CH121103A - Einrichtung zur Regelung der Temperatur des Elektrolyten in elektrolytischen Zellen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Regelung der Temperatur des     Elektrolyten    in     elektrolytischen    Zellen.    Die Erfindung betrifft Verbesserungen an  elektrolytischen Zellen und bezieht sich auf  Einrichtungen, um den Elektrolyten auf  einer beliebigen Temperatur zu halten.  



  Bei elektrolytischen Vorrichtungen, wie  sie zum Beispiel zur Herstellung von Sauer  stoff und Wasserstoff durch Elektrolyse von  Wasser verwendet werden, wird häufig ein  sehr starker Strom benutzt; im Betriebe steigt  die Temperatur des Elektrolyten, wodurch  Schwankungen der Stromdichte in den Zellen  hervorgerufen werden.  



  Auch treten, wenn kein freier Kreislauf  des Elektrolyten vorhanden ist, an verschie  denen Stellen der Zelle leicht verschiedene  Temperaturen auf und die Stromdichte än  dert sich an den verschiedenen Elektroden  und 'an verschiedenen Oberflächenteilen der  gleichen Elektrode, wenn die Elektroden eine  grosse Ausdehnung haben.  



  Damit die Zellen mit höchster Nutzlei  stung betrieben werden können, ist es er  wünscht, dass Mittel vorgesehen werden, 'um  die Temperatur des Elektrolyten zu regeln  und die Gesamtheit des     Elektrolyten    so nahe    wie möglich auf gleicher Temperatur zu hal  ten, und die Erfindung bezweckt, einfache  aber wirksame Mittel zur Erreichung dieses  Ziels zu schaffen.  



  Auf den ersten Blick erscheint die Lö  sung dieser Aufgabe einfach dadurch mög  lich, dass längs den Seiten der Zelle     Kühl-          und        Heizeinheiten    angebracht werden; indes  hat der Versuch gezeigt, dass ein derartiges  Verfahren nicht zum Ziele führt und in  Wirklichkeit nachteilig ist, da in solchem  Falle die Kühl- oder Heizschlangen parallel  zu den äussern     Elektroden    liegen und daher  diese praktisch die ganze Wirkung erhalten,  so dass die     Temperatur-    und Stromverände  rungen anstatt ausgeglichen zu werden, viel  mehr gefördert werden und das Stromgleich  gewicht durch die Zelle gestört wird.  



  Werden die Kühl- und Heizschlangen  unter den Elektroden angeordnet, so ergibt  sich ein gleich schlechtes Resultat zwischen  den Teilen der Elektrode, die in dem Elek  trolyten auf einem höheren Niveau liegen.  



  Die Erfindung besteht darin, dass ein       Temperaturreglungssystem    in Form von R.öh-           ren,    durch welche kalte oder heisse Flüssig  keit strömt, im Kreislauf angeordnet ist,  welche Röhren zu beiden Seiten der Elektro  den senkrecht zur Hauptebene derselben ver  laufen. Die Heiz- oder Kühlwirkung wird so  mit in gleicher Weise auf alle Elektroden  und auf den Elektrolyten zwischen diesen  ausgeübt, wobei die Elektroden ebene oder  gewellte Oberflächen besitzen     können.     



  Das Kreislaufsystem innerhalb der Zelle  besteht vorzugsweise aus abgeflachten Röh  ren, die übereinander liegen, und zwar verti  kal mit ihren grösseren Querschnittsachsen, so  dass sie den Schmalseiten der Elektroden eine  flache Oberfläche von erheblicher Grösse dar  bieten. Diese Anordnung hält zugleich den  Raum, der von den Röhren in der Zelle in       Anspruch    genommen wird, und daher auch  die allgemeinen Abmessungen und das Ge  wicht der Zelle klein.

   Vorzugsweise umfasst  das System an jedem Ende der Zelle auch  noch einen Hin- und     Rückfluss    der     Heiz-          oder        Kühlflüssigkeit    zu der gleichen     Seite    der  Zelle, um jeder     Temperaturveränderung    in  der Flüssigkeit beim     LTbergaug    von der     einen     Seite der Zelle zu der andern     entgegenzu%vir-          ken.     



  Einige praktische Ausführungsformen  der Erfindung in ihrer Anwendung auf Zel  len zur Herstellung von Sauerstoff und Was  serstoff durch elektrolytische Zersetzung mit        'assen    sind als Beispiele in den Zeichnungen  dargestellt. In diesen sind:       Fig.    1 und     \?    ein Längs-     bezw.    Quer  schnitt durch eine Zelle, der das System der  Zuführung und Abführung des Kühlwassers  zeigt;       Fig.    3 und 4 sind gleichartige Schnitte  einer andern Konstruktion für die Kreislauf  röhren;       Fig.    5 ist ein bruchstückweiser Schnitt  Einer weiteren Abänderung des Kreislauf  rohres;

         Fig.    G und 7 sind ein Längs-     bezw.     ein bruchstückweiser Querschnitt durch  eine Zelle zur Veranschaulichung einer abge  änderten Anordnung der Kreislaufrohre.  



  In den     Fig.    1 und 2 ist ,die elektrolytische    Zelle im Umriss mit     a    bezeichnet. Der Haupt  teil des     Kreislauf.@i-stemes    wird aus Paaren  abgeflachter Röhren b,     c    gebildet, die über  einander angeordnet und     innerhalb    der Zelle  zu beiden Seiten der Elektroden gelagert sind  und senkrecht zur Hauptebene     bezw.    zur  Oberfläche der Elektroden verlaufen.

   Die  Röhren sind     miteinander    am einen Ende durch  ein kurzes Rohr     d        (Fig.    ?) verbunden und  werden an     diesem    Ende durch einen Streifen  oder Riemen e gehalten, der von dem Ober  teil der Zelle     herabhängt.    Ein Speisungsrohr  f tritt am gegenüberliegenden Ende in das  untere Rohr     c    ein und ein     Abflussrohr    g geht  am selben Ende     von    dem     obern    Rohr b aus.  



  Das Speiserohr f ist oben auf der Zelle  gelagert und endet in einen Trichter     1i,    in  welchen die     Kühlflüssigkeit    durch einen  Luftspalt aus einem Hahn j     eines    obern Lei  tungsrohres     k:        -zugeführt    wird.

   Durch den       Luftspalt    zwischen dem Trichter     h    und dem  Hahn j wird das Rohr f von der Hauptlei  tung     k    elektrisch     isoliert    und die     Strecken     der     Hauptleitun,--,    die jede Zelle versorgen,  sind     zwechmä        his;    voneinander durch Verwen  dung von     Verbindungsmuffen    1 aus     Glas    oder  Gummi isoliert.

   An den Stellen, wo die Muf  fen an der Hauptleitung sitzen, wird diese  von den Zellen durch Stutzen     k-'    getragen und  das Speiserohr /' kann durch geeignet ange  brachte     Konsolen    oder     dergleicben    gehalten        -erden,    die in der     Zeichnung    der     >\        bersicht-          lichkeit    wegen     weggelassen    sind.  



  Das     Ableitungsrohr        y    ist über die Zelle  bis zu einer nahezu gleichen Höhe     tvie    die  des     Speiserohres    geführt und eine     reeht-,vinl,:

  -          lige        Abzweigung    führt die Flüssigkeit aus  dem Rohr<I>g</I> in ein vertikales Rohr     -in,    das  ausserhalb der Zelle liegt, und über einem  Trichter     n        encli"#t,    der das obere Ende eines  Rohres o bildet,     welches    zu einer     Abflusslei-          tung        p    führt. die unter der Zelle gelagert ist.  



  An Stelle der     ab-,eflachten    Röhren     b.    c,  wie beschrieben, können abgeflachte Rohr  schlangen verwendet werden, ohne dass sich  die     Konstruktion    im übrigen     ändert.    Der  Kreislauf der Kühlflüssigkeit     lä.sst    sich  leicht verfolgen. Die Flüssigkeit fliesst aus      dem     Hauptzuführungsrohr    von dem Hahn     j     in den Trichter     k    und wird durch das Speise  rohr f in das Rohr c am einen Ende einge  führt.

   Durch das Rohr c fliesst die     Fliissig-          keit    in das Rohr b durch den Verbindungs  stutzen<I>d</I> und strömt in dem Rohr<I>b</I> zurück,  von wo sie durch die Rohre g,     in    und     yz    in  die     Abflussleitung    p gelangt.  



  Wenn man destilliertes Wasser benutzt,  wird dasselbe aus     der    Leitung p in einen Be  hälter geführt, wo es je nach Erfordernis er  hitzt oder gekühlt wird und von wo es in  die Hauptspeiseleitung     ,7c    zurückgepumpt  wird.  



  Bei den abgeänderten Ausführungsfor  men, die in den     Fig.    3, 4 und 5 dargestellt  sind, ist der Raum, der von den Kreislauf  röhren in der Zelle beansprucht wird, verrin  gert und die Röhren sind in engere Nähe zu  den Elektroden gebracht, indem die Röhren  als Kanäle in den üblichen     Gassammelglok-          ken,    die um die obern Teile der Elektroden  angeordnet sind, ausgebildet sind.  



  In     Fig.    3 und 4 sind die Kreislaufröhren  <I>q, r</I> in den Endwänden s des herabhängenden  Mantels der     Gassammelglocke    eingesetzt und  bilden einen Teil dieser Wände. Die Röhren  können mit dem untern Teil des Glocken  mantels zusammen aufgebaut werden oder  dieser Mantel kann auch geschlitzt werden,  um die Röhren aufzunehmen, die an ihrer  Stelle eingeschweisst werden.  



  Bei der abgeänderten Konstruktion nach       Fig.    5 sind zwei muldenförmige Vertiefun  gen     t    durch Walzen oder auf andere Weise  in dem Glockenmantel angebracht. Gleiche  Mulden     -u    sind in einem Metallband von pas  sender Breite eingewalzt, welches an dem  Glockenmantel an den drei Punkten v so  angeschweisst ist,     .dass    die Mulden     t    und     u    in  Linie liegen, so dass zwei Röhren w und     aa     gebildet werden.     Endabschlüsse    für die Röh  ren sind an Ort und Stelle angeschweisst.

   Der  Kreislauf der Flüssigkeit durch diese Rohre  ist im wesentlichen der gleiche wie oben bei       Fig.    1 und 2 beschrieben und braucht nicht  näher erläutert zu werden.    Die Anwesenheit verschraubter Verbin  dungen zwischen den Speise- und Abfluss  röhren und den Kreislaufröhren innerhalb  der Zellen kann durch fehlerhafte Montage  die Gefahr eines     Leckens    der Kreislaufflüs  sigkeit in den Elektrolyten herbeiführen und,  wo dieser Umstand in Betracht kommt, ist  das in     Fig.    5 und 6 dargestellte Verfahren  der Rohrverbindung vorzuziehen.

   Diese Kon  struktion hat den     weiteren    Vorteil,     da.ss    der  von dem Kreislaufsystem in der Zelle bean  spruchte Raum geringer ist als bei den vor  her beschriebenen Ausführungsformen. In  diesem Falle wird das eine Ende jedes Kühl  rohres<I>b,</I> c von der Seitenwand der Zelle<I>a,</I>  in welche sie eingeschweisst sind oder mit  denen sie aus einem Stück geformt sind, ge  tragen. Das Speiserohr f und das     Abflussrohr     g sind mit den Röhren ausserhalb des Behäl  ters verbunden, während die Anordnungen  zur Zuführung und Abführung der Flüssig  keit die gleichen wie vorher sind.  



  Die Kreislaufröhren innerhalb der Zellen  werden von Streifen oder Riemen y getragen,  die von dem obern Ende der Zelle herabhän  gen und ihre innern Enden sind durch ein  kurzes Rohr z verbunden, welches dem Rohr  d der     Fig.    1 und 2 entspricht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Regelung der Tempera tur des Elektrolyten in elektrolytischen Zel len, gekennzeichnet durch im Kreislauf an geordnete Röhren, durch welche heisse oder kalte Flüssigkeit zirkulieren kann, und die zu beiden Seiten der Elektroden senkrecht zur Hauptebene derselben verlaufen. UNTERANSPRüCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in den Krieslaufröhren auf derselben Seite der Zelle ein- und ausströmt. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass' auf jeder Seite der Elektroden zwei übereinander lie gende abgeflachte Kreislaufröhren benutzt werden und die Röhren am einen Ende miteinander verbunden sind, während die Ein- und Ausla.ssröhren der Flüs\igheit an den andern Enden der Röhren verbunden sind.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kreislauf röhren in den Endwänden einer die Elek troden der Zelle einschliessenden Gassam- melglocke eingesetzt sind. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kreislauf röhren am einen Ende durch die Wand der Zelle herausragen und die Flüssig- keitszufluss- und Abflussverbindungen mit den Röhren ausserhalb der Zelle angeord net sind. 5.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit den Kreislaufröhren aus einer obern Speiseleitung zugeführt wird, die in vonein ander und von den Kreislaufröhren iso lierte Abschnitte unterteilt ist, und dass die Flüssigkeit in eine gleichartige, unter halb -der Zellen angeordnete Leitung ab geführt wird.