Gaserzeugungsanlage auf elektrolytischem Wege. Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrolytische Gaserzeugungsanlage, in wel cher für die Trennung des Gases von dem Elektrolyten gasabscheidende Behälter vor gesehen sind, nebst Leitungen für den Um lauf des Elektrolytes zwischen den Gaserzeu- gungszellen und den Abscheidebehältern.
Zweck gegenwärtiger Erfindung ist, eine Anlage der vorerwähnten Art zu schaffen, in welcher der Umlauf des Anolytes, bezw. des Katholytes, sowohl als die Abscheidung und die darauffolgende Behandlung der er zeugten Gase genauer 'geprüft und überwacht werden können, als dies bis jetzt ;der Fall gewesen war.
Zur Erreichung dieses Zweckes weisen die die obern Teile der Zellen mit den Gas abscheidebehältern verbindenden Leitungen eine Mehrzahl von Röhren ',auf, welche in verschiedener Höhe in diesem Behälter ein münden.
Zweckmässigerweise__ .werden noch dazu Massnahmen getroffen zur Erreichung eines lebhaften Umlaufes des Elektrolytes und der elektrolytischen Produkte, um das Speise wasser selbsttätig zum Elektrolyt zu leiten, um die feinen Gasblasen von dem Elektrolyt abzuschneiden, nachdem letztere die Erzeu gungszellen verlassen hat und bevor sie zu diesen zurückkehrt, um die Diffusion von Elektrolyt von dem Gasabscheidebehälter zu dem Speisewasservorrat zu verhindern, und um die durch die Tätigkeit der Elektrolyte in den Zellen entstehende Hitze zu erhalten und zu- benutzen.
Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Ausführungsform einer erfindungsgemäss ge bauten Gaserzeugungsanlage dar.
In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine Seitenansicht einer die Erfin dung verkörpernden Anlage, bei der einzelne Teile weggebrochen gedacht und im Schnitt dargestellt sind; Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch eine Ventileinrichtung, die bei der Anlage. zweck mässig Verwendung findet; Fig. 3 stellt die in Fig. 1 veranschaulichte Anlage in Aufsicht dar; Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung der durch einen Schwimmer kontrollierten Einrichtung für die Zuführung des Wassers;
Fig. 5 stellt in Aufsicht bezw. im Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1 die untern Rohrverbindungen dar; Fig. 6 veranschaulicht die in Fig. 1 darge stellte Anlage in Ansicht von der rechten Seite.
1VIit 10 sind allgemein die Erzeugerein- heiten bezeichnet, die von beliebiger Bauart und von denen je nach Wunsch eine oder mehrere vorgesehen- sein können. 1.1 und 12 sind die Scheide- und Zuführungsbehälter für den Anolyten bezw. Katholyten, das heisst für die Elektrolyte der Anoden- bezw. Katho denseiten der Zellen, die mit den Erzeuger- einheiten in weiter unten zu erklärender Weise verbunden sind,
während die Kammern 13 und 14 zur Regelung des Druckes des Sauerstoffes bezw. des Wasserstoffes zusam men mit der Zuführungskammer 15 für das Speisewasser eine Gaswisch-, Druclregelungs- und Speisewasserkontrollanlage bilden, die in weiter unten zu beschreibender Weise mit den Anolyt- und Katholytbehältern verbunden sind und zusammenwirken.
Die Erzeugereinheiten 10, von denen im vorliegenden Falle mehrere vorgesehen sind, können von beliebiger Bauart sein. Bei dem der Darstellung zugrunde gelegten Beispiele besteht jede Einheit aus mehreren flachen, im wesentlichen rechtwinklig gestalteten Zel len, die durch geeignete Mittel zur Bildung einer Einheit vom sogenannten Filterpressen typ zusammengehalten werden. Von derar tigen Einheiten können eine oder mehrere verwendet werden. Werden mehrere Ein heiten benutzt, so können sie mittelst geeig neter Verbindungen 16 elektrisch in Reihe geschaltet werden.
Die Verbindungsleitungen bestehen vorteilhafterweise aus nachgiebigen Schlaufen, wie am besten aus Fig. 3 ersicht lich ist. Jede Erzeugereinheit ist durch eine geeignete Rohrleitung mit den Anolyt- bezw. Katholytbeliältern 11 bezw. 12 in der Weise verbunden, dass der Anolyt und der erzeugte Sauerstoff von der Anodenkammer der Ein heit in den Anolytseheidebehälter 11.
geleitet wird, und der abgeschiedene Anolyt in die genannten Anodenkammern zurückgeführt wird, während der Katholyt zusammen mit dem Wasserstoff von den Kathodenkammern der erwähnten Finheit nach dem Scheidebe hälter 12 für den Katholy ten geleitet wirb, von dein der abgeschiedene Katholyt zu den Kathodenkammern zurückgeführt wird.
Auf diese Weise wird ein systematischer Umlauf des Elektrolytes in zwei besondern Kreisläufen unter gleichzeitiger Entfernung des Sauer stoffes und der Wasserstoffes getrennt von einander aufrechterhalten.
Bei der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungs form verlässt der Anolyt und der Sauerstoff den obern Teil der Anodenkammern der Zel len jeder Einheit durch Ableitiuigsrohre <B>17,</B> die in ein Sammelrohr 18 führen, das durch Steigrohre 19 mit der Anolyt- und Sauer- stoffsammelleitung 20 in Verbimdung steht.
Diese Leitung tritt von oben in den obern Teil oder Gasraum des Scheidebehälters 11 für den Anolyten ein und mündet, wie bei 21 angedeutet, in diesen Behälter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Das Sammelrohr 18 kann mit dein Scheidebehälter 11 ebenfalls durch ein Rohr 22 verbunden sein, das in wagrechter Richtung von dein Sammelrohr 18 ausgeht und zii dem Anolytbehälter führt, in den es unterhalb des normalen Spiegels des darin enthaltenen Elektrolytes eintritt.
Die Verbindungsleitung 22 ist nicht unbe dingt erforderlich; sie bietet aber gewisse Vorteile in der Praxis. In der Leitung 22 kann ein Thermometer 23 eingebaut sein, um die Temperatur des Ariolyten beobachten zu können.
Werden mehrere Erzeugerein- heiten benutzt, so können deren Sainixielrohre 18 mittelst abnehmbarer Verbindungsmuffen 24 aus Gummischlauch oder dergleichen an einander angeschlossen werden, um ein ge meinsames fortlaufendes Sammelrohr für die Ableitung zu bilden. In jedes der Steigrohre 19 ist ein Stück Glasrohr 25 eingesetzt, da mit man den Spiegel des Elektroly tes beob achten kann; ausserdem dienen die Glasrohr abschnitte zur Isolierung der Sammelrohre von der Sammelleitung 20.
Auch in die Verbindungsleitung 22 sind ähnliche Rohre 26 eingeschaltet. Die Sammelleitung 20 für dc,n Sauerstoff kann ebenfalls einen kurzen Abschnitt 2011 aus Isoliermaterial enthalten. Der in den Anolytbehälter übergehende Sauer stoff sammelt sich im Gasraum und wird durch ein Rohr 27 abgeleitet, während der Anolyt aus dem Unterteil des Scheidebehäl ters durch ein Rohr 28 austritt und in den untern Teil der Anolytkammern der Zellen durch eine Rückleitung 29, Zweigleitungen 30, Sammelrohre 31 und Einlassrohre 32 zu rückgeführt wird.
In das Rückleitungsrohr 29 kann gewünschtenfalls ebenfalls ein Ab schnitt 2911 aus Isoliermaterial eingefügt sein.
Das beschriebene Rohrnetz bildet ein voll ständiges System für den Umlauf des Ano- ly ten über die Anoden in den Anodenkam mern bei gleichzeitiger Entfernung des ent wickelten Sauerstoffes. Das System für den Umlauf des Katholyten durch die Kathoden kammern der Zellen, sowie für die Entfernung des entwickelten Wasserstoffes ist in allen wesentlichen Punkten dem beschriebenen ähnlich ausgebildet.
Bei der der Darstellung zugrunde gelegten Ausführungsform führen die (nicht dargestellten) Ableitungen für den Katholyten und den Wasserstoff von den Kathodenkammern in die Kätholyt- und Was serstoffsammelrohre 33, die im vorliegenden Falle dieselbe Weite besitzen wie die Ano- lytsamrnelrohre 18. Für jede Einheit sind mit Rücksicht darauf, dass an Wasserstoff das Doppelte des Sauerstoffvolumens eritwik- kelt wird, zwei Sammelrohre 33 vorgesehen.
Natürlich könnte auch ein einziges Sammel- rohr von grösserem Durchmesser an Stelle der zwei parallelen Sammelrohre treten. Die Sammelrohre 33 sind durch Steigrohre 34 mit der Katholyt- und Wasserstoffsammel- leitung 35 verbunden, die in das obere Ende des Katholytscheidebehälters 12 eintritt und nach unten in den Gasraum dieses Behälters mündet. Auch die Anordnung dieses Rohres ist im wesentlichen dieselbe wie bei der Ano- lytsammelleitung 20.
Der in dein Gasraum des Katholytbehälters abgeschiedene Wasser stoff tritt durch das Auslassrohr 36 aus. Die Sammelrohre 33 der aufeinanderfolgenden Er- zeugereinheiten können, wie bei 37 angedeu- tet, miteinander gekuppelt werden. Jeder Satz Sammelrohre kann mit einem unmittel bar zu dem Katholytbehälter führenden wag rechten Verbindungsrobr <B>38</B> versehen sein; das dein Verbindungsrohr 22 für die Anolyt- sammelrohre entspricht.
Der von Wasser stoff befreite Katholyt wird aus dem Katlro- lytscheidebehälter mittelst eines am Boden vorgesehenen Auslasses 39, einer Sammel- leitung 40, sowie mittelst nicht dargestellter, aber ähnlich wie die Sammelrohre und Ein lässe 31 bezw. 32 für den Anolyten ausge bildeter Sammelrohre und Einlässe in die Kathodenkammern zurückgeführt.
Die Rohre 35, 38 und 40 enthalten ebenfalls isolierende Abschnitte 35a, 38a und 4011. Dadurch, dass sich die Auslassrohre 28 und 39 bis zu einer gewissen Entfernung oberhalb. des Bodens in die zugehörigen Scheidebehälter 11 bezw. 12 erstrecken, wie bei 2811 und 39b angedeutet ist, entstehen rings um die nach oben ge richteten Rohrenden ringförmige Schlamm sammelräume in den genannten Behältern, wodurch erreicht wird, dass der Elektrolyt in verhältnismässig klarem Zustande in die Zel len zurückfliesst.
Der den Gassammelraum des Änolytbe- hälters durch das Rohr 27 verlassende Sauer- stoff wird durch das Tauchrohr 41 geleitet und unterhalb des Spiegels 42 des im Gas- wascher und Druckregler 13 enthaltenden Wassers ausgelassen. Nachdem der Sauer stoff in Blusenform durch das in der betref fenden Kammer enthaltene Wasser gestiegen ist, wird er durch ein Rohr 43 abgeleitet und einem Gasometer oder einer andern Sam- mel- bezw. Gebrauchsstelle zugeführt.
Um ein wirksames Waschen und Abkühlen des Gases zu sichern, ist die Kammer 13 mit einer sich in der Querrichtung erstreckenden Verteilungs- oder Rückhaltvorrichtung 44 versehen, die unterhalb des Wasserspiegels angeordnet ist und die Kammer in einen obern und einen untern Teil unterteilt. Das Tauchrohr 41 geht durch die Vorrichtung 44 hindurch und ragt etwas auf der Unterseite vor. Die Vorrichtung 44 ist porös oder mit Durchbrechungen versehen und besteht zweck- mässig aus einer oder mehreren Lagen von Dralitgefleeht oder Metallsieben. Die einzelnen Lagen können entweder dicht aufeinander liegen oder durch Zwischenräume getrennt sein.
Auf diese Weise werden die Gasblasen, wenn sie nach oben durch die Vorrichtung 44 steigen, zerrissen, wodurch erreicht wird, dass die Gasteilchen mit dem Waschwasser in möglichst innige Berührung kommen. Auf diese Weise wird ein sehr vollkommenes Extrahieren des mitgerissenen Alkalis, sowie eine wirksame Kühlung des Gases erreicht.
Die Vorrichtung 41 wird zweckmässiger weise aas mehreren übereinanderliegenden Schichten von Drahtgewebe zusaunneugesetzt, deren Kanten durch Schweissen oder in an derer Weise verstärkt und mit einem Trag ring 46 verbunden sind, der in irgendwie geeigneter Weise in der gewünschten Höhe in den Kammern 13 und 14 befestigt sein kann.
In der Kammer 13, in der der Sauer stoff behandelt wird, wird die Vorrichtung 44 zweckmässig aus Metallgeweben aus Nickel oder lIonelmetall hergestellt, die nicht leicht oxy dieren, während für die Vorrichtung 44 in dem Wasserstoffwascher 14 Eisendrahtgewebe Verwendung finden können.
Die Bau- und Wirkungsweise der Kam- iner 14, in die der Wasserstoff durch das Rohr 36 geführt wird, ist in allen wesent lichen Punkten ähnlich der Bau- und Wir kungsweise der entsprechenden Kammer 13 für den Sauerstoff, so dass sich eine beson dere Beschreibung erübrigt. Das Wasserstoff gas verlässt, nachdem es in der Kammer 14 gründlich gewaschen ist, diese Kammer durch das Auslassrohr 45.
Das Wasser, das in den Kammern 13 und 14 '.zum 'Auswaschen des Alkalis aus dem Sauerstoff und Wasserstoff, sowie zur Abführung der in den Gasen enthaltenen Wärme benutzt wird, dient zur Ergänzung des in dem System umlaufenden Elektrolytes, der infolge der elektrolytischen Wirkung in nerhalb der Zellen, sowie durch Verdampfung ständig verbraucht wird.
Auf diese Weise wird das Speise- oder Nachfüllwasser, das dem System zugeführt wird, vorgewärmt; gleichzeitig wird dafür gesorgt, dass das mit gerissene Ätzuatron oder Ätzkali, das sonst mit den erzeugten Gasen abgeführt würde, wieder in das System zurückgelangt. Das warme Waschwasser strömt also von der Sauerstoffwasch- und Druckregelungskammer 13 durch die Rohre 47 und 48 abwärts in den untern Teil der Anolytscheidekammer 11.
In entsprechender Weise strömt das Wasch wasser von der Wasserstoffwasch- und Druck regelungskammer 14 durch die Rohre 49 und 50 in den untern Teil des Katholytscheide- behälters 12. Lm zu verhindern, dass Alkali durch die erwähnten Verbindungsrohre in die Waschkammern 13 und 14 zurückfliesst, kann jedes der Rohre 49 und 50 an der Stelle, wo es in den betreffenden Scheidebehälter eintritt, mit dem Rückschlagventil versehen seit), wie bei 51 in Fig. 1 angedeutet.
Die betreffende Vorrichtung kann verschiedenartig ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Bauart ist in Fig.2 veranschaulicht, wo mit 52 das Ventilgehäuse bezeichnet ist, das eine kurze -senkrechte Ventilkammer 53 enthält. In diese Kammer mündet der Einlassstutzen 54, und vom obern Teil geht der Auslass- stutzen 55 aus, der in den Anolyt- bezw. Katholytscheidebehälter führt.
Durch einen kugelförmigen oder in anderer geeigneter Weise gestalteten Ventilkörper 56, der auf dem konischen Ventilsitz 57 aufruht, wird der Durchgang der Flüssigkeit durch das Ventil überwacht. Das obere Ende der Ven tilkammer 53 kann durch einen Schraub stöpsel 58 verschlossen werden, so dass das Innere der Ventilkammer und der Ventilsitz leicht zugänglich sind.
Der Spiegel des Waschwassers in den Kammern 13 und 14 wird auf solcher Höhe gehalten, dass die Säule verhältnismässig rei nem Waschwassers der Elektrolytsäule in dem entsprechenden Scheidebehälter 11 bezw. <B>12</B> im wesentlichen das Gleichgewicht hält.
Da die Konzentration des Alkalis im Elektrojyt- und Scheidebehälter viel grösser ist als die des Waschwassers, ist die Höhe der den Aus gleich bewirkenden Waschwassersäule not wendigerweise wesentlich grösser als die der durch sie ausgeglichenen tlektrolytsäule. Da die Tendenz besteht, dass die Menge des Elektrolytes im System beim Fortschreiten der elektrolytischen Wirkung sich vermin dert, zeigt der Elektrolytspiegel innerhalb der Scheidebehälter die Tendenz, zu fallen,
wodurch der Druck auf der betreffenden Seite der Ventilvorrichtung 51 vermindert wird so dass der Ventilkörper 56 sich unlieben kann und dern Nacbfüllwasser den Zugang in den Scheidebehälter durch das betreffende Einlassrohr 48 Scheidebehälter 50 gestattet. Ist das Gleichgewicht wieder hergestellt, so setzt sich der Ventilkörper 56 wieder auf und un terbricht die Verbindung zwischen dem Schei debehälter und der zugehörigen Wasch- und Regelungshammer.
Infolge Wiederzuführung von Wasser aus der Regelungskammer in den Scheidebehälter wird aber der Wasser spiegel in der Scheidekammer gesenkt. Es ist deshalb, tim diesen Spiegel auf gleicher Höhe und damit die Elektrolytzufuhr für das Generatorsystein konstant zu halten, dafür zu sorgen, dass den Wasch- und Druckrege lungskammern selbsttätig Wasser zugeführt wird, und zwar so schnell, dass die Flüssig keitsspiegel in den genannten Kammern kon stant erhalten werden.
Zu diesem Zwecke ist die oben erwähnte Speisewasserzuführungs- kammer 15 vorgesehen, in die von irgend einer Zuführungsquelle ans frisches Wasser durch das Rohr 59 zugeleitet werden kann. Die Zuführung des Wassers aus dein Rohre 59 in das in' die Kammer 15 mündende Ein lassrohr 61 wird durch ein Ventil 60 über wacht (Fig. 4).
Die Wirkung des Ventils 60 wird ihrer seits durch einen an dein Hebel 63 einstell- bar-en Schimmer 62 kontrolliert, derart, dass der Einlass 61 bei beliebiger, vorher bestimm ter Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer 15 abgeschlossen wird, während der Eimass geöffnet wird, sobald der Flüssigkeits- spiegel unter den vorher bestimmten Punkt fällt.
Die Kammer 15 ist durch ein Rohr 64 und nach entgegengesetzten Seiten sich erstreckende Seitenrohre 65 und 66, die iso lierende Zwischenstücke 652 und 6611 enthal- ten, mit den oben erwähnten .Kammern 13 bezw. 14 verbunden, so dass eine etwa eintre tende Senkung des Flüssigkeitsspiegels in jeder der Kammern 13 und 14 eine entspre chende Senkung des Spiegels in der Kammer 15 zur Folge hat. Dadurch wird .der Schwim mer veranlasst, das Einlassventil zu öffnen und genug Wasser zuzulassen, um das Gleich gewicht herzustellen.
Im wirklichen Betriebe hat die dauernde Abführung von Flüssigkeit aus den Wasch- und Druckregelungskammern zwecks Ergänzung der Flüssigkeitsmenge des Gaserzeugungssystems einen mehr oder weni ger konstanten Zufluss frischen Wassers in die Kammer 15, sowie eine Verteilung dieses Wassers in die Kammern 13 und 14 zur Folge.
Es ergibt sich also, dass. die beschriebene Anlage die Regelung des Gasdruckes da durch ermöglicht, dass sie dem aus den Zel len kommenden Gase gestattet; unter einer gegebenen Wasserdruckhöhe, die auf den einer Wassersäule von beliebiger Höhe ent sprechenden Betrag eingestellt werden kann, auszuströmen bezw. in Blasenforin hochzu steigen. Der Druck kann für die Ausströ inung des Sauerstoffes derselbe sein wie für die Ausströmung des Wasserstöffes; die Aus- strömungsdruckhöhe kann aber auch verschie den sein.
Die Verbindung 65, 66 zwischen den Wasch- und Druckregelungsbehältern hat die Wirkung einer Ausgleichverbindung, die jeden Wechsel des betreffenden Druckes auf der Wasserstoff- und Sauerstoffseite verhin dert.
Da das Mass der Ausströmung des Wassersxoffes seinem Volumen nach zweimal so gross ist als das der Sauerstoffausströmung, kann der Rauminhalt des Rohrsystems ein schliesslich der Gasbehälter usw. jenseits der Druckregelungskammern 13, 14 doppelt so gross sein wie der für den Sauerstoff vorge sehene, um auch weiterhin eine Störung des Gleichgewichtes der Drucke der beiden Grase innerhalb des Systems zu verhindern.
In den zu den Elektrolytscheidebehältern 11, 12 führenden Speisewasserverbindungen können von Hand-zu betätigende Ventile 67 vorgesehen sein für den Fall, dass es sich als notwendig herausstellen sollte, die eine oder andere der Zuführungsleitungen ganz abzuschliessen oder eine von ihnen auf einen Betrag, der eine gute Wirkung unter bestimm ten Verhältnissen sichert, abzudrosseln.
Es hat sich in der Praxis ferner als wün schenswert herausgestellt, in jedem der Schei debehälter 11, 12 eine durchbrochene Ver- teilungs- oder Rückhaltvorrichtung bezw. ein Sieb 68 vorzusehen ähnlich der oben beschrie benen Rückhaltvorrichtung 44.
Wird die Vorrichtung 68 unterhalb der Stelle ange bracht, wo die von den Zellen herkommenden Ableitungsrohre in die Scheidebehälter ein treten (vergleiche Fig. 1), so dient jedes Dia phragma 68 zur Verhinderung des Durch trittes feiner Glasblasen mit dem Elektro lyten in den Unterteil des Scheidebehälters und damit des Rückwanderns solcher Blasen in die betreffenden Zellenkammern, aus denen sie ursprünglich kamen.
Die Wirkung der Siebfläche besteht darin, dass sie die Glas bläschen veranlasst, auf der Oberseite mit einander zu verschmelzen und grössere Blasen zu bilden, die nach oben in den Gassammel- raum steigen und von hier durch das Gas auslassrohr in die zugehörige Waschvorrich tung gelangen.
Die Gasfilterflächen oder Rückhaltvorrichtungen 68 dienen ferner dazu, irgend welche feste Bestandteile, wie Eisen oxy d oder dergleichen, die sich in den Zellen gebildet oder sich dort abgelöst haben und durch das Gas und den Elektrolyten in die Scheidebehälter mitgeführt sein sollten, zu rückzuhalten, so dass derartige Verunreini gungen nicht in die Zellen zurückkehren und die Kanäle, Leitungen und dergleichen nicht verstopfen können. Das auf diese Weise auf der Oberseite der Siebflächen als Schlamm oder dergleichen zurückgehaltene Material dient ferner als wirksames Filtermittel.
Die genannten Siebe oder Rückhaltflächen wir ken ferner als Mittel zur Beruhigung und Dämpfung der Wallungen des Elektrolytes, die durch Änderungen des Gasdruckes wäh rend des Betriebes verursacht werden, und verhindern auf diese Weise starke Schwan- kungen der hydrostatischen Druckhöhe. Die Sieb- oder Rückhaltflächen 68 werden vor teilhafterweise so angeordnet, dass@sie zwecks Entfernung allzu starker Schlammablagerun gen leicht aus den Scheidebehältern entfernt werden können.
Zu diesem Zwecke werden die einzelnen Drahtgeflechtlagen, aus denen die Siebflächen wie oben bei Besprechung der Vorrichtung 41 erwähnt, zweckmässig gebil det werden, durch Schweissen oder in anderer Weise mit ihrem Rande an einem flachen Ringe oder Flansch 69 befestigt, der zwischen die Flanschen 70 der die Scheidebehälter bildenden obern und untern Abschnitte ein geklemmt werden kann. Auf diese Weise lassen sich die Siebvorrichtungen 68 zum Zwecke des Reinigens, Ausbesserns oder des Austausches durch andere leicht entfernen.
Zwischen den untern Teilen der Scheide behälter 11 und 12 kann eine mit einem iso- lierenden Einsatzstück 7111 versehene Aus gleichverbindung 71 vorgesehen sein, die dazu dient, die hydrostatische Druckhöhe der Elektrolytsäulen in den genannten Behältern auszugleichen.
Die Steigrohre 19 und 34 haben solchen Durchmesser, dass die durch sie hindurchge henden Gasblasen einen Auftrieb oder eine Pumpwirkung veranlassen, durch die ein wirk samer Umlauf des Elektrolytes durch die Zellen der Erzeugereinheiten aufrechterhalten wird.
Die genannten Rohre können ferner mit Ventilen 72 ausgerüstet sein, mittelst deren die Strömung der Elektrolyten und derGase kontrolliert undgeregelt werden kann. Dies kann erforderlich oder erwünscht sein, um gewisse Ergebnisse beim Betriebe eines Systems zu erzielen, das mehrere Erzeuger- einheiten enthält, oder aber zum vollständi gen Schliessen der Steigrohre für den Fall, dass es erwünscht sein sollte, die betreffenden Einheiten von dem übrigen System abzu schalten. Andere Ventile 73 können, wie angedeutet, gewünschtenfalls in andern Teilen des Rohrnetzes vorgesehen sein.
Beim Betriebe mit hohen Stromdichten ist es besonders erwünscht, den Elektrolyten auf einer so hohen Temperatur zu halten, wie es sich mit den Erfordernissen des prak- tischen Betriebes verträgt, um den innern Widerstand der Zellen möglichst niedrig zu halten. Es empfiehlt sich deshalb, soweit es sich praktisch durchführen lässt, die durch die elektrolytische Wirkung innerhalb der Zellen entwickelte Wärme innerhalb- des Sy stems zusammenzuhalten. Dies wird zum Teil bereits durch die beschriebene Einrich tung zur Wiederverwendung des Waschwas sers für die heissen Gase als Speisewasser erreicht.
Dies ist aber erwünscht, ausserdem die durch Strahlung und Wärmeleitung be dingten Verluste durch Einhüllung- einiger oder aller Teile des Systems einschliesslich des Rohrnetzes mittelst geeigneten wä rcne- isolierenden Materials möglichst niedrig zu halten. Die Isolierung der Scheidebehälter, sowie der Druckregelungs- und Waschbehäl ter, wie sie in der Zeichnung bei 74 und<B>75</B> durch gestrichelte Linien angedeutet ist, ist besonders wirksam für die Zurückhaltung der Wärme innerhalb des Systems, die sonst verloren gehen würde.
Die Rohrleitungen und andern Teile des Systems einschliesslich der Zellengruppen können in ähnlicher Weise in wärmeisolierendes Material eingehüllt wer den. In der Zeichnung ist von einer ent sprechenden Darstellung im Interesse der Übersichtlichkeit abgesehen. Eine wirksame Isolierung aller Teile des Systems gegen Wärmeverluste ist ferner praktisch von grosser Bedeutung, wenn die Anlage als Ausgleich belastung für eine elektrische Zentrale, bei spielsweise eine Kraftstation für eine elek trische Strassenbahn oder dergleichen, dient. In solchen Fällen kann die Anlage während der Spitzenbelastungsperiode leer laufen, wäh rend sie in der Zeit, wo die Zentrale schwach belastet ist, voll in Betrieb genom men wird.
Durch geeignete Wärmeisolation wird die Temperatur des Elektrolytes wäh rend der Leerlaufzeiten auf der gehörigen Höhe gehalten und Zeitverlust durch. Auf wärmen des Elektrolytes bei Betriebsbeginn vermieden. In gewissen Fällen ist es er wünscht, an passenden Stellen des Systems besondere Heizvorrichtungen H zu verwenden, um Unterbelastungsperioden durch die elek- trische Anlage möglichst auszunutzen.
Solche Heizvorrichtungen können entweder Gleich strom oder Wechselstrom aufnehmen und während der Spitzenbelastungsperiode in Tä tigkeit gesetzt werden, um die Elektrolyt temperatur auf ihrer vollen normalen Höhe zu halten und auf diese Weise eine unmittel bare Inbetriebsetzung des Elektrolysers bei sofortiger Höchstleitung zu erreichen.
Die beschriebene Anlage ist gegen Erde durch geeignete Mittel elektrisch zu isolieren. Bei \der dargestellten Ausführung wird das die Scheidebehälter tragende Rahmenwerk 76 durch rohrartige Streben 77 unterstützt, die mit Blindmuffen 78 aus Porzellan oder einem andern Isoliermaterial versehen sind. Der artige Muffen sind auch in die wageechten Teile des Rahmenwerkes eingefügt. Ähnliche rohrartige Tragstreben und isolierende Blind muffen für andere Teile des Systems sind bei 79 bezw. 80 dargestellt.
Die beschriebene Anlage bietet noch einen weitern Vorteil von grosser praktischer Be deutung. Beim normalen Betriebe einer elektro lytischen Zelle zeigt der Elektrolyt die Ten denz, in den Katholytkammern der Zellen konzentrierter, in den Anolytkammern dage gen schwächer zu werden.
Bei Anlagen, in denen der Umlauf des Anolyten und Katho- lyten im wesentlichen gesondert und unab hängig voneinander aufrechterhalten wird, kann infolgedessen die Konzentration des Anolyten einerseits und des Katholyten an derseits stark voneinander abweichen, was nicht erwünscht ist.
Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Anlage tritt dieser Übelstand nicht ein, da die Rohrverbindungen solche sind, dass die sich ausgleichenden hydrostatischen Druckhöhen in Verbindung mit der selbsttätigen Zuführung von Ergän zungswasser zu dem System dauernd dahin wirken, dass dem Katholyten ein grösserer Wasseranteil zugeführt wird als dem Anoly- ten. Es ist ersichtlich, dass vermöge der Querverbindung 65-66 der Waschwasser spiegel in beiden Waschbehältern 13, 14 im wesentlichen derselbe ist, und dass dieser Spiegel durch das Schwimmerventil im Be- kälter 15 auf gleicher Höhe gehalten wird.
Eine etwaige Zunahme der Konzentration des Katholyten im Behälter 12 würde wegen der Ausgleichverbindung 71 eine geringe Senkung des Katholytspiegels gegenüber dem Anolyt- spiegel zlrr# Folge haben.
Durch den Wasser verbrauch in den Zellen wird aber der wäs serige Bestandteil des Ariolyten und des hatholy ten gleiehmä ssig verzehrt, so dass auch der Flüssigkeitsspiegel in den Behältern 11 und 12 die Neigung hat, sich gleichmässig zu senken. Die Neigung des Katholyten, sich zu koitzenti,iei-en, und die des Anolyten, seine Konzentration zu verringert),
stört aber dieses gleichmässige Senken der Flüssigkeitsspiegel, so dass eilte übermässige Serikcnig des Katho- ly tspiegels und eine geringere Senkung 'des Anoly tspiegels zustande kommt. Da der Flüssigkeitsspiegel in den Behältern 13, 14 konstant und auf gleicher Hölle gehalten wird, wird mehr Waschwasser aus dem Be hälter 14 in den Behälter 12 als aus dem Behälter 13 in den Behälter 11 fliessen,
wo ' durch also der Neigung des Arioly teri und Katholyten, verschiedene Konzentrationen an zunehmen, entgegengewirkt wird. Es ist ferner ersichtlich, dass das Nachfüllwasser beim Einführen in den Anolyten und Katho- lyten mit grossen Flüssigkeitsmengen in Be rührung kommt, so dass es Gelegenheit hat. sich innig zu mischen, was einen erheblichen Vorteil gegenüber Einrichtungen bedeutet, wo das Nachfüllwasser unmittelbar in die Zellenkammern eingeführt wird.
Die erwähnte Wirkung, dass dein Katlio- lytbehälter 12 mehr Nacllfüllwasser zugeführt wird, kann ferner durch Einstellung der Tiefe beeinflusst und geregelt werden, bis. zu der die Gasableitungsrohre 27 und 36 in den Waschbehälter 13 bezw. 14 reichen, bezw. durch Eilstellung der Entfernung der Mün dungsstellen der genannten Rohre unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in den erwähnten Behältern.
Zu diesem Zwecke kann jedes Tauchrohr mit einem in senkrechter Rich tung einstellbaren Endabschnitt 411 versehen sein, wie im Falle des Sauerstofftauchrohres 41 in Fig. 1 angedeutet.
Durch Vergrösse- rung des Abstandes der Austrittstelle für den Wasserstoff vom Flüssigkeitsspiegel wird der Druck des Wasserstoffes im Scheidebe hälter 12 erhöht, damit der Spiegel des Ka- tholyten in diesem Behälter gesenkt und die Tendenz eines stärkeren Zuflusses von Nach füllwasser in den Behälter<B>12</B> erhöht.
Auf diese Weise lassen sich die günstigsten Be dingungen für die Verteilung des Nachfüll- wassers auf die Scheidebehälter durch Ein stellung eines oder beider einstellbaren Tauch rohre erzielen.
Jede der verschiedenen Erzeugereinheiten kann auf einem Fahrgestell 81 angebracht seit), um das Anort- und Stellebringen, sowie die Entfernung jeder einzelnen Einheit aus der betreffenden Gruppe zu erleichtern.
Electrolytic gas generation plant. This invention relates to an electrolytic gas generating plant in which gas separating containers are provided for the separation of the gas from the electrolyte, along with lines for circulating the electrolyte between the gas generating cells and the separating containers.
The purpose of the present invention is to create a system of the type mentioned above, in which the circulation of the anolyte, respectively. of the catholyte, as well as the separation and the subsequent treatment of the gases produced can be examined and monitored more closely than has been the case up to now.
To achieve this purpose, the lines connecting the upper parts of the cells to the gas separator containers have a plurality of tubes which open into this container at different heights.
Expediently, measures are also taken to achieve a lively circulation of the electrolyte and the electrolytic products in order to automatically direct the feed water to the electrolyte in order to cut off the fine gas bubbles from the electrolyte after the latter has left the generation cells and before they go to them returns in order to prevent the diffusion of electrolyte from the gas separation container to the feed water reservoir, and to receive and use the heat generated by the activity of the electrolytes in the cells.
The drawing shows, for example, an embodiment of a gas generation system built according to the invention.
In the drawing: FIG. 1 is a side view of a system embodying the invention, in which individual parts are thought to be broken away and shown in section; Fig. 2 is a sectional view through a valve device in the plant. is used appropriately; Fig. 3 is a plan view of the plant illustrated in Fig. 1; Fig. 4 is a sectional view of the float controlled device for supplying the water;
Fig. 5 shows respectively in plan. in section along the line 5-5 of Figure 1, the lower pipe connections; Fig. 6 illustrates the plant in Fig. 1 Darge presented in a view from the right side.
1VIit 10 generally designates the generating units, which can be of any design and one or more of which can be provided as desired. 1.1 and 12 are the separator and supply container for the anolyte BEZW. Catholytes, that is to say for the electrolytes of the anode and / or. Cathode sides of the cells that are connected to the generating units in a manner to be explained below,
while the chambers 13 and 14 BEZW to regulate the pressure of the oxygen. of the hydrogen together with the feed chamber 15 for the feed water form a gas wiping, pressure regulation and feed water control system, which are connected to and interact with the anolyte and catholyte containers in a manner to be described below.
The generator units 10, of which several are provided in the present case, can be of any desired type. In the example on which the illustration is based, each unit consists of a plurality of flat, essentially rectangular cells which are held together by suitable means to form a unit of the so-called filter press type. One or more of such units can be used. If several units are used, they can be connected electrically in series by means of suitable connections 16.
The connecting lines advantageously consist of resilient loops, as can best be seen from Fig. 3 Lich. Each generator unit is connected to the anolyte or via a suitable pipe. Katholytbeliältern 11 respectively. 12 connected in such a way that the anolyte and the generated oxygen from the anode chamber of the unit into the anolyte secretory container 11.
is passed, and the deposited anolyte is returned to the said anode chambers, while the catholyte is passed together with the hydrogen from the cathode chambers of the aforementioned finiteness to the Scheidebe container 12 for the catholyte, from which the deposited catholyte is returned to the cathode chambers.
In this way, a systematic circulation of the electrolyte in two special circuits with simultaneous removal of the oxygen and the hydrogen is maintained separately from each other.
In the embodiment illustrated in the drawings, the anolyte and the oxygen leave the upper part of the anode chambers of the cells of each unit through Ableitiuigsrohre <B> 17 </B> which lead into a collecting tube 18, which is through riser 19 with the anolyte and oxygen collecting line 20 is connected.
This line enters the upper part or gas space of the separating container 11 for the anolyte from above and, as indicated at 21, opens into this container above the liquid level. The collecting tube 18 can also be connected to your separating container 11 by a tube 22 which extends in the horizontal direction from your collecting tube 18 and leads to the anolyte container, into which it enters below the normal level of the electrolyte contained therein.
The connecting line 22 is not absolutely necessary; however, it offers certain advantages in practice. A thermometer 23 can be installed in the line 22 in order to be able to observe the temperature of the aryloid.
If several generating units are used, their Sainixiel pipes 18 can be connected to one another by means of detachable connecting sleeves 24 made of rubber hose or the like in order to form a common continuous collecting pipe for the discharge. In each of the risers 19, a piece of glass tube 25 is inserted, since you can observe the level of the electrolyte tes observ; In addition, the glass pipe sections serve to isolate the manifolds from the manifold 20.
Similar tubes 26 are also inserted into the connecting line 22. The collecting line 20 for dc, n oxygen can also contain a short section 2011 made of insulating material. The oxygen passing into the anolyte container collects in the gas space and is discharged through a pipe 27, while the anolyte exits from the lower part of the Scheidebehäl age through a pipe 28 and into the lower part of the anolyte chambers of the cells through a return line 29, branch lines 30, Headers 31 and inlet pipes 32 is returned to.
In the return pipe 29, if desired, a section 2911 made of insulating material can also be inserted.
The pipe network described forms a complete system for the circulation of the analyte over the anodes in the anode chambers with simultaneous removal of the developed oxygen. The system for the circulation of the catholyte through the cathode chambers of the cells, as well as for the removal of the evolved hydrogen is designed in all essential points similar to the one described.
In the embodiment on which the illustration is based, the discharges (not shown) for the catholyte and hydrogen lead from the cathode chambers into the kätholyt- and hydrogen collecting pipes 33, which in the present case have the same width as the analyte collecting pipes 18. For each unit with a view to the fact that twice the oxygen volume is generated in hydrogen, two collecting pipes 33 are provided.
Of course, a single collecting pipe of larger diameter could also take the place of the two parallel collecting pipes. The collecting pipes 33 are connected by riser pipes 34 to the catholyte and hydrogen collecting line 35, which enters the upper end of the catholyte separating container 12 and opens down into the gas space of this container. The arrangement of this pipe is also essentially the same as in the case of the analyte collecting line 20.
The hydrogen separated into the gas space of the catholyte container exits through the outlet pipe 36. The header pipes 33 of the successive generator units can, as indicated at 37, be coupled to one another. Each set of collecting tubes can be provided with a wagon right connecting tube 38 leading directly to the catholyte container; that corresponds to your connecting pipe 22 for the anolyte collecting pipes.
The catholyte freed from hydrogen is removed from the catholyte separating container by means of an outlet 39 provided on the bottom, a collecting line 40, and by means not shown, but similar to the collecting pipes and inlets 31 and 31, respectively. 32 for the anolyte out formed collecting tubes and inlets returned to the cathode chambers.
The pipes 35, 38 and 40 also contain insulating sections 35a, 38a and 4011. Because the outlet pipes 28 and 39 are up to a certain distance above. of the soil in the associated separating container 11 respectively. 12 extend, as indicated at 2811 and 39b, arise around the upward ge directed pipe ends annular sludge collecting spaces in the said containers, whereby it is achieved that the electrolyte flows back into the cells in a relatively clear state.
The oxygen leaving the gas collecting space of the anolyte container through the pipe 27 is passed through the immersion pipe 41 and discharged below the level 42 of the water contained in the gas washer and pressure regulator 13. After the oxygen has risen in the form of a blouse through the water contained in the relevant chamber, it is diverted through a pipe 43 and sent to a gasometer or another collector or sensor. Usage point supplied.
In order to ensure efficient washing and cooling of the gas, the chamber 13 is provided with a transversely extending distribution or retention device 44 which is arranged below the water level and divides the chamber into an upper and a lower part. The dip tube 41 passes through the device 44 and protrudes slightly on the underside. The device 44 is porous or provided with openings and expediently consists of one or more layers of twisted mesh or metal sieves. The individual layers can either lie close to one another or be separated by spaces.
In this way, the gas bubbles, when they rise up through the device 44, are torn apart, whereby it is achieved that the gas particles come into as intimate contact as possible with the washing water. In this way a very complete extraction of the entrained alkali as well as an effective cooling of the gas is achieved.
The device 41 is expediently aas several superimposed layers of wire mesh, the edges of which are reinforced by welding or in some other way and connected to a support ring 46 which is fastened in any suitable manner at the desired height in the chambers 13 and 14 can.
In the chamber 13, in which the oxygen is treated, the device 44 is expediently made of metal meshes made of nickel or lIonelmetall that do not easily oxidize, while iron wire meshes can be used for the device 44 in the hydrogen washer 14.
The construction and operation of the chamber 14, into which the hydrogen is fed through the pipe 36, is similar in all essential points to the construction and operation of the corresponding chamber 13 for the oxygen, so that a special description is possible superfluous. After being thoroughly washed in the chamber 14, the hydrogen gas leaves this chamber through the outlet pipe 45.
The water that is used in chambers 13 and 14 'to' wash out the alkali from the oxygen and hydrogen, and to dissipate the heat contained in the gases, is used to supplement the electrolyte circulating in the system, which is due to the electrolytic effect inside the cells and is constantly consumed by evaporation.
In this way, the feed or top-up water that is fed into the system is preheated; At the same time, it is ensured that the cracked caustic soda or caustic potash, which would otherwise be discharged with the gases generated, gets back into the system. The warm washing water therefore flows from the oxygen washing and pressure regulating chamber 13 through the tubes 47 and 48 downwards into the lower part of the anolyte separation chamber 11.
In a corresponding manner, the washing water flows from the hydrogen washing and pressure regulating chamber 14 through the tubes 49 and 50 into the lower part of the catholyte sheath container 12. To prevent alkali from flowing back into the washing chambers 13 and 14 through the connecting pipes mentioned each of the tubes 49 and 50 has been provided with the check valve at the point where it enters the relevant separating vessel), as indicated at 51 in FIG.
The device in question can be designed in various ways. A particularly advantageous design is illustrated in FIG. 2, where the valve housing is denoted by 52 and contains a short vertical valve chamber 53. The inlet connector 54 opens into this chamber, and the outlet connector 55 extends from the upper part, which enters the anolyte or Catholyte separator leads.
The passage of the liquid through the valve is monitored by a spherical or otherwise suitably designed valve body 56, which rests on the conical valve seat 57. The upper end of the valve chamber 53 can be closed by a screw plug 58, so that the interior of the valve chamber and the valve seat are easily accessible.
The level of the washing water in the chambers 13 and 14 is kept at such a height that the column is relatively pure washing water of the electrolyte column in the corresponding separating container 11 respectively. <B> 12 </B> essentially maintaining balance.
Since the concentration of the alkali in the electrolyte and separating container is much greater than that of the wash water, the height of the wash water column which is equal to effect is necessarily much greater than that of the electrolyte column balanced by it. Since the amount of electrolyte in the system tends to decrease as the electrolytic action progresses, the electrolyte level within the separator containers tends to drop,
whereby the pressure on the relevant side of the valve device 51 is reduced so that the valve body 56 can be disliked and the fresh fill water allows access to the separating container through the respective inlet pipe 48 separating container 50. If the equilibrium is restored, the valve body 56 sits up again and interrupts the connection between the disk container and the associated washing and regulating hammer.
As a result of the re-supply of water from the control chamber into the separating container, however, the water level in the separating chamber is lowered. It is therefore important to keep this level at the same level and thus to keep the electrolyte supply for the generator system constant, to ensure that the washing and pressure control chambers are supplied with water automatically, and so quickly that the liquid level in the mentioned chambers can be kept constant.
For this purpose, the above-mentioned feedwater supply chamber 15 is provided, into which fresh water can be fed through the pipe 59 from any supply source. The supply of water from your pipes 59 into the 'opening into the chamber 15 a let pipe 61 is monitored by a valve 60 (Fig. 4).
The action of the valve 60 is in turn controlled by a shimmer 62 adjustable on the lever 63, in such a way that the inlet 61 is closed at any predetermined height of the liquid level in the chamber 15 while the egg measure is opened as soon as the liquid level falls below the previously determined point.
The chamber 15 is formed by a pipe 64 and side pipes 65 and 66 which extend on opposite sides and contain insulating spacers 652 and 6611, with the above-mentioned chambers 13 and 13 respectively. 14 connected, so that an approximately incurring lowering of the liquid level in each of the chambers 13 and 14 results in a corresponding lowering of the level in the chamber 15. This will cause the swimmer to open the inlet valve and let in enough water to rebalance.
In real operations, the constant discharge of liquid from the washing and pressure control chambers to supplement the amount of liquid in the gas generation system results in a more or less constant inflow of fresh water into chamber 15, as well as distribution of this water into chambers 13 and 14.
The result is that the system described enables the gas pressure to be regulated because it allows the gases coming from the cells; under a given water pressure level, which can be adjusted to the corresponding amount of a water column of any height, flow out respectively. to climb up in the bladder hole. The pressure for the outflow of the oxygen can be the same as for the outflow of the hydrogen; however, the outflow pressure level can also be different.
The connection 65, 66 between the washing and pressure regulating tanks has the effect of a compensating connection that prevents any change in the pressure in question on the hydrogen and oxygen side.
Since the volume of the outflow of hydrogen is twice as large as that of the oxygen outflow, the volume of the pipe system, including the gas containers etc. beyond the pressure control chambers 13, 14, can be twice as large as that provided for the oxygen, in order to also continue to prevent disruption of the pressures of the two grasses within the system.
Manually operated valves 67 can be provided in the feed water connections leading to the electrolyte separation tanks 11, 12 in the event that it should turn out to be necessary to shut off one or the other of the supply lines completely or to close one of them to an amount that is one good effect under certain conditions ensures throttling.
In practice, it has also been found to be desirable to have an open-work distribution or retention device in each of the disk containers 11, 12, respectively. to provide a screen 68 similar to the retaining device 44 described above.
If the device 68 is placed below the point where the discharge pipes coming from the cells enter the separating container (see Fig. 1), each diaphragm 68 serves to prevent fine glass bubbles with the electrolyte from entering the lower part of the Separation container and thus the migration of such bubbles back into the relevant cell chambers from which they originally came.
The effect of the sieve surface is that it causes the glass bubbles to fuse with one another on the upper side and to form larger bubbles which rise up into the gas collection chamber and from here pass through the gas outlet pipe into the associated washing device.
The gas filter surfaces or retention devices 68 also serve to retain any solid constituents, such as iron oxy d or the like, which have formed in the cells or are detached there and should be carried into the separating container by the gas and electrolyte, so that such impurities do not return to the cells and cannot clog the channels, lines and the like. The material retained in this way as sludge or the like on the upper side of the sieve surfaces also serves as an effective filter medium.
The sieves or retention surfaces mentioned also act as a means of calming and dampening the surges in the electrolyte caused by changes in the gas pressure during operation, and in this way prevent strong fluctuations in the hydrostatic head. The sieve or retention surfaces 68 are advantageously arranged so that they can easily be removed from the separating containers for the purpose of removing excessive sludge deposits.
For this purpose, the individual wire mesh layers, from which the screen surfaces, as mentioned above in the discussion of the device 41, are expediently gebil det, attached by welding or in some other way with their edge to a flat ring or flange 69 between the flanges 70 of the The upper and lower sections forming the separator can be clamped into one. In this way, the screen devices 68 can be easily removed for cleaning, mending, or replacement by others.
Between the lower parts of the sheath container 11 and 12, an equalizing connection 71 provided with an insulating insert 7111 can be provided, which serves to compensate for the hydrostatic head of the electrolyte columns in the said containers.
The risers 19 and 34 have such a diameter that the gas bubbles passing through them cause a buoyancy or a pumping action, by means of which an effective circulation of the electrolyte through the cells of the generating units is maintained.
The tubes mentioned can also be equipped with valves 72, by means of which the flow of the electrolytes and the gases can be controlled and regulated. This may be necessary or desirable in order to achieve certain results when operating a system that contains several generating units, or to completely close the riser pipes in the event that it should be desired to separate the units concerned from the rest of the system switch. Other valves 73 can, as indicated, be provided in other parts of the pipe network if desired.
When operating with high current densities, it is particularly desirable to keep the electrolyte at as high a temperature as is compatible with the requirements of practical operation in order to keep the internal resistance of the cells as low as possible. It is therefore advisable, as far as it can be carried out in practice, to keep the heat developed within the cells by the electrolytic effect together within the system. This is already achieved in part by the device described Einrich to reuse the Waschwas sers for the hot gases as feed water.
However, this is desirable, in addition to keeping the losses caused by radiation and heat conduction as low as possible by enveloping some or all parts of the system including the pipe network by means of suitable heat-insulating material. The insulation of the separating container, as well as the pressure regulating and washing containers, as indicated by dashed lines in the drawing at 74 and 75, is particularly effective for retaining the heat within the system that would otherwise be lost would go.
The pipes and other parts of the system, including the cell groups, can similarly be encased in heat-insulating material. In the drawing, there is no corresponding representation in the interests of clarity. Effective insulation of all parts of the system against heat loss is also of great practical importance when the system is used as a compensation load for an electrical center, for example a power station for an electric tram or the like. In such cases, the system can run idle during the peak load period, while it is fully operational during the period when the center is lightly loaded.
With suitable thermal insulation, the temperature of the electrolyte is kept at the right level during idle times, and time is lost. Avoid warming the electrolyte at the start of operation. In certain cases he wishes to use special heating devices H at suitable points in the system in order to take advantage of periods of under-load caused by the electrical system as far as possible.
Such heaters can take either direct current or alternating current and are put into action during the peak load period in order to keep the electrolyte temperature at its full normal level and in this way to achieve immediate start-up of the electrolyzer with immediate maximum power.
The described system must be electrically isolated from earth by suitable means. In the embodiment shown, the framework 76 carrying the separating containers is supported by tubular struts 77 which are provided with dummy sleeves 78 made of porcelain or some other insulating material. The like sleeves are also inserted into the real parts of the framework. Similar tubular support struts and insulating blind sleeves for other parts of the system are respectively at 79. 80 shown.
The system described offers another advantage of great practical importance. During normal operation of an electrolytic cell, the electrolyte tends to become more concentrated in the catholyte chambers of the cells and weaker in the anolyte chambers.
In systems in which the circulation of the anolyte and catholyte is maintained essentially separately and independently of one another, the concentration of the anolyte on the one hand and the catholyte on the other hand can consequently differ greatly from one another, which is not desirable.
In the system forming the subject of the invention, this drawback does not occur, since the pipe connections are such that the compensating hydrostatic pressure levels in connection with the automatic supply of supplementary water to the system permanently act to ensure that a larger proportion of water is supplied to the catholyte than the anolyte. It can be seen that due to the cross connection 65-66 the washing water level in both washing containers 13, 14 is essentially the same, and that this level is kept at the same level in the container 15 by the float valve.
A possible increase in the concentration of the catholyte in the container 12 would result in a slight decrease in the catholyte level compared to the anolyte level because of the compensation compound 71.
However, due to the water consumption in the cells, the watery component of the aryolyte and the hatholyte is consumed equally, so that the liquid level in the containers 11 and 12 also tends to drop evenly. The tendency of the catholyte to coitzenti, iei-en, and that of the anolyte to decrease its concentration),
but this disrupts this uniform lowering of the liquid level, so that excessive seriing of the catholyte level and a smaller lowering of the anolyte level come about. Since the liquid level in the containers 13, 14 is kept constant and at the same level, more washing water will flow from the loading container 14 into the container 12 than from the container 13 into the container 11,
where, therefore, the tendency of the aryolyte and catholyte to increase in different concentrations is counteracted. It can also be seen that the top-up water comes into contact with large amounts of liquid when it is introduced into the anolyte and catholyte, so that it has an opportunity. to mix intimately, which means a significant advantage over facilities where the top-up water is introduced directly into the cell chambers.
The mentioned effect, that your catholyte container 12 is supplied with more needle filling water, can furthermore be influenced and regulated by adjusting the depth until. to which the gas discharge pipes 27 and 36 respectively in the washing tank 13. 14 range, respectively. by rushing the removal of the Mün training points of said pipes below the liquid level in the containers mentioned.
For this purpose, each dip tube can be provided with an end section 411 adjustable in the vertical direction, as indicated in the case of the oxygen dip tube 41 in FIG.
By increasing the distance between the exit point for the hydrogen and the liquid level, the pressure of the hydrogen in the separating container 12 is increased so that the level of the catholyte in this container is lowered and the tendency for a stronger inflow of refill water into the container <B> 12 </B> increased.
In this way, the most favorable conditions for the distribution of the refill water to the separating containers can be achieved by setting one or both adjustable immersion tubes.
Each of the various generating units can be mounted on a chassis 81 to facilitate the installation and removal of each individual unit from the group concerned.