DE2202739C2

DE2202739C2 - Water decomposer

Info

Publication number: DE2202739C2
Application number: DE2202739A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 8640 Rapperswil Spirig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-20
Filing date: 1972-01-20
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE2202739A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserzersetzer zur Erzeugung von Knallgas, bestehend aus einem Behälter mit darin parallel nebeneinander angeordneten, plattenförmigen, in zwei gegenüberliegenden Behälterwand.^ voneinander isoliert gehaltenen Elektroden, die durch die Elektrolytflüssigkeit miteinander elektrisch verbunden sind und von denen die erste und letzte Elektrode an eine elektrische Energiequelle anschlielibar sind.The invention relates to a water decomposer for generating oxyhydrogen gas, consisting of a container with plate-shaped, in two opposite container walls arranged in parallel next to one another. ^ electrodes kept isolated from one another and electrically connected to one another by the electrolyte liquid and of which the first and last electrode can be connected to an electrical energy source.

Sowohl Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse als auch die hierfür verwendeten Vorrichtungen oder Gerate, wie Wasserzersetzer, sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Wenn größere Gasmengen erzeugt werden, ist eine Trennung von Sauerstoff und Wasserstoff bei deren Herstellung wegen der Explosionsgefahr unerläßlich. Die Wasserzersetzer, welche große Gasmengen für industrielle Zwecke liefern, sind entsprechend ausgebildet. Sie weisen u. a. spezielle Diaphragmen auf. Es ist dagegen kein Problem, mit kleineren Mengen von Knallgas, »Iso einem Gasgemisch, dessen Zusammensetzung der chemischen Formel 2Hi + Oj genau entspricht, umzugehen. Knallgas eignet sich ausgezeichnet zur Anwendung In einem Handbrenner, z. B. für Schweißarbeiten, Hart- und Weichlöten, Glasschmelzen u. dgl. Bekannte Wasserzersetzer zur Herstellung von Knallgas weisen eine komplizierte Bauart auf, sind von hohem Gewicht und nehmen viel Raum In Anspruch. Ein Grund dafür ist z. B., daß Ihre Konstruktion auf dem Prinzip der einzelnen Zellen ruht, was mit einem hohen Energieverbrauch Verbunden ist.Both processes for the production of hydrogen and oxygen by electrolysis and those used for this purpose Devices or devices, such as water disintegrators, are in the most varied of embodiments known. When larger quantities of gas are generated, the oxygen and hydrogen are separated Manufacture is essential because of the risk of explosion. the Water decomposers, which deliver large amounts of gas for industrial purposes, are designed accordingly. They show, among other things. special diaphragms. On the other hand, it is not a problem, with smaller amounts of oxyhydrogen, »Iso to deal with a gas mixture whose composition corresponds exactly to the chemical formula 2Hi + Oj. Oxyhydrogen is ideal for use in a hand torch, e.g. B. for welding work, hard and soft soldering, glass melting and the like complicated construction, are heavy and take up a lot of space. A reason for that is z. B. that your construction is based on the principle of the individual cells, which leads to a high energy consumption Connected is.

Bekannt ist ein Wasserzersetzer zur Erzeugung VGn Knallgas, der aus einem Behälter mit in diesem parallel nebeneinander angeordneten, plattenförmigen, in zwei gegenüberliegenden Behälterwänden voneinander isoliert gehaltenen Elektroden besteht, die durch eine Elektrolytflüssigkeit miteinander elektrisch verbunden sind und von denen die erste und die letzte Elektrode an eine elektrische Energiequelle anschließbar sind. Der die Elektrodenplatten aufnehmende Behälter besteht aus Kunststoff, wodurch ein Wärmeabfluß unterbunden wird, was zu einem unerwünschten Wärmestau führt (US-PS 33 10 483).A water decomposer is known for generating VGn oxyhydrogen gas, which is drawn from a container with this in parallel side by side, plate-shaped, isolated from one another in two opposite container walls held electrodes, which are electrically connected to one another by an electrolyte liquid and of which the first and the last electrode can be connected to an electrical energy source. The electrode plates receiving container is made of plastic, whereby a heat flow is prevented, what to leads to undesirable heat build-up (US Pat. No. 33 10 483).

Bekannt ist ferner ein Wasserzersetzer nach der Filterpressenbauart, bei dem die Einzelzellen zu einem Zellenkörper vereinigt sind, dessen Wände aus isolierenden Materialien bestehen und der durch metallische, vorzugsweise eiserne, quer über den Einzelzeilen angeordnete Gassammeiglocken, deren Verbindungswege zu den Zellen mit so hohem elektrischen Widerstand ausgebildet sind, daß der Schlupfstrom zwischen den voneinander entferntesten Äustritisöffnungen für die Gase höchstens eine Spannungsdifferenz von 1,7VoIt aufweist, gekennzeichnet ist, wodurch die schädliche Wirkung von sonst auftretenden Verlustströmen durch Vergrößerung der Widerstände, die die Verlustströme in den Durchlässen finden, vermindert werden soll (DE-PS 5 85 596).Also known is a water decomposer of the filter press type, in which the individual cells are combined to form a cell body, the walls of which are made of insulating Materials are made and the metallic, preferably iron, arranged across the individual lines Gas collection bells, whose connection paths to the cells are formed with such a high electrical resistance are that the slip flow between the most distant Äustritisöffnungen for the gases at most has a voltage difference of 1.7VoIt is, thereby reducing the harmful effect of otherwise occurring leakage currents by increasing the Resistances that find the leakage currents in the passages should be reduced (DE-PS 5 85 596).

Ferner ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Gemisches von Wasserstoff und Sauerstoff bekanntgeworden, nach dem in dem unteren Teil eines gemeinsamen Druckgefäßes eine Vielzahl von nach oben offenen Elektrolysezellen elektrisch in Reihe geschaltet werden, indem die zugleich Anode und Kathode darstellenden und isolierend eingefaßten Elektrodenbleche die Elektrolytflküssigkeit in einzelne Zellen derart unterteilen, daß das erzeugte Gasgemisch in einen durch den oberen Teil des Reaktionsgefäßes gebildeten Gassammeiraum abgeführt werden kann. Die zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung besteht darin, daß in einem gemeinsamer; Drucxg.-faß eine Vielzahl von Elektrolysezellen elektrisch in Reihe geschaltet sind, in dem die in einem Isolierstoffkörper eingebetteten Elektrodenbleche zugleich die Trennwände der einzelnen Elektrolysezellen darstellen, während über allen Elektrolysezellen ein gemeinsamer Gassammeiraum vorgesehen ist. Mit diesem Verfahren und der hierfür ausgebildeten Vorrichtung soll die Gaserzeugung für Mikroschweißgeräte verbilligt werden, was insbesondere dadurch erreicht werden soll, daß der elektrische Wirkungsgrad erhöht und der Aufwand für die Glelchstrom-Versorgung verbilligt wird. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die Elektroden in den Tank mit einem Isolierenden Gießharz vergossen sind. Dieses Gießharz stellt einen thermischen Widerstand zwischen Elektrolyt und metallischer Tankinnenwand dar. Dies führt zu einem Wärmestau und bei der für Mehrfachzellen gewünschten hohen Gasausbeute, verglichen mit den bekannten Einzellengeräten, kann durch diesen thermischen Widerstand die im Elektrolyten erzeugte Verlustwärme nicht genügend gut abgeführt werden, so daß es bis zu einem Sieden des Elektrolyten kommen kann. Damit sind unerwünscht hohe; Mengen an Wasserdampf dem erzeugten Knallgas beigemischt, was jedoch nicht erwünscht Ist. Aus diesem Grunde wird Im Zusammenhäng mit diesem Verfahren vorgeschlagen, zur Kondensation des Wasserdampfes für den Gasaustritt eine Kühlschlange vorzusehen bzw. Kühlschlangen und Kühlrippen außen am Tank anzubringen, wodurch die gesamte Gaserzeugungseinrichtung aufgrund des dannFurthermore, a method for generating a mixture of hydrogen and oxygen has become known, after that in the lower part of a common pressure vessel a plurality of electrolytic cells open at the top be connected electrically in series by the anode and cathode representing at the same time and insulating framed electrode sheets the electrolyte liquid divide into individual cells in such a way that the gas mixture generated in one through the upper Part of the reaction vessel formed Gassammeiraum can be discharged. The ones to carry out this The proposed method is that in a common; A large number of pressure barrels of electrolytic cells are electrically connected in series, in which the embedded in an insulating body Electrode sheets at the same time represent the partition walls of the individual electrolytic cells, while above all A common gas collection space is provided for electrolysis cells. With this method and the one trained for it Device is intended to generate gas for micro-welding devices be cheaper, which is to be achieved in particular that the electrical efficiency increased and the cost of direct current supply is cheaper. However, this procedure is has the disadvantage that the electrodes are encapsulated in the tank with an insulating cast resin. This casting resin creates a thermal resistance between the electrolyte and the metal inner wall of the tank This leads to a build-up of heat and compared with the high gas yield desired for multiple cells With the known single-cell devices, this thermal resistance can reduce the resistance in the electrolyte The heat loss generated cannot be dissipated sufficiently well, so that the electrolyte boils can come. This is undesirably high; Amounts of water vapor added to the generated oxyhydrogen gas, which, however, is not desired. For this reason it is proposed in connection with this procedure, to provide a cooling coil or cooling coils and for the condensation of the water vapor for the gas outlet To attach cooling fins on the outside of the tank, whereby the entire gas generating device due to the then

erhaltenen hohen Gewichtes nur schwer zu handhaben ist (DE-OS 2159 246).obtained high weight is difficult to handle (DE-OS 2159 246).

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen, leicht zu handhabenden und billigen Wasserzersetzer zur Erzeugung von Knallgas, insbesondere für Hartlot- und Sctrveißgeräte, zu schaffen, der in seiner Bauart nicht kcnpliziei ist und mit dem die Möglichkeit gegeben ist, daß die Elektrolytflüssigkeit direkt mit den r letallischen Außenwand - <les Behälters in Kontakt stehen kann, so daß eine ung .äderte Wärmeabgabe ermöglicht wird und es in keiner Weise zu unerwünschten Wärmestaus kommen kann.In contrast, it is the object of the present invention to provide a simple, easy-to-use and inexpensive one To create water decomposers for generating oxyhydrogen, in particular for brazing and soldering devices, the is not kcnpliziei in its construction and with which the There is a possibility that the electrolyte liquid directly with the letallischen outer wall - <les container can be in contact, so that an undamaged heat emission is made possible and it can in no way lead to undesirable heat build-up.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wassevzersetzer zur Erzeugung von Knallgas gemäß der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß die Innenwände des Behältes elektrisch isoliert ausgebildet sind, wobei die Elektrodenplatten in einem gleichmäßigen Abstand von der oberen und unteren Innenwand des Behälters angeordnet sind.To solve this problem, a water decomposer for generating oxyhydrogen gas according to the initially introduced proposed type, in which, according to the invention, the inner walls of the container are electrically insulated are, with the electrode plates at an even distance from the upper and lower Inner wall of the container are arranged.

Ein derart ausgebildeter Wasserzersetzer ist von einfacher Bauweise und mit geringen Kosten herstellbar. Neben einer einwandfreien Knallgasherstellu.ig in dem jeweils für die Handhabung für Hartlot- und Schweißgeräte erforderlichen Mischungsverhältnis ist eine Gaserzeugungseinrichtung geschaffen, bei der die Elektrolytflüssigkeit direkt mit den metallischen Wänden des Behälters in Kontakt stehen, so daß eine ungehinderte Wärmeabgabe möglich ist. Wärmestaus werden somit verhindert.A water decomposer designed in this way is simple in construction and can be produced at low cost. In addition to a flawless production of oxyhydrogen in the The mixing ratio required for handling brazing and welding equipment is a gas generating device created in which the electrolyte liquid directly with the metallic walls of the Container are in contact, so that an unhindered heat dissipation is possible. Heat build-ups are thus prevented.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den L'nteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, the object of the invention is shown for example, namely shows

Fig. 1 einen Wasserzersetzer in einer schematischen perspektivischen Ansicht,1 shows a water decomposer in a schematic perspective view,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt gemäß Linie H-II in Fig. 1.Fig. 2 is a horizontal section along line H-II in Fig. 1.

Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt gemäß Linie HI-III in Fig. 1.FIG. 3 shows a vertical cross section along line HI-III in FIG. 1.

Fig. 4 einen Längsschnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 1 und4 shows a longitudinal section along line IV-IV in FIGS. 1 and

Fi g. 5 eine weitere Ausführungsform eine;. Wasserzersetzers in einer schematischen Schnittdarstellung.Fi g. 5 shows a further embodiment; Water decomposer in a schematic sectional view.

Der Wasserzersetzer gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einem Behälter 1. der in seinem Innenraum eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Hlcktrodenplatten 8 aufweist und dessen Innenwände elektrisch isolierenrJ sind. Bei 2 ist das äußere Ende einer Stromdurchführung angedeutet. Mit 6 ist ein Nachfüllanschluß und mit 7 ein Gasauslaßanschluß bezeichnet.The water decomposer according to FIGS. 1 and 2 consists of a container 1. in its interior a number of bottom trode plates 8 arranged next to one another and whose inner walls are electrically insulated. At 2 is the outer end of a current feedthrough indicated. 6 with a refill connection and 7 with a gas outlet connection.

Die Elektrodenplatten 8 sind entsprechend Fig. 2 und 3 in einem gleichmäßigen Abstand voneinander in dem Behalter 1 angeordnet. In der Wand des Behälters 1 sind zwei Stromdurchführungen 2 und 3 sowie eine Nachfüllöffnung 4 und eine Gasauslaßöffnung 5 vorgesehen. Die Elektrodenplatten 8 sind rechteckförmig und der Innenraum des Behälters 1 parallelepipedförmig ausgebildet. Jeweils zwei sich gegenüberliegende Seiten der Elektrodenplatten 8 sind an zwei Innenwänden des Behälters 1 befestigt (Fig. 2 und 4). Zwischen den jeweils zwei anderen Seiten der Elektrodenplatten und zw°i entsprechend anderen Innenwänden des Behälters 1 sind gleichmäßige Abstände ausgebildet (Fig. 3 und 4). So sind die durch jeweils zwei aufeinanderfolgende Elektrodenplatten 8 definierten Zwischenräume 11 untereinander durch zwei gleichmäßige Abstände 9 und 10 verbundenThe electrode plates 8 are as shown in FIGS 3 arranged at a uniform distance from one another in the container 1. In the wall of the container 1 are two power feedthroughs 2 and 3 and a refill opening 4 and a gas outlet opening 5 are provided. the Electrode plates 8 are rectangular and the interior of the container 1 is parallelepiped-shaped. Two opposite sides of the electrode plates 8 are in each case on two inner walls of the container 1 attached (Fig. 2 and 4). Between the other two Sides of the electrode plates and, correspondingly, other inner walls of the container 1 are uniform Distances formed (Fig. 3 and 4). Thus, the two consecutive electrode plates 8 defined spaces 11 are connected to one another by two equal spacings 9 and 10

Dadurch, daß die Zwischenräume 11 untereinander kommunizieren, ist es möglich, daß die Zwischenräume 11 über den Nachfüllanschluß 6 und die Nachfüllöffnung 4 mit Elektrolytflüssigkeit gemeinsam zu füllen und die Gase, die bei fließendem Strom an den Elektrodenplatten 8 erzeugt werden, über die Auslaßöffnung 5 und den Auslaßanschluß 7 gemeinsam zu entnehmen.Because the spaces 11 communicate with one another, it is possible that the spaces 11 to fill the refill port 6 and the refill opening 4 with electrolyte fluid together and the Gases that are generated when the current flows on the electrode plates 8, via the outlet opening 5 and the Outlet connection 7 can be seen together.

Da zwei aufeinanderfolgende Elektrodenplatten jeweils durch den sich zwischen diesen befindlichen Elektrolyt elektrisch verbunden sind und nur die erste und die letzte dieser Reihe von zueinander parallelen Elektrodenplatten über die Stromzuführungen 2, 3 an eine elektrisehe Energiequelle anschließbar sine*, addieren sich die bei fließendem Strom zwischen je zv»ei E'ektrodenplatten entstehenden Spannungsunterschiede. Die zum Betrieb des Wasserzersetzers erforderliche Spannung ist also erheblich größer als diejenige, welche bei einem auf dem Prinzip der einzelnen Zellen gebauten Wasserzersetzer verwendet wird. Bei gleicher Leistung aber ist der notwendige Strom genau im umgekehrten Verhältnis kleiner, was die Verwendung von Zuleitungen und Stromzuführungen entsprechend kleineren Querschnitts ermöglicht. Since two successive electrode plates each through the electrolyte located between them are electrically connected and only the first and the last of this series of mutually parallel electrode plates via the power supply lines 2, 3 to an electric Energy source can be connected sine *, they add up when current flows between two electrode plates resulting tension differences. So the voltage required to operate the water splitter is considerably larger than that of a water decomposer built on the principle of individual cells is used. With the same power, however, the required current is smaller in exactly the opposite proportion, which enables the use of leads and power supply lines with correspondingly smaller cross-sections.

Aus Wirtschaftlichkeits- und Raumersparnisgründen ist bei dieser Ausführungsform eines Wasserzersetzers noch vorgesehen, daß der Abstand 11 zwischen je zwei Elektrodenplatten 8 und der jeweilige Abstand 9, 10 zwisehen den Elekrodenplattenseiten und Behälterinnenwänden im Vergleich mit der Länge der Seiten der Elektrodenplatten klein ist.For reasons of economy and space saving, a water disintegrator is used in this embodiment it is also provided that the distance 11 between each two electrode plates 8 and the respective distance 9, 10 between the electrode plate sides and inner walls of the container compared to the length of the sides of the electrode plates is small.

Bei der Verwendung von z. B. konzentrierte- Lauge tritt bei fließendem Strom eine heftige Reaktion an den Elektrodenplatten auf, was zu einem wirksamen Umrühren der Elektrolytflüssigkeit führt. Dies kann zu einer Zirkulation der Elektrolytflüssigkeit in Richtung der Pfeile 19 und demzufolge zur Erneuerung der Elektrolytflüssigkeit sowie zu einer Entfernung des sich bildenden Schaumes vorteilhaft ausgenützt werden (Fig. 5». Zu diesem Zweck sind nach einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 5 die Elektrodenplatten in einem eine elektrisch isolierende Innenoberfläche aufweisenden Gehäuse 17 angeordnet, in dem die Elektrodenplatten 8 eine Reihe von voneinander getrennten Zellen 15 bilden. Das Gehäuse 17 ist Im Bereich einer jeden Zelle 15 mit Löchern 16 versehen und in einem Elektrolytbehälter 18 angeordnet In der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitungen können vorgesehen sein, die von den Löchern 16 der elr,'einen Zellen 15 der Zo.Uenreihe 'u einem in der Zeichnung nicht dargestellten gemeinsamer Elektrolytflüssigk'ilt aufnehmenden Behälter führen. Auch bei dieser Ausführungsform kann jede Zelle 15 eine Schlammtasche aufweisen.When using z. B. concentrated alkali occurs when the current is flowing a violent reaction to the Electrode plates on, which leads to an effective agitation of the electrolyte liquid. This can lead to a Circulation of the electrolyte liquid in the direction of the arrows 19 and consequently for the renewal of the electrolyte liquid as well as to remove the foam that forms are advantageously used (Fig. 5 ". To For this purpose, according to a further embodiment according to FIG. 5, the electrode plates are in a one Housing 17 having an electrically insulating inner surface, in which the electrode plates 8 form a series of cells 15 which are separated from one another. The housing 17 is in the area of each cell 15 with Holes 16 provided and arranged in an electrolyte container 18 In the drawing, connecting lines not shown can be provided that from the holes 16 of the elr, 'a cells 15 of the Zo.Uenreihe' u lead a common electrolyte fluid receiving container, not shown in the drawing. In this embodiment too, each cell 15 can have a sludge pocket.

.-,Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.-, 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Water decomposer for the generation of oxyhydrogen, consisting of a container with in parallel side by side, plate-shaped, isolated from one another in two opposite container walls held electrodes which are electrically connected to one another by the electrolyte liquid and of which the first and the last electrode can be connected to an electrical energy source, thereby characterized in that the inner walls of the container (1) are designed to be electrically insulated, wherein the electrode plates (8) at a uniform distance (9, 10) from the upper and lower inner wall of the container (1) are arranged.

2. Water decomposer according to claim 1, characterized in that the electrode plates (8) in a housing (17) having an electrically insulating inner surface are arranged and a Form a series of separated lines (15), the housing (17) being provided with holes (16) in the region of each cell (15) and in an electrolyte container (18) is arranged.

3. Water decomposer according to claim 1, characterized in that the Ει-ktrodenplatten (8) in a housing (17) having an electrically insulating inner surface are arranged and a Form a series of cells (15) separated from one another, the housing (17) in the area of each cell

(15) is provided with holes (16), the holes

(16) of the individual cells (? ^C ) via lines connected to a common electrolyte tank.