DE1006401B - Wasser-Elektrolyseur fuer den Betrieb unter einem UEberdruck von mehr als 5 Atmosphaeren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 18. APRIL 1957

Die Erfindung betrifft einen Apparat für die elektrolytische Zersetzung von Wasser, welcher für die großtechnische Herstellung von reinem Wasserstoff und Sauerstoff bestimmt ist und diese Gase unter einem Druck von mehr als 5 atm, vorzugsweise von etwa 30 atm, erzeugt.

Elektrische Wasserzersetzer bestehen meist aus einer Vielzahl von gleichartig gebauten, elektrisch in Reihe geschalteten Zersetzerzellen, von denen jede einzelne durch ein Diaphragma in einen Anodenraum und einen Kathodenraum unterteilt ist. Der im Anodenraum entstehende Sauerstoff und der im Kathodenraum entstehende Wasserstoff werden dabei über getrennte Sammelleitungen aus den einzelnen Zersetzerzellen abgezogen und je einem Behälter zugeführt, in dem diese Gase sich von dem mitgerissenen Elektrolyt trennen. Besondere Bedeutung hat bei den elektrischen Wasserzersetzern die Filterpressenbauart gewonnen. Bei dieser Bauart haben die einzelnen Zellen die Gestalt von flachen Scheiben; diese Scheiben sind zu einem säulenförmigen Paket aneinandergereiht, welches nach dem Vorbild, einer Filterpresse zwischen massiven Endplatten eingespannt und durch Zuganker zusammengehalten ist. Die einzelnen Zellen werden dann außen von den aneinanderstoßenden Hälften zweier Stahlrahmen umschlossen und sind von der vorangehenden und von der nachfolgenden Nachbarzelle durch je eine metallische Scheidewand getrennt.

Gegenstand der Erfindung ist die neuartige konstruktive Ausgestaltung eines solchen Wasser-Elektrolyseurs der Filterpressenbauart.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die zwischen den benachbarten Zellen eines solchen Elektrolyseurs vorgesehenen Scheidewände; diese dienen gleichzeitig als elektrisches Verbindungsglied für die Stromübertragung von der Kathode der einen Zelle zur Anode der nachfolgenden Zelle.

Eine weitere Ausgestaltung betrifft die für den Abzug der entwickelten Gase dienenden Kanäle bzw. Sammelleitungen eines solchen Elektrolyseurs sowie die Anschlußstücke zwischen diesen Kanälen und die obenerwähnten, zur Trennung der Gase vom mitgerissenen Elektrolyt dienenden Behälter, die Gasabscheider, das zwischen den beiden gegenpoligen Hälften einer jeden Zelle liegende, aus einem Dichtungsring bestehende Isolierstück und die Sicherung des Elektrolyseurs durch eine Anzahl von geeignet angeordneten Rückschlagventilen.

Außerdem betrifft die Erfindung die Ausgestaltung der eingespannten Randzone des in jeder Zelle zur Trennung des Kathodenraumes vom Anodenraum vorgesehenen Diaphragmas, die Unterteilung des Zellenpaketes in mehrere Teilpakete, welche in der Wasser-Elektrolyseur

für den Betrieb unter einem Überdruck

von mehr als 5 Atmosphären

Anmelder:

Lonza Elektrizitätswerke

und Chemische Fabriken Aktiengesellschaft,

Gampel, Wallis (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Klose, Patentanwalt,
Mannheim O 6, 7 (Planken)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 1. April, 7. Juli 1955 und 14. Januar 1956

Ewald Arno Zdansky, Monthey, Wallis (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Werkstatt vormontiert werden, so daß man am Montageplatz keine Zellen mehr zusammenzusetzen braucht, und die Ausrüstung der Hauptzuganker mit isolierenden Anschlagstücken, welche das Herausdrücken einzelner Zellen aus dem Zellenpaket verhindern.

Die Darstellungen in den Abbildungen zeigen in

Fig. 1 die Seitenansicht und in
Fig. 2 die Rückansicht des kompletten Apparates, in

Fig. 3 den vergrößerten Schnitt durch eine der vielen Zersetzerzellen in Richtung der Schnittlinie III-III (vgl. Fig. 1), in

Fig. 4 einen weiterhin vergrößerten Schnitt nach der Schnittlinie IV-IV (vgl. Fig. 3), in

Fig. 5 die Seitenansicht eines montagefertigen Zellenteilpaketes, in

Fig. 6 den vergrößerten Schnitt durch eine Zelle nach der Schnittlinie VI-VI (vgl. Fig. 3), in
Fig. 7 ein vergrößertes Detail der Fig. 3, in

Fig. 8 einen Schnitt nach der Schnittlinie VIII-VIII (vgl. Fig. 3), und in

Fig. 9 ein Teilstück der Dichtungsringe 47 (vgl. Fig. 4).

Die einzelnen Zersetzerzellen 1 haben die Gestalt runder Scheiben von etwa 1 bis 1,5 m Durchmesser und 8 bis 15 mm Dicke. Einige Hundert solcher Zellen sind zu einer Säule von mehreren Metern Länge aneinandergereiht, die mit horizontaler Achse

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zwischen den schweren Endplatten 2, 3 eingespannt liegt; die genannten Endplatten sind hierbei durch sechs starke Zuganker 4 bis 9 miteinander verbunden. Letztere sind gemäß Fig. 3 mit eingesetzten Porzellanrollen 58 ausgerüstet, auf denen die Rahmen 41, 42 der Zellen 1 ruhen. Die Betriebsspannung U liegt mit dem einen Pol über die Leitung 10 an den beiden Endplatten 2, 3 mit dem anderen Pol über die Leitung 11 an der Mittelplatte 12 des Zellenpaketes. Von dieser Mittelplatte 12 aus verzweigt sich also der Strom in Richtung der Pfeile C₁ und C₂.

Das zwischen den Hauptendplatten 2, 3 liegende Zellenpaket ist in vier Teilpakete I, II, III, IV unterteilt, welche zwischen je zwei Hilf sendplatten liegen. In Fig. 1 sind die vorn liegenden Hauptanker 4, 8, 9 in der Mitte weggeschnitten, und man erkennt die Hilfsendplatten 13 und 14, zwischen denen das Teilpaket III liegt und an denen links und rechts die Hilfsendplatten 14° und 13" der benachbarten Teilpakete II und IV unmittelbar anliegen. Die Bedeutung der Hilfsanker 15, 16 und 17, 18, welche die Hilfsendplatten 13 und 14 zusammenspannen, soll weiter unten an Hand von Fig. 5 näher erläutert werden.

Über dem beschriebenen Zellenpaket liegen die Gasabscheidertrommeln 20, 21, die beiderseitig über elastische Rohrbogen 22, 22° und 23, 23^s an die Gassammelleitungen 24, 25 angeschlossen sind. Das Rohr 23^a liegt in der Zeichnung hinter dem Rohr 22° verdeckt, so daß die Bezugsziffer 23° nicht eingetragen werden konnte. Die elastischen Rohrbogen gleichen die verschiedene thermische Ausdehnung von Zellenpaket und Gasabscheidern aus. Die Leitungen 24, 25 sind parallel zueinander durch alle Zellen hindurchgeführt, wobei der Kanal 24 durch Querbohrungen 56 mit jeder Kathodenkammer K und der Kanal 25 durch entsprechende Querbohrungen mit jeder Anodenkammer A verbunden ist. Die über die Leitungen 24,

25 und die Rohre 22, 23 abströmenden Gase reißen stets flüssigen Elektrolyt aus den Zellen mit; die Trommeln 21, 20 dienen deshalb dazu, das Gas von diesem Elektrolyt abzutrennen. Letzterer fließt dabei über die Leitung 31, das Filter 34 und die Leitungszweige 31^ß, 31^Ö von beiden Seiten in den Kanal 36 zurück. Der Kanal 36 führt längs durch das Zellenpaket hindurch und ist mit den Kathoden- und Anodenkammern jeder Zelle über je eine Querbohrung verbunden. Zur Beobachtung dieses Elektrolytkreislaufes dient ein Meßinstrument 33; der Kreislauf wird durch eine Pumpe 35 so beschleunigt, daß der gesamte Elektrolytinhalt des Apparates in weniger als 2 Stunden einmal zur Umwälzung kommt.

Aus Sicherheitsgründen sind in die beschriebene Außenleitung die Rückschlagventile 32,32«, 37 und 38 eingebaut, welche sich automatisch schließen, sobald der Druck in der Außenleitung um einen bestimmten Betrag (beispielsweise 0,5 atm) unter den in den Trommeln 20, 21 herrschenden Betriebsdruck sinkt. Ein Kontaktmanometer 39 mit Alarmvorrichtung 40 benachrichtigt das Personal, wenn der Druck in der Außenleitung (z. B. infolge einer Undichtigkeit) unter den vorgeschriebenen Betriebsdruck sinkt.

Die Trommeln 20,21 kommunizieren durch U-Rohre

26 miteinander, so daß sich Druckunterschiede in den Gasräumen durch eine Verschiebung der Flüssigkeitsspiegel a-b und c-d ausgleichen, ohne daß Druckunterschiede von mehr als einigen Zentimetern Wassersäule zwischen den Wasserstoff- und Sauerstoff räumen entstehen können.' Die entsprechenden Niveauunterschiede werden dann durch die von (nicht gezeichneten) Schwimmern gesteuerten Gasauslaßventile 29, 30 in bekannter Weise ausgeglichen. Die Gase strömen den Ventilen 29, 30 durch Waschtürme 27, 28 zu, über welche das von der Leitung 19 zugeführte Speisewasser im Gegenstrom zufließt.

Den Aufbau der einzelnen Zellen 1 erkennt man aus Fig. 3, 4 und 6. Die ringförmigen Rahmen. 41 und 42 sind innen mit je einer Ringrippe 43 bzw. 44 ausgerüstet, in welche je eine Ringnut 51 bzw. 52 eingedreht ist. In diese Ringnuten 51, 52 sind die Ränder der runden Blechscheiben 45 bzw. 46 eingesetzt, welche die Zelle Z als bipolar wirkende Scheidewände von den gleichartig gebauten (nicht voll dargestellten) Nachbarzellen trennt. Der Raum der gezeichneten Zelle Z wird also außen von der rechten Hälfte des Rahmens 41 und der linken Hälfte des Rahmens 42 sowie rechts und links von den Scheidewänden 45, 46 umschlossen. Zwischen den Rahmenringen 41, 42 liegt ein Dichtungsring 47; unter dem Druck der Zuganker 4 bis 9 drückt sich dieser Dichtungsring unverrückbar in die Dichtungsrillen 53 ein, welche an den Rahmenringen 41, 42 vorgesehen sind.

Der zwischen den Scheidewänden 45, 46 liegende Zellenraum Z wird durch ein Diaphragma 48, welches am besten aus Asbestpappe besteht und eine Dicke von etwa 3 bis 4 mm haben soll, in die kathodische KammerK und die anodische Kammer^ unterteilt. Das Diaphragma 48 liegt dabei zwischen den Metallnetzen 49 und 50, welche als aktive Elektroden dienen und z. B. aus 0,8 mm starken Eisendrähten mit achtzehn Maschen pro Zoll gewebt sind. Die Randzone dieser Gewebeelektroden 49, 50 und des Diaphragmas 48 ist zwischen den Rahmenringen 41,42 eingespannt, welche für diesen Zweck am Innenrand eine Unterdrehung 43, 44 tragen; dabei ist der Dichtungsring 47 zwischen das Diaphragma 48 und eine der beiden Elektroden (im vorliegenden Fall die Elektrode 50) eingelegt, so daß er innerhalb der eingespannten Randzone E den direkten Stromübergang durch das Diaphragma verhindert. Vorzugsweise wird der Dichtungsring sogar in der gezeichneten Weise um eine Strecke d über die Einspannungszone E hinaus nach innen gezogen, um den direkten Stromweg zwischen den Rahmenringen 41, 42 so zu verlängern, daß an diesen praktisch keine Stromlinien mehr enden. Die Strecke d soll mindestens der halben Zellenbreite Z entsprechen.

Die Scheiben 45 und 46 bestehen aus Tiefziehblech und sind mit einem Raster von abwechselnd nach rechts und links herausgedrückten Warzen 45°, 45⁶ bzw. 46^a, 46⁶ ausgerüstet, deren Köpfe die Gewebeelektroden 50^s und 49^& der links und rechts benachbarten Zellen berühren und gegen das zugehörige Diaphragma pressen. Auf diese Weise entstehen zahlreiche parallel geschaltete und sehr kurze Stromwege von der Anode 50° zur Kathode 49 sowie von der Anode 50 zur Kathode 49⁶. Weiterhin wird auf der ganzen Fläche des Diaphragmas 48 eine feste und gleichmäßige Auflage der Gewebeelektroden 49, 50 sichergestellt, so daß diese als Stützgewebe wirken, die eine Auflösung des Diaphragmas 48 unmöglich machen. Vor allem aber bleibt die Größe der Elektrolyträume K und A durch die beschriebene Verformung der Scheidewände 45, 46 unverändert, und es werden sowohl die Verdrängungsvolumina als auch die Herstellungskosten der bisher zur Stromübertragung üblichen Einbauten eingespart.

In Fig. 3 ist ein Teil der vorderen Scheidewand 46 und des zugehörigen Rahmenringes 42 sowie auch ein Teil des Diaphragmas 48 weggeschnitten; man erkennt oben die Lage der beiden Gassammeikanäle 24

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und 25 sowie unten die Lage des Elektrolytrücklauf- 54, 54° lediglich bei der Montage von der anderen kanals 36. Weiterhin erkennt man, daß bei den Seite her in die betreffenden Bohrungen der Scheide-Scheidewänden 45, 46 rund um das mit eingepreßten wände 45, 46 hineinsteckt und dementsprechend die Warzen besetzte Feld eine glatte Ringzone R vorge- Ringe 55, 55° von der anderen Seite aus aufschraubt, sehen ist, welche von Warzen freigehalten ist und 5 Ebenso ist der Kanal 36, welcher zur Rückführung mindestens 30mm breit sein soll. des Elektrolyts dient, in gleicher Weise aufgebaut;

Die in Fig. 4 unten durch einen Pfeil angedeutete dort sind jedoch an jeder Buchse zwei Bohrungen

Breite einer Zelle Z (von der Mittelebene der linken vorgesehen, von denen die eine in den Kathoden-

zur Mittelebene der rechten Scheidewand) beträgt in raum K, die andere in den Anodenraum A mündet,

der Praxis nur etwa 8 bis 15 mm. Zur deutlicheren io damit beide Räume gleichmäßig mit frisch verdünn-

Wiedergabe wurden in der Abszissenrichtung des er- tem Elektrolyt versorgt werden.

wähnten Pfeiles (Fig. 4) alle Abmessungen etwa auf Die Kanäle 24., 25., 36 stellen natürlich elektro-

das Doppelte vergrößert, während sie in der Ordina- Iytische Nebenschlüsse zu allen Zellen dar; wählt man

tenrichtung gegenüber der praktischen Ausführung den Gesamtquerschnitt der mit einer Zellen-

etwa auf die Hälfte verkleinert sind. Berücksichtigt 15 kammer A, K in Verbindung stehenden Querbohrun-

man dies, so erkennt man die äußerst flache Scheiben- gen jedoch kleiner als 7 mm², so wird der elektrische

form der einzelnen Zellen. Widerstand dieses Nebenschlusses im Verhältnis zum

Die herausgedrückten Warzen 45°, 45^ft und 46°, 46⁶ Widerstand der Zelle so groß, daß die entstehenden sollen über die Mittelebene der Scheidewände 45 bzw. Nebenschlußströme weit unter 1% des Gesamtstromes 46 um höchstens 10 mm (A in Fig. 4) herausragen, 20 sinken und vernachlässigt werden, damit an den Warzenköpfen keine gefahrbringende Durch die beschriebene Zellenkonstruktion werden Schwächung des Materials entsteht. Sie stellen dann die Verlustwiderstände der Zellen außerordentlich federnde Gebilde dar, welche bei richtiger Wahl der klein und die Zellen selbst so schmal, daß man sie in Zellenabmessungen mit starkem, federndem Kontakt- vermehrter Anzahl im Zellenpaket eines Elektrodruck auf den Elektrodengeweben 50^a, 49 bzw. 50, 49⁶ 25 lyseurs von normalen Abmessungen unterbringen und aufliegen. Um hierbei eine für die Übertragung star- hierdurch Apparate von erheblich erhöhter Leistung ker Ströme (10 bis 20 Amp./dm²) ausreichende An- erzielen kann. Voraussetzung hierfür ist allerdings zahl von Kontaktpunkten zu schaffen, soll der ein Betrieb bei mindestens 5 atm Gasdruck; denn erst Abstand D (Fig. 4) zwischen benachbarten, nach der bei solchen Drücken ist das Volumen der aufsteigengleichen Seite herausgedrückten Warzenköpfen weni- 30 den Gasblasen so komprimiert, daß die von ihnen ger als 50 mm betragen. bewirkte Elektrolytverdrängung die Leitfähigkeit des

Den Aufbau des Sammelkanals 24 erkennt man aus schmalen Zellenraumes nicht mehr merkbar beein-Fig. 6, welche einen Schnitt durch den Kanal nach trächtigt; man befindet sich dann im Gebiet der der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie VI-VI wie- kleinstmöglichen Ohmschen Spannungsverluste, dergibt. Der Kanal ist aus einer Vielzahl von anein- 35 Noch wichtiger als die Ohmschen Verluste sind die andergereihten Buchsen 54, 54^a zusammengesetzt, von der Wasserstoffüberspannung herrührenden Spanweiche dabei durch Bohrungen der Scheidewände 45, nungsverluste. Sie lassen sich durch Verwendung 46 hindurchgesteckt und durch aufgeschraubte Ringe hochaktiver Überzüge, wie z. B. eines Platinmohr-55, 55" an diesen Scheidewänden befestigt sind. Aus Überzuges, auf den Kathoden erheblich herabsetzen, dem Diaphragma 48 und den Elektrodengeweben 49, 4° Zweckmäßigerweise beschränkt man diesen Überzug 50 sind entsprechende Löcher ausgestanzt; dabei auf die kathodischen Metallgewebe 49, 49*, so daß der ragen, die Buchsen 54, 54^a mit je einem Mündungs- Wasserstoff ausschließlich an diesen Gewebeelektrostück in das betreffende Loch des Diaphragmas hin- den abgeschieden wird, während Rahmen und Scheideein und spannen das Diaphragma am Rande des wand nicht mehr an der Elektrolyse teilnehmen. Hier-Loches zwischeneinander als Dichtung ein. Die Nach- 45 durch vermeidet man die Versprödung dieser Teile giebigkeit des Diaphragmas ermöglicht hierbei eine durch Wasserstoffaufnahme; dies ist vor allem für volle Abdichtung des Kanals 24 gegen die Anoden- die Scheidewand, welche starken elastischen Beanräume A. Mit den Kathodenräumen K der einzelnen spruchungen unterliegt, von großer Bedeutung. Die Zellen hingegen ist der Kanal 24 über die Quer- Platin- oder Palladiumauflage auf den Gewebeelekbohrungen 56, 56" verbunden, welche an den Buchsen 5° troden 49, 49" braucht nur sehr dünn zu sein; es 54, 54" vorgesehen sind. Über diese Querbohrungen genügen weniger als 10 g/m², tritt der Wasserstoff in den Kanal 24 ein. Bei allen bisher bekannten Elektrolyseuren ist wäh-

Die Buchsen 54, 54° bestehen aus Isolierstoff; am rend der ersten Monate des Betriebes ein langsames besten haben sich hierbei Fluor enthaltende Poly- Ansteigen der Zellenspannung und damit eine entäthylene, z. B. die Polymerisate von Trichlorfluor- 55 sprechende Abnahme des Wirkungsgrades unvermeidäthylen und Tetrafluoräthylen, bewährt, da diese dem Hch. Man nimmt an, daß dieser Effekt auf Niederheißen Elektrolyten auf die Dauer am besten wider- schlage zurückzuführen ist, die auf den Elektroden stehen und keinerlei Substanzen an den Elektrolyt ab- entstehen und aus Inhibitoren bestehen, welche vom geben, welche sich auf den Elektroden niederschlagen Elektrolyt eingeschleppt oder aus nichtmetallischen und dort die Abscheidespannung erhöhen könnten. 60 Teilen des Apparates herausgelöst werden. Man kann Diese Polymerisate sind jedoch sehr teuer, so daß diesen Vorgang durch Benutzung eines extrem geman die Buchsen 54, 54^a am besten aus einer reinigten Elektrolyts deshalb nur verlangsamen, aber Mischung dieser Kunststoffe mit Asbest herstellt. bisher nicht verhindern. Es wurde nun gefunden, daß

Die Sammelleitung 25 ist genauso aufgebaut wie die Zellenspannung bei Verwendung von destilliertem

die Leitung 24; sie unterscheidet sich von letzterer 65 und abschließend durch Ionenaustauscher voll ent-

nur dadurch, daß ihre Querbohrungen in die Anoden- salztem Speisewasser praktisch konstant bleibt, wenn

räume A der einzelnen Zellen münden, so daß der er- man allen Isolierkörpern, welche mit der heißen

zeugte Sauerstoff in diese Leitung abströmt. Man Lauge in Berührung kommen, eine Oberfläche aus

kann die Leitung 25 aus den gleichen Formstücken einem Polyfluoräthylen der oben angeführten Art gibt,

wie die Leitung 24 aufbauen, indem man die Buchsen 70 Besonders wichtig sind hierbei die Dichtungsringe 47.

Da die Dichtungsringe 47 sich gemäß Fig. 4 tief und gleichmäßig in die Dichtungsrillen 53 eindrücken müssen, baut man sie zweckmäßig aus einem gut verformbaren Kernkörper und einer dünnen Umhüllung aus Polyfluoräthylen auf. Am besten benutzt man hierbei als Kernkörper einen Ring 47^ß aus kautschukgebundener Asbestpappe, den man nach Fig. 9 mit einem Band 47⁶ aus Polyfmoräthylenfolie derart überlappt umwickelt, daß praktisch jeder Punkt des Kernkörpers 47^a eine doppelte Lage der Folie 47⁶ trägt. Dichtungen dieser Art durchtränken sich auch in unmittelbarer Berührung nicht mit der heißen Lauge und behalten daher auch innerhalb der Zellen ihre hohe elektrische Isolationsfähigkeit.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil von Dichtungsringen mit Polyfluoräthylenumhüllung besteht darin, daß sie auch bei jahrelangem Betriebe nicht mit den Stahlringen 41, 42 verkleben; sie lassen sich daher bei der Demontage des Apparates leicht von diesen Ringen ablösen und können später bei der Montage wieder verwendet werden.

Andererseits sind die Oberflächen solcher Dichtungsringe so glatt, daß man die Zellen nicht mehr wie bisher üblich in ihrer endgültigen Lage montieren kann; hierbei würde man dauernd Gefahr laufen, daß das Paket auseinanderrutscht. Für die Montage bedient man sich deshalb nach Fig. 5 eines Sockels 57, auf den man zunächst eine Stahlplatte 13 legt, um dann auf dieser Platte 13 eines der Zeilenteilpakete III in horizontaler Lage sorgsam aufzubauen. Das fertige Teilpaket wird hierauf mit einer Stahlplatte 14 bedeckt und durch die Hilfsanker 15, 17 fest zusammengespannt. Letztere bestehen aus je zwei Armen 15,15° bzw. 17, 17^a; sie greifen mit Klauen in entsprechende Nuten der Stahlplatten 13, 14 ein und werden durch ein Schraubschloß 16 bzw. 18 zusammengezogen.

In der dargestellten fertig verspannten Form kann das Zellenpaket III vom Sockel 57 abgehoben und zum Montageplatz transportiert werden. Dort wird es umgelegt und gemeinsam mit den gleichartigen Paketen I, II, IV als Ganzes zwischen die Endplatten 2, 3 eingelegt (vgl. Fig. 1). Die Hilfsendplatten 13, 14 verbleiben dabei im Zellenpaket, während die Hilfsanker 15 bis 18 nach dem Anziehen der Hauptanker 4 bis 9 abgenommen werden.

Um die Montage des Apparates zu erleichtern, sind an die Hauptzuganker 4 bis 9 walzenförmige Isolierkörper 58 angebaut (Fig. 3, 7); sie bilden für die Rahmenringe 41, 42 einen Kranz von Anschlägen und sind in Längsnuten der Zuganker 4 bis 9 eingefügt. Als Isolierstoff benutzt man zweckmäßig Porzellan oder ein ähnliches keramisches Material. Da man Keramik nur in kurzen Stücken mit der notwendigen Genauigkeit herstellen kann, sind auf jedem Zuganker eine Vielzahl von passend geschliffenen Porzellanwalzen 58 aneinandergereiht (Fig. 8); die Enden der einzelnen Walzen sind abgerundet, damit die Rahmen 41, 42 beim Anziehen der Zugankerschrauben störungsfrei über sie hinweggleiten können.

Für die Montage des Apparates läßt man zunächst die beiden oberen Zuganker 4, 5, 6 und 9 weg, damit man die Zellenpakete auf den Isolierkörpern 58 der Anker 7, 8 absetzen kann. Erst wenn sämtliche Zeilenteilpakete I bis IV am Platze sind, führt man auch die Zuganker 4, 5, 6 und 9 ein und beginnt dann, alle Zuganker langsam und gleichmäßig anzuziehen. Es läßt sich nicht vermeiden, daß hierbei einzelne Zellengruppen vorübergehend »ins Schwimmen« kommen, bevor sich die Dichtungsringe 47 in die Dichtungsrillen 53 hineingearbeitet haben. Der von den Isolierkörpern 58 gebildete Käfig verhindert aber ein Ausbrechen der betreifenden Zellen.

Obwohl die Erfindung an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erkennt man leicht, daß man in den Details von diesem Ausführungsbeispiel in vielen Punkten abweichen kann, ohne hierbei den Bereich der Erfindung zu verlassen. So kann man die Scheidewände 45, 46 z. B. auch aus Wellblechscheiben herstellen, deren Randzone glatt gepreßt wird. Weiterhin kann man einen oder mehrere der Kanäle 24, 25, 36 auch quer durch die Rahmen^ ringe 41, 42 hindurchführen und hierbei mit isolierenden Buchsen ausfüttern, zwischen denen die an entsprechenden Stellen durchbohrten Dichtungen 47 liegen.

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Elektrolyscur der Filterpressenbauart mit druckfesten, für einen Betrieb bei mindestens 5 atm Gasdruck bestimmten Zersetzerzellen, deren durch ein Diaphragma in zwei Elektrodenkammern· unterteilter Elektrolytraum außen von den einander zugewendeten, durch einen zwischenliegenden Dichtungsring voneinander elektrisch isolierten Hälften zweier druckfester Stahlringe umschlossen und an den Seiten durch metallische Scheidewände von den benachbarten Zellen getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände aus Blechscheiben (45, 46) mit glattem, dicht mit dem zugehörigen Stahlring (41, 42) verbundenem Rand und einem Mittelfeld bestehen, innerhalb dessen eine Vielzahl von Erhebungen (45°, 45⁶; 46°, 46⁶) abwechselnd nach beiden Seiten so weit herausgedrückt sind, daß deren Köpfe die beiderseits benachbarten Elektroden (50°, 49; 50, 49^&) berühren und hierdurch elektrisch miteinander verbinden.

2. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die herausgedrückten Erhebungen die Gestalt von Warzen (45^s, 45⁶; 46«, 46^&) besitzen, deren Köpfe abwechselnd nach beiden Seiten über die Mittelebene der bipolaren Scheidewand (45, 46) hinausragen.

3. Elektrolyseur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (D) von benachbarten, nach der gleichen Seite aus der Blechscheibe herausgedrückten Warzen weniger als 50 mm beträgt.

4. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Randzone (R) der Scheidewände (45, 46) eine Breite von mindestens 30 mm besitzt.

5. Elektrolyseur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Randzone (R) der • Scheidewände (45, 46) in eine Ringnut (51, 52) des zugehörigen Stahlringes (41, 42) eingelassen ist.

6. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus von den Erhebungen der Scheidewände (45, 46) unmittelbar gegen das Diaphragma (48) gedrückten Metalldrahtgeweben (49, 50) bestehen.

7. Elektrolyseur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodengewebe (49, 50) an der Peripherie gemeinsam mit dem Diaphragma (48) zwischen den Stahlringen (41, 42) eingespannt sind, welche für diesen Zweck in der Einspannzone (E) zu einer Ringrippe (43, 44) abgedreht sind.

8. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasableitung aus den Elektrodenkammern der Zellen durch Kanäle (24, 25) erfolgt, welche aus einer Vielzahl von aneinandiergereihten Isolierstoffbuchsen (54, 54^α) bestehen, wobei jede dieser Buchsen (54) an einer Scheidewand (45, 46) befestigt ist und mit der nachfolgenden Buchse (54^a) durch einen Ausschnitt des Diaphragmas (48) in Verbindung steht, dessen Rand hierbei als Dichtung zwischen den Buchsen (54, 54°) dient.

9. Elektrolyseur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal (25) für Sauerstoff aus gleichartigen Buchsen (54) zusammengesetzt ist wie der Sammelkanal (24) für Wasserstoff, wobei die zu den beiden Kanälen gehörigen Buchsen in spiegelbildlicher Lage zueinander an jeder einzelnen Scheidewand (45, 46) . befestigt sind.

10. Elektrolyseur nach Anspruch 8, dadurch ge- ao kennzeichnet, daß die Sammelkanäle (24, 25) für Sauerstoff und Wasserstoff jeweils an beiden Enden über elastische Rohrbogen (22, 22° bzw. 23, 23°) mit den zugehörigen Gasabscheidergefäßen (20, 21) verbunden sind.

11. Elektrolyseur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückführung des Elektrolyts in die Zellen ein in gleicher Weise wie die Kanäle (24 und 25) aus einer Vielzahl von Buchsen zusammengesetzter Kanal (36) vorgesehen ist.

12. Elektrolyseur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytrückführungskanal (36) gleichzeitig zur Speisung der anodischen und der kathodischen Zellenkammern dient und an ein mit den Gasabscheidergefäßen (20, 21) verbundenes Filter (34) angeschlossen ist.

13. Elektrolyseur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführungskanal (36) an beiden Enden mit je einer Zuleitung (31°, 31⁶) verbunden ist.

14. Elektrolyseur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Filter (34) und den Zuleitungen (31", 31^&) eine Pumpe geschaltet ist.

15. Elektrolyseur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenleitungen (31, 31°, 31^&) des Elektrolytumlaufes von dem Rückführungskanal (36) und von den Gasabscheidergefäßen (20, 21) durch Rückschlagventile (32, 32^a, 37, 38) abgetrennt sind.

16. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenpaket in eine Mehrzahl von Teilpaketen (I bis IV) unterteilt ist, von denen jedes zwischen zwei Hilfsendplatten (13, 14) liegt.

17. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen in einem Käfig von durch die Hauptzuganker (4 bis 9) des Zellenpaketes getragenen Isolierkörpern (58) liegen.

18. Elektrolyseur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Isolierkörper aus aneinandergereihten kurzen Keramikwalzen (58, 58°) bestehen, welche an den Hauptzugankern (4 bis 9) in je eine Längsnut eingelassen sind.

19. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenpaket mit einer in der Mitte liegenden Stromzuführung (12) ausgerüstet ist, an welcher der eine Pol der Stromquelle liegt, während der andere Pol an die beiden Endplatten (2, 3) gelegt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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