AT528673A1 - Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung einer AlkalimetallhypochloritlösungInfo
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- AT528673A1 AT528673A1 ATA50750/2024A AT507502024A AT528673A1 AT 528673 A1 AT528673 A1 AT 528673A1 AT 507502024 A AT507502024 A AT 507502024A AT 528673 A1 AT528673 A1 AT 528673A1
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Abstract
Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfassend ein Gehäuse (1), einen Solebehälter (3) für eine gesättigte Solelösung, eine Wasserversorgung (2), eine Elektrolysezelle (7) und einen Stromanschluss (8) zur Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle (7), wobei der Solebehälter (3) und die Wasserversorgung (2) über eine Pumpe (16) mit der Elektrolysezelle (7) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) und die Wasserversorgung (2) jeweils ein Auslassventil (14, 15) aufweisen, wobei über die Regelung der Öffnungszeiten der Auslassventile (14, 15) und des Volumenstroms durch die Pumpe (16) eine vordefinierte Stromstärke durch die Elektrolysezelle (7) einstellbar ist.
Description
VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG EINER ALKALIMETALLHYPOCHLORITLÖSUNG
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfassend ein Gehäuse, einen Solebehälter für eine gesättigte Solelösung, eine Wasserversorgung, eine Elektrolysezelle und einen Stromanschluss zur Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle, wobei der Solebehälter und die Wasserversorgung über eine Pumpe mit der Elektrolysezelle gekoppelt sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, wobei einer Elektrolysezelle Wasser und eine gesättigte Solelösung zugeführt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[0002] Die Wirksamkeit von Alkalimetallhypochloritlösungen, im Speziellen von Natriumhypochloritlösungen, als oxidatives Desinfektionsmittel ist bereits seit langer Zeit bekannt. Natriumhypochlorit zerfällt bei der Reaktion mit verschiedenen Keimen durch die oxidative Wirkung in Wasser und Natriumchlorid, was für Menschen, Tiere und Umwelt ungefährlich ist. Großflächig wird eine solche „Chlorung“ von Wasser bereits etwa bei der Trinkwasseraufbereitung für Städte bzw. Gemeinden genutzt. Allerdings sind dafür große Anlagen erforderlich, welche nicht für den mobilen Einsatz geeignet sind. Große Anlagen können somit zumeist nicht dort genutzt werden, wo sie benötigt werden, wie beispielsweise bei der Entkeimung von Brunnen und Zisternenwasser oder insbesondere in Katastrophengebieten. Auch der Transport fertiger Natriumhypochloritlösungen an solche Orte ist mit einer Vielzahl von Hindernissen behaftet. Die zwei schwerwiegendsten Nachteile für den Transport sind die Unbeständigkeit von Hypochlorit gegenüber UVLicht sowie die Empfindlichkeit gegenüber zu hohen Lagertemperaturen (> 20 °C). Da eine geringe Konzentration von weniger als 2,5 % Natriumhypochlorit für eine komplette Desinfektion in der Regel ausreichend ist, was impliziert, dass über 97,5 % Wasser in den fertigen Lösungen vorhanden sind, welches gegenüber einer Vorortproduktion auf dem Transportweg zu vermeidbaren Umweltbelastungen führt.
[0003] Eine mobile Vorrichtung samt Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhypochloritlösung wird beispielsweise in WO 2006/077016 A1 offenbart. Die darin beschriebene Vorrichtung umfasst eine ungeteilte Elektrolysezelle sowie verschiedene Mittel zur Zuführung einer Solelösung aus Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung in die Elektrolysezelle. Parameter wie Stromstärke oder Konzentration der Solelösung bzw. Durchlassvolumen der Dosierpumpen für gesättigte Solelösung und/oder Wasserzufuhr werden dabei so konstant eingestellt, dass die Konzentration von bei der Elektrolyse anfallendem Hypochlorit begrenzt wird. Diese Vorrichtung bietet jedoch nicht die Möglichkeit den Volumenstrom der Solelösung und der Wasserzufuhr zu regulieren.
[0004] Die Offenbarung in DE 37 04 955 A1 beschreibt im Speziellen die Steuerung bzw. Steuerelektronik einer Vorrichtung mit Soledosierpumpe, gesteuertem Netzteil, Elektrolysezelle sowie Hilfs- und Zusatzaggregaten in einer Kompakteinheit zur Herstellung von Natriumhypochlorit. Die Solekonzentration innerhalb der Elektrolysezelle wird dabei durch Auswertung der Spannung an den Elektroden und des fließenden Stroms bestimmt, da diese je nach Leitfähigkeit der Mischung variieren können. Basierend darauf wird ein der Leitfähigkeit proportionales Signal erzeugt, welches dann zur Steuerung einer Dosierpumpe für gesättigte Solelösung genutzt wird. Bei der Art der Steuerung handelt es sich um eine SPS- Steuerung in Verbindung mit entsprechenden Sensoren. Dies erfordert eine regelmäßige Wartung, was ihren Einsatz vor allem in entlegenen und Katastrophengebieten nicht sinnvoll macht.
[0005] Weiters wird in CN 215 481 318 U eine Vorrichtung offenbart, welche ebenfalls über eine Stromversorgung, ein Steuersystem, eine Salzlösungsvorrichtung, eine Elektrolysezelle, ein Wassermischsystem und ein Medikamentenspeichertank verfügt. Hierbei wird die Elektrolysezelle über Rohrleitungen mit der Salzlösungsvorrichtung und dem Wassermischsystem verbunden, und ein Auslass der Elektrolysezelle ist mit dem Medikamentenlagertank verbunden. An
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einem weiteren Auslass des Medikamentenlagertanks ist eine Dosierpumpe angeordnet, durch welche die Natriumhypochloritlösung nach außen abgegeben werden kann. Das Steuerungssystem sorgt dafür, dass in Echtzeit die Wassermenge überwacht und der Betriebszustand der Anlage sowie die Ausgabemenge an Natriumhypochloritlösung angepasst werden können. Dabei wird die Konzentration von Natriumhypochlorit in der Elektrolysezelle nur über die Zufuhr des Wassers geregelt. Die Anlage beinhaltet demnach selbiges Problem wie in WO 2006/077016 A1. Außerdem ist die Anlage weiterhin mit obig genannten Nachteilen einer SPS-Steuerung versehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung bereitzustellen, welche es ermöglichen, mit einem möglichst minimalistischen, störungsfreien und wartungsarmen Aufbau die Alkalimetallhypochloritlösung mit einer ausreichend konstanten Konzentration für technische Anwendungen zu erzeugen. Weiters soll die Vorrichtung die Möglichkeit des Einsatzes im Dauerbetrieb darbieten und einen möglichst geringen Energieverbrauch vorweisen.
[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfassend ein Gehäuse, einen Solebehälter für eine gesättigte Solelösung, eine Wasserversorgung, eine Elektrolysezelle und einen Stromanschluss zur Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle, wobei der Solebehälter und die Wasserversorgung über eine Pumpe mit der Elektrolysezelle gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter und die Wasserversorgung jeweils ein Auslassventil aufweisen, wobei über die Regelung der Öffnungszeiten der Auslassventile und des Volumenstroms durch die Pumpe eine vordefinierte Stromstärke durch die Elektrolysezelle einstellbar ist.
[0008] Das Gemisch aus Wasser, welches aus der Wasserversorgung stammt, und gesättigter Solelösung, welche aus dem Solebehälter stammt, welches der Elektrolysezelle zugeführt wird, wird im nachfolgenden als Sole-Wasser-Gemisch bezeichnet.
[0009] Die Öffnungszeiten der Auslassventile können über eine Regelelektronik, welche zum Steuern des Systems geeignet ist, geregelt werden. Durch die Regelung der Auslassventile ergibt sich die Konstanz der Konzentration der Alkalimetallhypochloritlösung in der Elektrolysezelle. Hierbei können die Öffnungszeiten der Auslassventile des Solebehälters und der Wasserversorgung derart reguliert werden, dass ein konstantes Verhältnis zwischen Wasser und gesättigter Solelösung in Richtung Pumpe erreicht wird. Somit kann ein Einsatz im Dauerbetrieb zur Erh6öhung der Anwendungsmöglichkeiten erreicht werden.
[0010] Die Pumpe kann einer Dosierpumpe entsprechen. Die Dosierpumpe kann über die Drehzahl einen konstanter Volumenstrom an Wasser und/oder gesättigter Solelösung regeln. Somit gewährleistet die Dosierpumpe eine präzise Steuerung des Volumenstroms. Die Anpassung des Volumenstroms über die Dosierpumpe stellt sicher, dass das Sole-Wasser-Gemisch beim Durchlaufen der Elektrolysezelle vollständig umwandelbar ist.
[0011] Des Weiteren kann zwischen Pumpe und Elektrolysezelle ein Sole-Wasser-Mischbehälter angeordnet sein. Durch den Sole-Wasser-Mischbehälter ergibt sich ein homogenes SoleWasserGemisch und somit ist es möglich eine kleinere Elektrolysezelle zu verwenden. Dies liegt daran, dass die Praxis gezeigt hat, dass die Elektrolysezelle umso besser arbeiten kann, je gleichmäßiger die Sole-Wasser-Konzentration am Eingang der Elektrolysezelle ist.
[0012] In einer Ausführungsform ist zwischen der Wasserversorgung und dem dazugehörigen Auslassventil ein Wasserbehälter zwischengeschalten. Dieser Wasserbehälter kann einen Füllstandmelder mit einem Einlassventil, vorzugsweise einen Schwimmerschalter mit Magnetventil, umfassen. Durch den Schwimmerschalter mit Magnetventil wird ein regelmäßiges Befüllen des Behälters ermöglicht. Zudem ist der Wasserbehälter derart ausgebildet, dass dieser neben der Wasserzuleitung auch eine Wasserableitung aufweist, wobei in einer Ausführungsform die Wasserzuleitung und Wasserableitung derselben Leitung entsprechen kann. Weiters umfasst der
Wasserbehälter eine Entlüftung mit Überlauf, wodurch sowohl der Behälter als auch das System nur unter Umgebungsdruck stehen. Dies bewirkt zudem, dass die Saugseite der Pumpe druckfrei bleibt. Die Druckfreiheit minimiert das Risiko eines Leitungsbruches und verbessert die Förderleistung der Pumpe, da diese nicht mehr abhängig vom anstehenden Wasserleitungsdruck ist und somit konstant bleibt.
[0013] Der Wasserversorgung kann zumindest ein Wasserenthärter vorgeschalten sein, wodurch sich Kalkablagerungen vermeiden lassen. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Elektrolysezelle erheblich und die Qualität des fertigen Produktes kann gesteigert werden.
[0014] In einer Ausführungsform ist bei Wasser- und Salzleitung vor der Pumpe ein Kraftstofffilter eingebaut. Der Kraftstofffilter dient dazu, die Ventile der Pumpe vor Partikeln zu schützen und dadurch eine Verstopfung zu verhindern.
[0015] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wasserversorgung im Gehäuse aus der vertikalen Sicht an der vom Stromanschluss gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Durch diese Anordnung liegt die Zuleitung des Stromes am höchsten Punkt des Gehäuses, während die Wasserzuleitung und -ableitung des Überlaufes in den Abfluss am tiefsten Punkt des Gehäuses liegt. Auf diese Weise sind Beschädigungen aufgrund von Feuchtigkeit vermeidbar.
[0016] Dem Stromanschluss kann ein zweiphasiger Hauptschalter nachgeschalten sein, wobei der Hauptschalter in zumindest zwei getrennte Netzteile, vorzugsweise zwei 12 V Gleichspannungsnetzteile, führt, wobei eines mit dem Stromkreis der Elektrolysezelle und das andere mit dem Stromkreis der restlichen Elektronik verbindbar ist. Die Aufteilung in zwei Netzteile verhindert eine unregelmäßige Versorgung der Elektronik. Eine unregelmäßige Versorgung der Elektronik würde aus der Versorgung der Elektrolysezelle resultieren, da diese konzentrationsabhängig in der Leistung schwanken kann und speziell beim Einschalten zu einem sehr hohen Strom in der Elektrolysezelle führt.
[0017] Des Weiteren kann die Vorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise drei, voneinander getrennte Module umfassen, wobei diese unabhängig voneinander austauschbar sind. Bei den drei Modulen handelt es sich um ein Elektrolysemodul, ein Elektronikmodul und eine Nasszelle. Im Unterschied zu WO 2006/077016 A1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung modular gestaltet und dies hat die Vorteile einer einfachen Montage und Wartung sowie infolgedessen eine erhöhte Nachhaltigkeit und Recycelbarkeit.
[0018] In einer Ausführungsform ist das Gehäuse modular erweiterbar. Dadurch ergibt sich zum einen eine erhöhte Flexibilität, da Module hinzufügbar und entfernbar sind. Zum anderen ist die Vorrichtung auf zukünftige Anderungen oder technologische Entwicklungen anpassbar.
[0019] Das Elektronikmodul überwacht und regelt zum einen sämtliche prozessrelevanten Parameter. Zum anderen ermöglicht es eine regelmäßige Übertragung der Kernparameter, wie z. B. Einschaltdauer, Elektrolysen-Zellen-Strom, Pumpendrehzahlen, etc. Diese Cloud-basierte Übertragung wird ermöglicht durch die Regelelektronik, die ein Kommunikationsmodul, vorzugsweise ein loT Kommunikationsmodul, umfasst. Anders als in DE 37 04 955 A1 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung loT-Technologie auf, welche die Betreuung der Anlage und Abrechnung der Verbrauchsmengen über Fernwartung und Fernüberwachung ermöglicht. So wird im Falle einer Fehlfunktion automatisch eine Störmeldung übermittelt und über das Kommunikationsmodul ist die Anlage abschaltbar, sodass für den Benutzer und den Eigentümer im Störfall kein Schaden entstehen kann.
[0020] Der Solebehälter umfasst in einer Ausführungsvariante einen Füllstandmelder mit einem Einlassventil, vorzugsweise einen Schwimmerschalter mit Magnetventil. Zudem kann der Solebehälter einen Überlauf umfassen und an die Wasserversorgung koppelbar sein. Es ist stets genug Zeit, damit sich das Wasser im Solebehälter vollständig mit Salz sättigen kann.
[0021] Außerdem kann der Solebehälter unterschiedlich ausgeformt sein und in verschiedenen Ausführungsvarianten am Gehäuse der Vorrichtung angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist der Solebehälter an einer Außenfläche des Gehäuses angeordnet.
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[0022] Eine spezielle Ausführungsform sieht ein zusätzliches, vorzugsweise quaderförmiges, Gehäuse mit integriertem Solebehälter vor, wobei der Solebehälter hierbei quaderförmig ausgeformt sein kann. Jedoch sind der Solebehälter und das zusätzliche Gehäuse nicht auf eine solche regelmäßige Form beschränkt. Durch eine quaderförmige Ausführung ist u. a. der Vorteil gegeben, dass der Solebehälter und der Wasserbehälter in einem einzigen Bauteil umgesetzt werden können. Diese Umsetzung spart Platz und vereinfacht deutlich den Aufbau des Systems. Die quaderförmige Ausführung hat weiters den Vorteil, dass der modulare Aufbau leichter realisierbar ist.
[0023] Um ein Nachfüllen der erforderlichen Salztabletten zum Erreichen einer gesättigten Solelösung für den Betrieb auf ein Minimum zu reduzieren, kann der Solebehälter als getrennter Tank aufgestellt werden. Dadurch kann das Nachfüllen der Salztabletten auf uneingeschränkte Dauer ausgedehnt werden. Dies kann zusätzlich den Vorteil bieten, dass die Anlage nur sehr selten gewartet werden muss.
[0024] Ein Gasabscheider kann der Elektrolysezelle nachgeschalten sein, um den im Prozess entstehenden Wasserstoff abzuführen.
[0025] Die Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung verbraucht im Betrieb unter 200 W und deswegen umfasst das Gehäuse in einer Ausführungsvariante ein Photovoltaikmodul mit Pufferspeicher. In dieser Ausführungsvariante kann zudem ein Akkumulator eingebaut sein, welcher über das Photovoltaikmodul ladbar ist. Der Akkumulator kann auch an der Stelle der Netzteile eingebaut sein. Dadurch ist die Vorrichtung unabhängig von einem stabilen Stromnetz betreibbar und somit insbesondere in Entwicklungsländern, Katastrophengebieten, Erdbeben- und Überschwemmungszonen sehr gut einsetzbar.
[0026] Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfassend die Schritte
(i) Zuführen von Wasser und einer gesättigten Solelösung in eine Elektrolysezelle und
(ii) Umwandeln des Sole-Wasser-Gemischs in Alkalimetallhypochloritlösung, Wasser und Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass über Auslassventile die Konzentration und über eine Pumpe der Volumenstrom des Wassers und der gesättigten Solelösung einstellbar ist und eine Regelelektronik die Auslassventile und Pumpe in Abhängigkeit von der Stromstärke durch die Elektrolysezelle regelt.
[0027] Dieses Verfahren kann bevorzugt mit der zuvor genannten Vorrichtung durchgeführt werden und teilt sich dementsprechend Merkmale mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung.
[0028] Innerhalb dieses Verfahrens kann die Regelelektronik die Auslassventile und Pumpe derart regeln, dass durch den entstehenden Volumenstrom der gesättigten Solelösung und/oder des Wassers, die Stromstärke innerhalb der Elektrolysezelle in einem vordefinierten Soll-Bereich bleibt. Dies kann in weiterer Folge zu einem Endprodukt mit einer vordefinierten Konzentration führen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0029] Weitere Details der Erfindung werden anhand der Figuren und Figurenbeschreibung erläutert.
[0030] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. [0031] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0032] Fig. 3a, 3b zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform des Solebehälters und des Wasserbehälters der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0033] Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1 (aus Übersichtlichkeitsgründen nur in Fig. 2 dargestellt), eine Wasserversorgung 2, einen Solebehälter 3 für eine gesättigte Solelösung, einen Sole-Wasser-Mischbehälter 5, eine Elektrolysezelle 7, einen Stromanschluss 8, vorzugsweise einen Wechselstromanschlusses, mit den Netzteilen 18, 18‘ zur
Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle 7, eine Regelelektronik 9 zum Steuern des Systems, einen Gasabscheider 20 zum Abführen von Wasserstoff sowie einen Sammelbehälter 6 zum Aufsammeln der Alkalimetallhypochloritlösung. Weiters umfasst die Vorrichtung im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Wasserbehälter 4, welcher über ein Einlassventil 13 mit dem Wasserversorgung 2 verbunden ist. Dasselbe gilt für den Solebehälter 3, der auch über ein Einlassventil 11 mit dem Wasserversorgung 2 verbunden ist. Jeweils ein Füllstandmelder 10, 12 misst den Wasserstand des jeweiligen Behälters 3, 4 und reguliert in Bezug auf diesen Parameter das jeweilige Einlassventil 11, 13. Anstelle des Stromanschlusses 8 mit den Netzteilen 18, 18‘ zur Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle 7 oder auch in Ergänzung dazu kann ein (nicht gezeigter) Akkumulator vorgesehen sein, der über ein Photovoltaikmodul ladbar ist.
[0034] Den beiden Behältern 3, 4 in Fig. 1 ist jeweils ein Auslassventil 14, 15 nachgeschalten. Die Auslassventile 14, 15 sind mit einer Pumpe 16, vorzugsweise eine Dosierpumpe, verbunden. Die Pumpe 16 ist weiters mit dem optionalen Sole-Wasser-Mischbehälter 5 gekoppelt, welcher mit der Elektrolysezelle 7 gekoppelt ist. Die Elektrolysezelle 7 und die Auslassventile 14, 15 sind elektrisch mit der Regelelektronik 9 verbunden, sodass abhängig von der Stromstärke innerhalb der Elektrolysezelle 7, die Öffnungszeiten der Auslassventile 14, 15 reguliert werden, wobei ein Soll-Bereich für die Stromstärke eingestellt ist. Außerdem ist in Abhängigkeit von der gewünschten Konzentration an Alkalimetallhypochloritlösung der Soll-Bereich der Stromstärke einstellbar. Die Pumpe 16 saugt im Dauerbetrieb Sole oder Frischwasser an, je nachdem, welches Auslassventil 14, 15 geöffnet ist, und leitet dies dann in den Sole-Wasser-Mischbehälter. Der optionale Sole-Wasser-Mischbehälter dient dabei dazu, der Sole und dem Wasser Zeit zum Vermengen zu geben.
[0035] Innerhalb der Elektrolysezelle 7 wird das Sole-Wasser-Gemisch in Alkalimetallhypochloritlösung, Wasser und Wasserstoff umgewandelt, wobei der Elektrolysezelle 7 ein Gasabscheider 20 nachgeschalten ist, der den Wasserstoff abführt. Auf den Gasabscheider folgend ist ein Sammelbehälter 6 angeordnet, in welchen die Alkalimetallhypochloritlösung geleitet wird.
[0036] Das Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfasst zum einen das Zuführen einer gesättigten Solelösung und Wasser in einen optionalen Sole-Wasser-Mischbehälter 5, wobei das daraus resultierende SoleWasser-Gemisch darauffolgend der Elektrolysezelle 7 zugeführt wird, wobei über Auslassventile 14, 15 sowie eine Pumpe 16 die Konzentration des Sole-Wasser-Gemischs eingestellt wird. Zum anderen umfasst das Verfahren das Umwandeln des Sole-Wasser-Gemischs in Alkalimetallhypochloritlösung, Wasser und Wasserstoff, in der Elektrolysezelle 7. Der Volumenstrom der gesättigten Solelösung und des Wassers ist dabei durch die Regelelektronik 9 gesteuert, die die Auslassventile 14, 15 in Abhängigkeit von der Stromstärke innerhalb der Elektrolysezelle 7 reguliert und somit den Zufluss der beiden Lösungen in die Pumpe 16 und in weiterer Folge in den SoleWasser-Mischbehälter 5 sowie darauffolgend in die Elektrolysezelle 7 bestimmt.
[0037] Die Fig. 2 zeigt weitere Elemente, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, und erläutert zudem weitere Funktionsweisen bereits erwähnter Elemente. So ist in Fig.2 der modulare Aufbau mit Nasszelle, Elektronikmodul, welches den Stromanschluss 8, Netzteile 18, 18’ und Hauptschalter 22 umfasst, und Kontrollmodul, welches die Regelelektronik 9 mit Kommunikationsmodul 19 umfasst, dargestellt. Diese Module können getrennt voneinander ausgetauscht werden. Außerdem ist in Fig. 2 der bereits erwähnte Solebehälter 3 und Wasserbehälter 4 auch modular angeordnet, da dieser in der Form eines Quaders ausgeformt und im Gehäuse der Nasszelle 21 montiert ist.
[0038] Die Wasserversorgung 2 ist, in Bezug auf das Gehäuse 1, an der vom Stromanschluss 8 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Dadurch ist die Zuleitung des Stromes am höchsten Punkt des Gehäuses 1 angeordnet, während die Wasserzuleitung und -ableitung am tiefsten Punkt des Gehäuses 1 angeordnet ist.
[0039] Weiters ist dem Stromanschluss 8 ein zweiphasiger Hauptschalter 22 nachgeschalten, wobei der Hauptschalter 22 in zumindest zwei getrennte Netzteile 18, 18’, vorzugsweise zwei 12 V Gleichspannungsnetzteile, führt. Eines der beiden Netzteile 18, 18° versorgt den Stromkreis
der Elektrolysezelle 7 mit Strom, während das andere Netzteil 18, 18’den Stromkreis der restlichen Elektronik mit Strom versorgt. Die Regelelektronik 9 mit integriertem Kommunikationsmodul 19 ist hierbei Teil des Stromkreises der restlichen Elektronik und verarbeitet zum einen sämtliche prozessrelevanten Parameter. Zum anderen überträgt das in der Regelelektronik 9 integrierte Kommunikationsmodul 19 regelmäßig die Kernparameter.
[0040] Der Gasabscheider 20 ist derart im Gehäuse 1 angeordnet, dass dieser den in der Elektrolysezelle 7 entstehenden Wasserstoff aus dem Gehäuse 1 ausleitet.
[0041] Die Fig. 3a, 3b zeigen jeweils eine mögliche Ausführungsvariante, wie der Solebehälter im System eingebaut bzw. angebaut sein kann. So ist es u. a. möglich, im eingebauten Zustand, den Solebehälter 3 mit dem Wasserbehälter 4 zu verbinden.
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Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natrium-
hypochloritlösung, umfassend
e ein Gehäuse (1),
e einen Solebehälter (3) für eine gesättigte Solelösung,
e eine Wasserversorgung (2),
e eine Elektrolysezelle (7) und
° einen Stromanschluss (8) zur Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle (7), wobei der der Solebehälter (3) und die Wasserversorgung (2) über eine Pumpe (16) mit der Elektrolysezelle (7) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) und die Wasserversorgung (2) jeweils ein Auslassventil (14, 15) aufweisen, wobei über die Regelung der Öffnungszeiten der Auslassventile (14, 15) und des Volumenstroms durch die Pumpe (16) eine vordefinierte Stromstärke durch die Elektrolysezelle (7) einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungszeiten der Auslassventile (14, 15) über eine Regelelektronik (9), welche zum Steuern des Systems geeignet ist, regelbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sole-WasserMischbehälter (5) zwischen Pumpe (16) und Elektrolysezelle (7) zwischengeschalten ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (16) einer Dosierpumpe entspricht und ein konstanter Volumenstrom an Sole-Wasser-Gemisch über die Drehzahl der Dosierpumpe regelbar ist.
5. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Auslassventil (15) ein Wasserbehälter (4) vorgeschalten ist, wobei dieser einen Füllstandmelder (12) mit einem Einlassventil (13), vorzugsweise einen Schwimmerschalter mit Magnetventil, umfasst.
6. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserbehälter (4) eine Entlüftung mit Uberlauf umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise drei, voneinander getrennte Module umfasst, wobei die Module ein Elektrolysemodul, ein Kontrollmodul und eine Nasszelle (21) umfassen und diese unabhängig voneinander austauschbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (9) ein Kommunikationsmodul (19), vorzugsweise ein loT Kommunikationsmodul, umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) einen Füllstandmelder (10) mit einem Einlassventil (11), vorzugsweise einen Schwimmerschalter mit Magnetventil, umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) an die Wasserversorgung (2) koppelbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) in einer Ausführungsvariante ein zusätzliches Gehäuse mit integriertem Solebehälter (3) umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolysezelle (7) ein Gasabscheider (20) nachgeschalten wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Photovoltaikmodul mit Pufferspeicher umfasst, wobei das Photovoltaikmodul mit einem Akkumulator, welcher mit dem Stromkreis der Elektrolysezelle (7) und dem Strom-
kreis mit der restlichen Elektronik verbindbar ist, verbunden ist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfassend die Schritte (i) Zuführen von Wasser und einer gesättigten Solelösung in eine Elektrolysezelle (7) und (ii) Umwandeln des Sole-Wasser-Gemischs in Alkalimetallhypochloritlösung, Wasser und Wasserstoff, in der Elektrolysezelle (7), dadurch gekennzeichnet, dass über Auslassventile (14, 15) die Konzentration und über eine Pumpe (16) der Volumenstrom der gesättigten Solelösung einstellbar ist und eine Regelelektronik (9) die Auslassventile (14, 15) und Pumpe (16) in Abhängigkeit von der Stromstärke durch die Elektrolysezelle (7) regelt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (9) die Auslassventile (14, 15) und Pumpe (16) derart regelt, dass durch den entstehenden Volumenstrom der gesättigten Solelösung und/oder des Wassers, die Stromstärke innerhalb der Elektrolysezelle (7) in einem vordefinierten Soll-Bereich bleibt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Vorrichtung zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natrium-
hypochloritlösung, umfassend
e ein Gehäuse (1),
e einen Solebehälter (3) für eine gesättigte Solelösung,
e eine Wasserversorgung (2),
e eine Elektrolysezelle (7) und
° einen Stromanschluss (8) zur Übertragung eines Stroms durch die Elektrolysezelle (7), wobei der Solebehälter (3) und die Wasserversorgung (2) über eine Pumpe (16) mit der Elektrolysezelle (7) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) und die Wasserversorgung (2) jeweils ein Auslassventil (14, 15) aufweisen, wobei über die Regelung der Öffnungszeiten der Auslassventile (14, 15) und des Volumenstroms durch die Pumpe (16), welche den Auslassventilen (14, 15) nachgeschalten ist, eine vordefinierte Stromstärke durch die Elektrolysezelle (7) einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungszeiten der Auslassventile (14, 15) über eine Regelelektronik (9), welche zum Steuern des Systems geeignet ist, regelbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sole-WasserMischbehälter (5) zwischen Pumpe (16) und Elektrolysezelle (7) zwischengeschalten ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (16) einer Dosierpumpe entspricht und ein konstanter Volumenstrom an Sole-Wasser-Gemisch über die Drehzahl der Dosierpumpe regelbar ist.
5. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Auslassventil (15) ein Wasserbehälter (4) vorgeschalten ist, wobei dieser einen Füllstandmelder (12) mit einem Einlassventil (13), vorzugsweise einen Schwimmerschalter mit Magnetventil, umfasst.
6. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserbehälter (4) eine Entlüftung mit Uberlauf umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei, vorzugsweise drei, voneinander getrennte Module umfasst, wobei die Module ein Elektrolysemodul, ein Kontrollmodul und eine Nasszelle (21) umfassen und diese unabhängig voneinander austauschbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (9) ein Kommunikationsmodul (19), vorzugsweise ein loT Kommunikationsmodul, umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) einen Füllstandmelder (10) mit einem Einlassventil (11), vorzugsweise einen Schwimmerschalter mit Magnetventil, umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Solebehälter (3) an die Wasserversorgung (2) koppelbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) in einer Ausführungsvariante ein zusätzliches Gehäuse mit integriertem Solebehälter (3) umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolysezelle (7) ein Gasabscheider (20) nachgeschalten wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Photovoltaikmodul mit Pufferspeicher umfasst, wobei das Photovoltaikmodul mit einem Akkumulator, welcher mit dem Stromkreis der Elektrolysezelle (7) und dem Strom-
ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
14.
AT 528 673 A1 2026-04-15
kreis mit der restlichen Elektronik verbindbar ist, verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallhypochloritlösung, insbesondere einer Natriumhypochloritlösung, umfassend die Schritte (i) Zuführen von Wasser und einer gesättigten Solelösung in eine Elektrolysezelle (7) und (ii) Umwandeln des Sole-Wasser-Gemischs in Alkalimetallhypochloritlösung, Wasser und Wasserstoff, in der Elektrolysezelle (7), dadurch gekennzeichnet, dass über die Regelung der Öffnungszeiten von Auslassventilen (14, 15) und des Volumenstroms durch eine Pumpe (16), welche den Auslassventilen (14, 15) nachgeschalten ist, eine vordefinierte Stromstärke durch die Elektrolysezelle eingestellt wird, wobei die Regelung mittels Regelelektronik (9) erfolgt.
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ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
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Also Published As
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