CH334614A - Verfahren zur Wasserzersetzung und Druckelektrolyseur zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zur Wasserzersetzung und     Druckelektrolyseur    zur     Durchführung    des Verfahrens    Bei elektrolytischen Zellen zur Wasser  zersetzung muss für eine reichliche Zirkula  tion des Elektrolyten Sorge getragen werden,  weil sonst an den     Elektrodenoberflächen    Kon  zentrationswiderstände auftreten. Um eine       Vermisehung    der im Elektrolyten gelösten  bzw.     emulgierten    Gase zu verhindern, werden       Katholyt    und     Anolyt    meist getrennt gehalten  und nach erfolgter     Gasabscheidung    dem Ka  thoden-     resp.    Anodenraum wieder zugeführt.

    Bei atmosphärischen     Zersetzern    hat man zur  Vereinfachung der Konstruktion und zur  Einsparung von Leitungen bereits versucht,  den.     Katholyten    mit dem     Anolyten    vor ihrer       Zuriiekführung    in die Zelle zu vermischen.  Diese Massnahme war berechtigt, weil bei       Atmosphärendruck    und der angewandten  hohen Betriebstemperatur (etwa 800 C) nur  sehr kleine Gasmengen im Elektrolyten in       Lösung    gehen und daher eine Verunreinigung  des im Kathodenraum entstehenden Wasser  stoffes durch Sauerstoff und des im Anoden  raum entstehenden Sauerstoffes durch Was  serstoff kaum zu erwarten war.  



  Anders verhält es sich bei     Wasserzer-          setzern,    die unter Druck betrieben werden;  bei höheren Gasdrucken ist bekanntlich die  Löslichkeit der Gase im     Elektrolyten    sehr  viel höher, so dass theoretisch eine Verunrei  nigung der in getrennten Räumen entwickel  ten     CTase    durch     Abscheidung    der im zirkulie  renden Elektrolyten gelösten Gase zu erwar-         ten    ist, wenn wasserstoffgesättigter     Katholyt     in den Anodenraum oder sauerstoffgesättigter       Anolyt    in den Kathodenraum gelangt.

   Man  hat sich daher angesichts der mit einer Gas  vermischung verbundenen Gefahren gescheut,  bei     Druckzersetzern    den     Katholyt    und den       Anolyt    vor ihrer Rückführung in die     Zer-          setzerzellen    zu mischen.

   Diese     Vermischung     unterblieb besonders auch deshalb, weil man  andernorts auf Grund eingehender Versuche  zu dem Resultat kam, dass die gelösten Gas  anteile der     Depolarisation    an den     gegenpoli-          gen    Elektroden unterworfen sind und hier  durch den Wirkungsgrad der Elektrolyse er  heblich verschlechtern     können,    wenn sie an  die Gegenelektrode gelangen. Infolgedessen  wurde bisher bei     Druckelektrolyseuren    der       Katholyt    stets sorgfältig getrennt vom     Anolyt     gehalten.  



  Wie nun eingehende Untersuchungen ge  zeigt haben, beruhen die bei obengenannten  Versuchen erhaltenen Messungen auf einem  Irrtum. Es konnte nachgewiesen werden, dass  in     Druckelektrolyseiiren    eine     Depolarisation     praktisch überhaupt nicht eintritt, wenn man  die in den     Gasabscheidern    getrennt anfallen  den     Elektrolytmengen        (Katholyt    und     Anolyt)     vor der Rückführung in die Zellen mitein  ander vermischt. So wurde z.

   B. bei einem  Versuchsapparat mit 100     kW    Leistungsauf  nahme bei 30 atü Druck eindeutig ein elektro  chemischer Wirkungsgrad von 99;6-99,8      /a         bestimmt; dies beweist zweifelsfrei das     Feli          Len    einer     Depolarisation.     



  Ferner konnte festgestellt werden, dass  durch die Vermischung von     Anolyt    und       Katholyt    überraschenderweise keinerlei Ver  unreinigung der erzeugten Gase     hervorgerrz-          fen    wurde; denn der Wasserstoff wurde bei  dem oben genannten Versuch mit einer Rein  heit von 99,95  /o     und    der Sauerstoff mit einer  Reinheit von 99,7  /o gewonnen. Bessere Re  sultate konnten auch dann nicht erzielt wer  den, wenn man     Katholyt    und     Anolyt    ge  trennt in den Kathoden- bzw. Anodenraum  der Zellen zurückführte.

   Offensichtlich ver  bleiben die einmal gelösten Gasanteile unver  ändert in Lösung und werden weder in die  elektrolytischen Vorgänge einbezogen noch  mit den erzeugten Gasen vermischt.  



  Auf Grund dieser Ermittlungen werden  die bisherigen Bedenken gegenüber einer Ver  mischung des rücklaufenden     Katholyt    mit  dem     rückläufenden        Anolyt    auch bei     Druck-          zersetzern    fallen gelassen..  



  Das erfindungsgemässe Verfahren besteht  demgemäss darin, dass der von den entwickel  ten Gasen aus den     Zersetzerzellen    des     Druicli:-          elektrolyserxrs    in dessen     Gasabscheider    mitge  rissene     Anolyt    und     Katholyt    gemeinsam in die       Zersetzerzellen    zurückgeführt. werden.  



  Der erfindungsgemässe     Druckelektrolyseur     zur Durchführung dieses     Verfahrens    zeichnet  sich durch eine für     Anolyt    und     Katholyt    ge  meinsame Rückführungsleitung aus, welche  mit den     Gasabscheidern    und mit den     Zer-          setzerzellen    in Verbindung steht.  



  Bei diesem     Druckelektrolyseur    wird nicht  nur ein ganzer     Rücklaufkanal    eingespart,  sondern es kann auch die Filtration bzw.  Kühlung des     Elektrolytes    in einem einzigen  Aggregat durchgeführt werden, während  hierfür bisher stets getrennte Einrichtungen  vorgesehen wurden. Man lässt den     Anolyt    und  den     Katholyt    vorzugsweise bereits vor dem  Filter zusammenfliessen. Dann dient das Fil  ter gleichzeitig als Mischer, an welchen man       den,    Teil der Rückführungsleitung anschliesst,  der in den untern Teil der Zellen einmündet.    Die Zeichnung zeigt. ein Ausführungsbei  spiel des     Druckelektrolyseurs    nach der Erfin  dung.  



       Fig.    1.     zeigt    eine schematische Teilansicht  des     Druckelektrolyseurs.     



       Fig.    2 zeigt einen Querschnitt, durch den  durch die     Zersetzerzellen    hindurchgeführten  Teil der für     Anolyt    und     Katholyt    gemein ;       samen    Rückführungsleitung.  



  Das aus mehreren hundert.     aneinanderge-          reihten,    scheibenförmigen Zellen 1 bestehende  Zellenpaket liegt zwischen der starken     End-          platte    2 und einer zweiten (nicht. Bezeichne-,       ten)    Endplatte gleicher Gestalt eingespannt.  Die genannten Endplatten sind hierbei durch  eine Reihe von Zugankern verbunden, von  denen die Zeichnung nur die beiden Anker  3 und 4 zeigt.  



  Zur Ableitung der entwickelten Gase  dienen die beiden längs durch das Zellenpaket       hindurchgeführten    (im Zellenpaket     hinterein-          anderliegenden)        Gasableitungskanäle    5 und 6,  von denen der Kanal 5 durch Querbohrungen  mit den. Anodenräumen aller Zellen, und der  Kanal 6 durch     Querbohrungen    mit den  Kathodenräumen aller Zellen verbunden ist.  Die Kanäle 5, 6 sind mit den beiden     Gasab-          scheidern    7 und 8 verbunden.

   Im     Gasabschei-          der    7 scheidet sich der Sauerstoff vom mit  gerissenen     Anolyt    (A) ab, der durch die  Leitung 9 zurückfliesst. Im     Gasabscheider    8  scheidet sieh der Wasserstoff vom mitgerisse  nen     Katholyt        (K)    ab, der über die Leitung  10 zurückfliesst. In den     Gasabscheider    8 mün  det die     Speisewasserzuleitung    11. Die Leitun  gen 9 und 10 vereinigen sich vor dem Filter  12 in der Mischleitung 13.

   Aus dem Filter 12  strömt der regenerierte Elektrolyt über die  Kreislaufpumpe 14 in den     Elektrolytrücklei-          tungskanal    15, der in horizontaler Richtung  längs durch das Zellenpaket hindurchgeführt  und mit dem. Kathoden- und dem Anoden  raum jeder Zelle durch eine relativ enge  Querbohrung 16 (v     g1.        Fig.    2) verbunden ist.  Der Querschnitt dieser Querbohrung wird  zweckmässig kleiner als 7     mm2    (0 2-3 mm)  bemessen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Wasserzersetzung mittels eines Druckelektrolyseurs, dadurch gekenn zeichnet, dass der von den entwickelten Gasen aus den Zersetzerzellen (1) des Druckelektro- Jyseurs in dessen Gasabseheider (7, 8) mitge rissene Anolyt und Katholyt gemeinsam in die Zersetzerzellen (1) zurückgeführt werden.

   II. Druckelektrolyseur zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch eine für Anolyt und Ka- tholyt. gemeinsame Rückführungsleitung (15), welche mit den Gasabscheidern (7, 8) und mit den Zersetzerzellen (1) in Verbindung steht. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Anolyt und Ka- tholyt gemeinsam filtriert werden.

   2. Druckelektrolyseur nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die gemein same Rückführungsleitung mit einem Filter ausgerüstet ist.