DD155530A1 - Gasentwickelndes elektrolytisches element zu tragbaren vorrichtungen - Google Patents

Abstract

D. Erfdg. betrifft ein gasentwickelndes elektrolytisches Element fuer tragbare Vorrichtungen. D. Wesen des erfindungsgemaessen Elementes liegt darin,dass im oberen Teil des Gefaesses des Elementes gasabfuehrende Kanallabyrinthe vorgesehen,u. in den Kanallabyrinthen o. auf der Deckplatte des Gefaesses Fuehler zur Erfassung des Vorhandenseins von Elektrolyt eingebaut sind.Es ist zweckmaessig,d. Eingangs- u. die Ausgangsoeffnungen der Kanallabyrinthe in diagonal gegenueberliegenden Ecken d. Deckplatte anzuordnen.Bei einem Umkippen des Elementes kann der in die gasabfuehrenden Oeffnungen einschliessende Elektrolyt infolge des Labyrinthsystems nicht ausfliessen u. auf andere Teile d. Vorrichtung einwirken und so das Element zerstoeren.Mit Hilfe der Kontakte der Fuehler kann beim Umkippen des Elementes ein elektrisches Signal erzeugt werden, das auch zur Abschaltung des Elektrolysestromes ausgenutzt werden kann. Figur 2 zeigt schematisch das Labyrinthsystem.

Description

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Gasentwickelndes elektrolytisches Element für tragbare Vorrichtungen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein gasentwickelndes elektrolytisches Element für tragbare Vorrichtungen, das einen durch eine Trennwand in einen Kathoden- und einen Anodenraum aufgeteilten Gasraum aufweist, der in einem einen Elektrolyten enthaltenden und .mit einer Deckplatte versehenen Gefäß angeordnet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekannt, daß ein konstanter oder regelbarer Volumendurchfluß eines Gases von hoher Reinheit bei zahlreichen technischen Anwendungszwecken, z.B. in der Gaschromatographie, bei Laborreaktoren, bei Geräten zur Messung der

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Luftverunreinigung usw., erforderlich ist. In Laboratorien werden im allgemeinen Gasflaschen verwendet, obwohl sich hierbei sowohl beim Einsatz als auch bei der Lagerung der Flaschen auf Grund von Brandschutz- und anderen Vorschriften Schwierigkeiten ergeben. Der Austausch und das Nachfüllen der Flaschen wirft weitere Probleme auf, auch bewahren die in den Flaschen gelagerten Gase über längere Zeit hindurch nicht die erforderliche Reinheit.

Die die Anwendung von Gasflaschen begleitenden obenerwähnten Schwierigkeiten können durch Ausnutzung der Erkenntnis vermieden werden, daß einige Gase durch Elektrolyse in reinem Zustand sehr einfach erzeugbar sind. So wird in den sog. Flammendetektoren Wasserstoffgas von hoher Reinheit benötigt, das aus Wasser durch Elektrolyse erzeugbar ist. Zu diesem Zweck kann eine spezielle Ausführungsform der gasentwickelnden elektrolytischen Elemente, der sogenannte Wasserstofferzeuger eingesetzt werden. Die Wasserstoffe Erzeugen arbeiten äußerst zuverlässig und sind nicht feuergefährlich. Sie erfordern lediglich die Zufuhr von elektrischer Energie und in Abständen eine Hachfüllung des Elektrolyten (zum Beispiel soll eine bestimmte Wassermenge einmal in der Woche nachgefüllt werden). Der Volumendurchfluß des entwickelnden Gases läßt sich durch Einstellen des Elektrolyaestromes sehr einfach regeln.'

Für chromatographische Zwecke wurden elektrolytische Wasserstoff erzeuger entwickelt, die auch bei Meßvorrichtungen zur Bestimmung der Luftverunreinigung einsetzbar sind (Monitor Typ "Fidas" der Fa. Hartmann & Braun). Diese Generatoren können jedoch nur in stionären Vorrichtungen eingesetzt werden. Bei tragbaren Vorrichtungen wird zur Messung noch immer mit Gasflaschen gearbeitet (z.B. Flammendetektorvorrichtung der Fa. Perkin-Elmer und Meßvorrichtung Typ

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"Carbidet" aus der ungarischen Volksrepublik). Der Einsatz von Gasflaschen ist darauf zurückzuführen, daß die bekannten gasentwickelnden elektrolytischen Elemente sehr stoßempfindlich sind, weil ihr alkalischer Elektrolyt bei einem zufälligen Umfallen des Elementes in die gasabführende Öffnung einfließt, was zur Zerstörung des Elementes führen kann.

Ziel der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den obenerwähnten Nachteil zu beseitigen und ein gasentwiekelndes elektrolytisches Element zu schaffen, bei dem der Elektrolyt bei einem zufälligen Umfallen des Elementes nicht ausfließt, um auf diese Weise die Gefahr der Zerstörung des Elementes zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Erfindung-beruht auf der Erkenntnis, daß das den Elektrolyten des Elementes enthaltende Gefäß mit gasabführenden Kanallabyrinthen und die Kanallabyrinthe mit Fühlern zur Erfassung des Vorhandenseins von Elektrolyt versehen werden können.

Auf Grund dieser Erkenntnis wurde ein gasentwiekelndes elektrolytisches Element für tragbare Vorrichtungen geschaffen, das einen mit einer Trennwand in einen Kathoden- und einen Anodenraum aufgeteilten Gasraum aufweist, der in einem einen Elektrolyten enthaltenden und mit einer Deckplatte versehenen Gefäß angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß im oberen Teil des Gefäßes gasabführende Kanallabyrinthe angeordnet sind, und Fühler zum Erfassen des Vorhandenseins von Elektrolyt in den Kanallabyrinthen oder auf der dem Gasraum zugekehrten Seite der Deckplatte vorgesehen sind. .

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elementes weisen die Kanallabyrinthe an den gegen-überliegenden Rändern der Deckplatte Eingange- und Ausgangsöffnungen auf, wobei die Kanallabyrinthe in Form von sich von der Eingangsöffnung bis zur Ausgangsöffnung erstreckenden waagerechten und senkrechten Abschnitten ausgebildet sind.

Bei einer weiteren bevorzugten AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Elementes ist die Eingangsöffnung der Kanallabyrinthe im Gasraum über dem Kathoden- bzw. dem Anodenraum, in der Nahe einer Ecke der Deckplatte angeordnet, während sich die Ausgangsöffnung dementsprechend über dem Anoden- bzw· dem Kathodenraum, in oder über der Deckplatte, in der Uähe der der Eingangsöffnung gegenüberliegendeniCke der Deckplatte befindet.

Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung der Öffnungen kann der Elektrolyt bei einem Umstoßen des Elementes oder der das Element enthaltenden Vorrichtung nur einen Teil der Labyrinthe überfluten, aber nicht die Ausgangsöffnungen erreichen, wenn das Gefäß bei normaler (stehender) Lage

mit dem Elektrolyten nicht höher als bis. zum vorgegebenen Niveau gefüllt wird. Diese Bedingung wird in der Praxis zwangsläufig erfüllt, weil die Elemente zwecks Zurverfügungstellung des Gasraumes von entsprechender Größe im allgemeinen nur bis zur Hälfte mit dem Elektrolyt gefüllt sein dürfen. Dieser Gasraum, der aus einem Teil des Kathoden- und aus einem Teil des Anodenraumes besteht, dient zum Ausgleich von eventuellen Druckschwankungen.

Der Querschnitt und die Führung der die Eingangs- und Ausgangsöffnungen verbindenden Kanallabyrinthe können verschiedenartig gewählt werden. Zur Verbindung des Öffnungen können sowohl gerade, als auch die Richtung mehrfach än-

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dernde Teilstrecken verwendet werden, deren Querschnittsform sehr unterschiedlich sein kann. Sie müssen jedoch soausgebildet sein, daß der Elektrolyt, der bei einem Umkippen des Elementes in das Labyrinth einfließt, nach dem Zurückstellen des Elementes in die richtige Lage zum ursprünglichen Niveau zurückfließen kann. Zu diesem Zweck soll das Kanallabyrinth nicht nur waagerechte und senkrechte Abschnitte aufweisen, sondern alle Innendurchmesser sollen größer als 3 mm, zweckmäßig größer als 6 mm sein. Bei kleineren Innendurchmessern kann derElektrolyt infolge der Kapillarwirkung in den Kanallabyrinthen zurückgehalten werden.

Die Kanallabyrinthe lassen sich in Form einer unter oder auf der Deckplatte angeordneten Röhre ausbilden, jedoch ist es zweckmäßig, eine solche räumliche Anordnung der Röhren zu wählen, die eine einfache elektrische Zuführung zu den Elektroden und den. Kontakten ermöglicht.

Bei einem Umfallen des Elementes überflutet der Elektrolyt die in den Kanallabyrinthen oder auf der dem Gasraum zugekehrten Seite der Deckplatte angeordneten Kontakte, wodurch ein Stromkreis geschlossen und ein elektrisches Signal geliefert wird, das zur automatischen Unterbrechung des Elektrolysestroms ausgenutzt werden kann. Diese Lösung gewährleistet eine Unterbrechung der Elektrolyse und damit die Ausschaltung der Gefahr, daß der Überdruck der entwickelden Gase zum Herausdrücken des Elektrolyten aus dem Element führt.

Ausführungsbeispiele t

Das erfindungsgemäße gasentwickelnde elektrolytische Element wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

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Fig, 1: einen senkrechten Längsschnitt durch das erfindungsgemäße elektrolytische Element,

Pig. 2: einen waagerechten Längsschnitt durch das in der Deckplatte des Elementes ausgebildete Labyrinthsystem,

Pig· 3ί die in Pig. 2 dargestellten Querschnitte bei überflutetem Labyrinthsystem bei zwei Lagen des umgekippten Elementes,

Fig. 4i eine Seitenansicht eines weiteren

Ausführungsbeispiels, bei dem die Labyrinthe als mit der Deckplatte verbundene Rohrleitungen ausgebildet sind,

Pig. 5: die Ausführungsform nach Pig. 4 in Draufsicht. -

Das erfindungsgemäße elektrolytische Element (Pig. I) weist ein zweckmäßig aus Kunststoff hergestelltes Gefäß auf, das etwa bis zur Hälfte mit einem Elektrolyten 2 gefüllt und durch eine senkrechte Trennwand 3 in einen Kathoden- und einen Anodenraum unterteilt ist. Das Element weist eine Anode und eine Kathode 4 auf. Im Gefäß 1 befindet sich ein aus dem Anoden- und Kathodenraum bestehender Gasraum, der mit einem Kanallabyrinth 6 zur Abführung der entwickelten Gase durch eine Eingangsöffnung 8 verbunden ist. In dem Kanallabyrinth 6 befinden sich Fühler 7, und zwar in der Nähe der Eingangsöffnung 8. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elementes bestehen die Kanallabyrinthe aus zwei Teilen, nämlich einmal zur Abführung des entwickelten Sauerstoffes und

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einmal zur Abführung des Wasserstoffes. Diese Teile bestehen aus zwei waagerechten und zwei senkrechten Rohr- strecken (Pig. 2), die mit einer Ausgangsöffnung 9 enden.

Die in Fig. 3 dargestellten Querschnitte stellen das Labyrinth bei umgekipptem Element dar. Der Elektrolyt 2 kann in dieser Lage nur einen der Labyrinthabschnitte 6 überfluten, aber niemals die Höhe der Ausgangsöffnung 9 erreichen. Beim Umkippen wird durch^Kontakt des Fühlers 7 ein elektrisches Signal ausgelöst, wobei die Kontakte bzw. Fühler in der Eingangsöffnung 8 angeordnet sind. Das erzeugte elektrische Signal kann zum sofortigen Ausschalten des Elektrolysestroms ausgenutzt werden.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Lösung des erfindungsgemäßen Elementes, bei der die Kanallabyrinthe 6 zur Abführung der entwickelten Gase in der Deckplatte des Gefäßes 1 angeordnet sind. Die Kanallabyrinthe können jedoch auch in Form von zwei mit der Deckplatte des Gefäßes 1 verbundenen Rohrleitungen ausgebildet sein-(Fig. 4 und 5). Bei dieser Ausführungsform besteht ein weiterer Unterschied darin, daß die bei einem Umfallen des Elementes den Elektrolyten 2 erfassenden Fühler 7 nicht in den Kanallabyrinthen 6, sondern in der den Gasraum 5 abschließenden Deckplatte angeordnet sind (in den Fig. 4 und 5 ist die Trennwand zwischen dem Kathoden- und dem Anodenraum nicht dargestellt).

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch in anderen Ausführungsformen verwirklicht werden.

Das erfin.dungsgemäße gasentwickelnde elektrolytische Element kann bei tragbaren Vorrichtungen mit großem Vorteil

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eingesetzt werden. Bei einem Umfallen des erfindungsgemäßen Elementes kann der in die gasabführenden Öffnungen einfließende Elektrolyt nicht auf die anderen Teile der Vorrichtung einwirken, weil der Elektrolyt aus den Innenraum des Elementes nicht abfließen kann. Bei einem Umfallen des Elementes kann außerdem ein entsprechendes Alarmsignal ausgelöst werden.

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch

   1. Gasentwickelndes elektrolytisches Element für tragbare Vorrichtungen, das einen durch eine Trennwand in einen Kathoden- und einen Anodenraum aufgeteilten Gasraum aufweist, der in einem einen Elektrolyten enthaltenden und mit einer Deckplatte versehenen Gefäß angeordnet dst, gekennzeichnet dadurch, daß im oberen Teil des Gefäßes (1) gasabführende Kanallabyrinthe (6) angeordnet und Fühler (7) mit Kontakten zur Erfassung des Vorhandenseins von Elektrolyt (2) in den Kanallabyrinthen (6) oder auf der dem Gasraum (5) zugekehrten Seite der Deckplatte vorgesehen sind·
2. 2. Elektrolytisches Element nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kanallabyrinthe (6) Eingangsöffnungen (8) und Ausgangsöffnungen (9) aufweisen, die sich an einander gegenüberliegenden Rändern der Deckplatte befinden, wobei die Kanallabyrinthe (6) in Form sich von -der Eingangsöffnung (8) bis zur Ausgangsöffnung (9) erstreckenden waagerecht oder senkrecht verlaufenden Teilen ausgebildet sind.

   3· Elektrolytisches Element nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß' die Eingangsöffnung (8) der Kanallabyrinthe (6) im Gasraum über dem Kathoden- bzw. dem Anoden-• raum in der Nähe einer Ecke der Deckplatte angeordnet ist, während sich die Ausgangsöffnung (9) dementsprechend über dem Anoden- bzw. dem Kathodenraum, in der Nähe der der Eingangsöffnung gegenüberliegenden Ecke in oder über der Deckplatte befindet.

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   4β Elektrolytisches Element nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß sämtliche Innendurchmesser des von dem Elektrolyten (2) überflutbaren Teils der
   Kanallabyrinthe (6) größer als 3 mm, vorzugsweise größer als 6 mm sind.

   Hierzu. JJ Seiten Zeichnungen

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