Batterie ans elektrolytischen Zellen. Die Erfindung betrifft eine Batterie aus elektrolytischen Zellen, die insbesondere zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff durch Wasserzersetzung dienen kann.
Gemäss der Erfindung sind eine Anzahl von Zellen übereinander gestellt und Strom zuleitungen am obern Ende der obersten und am Boden der untersten Zelle angeordnet, wobei der Strom direkt durch die Zellen- kolonne durch Hintereinanderschaltun-g von jeder Zelle zu der darüber oder darunter lie genden unter Wechsel der Polarität zwischen je zwei Zellen hindurchgeht.
Dank .dieser Anordnung kann man eine Wusserst kompakte Batterie erhalten, welche bloss ein Minimum an Bodenfläche bean sprucht und bei der man eine grosse Anzahl von Verbindungsleitungen ersparen kann, wobei gleichzeitig eine gleichförmige Strom verteilung in den E.lektrodenplatten erzielt werden kann.
Zweckmässig erweise ist die Anordnung hierbei derart, da.ss die Trennungswand zwi schen je zwei Zellen herabhängende parallele Elektrodenplalten trägt in abwechselnder Und zusammenwirkender Anordnung mit pa- rallelen Elektrodenplatten, die sich nach oben erstrecken aus der Trennungswand zwi schen,der untern Zelle und der nächst darun ter liegenden Zelle,
wobei -diese Trennungs wand ihrerseits herabhängende Elektroden- platten für,die darunter liegende Zelle trägt.
Zwecks Trennung und Sammlung der Gase ist die Anordnung vorzugsweise derart, dass die von dem Deckel ,jeder Zelle herab hängenden Elektroden durch Öffnungen einer Zwischenwand hindurchgehen, welche rohr- förmige Diaphragrnen - oder Hülsen tragen, die,die herabhängenden Elektroden umgeben, um das an diesen Elektroden erzeugte Gas von dem Gas zu trennen, welches an den da mit abwechselnden Elektroden erzeugt wird, die sich aufwärts von dem Boden .der Zelle erstrecken.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandes ist in den Zeichnungen darge stellt, in welchen Fig. 1 ein vertikaler' Längsschnitt durch eine vertikale Serie oder Gruppe von Zel len ist; Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt nach .der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist ein horizontaler Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1;
Fig. 4 ist ein vergrösserter Schnitt eines Teils des Unterteils einer Zelle zur Darstel lung verschiedener Verfahren der Isolierung für die aus der Bodenplatte der Zelle herab_- hängenden Elektrodenen.den.
Gleiche Buchstaben beziehen sich auf ent sprechende Teile in allen Zeichnungen.
Jede Vertikalserie oder Gruppe von Zellen besteht aus einer Reihe übereinandergesetzter Zellen a, b und c von Kasten- oder Wannen form, woben beliebige Mittel vorgesehen sein können, um die Zellen mit Elektrolyt zu spei sen. Die Bodenplatte der untersten Zelle c ist mit Füssen oder Flanschen versehen, durch welche die Reihe auf geeignet isolierten Böcken d getragen wird und eine Reihe von nach unten hervorragenden Parallelrippen e bilden Anschlüsse füT den elektrischen Strom, der ihnen durch Kupferstäbe oder Streifen f, welche an Rippen e durch den Bolzen befestigt sind, zugeführt wird.
Parallele Elektroden platten g, :die vorzugsweise in der Dicke nach oben zu abnehmen, ragen aus der Bodenplatte im Innern der Zelle aufwärts und bewirken, dass die ganze Zelle in einer Anzahl kleiner, schmaler Abteile unterteilt wird, von denen jedes durch eine der Rippen e mit Strom ver sorgt wird.
Der obere Abschluss der Zelle c wird gebildet :durch den Unterteil der nächst darüberstehenden Zelle b-. aus welcher Elek- trodenplatten <I>h,</I> ähnlich den Elektroden g herabhängen, und zwar in abwechselnder Anordnung mit diesen, wobei sich die Plat ten h. bis zu einer geringen Entfernung von dem Boden der Zelle c erstrecken.
Eine wei tere Reihe von parallelen Platten j erstreckt sich aufwärts aus dem Boden der Zelle 1), und zwar .in .abwechselnder Anordnung mit Plat ten 7c, welche vom Boden der nächst darüber stehenden Zelle herabhängen. Jede Zelle der Reihe ist in gleicher Weise geformt, bis die oberste Zelle a erreicht ist, deren Deckel herabhängende Elektrodenplatten I und nach aussen parallele Rippen m besitzt.
an die kupferne Stromzuleitungen in derselben Weise angeschlossen sind, wie dies bei den untern Rippen e beschrieben worden ist. Das Verfahren zur Abtrennung der in den Zellen erzeugten Gase ist genau gleich für jede Zelle und mag mit Bezug auf die unterste Zelle c beschrieben werden.
Ein horizontales Teilungsglied oder Dia phragma tt, welches von der Zelle nach oben und unten isoliert ist, liegt in einem kleinen Abstand unter dem Boden der Zelle b und besitzt eine Reihe von herabhängenden rohr- förmigen Flanschen o, die Schlitze oder Öffnungen umgeben, durch welche die herab hängenden Elektroden h hindurchgehen. Die Flanschen o tragen poröse, herabhängende Diaphragmen oder Hülsen p aus Asbest, Gaze oder dergleichen,
welche die Elektroden h umgeben und das darin erzeugte Gas von den an den Elektroden g erzeugten und von diesen aufsteigende Gas trennen. Das an den Elektroden lt erzeugte Gas streicht nach oben durch die Trennungswand bezw. Dia phragma ri, in den Raum zwischen der Tren nungswand und dem Boden der Zelle b und aus diesem Raum wird das Gas in ein verti kales Sammelrohr q abgeleitet, das durch eine Armatur mit einer Fassung r verbunden ist, welche am Oberende der Zelle angegos sen oder sonstwie angebracht ist.
Das an den Elektroden g erzeugte Gas wird durch die Diaphragmen p verhindert, durch die Öffnungen der Wand n hindurch zugehen und sammelt sich unter der Wand, von wo es in ein zweites Sammelrohr s ge langt. Die Sammelrohre g und s nehmen das Gas der entsprechenden Elektroden aller Zellen einer Vertikalreihe oder Gruppe auf, wobei die Rohre in voneinander isolierte Strecken zwischen den einzelnen Zellen durch Einschaltung kurzer Rohrstücke aus Isola tionsmaterial, wie zum Beispiel Glas, unter teilt sind.
Da, die Rohre nur der Potential differenz zwischen zwei benachbarten Zellen ausgesetzt sind, brauchen die Isolations rohre nur eine kurze Länge zu besitzen, wie in Fig. 1. dargestellt.
Ein weiteres Stück Isolationsrohr ir- ist zwischen den Vertikalrohren c und s und den Verbindungsstücken eingeschaltet, durch wel che sie an den Hauptsammelgasleitungen zv und v angeschlossen sind, die die Gase aus einer Reihe oder Batterie von Zellengruppen aufnehmen.
Wenn die untern Ränder der Elektroden platten h genügend weit von dem Böden der Zelle in Abstand liegen, so ist eine Isolation zwischen der Elektrode und dem Boden der Zelle nicht unbedingt erforderlich. Es kann indes, wenn gewünscht, eine Isolation auf eine der in Fig. 4 dargestellten Arten vor gesehen werden.
Bei .x ist eine schüsselförmige Schicht Isolationsmaterial dargestellt, die auf dem Boden der Zelle liegt und sich auch einkur zes Stück an den Seiten aufwärts erstreckt, während bei y ein flacher Streifen Isola-, tionsmaterial dargestellt ist, der auf dem Bo den der Zelle liegt. Bei den andern Aus führungsformen werden metallische Schutz glieder z auf schmalen Streifen Isolations material 3 gehalten.
Eine weitere Ausführungsform, bei wel cher die Isolation ganz entbehrt werden kann, besteht darin, dass die Diaphragmen oder Hülsen p unterhalb der Unterenden der Elek troden la ganz oder fast ganz geschlossen sind. Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Elektrodenplatten g, die aus dem Boden jeder Zelle nach oben ragen, bis zu den Seiten der Wanne oder Zelle, so dass die Zelle in eine Anzahl kleinerer, schmaler Abteile unterteilt ist, wie in Fig. 3 dargestellt.
Diese Konstruktion erzielt eine äusserst starke Zelle, leidet indes unter dem Übelstand, dass der Elektrolyt jeder dieser kleineren Zellen besonders zugeführt werden muss, und dass es schwer ist, ein gleiches Niveau des Elektrolytes- in jeder Zelle zu sichern.
Bei einer abgeänderten Konstruktion sind die Elektroden g nicht bis zu den Seiten der Zelle oder Wanne geführt, sondern besitzen die gleiche Breite wie die Elektroden h. Diese Konstruktion ist nicht so stark wie die in. den Zeichnungen dargestellten Konstruk- Honen, gestattet aber eine freie Zirkulation des Elektrolytes, der daher an einem Punkte der ganzen Zelle zugeführt werden kann. Es ist klar, dass, anstatt diese Elektroden von den Seiten ganz zu trennen, sie in Zwischen räumen mit diesen durch Gewebestücke ver bunden sein können.
Hierdurch wird der Konstruktion Festigkeit gegeben, ohne dass die Zirkulation des Elektrolytes durch die ganze Kammer gestört wird.
Battery ans electrolytic cells. The invention relates to a battery made of electrolytic cells, which can be used in particular for the production of oxygen and hydrogen by decomposing water.
According to the invention, a number of cells are placed on top of one another and power lines are arranged at the top of the top and bottom of the bottom cell, with the current flowing directly through the column of cells by connecting each cell in series to the one above or below Change of polarity between every two cells.
Thanks to this arrangement, a very compact battery can be obtained which only requires a minimum of floor space and in which one can save a large number of connecting lines, while at the same time achieving a uniform current distribution in the electrode plates.
The arrangement is expedient here in such a way that the partition wall between every two cells has parallel electrode plates hanging down in an alternating and interacting arrangement with parallel electrode plates which extend upwards from the partition wall between the lower cell and the next cell below,
where -this partition wall, in turn, carries hanging electrode plates for the cell below.
For the purpose of separating and collecting the gases, the arrangement is preferably such that the electrodes hanging down from the lid of each cell pass through openings in an intermediate wall, which carry tubular diaphragms - or sleeves that surround the hanging electrodes around the electrodes Electrodes to separate gas generated from the gas generated at the alternating electrodes there that extend upward from the bottom of the cell.
An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings, in which FIG. 1 is a vertical longitudinal section through a vertical series or group of cells; Fig. 2 is a vertical section taken along line 2-2 of Fig. 1; Figure 3 is a horizontal section taken on line 3-3 of Figure 1;
4 is an enlarged section of part of the lower part of a cell to illustrate various methods of insulation for the electrodes hanging down from the base plate of the cell.
The same letters refer to corresponding parts in all drawings.
Each vertical series or group of cells consists of a number of superposed cells a, b and c of box or tub shape, any means may be provided to feed the cells with electrolyte. The bottom plate of the lowest cell c is provided with feet or flanges through which the row is supported on suitably insulated trestles d, and a series of parallel ribs protruding downwards form connections for the electrical current which is fed to them by copper rods or strips f Ribs e attached by the bolt is fed.
Parallel electrode plates g,: which preferably decrease in thickness upwards, protrude upwards from the bottom plate inside the cell and cause the whole cell to be divided into a number of small, narrow compartments, each of which is formed by one of the ribs e is supplied with electricity.
The upper end of cell c is formed by the lower part of the next cell b-. from which electrode plates <I> h, </I> similar to the electrodes g hang down, namely in an alternating arrangement with these, the plates h. extend to a short distance from the bottom of cell c.
Another row of parallel plates j extends upward from the bottom of cell 1), in an alternating arrangement with plates 7c, which hang down from the bottom of the cell next above. Each cell in the row is shaped in the same way until the top cell a is reached, the cover of which has depending electrode plates I and ribs m parallel to the outside.
are connected to the copper power supply lines in the same way as has been described for the ribs e below. The method for separating the gases generated in the cells is exactly the same for each cell and may be described with reference to the lowest cell c.
A horizontal dividing member or diaphragm, which is insulated from the cell up and down, lies a small distance below the bottom of the cell b and has a series of depending tubular flanges o, which surround slots or openings through which the hanging electrodes h pass through. The flanges o carry porous, depending diaphragms or sleeves p made of asbestos, gauze or the like,
which surround the electrodes h and separate the gas generated therein from the gas generated at the electrodes g and rising from them. The gas generated at the electrodes lt sweeps up through the partition or. Dia phragma ri, in the space between the partition wall and the bottom of the cell b and from this space the gas is diverted into a vertical manifold q, which is connected by a fitting to a socket r, which is cast at the top of the cell or otherwise appropriate.
The gas generated at the electrodes g is prevented by the diaphragms p from passing through the openings in the wall n and collects under the wall, from where it reaches a second collecting tube s ge. The collecting pipes g and s take on the gas of the corresponding electrodes of all cells in a vertical row or group, the pipes being divided into sections isolated from one another between the individual cells by connecting short pipe pieces made of insulating material, such as glass.
Since the tubes are only exposed to the potential difference between two adjacent cells, the insulation tubes only need to have a short length, as shown in FIG.
Another piece of insulation pipe ir- is connected between the vertical pipes c and s and the connecting pieces, through which they are connected to the main collecting gas lines zv and v, which receive the gases from a row or battery of cell groups.
If the lower edges of the electrode plates h are sufficiently far from the bottom of the cell, insulation between the electrode and the bottom of the cell is not absolutely necessary. However, if desired, insulation can be seen in one of the ways shown in FIG. 4.
At .x a bowl-shaped layer of insulation material is shown which lies on the bottom of the cell and also extends up the sides for a short distance, while at y a flat strip of insulation material is shown lying on the bottom of the cell . In the other embodiments, metallic protective members z are held on narrow strips of insulation material 3.
Another embodiment, in which the insulation can be completely dispensed with, consists in the diaphragms or sleeves p being completely or almost completely closed below the lower ends of the electrodes la. In the embodiment shown, the electrode plates g, which protrude upward from the bottom of each cell, extend to the sides of the well or cell so that the cell is divided into a number of smaller, narrow compartments, as shown in FIG.
This construction achieves an extremely strong cell, but suffers from the inconvenience that the electrolyte has to be specially supplied to each of these smaller cells, and that it is difficult to ensure an equal level of electrolyte in each cell.
In a modified construction, the electrodes g are not led to the sides of the cell or well, but have the same width as the electrodes h. This construction is not as strong as the constructions shown in the drawings, but allows free circulation of the electrolyte, which can therefore be fed to one point throughout the cell. It is clear that, instead of completely separating these electrodes from the sides, they can be connected to them in intervening spaces by pieces of tissue.
This gives the structure strength without disturbing the circulation of the electrolyte through the entire chamber.