elektrisch leitendem Material bestehender Leiter wird so mit einem Carbonprodukt verbunden, dass möglichst viele Berührungsstellen zwischen dem Leiter und dem Carbonprodukt entstehen. Das Ausführungsbeispiel 1 zeigt in 1 das Ersatzschaltbild eines Carbonnetzschlauches in den ein Kupferdraht als elektrischer Leiter eingezogen ist. Dabei stellen die Widerstände 14 die partiellen Widerstände des Kupferleiters zwischen den Berührungspunkten 12, 13 und 14 mit dem Carbonnetzschlauch dar. Die Übergangswiderstände selbst werden durch die Widerstände 9, 10 und 11 dargestellt. Die Widerstände 5, 6, 7 und 8 entsprechen den partialen Widerständen des Carbonnetzschlauches. Wegen des geringen Widerstandes des Kupferleiters sind die Widerstandswerte der partialen Widerstände ebenfalls klein und dementsprechend auch die Potentialdifferenzen zwischen den Punkten 12, 13 und 14. Da der Kupferleiter unmittelbar an der Innenseite des Carbonnetzschlauches anliegt, sind die Übergangswiderstände vernachlässigbar klein. Somit sind auch die Potentialdifferenzen zwischen den Punkten 15, 16 und 17 ebenfalls klein und haben fast den gleichen Wert wie die Potentialdifferenzen auf dem Kupferleiter. Das bedeutet aber, dass der Carbonnetzschlauch auf seiner gesamten Länge das jeweils gleiche Potential besitzt wie der Kupferleiter, wobei ein guter elektrischer Kontakt zwischen den im Inneren des Carbonnetzschlauches befindlichen Kupferdrahtes zu dem Carbonnetzschlauch selbst vorausgesetzt wird. Der Innenleiter kann auch als ein hohler Leiter ausgeführt sein, wenn ein Skineffekt zu erwarten ist. Da Kohlenstoff als elektrisch inert gilt, kann dieser Leiter in einer Elektrolyse als nicht abbaubare Anode eingesetzt werden.

Im Ausführungsbeispiel 2 in 2 ist der Querschnitt dieser Kombination gezeigt. Der Carbonnetzschlauch (19) umgibt den Innenleiter (18) in der Art, dass mindestens im Abstand von 10 cm gemessen auf der Längsachse des Leiters zu diesem eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Diese Kombination entspricht einer Hochspannungs-Freileitung, wobei der Carbonnetzschlauch das Tragelement darstellt und der Innenleiter wegen des Skineffektes als Kupferrohr ausgeführt ist, das damit so bemessen werden kann, dass es keine Trageigenschaften besitzen muss. Das führt zu einer Materialeinsparung an Kupfer. In diesem Fall ist der Innenleiter hohl. Die Ummantelung (20) besteht aus einem leitfähigen, wasserundurchlässigen Kunststoff und soll das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern.

Im Ausführungsbeispiel 3 in 3 befinden sich zwei Elektroden in einem flüssigen, leitenden Medium (24) (Elektrolyt). Dabei wirkt ein Carbonblock (21), in dem mindestens ein Kupferdraht (23) als guter elektrischer Leiter eingepresst ist als Anode. Damit wird die elektrische Leitfähigkeit des Carbons soweit erhöht, dass sie damit etwas höher liegt als die des Kupferdrahtes. Die Kathode (22) besteht aus einem nicht näher bezeichnete Material. Wird nun an beide Elektroden eine Gleichspannung angelegt, so findet eine Elektrolyse statt. Da aber die Anode aus dem inerten Kohlenstoff besteht, wird dadurch eine Elektrokorrosion verhindert.