DE259151C

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Publication number: DE259151C
Application number: DENDAT259151D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren

zur Elektrolyse von Flüssigkeiten, bei welcher der Elektrolyt entweder von einer Elektrode zur andern strömt oder zwischen beiden Elektroden eingeführt wird.

Bekanntlich hat der Umstand, daß die elektrolytischen Anoden- und Kathodenprodukte ohne Benutzung von außerordentlich komplizierten oder kostspieligen Vorrichtungen nicht

ίο genügend rein hergestellt werden konnten, große Schwierigkeiten bei technischer Benutzung der bisher bekannten Methoden zum Elektrolysieren verursacht. Es hat sich nun herausgestellt, daß man bei der Elektrolyse besonders reine Produkte erhalten kann, wenn man die Zuwanderurig eines gewissen Ions zu einer der Elektroden (entweder Kathoden- oder Anodenraum) vollständig verhindert. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch erfolgen, daß die Strö-

ao mungsgeschwindigkeit des Elektrolyten in der Weise geregelt wird, daß man einen Teil des Elektrolyten auf eine gegebenenfalls durch eine besondere Stromquelle gespeiste Zelle einwirken läßt, in welcher er je nach seiner Zusammen-Setzung Veränderungen der elektromotorischen Kraft oder des Widerstandes bewirkt, welche ihrerseits mittels relaisartiger Übertragung die den Zufluß des Elektrolyten bestimmenden Regelungs- oder Ventileinrichtungen beeinflussen.

Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige Vorrichtungen zur Ausführung dieses Verfahrens schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine dem fraglichen Zwecke dienende Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit des Elektrolyten.

Fig. 3 ist endlich ein senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung, bei welcher getrennte Flüssigkeitsströmungen in den Anoden- und Kathodenräumen erzeugt werden.

Als Beispiel soll nun die Elektrolyse von Zinksulfat untei Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben werden. Die Zinksulfatlösung wird am Boden durch das Rohr 4 zugeführt und über die liegende Kathode 5 gleichmäßig verteilt. Die Flüssigkeit geht dann , mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die poröse Platte 6, spült die an der Anode 7 immerfort gebildete Schwefelsäure weg und fließt durch ein Überlaufrohr 8 ab, ohne daß Zinksulfat in den Anodenraum eindringen kann. Die Menge des Anodenproduktes in einer gewissen Schicht in der Nähe der Kathode wird nämlich geregelt. Dies geschieht durch eine selbsttätige Vorrichtung, die sich auf die Änderungen des Widerstandes oder der Zersetzungsspannung gründet, die z. B. durch Veränderung im- Lösungsdruck der Elektroden bei veränderlicher Geschwindigkeit der Flüssigkeit entstehen.

Es kann mit dieser Anordnung das wichtige Ergebnis erzielt weiden, daß die Kationen zwischen den Elektroden im Verhältnis zum ganzen Apparat praktisch stillstehen, wenn man gleichzeitig dafür sorgt, daß die Stromdichtigkeit in gleicher Weise regelmäßig verteilt wird wie der Flüssigkeitsstrom. Es erreichen dagegen die Anionen eine Geschwindigkeit, größer als die

absolute Wanderungsgeschwindigkeit, so daß die Elektrizität also zwischen den Elektroden nur durch die Anionen transportiert wird. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit wird hier so geregelt, daß ein geringer Teil des gesamten Flüssigkeitsstroms durch das Rohr 9 abgeleitet und durch eine Reguliervorrichtung der vorher beschriebenen Art geleitet wird.

Diese Reguliervorrichtung besteht z. B. nach

ίο Fig. 2 aus einer Zelle C mit einer Platinelektrode und einer Zinkelektrode, worin die Lösung, mit Kaliumbichromat vermischt, eingeführt wird. Durch die Zelle C wird ein elektrischer Strom gewisser Stärke vom Element A geleitet. Bei einem bestimmten niedrigen Gehalt an Säure schlägt sich eine Zinkschicht auf dem Platin nieder. Die hierdurch entstehenden Änderungen des Stromes beeinflussen den Nebenschluß F und werden dadurch zur Regelung benutzt, z. B. durch Schließen eines elektrischen Stromkreises durch ein Relais, das dann seinerseits zur Betätigung einer Ventilregelungsvorrichtung dient.
Es ist klar, daß jede geeignete Regelungsvorrichtung zui VeiWendung gelangen kann; doch ist ein elektrolytischer Regler der beschriebenen Art vorzuziehen. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn der Gehalt der durch die Zelle C fließenden Flüssigkeit an Schwefelsäure unter eine bestimmte Grenze sinkt (0,25 Prozent bei einer Stromdichtigkeit in der Zelle von etwa 1,5 Amp. pro dm²), die elektromotorische Kraft plötzlich um 1 Volt abnimmt, wodurch eine plötzliche Änderung der Stromstärke durch das Relais herbeigeführt wird, welches infolgedessen einen elektrischen Stromkreis für einen stärkeren Strom schließt oder öffnet und damit ein Ventil in der Zuleitung für den Elektrolyten drosselt oder öffnet. Auf diese Weise Wi₁ d der Gehalt an Säure der durch das Rohr 9 abgeleiteten Lösung stets auf der genannten Höhe von 0,25 Prozent gehalten.

Die Stromquelle A kann auch in Wegfall kommen. Die E. M. K. der Zelle ist nämlich bei 0,25 Prozent Schwefelsäuregehalt etwa 1 Volt, bei 0,5 Prozent etwa 1,32 Volt usw. Man kann daher die Anordnung treffen, daß die Zelle auf ein Relais wirkt, das z. B., wenn die E. M. K. über ι Volt steigt, einen stärkeren Strom

J₀ schließt usw.

Man kann auch einen Apparat gemäß Fig. 3 anwenden.

Als Beispiel soll hierfür wieder die Elektrolyse von Zinksulfatlösung beschrieben werden.

Diese wird am Boden durch das Rohr 10 zugeführt und über die liegende Kathode 11 verteilt. Die Flüssigkeit geht dann c|xrfch die porösen Platten 13 und 18 und durch die dSfchbfocherie

Anode 16, die Schwefelsäure entweicht durch das Rohr 17. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung wird hierbei am besten so geregelt, daß die Trennungsschicht zwischen Zinksulfatlösung und Schwefelsäure zwischen den Diaphragmen stehen bleibt. Man kann durch das Rohr 10 einen Überschuß an Zinksulfatlösung einführen, der dann durch das Rohr 12 abgeleitet wird. Gleichzeitig kann man durch das Rohr 15 Schwefelsäure von passender Konzentration zuführen.

Die Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und Fig. 3 können in ganz entsprechender Weise zur Elektrolyse von Kochsalzlösung verwendet werden.

Wenn an beiden Elektroden flüssige Produkte entstehen, wird frischer Elektrolyt in der Mitte des Elektrolysers eingeleitet. Ein Teil geht mit selbsttätig geregelter Geschwindigkeit gegen die Anode, die übrige Lösung mit entsprechend geregelter Strömungsgeschwindigkeit gegen die Kathode.

Ein weiteres Beispiel betreffe die Elektrolyse von Natriumsulfat unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung. Die Lösung wird durch das Rohr 14 zugeführt. Ein Teil geht mit selbsttätig geregelter Strömungsgeschwindigkeit durch das Diaphragma 18 und fließt durch das Rohr 17 ab. Dieser Teil der Lösung besteht also aus beinahe ganz reiner Schwefelsäure. Die übrige Lösung geht durch das Diaphragma 13 mit in entsprechender Weise geregelter Geschwindigkeit und wird als' Natriumhydratlösung durch das Rohr 10 weggeführt.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Elektrolyse von Flüssigkeiten, bei welcher der Elektrolyt entweder von einer Elektrode zur andern strömt oder zwischen beiden Elektroden eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten in der Weise geregelt wird, daß man einen Teil des Elektrolyten auf eine gegebenenfalls durch eine besondere Stromquelle gespeiste Zelle einwirken läßt, in welcher er je nach seiner Zusammensetzung Veränderungen der elektromotorischen Kraft odei des Widerstandes bewirkt, welche ihrerseits mittels relaisartiger Übertragung die den Zufluß des Elektrolyten bestimmenden Ventileinrichtungen beein- no flüssen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trennungsschicht zwischen Anoden- und Kathodenlösung zwischen zwei horizontalen oder annähernd ng

' horizontalen .Diaphragmen einschließt.