DE1471653B2 - Vorrichtung zum Durchführen von Elektrolysen mit anschließender Trennung von Flüssigkeit und gebildetem Gas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen von Elektrolysen mit anschließender Trennung von Flüssigkeit und gebildetem Gas.

Es ist eine solche Vorrichtung bekannt, die aus einer mit Einlaßkanälen versehenen Elektrolysezelle besteht, aus daran beidseitig angeschlossenen Trennkammern, aus Kanälen, die die Elektrolysezelle mit den Trennkammern verbinden und aus Auslaßkanälen für Flüssigkeit und Gas in den seitlich angeordneten Trennkammern.

Diese Vorrichtung istiür den Betrieb auf der Erde, d. h. im Schwerefeld der Erde bestimmt.' Die unterschiedlichen Gewichte von Flüssigkeit und Gas tragen daher zu deren. Trennung in den Trennkammern bei. ......

Die erfmdungsgemäße Vorrichtung soll jedoch nicht nur im Schwerefeld der Erde, sondern auch im schwerelosen Raum, d. h. im Weltraum arbeiten. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß Elektrolysezelle sowie Trennkammern zylindrisch ausgebildet und axial ausgerichtet sind, wobei die Verbindungkanäle zwischen Elektrolysezelle und Trennkammern unter einem Winkel zum Radiusvektor verlaufen und daß sich die Auslaßkanäle für die abgetrennte Flüssigkeit am Umfang der Trennkammern befinden, während die Gasauslaßkanäle im Bereich der Achse der Trennkammern liegen.

Bei der Elektrolyse baut sich in der Elektrolysezelle Druck auf. Durch diesen Druck werden die Flüssigkeit und das gebildete Gas durch die Verbindungskanäle herausgepreßt, wobei Flüssigkeit und Gas unter einem Winkel auf die Innenseite der Zylinderwände der Trennkammern auftreffen. Der schräge oder spitze Auftreffwinkel bewirkt, daß Flüssigkeit und Gas auf den Innenseiten der zylindrischen Wände der Trennkammern in eine Kreisbewegung übergehen. Bei dieser Kreisbewegung treten Winkelbeschleunigungen und Kräfte auf, die sich auf die Flüssigkeit stärker als auf die gebildeten Gase auswirken, da die Flüssigkeit eine größere Masse hat. Flüssigkeit und gebildetes Gas trennen sich. Die Flüssigkeit rotiert außen, während sich das gebildete Gas in der Mitte der Trennkammern ansammelt. Flüssigkeit und gebildetes Gas werden damit in den Trennkammern mechanisch. vollständig voneinander getrennt. Die außen rotierende Flüssigkeit tritt durch die Auslaßkanäle am Umfang der Trennkammern aus, während das gebildete Gas durch die Gasauslaßkanäle austritt, die im Bereich der Achse der Trennkammern liegen. ■■..■■-■

Es. ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der ebenfalls die unterschiedlichen Massen von Flüssigkeit und Gasen zürn Trennen von Flüssigkeit und Gasen verwandt werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird jedoch die gesamte Vorrichtung in Drehung versetzt. Hierbei entstehen Fliehkräfte, die die Flüssigkeit nach außen und die Gase nach innen treiben. Es leuchtet ein, daß diese bekannte Vorrichtung, die insgesamt in Drehung versetzt wird, kein Vorbild für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, die für sich stillsteht und bei der nur Flüssigkeit und gebildetes Gas Bewegungen ausführen.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß· axial innerhalb der Auslaßkanäle für die Flüssigkeit Prallplatten angeordnet sind, die unter Belassung eines Ringspaltes an ihrem Umfang in den Trennkammern angeordnet sind. Hierdurch entstehen vor den Auslässen für die Flüssigkeit Beruhigungsräume, die einen ruhigen gleichmäßigen

' Ablauf der Flüssigkeit gewährleisten.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß die Einlaßkanäle in der Umfangswand der Elektrolysezelle unter einem Winkel zu dem Radiusvektor angeordnet sind. Damit wird der Elektrolyt schon in der Elektrolysezelle eine Bewegung durchführen, wodurch die entsprechende Bewegung in Umfangsrichtung in den Trennkammern

ίο verstärkt wird.

In einer verbesserten Ausführungsform sieht die Erfindung schließlich noch vor, daß in der Umfangswand jeder Trennkammer Einlaßkanäle unter einem Winkel gegenüber dem Radiusvektor angeordnet sind, um zusätzlich Flüssigkeit oder Elektrolyt einzuführen. Damit wird die Umfangsbewegung in den Trennkammern noch weiter beschleunigt.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. Dabei ist

F i g. 1 ein Längsschnitt durch die Vorrichtung und F i g. 2 eine Teilansicht im wesentlichen gemäß der Linie 2-2 in Fi g. 1.

In einem Gehäuse 2 sind die beiden Trennkammern 4 und 6 angeordnet. Diese Kammern sind durch' einen Mittelabschnitt .8 getrennt. Dieser enthält die beiden unter gegenseitigem Abstand und auf beiden Seiten einer Membran 14 liegenden Elektroden 10 und 12. Die Membrane 14 liegt zentrisch in der Elektrolysezelle 16 und trennt die beiden Elektroden 10 und 12 voneinander ab. Die Membrane 14 ist für Ionen durchlässig. Gegenüber Gasen ist sie undurchlässig.. '
Die Elektrolysezelle 16 ist kreisförmig und hat praktisch den gleichen Durchmesser wie die Trennkammern 4 und 6. Sie ist axial mit den Trennkammern 4 und 6 ausgerichtet. Wände 18 und 20 tragen die entsprechenden Elektroden 10 und 12 und bilden die inneren Querwände der Trennkammern 4 und 6.

An die Elektroden wird die elektrische Spannung einer Batterie 22 angelegt. Zuleitungen 24 führen zu den Elektroden 10 und 12.

Bei der Flüssigkeit bzw. dem Elektrolyten kann es sich z. B. um Wasser handeln, das in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wird. Das Wasser wird ..der Elektrolysezelle 16 durch die unter einem Winkel zu dem Radiusvektor angeordneten Einlaßkanäle 26 und 28 zugeführt. Diese Einlaßkanäle sind auf beiden Seiten der Membrane 14 angeordnet, so daß sich das Wasser auf deren beiden Seiten befindet. Wird bei mit Wasser angefüllter Elektrolysezelle 16 eine Spannung an die Elektroden 10 und 12 angelegt, bilden sich auf beiden Seiten der Membrane 14 Wasserstoff- und Sauerstoffblasen.

Da das Wasser kontinuierlich weiter in die Elektrolysezelle ^L6 gepumpt wird, wird es zusammen mit den in ihm.eingeschlossenen Gasblasen über die unter einem Winkel zu dem Radiusvektor angeordneten Verbindungskanäle 30 in die Trennkammern 4 und 6 abgeleitet..Die Verbindungskanäle 30 liegen in Ausbuchtungen 32 auf den Wänden 18 und 20. Die von . den Verbindungskanälen 30 abgegebene Mischung aus Wasser und Gas wirbelt in den zylindrischen Trennkammern 4 und 6 um, und es entsteht ein zylinderförmiger Flüssigkeitsmantel. Hierdurch wird eine Zentrifugalwirkung erzeugt, auf Grund derer die von dem Wasser mitgenommenen Gase sich in Richtung auf die Achsen der Trennkammern 4 und 6 be-

wegen. Flüssigkeit und Gas trennen sich mechanisch voneinander. Die Einlaßkanäle 26 und 28 und die Verbindungskanäle 30 haben solche Form und Größe, daß die Strömung in die und aus der Elektrolysezelle 16 eine optimale Ausbeute der Elektrolyse gewährleistet.

Die Trennkammem 4 und 6 weisen zusätzliche Einlaßkanäle 34 und 36 auf, die ebenfalls unter einem Winkel zum Radiusvektor liegen. Durch sie eingeführte Flüssigkeit oder Elektrolyt verstärkt die schon vorhandene Rotations- und Trennbewegung der Flüssigkeit und des Gases, die aus den Verbindungskanälen 30 ausgetreten sind.

Beim Ansammeln des Wassers in den Trennkammern 4 und 6 wird Flüssigkeit über die Auslaßkanäle 38 und 40 abgenommen. Diese Auslaßkanäle sind an den von der Elektrolysezelle 16 abgelegenen Enden der Trennkammern 4 und 6 angeordnet und von den eigentlichen Trennkammern 4 und 6 durch Prallplatten 42 und 44 getrennt, so daß keine Flüssigkeit die Auslaßkanäle 38 und 40 erreicht, bevor sich die von dieser mitgenommenen Gase von ihr abgeschieden haben. Die bei der Elektrolyse entstehenden Gase werden durch die Auslaßkanäle 46 und 48 abgeführt, die in den Kammerachsen liegen und vorzugsweise auch an den von der Elektrolysezelle 16 abgelegenen Enden der Kammern 4 und 6 angeordnet sind. ·' ■

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Durchführen von Elektrolysen mit anschließender Trennung von Flüssigkeit und gebildetem Gas, bestehend aus mit Ein-Iaßkanälen versehener EIektrolysezelle,daran beidseitig angeschlossenen Trennkammem, Kanäle, die die Elekrolysezelle mit den Trennkammem verbinden, und Auslaßkanäle für Flüssigkeit und Gas in den seitlich angeordneten Trennkammem, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrolysezelle (16) sowie Trennkammem (4, 6) zylindrisch ausgebildet und axial ausgerichtet sind, wobei die Verbindungskanäle (30) zwischen Elektrolysezelle (16) und Trennkammem (4, 6) unter einem Winkel zum Radiusvektor verlaufen, und daß sich die Auslaßkanäle (38, 40) für die abgetrennte Flüssigkeit am Umfang der Trennkammem (4, 6) befinden, während die Gasauslaßkanäle (46, 48) im Bereich der Achse der Trennkammem (4, 6) liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial innerhalb der Auslaßkanäle (38, 40) für die Flüssigkeit Prallplatten (42, 44) angeordnet sind, die unter Belassung eines Ringspaltes an ihrem Umfang in den Trennkammem (4, 6) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (26, 28) in der Umfangswand der Elektrolysezelle (16) unter einem Winkel zu dem Radiusvektor angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswand jeder Trennkammer (4, 6) Einlaßkanäle (34, 36) unter einem Winkel gegenüber dem Radiusvektor angeordnet sind, um zusätzlich Flüssigkeit oder Elektrolyt einzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen