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Nach Art von Filterpressen
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gebauter Elektrolyseapparat Die Erfindung bezieht sich auf einen
nach Art von Filterpressen gebauten Wasserelektrolyseur, bestehend aus hintereinander
geschalteten Zellen mit Diaphragmen und Trennwänden zwischen von Rahmen umschlossenen
Zellen.
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Die Trennwände hatman bisher aus Metall aufgebaut, wodurch sie in
die Lage versetzt sind, von Zelle zu Zelle als bipolare Elektrode zu wirken. Vor
allem wurde hierfür Eisen verwendet, das gegebenenfalls zum Schutz gegen Korrosion
vernickelt war.
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Dennoch hat sich gezeigt, daß an den so aufgebauten Trennwänden Korrosionserscheinungen
auftraten, die zu Störungen des Betriebs
filturen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' den eingangs beschriebenen
Wasserelektrolyseur so aufzubauen, daß die vorstehend geschilderten Erscheinungen
vermieden werden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Trennwand im wesentlichen
aus elektrisch isolierendem material bestehen und von KontaktbrUcken durchsetzt
sind, die an vor den Trennwänden liegende Elektroden angeschlossen sind.
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Durch die Verwendung von elektrisch isolierendem Material gewinnt
man die löglichkeit, Korrosionserscheinungen praktisch vollständig auszuschließen.
Dabei kommt als material fr die Trennwände vor allem Kunststoff, aber auch Asbestzement
und auf Ashestbasis aufgebaute Stoffe in Betracht. Diese Materialien sind heständig
gegen Sauerstoff, Wasserstoff und vor allem Kalilauge, die Ublicherweise dem Wasser
des Elektrolyseapparates zugesetzt wird.
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iiinzu kommt noch, daß der Elektrolyseapparat normalerweise bei einer
Temperatur von ca. 800 C arbeitet, so daß also auch eine entsprechende Wärmebeständigkeit
zu beachten ist, die aber mit den vorstehend erwähnten Stoffen ohne weiteres erreichbar
ist.
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Ein weiterer Vorteil ist das Geringe Gewicht des isolierenden materials
Die vorstehend erwähnten Aaterialien lassen es ohne weiteres zu, in die Trennwände
KontaktbrUcken einzubauen, die z.B. aus meta stiften oder Blechstlcken bestehen
können. Dabei ist es möglich, die Kontaktbrücken bei der Herstellung der Trennwand
gleich mit einzupressen oder diese nachträglich einzusetzen. Es ist auch möglich,
in die Trennwände leitendes Material in fein verteilter Form einzulagern, also z.B.
Metallpulver in eine Kunststofftrennwand einzufügen, wobei diese Einlagerung zonenweise
konzentriert aber auch Uber die gesamte Trennwand erstreckt werden kann.
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Im Falle der vorstehend erwähnten Einlagerung von leitendem Material
in fein verteilter Form in die Trennwände ist es im allgemeinen nur möglich, den
elektrischen Anschluß zu den vor den Trennwänden liegenden Elektroden durch gegenseitiges
Andrflcken herbeizuführen.
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Um hierbei die Kontaktgabefläche zu erhöhen, kann man vorteilhaft
d1e
oberfläche der Trennwände ganz oder teilweise mit einer letallschicht überziehen,
beispielsweise wickel galvanisch aufbrinf3en.
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Schließlich kann man auf besondere Elektroden ganz verzichten und
die metallisch beschichteten Trennwände allein unxnittelbar als Elektroden benutzen.
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Das im Rahmen der Erfindung verwendete isolierende Material filr die
Trennwände läßt es in besonders vorteilhafter Weise zu, eine Trennwand und den zugehörigen
Rahmen jeweils einstückig auszubilden.
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Im Falle der Verwendung von fließfähigen Materialien, also bei spielsweise
Kunststoffen, kann das gesamte Gebilde durch Gießen oder Spritzen hergestellt werden.
Es ist aber auch möglich, die Trennwände in die jeweiligen Rahmen einzusetzen, was
vor allem dann nötig ist, wenn für die Rahmen ein anderes Material verwendet wird.
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Schließlich ist es auch möglich, die Trennwände so auszubilden, dan
sie zwischen die Rahmen eingesetzt werden können. In einem solchen Falle werden
die Diaphragmen an den Rahmen angebracht. In diesem Fall kann man die notwendige
Dichtung zwischen Trennw<9nden und Rahmen automatisch dadurch herbeiführen, daß
die Trennwände mindestens im Bereich zwischen den Rahmen aus elastischem material
bestehen. Es können dann Rahmen und Trennwände ohne Zwischenlage von Dichtun#snaterial
direkt zusammengepreßt werden, wobei sich aufgrund der Elastizität der Trennwände
eine ausreichende Abdichtung ergibt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt,
wobei die fdr die Erfindung unwesentlichen Teile, wie C1askan#le, Spannschrauben
und dgl. weggelassen sind. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Wasserelektrolyseur
mit einstückig ausgebildeten Rahmen und Trennwand, wobei letztere mit Metallstiften
als Kontaktbrücken versehen ist, Fig. 2 eine Ausführungsform mit in den Rahmen eingesetzter
Trennwand, die von Blechstücken als Kontaktbrücken durchsetzt ist, Fig. 3 eine um
900 gedrehte Ansicht der Ausführungsform gemÄß Fig. 2,
Fig. 4 eine
Ausführungsform mit zwischen zwei Rahmen lieqendor Trennwand und etallstiftcn, die
in Verstärkungen der Trennwand eingesetzt sind, Fig. 5 eine Trennwand mit einander
gegenüberliegenden tunbuchtungen, in die Metalipulver eingelagert ist, Fig. 6 eine
Ausführungsform, bei der die vor den TrennwAnden liegenden Elektroden unmittelbar
an der Trennwand anliegen, wobei Metallstifte als Kontaktbrücken vorgesehen sind,
Fig. 7 eine Trennwand mit unmittelb(lr vor dieser angeordneten Elektroden in gewellter
Form, wobei in die Trennwand insgesamt etallpulver eingelagert ist und die Elektroden
sich direkt gegen die Trennwand abstützen.
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Figuren d und 9 Ausführungsformen gemaß den Figuren 6 und 7, bei
bei denen die Vozäektroden durch aufgalvanisierte Metallschichten ersetzt sind.
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In der Figur 1 ist der in dieser Zusammenhang interessierende Ausschnitt
eines wasserelektrolyseurs dargestellt, der nach Art von Filterpressen aufgebaut
ist. Die flir das Verstndnis der Erfindung unwesentlichen Teile sind dabei weggelassen.
Dargestellt sind zwei Rahmen 1, die in die Trennwände 2 übergehen, so daß also Rahmen
1 und Trennwand 2 einsttlckig aus dem gleichen Material aufgebaut sind, das hier
aus Asbestzement besteht. Die Rahmen 1 werden durch nicht dargestellte Mittel zusammengepreßt,
wobei sie zwischen sich die Diaphragmen 3 halten, die somit zwischen den Rahmen
1 eingespannt werden. Der zand der Diaphragmen dichtet dabei die zelle iiacli außen
ab.
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Seitlich neben den Trennwänden 2 und dicht vor den Diaphragmen 3 sind
in bekannter Weise sogenannte Vor-elektroden 5 angeordnet.
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Die elektrische Verbindung zwischen den Vorelektroden 5 wird durch
die als Kontaktbrücken wirkenden tetallstifte 6 herbeigeführt, die in entsprechende
Löcher in den Trennwänden 2 eingepreßt sind. Damit die Metall stifte 6 einen definierten
Sitz erhalten, besitzen sie jeweils einen Kopf 7, unter dem sich eine Schulter bildet,
die dann dem Metallstift 6 bei dessen Eindrücken in die Trennwand 2 eine definierte
Lage gibt. Selbstverstandlich ist es auch möglich,
die etalstifte
6 noch zusätzlich durch Vernieten oder Verschrauben und dgl. zu sichern. Wenn ein
ausreichender Festsitz zwischen Metallstiften 6 und Trennwand 2 gewährleistet ist,
dann kann man auch zylindrische Metallstifte verwenden. Die Vorelektroden 5 sind
durch Punktschweißen mit den Enden der Metallstifte 6 verbunden.
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In der Figur 2 ist eine Ausführungsform mit einer andersartig estalteten
Kontaktbrflcke dargestellt. Hier besteht die Kontaktbrücke aus einem Blechstück
7, das in die Trennwand 8 mit Festsitz eingesetzt ist. Die hier vorgesehene Trennwand
8 besteht aus einem anderen Material wie der Rahmen 1. Es ist daher die Trennwand
8 in den Rahmen 1 eingesetzt.
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Figur 3 zeigt die Anordnung gemäß Figur 2 in einer um 90° gedrehten
Lage. Aus ihr geht hervor, daß das Blechstück 7 an seinen Enden nach beiden Seiten
abgewinkelte Lappenl9 aufweist, so daß sich eine gute Auflagefläche in bezug auf
die Vorelektrode 5 ergibt.
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Vorelektrode 5 und Lappen D sind durch Punktschweißen miteinander
verbunden.
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Bei der in der Figur 4 dargestellten Ausfilhrungsform ist die Trennwand
10 zwischen zwei Rahmen 1 eingesetzt. Die Trennwand lo besteht aus elastischem Material,
beispielsweise einem Kunststoff, so daß sich zwischen den Rahmen 1 und der Trennwand
1o eine gute Dichtwirkung ergibt. Die Trennwand 10 ist mit Verst#'irkungen 12 versehen,
die dem in sie eingezogenen Metallstift 11 einen festen Sitz geben. Der Metallstift
11 dient wie bei den vorstehend beschriabenen Ausfährungsformen als Kontaktbrücke.
An die Enden des Metallstiftes 11 sind die Vorelektroden 5 durch Punktschweißen
angeschlossen.
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Bei dieser Ausführungsform werden die Diaphragmen 3 nicht zwischen
die Rahmen 1 eingepreßt, sie sind hier in Vorsprünge 13 der Rahmen 1 eingesetzt.
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Bei der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform weist die Trennwand
14 gegenüberliegende Ausbauchungen 15 auf, in die durchgehend
dargestellt
eingelagert ist, das durch dle Areuzschraffierung dargestellt wird. Die Zone mit
dem Stetallpulver reicht also von den nach außen weisenden Enden der Ausbauchungen
15 bis nach innen in den Bereich der Trennwand 14 und treffen sich hier, so daß
eine durchgehende Kontaktbrücke besteht. Der Kontakt zu den Vo#ektroden 5 wird hier
durch Druck der Ausbauchungen 15 gegen die Vorelektroden 5 geschaffen, die zu diesem
Zweck gegen die Diaphragmen 3 anliegen.
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Bei der Ausftlhrungsform gemäß Figur 6 sind die Vorelektroden 5 unmittelbar
vor der Trennwand 2 angebracht. Die Trennwand 2 wird hier von entsprechend kurzen
Metallstiften 16 durchsetzt, an deren Lenden die Vorelektroden 5 durch Punktschweißen
befestigt sind. In diesem Falle besteht der aus der Fig. 6 ersichtliche Zwischenraum
zwischen Diaphragma 3 und Voniektrode 5, der zur Abführung der Gase ausgenutzt wird.
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Bei der Aqsführungsform gemäß Fig. 7 wird der aus der Fig. 6 ersickutliche
Abstand zwischen Diaphragma 3 und Vorelektrode 5 im wesentlichen vermieden. hier
sind nämlich mit wechselseitigen Ausbuchtungen bzw. Wellen versehene Vorelektroden
17 vorgesehon, die sich einerseits an die Diaphragmen 3 und andererseits an die
hier vollständig mit Metallpulver versetzte Trennwand 18 anlegen.
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Die Einlagerung des Metallpulvers in die Trennwand 18 ist wieder durch
Kreuzschraffierung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erhält man durch die
Wellung bzw. Ausbeulung der Vorelektroden 17 ausreichend Raum für die Abführung
der Gase. Der Kontakt zwischen Trennwand 18 und Vorelektrode 17 wird dabei an vielen
Stellen durch die Wellung bzw. Ausbeulung herbeigeführt. Die Kontaktgabe l.RBt sich
hier noch dadurch verbessern, daß die Oberfläche der Trennwand 18 mit einem Metallüberzug
versehen wird, beispielsweise mit einem aufgalvanisiertem Nickeltiberzug.
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;tan kann auch die Vorelektroden 17 fortfallen lassen und den gsalvanisierten
Ueberzug allein als Elektrode benutzen. Entsprechende Anordnungen zeigen die Figuren
8 un 9, die hinsichtlich des sonstiyen Aufbaus den Figuren 6 und 7 entsprechen,
d.h. gemäß Fig. 8 sind die Trennwand 2 durchsetzende Metallstifte 16 vorgesehen,
ter die uie galvanisch aufgebrachten überzüge 20 miteinander elektrisch in Verbindung
stehen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 dient als Verbinaung zwischen den Ueberzugen
20 das in die Trennwand 18 eingelagerte :tetallpalver.
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Die in den Figuren 1 bis 6 und 8 dargestellten einzelnen Kontaktbrocken
sind verteilt über die gesamte Trennwand in einer solchen Zahl vorgesehen, daß ein
ausreichend geringer Ubergangswiderstand von Vorelektrode zu Vorelektrode geschaffen
wird.