DE2654695A1 - Elektrolysegeraet - Google Patents

Description

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SOCIETE GENERALE DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES

ET MECANIQUES "ALSTHOM & CIE" 38, avenue Kleber, 75784 PARIS CEDEX 16, Frankreich

ELEKTROLYSEGERÄT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrolysegerät bestehend aus Baugruppen mit jeweils mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Elementarzellen, deren anodische und kathodische Abteile alle parallel mit Elektrolyt versorgt werden, derart, daß eine gemeinsame Verteilerleitung in Baugruppenversorgungsleitungen mündet, die wiederum in Stichleitungen aufgefächert sind, welche zu den einzelnen Elementarzellen führen.

Insbesondere für tragbare Elektrolysegeräte wünscht man eine Stromversorgung auf hohem Spannungsniveau, beispielsweise bei einer Spannung von etwa 240 V. Zu diesem Zweck werden zahlreiche Elementarzellen elektrisch in Reihe angeordnet,

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IGiNAL INSPECTED

während die Versorgung mit Elektrolyt über eine Pumpe parallel erfolgt.

Bei derartigen Geräten stellt man Verlustströme fest, die durch die Versorgungsleitungen von einer Zelle zur anderen verlaufen. Diese Ströme können einen nicht vernachlässigbaren Teil des Gesamtstroms bilden und belasten den Wirkungsgrad des Geräts insbesondere,wenn die elektrische Versorgungsspannung hoch ist.

Ziel der Erfindung ist es also, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Elektrolysegerät vorzuschlagen, das bei hoher Spannung betrieben werden kann, und bei dem die Verlustströme durch die Versorgungsleitungen in annehmbaren Grenzen bleiben.

Dieses Ziel wird durch das im Patentanspruch definierte Gei'it erreicht.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines in der einzigen Figur schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Das in der Figur dargestellte Elektrolysegerät besteht aus vier Baugruppen 1 bis 4, die elektrisch über Drähte wie zum Beispiel 5 miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine nicht dargestellte Gleichspannungsquelle versorgt die Reihenschaltung mit Gleichstrom. Jede Baugruppe besitzt mehrere bipolare Elektroden wie zum Beispiel die Elektrode 6, die voneinander durch halbdurchlässige Membranen wie z.B. 7 getrennt sind. Eine Elementarzelle des Geräts wird also durch die einander gegenüberliegenden Oberflächen zweier benachbarter Elektroden und durch die dazwischenliegende Membran 7

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gebildet. Die Membran trennt anodisches und kathodisches Abteil der Zelle.

Die Elektrolytversorgung erfolgt parallel über eine gemeinsame Verteilerleitung 8, welche in Baugruppenversorgungsleitungen 9 , 9j, 9 und 9. mündet. Jede dieser Baugruppenversorgungsleitungen ist wieder in Stichleitungen aufgefächert, wie z.B. die Stichleitung 10, welche zu den einzelnen Abteilen der Elementarzellen führen.

Auf der Ausgangsseite werden die Reaktionsprodukte des anodischen Abteils über Stichleitungen 11 einem Sammler 12 zugeführt, welcher zu einem Dekantiergerät 13 führt. In diesem Gerät werden die Reaktionsprodukte vom Elektrolyten getrennt und entlang einem Pfeil Fl abgeführt, während der Elektrolyt dem Elektrolysegerät über eine Leitung 14 wieder zugeführt wird.

Entsprechend erfolgt auch die Entsorgung der kathodischen Abteile über Stichleitungen 15, die über einen Sammler 16 mit einem Dekantiergerät 17 verbunden sind, aus dem die Reaktionsprodukte entlang einem Pfeil F2 abgeführt werden und der Elektrolyt wieder in die Leitung 14 gelangt.

Die Leitung 14 ist mit der Leitung 8 über eine Pumpe 18 verbunden.

Wie in der Figur angedeutet, sind die Baugruppenversorgungsleitungen 9 verhältnismäßig lang und dünn, so daß der elektrische Widerstand des in ihnen befindlichen Elektrolyten verhältnismäßig groß ist. Dadurch läßt sich die Stromstärke des durch diese Leitungen von einer Baugruppe zur anderen fließenden Stroms derart verringern, daß der gesamte Verlust-

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strom nicht mehr als drei Prozent des Nennstroms des Elektrolysegeräts beträgt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es zwei hauptsächliche Verluststromkreise. Der erste Kreis geht beispielsweise von den Elementarzellen der Baugruppe 1 aus und umfaßt nacheinander die Baugruppenversorgungsleitung 9, , die Leitung 8, die Baugruppenversorgungsleitung 9. und mündet in den Elementarzellen der Baugruppe 4. Ein zweiter Stromkreis geht von der Baugruppe 2 aus und verläuft über die Leitung 9», die Leitung 8 und die Versorgungsleitung zu den Elementarzellen der Baugruppe 3.

Selbstverständlich ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Baugruppenversorgungsleitungen ein Strömungsverlust, der von der Pumpe 18 aufgebracht werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung dieser Versorgungsleitungen ergibt sich jedoch nur ein Strömungsverlust von höchstens 10 cm, der leicht durch eine übliche Pumpe kompensiert werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt_/was die Anzahl der Zellen und Baugruppen anbetrifft. In einer praktisch verwirklichten Ausführungsform besitzt das Gerät acht Baugruppen von je 15 Elementarzellen. Für eine Elementarzelle sind die Leitungen 10, 11 und 15 so gestaltet, daß der äquivalente elektrolytische Widerstand etwa 44 Ohm beträgt für einen Elektrolyten, der aus einer sechsfach molaren Lösung von Kaliumhydroxyd bei 60°C besteht. Für eine Baugruppe stellt

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die Baugruppenversorgungsleitung 9 unter den gleichen Bedin-

von 100 Ohm

gungen einen Widerstandfdar, wenn die Länge 24 cm und der Innendurchmesser 5,8 mm beträgt. Mißt man die Spannung an den Elektroden einer Elementarzelle in Abhängigkeit vom Strom, so ergibt sich mit guter Annäherung, daß die folgende Beziehung erfüllt ist : ü(Volt) = 2 + 0,05 I(Ampere).

Legt man an dieses Gerät eine Gesamtspannung von 300 V, dann wird ein Strom von 103 Ampere gezogen, wobei der Nutzstrom, der die Elementarzellen durchfließt, 100 Ampere beträgt. Der Verluststrom beträgt also wie gewünscht nur 3%.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Baugruppenversorgungsleitungen 9 erhöht den Strömungswiderstand nur um einen Wert, der 3 cm Elektrolytsäule entspricht, wenn jedes Abteil mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,5 cm /sek versorgt wird.

Die Erfindung läßt sich auch auf kompakte Elektrolysegerätanordnungen anwenden, insbesondere auf Filter-Preß-Strukturen, wobei die Baugruppenversorgungsleitungen entweder in der kompakten Anordnung enthalten oder außerhalb dieser Anordnungen vorgesehen sind.

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Claims (1)

1. PATENTANS PRUCH

   Elektrolysegerät bestehend aus Baugruppen mit jeweils
   mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Elementarzellen, deren anodische und kathodische Abteile alle parallel mit Elektrolyt versorgt werden, derart, daß eine gemeinsame Verteilerleitung in Baugruppenversorgungsleitungen mündet, die wiederum in Stichleitungen aufgefächert sind, welche zu den einzelnen Elementarzellen führen, dadurch
   gekennzeichnet, daß die Baugruppenversorgungsleitungen (9) geometrisch so gestaltet sind, daß aufgrund des großen elektrischen Widerstands des in ihnen strömenden Elektrolyten der durch diese Leitungen zwischen den Baugruppen fließende elektrische Verluststrom £ 3% der Gesamtstromstärke des Geräts wird.

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   ORIGINAL.