AT152289B - Elektrolytischer Wasserzersetzer mit konzentrisch angeordneten Elektroden. - Google Patents

Description

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  Elektrolytischer Wasserzersetzer mit konzentrisch angeordneten Elektroden. 



   Bei den bisher bekannten elektrolytischen Wasserzersetzern bereiteten vor allem zwei Punkte recht erhebliche Schwierigkeiten, nämlich die Schaffung einer hinreichend betriebssicheren Abdichtung zwischen den Elektrodenräumen unterhalb des Elektrolytspiegels und bei konzentrischen Bauarten die Frage des Ausgleiches der infolge der verschiedenen Stromdichten stark unterschiedlichen Erwärmung des Elektrolyten in den einzelnen Elektrodenräumen. Die Stromdichte und damit die Erwärmung des Elektrolyten war bei den bisher bekannten konzentrischen Konstruktionen für die innenliegenden Elektrodenräume bekanntlich erheblich grösser als für die aussenliegenden Elektrodenräume. 



   Die Erfindung betrifft eine grundsätzlich neue Ausführung eines elektrolytischen Wasserzersetzers mit konzentrisch angeordneten Elektroden, bei welcher die beiden vorerwähnten Schwierigkeiten restlos behoben sind. Dichtungen unterhalb des Elektrolytspiegels sind bei der Neukonstruktion ganz entbehrlich, und die Stromdichte lässt sich ohne Schwierigkeiten an allen Teilen der wirksamen Elektrodenflächen gleich gross machen. 



   Diese Vorteile werden gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, dass jede der bipolar geschalteten Elektroden sowohl innerhalb als auch ausserhalb einer vorzugsweise hohlzylindrischen, unipolar geschalteten Elektrode angeordnet sind. Dabei werden zweckmässig je zwei in dem gleichen Abstand von der unipolar geschalteten Elektrode beiderseits dieser Elektrode angeordnete bipolar geschaltete Elektrodenbleche untereinander elektrisch verbunden. Es empfiehlt sich ferner, den bipolar geschalteten Elektroden die Form von zwei Hohlkörpern, vorzugsweise Hohlzylindern von verschiedenen Durchmessern zu geben, die durch eine elektrisch leitende Bodenplatte miteinander verbunden sind. Die Summe der Durchmesser dieser bipolaren Elektrodenbleche wird dabei gleich dem doppelten Durchmesser der unipolaren Elektrode gewählt.

   Durch den Einbau von Diaphragmen gleicher Höhe hat man die Möglichkeit, die Stromdichte an allen Elektroden gleich gross zu machen. 



   Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung veranschaulicht, u. zw. in Fig. 1 in Ansicht von oben und in der Fig. 2 im Schnitt längs der Linie   A-B   der Fig. 1. 



  Fig. 3 veranschaulicht die Form einer bipolaren Elektrode. 



   Gemäss den Fig. 1 und 2 ist eine hohlzylindrische Elektrode 1 mit ihrem oberen Rand an einen ringförmigen Deckel 2 aus Metall   angeschweisst.   Innerhalb und ausserhalb der hohlzylindrischen Elektrode 1 sind bipolar geschaltete Elektroden 3 und 4 unter Zwischenschaltung von Diaphragmen 5 und 6 angeordnet. Jedes der die Elektroden 3 und 4 bildenden Elektrodenbleche ist ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet, wobei der Durchmesser jedes der innerhalb der Elektrode 1 liegenden Elektrodenbleche um ebenso viel kleiner als der Durchmesser der Elektrode 1 ist als der Durchmesser des ausserhalb dieser Elektrode 1 liegenden dazugehörigen Elektrodenbleches   grösser   ist, d. h. die Summe der Durchmesser je eines Paares der Elektrodenbleche ist gleich dem doppelten Durchmesser der Elektrode 1. 



  An ihren unteren Enden sind die Elektrodenbleche der Elektroden 3 und 4 paarweise durch einen elektrisch leitenden Boden 7 miteinander verbunden, während die oberen Enden der Elektrodenbleche in ringförmige Flansche 8 und 9 übergehen. Jede der so entstehenden Elektroden hat somit eine der in Fig. 3 dargestellten Elektrode entsprechende Form. 

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   Die Diaphragmen   5   (Fig. 4 und Fig. 2) sind in grundsätzlich ähnlich gestalteten Trägern 10 so befestigt, dass sie für alle durch die Ineinanderschachtelung der vorerwähnten Elektroden entstandenen Elektrodenräume die gleiche, durch die Pfeile 11'angedeutete Höhe haben. Die Träger 10 der Diaphragmen sind demgemäss aus vollwandigem, für die Flüssigkeit undurchlässigem Baustoff hergestellt. Dadurch wird erreicht, dass trotz der in dem Beispiel angewendeten Versetzung der bipolar geschalteten Elektroden gegeneinander in Richtung der Achse der unipolar geschalteten Elektrode 1 gleich grosse wirksame Elektrodenoberflächen für die Elektrolyse zur Verfügung stehen.

   Die Diaphragmen, von denen Fig. 4 eine Ausführungsform darstellt, die der besseren Übersicht wegen ohne Diaphragmentuch und in zwei getrennten Teilen gezeichnet ist, werden in ähnlicher Weise wie die Elektroden durch Flanschen 8'und 9'befestigt. 



   Die Flansche 8 und 9 bzw. 8'und 9'sowie die Deckplatte 2 sind unter Zwischenlage von Isolationsmaterial 11, 12 aufeinandergelegt und dienen dadurch als Träger für die einzelnen Elektroden und Diaphragmen. Durch die Flansche 9,    < S,   8'und 9'und die Deckplatte 2 sowie die zwischenliegenden Dichtungen 11, 12 sind Bohrungen 13 und 14 vorgesehen, die durch Aussparungen in den Dichtungen mit den einzelnen im Querschnitt U-förmigen Elektrodenräumen zur getrennten Abführung der entwickelten Gase in Verbindung stehen. Die Bohrungen 13 und 14 sind nach unten hin durch einen in den äusseren bzw. in den inneren Elektrodenraum mündenden Kanal 15 und 16 verbunden, der zur Rückführung der durch die Gase Wasserstoff und Sauerstoff mitgerissenen   Elektrolytteilchen   im Elektrodenraum dient.

   Man kann, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sowohl für die inneren Flansche 9 und 9'als auch für die äusseren Flansche 8, 8'eine grössere Anzahl von Gasabführungen 13 und 14 vorsehen, was eine bequemere und schnellere Gasabführung ermöglicht. 



   Der neue elektrolytische Wasserzersetzer ist sowohl für Niederdruck-als auch für Hochdruckbetrieb brauchbar. Für Niederdruckbetrieb kann man durch entsprechend stärkere Dimensionierung der äusseren, nur einseitig ausgenutzten Elektrode 17 einen besonderen Badbehälter sparen. Die Stromzuführung erfolgt in diesem Falle   zweckmässig-in   der Weise, dass der eine Pol der Stromquelle, am besten der negative Pol, mit 17 und der andere Pol mit der Deckplatte 2 verbunden wird. Zu der Deckplatte 2 können die durch die Flansche 8 und   8'hindurchgeführten Schraubenbolzen 18   als Stromzuführung dienen.

   Die die inneren Flansche 9 durchsetzende Öffnung 19 ermöglicht dabei ein Abstreichen der sich während des Betriebes erwärmenden Luft aus dem inneren Hohlraum und verhindert dadurch das Auftreten von Wärmestauungen in dem inneren Hohlraum 20. 



   Man kann aber auch   gewünschtenfalls   den neuen Zersetzer ohne weiteres in einen andern Behälter hineinhängen und die Kühlung durch in den äusseren Behälter eingebrachte Flüssigkeit, zweckmässig den Elektrolyten selbst, bewirken. 



   Für Hochdruckbetrieb benötigt man noch ein entsprechend starkwandig ausgebildetes, den dargestellten Zersetzer umgebendes Druckgefäss, das in Fig. 2 bei 21 gestrichelt angedeutet ist. 



   Sowohl für Niederdruck-als auch für Hoehdruckbetrieb besteht die Möglichkeit, gewissermassen turmartig gebaute Zersetzer in einfacher Weise dadurch herzustellen, dass mehrere Zersetzer aufeinandergesetzt werden. Die Deckplatte 2 des unteren Zersetzers steht dann mit der Bodenplatte der äusseren Elektrode 17 in elektrisch leitender Verbindung, und die Stromzuführung braucht lediglich zu der Deckplatte 2 des obersten Zersetzers und zu der äusseren Elektrode 17 des untersten Zersetzers zu erfolgen. Für die letztere Stromzuführung können beispielsweise   U-Profilschienen   verwendet werden, auf welche die   Bodenfläche   der äusseren Elektrode 17 des untersten Zersetzers aufsteht.

   Diese Stromzuführung durch unterhalb des Zersetzers befindliche Schienen kann auch bei aus einer Einheit bestehenden Zersetzern, also bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, vorteilhaft Anwendung finden. Für den Fall, dass die Kühlung durch Wärmeabfuhr aus dem Innenraum 20 und von der Aussenseite der äusseren Elektrode 17 noch nicht genügen sollte, besteht bei dem neuen Zersetzer auch in einfacher Weise die Möglichkeit, eine verstärkte Kühlwirkung dadurch zu erzielen, dass eine, mehrere oder   gewünschtenfalls   auch alle Elektroden hohlwandig ausgebildet und ihre Innenräume mit Kühlflüssigkeit beschickt werden. 



   Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Verwendung hohlzylindrischer Elektroden beschränkt. Vielmehr können statt dessen auch z. B. Elektroden von elliptischer oder eckiger Form Anwendung finden. 



   Für die Zuführung des Elektrolyten kann man einen Teil der Bohrungen 13 oder 14 verwenden. 



  Bei Niederdruck genügt dann die Anwendung eines verhältnismässig geringen Überdruckes, um durch diese Bohrungen den Elektrolyten den einzelnen, zweckmässig gruppenweise an die Bohrungen angeschlossenen Elektrodenräume zuzuführen. Durch die Ineinanderschachtelung der einzelnen Elektroden, wie dies besonders aus der Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 deutlich erkennbar ist, wird neben der Vermeidung von Dichtungen unterhalb des Elektrolytspiegels sowie einer ungleichmässigen Verteilung der Stromdichte auch noch der Vorteil erreicht, dass eine einfache Herstellung und ein einfacher Zusammenbau und gewünschtenfalls auch ein bequemer Transport des fertigen Zersetzers erfolgen kann.

   Will man die einzelnen Elektrodenbleche in ihrer Lage noch besonders sichern, so kann man aus Isoliermaterial bestehende   Distanzstüeke   zwischen die einzelnen Flansche der Elektroden und Diaphragmen 8 und 9 bzw. 8'und 9'sowie zwischen die Bodenplatten 7 und 7'einlegen.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Elektrolytischer Wasserzersetzer mit konzentrisch angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass jede der bipolar geschalteten Elektroden (. 3, 4) sowohl innerhalb als auch ausserhalb einer vorzugsweise hohlzylindrischen, unipolar geschalteten Elektrode (1) angeordnet ist.

   2. Wasserzersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei in gleichem Abstand EMI3.1

   3. Wasserzersetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der bipolar geschalteten Elektroden (3, 4) aus zwei Elektrodenblechen besteht, die die Form von Hohlkörpern, vorzugsweise Hohlzylindern von verschiedenen Durchmessern haben und durch eine Bodenplatte (7) elektrisch leitend miteinander verbunden sind und dass ihre Durchmesser so gewählt sind, dass ihre Summe gleich dem doppelten Durchmesser der unipolar geschalteten Elektrode (1) ist.

   4. Wasserzersetzer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Diaphragmen (5) von gleicher Höhe (11') so eingebaut sind, dass die wirksamen Oberflächen der ihnen benachbarten Elektroden (3 und 4) und damit die Stromdichten an den Elektroden gleich gross sind.

   5. Wasserzersetzer nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass an den oberen Enden der ineinandergeschachtelten Elektroden (3, 4) Flansche (8, 9) vorgesehen sind, die gleichzeitig als Träger der Elektroden und mittels in ihnen vorgesehener Bohrungen (13, 14) zur Gasabführung dienen.

   6. Wasserzersetzer nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den inneren Zellen liegende freie Raum (20) mit einer Öffnung (19) zur Abführung der Luft versehen ist bzw. als Kühlraum ausgebildet wird.

   7. Zersetzerturm nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige, zugleich als Deckel dienende Trägerplatte (2) der unipolar geschalteten Elektrode mit dem Boden der äusseren Elektrode (17) einer andern Zersetzereinheit in elektrisch leitende Be- rührung gebracht ist und dass die Stromzuführungen zu der Deckplatte (2) der oberen Zersetzereinheit und zu der äusseren Elektrode (17) der unteren Zersetzereinheit führen.

   8. Zersetzer nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Stromzuführung mittels unterhalb des Bodens der äusseren Elektrode (17) angeordneter Trägerschienen erfolgt.