DE288776C - - Google Patents
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- DE288776C DE288776C DENDAT288776D DE288776DA DE288776C DE 288776 C DE288776 C DE 288776C DE NDAT288776 D DENDAT288776 D DE NDAT288776D DE 288776D A DE288776D A DE 288776DA DE 288776 C DE288776 C DE 288776C
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrolytische Zersetzungszelle mit filterpressenähnlichem
Zusammenbau, bei welcher eine vollständige Beherrschung des hydrostatischen und Gasdruckes innerhalb aller elektrolytischen'Zellen
möglich ist, derart, daß die Reinheit der durch die Zersetzung entstehenden Gase gesichert wird. Dies wird dadurch erzielt,
daß am Boden der gemeinschaftlichen Gassammelbehälter Kanäle mit abwärts gerichteten
Mundstücken vorgesehen sind, welche die Gase in die voneinander getrennten Gassammelbehälter
übertreten lassen. Die Höhe der Austrittskanten dieser Mundstücke bestimmt den Gasdruck in jeder Zelle und regelt
gleichzeitig den Flüssigkeitsstand des Elektrolyten in den Zellen.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff
aus alkalisch gemachtem Wasser, kann aber auch zur Gewinnung anderer Gase durch Zersetzung
entsprechender Lösungen benutzt werden.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. ι ist ein Schaubild,
Fig. 2 ein senkrechter Schnitt,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Elektrode;
Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3;
Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 3; _ ·
Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 3, und
Fig. 7 eine Darstellung zweier benachbarter Elektroden im Schnitt nach Linie J-J der
Fig· 3·
Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter
a, der in zwei gleiche Abteilungen b, c durch eine Scheidewand d getrennt ist. Das
untere Ende der Scheidewand ragt in eine offene Rinne e hinein, und unter der Scheidewand
ist ein Spalt vorhanden, der eine Verbindung zwischen den beiden Kammern b
und c herstellt. Die Seitenwandungen der Rinne e liegen weit genug ■ über der Unterkante
der Scheidewand, um den Durchtritt von Wasserstoffblasen aus der einen Kammer in die andere unter der Scheidewand hindurch
zu verhindern. Von den Kammern b und c führen in der Nähe des Bodens Auslaßöffnungen
b1, c1 zu den verschiedenen Zellen, welche
den Durchfluß des Elektrolyten gestatten. Das untere Ende der Kammern b, c ist eingezogen
und das obere Ende verbreitert, so daß die Stufen b2, c2 entstehen, welche die Aufgabe
haben, den Durchfluß des die Sauerstoff- und Wasserstoffblasen enthaltenden Elektrolyten
zu verzögern und diesen Elektrolyten umzurühren, während·,«·· in den oberen Teil, der
Kammer eintritt, so daß die Trennung der Gase von der Flüssigkeit erleichtert und der
Durchtritt der Gase durch die Öffnungen b1, c1
verhindert wird.
Die Stufen b2, c2 sind mit Vorsprüngen
ίο bs, cs versehen, welche die Ausbildung eines
kontinuierlichen Stromes in der das Gas enthaltenden Flüssigkeit verhindern.
Die Kammern b, c sind oben offen und
schließen an zwei nicht miteinander in Verbindung stehende Dome /, g mit offenen Böden
oder anderen Verbindungen mit den Kammern an. Die Fuge zwischen dem Behälter und dem
Dom wird wasserdicht geschlossen. Die Dome -f, g sind mit Wasserstandsmessern f\ g1 und
mit Gasableitungen f2, gs versehen. Außerhalb
des Behälters α ist in der Nähe des Bodens (Fig. 1) ein kombiniertes Zuleit- und
Entleerungsrohr h angebracht, welches oben an den Speisetrichter i anschließt und unten
mit einem Entleerungshahn j versehen ist. Der Speisetrichter hat die zweifache Aufgabe,
den Behälter α samt den verschiedenen Zellen zu füllen und die Drucke in der ganzen Apparatur
auszugleichen.
Die Dome f, g sind mit Gaseinlaßkanälen . f', g" versehen, deren Austrittsende nach unten
geführt ist und über den Stufenflächen b2, c2
in den Kammern b,c endet. .■■.-..
Das Eintrittsloch f4·, g* des Einlaßkanals
kann an die verschiedenen Zellen in unten beschriebener Weise angeschlossen werden. Die
Anordnung der Einlaßöffnungen ist derart, daß eine selbsttätige Ausgleichung des Druckes
auf den verschiedenen Seiten des Diaphragmas in jeder Zelle eintritt und eine zu rasche Zirkulation
der elektrolytischen Flüssigkeit durch dieses Diaphragma verhindert wird, damit
nicht eine Zerstörung des Diaphragmas eintritt und die Gase vom Anodenraum zum Kathodenraum
übertreten oder die auf verschiedenen Seiten des Diaphragmas gebildeten Gase
■ sich vermischen. ■ . ' :
Die äußeren Flächen der Seitenwandungen des Behälters α sind abgeschliffen, so daß sie
eine günstige Anlagefläche für die .Elektrodenrahmen
bilden, öffnungen o1 .sind in den.Seitenflanschen
oder Füßen des Behälters vorgesehen, durch welche Zugstangen zum Zusammenspannen
der Elektroden hindurchgeführt
werden können. ■ .:■.......■■,
Die Anzahl der Elektroden kann nach Wunsch vergrößert oder verringert werden,
und alle Zersetzungszellen können untereinander gleich, sein. ' ■ ' .
Jede Elektrode besitzt einen Rahmen k, mit dem eine metallische Platte m so verbunden
ist, daß der Elektrolyt nicht hindurchtreten kann. Zwischen den Platten in benachbarter
Elektroden entsteht ein freier Raum oder eine Zelle. Der Rahmen k ist mit eineni Vor-Sprung
k1 am oberen Ende versehen, in dem Öffnungen η, ο angebracht sind. Diese stehen
durch die Kanäle n1, o1 mit dem Hohlraum an
entgegengesetzten Seiten der Platte m in Verbindung. Der Vorsprung k1 ragt über die
äußere Seitenfläche des Rahmens k heraus, so daß jede Undichtigkeit leicht erkannt werden
kann. '. t
Die Öffnungen η, ο sind so angeordnet, daß
sie mit ähnlichen öffnungen der anderen Rahmen k einen fortlaufenden Kanal bilden, durch
welchen die Verbindung zwischen den Zellen und den Durchgängen /4, g4 in den Domen /, g
geschaffen wird, und zwar getrennt für Anoden- und Kathodenräume der Zellen.
An jeder Öffnung η, ο besitzt der Vorsprung k1 einen Sitz n2, o2 für einen Dichtungsring
n2, o3.
Die untere Kante jedes Rahmens k ist gleichfalls mit \^orsprüngen k2 versehen,
welche ähnlich wie die Vorsprünge k1 mit Öffnungen
p, q versehen sind und durch Kanäle ~pl, q1 getrennte Verbindungen.mit den Zellenräumen
besitzen. Die öffnungen p, q der nebeneinanderliegenden Rahmen bilden einen
fortlaufenden Kanal, der durch die Öffnungen b1, c1 Verbindung mit den Kammern b, c besitzt
und zur Überleitung des Elektrolyten in die Zersetzungszellen dient. ■■- ■■■ - :
Auf die beschriebene Weise tritt der Elektrolyt aus dem Behälter α durch die Zuführungskanäle
in die Zellen ein, und zwar so, daß eine Vermischung des der Anode zugeführten
Elektrolyten mit dem der Kathode zugeleiteten nicht eintreten kann. Mit anderen Worten,
der der Kathode zuzuführende Elektrolyt wird aus einem Raum entnommen, der alle Katho- :
den speist, während die Anoden aus einem getrennten Raum gespeist-werden. Beide Zulei-·
tungskanäle · stehen mit dem. gemeinschaftliehen Füllbehälter: α an solchen Stellen in Verbindung,
daß die * Möglichkeit des Übertrittes von Wasserstoff durch den einen Kanal zur
Anode oder von Sauerstoff durch den anderen Kanal zur Kathode ausgeschlossen ist. ■;
Auch an den Öffnungen p und q sind in Lagerflächen p2, q2 eingreifende Dichtungsringe
zur Bildung eines fortlaufenden wasserdichten Kanal es eingelegt. ■ . : -, ■.-.- *. :
Zwischen benachbarten Rahmen ist ein Diaphragma r eingeschaltet, welches ■ zweckmäßig
aus Asbest besteht. Die Kante dieses Dia- , phragmas isoliert und umschließt die innere
Kante des Rahmens sowohl wasser- als gasdicht. Falls erwünscht, kann außer dem Dia-
phragma noch eine andere Dichtung angebracht werden. Alle Elektroden einer Batterie
werden durch isolierende Klemmbacken s und Zugstangen t zusammengespannt. Die
ganze Batterie wird vom Boden durch eine geeignete Unterlage u isoliert.
Die Platten m sind gewellt, um ihre Fläche zu vergrößern, und ihre Dicke gegenüber den
Rahmen k ist so groß, daß sie so nahe wie mög-Hch zusammenliegen, um den inneren Widerstand
jeder Zelle zu vermindern. Die Spitzen der Wellen tragen dazu bei, eine Verbiegung
des Diaphragmas zu verhindern, und um diese Verbiegung noch mehr auszuschließen, sind an
den Platten Vorsprünge in1 befestigt. Damit
der Umlauf des Elektrolyten gesichert wird, sind in den Wellen Ausschnitte w2 angebracht,
damit der Elektrolyt aus einem Wellental in das andere übertreten kann.
Falls gewünscht, kann die ganze Oberfläche jeder Plattem auf beiden Seiten mit einem
Drahtnetz ms verkleidet werden. Dieses Netz
vergrößert die Wirksamkeit jeder Zelle, ist aber nicht unbedingt notwendig, da auch ohne
seine Anwendung die Einrichtung befriedigend arbeitet.
In den Zeichnungen sind noch die Zuleitungen von der elektrischen Leitung X, der Amperemeter
A1 der Voltmeter V1 der Schalter S
und die elektrischen, mit den Polen der Batterie in Verbindung stehenden Drähte C, C1 veranschaulicht.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende. Nachdem eine Zellenbatterie in der
dargestellten Weise zusammengestellt ist, wird der elektrische Strom durch die Zellen hindurchgeschickt
und der Elektrolyt in bekannter Weise zersetzt. Der gebildete Sauerstoff sammelt sich in Form von Blasen an der
Anode und der Wasserstoff in derselben Form an der Kathode. Diese Blasen steigen schließlich
bis in den oberen Raum jeder Zelle und treten durch die Kanäle n, 0 und die Durchgänge
/*, g·4 schließlich in die Dome /, g. Dadurch,
daß Anode und Kathode dicht zusammenliegen und das mit dem Elektrolyten getränkte
Diaphragma sehr leitungsfähig ist, wird der innere Widerstand der Zelle sehr vermindert und ihre Wirksamkeit wesentlich
erhöht.
Die verschiedenen Zellen der Batterie werden mit dem Elektrolyten durch die Öffnungen
p und q gefüllt, und zwar aus den Kammern b bzw. c. Der aus der Öffnung p gebildete
Kanal ist mit jeder Zelle auf der einen Seite des Diaphragmas in Verbindung und der
aus der Öffnung q gebildete mit derselben Zelle auf der anderen Seite. Infolgedessen
kann der an der Anode liegende Teil des Elektrolyten nicht durch die Zuleitungsöffnung auf
die Kathodenseite übertreten oder umgekehrt. Die Anordnung der Kanäle aus den öffnungen
η, ο ist dementsprechend so gewählt, daß die
entstehenden Gase beim Austritt aus den Zellen zu den Domen sich nicht mischen können.
Da die Dome f, g keine direkte Verbindung miteinander haben, kann kein Teil des sich
darin ansammelnden Gases in den anderen Dom übertreten, da die einzige Verbindung
zwischen den beiden Domen durch die Rinne e geschaffen ist, die in einer Stelle liegt, wo der
Elektrolyt frei von Gasblasen ist. Die Gaskanäle fs, gs sind so angeordnet, daß das aus
ihnen fließende Gas nach aufwärts umbiegen muß, wobei die Stufen b2, c2 das Entstehen
von Strömungen verhindern, welche Gasblasen nach unten führen könnten. Auch die Ablenkplatten
bs, c3 verhindern das Entstehen solcher
Strömungen und erleichtern das Freiwerden der Gasblasen vom Elektrolyten. Sie sind
aber nicht unbedingt erforderlich.
Die Austrittsöffnungen f2, g2 bestimmen den
Druck des Elektrolyten in jeder Zelle und halten einen gleichförmigen Druck in jeder Zelle
auf beiden Seiten des Diaphragmas aufrecht, so daß nicht durch zu raschen Umlauf des
Elektrolyten eine Deformation oder ein Bruch des Diaphragmas eintreten kann.
Die Verbindung zwischen den Kammern b, c und den Domen f, g durch die Rinne e gestattet
den Übertritt des Elektrolyten aus der einen Kammer in die andere, so daß der Flüssigkeitsdruck
in beiden gleich ist. Durch Anwendung des Speisetrichters kann dieser Druck konstant gehalten werden. Da der
Flüssigkeitsdruck in der ganzen Vorrichtung gleichmäßig ist, ist auch der Druck an den
Auslaßenden der Kanäle f3, g3 der gleiche, so daß in allen Zellen derselbe Gasdruck herrscht.
Infolgedessen sind die Drücke auf den gegenüberliegenden Seiten des Diaphragmas gleich,
und der Umlauf des Elektrolyten ist nicht stärker, als für die Zerlegung erforderlich ist.
Beim Inbetriebsetzen des Apparates sind. die Zellen und sämtliche. Kanäle mit dem Elektrolyten
gefüllt. Durch die elektrolytische Zersetzung der Flüssigkeit bilden sich Gase auf entgegengesetzten Seiten des Diaphragmas
jeder Zelle, die nach den Sammelkanälen geleitet werden, wo sie den Elektrolyten verdrängen.
Das abwärts gerichtete Mundstück jedes Sammelkanals verhindert jedoch das Entweichen
dieser Gase. Allmählich wird die ganze Menge des in dem Kanal befindlichen Elektrolyten
durch die Gase verdrängt, und der Druck des Gases wächst, bis der Gasdruck groß genug ist, den Druck im Dom zu überwinden,
worauf das Gas vom Kanal in den Dom durch den am Boden des Domes befindlichen Elektro-
lyten hindurch übertritt. Wird das abwärts gerichtete Ende des Kanals nach unten verlängert,
so wächst der Druck innerhalb der Zelle. Wird jedoch das Ende des Kanals gehoben,
so erniedrigt sich der Druck in der Zelle. Befinden sich die Austrittskanten in gleicher Höhe, so ist der Druck auf beiden
Seiten des Diaphragmas gleich. Verbindet man die beiden Dome am Boden, so gleicht
ίο sich der Druck auf den Elektrolyten auf beiden
Seiten des Diaphragmas aus, wobei der Rückdruck der Gase in den Sammelkanälen den inneren Druck jeder Zelle so bestimmt,
daß der gewünschte Flüssigkeitsstand des Elektrolyten auf den verschiedenen Seiten
jedes Diaphragmas aufrechterhalten bleibt.
Claims (1)
- Patent-Anspruch:Elektrolytische Zersetzungszelle mit filterpressenähnlichem Zusammenbau, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zersetzungsgase in die Sammelbenälter (f, g) ■überführenden Kanäle (/4, g4) mit abwärts gerichteten Mundstücken (fs, gs) versehen sind, deren Austrittskante den· Druck des Gases bestimmt.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US191403654XA | 1913-05-09 | 1913-05-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE288776C true DE288776C (de) |
Family
ID=32394472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT288776D Active DE288776C (de) | 1913-05-09 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE288776C (de) |
FR (1) | FR467945A (de) |
GB (1) | GB191403654A (de) |
-
0
- DE DENDAT288776D patent/DE288776C/de active Active
-
1914
- 1914-01-31 FR FR467945A patent/FR467945A/fr not_active Expired
- 1914-02-12 GB GB191403654D patent/GB191403654A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR467945A (fr) | 1914-06-24 |
GB191403654A (en) | 1915-02-11 |
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