-
Mehrzelliger Gasgenerltor
-
Die Erfindung betrifft einen mehrzelligen Gasgenerator mit einem Gehäuse,
das einen Hohlraum begrenzt, und im Gehäuse in einer Mehrzahl vorgesehene, parallel
angeordnete Kammern, die jeweils eine gaserzeugende Zelle bilden.
-
Anwendungszweck der Erfindung ist die Durchführung einer Elektrolyse
und insbesondere die Elektroylse von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff,
die eine als Knallgas bekannte Mischung bilden Die Elektrolyse stellt ein Verfahren
dar, bei dem ein elektrischer Strom durch eine Flüssigkeit geleitet wird, in der
er eine chemische Reaktion bewirkt. Besteht die Flüssigkeit aus Wasser, dann wird
durch die Elektrolyse das Wasser in zwei Gase, nämlich Wasserstoff und Sauerstoff
zerlegt. Bei der Elektrolyse des Wassers sammelt sich das Wasserstoffgas an der
als Kathode wirkenden Elektrode und das Sauerstoffgas an der als Anode wirkenden
Elektrode des Gasgenerators an. Da reines Wasser keinen geeigneten elektrischen
Leiter darstellt, wird zur Bildung einer elektrischleitenden Lösung dem Wasser ein
Salz wie Kaliumhydroxid z-ugegeben. Eine derartige Lösung ist als Elektrolyt bekannt.
Bei diesem Verfahren wird das Gas in einer Menge erzeugt, die eine Funktion der
Größe der mit dem Elektrolyten in Kontakt stehenden Oberfläche der Anode und der
Kathode und direkt proportional der durch den Gasgenerator fließenden Strommenge
ist.
-
Eine wichtige praktische Verwendung des auf diese Weise erzeugten
Knallgases ist als Brennstoff für Schweißgeräte. Bei dieser Art Anwendung entsprechen
die Anteile an elektrolytisch erzeugtem Sauerstoff
und Wasserstoff
(ein Teil Sauerstoff auf zwei Teile Wasserstoff) genau dem zur Rekombination (Verbrennung)
in einem Schweißbrenner benötigt ten Verhältnis.
-
Im allgemeinen sind die zur Zeit zur Erzeugung von Knallgas eingesetzten
Vorrichtungen sperrig und auch unwirtschaftlich. Aufgrund ihrer ungünstigen Betriebsdaten
sind sie zur Verwendung in transportablen oder tragbaren Geräten keineswegs ideal
geeignet.
-
Obwohl im Verlauf mehrerer Jahre viele Patente auf elektrolytische
Vorrichtungen erteilt worden sind, betreffen keine die Entwicklung einer wirksamen,
kompakten, mehrzelligen Anordnung von der hier beschriebenen Art.
-
Die US-PS 3 616 436 beschreibt ein einzelnes, aus Anode und Kathode
bestehendes Elektrodenpaar, das in einer einzigen elektrolytischen Zelle zwecks
Herstellung von Sauerstoff angeordnet ist.
-
Die US-PS 3 451 906 offenbart eine mehrzellige Vorrichtung zur Herstellung
von Halogenaten, Perhalogenaten oder Hypohalogenaten der Alkalim etalle.
-
Die US-PS 3 518 180 betrifft eine bipolare elektrolytische Zelle und
eine Zusammenstellung, bestehend aus einer Mehrzahl derartiger Zellen zur Verwendung
bei der Herstellung von Chloraten und Perchloraten.
-
Die US-PS 3 692 661 beschreibt eine Vorrichtung zum Entfernen von
Verunreinigungen und Ionen aus Flüssigkeiten.
-
Die US-PS 3 824 172 beschreibt eine elektrolytische Zelle zur Herstellung
von Alkalim etalichiorat en.
-
Die US-PSen 3 957 618, 3 990 962, 4 014 777 und 4 206 029 beschreiben
zusätzliche Vorrichtungen zur Herstellung von Knallgas.
-
Die US-PS 3 994 798 beschreibt eine Elektrodenzusammenstellung zur
Verwendung in mehrzelligen elektrolytischen Apparaturen.
-
Die US-PS 4 124 480 betrifft eine bipolare Zelle hauptsächlich zur
Verwendung bei der Herstellung von Natriumhypochlorit.
-
In den US-PSen 3 451 906, 3 518 180, 3 957 618, 3 990 962, 4 014 777,
3 994 798 und 4 124 480 werden die einzelnen Zellen in Reihenanordnung mit einem
elektrischen Strom versorgt. Dies ist wünschenswert, weil bei höheren Spannungen
geringere Ströme benötigt werden, was infolge der geringeren Gleichrichterverluste
zu verbesserter elektrischer Wirksamkeit führt.
-
In den US-PSen 3 451 906 und 4 014 777 werden bei den offenbarten
Vorrichtungen mehrere Zellen eingesetzt, die relativ zur Strömung des Elekfrolyts
parallel und nicht in Reihe liegen. Somit werden alle Zellen unter dem gleichen
hydraulischen Druck betrieben. Diese Anordnung fördert eine rasche Kreislaufführung
des Elektrolyts, was für die Kühlung und auch für das Herausffihren des erzeugten
Gases von Vorteil ist und wodurch ein maximaler Kontakt zwischen dem Elektrolyten
und den Elektrodenoberflächen erhalten bleibt. Somit werden geringe Betriebs -temperaturen
und hohe Gas erz eugungsges chwindigkeit en erzielt.
-
Es ist zu bemerken, daß die in der US-PS 4 014 777 beschriebene Vorrichtung
sich der beiden vorstehend als vorteilhaft beschriebenen Merkmale bedient, d.h.
eine Reihenanordnung beim Durchleiten des elektrischen Stroms durch die Zellen und
einer Parallelanordnung beim Vorbeiströmen des Elelrtrolyts an den Platten. Bei
dem in dieser
US-PS beschriebenen Aufbau entsteht jedoch über
die Öffnungen der Einlässe und Auslässe für den Elektrolyten eine Überbrückung oder
ein Nebenstromzweig zwischen benachbarten Zellen, die sich aufgrund ihrer elektrischen
Reihenanordnung bei verschiedenen elektrischen Potentialen befinden. Die auftretenden
Leckströme führen zu elektrischen Verlusten, welche die Gesamtwirksamkeit der Vorrichtung
vermindern.
-
Der gleiche Nachteil besteht in gewissem Ausmaß bei den anderen in
Reihe geschalteten Anordnungen, die in den US-PSen 3 518 180, 3 957 618, 3 990 962,
3 994 798 und 4 124 480 offenbart sind. Zur Verringerung dieser Leckströime und
den damit verbundenen Verlusten ist es erforderlich, die Einlaß- und Auslaßöffnungen
derart auszubilden oder anzuordnen, daß das Verhältnis vonWeglänge durch jeden Einlaß
bzw. Auslaß zu Querschnittsdurchmesser desselben Wegs erheblich größer als 1 ist.
Die bei der in der US-PS 3 451 906 offenbarten Vorrichtung vorgesehenen Einlaß-
und Auslaßrohrleitungen neigen dazu; diese Verluste zu reduzieren, jedoch führen
sie nicht zu den hier beanspruchten Ergebnissen, welche eine Tragbarkeit und geringe
Kostenaufwendigkeit, insbesondere bei Anwendungen in Schweißgeräten, Atemgeräten
usw. unfassen. Ferner erfolgt bei keinen der vorbeschriebenen Ausführungsformen
eine Trennung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes.
-
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen neuen und verbesserten
elektrolytischen Gasgenerator vorzusehen, der insbesondere Wasser -stoff- und Sauerstoffgas
wirksam erzeugt.
-
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen.
-
Durch die Erfindung wird ein hochleistungsfähiger Gasgenerato1 unter
Verwendung einer neuen Zellenkonfiguration vorgesehen, bei dem ein
elektrischer
Stromweg in Reihe durch mehrere elektrolytische Zellen verläuft und parallele Elektrolytströmungswege
durch die Zellen führen.
-
Diese Zusammenstellung zeichnet sich durch geringe Herstellungskosten,
Tragbarkeit und geringe Leckstromverluste aus.
-
Ein Vorteil des erfindungsgemäß verbesserten und wirksamen Gasgenerators
ist das Vorsehen einer Reihenanordnung des elektrischen Stromwegs in Kombination
mit einer Parallelanordnung des Elektrolytströmungsweges durch die verschiedenen
Zellen der Vorrichtung in einem kompakten, neuen und leistungsfähigen Mehrz ellengasgenerator.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Steigerung der Leistungsfähigkeit
des Gasgenerators durch eine gegenständliche Anordnung von Bauteilen, bei denen
die Elektrolytströmung in einer Richtung geradlinig und senkrecht zur Richtung des
elektrischen Stroms durch die Zelle verläuft.
-
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist die Kombination einer Reihenführung
des elektrischen Stroms und einer Parallelführung der Elektrolytströmung durch die
Zellen mit einer neuen Anordnung von Einlaß-und Auslaßkanälen für den Elektrolyten,
bei der Leckströme und damit verbundene elektrische Verluste verringert werden.
-
Ein noch weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gasgenerators besteht
in der Möglichkeit zur Trennung und getrennten Abgabe des erzeugten Wasserstoffs
und Sauerstoffs.
-
Anhand der Figuren wird die Erfindung an bevorzugten Ausführungsformen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vereinfacht dargestellten
Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator zur Erläuterung seines Aufbaus;
Fig. 2 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Gasgenerators; Fig. 3 einen durch die Linie III-III verlaufenden Querschnitt durch
den Gasgenerator der Fig. 2, gesehen in Richtung der Pfeile; Fig. 4 eine vergrößerte
Darstellung des in der Fig. 3 von einem Kreis 4 umgebenen Teils des Gasgenerators;
Fig. 5 eine Draufsicht a7uf einen Trennrahmen, der als Bauelement des in der Fig.
2 gezeigten Generators dient; Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Elektrode zusammen
mit einem Rahmen, die als Bauelemente des in der Fig. 2 gezeigten Generators dienen;
Fig. 7 eine Perspektivansicht einer Deckplatte und/oder Trennplatte, die als Bauelement
des in der Fig. 2 gezeigten Generators dient; Fig. 8 eine auseinandergezogene Darstellung
einer Anzahl von Einzelelementen, die in Form eines Pakets gestapelt sind, um das
in der Fig. 2 gezeigte Aggregat zu bilden, wobei die Reihenfolge der Aufeinanderschichtung
der Bauelemente ersichtlich ist;
Fig. 9 eine auseinandergezogene
Perspektivansicht dreier Schlüsselelemente des Aggregats der Fig. 2, in der die
Elemente in einem Abstand voneinander gezeigt sind, um die Strömungswege des Elektrolyten
und des Gases durch die Einlaß- und Auslaßkanäle aufzuzeigen; Fig. 10 eine Draufsicht
zur Darstellung der drei Bauelemente der Fig. 9, die wie im Aggregat der Fig. 2
zusammengestapelt sind, wobei die Konturen der nicht sichtbaren Elemente durch unterbrochene
Linien dargestellt sind; Fig. -11 eine vereinfachte Darstellung zur Erläuterung
des Betriebs des in der Fig. 2 gezeigten Gasgenerators, der mit einem Elektrolyttank
und einem Stromversorgungsgerät verbunden ist; Fig. 12 die Reihenfolge in der die
Trennrahmen, Elektrodenrahmen und Elektroden bei einer zweiten Ausfuhrungsform des
erfindungsgemäßen Gasgenerators gestapelt sind; Fig. 13 einen Querschnitt durch
die zweite Ausführungsform der Erfindung, in der die Bauelemente in der in der Fig.
12 gezeigten Reihenfolge gestapelt sind; Fig. 14 eine Draufsicht auf einen abgewandelten
Trennrahmen, der in dem in der Fig. 17 gezeigten Aggregat verwendet wird; Fit .
15 eine Draufsicht auf eine Hälfte einer im Aggregat der Fig. 17 gezeigten Dichtung,
wobei die nichtgezeigte
andere Hälfte spiegelbildlich zur gezeigten
Hälfte ausgebildet ist; Fig. 16 eine Draufsicht auf eine Hälfte einer im Aggregat
der Fig. 17 gezeigten Elektrode' wobei die andere nichtgezeigte Hälfte spiegelbildlich
zur gezeigten Hälfte ausgebildet ist; Fig. 17 eine auseinandergezogene Darstellung
einer abgewandelten Ausführungsform der in den Figuren 1 bis 13 erläuterten Gasgeneratoren,
wobei die Schraubbolzenlöcher der verschiedenen in den Figuren 14 bis 16 gezeigten,
im Aggregat der Fig. 17 verwendeten Trennrahmen, Dichtungen und Elektroden zur Vereinfachung
der Darstellung nicht gezeigt sind; Fig. 18 eine Teildraufsicht auf ein Paar Trennrahmen
an einer Seite der Elektrode, wobei einer der Trennrahmen um 180° gegenüber dem
anderen gedreht worden ist, so daß nebeneinanderliegende Teile des in der Fig. 1
gezeigten Aggregats gebildet werden, in der die Elektrolyt- und Gasströmung in einer
Richtung dargestellt ist; Fig. 19 eine Teildraufsicht auf ein Paar Trennrahmen an
der anderen Seite der Elektrode, wobei eine um 1800 gegenüber der anderen gedreht
worden ist, so daß nebeneinanderliegende Teile des in der Fig. 17 gezeigten Aggregats
gebildet werden, in der die Elektrolyt- und Gasströmung; in einer zweiten Richtung
dargestellt ist;
Fig. 20 eine Teildraufsicht des anderen Endes
der in den Figuren 18 und 19 gezeigten Trennrahmen, in der die Elektrolytströmung
in das in der Fig. 17 gezeigte Aggregat dargestellt ist; und Fig. 21 einen Teilquerschnitt
durch zwei Dichtungen, von denen jeweils eine an einer anderen Seite einer Nickelfolie
angeordnet ist, zur Darstellung der Weise in der die Dichtung eine Abdichtung um
die durch Löcher in der Nickelfolienplatte verlaufende El ektrolyt - und Gasströmung
herum bildet.
-
Der in der Fig. 1 dargestellte, verbesserte Gasgenerator 20 umfaßt
parallele im Abstand voneinander angeordnete Elektrodenplatten 21a -21h, Elektrolysekammern
22a - 22g, eine Einlaßsammelleitung 23 für den Elektrolyten, eine Auslaßsammelleitung
24 für das Gas und den Elektrolyten, Einlaßkanäle 25, Auslaßkanäle 26, einen Zufiihrstutzen
27 für den Elektrolyten, einen Auslaßstutzen 28 für das Gas und den Elektrolyten,
eine positive Anschlußklemme 29 und eine negative Anschlußklemne 31. Der Generator
20 ist von einem versiegelten und elektrisch isolierenden Gehäuse 32 umschlossen,
das einen Hohlraum bildet, in dem die Kammern 22a - 22g ausgebildet sind.
-
Bei der besonderen Anwendung des Generators 20, die bei der Erfindung
von Hauptinteresse ist, wird der Generator 20 bei der Elektrolyse von Wasser zur
Erzeugung von Knallgas eingesetzt. Der verwendete Elektrolyt besteht aus einer Lösung
aus Kaliumhydroxid (KÖH) in destilliertem Wasser, wobei das Kaliumhydroxid zur Herstellung
der elektrischen Leitfähigkeit dient. Die Elektroden 21A - 21H bestehen aus flachen,
rechteckigen Platten, die aus Nickelblech herstellbar sind. Während des Betriebs
des Generators 20 tritt der Elektrolyt 33 durch den Zuführstutzen 27 ein und füllt
die Einlaßsammelleitung
23. Aus der Einlaßsanim elleitung 23 läuft
der Elektrolyt 33 durch die Einlaßkanäle 25 in die Kammern 22A - 22G ein und füllt
diese auf, wonach der Elektrolyt 33 durch die Auslaßkanäle 26 in die Auslaßsammelleitung
24 läuft, aus der der Elektrolyt 33 dann schließlich durch den Auslaßstutzen 28
austritt. Es ist sofort ersichtlich, daß die Kammern 22A - 22G mit ihren Einlaßkanälen
25 und ihren Auslaßkanälen 26 parallele Strömungswege zwischen der Einlaßsammelleitung
23 und der Auslaßsammelleitung 24 bilden. Die Sammelleitungen 23 und 24 weisen einen
genügend großen Querschnitt auf, so daß entlang ihrer Ausdehnung ein nur minimaler
Druckabfall entsteht.
-
In zusätzlicher Weise ist der Zuführstutzen 27 am Boden des Generators
20 und der Auslaßstutzen 28 an der oberen Seite des Generators 20 vorgesehen, so
daß die Gesamtlänge des vom Elektrolyten durch irgendeine der verschiedenen Kammern
22A - 22G zurückgelegten Wegs die gleiche ist, wie die des vom Elektrolyten durch
irgendeine der übrigen Kammern zurückgelegten Wegs. Diese Maßnahmen gewährleisten,
daß der Elektrolyt allen Kammern unter dem gleichen Druck zugeführt wird, und daß
die Strömungsgeschwindigkeit durch alle Kammern die gleiche ist.
-
Der elektrische Strom fließt von der positiven Anschlußklemme 29 zur
Elektrode 21A, durch den Elektrolyten in der Kammer 22A zur Elektrode 21B, von der
Elektrode 21B über die Kammer 22B zur Elektrode 21C, durch die Kammer 22C zur Elektrode
21D, durch die Kammer 22D zur Elektrode 21E, durch die Kammer 22E zur Elektrode
21F, durch die Kammer 22F zur Elektrode 21G, durch die Kammer 22G zur Elektrode
21H und dann zur negativen Anschlußklemme 31.
-
Die elektrische Leitfähigkeit der Elektroden 21A - 21H ist groß, so
daß zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der benachbarten 31el troden
21A und 2 1B, 21B und 21C usw. die Potentialdiffeß enz einheitlich ist. Die Stromdichte
im Elektrolyten zwischen einer Elektrodc
und der nächsten ist
sehr einheitlich, weil der Elektrolyt eine hohe Dichte aufweist und kontinuierlich
im Kreislauf geführt wird.
-
Aufgrund des bestehenden Spannungsabfalls von einer Elektrode zur
nächsten besteht eine Potentialdifferenz zwischen benachbarten Kammern.
-
Infolge dieser Potentialdifferenz kann ein Lecks rom von jeder Kammer
zur nächsten fließen. Es fließt, z.B., ein Leckstrom von der Kammer 22a zur Kammer
22b. Dieser Leckstrom nimmt zwei Wege. Der erste Weg führt von der Kammer 22a durch
seinen Einlaßkanal 25 zur Ein laßsammelleitung 23 und dann durch den dazwischenliegenden
Einlaßkanal 25 zur Kammer 22B. Der zweite Weg führt von der Kammer 224 durch seinen
Auslaßkanal 26 zur Auslaßsammelleitung 24 und dann durch den dazwischenliegenden
Auslaßkanal 26 zur Kammer 22B. Die Leckströme werden in beiden Fällen selbstverständlich
vom Elektrolyten getragen. Leckströme fließen in ähnlicher Weise von der Kammmer
22B zur Kammer 22C, von der Kammer 22C zur Kammer 22D usw. . Was die Gaserzeugung
betrifft, so sind diese Leckströme unproduktiv. Sie verbrauchen Leistung und reduzieren
somit die Betriebswirksamkeit und führen zu einer unerwünschten Erwärmung des Elektrolyten.
-
Zwecks Verringerung der Leckströme sind die Einlaß- und Auslaßkanäle
25 bzw. 26 mit kleinen Querschnitten versehen. Die Länge jedes Kanals beträgt vorzugsweise
das Mehrfache der Breite oder des Durchmessers seiner Querschnittsfläche.
-
Innerhalb jeder der Kammern 22A - 22B fließt ein Strom von der mehr
positiven Elektrode zur mehr negativen Elektrode. Somit dient die Fläche der Elektrodenplatte
von der der Strom abfließt als Anode für die betreffende Kammer, während die Fläche
der anderen, gegenüberliegenden Elektrodenplatte, zu der der Strom hinfließt, zur
Kathode wird. Wie ersichtlich, dient die abgenvandte Fläche der als Kathode
für
die Kammer 22A wirkenden Elektrode als Anode für die Kammer 22B. Die Elektrode 21B
und die Elektroden 21C - 21G sind somit sogenannte bipolare Elektroden, die jeweils
eine als Anode verwendete Fläche und eine gegenüberliegende, als Kathode verwendete
Fläche aufweisen. Innerhalb jeder Kammer führt der Stromfluß von der Anode zur Kathode
zur Erzeugung von Sauerstoff und Wasserstoff, wobei der Sauerstoff 34 an der Anode
und der Wasserstoff 3-5 an der Kathode entsteht. Der Sauerstoff und der Wasserstoff
werden von dem durch die Kammer hindurchfließenden Elektrolyten mitgenommen und
aus der Kammer ausgetragen, wobei das Gas und die Elektrolytmischung durch den jeweiligen
Auslaßkanal 26 jeder Kammer in die Auslaßsammelleitung 24 und dann durch den Auslaßstutzen
28 in eine (in der Fig. 1 nicht gezeigte) Sammelkammer fließt.
-
Der GasgeneiaLor 40 der Figuren 2 und 3 stellt eine weitere Ausführungsform
der Erfindung dar und umfaßt eine Anzahl von flachen oder planaren Elementen, die
sich aufgestapelt oder in Schichtanordnung zwischen Endabdeckungen oder Endplatten
37 befinden und mit Schraubbolzen 41 und Muttern 42 in Form einer Einheit oder eines
Aggregats zusammengehalten werden.
-
Die Endabdeckungen oder Endplatten 37 umfassen aus Polyamid oder einem
ähnlichen, elektrisch isolierenden Material, welches feuchtigkeitsundurchlässig
ist, geformte rechteckige Platten 43. An den Rändern der Platten 43 sind Löcher
44 zur Aufnahme der Schraubbolzen 41 vorgesehen. An einem Ende des Generators 40
sind an der Endplatte 37 zwei Einlaßstutzen 45 und 46 für den Elektrolyten und am
anderen Ende des Generators 40 sind an der Endplatte 37 zwei Auslaßstutzen 45 und
46 für das Gas und den Elektrolyten vorgesehen.
-
Die Sutzen 45 und 46 iilii hohl und r«hrförn7ig und/oder zylinderfarnltg,,
wobei ihre in Axialrichtullg verlaufenden Öffnungen 47 Durchlässe durch
die
Endabdeckungen oder Endplatten 37 bilden. In der Mitte der Endabdeckung oder Endplatte
37 ist eine Schraubklemme 48 vorgesehen, die durch die Abdeckung oder Platte 37
hindurch mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der Abdeckung oder Platte 37
befindlichen (nichtgezeigten) Kontaktknopf elektrischleitend verbunden ist und eine
Möglichkeit zum Verbinden des Generators 40 mit der positiven oder negativen Anschlußklemme
einer Strc,mversor6ng bietet. Beim Gasgenerator 40 sind zwei derartige Endabdeckungen
-oder Endplatten 37 vorgesehen, von denen sich jeweils eine an einem Ende des Pakets
aus schicbtförmig angeordneten flachen Elementen befindet.
-
Die Figur 5 zeigt ein Abstands element 49 in Form eines rechteckigen
Rahmens aus Polyamid. Die beiden längeren Seitenteile 51 und 52 des Elements 49
sind von gleichmäßiger Breite, wobei jedoch die beiden Endteile 53 und 54 des Elements
49 an einer Seite breiter als an der anderen sind und wobei die schmale Seite des
Endteils 53 diagonal gegenüber der schmalen Seite des Endteils 54 liegt.An der schmalen
Seite jedes der Endteile 53 und 54 befindet sich ein keilförmiger Ausschnitt oder
eine Kerbe 55 an der Innenseite des Elements 49. Der Ausschnitt oder die Kerbe 55
dient zur Bildung eines Kanals flir die Strömung des Elektrolyten und Gases, wie
noch beschrieben werden soll. In jedem der Endteile 53 und 54 des Elements 49 sind
zwei Löcher 58 vorgesehen, die als Durchlässe für Gas und den Elektrolyten dienen,
während zusätzliche Löcher 59 im Abstand voneinander entlang des Umfangs des Elements
49 vorgesehen sind, um die Schraubbolzen 41 des Gasgenerators 40 aufzunehmen. In
der Fig. 5 sind mit unterbrochenen Linien 61 die Konturen eines identischen Elements
49 dargestellt, welches in der Weise umgedreht worden ist, daß sich die Ausschnitte
oder Kerben 55 jeweils an der anderen Seite befinden, als dies bei dem mit durchgezogenen
Linien dargestellten Element 49 der Fall ist.
-
Die Fig. 6 zeigt ein Elektrodenelement 62, das einen rechteckigen
Elektrodenrahmen 63 aus Polyamid und eine rechteckige Elektrodenplatte 64 umfaßt.
Zur Verwendung in einem Knallgasgenerator ist die Elektrodenplatte 64 aus Nickel
hergestellt. Der Rahmen 63 besteht aus vier Seitenteilen gleichmäßiger Breite, die
eine rechteckige mittlere Öffnung umgeben, welche zur Aufnahme der Elektrodenplatte
64 in enger Paßform bemessen ist. Die anderen Abmessungen des Rahmens 63 sind denen
des Elements 49 gleich, wobei Löcher 58, die mit den Löchern 58 des Elements 49
ausrichtbar sind, an gleichen Stellen und im gleichen Abstand voneinander vorgesehen
sind, wie dies beim Element 49 der Fall ist. Es sind übrigens auch an den gleichen
Stellen wie dies beim Element 49 der Fall ist, Schraublöcher 59 vorgesehen.
-
Von jedem der vier Löcher 58 ausgehend erstreckt sich ein schmaler
Schlitz 65 nach innen, wobei die Schlitze 65 parallel zu den Endteilen 66 des Rahmens
63 verlaufen und kurz vor dem an der Mitte des entsprechenden Endteils 66 befindlichen
Schraubloch 59 enden. Die Schlitze 65 dienen als Gas- und Elektrolytdurchlässe im
zusammengestellten Generator 40, wie noch beschrieben werden soll.
-
Ein Trennelement 67 aus Zellglas, das auch als Bauelement des Gasgenerators
40 verwendet wird, ist in der Fig. 7 gezeigt. Die Außenabmessungen dieses Elements
67 entsprechen denen der Abstandselemente 49 und der Rahmen 63 und das Element 67
ist an den gleichen Stellen mit entsprechend passenden Löchern 58 und 59 versehen.
-
Im Gasgenerator 40 sind die soeben beschriebenen Elemente schichtenförmig,
eines direkt neben dem anderen in der in der Fig. 8 gezeigten Reihenfolge angeordnet.
Angefangen am oberen Ende dieser Figur beginnt die Reihenfolge mit einem Elektrodenelement
62, gefolgt von einem í lzsli rdselement aS3, einem Trennelement 67 aus Zellglas
einem weiteren Abstandselement 49, einem weiteren Elektrodenelement
62,
einer Abstands element 49, einem Trennelement 67 einem Abstandselement 49 usw. Jedes
nachfolgende Abstandselement 49 ist gegenüber dem vorhergehenden Abstandselement
49 umgekehrt angeordnet, so daß die Lagen der Ausschnitte oder Kerben 55 abwechselnd
an der einen oder an der anderen Seite liegen. Aus dem in der Fig 3 gezeigten Querschnitt
des Generators 40 ist ersichtlich, daß die Elemente 49, 62 und 67 in der gleichen,
soeben beschriebenen Reihenfolge schichtenförmig angeordnet sind.
-
Das Zusammenwirken zwischen den Löchern 58, den Schlitzen 65 und den
Ausschnitt-n oder Kerben 55 zur Bildung von Einlaß- und Auslaßkanälen und Einlaß-
und Auslaßsammelleitungen für den Elektrolyten und das erzeugte Gas geht aus den
Figuren 9 und 10 hervor. Diese zeigen zwei Abstands elem ente 49, von denen jeweils
eine an einer Seite eines Elektrodenelements 62 angeordnet ist. Eines der Abstandselemente
49 befindet sich in umgekehrter oder umgedrehter Lage gegenüber dem anderen, so
daß einer der Ausschnitte oder Kerben 55 zur Rechten und einer zur Linken der Mittelachse
des Gasgenerators liegt.
-
Wie ebenfalls in der Fig. 9 gezeigt ist, sind die Löcher 58 der beiden
Abstandselemente 49 und die Löcher 58 des Elektrodenelements 62 miteinander ausgerichtet,
um gemeinsame Kanäle oder Durchlässe zu bilden, die senkrecht durch die schichtenartig
angeordneten Elemente verlaufen. Die vier Löcher 58 in jedem Element bilden zusammen
mit den vier Löchern 58 aller anderen Elemente vier Kanäle oder Durchnässe durch
das schichtenartig zusammengesetzte Aggregat.
-
Aus der Fig. 9 ist auch entnehmbar, daß das Ende des sich von dem
an der linken Seite befindlichen Lochs 58 des Elektrodenelements 62 wegerstrt-)cl;~;lticl
Schlitzes 65 mit dem Ausschnitt oder der Kerbe 55
des hinter dem
Elektrodenelement 62 befindlichen Abstandselements 49 in Verbindung steht, während
das Ende des anderen, sich von dem an der rechten Seite des Elektrodenelements 62
befindlichen Lochs 58 hinwegerstreckenden Schlitzes 65 mit dem Ausschnitt oder der
Kerbe 55 des vor dem Elektrodenelement 62 befindlichen Abstandselements 49 in Verbindung
steht. Es ist somit erkennbar, daß der sich bewegende Elektrolyt und das an der
entlegenen Oberfläche der Elektrodenplatte 64 entwickelte Gas frei nach oben entlang
der Oberfläche der Elektrodenplatte 64 in den Ausschnitt oder die Kerbe 55 des hinteren
Abstandselements 49, durch den Schlitz 65 und in den Durchlaß oder Kanal fließen
können, der VOn den miteinander ausgerichteten Löchern 58 an der oberen linken Kante
der schichtenförmig gestapelten, in der Fig. 2 gezeigten Elemente gebildet wird.
Auf ähnliche Weise konnen der Elektrolyt und das an der vorderen Fläche der Elektrodenplatte
64 entwickelte Gas entlang der vorderen Fläche der Elektrodenplatte 64 -in den Ausschnitt
oder die Kerbe 55 des vorderen, in der Fig. 9 dargestellten Abstandselements 49
und in den anderen Schlitz 65 und danach in den anderen Kanal oder Durchlaß strömen,
der von den miteinander ausgerichteten Löchern 58 an der oberen, rechten Kante der
in der Fig. 2 gezeigten, schichtenförmig gestapelten Elemente gebildetwird.
-
Der Elektrolyt (H2O + KOH) tritt durch die Stutzen 45 und 46 in die
in der Nähe des Bodens des Generators 40 von den miteinander ausgerichteten Löchern
58 gebildeten beiden Kanäle oder Durchlässe ein.
-
Aus diesen beiden Kanälen oder Durchlässen strömt der Elektrolyt entlang
den Schlitzen 65 des Elektrodenrahmens 63 zu den Ausschnitten oder Kerben 55 der
Abstandselemente 49. Der den Ausschnitt oder die Kerbe 55 des in der Fig. 9 gezeigten,
vorderen Elements 49 erreichende Elektrolyt fließt aus om Ausscllnitt oder der Kerbe
55 heraus in Richtung nach oben und entlang der Vorderfläche der in dieser Figur
gezeigten Elektrodcn1ite 64, führend der aus dem Ausschnitt
oder
der Kerbe 55 des in der Fig. 9 gezeigten hinteren Elements 49 austretende Elektrolyt
in Richtung nach oben entlang der abgewandten oder rückwärtigen Fläche der in dieser
Figur gezeigten Elektrodenplatte 64 strömt. Fließt ein Strom I von vorne in Pfeilrichtung
senkrecht zur Vorderfläche der Elektrodenplatte 64 hin, dann wird die Vorderfläche
der Elektrodenplatte 64 zur Kathode, während die Fläche der Rückseite der ELektrodenplatte
64 zur Anode wird. Das an der Vorderfläche entstehende Gas besteht aus Wasserstoff
und das an der Rückseite entstehende Gas aus Sauerstoff. Beide Gase bewegen sich
mit der Strömung des Elektrolyts nach oben, wobei der Wasserstoff 68 an der Vorderseite
seinen Weg in den Ausschnitt oder die Kerbe 55 des vorderen Abstandselements 49
findet und dem Schlitz 65 folgend in den Kanal oder Durchlaß eintritt, der an der
oberen rechten Kante des Gasgenerators 40 von den miteinander ausgerichteten Löchern
58 gebildet wird, während der an der Rückseite entstehende Sauerstoff 69 in den
Ausschnitt oder die Kerbe 55 des hinteren Elements 49 fließt und durch den Schlitz
65 den Kanal oder Durchlaß erreicht, der an der oberen linken Kante des Gasgenerators
40 von den miteinander ausgerichteten Löchern 58 gebildet wird.
-
In dem aus den beschriebenen Elementen zusammengesetzten Gehäuse des
Gasgenerators 40 bilden die Schlitze 65 somit Einlaß- und Auslaßkanäle, die den
Kanälen 25 bzw. 26 des Gasgenerators 20 entsprechen.
-
Die langgestreckte und schmale Form der durch die Schlitze 65 gebildeten
Kanäle ergibt den benötigten, hohen elektrischen Widerstand dieser Einlaß- und Auslaßkanäle,
der eine Verkleinerung der Leckströme auf Minimalwerte gewährleistet.
-
Die Trennelemente 67 aus Zellglas, die in den Figuren 9 und 10 nicht
gezeigt sind, von denen sich jedoch eines vor dem vorderen Element 49 und eines
unmittelbar hinter dem hinteren Element 49 befindet, lassen
den
Ionenstrom I mit Leichtigkeit durchfließen, sperren jedoch den Durchfluß der erzeugten
Gase. Da aufeinanderfolgende Abstandselemente 49 zueinander umgekehrt oder umgedreht
angeordnet sind, so daß die Lagen der Ausschnitte oder Kerben 55 gegeneinander versetzt
sind, wird der Sauerstoff ständig zur linken Seite und der Wasserstoff ständig zur
rechten Seite des beschriebenen Gasgenerators 40 hin geleitet. Mittels der Trennelemente
67 auS Zellglas werden die erzeugten Sauerstoff- und Wasserstoffgase voneinander
getrennt und getrennt aus dem Gasgenerator 40 abgegeben.
-
Anhand der Figuren 3 und 4 werden die Mittel, mit denen im Gasgenerator
40 der Sauerstoff und der Wasserstoff voneinander getrennt werden, noch näher erläutert.
Wie am besten aus der Fig0 4 hervorgeht, fließt der elektrische Strom I von links
nach rechts durch eine erste Elektrodenplatte 64, eine Elektrolytschicht 71, ein
Trennelement 67, eine zweite Elektrolytschicht 72 und eine zwei te Elektrodenplatte
64' hindurch. Innerhalb der Elektrolytschichten 71 und 72 fließt der Elektrolyt
innerhalb der fensterartigen Öffnungen von Abstandselementen 49, die jeweils zwischen
dem Trennelement 67 und der Elektroden-«13atte 64 bzw. der Elektrodenplatte 64'
angeordnet sind. Die rechte Oberfläche 73 der Elektrodenplatte 64 bildet eine Anode,
so daß das an dieser Oberfläche entstehend Gas 74 Sauerstoff ist, während die linke
Oberfläche 75 der Elektrode 64' eine Kathode bildet, so daß das an dieser Oberfläche
entwickelte Gas 76 Wasserstoff ist. Während das Trennelement 67 aus Zellglas den
elektrischen Strom I mit Leichtigkeit leitet, sperrt es wirksam den Durchfluß des
an der Oberfläche 73 erzeugten Sauerstoffes oder des an der Oberfläche 75 erzeugten
Wasserstoffes und verhindert ein Vermischen dieser Gase, Die Elcktrolytschicllten
71 und 72 sjnd ziemlich @@@@@@@ @@@@@ ihre niclrcn der Dicke des Abstandselements
49 gleich sind, das beliebig
dülln sein kann. Auf diese Weise wird
in diesem Aggregat ein enger Elek{rodenabstand erzielt, ohne daß Probleme aufgrund
von geringen mechanisch en Toleranzen auftreten. Da die nebeneinanderliegenden Elektrodenplatten
64 und 64' einen nur kleinen Abstand voneinander aufweisen, ist die Ionenweglänge
klein, wodurch die Leitfähigkeit gefördert wird. Der enge Elektrodenabstand gewährleistet
zusätzlich einen maximalen Kontakt zwischen dem im Kreislauf geführten Elektrolyten
und den Elektrodenoberflächen, an denen das Gas entsteht. Somit wird eine wirtschaftliche
und wirksame Gaserzeugung in einem Aggregat erzielt, welches die Trennung des Sauerstoffes
und des Wasserstoffes ermöglicht.
-
In einem komplett zusammengesetzten Generator 40 sind die Elemente
in der in der Fig. 8 dargestellten Reihenfolge schichtenförmig gestapelt, wobei
sich an jedem Ende des Stapels oder Pakets ein Elektrodenelement 62 befindet. Eine
Endabdeckung oder Endplatte 37 ist an jedem Ende des Elementstapels aufgesetzt,
wobei die Löcher 44 der Platte 37 mit den Löchern 59 der Elemente 49, 62 und 67
ausgerichtet sind.
-
Die Einlaßstutzen 45 und 46 der vorderen Abdeckung oder Platte 37
befinden sich in bevorzugter Weise in der Nähe des Bodens des Aggregats, wie dies
in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, während die Auslaßstutzen 45 und 46 der hinteren
Abdeckung oder Platte 37 am oberen Teil des Aggregats (oder umgekehrt) angeordnet
sind, so daß die Weglängen des parallel durch die einzelnen Zellen geführten Elektrolyten
alle gleich sind.
-
Zum Zusammensetzen des Generators 40 werden die Elemente 49, 62 und
67 und die vorderen und hinteren Endabdeckungen oder Endplatten 37 wie vorstehend
beschriebell stapelartig angeordnet und miteinander ausoerichtet wonach die Schraul3llnlzen
41 durch die Löcher 44 und 59 geführt und mit den Muttern 42 befestigt werden. Nach
dem Anziehen
der Muttern 42 wird ein abgedichtctes Aggregat erhalten,
bei dem die Rahmen der Elemente fest aneinander gedrückt sind, so daß der Elektrolyt
darin aufgenommen werden kann. Durch vorheriges Beschichten der gegeneinander anliegenden
Oberflächen der Elemente mit einer Verbindungszusammensetzung oder einem Dichtungsmaterial
läßt sich selbstverständlich eine verbesserte Abdichtung gegenüber dem Elektrolyten
erzielen.
-
Die Fig. 11 zeigt eine komplette Gaserzeugungsanlage 100 mit dem in
der Fig. 3 gezeigten Generator 40. einer elektrischen Stromquelle 101, einen Tank
102 zum Trennen des Gases vom Elektrolyten und eine Pumpe 103. Die Pumpe 103 liegt
iii einer Rohrleitung 104, die vom Boden des Tanks 102 zu den Einl^ßstutzen 45 und
46 des Gasgenerators 40 führt. Von der oberen Abdeckung des Tanks 102 ragt eine
senkrechte Trennwand 105 nach unten in den im Tank 102 enthaltenen Elektrolyten
106 hinein. Die Trennwand 105 bildet somit oberhalb der Oberfläche des Elektrolyten
106 zwei Sammelkammern 107 und 108 für die Gase.
-
Eine Rohrleitung 81 verbindet die Kammer 108 mit dem Auslaßstutzen
45 des Gasgenerators 40 und eine Rohrleitung 82 verbindet die Kammer 107 mit dem
Auslaßstutzen 46. Gaslieferleitungen 83 und 84 sind vorgesehen, um die Gase aus
den Kammern 107 bzw. 108 abzuziehen.
-
Die positive Anschlußklemme der Stromquelle 101 ist mit der Anschlußklemme
48 an der Einlaßseite des Gasgenerators 40 und die negative Anschlußklemme der Stromquelle
101 ist mit der Anschlußklemme 48 an der Ausgangsseite des Gasgenerators 40 verbunden,
wobei die beiden Klemmen 48 jeweils mit den an ihren Enden des Generators 40 liegenden
Elektrodenplatten 64 verbunden sind, so daß der von der Quelle 101 gelieferte Strom
in Reihe durch die gestapelten Elemente des G.lsScnc Isators 40 fließt, wie bereits
beschrieben worden ist.
-
Die Pumpe 103 fördert den Elektrolyten 106 vom Boden des Tanks 102
zu den Einlaßstutzen 45 und 46 des Gasgenerators 40, in dem der Elektrolyt 106 entlang
den parallelen Strömungswegen durch die zwischen den Elektroden 64 gebildeten Zellen
fließt. Der erzeugte Sauerstoff wird am Auslaßstutzen 45 und der erzeugteWasserstoffam
Auslaßstutzen 46 abgegeben. Der Sauerstoff wird von der Rohrleitung 81zusammen mit
restlichem Elektrolyten in die Kammer 108 und der Wasserstoff wird von der Rohrleitung
82 zusammen mit restlichem Elektrolyten in die Kammer 107 geführt. Der restliche
Elektrolyt wird im Tank 102 aufgefangen, während der Wasserstoff und der Sauerstoff
durch die Leitungen 83 bzw. 84 entfernt werden.
-
Während der beschriebene Gasgenerator dazu ausgelegt ist, die Sauerstoff-
und Wasserstoffprodukte getrennt zu liefern, lassen sich die Elemente 49 und 62
auch in einer anderen, einfachen Anordnung verwenden, falls eine getrennte Lieferung
der beiden Gase nicht benötigt wird, wie dies z.B. der Fall ist, wenn es sich bei
dem erzielten Endprodukt um Knallgas handelt, das zur Verwendung bei Schw-eißarbeiten
vor-gesehen ist.
-
Bei einem Gasgenerator der zuletzt beschriebenen Art sind die Elemente
49 und 62 in der in den Figuren 12 und 13 gezeigten Reihenfolge gestapelt. Angefangen
am rechten oder linken Ende des dargestellten Aggregats beginnt diese Reihenfolge
mit einem Elektrodenelement 62, gefolgt von einem Abstandselement 49, einem weiteren
Elektrodenelement 62, einem Abstandselement 49 usw. Jedes nachfolgende Abstandselement
49 ist gegenüber dem vorhergehenden, wie dargestellt, umgedreht oder umgekehrt,
um zu vermeiden, daß sich die zu beiden Seiten der Elektroden 64 befindlichen HohlrKiume
der Ausschiiitte oder Kerben 55 gegenüberliegen, weil andernralls an den ents lrt
clìenden Stellen Leckströme auftreten können.
-
In der im Querschnitt gezeigten Ansicht der Fig. 13 sind die Elemente
49 und 62 in der soeben beschriebenen Reihenfolge gestapelt, wobei sich ein Elektrodenelement
62 an jedem Ende befindet. Der Strom I fließt von links nach rechts durch die gestapelten
Elemente hindurch und der Elektrolyt 85 strömt von unten nach oben durch die zsammengestellten
Elemente entlang den parallelen Wegen, die jeweils zwischen benachbarten Elektroden
64 liegen. Der Elektrolyt 85 fließt somit in Form dünner Schichten, die senkrecht
zur Fließrichtung des elektrischen Stroms I stehen. Das erzeugte Knallgas 86 wird
am oberen Ende des Aggregats durch Auslaßstutzen abgezogen, die mit den Ausschnitten
oder Kerben 55 und den Schlitzen 65, die in den Abstandselementen 49 bzw. den Elektrodenrahmen
63 ausgebildet sind, in Verbindung stehen.
-
Infolge der rechtwinkligen Beziehung zwischen der Fließrichtung des
elektrischen Stroms I und der Strömungsrichtung des Elektrolyten 85 ist die Weglänge
des elektrischen Stroms auf ein Minimum reduziert, was zur Optimierung der Leistungsfähigkeit
des Gasgenerators beiträgt.
-
Die unter Druck erfolgende parallele Strömung des Elektrolyten gewährleistet
einen maximalen Oberflächenkontakt zwischen dem Elektrolyten hoher Dichte und den
Elektroden, welcher in nur minimalem Ausmaß durch das an den Elektrodenoberflächen
entwickelte Gas verringert wird, so daß sich eine hohe Geschwindigkeit der Gaserzeugung
erzielen läßt. Bei einer Vergrößerung der Strömungsgeschwincl;gkeit des Elektrolyten
wird dieser vorteilhafte Zustand noch verbessert.
-
Die vorstehend offenbarten Ausführungsformen des mehrzelligen Gasgenerators
beruhen auf dem Konzept, wonach ein Elektrolyt unter Druck im Kreislauf durch enge
Kammern innerhalb eines Hohlraums des Gehäuses des Gasgenerators geführt wird. Dieses
Konzept wird unter Verwendung von zwei Arten von Kunststoffrahmen und rechteckircn
ektrodenplit t en verwirklicht, die zu einem Zell eflnre?t QC-siallelt angeordnet
werden. Die Stapelanordnung und die Fließwege dieser mehrzelligen Zusammenstellungen
wurden unter Bezugnahme
auf die Figuren 1 bis 13 beschrieben.
-
Die Figuren 14 bis 21 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
in der Dichtungen zwischen den Elektrodenplatten und den Zellenrahmen eingesetzt
werden, um das Austreten des Elektrolyten an Leckstellen zwischen den Rahmen zu
verhindern. Ferner sind bei den Ausführungsformen der Figuren 14 bis 21 zur Verringerung
von Materialkosten die Dicken der elektroden gegenüber denen der Elektroden der
in den Figuren 1 bis 13 gezeigten Ausführungsformen reduziert und in jeder Zellenkammer
mehrfache Einlässe und Auslässe vorgesehen, um die Bildung eines gleichinäßigen
Strömungsmusters in jeder Kammer zu fördern.
-
Wie in der Fig. 17 gezeigt ist, umfaßt die Zusammenstellung 90 der
Gasgeneratorbauteile eine Mehrzahl von Elektrodenplatten 91 aus Nickelfolie, Dichtungen
92 und Zellenrahmen 93, die in bestimmter Reihenfolge angeordnet sind.
-
Die Figuren 14 bis 16 zeigen einen Zellenrahmen 93, einen Teil einer
Dichtung 92 und einen Teil einer Elektrodenplatte 91 aus Nickelfolie, wobei zu Zwecken
einer besseren Erläuterung mehr Einzelheiten dargestellt sind, als in der Fig. 17.
-
Der Zellenrahmen 93 stellt das wichtigste Bauteil der Zusammenstellung
90 dar und ist von einer derartigen Form, daß er eine Zellenkammer in seinem inneren
Hohlraum 94 bildet und einen Querkanal 95, ein Orientierungslangloch 96, eine Mehrzahl
von im Abstand zueinander vorgesehener Kerben 97 an einem seiner Endteile eine Mehrzahl
von Dichtungsschraublöchern 98 und Durchlaßlöcher 99 für den Elektrolyten und den
erzeugten Gasstrom aufweist. Die Durchlaßlöcher 99, der Querkanal 95, die Kerben
97 und das Orientierungslangloch
96 sind derart angeordnet, daf3
der eine von zwei benachbarten Zellenrahmen 93 gegenüber dem anderen um 1800 gedreht
sein kann, sodaß, wie in der Figur 17 gezeigt ist, bei dem einen Zellenrahmen 93
der Querkanal 95 oben liegt, während bei dem anderen Zellenrahmen 93 die Kerben
97 oben liegen. Auf diese Weise entstehen die gewünschten Strömungswege und Strömungsmuster
für den Elektrolyten und das Gas.
-
Die aus einer Nickelfolie bestehende Elektrodenplatte 91 ist sehr
dünn und weist eine Dicke von nur ungefähr 0, 076 mm auf. Diese relativ dünne Elektrode
ergibt nicht nur den Vorteil einer Materialeinsparung im Vergleich mit den Elektroden,
die bei den in den Figuren 1 bis 13 gezeigten Ausführungsformen verwendet werden,
sondern ist auch viel biegsamer, so daß sie sich geringfügigen Ungenauigkeiten der
Bemessungen der übrigen Bauteile innerhalb des Gasgeneratoraggregats anpassen kann.
-
Die Notwendigkeit der Dichtungen 92 zur Erzielung von guten Abdichtungen
zwischen den Ze11enrahmen 93 und den Elektrodenplatten 91 und anderen benachbarten
Rahmen 93 innerhalb des Gasgenerators 90 hängt von der Ebenheit und Gleichförmigkeit
der Bauteile des mehrzelligen Gasgenerators ab. Während es möglich ist, einige Teile
genau anzufertigen, so daß keine Dichtungen benötigt werden, ergeben sich bei der
Herstellung zuverlässigere Ergebnisse unter Verwendung von Dichtungen bei den Elektroden.
-
Da jede Reihe von Durchlaßlöchern 99 der verschiedenen Platten des
mehrzelligen Aggregats eine Sammelleitung bildet , ist es wichtig zu erkennen, daß
Leckströme zwischen einer Elektrodenplatte 91 und irgendeiner anderen Elektrodenplatte
91 fließen können, so lange ein Verbindungsweg durch den Elektrolyten besteht. Zur
Unterdrückung von Leckströmen innerhalb irgendeiner der Sammelleitungen sind die
Durchiaßlöcher 99 jeder Elektrodenplatte 91 in der in der Fig. 21 dargestellien
Weise isoliert. Die Isolierung dieser Löcher 99 entstciit dadurch, daß die aus einem
e1;9stischen oder nachgebenden KunsLst 0 ffl } c rial hergesteliten Dichtungen
durch
das Anziehen der Montageschraubbolzen und -muttern 41 bzw. 42 zusammengedrückt werden.
Dieses elastische oder nacigebcnde Material wird von beiden Seiten um die Kanten
der Löcher 99 hei. uiigebogen und zusammengepreßt, so daß die Kanten der Löcher
99 gegenüber dem hindurchfließenden Elektrolyten isoliert werden.
-
Die Grundfunktion des in den Figuren 14 bis 21 dargestellten mehrzelligen
Gasgenerators ist ähnlich derjenigen des unter Bezugnahme auf die Figuren 12 und
13 beschriebenen Gasgenerators. Der Elektrolyt vgird nullter Druck durch die Durchlaßlöcher
99 eingeführt und füllt alle Hohlräume oder Zellenkammern 94 auf, die von den zu
beiden Seiten der in der Figur 17 gezeigten mittleren Elektrodenplatte 91 angeordneten
Zellcwiraljmen 93 gebildet werden. Eine elektrische Stromquelle ist mit Anschlußklemmen
48 verbunden, die an den Endplatten oder Endelektrodenplatten 91 befestigt sind.
-
Sobald ein Strom durch den Gasgenerator fließt, beginnt die Entwicklung
der Gase, und die Gasblasen bewegen sich nach oben oder werden nach oben mitgenommen,
so daß das Gas gleichzeitig zu beiden von den Durchlaßlöchern 99 gebildeten Äuslaßsammelleitungen
strömt, wie aus den Figuren 17 bis 19 ersichtlich ist.
-
Bei dem in den Figuren 1 bis 11 dargestellten Gasgenerator wird das
Wasserstoffgas und das Sauerstoffgas getrennt erhalten. Die in der Figur 17 gezeigte
Zusammenstellung von Bauteilen läßt sich leicht zu dem Zweck abwandeln, einen Gasgenerator
zu ergeben, mit dem ebenfalls die beiden Gase getrennt erhältlich sind. Hierzu wird
jede zweite Elektrodenplatte 91 durch eine Zellglasfolie ersetzt. Z. B. kann die
Elektrodenplatte 91 in der Mitte der in der Figur 17 gezeigten Zusammenstellung
90 durch eine Zellglasfolie ersetzt werden. Beim Betrieb des auf diese Weise zusammengebauten
Generators wird dieser das Wasserstoffgas vom Sauerstoffgas bei der Entstehung dieser
Gase trennen. Da sich die Zellglasfolie als Trennzvard zwischen den Elektrodenplatten
befindet, kann sich das an den Anodenoberflächen entwickelte Gas nicht mit dem an
den Kathodenoberflächen entwicke
Nt(+n C. c. vermischen.
-
Es ist auch zu beachten, daß die mehrfachen Einlaßkanäle und Auslakkanäle
oder Durchlässe, die durch die im Abstand voneinander angeordneten Kerben 97 in
die Querkanäle 95 führen, das Entstehen einer gleichmäßigen Strömung des Elektrolyten
und der Gase durch jede Kammer und aus dem Gasgenerator heraus fördern.
-
Bei Versuchen mit einem Prototyp des erfindungsgemäßen Gasgenerators
entstanden pro Zeiteinheit außergewöhnliche Gasmengen, wobei die abgezogene Mischung
aus Gas und Elektrolyt einen ungewöhnlich hohen Gasgehalt aufwies. Das große Verhältnis
von Gas zu restlichern Elektrolyt blieb auch bei einer Erhöhung des Elektrolytdurchsatzes
aufrechterhalten.
-
Somit läßt sich aufgrund der Lehre dieser Erfindung ein hochwirksamer
und wirtschaftlicher Gasgenerator herstellen.
-
Obwohl nur wenige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und
beschrieben worden sind, ist es für einen Fachmann ersichtlich, daß sich innerhalb
des Rahmens des Erfindungsgedankens ns und der Paientansprilche verschiedene Änderungen
und Abwandlungen verwirklichen lassen.