DE2705813A1

DE2705813A1 - Anlagen fuer die durchfuehrung elektro- physikalischer verfahren zur beeinflussung von fluessigkeiten in und an feststoffen

Info

Publication number: DE2705813A1
Application number: DE19772705813
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Tenge
Original assignee: TENGE HANS WERNER
Current assignee: Bergauer Josef 8051 Massenhausen De
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1978-08-17

Description

PTENTBE SCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft Anlagen fiir die Durchführung elektrophysikalischer Verfahren zur Beeinflussung von Flüssigkeiten in und an Feststoffen, die üblicherweise aus mindestens einer Anode und einer Kathode, vorzugsweise aus mehreren Anoden und einer oder mehrerer Kathoden bestehen, wobei die Anoden auf unterschiedliches Potential gelegt werden, während die Kathoden untereinander gleiches Potential aufweisen.
In der Regel gehören zu einer solchen Anlage noch selbstregelnde, stabilisierte Gleichspannungsquellen, sowie Meßwertaufnehmehr, Sicherheitseinrichtungen, Registrier- und Anzeigegeräte, Warn- und Meldegeräte und nhnliches Zubehör.
Anlagen für elektro-physikalische Verfahren werden bekanntlich für verschiedenste Zwecke gebaut, z.B. zur Neerwasser-EntsaJ-zung auf elektro-osmotischem Wege, zur Torf- oder Bodenentwässerung, zur Entfeuchtung von Gebäuden. die durch aufsteigendes Kapillarwasser geschädigt werden, zur Pfinzenzucht auf kiinstlichem Wege, zur Elektrophorese und öhnliches mehr.
Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, insbesondere sogenannte passive und aktive elektro-Osmose-Verfahren zur auwerksentfeuchtung und zur Beeinflussung von Grundwasser in Torf und Tonböden.
Als Beispiele seien aus der Patent-Literatur die DT-PS-1.459.994 und DT-AS-1.9o4.223 als sogenannte aktive Elektro-Osmose-Verfahren und die DT-AS-1.759.891 als sogenanntes passives Verfahren genannt Die Annahme, bei den vorstehend genannten und ähnlichen Verfahren handele es sich um elektro-osmotische oder elektro-kinetische Vorfahren, ist offensiclltlich irrefiihrend. Wie anhand von Lehrbuch-Experimenten und anerkannten Gesetzen der Elektro-Physik leicht nachzuweisen ist, wird bei den bisher bekannten so.
aktiven Verfahren und zugehörigen anlagen der Effekt der Entfeuchtung durch elektrolytische Zersetzung von Wasser durch Gleichspannungen oberhalb der ZersetzIlngsgren?e wässriger Elektrolyte z.B. zur Trockenlegung von Mauerwerk benützt. Dabei werden metallische Anoden elektrolytisch abzebaut, nicht-metallische Ancden z.B. aus Kohlestoff oder Graphit aber durch atomaren Sau@rstoff, der bei der Elektrolyse von Wasser an der Anoden-Grenzschicht entsteht, binnen kurzer Zelt chemisch his zur lrnbrauchbarkeit zerstört. Ursache dieser Zerstörungen @on anoden sind neben den. elektrolytischen Abbau von metallischen Elektroden eine unzulissig hohe Anodenspannung. Diese liegt oberhalb der Zersetzungsspannung von wässrigen Elektrolyten und bewirkt tatsächlich, daß atomarer Sauerstoff an der Anodengrenzschicht entsteht, welcher von Kohlenstoff-Anoden begierig aufgenommen wird.
Zum Betrieb bekannter, sog. Aktiv-Verfahren sind relativ hohe Anodenspannungen aber notwendigerweise erforderlich, da als Kathoden bislang In allen Fallen Metallstäbe oder -DrShte verwendet werden, welche in jedem Fall, - d.h. schon vor ihrem Einsatz als Elektrode, - mit einer relativ diinnen Oxidschicht bedeckt sind. Man weiß aber aus der Praxis der Elektrotechnik, daß oxidierte Metalloberflächen als Isolierung wirken. Um solche dünnen Isolierschichten auf Metalloherflächen elektrisch -u durchschlagen, bedarf es - je nach Art und Dicke der Passivierungsschicht - einer Spannung von z.B. 4,5 Volt bis ca. 3o Volt.
Derartige Spannungen, die bezüglich der Forderung, Passivierungsschichten durchschlagen zu müssen, als Minimal-Spannungen Anzusehen sind, liegen bezüglich der elektrolytischen Zersetzung von Wasser bereits weit iiber dem zulässigen Maximum das im Normalfall bei ca. 1,3 Volt liegt.
Aus dem Vorstehenden folgt, warum alle bislang bekannten, sog.
aktiven Elektro-Osmose-Verfahren de fakto Elektrolyse-Verfahren sind.
Die bisher bekannten, sog. Passiv-Verfahren, welche angeblich mittels metallischer Anoden und Kathoden das Strömungspotential z.fl. an Mauerwerken abgreifen, kurzschließen und durch den dabei erzeugten Kurzschlußstrom einen Trocknungseffekt bewirken sollen, arbeiten tatsechlich mit der elektro-chemischen Korrosion der Elektroden in einem wässrigen Elektrolyten. Das in der einschlägen Fachliteratur dargestellte, sog. passive Elektro-Osmose -Prinzip wäre letztlich ein Perpetuum Mobile. Diese Aussage wird bestätigt durch Versuche wie durch die Fachliteratur selbst aus der hervorgeht1 daß man z.fl. mit unterschiedlichen Elektroden z.R. aus Eisen und Kunfer oder sogar aus Aluminium arbeitet.
Zwischen verschiedenen Metallelektroden entsteht in wässrigen Elektrolyten aber eine elektro-chemische SpannIjng1 - sieh @ qrokkenbatterie, - die zwischen ca. 0,5 und ca. 1,5 Volt liegen kann.
Derartige "Passiv-Verfahren" werden richtigerweise als Galvano-Verfahren bezeichnet, die dayon leben, daß ihre Elektroden sich gegenseitig zersetzen.
Während die bekannten, sog. Aktiv-Verfahren an der Passivierung der Kathoden, der Zersetzung von Wasser und der Zerstörung der Anoden durch atomaren Sauerstoff kranken, bewirkt die fehlende Resistenz von Metall-Elektroden und ihre elektrochemische Korrosion oei Passiv-Verfahren grundstzJich die allgemein bekannten Fehlschläge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anlagen fiir die Durchführung von elektro-physikalischen Verfahren zur Beeinflussung von Flüssigkeiten in und an Feststoffen zu finden bei denen die erkaimten Mangel nicht vorliegen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Anoden und Kathoden aus gleichartigen Werkstoffen bestehen, zwischen denen prinzipiell kein elektro-chemisches Potential besteht.
Nun ist bekannt, daß zahlreiche Werkstoffe durch chemischen Angriff 1 z.B. durch Oxidation, ihr elektrochemisches Potential verändern. Würde man z.B. die erfindungsgemäße @ösung der gestellten Aufhabe dadurch 1 ösen wollen daß man Anoden und Kathoden aus Kupfer einsetzt, so würde sich nach relativ @urzer Zeit eine unterschiedliche Korrosion beider Elektroden einstellen. Kupfer kann aber sein elektro-chemisches Potential jnfblffle Korrosion um mehrere hundert Millivolt verändern. Damit wäre nach relativ kurzer Zoit der unerwiinschte Zustand einer unkontrollierbaren elektro-chemischen Spannung zwischen Anode und Kathode doch wieder erreicht. Deshalb sieht eine bevorzugte Ausführung der Erfindung vor daß Anoden wie Kathoden aus gleichartigen, resistenten Werkstoffen bestehen.
Die Forderung nach Anwendung resistenter Elektroden läßt sich weiter spezifizieren in der Weise, daß Anoden wie Kathoden aus gleichartigen Werkstoffen, die gegen elektrolytischen, elektrochemischen, anorganisch-chemischen, organisch-chemischen und hydrolytischen Angriff resistent sind.
Die vorstehenden Forderungen dassen sich am bestenerfüllea mit Elektroden aus leitfähig eingestellten kunststoffen, insbesondere aus hochgradig resistenten Kunststoffen wie z.B. den Fluor-Kohlenstoff-Polymerisaten. Hier wiederum nimmt das Polytetrafluoräthylen, das mit geringen Zusätzen von beitpigmenten, z.B. aus Kunstkohle oder Graphit leitfähig gemacht werden kann, einen besonderen, wichtigen wichtigen Platz ein.
Wie Versuche seigen, kann abe@ selbst bei Verwendung derartiger, inerter Elektroden unter bestimmten Bedingungen au gepaarten Elektroden ein Potential auftreten. Es ist zu vermuten, daß es sich dabei um ein sog. Belüftungspotential oder ein Konzentrationspotential handelt. Solche elektrischen Potentiale treten auf, wenn gleichartige Elektroden in Elektrolyten mit unterschiedlicher Konzentration oder mit unterschiedlicher Belüftung betrieben werden. Derartige Potentialbildungen lassen sich nicht immer vermeiden.
Bei einer erfindungsgemäßen Anlage bleiben Potentialbildungen an resistenten Elektroden infolge Konzentrations- oder Bel@ftungsunterschiede erfahrungsgemäß ohne nachweisharen Einfluß, wenn zwischen gleichartigen Anoden und Rathoden beliebiger Paar@ng in wässrigen Elektrolyten maximal ein elektro-chemisches Potential von ca. 200 mV, vorzugsweise von unter ca. 50 mV auftritt.
Der tiefere Sinn der Erfindung undi hr technischer Vorteil ergeben sich ausder Überlegung, daß zwischen gleichartigen Anoden und Kathoden kein elektrochemisches Potential bestehen @@nn.
Sind derartige Elektroden inert, so können sie nicht nur beliebig berieben werden, sondern es kann sich an keiner Elektrode eine Zersetzung einstellen oder eine Passivierung@@chicht an der Oberfläche ausbilden. Deshalb kann mit nahezu unbegrenzt niedrigen Anodenspannungen gearbeitet werden. Dadurch aber wird die Bildung atomaren Sauerstoffs an der Anodengrenzschicht vermieden, und eine Zersetzung z.B. Kohlenstoff-harltiver Anoden bleibt ausgeschlossen.
Die infolge verminderter Anodenspannung ebenfalls verminderte beistung einer erfindungsgemäßen Anlage kann leicht dadurch ausgeglichen und sogar um ein Vielfaches verstärkt werden, indem man statt einer Anode mehrere Anoden installiert, welche derart untereinander mit speziellen Netzgeräten verbunden werden, daß zwischen gepaarten Elektroden die Spannung stets unter dem limit der Zersetzungs-Grenzspannung des betreffenden Elektrolyten bleibt.
Wie aus dem Vorstehenden leicht 711 erkennen ist, ici t die Frfindung darauf ab, die Ursache der Elektrodenzerstörung zu beseitigen, was zunächst die Verwendung relativ niedriger, s@abiler Anodenspannungen und letztlich den @insatz gleichartiger, völlig inerter Anoden und Kathoden voraussetzt.
Die wirtschaftlichen Vorteile liegen auf der Wand. Sie beschränken sich nicht nur auf den Vergleich des Aufwandes einer erfindungsgemäßen Anlage, bei denen die Elektroden praktisch unbegrenzte Standzeit haben, mit dem Aufwand für das Auswechseln zerstörter Elektroden hei bekannten Verfahren. Vielmehr sollte bedacht werden, daß z.B. der Einbau einer Entienchtungsanlage bei Baudenkmälern ca. 5 bis 15 % der Sanierungskosten beträgt, wobei zerstörte Elektroden nicht nur einen erneuten Aufwand jener 5 bis 15 % der ursprünglichen Kosten erfordern, sondern Folgeschäden, die verheerend sein können, nach sich zichen, deren Beseitigung die ursprünglichen Gesamtkosten nicht selten vervielfacht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Anlagen für die Durchführung von elektro-phvsikalischen Verfahren zur Beeinflussung von Flüssigkeiten in und an Feststoffen dadurch gekennzeichnet, daß Anoden und Kathoden alle gleichartigen Werkstoffen bestehen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß Anoden und Kathoden aus gleichartigen inerten Werkstoffen bestehen.
3. Anlage nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß Anoden und Kathoden auq gleichartigen Werkstoffen, die genen elektroiyttschen, elektrochemischen, anorganisch-ciemischen, organischchemischen und hydrolytischen Angriff resistent sind.
4. Anlage nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen gleichartigen Nnoden und Kathoden beliebiger Paarung in waßrigen Elektrolyten maximal ein elektro-chemisches Potential von ca. 200 mV, vorzugsweise von unter ca. 50 mV auftritt.