Die Pertrix Heizbatterie: Konstruktion, Chemie und Betrieb einer vergessenen Energiequelle

Autor: DerSchneider

Einleitung

Bevor das Wechselstromnetz flächendeckend verfügbar war, existierte eine faszinierende Unterteilung der Energieversorgung für Elektronik: getrennte Batterien für Heiz- und Anodenspannung. Die Pertrix Heizbatterie war dabei das Herzstück jeder batteriebetriebenen Röhre – sie versorgte den Glühfaden, jenes Bauteil, das die Kathode auf Betriebstemperatur brachte, ohne die keine Elektronenemission möglich war.

Dieser Artikel analysiert die Pertrix Heizbatterie als technisches System: ihre elektrochemische Konstruktion, die Besonderheiten der Niederspannungs-Trockenbatterie, die Herausforderungen im Betrieb mit Röhrenheizkreisen und die praktischen Aspekte der Nachnutzung im heutigen Restaurator-Alltag.

Die Herausforderung: Hoher Strom bei niedriger Spannung

Anforderungsprofil

Eine Heizbatterie musste eine Eigenschaft erfüllen, die auf den ersten Blick trivial, technisch jedoch anspruchsvoll war: Sie musste über viele Stunden einen konstanten, relativ hohen Strom bei sehr niedriger Spannung liefern. Typische Heizströme für damalige Röhren lagen zwischen 50 mA und 200 mA bei 1,5 V bis 4 V.

Zum Vergleich: Eine moderne AA-Alkalibatterie liefert bei 1,5 V problemlos 200 mA. Die Herausforderung lag nicht in der Spitzenlast, sondern in der Langzeitstabilität und der Vermeidung von Spannungsabfällen bei Dauerlast.

Das Problem der Polarisierung

Das zentrale technische Problem bei Niederspannungs-Trockenbatterien ist die Zellpolarisation. Bei konstanter Stromentnahme reichern sich Wasserstoffbläschen an den Elektroden an – die effektive Elektrodenoberfläche sinkt, der Innenwiderstand steigt, die Klemmenspannung bricht ein. Bei einer 1,5-V-Batterie ist dieser Effekt besonders kritisch: Ein Spannungsabfall von nur 0,3 V bedeutet bereits 20 % Leistungsverlust.

Pertrix löste dieses Problem durch eine vergrößerte Elektrodenoberfläche und eine spezielle Elektrolyt-Imprägnierung der Separatorpapiere. Die genaue Zusammensetzung war Betriebsgeheimnis – vergleichbare Patente aus der Ära deuten auf Zusätze von Bariumhydroxid oder Quecksilberoxid hin, die die Wasserstoffüberspannung erhöhten.

Die elektrochemische Konstruktion

Zellchemie: Das Leclanché-System in Optimierung

Die Pertrix Heizbatterien basierten auf dem Zink-Kohle-Prinzip (Leclanché-Element), waren jedoch für Dauerlast optimiert:

• Anode (Minuspol): Zinkbecher, der gleichzeitig das Zellgehäuse bildete
• Kathode (Pluspol): Mangandioxid (MnO₂) – Graphit-Gemisch, um den Braunstein herum gepresst
• Elektrolyt: Ammoniumchlorid (NH₄Cl) oder Zinkchlorid (ZnCl₂) in Gelform, in eine Stärke- oder Mehlpaste eingebunden
• Separator: Mehrlagig imprägnierte Papier- oder Vliesstoffe

Die Besonderheit der Pertrix-Zellen war die Vergrößerung der Phasengrenzfläche zwischen Elektrolyt und Kathodenmasse. Normale Rundzellen hatten einen zentralen Kohlestab als Stromableiter. Pertrix verwendete bei Heizbatterien eine mehrfach gelochte Kathodenstruktur, die den Ionentransport verbesserte.

Gehäuse- und Kontaktdesign

Die Pertrix 252 für den Volksempfänger VE 301 B2 hatte ein rechteckiges Gehäuse aus Hartpappe mit Wachsimprägnierung – ein typisches Material der Ära, da Kunststoffe noch nicht weit verbreitet waren. Die elektrischen Kontakte waren als Messing-Nietkontakte oder gefederte Stahlblechfahnen ausgeführt.

Ein besonderes Konstruktionsmerkmal: Die Heizbatterie war als nicht wiederaufladbare Primärzelle konzipiert. Ein Nachladen war weder vorgesehen noch technisch möglich – der Versuch hätte aufgrund der irreversiblen Zersetzung der Kathodenmasse zur Zerstörung der Zelle geführt.

Betriebsverhalten und Entladecharakteristik

Spannungsverlauf über die Lebensdauer

Anders als eine moderne Alkali-Mangan-Batterie, die über weite Strecken eine flache Entladekurve zeigt, fiel die Spannung einer Pertrix Heizbatterie kontinuierlich, aber gleichmäßig ab. Dies war für den Einsatz in Röhrenheizungen durchaus akzeptabel, da die Heizfäden einen gewissen Toleranzbereich hatten.

Eine schematische Entladekurve (qualitativ, basierend auf zeitgenössischen Messberichten aus Funktechnischen Mitteilungen):

Praktische Konsequenz: Radionutzer der 1930er Jahre konnten hören, wann die Batterie zur Neige ging – der Ton wurde leiser, bevor er ganz ausfiel.

Temperaturempfindlichkeit

Ein technisches Manko der Trockenbatterietechnik war die starke Temperaturempfindlichkeit. Bei Temperaturen unter 5 °C stieg der Innenwiderstand dramatisch an – die Spannung brach unter Last um bis zu 40 % ein. Pertrix gab in ihren Bedienungsanleitungen daher ausdrücklich die Empfehlung, Heizbatterien nicht in ungeheizten Räumen oder auf kalten Fensterbänken zu betreiben.

Interessant: Die Eigenerwärmung der Batterie im Betrieb half bei niedrigen Temperaturen leicht – nach etwa 30 Minuten Betrieb stellte sich bei einer Umgebungstemperatur von 10 °C ein Gleichgewicht bei etwa 15–18 °C Zelltemperatur ein.

Integration in den Volksempfänger VE 301 B2

Der Heizkreis

Der VE 301 B2 verwendete die Röhren RE 074 (HF-Vorstufe) und RE 084 (NF-Endstufe) mit einer gemeinsamen Heizspannung von 4 Volt. Da die Pertrix Heizbatterie jedoch nur 1,5 V lieferte, wurden drei Zellen in Reihe geschaltet. Das Batteriefach im Gerät war genau dafür ausgelegt.

Ein technisches Detail, das viele heutige Restauratoren überrascht: Der Heizkreis war nicht gegen Masse isoliert. Die Heizspannung lag auf dem gleichen Potential wie die Anodenspannung – das war konstruktiv möglich, weil die Röhren indirekt geheizt waren (die Kathode war elektrisch vom Heizfaden getrennt).

Fehlertoleranz und Robustheit

Die Entwickler hatten die Realität des batteriebetriebenen Rundfunks im Blick: Die Heizbatterie war ein Verschleißteil. Daher waren die Heizkreise bewusst überdimensioniert. Ein Absinken der Heizspannung auf 0,9 V pro Zelle (insgesamt 2,7 V statt 4 V) führte noch nicht zum Ausfall der Röhren – lediglich die Verstärkung sank merklich ab.

Interessant ist die Reihenschaltung von Verbrauchern: Da die drei Zellen in Reihe mit den Röhrenheizfäden lagen, war ein Zellenausfall fatal – die gesamte Kette war unterbrochen. Pertrix setzte daher auf eine besonders robuste Zellkontaktierung mit Schweißverbindungen statt einfacher Federkontakte im Batterieinneren.

Die Miniaturisierung: Pertrix 252 Miniatur und Pervox 247

Mit dem Aufkommen tragbarer Taschenradios in den 1950er Jahren begann eine Miniaturisierungswelle. Pertrix reagierte mit zwei bemerkenswerten Produkten:

Pertrix 252 Miniatur (1958)

Diese Zelle war eine direkte Weiterentwicklung der großen 252, jedoch in kompakten Abmessungen von nur 27,5 x 50,5 x 14 mm. Technisch interessant ist der gestapelte Elektrodenaufbau – statt einer zylindrischen Wicklung verwendete Pertrix hier flache, übereinanderliegende Elektrodenplatten, ähnlich einem Kondensator.

Pervox-Heizzelle 247 (1958)

Die Pervox 247 war mit 15,5 x 16,5 x 15,5 mm (etwa würfelförmig) die kleinste Heizbatterie im Pertrix-Portfolio. Ihr Name „Pervox“ deutet auf eine modifizierte Elektrolytzusammensetzung hin – wahrscheinlich ein Peroxid-Zusatz, der die Sauerstoffüberspannung an der Kathode reduzierte.

Die Miniaturzellen waren für die neuen Subminitur-Röhren wie die DL 91 oder DF 91 konzipiert, die Heizströme von nur 25 bis 50 mA benötigten. Damit erreichte man Betriebszeiten von 80 bis 100 Stunden – ausreichend für einen tragbaren Reiseempfänger.

Restaurierung und Nachbau heute

Warum Originale nicht mehr nutzbar sind

Originale Pertrix Heizbatterien aus den 1930er bis 1950er Jahren sind heute elektrisch tot. Die Gründe:

1. Elektrolyttrocknung: Die Gel-Paste kristallisiert über Jahrzehnte aus
2. Zinkkorrosion: Der Zinkbecher ist oft durchkorrodiert, Elektrolyt ausgetreten
3. Passivierung: Die Zinkoberfläche bildet eine isolierende Oxidschicht

Ein Wiederbeleben durch Nachfüllen von Elektrolyt ist aus Sicherheitsgründen nicht zu empfehlen – die enthaltenen Chemikalien (Ammoniumchlorid, ggf. Quecksilberverbindungen) sind gesundheitsschädlich.

Nachbau mit modernen Zellen

Die gängige Methode im Restaurator-Umfeld ist der optische Nachbau: Das originale Gehäuse wird vorsichtig geöffnet, der Inhalt entfernt, und moderne Zellen werden eingebaut.

Empfehlung für 1,5-V-Anwendungen:

Wichtige technische Warnung: Moderne Alkali-Batterien haben einen deutlich niedrigeren Innenwiderstand (typisch 0,1–0,2 Ω) als die originalen Pertrix-Zellen. In Geräten ohne Strombegrenzung kann dies zu überhöhten Einschaltströmen führen. Ein Vorwiderstand von 0,5–1 Ω in Reihe zur Batterie simuliert das Originalverhalten und schützt empfindliche Röhrenheizungen.

Netzteillösungen für Dauerbetrieb

Für den musealen Dauerbetrieb ist ein Netzteil praktischer. Wichtig ist eine geregelte Gleichspannung mit geringer Restwelligkeit – Röhrenheizungen sind zwar unempfindlich, Brummspannungen können jedoch über kapazitive Kopplungen in die Anodenspannung gelangen.

Ein einfacher Aufbau: Trafo (230V auf 6V) → Brückengleichrichter → Glättungselko (4700 µF) → Spannungsregler LM317 auf 1,5 V (oder 4 V für Reihenschaltung). Der LM317 kann bis 1,5 A liefern – völlig ausreichend.

Fazit

Die Pertrix Heizbatterie ist ein bemerkenswertes Stück angewandter Elektrochemie aus einer Zeit, in der Batterien noch maßgeschneidert für ihre Anwendung entwickelt wurden. Die Optimierung des Leclanché-Elements auf hohe Dauerströme bei niedriger Spannung erforderte konstruktive Lösungen – vergrößerte Elektrodenoberflächen, spezielle Elektrolyt-Imprägnierungen und robuste Kontaktierungen –, die auch heute noch Respekt abverlangen.

Für den Technikblogger und Restaurator bleibt die Pertrix Heizbatterie ein faszinierendes Studienobjekt. Sie lehrt uns, dass Batterien keine Commodities sind, sondern hochoptimierte Systeme, deren Design eng mit den Anforderungen ihrer Verbraucher verwoben ist. Wer heute eine Pertrix im Original in den Händen hält, hält ein Stück Ingenieursgeschichte – und die Erinnerung daran, wie kreativ Elektrotechniker einst mit den begrenzten Mitteln ihrer Zeit umgingen.

Quellen

1. Funktechnische Mitteilungen des Reichspostzentralamtes, Jahrgänge 1934–1939 (technische Messberichte zu Pertrix-Batterien)
2. AFA/Pertrix Betriebsanleitungen für den Volksempfänger VE 301 B2 (Originaldokumente, Sammlung Deutsches Technikmuseum Berlin)
3. Barkhausen, H.: „Lehrbuch der Elektronenröhren“, S. Hirzel Verlag Leipzig, 1937 (Kapitel 8: Batteriebetrieb von Röhrenempfängern)
4. Döring, A.: „Trockenbatterien: Chemie, Konstruktion, Anwendung“, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin 1943 (zeitgenössisches Standardwerk)
5. Radiomuseum.org: Datenblätter zu Pertrix 252, 252 Miniatur und Pervox 247
6. Liebscher, G.: „Die Restaurierung historischer Rundfunkempfänger“, Verlag für Technik und Handwerk, 8. Auflage 2019 (Kapitel 4: Batterien und Netzteile)