DE341153C

DE341153C - Electrolytic water decomposition apparatus

Info

Publication number: DE341153C
Application number: DE1916341153D
Authority: DE
Original assignee: UNIVERSAL OXYGEN Co
Current assignee: UNIVERSAL OXYGEN Co
Priority date: 1916-11-18
Filing date: 1916-11-18
Publication date: 1921-09-26

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrolytischen Wasserzersetzungsapparat und insbesondere einen solchen, der aus einem metallenen als Elektrode der einen Polarität dienenden Behälter besteht, dessen metallener Deckel mit einer Elektrode der entgegengesetzten Polarität in den Behälter hineinragt, wobei zwischen Behälter und Deckel ein isolierter Diaphragmenträger eingeschaltet ist.The invention relates to an electrolytic water splitter, and more particularly one made of a metal container serving as the electrode of one polarity consists of a metal lid with an electrode of opposite polarity protrudes into the container, with an insulated diaphragm carrier between the container and the lid is switched on.

ίο Ein Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß am Träger bzw. an dessen röhrenförmigem Ansatz Diaphragmen von röhrenförmiger Form die Deckelelektrode umgeben und über diese hinausgehen, so daß der Raum, durch welchen die Gase nach oben entweichen, ringförmig ist, und daß ein Ring von gleichem Querschnitt für den Hochgang der Gase vorgesehen ist.ίο A characteristic of the invention is that that on the carrier or on its tubular extension diaphragms of tubular Shape surround the cover electrode and go beyond it, so that the space through which the gases escape upwards, is ring-shaped, and that a ring of the same cross-section is provided for the rise of the gases is.

Ein weiteres Kennzeichen besteht darin, daßAnother characteristic is that

ao der Behälter eine oder mehrere sich parallel zu den entgegengesetzten Behälterwandungen erstreckende und mit diesen Elektroden der einen Polarität bildende Zwischenwände besitzt, welche mit Öffnungen versehen sind, wobei die Deckelelektroden zwischen und parallel zu den Seiten und der Zwischenwand oder den Zwischenwänden des Behälters herabhängen. ao the container one or more parallel to the opposite container walls has intermediate walls extending and with these electrodes which form a polarity, which are provided with openings, with the lid electrodes between and parallel to the sides and the intermediate wall or hang down the partitions of the container.

Ein weiteres Kennzeichen besteht darin, daß der Diaphragmenträger mit einer der Zahl der Deckelelektroden entsprechenden Zahl röhrenförmiger Ansätze versehen ist, die sich bis unter den normalen Flüssigkeitsspiegel im Behälter erstrecken.Another characteristic is that the diaphragm support with one of the Number of the cover electrodes corresponding number of tubular lugs is provided, the extend below the normal liquid level in the container.

Endlich zeichnet sich der Erfindungsgegenstand dadurch aus, daß die die Deckelelektroden umgebenden röhrenförmigen Diaphragmen aus nichtätzendem, porösem und die Flüssigkeit durchlassendem Material bestehen, welches nach dem Eintauchen in den Elektrolyten für Gas undurchdringlich wird.Finally, the subject matter of the invention is characterized in that the cover electrodes surrounding tubular diaphragms made of non-corrosive, porous and the Liquid-permeable material, which after immersion in the electrolyte becomes impervious to gas.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt: In the drawings, an embodiment of the invention is shown:

Fig. ι ist teils Seitenansicht, teils Schnitt eines der Zersetzungselemente, das gemäß der Erfindung hergestellt ist.Fig. Ι is partly side view, partly section of one of the decomposition elements, which according to the Invention is made.

Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1.FIG. 2 is a section along the line 3-3 of FIG. 1 on an enlarged scale.

Die Vorrichtung umfaßt für gewöhnlich eine Anzahl von^getrennten Elementen oder Einheiten, von denen eine in den Zeichnungen dargestellt, die, in Reihenschaltung angeordnet, in der üblichen Weise mit einer gemeinsamen Elektrizitätsquelle verbunden sind.The device usually comprises a number of ^ separate elements or units, one of which is shown in the drawings, which, arranged in series, connected to a common source of electricity in the usual way.

Jedes Element besteht aus einem metallenen Behälter 1, der oben mit einem nach außen ragenden Flansche 2 versehen ist und an den Enden neben dem Boden Öffnungen besitzt, die von nach außen ragenden Flanschen 3 umgeben sind. Der Behälter ist außerdem mit einer oder mehreren (im vorliegenden Fall zwei) Zwischenwänden 4 versehen, die den Innenraum in eine Anzahl von Zellen ein- teilen, welche oben und unten offen sind. Die Zwischenwand und die äußeren Wände des Behälters bilden die negativen Elektroden"oder Kathoden des Elementes. Die Abschlußplatten 5 sind unter Zwischenschaltung von Dichtungs-Each element consists of a metal container 1, the top with an outward protruding flanges 2 and has openings at the ends next to the bottom, which are surrounded by outwardly protruding flanges 3. The container is also available with one or more (in the present case two) partitions 4, which divide the interior space into a number of cells, which are open at the top and bottom. The intermediate wall and the outer walls of the container form the negative electrodes "or Cathodes of the element. The end plates 5 are with the interposition of sealing

ringen 6 durch Bolzen mit den Flanschen 3 verbunden, die die Endöffnungen in dem unteren Teil des Behälters umgeben. Die Platten 5 sind mit Handöffnungen und mit nach außen ragenden Flanschen 7 ausgestattet, welche diese Öffnungen umgeben. Deckelplatten 8 sind unter Zwischenschaltung von Dichtungsringen 9 mit den Fianschen 7 durch Bolzen verbunden. Der Behälter besitzt eine gewölbte, metallene Deckelplatte 10, die mit einem Umfangsflansch 11 ausgestattet ist, welcher mit dem oberen Flansch 2 des Behälters übereinstimmt.rings 6 connected by bolts to the flanges 3, which form the end openings in the lower Surround part of the container. The plates 5 are with hand openings and with outward protruding flanges 7, which surround these openings. Cover plates 8 are with the interposition of sealing rings 9 connected to the flanges 7 by bolts. The container has a curved, metal cover plate 10 with a peripheral flange 11 is equipped, which coincides with the upper flange 2 of the container.

Zwischen dem Behälter 1 und seinem Deckel 10 ist eine Diaphragmaplatte oder ein Diaphragmaträger 12 angeordnet, der ähnlich dem Behälter und der Deckelplatte aus Gußeisen hergestellt sein kann, und, da er von dem Behälter und dem Deckel isoliert ist und keine Verbindung mit dem elektrischen Stromkreis besitzt, ein neutrales Glied dieses elektrolytischen Elementes bildet. Das Diaphragma wird durch dazwischengelegte, isolierende Dichtungsringe 13 aus Gummi oder anderem geeigneten Material zwischen den Flanschen 2 und 11 des Behälters und des Deckels durch Bolzen 14 in Klemmeingriff gehalten, die mit Fiber- oder anderen isolierenden Hülsen 15 ausgestattet sind. An der Unterseite der Diaphragmaplatte 12 sind einheitlich mit dieser nach unten ragende röhrenförmige Ansätze 16 vorgesehen, die zur Fortleitung des entwickelten Gases dienen. Diese Ansätze entsprechen der Anzahl der Zellen (im vorliegenden Falle drei), in welche der Behälter durch die Zwischenwände 4 eingeteilt ist.Between the container 1 and its cover 10 is a diaphragm plate or a diaphragm carrier 12 arranged, which is similar to the container and the cover plate made of cast iron can be made, and, since it is isolated from the container and the lid and none Connection with the electrical circuit, a neutral link of this electrolytic Element forms. The diaphragm is interposed by insulating sealing rings 13 made of rubber or other suitable material between the flanges 2 and 11 of the container and the lid Bolt 14 held in clamping engagement with fiber or other insulating sleeves 15 are equipped. On the underside of the diaphragm plate 12 are uniform with this downwardly protruding tubular lugs 16 are provided, which are used for advancing the developed Serve gas. These approaches correspond to the number of cells (in the present case three), into which the container is divided by the partitions 4.

Der Behälter ist nahe am oberen und unteren Teil etwas erweitert, um einen größeren Raum für das Ansammeln des einen Gases (Wasserstoff) unterhalb der Diaphragmaplatte 12 und oberhalb der Leitflüssigkeit vorzusehen, und ebenso ist ein größerer Raum für das Kreisen der Leitflüssigkeit und für das Ansetzen des. festen Materials vorgesehen, das sich von dem Elektroden und der Leitflüssigkeit in dem unteren Teil des Behälters niederschlägt. Die positiven Elektroden oder iVnoden (in dem vorliegenden Fall. drei) bestehen je aus zwei parallelen, metallenen Platten 17, die von dem Deckel 10 durch Hängestangen 18 getragen werden, an welchen sie angenietet sind. Die Stangen 18 sind an ihren oberen Enden mit Schraubengewinde versehen und mit Muttern und Unterlagsscheiben 19 ausgestattet, mittels welchen sie in Bohrungen in dem Deckel festgehalten werden. Der Raum zwischen den mit Schraubengewinden versehenen Enden der Stangen und der Wandung der Bohrungen ist mit Lagermetall o. dgl. ausgefüllt, um so eine gasdichte Verbindung und eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Deckel und den Anoden herzustellen.The container is slightly enlarged near the top and bottom to create a larger one Space for the accumulation of one gas (hydrogen) below the diaphragm plate 12 and above the conductive liquid, and there is also a larger space for the Circulation of the conductive liquid and intended for the preparation of the solid material, the precipitates from the electrodes and the conductive liquid in the lower part of the container. The positive electrodes or iVnodes (in the present case three) each consist of two parallel, metal plates 17, which are attached to the cover 10 by hanging rods 18 to which they are riveted. The rods 18 are at their upper ones Ends with screw threads and fitted with nuts and washers 19, by means of which they are held in bores in the lid. The space between the screw threads The ends of the rods and the wall of the bores are filled with bearing metal or the like to create a gas-tight connection and make a good electrical connection between the lid and the anodes.

Die löhrenförmigen Ansätze und Gasleitungen 16 sind nahe an ihrem unteren Ende mit Umfangsnuten ausgestattet, in welche die oberen Enden von röhrenförmigen Diaphragmen 20 durch Längsstangen 21 geklemmt werden, die an ihren Enden durch mit Öffnungen versehene Stangen oder Streben 22 verbunden werden. Die Längsstangen 21 sind an denjenigen Enden mit Schraubengewinde versehen, die die Öffnungen in den Streben 22 durchsetzen, und tragen Muttern, durch welche die Stangen und die Streben zusammen mit den Diaphragmen 20 in die Nuten der Ansätze 16 eingeklemmt werden.The tubular lugs and gas lines 16 are close to their lower end with Equipped circumferential grooves into which the upper ends of tubular diaphragms 20 are clamped by longitudinal rods 21, which are provided at their ends with openings Rods or struts 22 are connected. The longitudinal rods 21 are on those Ends with screw threads that penetrate the openings in the struts 22, and carry nuts through which the rods and the struts together with the diaphragms 20 in the grooves of the lugs 16 be pinched.

Die Diaphragmen, die die Anodenplatten 17 umgeben und sich unterhalb dieser fortsetzen, sind aus emailliertem Drahtgeflecht, geflochtenem Asbest oder ähnlichem Material hergestellt, das den Elektrolyten durchläßt und den freien Durchgang des elektrischen Stromes zwischen den gegenüberhegenden Elektroden von entgegengesetzter Polarität gestattet, aber nach Eintauchen in den Elektrolyten Gas nicht durchläßt.The diaphragms surrounding the anode plates 17 and continuing below them, are made of enamelled wire mesh, braided asbestos or similar material, which lets the electrolyte through and the free passage of electric current between the opposing electrodes of opposite polarity allowed, but after Immersion in the electrolyte does not let gas through.

Der Behälter 1 wird von einem metallenen Untersatz oder Ständer getragen, der aus den gußeisernen Endgliedern 23 besteht, die miteinander durch Längsstreben 24 verbunden sind, welche aus eisernen Röhrenteilen bestehen. Letztere sind an den Enden mit Schraubengewinde versehen und in die Endglieder 23 eingeschraubt (Fig. 1). Um ein Erden oder Kurzschließen des elektrischen Stromes zu verhindern, sind Isolatoren zwischen der Bodenplatte des Behälters und dem Untersatz angeordnet, von denen jeder aus einer mit Flanschen versehenen Röhre 25 aus Porzellan 0. dgl., aus einer konischen Kuppel 26 aus emailliertem Eisen oder anderem' Metall und aus einem zylindrischen Klotz 27 aus Porzellan o. dgl. besteht. Die Röhren 25 umgeben an den Enden, wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist, Ansätze der Endglieder 23 des Untersatzes und der' Kuppel 26, während die Klötze 27 sich in Aussparungen auf der oberen Seite des konischen Teiles 26 befinden, so daß die Teile der Isolatoren in geeigneter Einstellung in bezug aufeinander und in bezug auf den Untersatz gehalten werden. Die Kuppeln 26 überhängen die Isolatorröhren 25, so daß Flüssigkeit, die aus dem Behälter austreten oder sich durch Kondensation an dem Behälter bilden könnte, nicht in Berührung mit den Röhren 25 treten kann, wodurch der Behälter durch den metallenen Untersatz hindurch kurzgeschlossen oder geerdet würde.The container 1 is supported by a metal base or stand consisting of the cast iron end links 23 which are connected to one another by longitudinal struts 24 are made of iron tubes. The latter are screw-threaded at the ends provided and screwed into the end links 23 (Fig. 1). To an earth or To prevent short-circuiting of the electric current, insulators between the base plate are used of the container and the pedestal, each of which consists of a flanged tube 25 made of porcelain 0. Like., From a conical dome 26 made of enamelled iron or other 'metal and consists of a cylindrical block 27 made of porcelain or the like. The tubes 25 surround at the ends, as indicated in FIGS. 1 and 2, approaches of the end members 23 of the Pedestal and the 'dome 26, while the blocks 27 are in recesses on the top Side of the conical part 26 are located, so that the parts of the isolators in more suitable Adjustment in relation to each other and in relation to the pedestal are kept. the Domes 26 overhang the isolator tubes 25 so that liquid leaking from the container or could form due to condensation on the container, cannot come into contact with the tubes 25, whereby the Container would be short-circuited or grounded through the metal base.

Zum Auffüllen des Behälters 1 mit dem Elektrolyten ist ein oben offener Behälter 28 vorgesehen, der unten durch eine Röhre 29 mit einer der Deckelplatten 8 verbunden ist. Der Behälter erstreckt sich etwas oberhalbA container 28 which is open at the top is used to fill the container 1 with the electrolyte provided, which is connected at the bottom by a tube 29 to one of the cover plates 8. The container extends slightly above

der oberen Kante des Behälters, wie in der Fig. ι angedeutet ist. Die andere Abschlußplatte 8 ist nahe am unteren.Teil des Behälters mit einem AbläBhahn .30 ausgestattet, um so die Leitflüssigkeit, auslaufen, zu lasten und den Behälter entleeren zu lassen. An einem Ende des Behälters, nahe am oberen Ende, ist ein Wasserstandsglas 31 vorgesehen, so daß die Spiegelhöhe der Flüssigkeit in dem Behälter abgelesen werden kann, · wenn sich die Vorrichtung im Betrieb befindet. .the upper edge of the container, as indicated in Fig. ι. The other end plate 8 is equipped with a drain cock 30 close to the lower part of the container, in order to burden the conductive liquid to run out and let the container empty. At one end of the container, close to the top End, a water level glass 31 is provided so that the level of the liquid in the Container can be read when the device is in operation. .

Auf der einen Seite sind der Behälter und der Deckel mit Anschlußklemmen ausgestattet, von denen jede einen mit Schraubengewinde versehenen Stift 32 aus Kupfer, Messing o. dgl. umfaßt, der mit Muttern 33 und Unterlagsscheiben ausgestattet ist, zwischen welchen sich Metallstreifen oder Leiter befinden, die das Zersetzungselement mit dem elektrischen Stromkreis verbinden. Die Deckelplatte 10, die zusammen mit den Anodenplatten 17 von dem Behälter abgehoben werden kann, ist oben mit Längsrippen 34 ausgestattet, in welchen sich Öffnungen 35 Befinden, durch die Stangen eingeführt werden können, um den Deckel mit den Anoden vollständig vom Behälter abzuheben, wenn dies notwendig ist, um Zugang zum Innern des Behälters zur Ausführung von Reparaturen oder zu anderen Zwecken zu gewähren.On one side, the container and the lid are equipped with terminals, each of which has a screw-threaded pin 32 made of copper, brass or the like. which is equipped with nuts 33 and washers between which there are metal strips or conductors that connect the decomposition element to the electrical Connect circuit. The cover plate 10, which together with the anode plates 17 of the container can be lifted, is equipped with longitudinal ribs 34 at the top, in which there are openings 35 through which rods can be inserted around the Completely lift the lid with the anodes from the container, if necessary, to gain access to the inside of the container for repairs or other purposes Purposes.

Die Bodenplatte und die Seite des Behälters 1 unterhalb der Zwischenwände 4 sind durch eine Schicht 36 aus Asbest oder ähnlichem Material-ausgekleidet, um eine Zersetzung der Metallwände des Behälters und die Bildung von Wasserstoff unterhalb der unteren Enden der Diaphragmen 20 zu vermeiden. Die Asbestschicht wird durch eine Platte 37 aus Glas 0. dgl. in Stellung gehalten, die infolge ihrer glatten, harten Oberfläche es ermöglicht, daß Oxydschicht oder Staub, der von den Anodenplatten 17 herunterfällt, und festes Material, das sich' aus dem Elektrolyten niederschlägt, leicht abgeschabt und durch die Öffnungen inThe bottom plate and the side of the container 1 below the partition walls 4 are through a layer 36 of asbestos or similar material-lined to prevent decomposition of the Metal walls of the container and the formation of hydrogen below the lower ends of the diaphragms 20 to avoid. The asbestos layer is supported by a plate 37 made of glass 0. Like. Held in position, which allows due to its smooth, hard surface that Oxide layer or dust falling from the anode plates 17 and solid material, which 'precipitates out of the electrolyte, easily scraped off and through the openings in

den Platten 5 entfernt werden können, nach- j dem die Deckelplatten 8 abgenommen worden \ sind. jthe plates 5 may be removed, post-j where the cover plates have been lost 8 \ are. j

Die Zwischenwände 4 sind mit Öffnungen 38 ausgestattet, durch welche der Elektrolyt ungehindert von der einen Zelle in die andere fließen kann, und die Platten 17 jeder Anode sind so zueinander angeordnet, daß sie senkrechte Kanäle bilden, durch welche der Elektrolyt fließen kann. Da die inneren Seiten dieser Platten unwirksam oder weniger wirksam sind als ihre äußeren Seiten, die den Zwischenwänden 4 und den Seitenwänden des Behälters gegenüberliegen, wird wenig oder fast gar kein Gas in den Räumen zwischenThe partition walls 4 are equipped with openings 38 through which the electrolyte can flow freely from one cell to the other, and the plates 17 of each anode are arranged in such a way that they form vertical channels through which the electrolyte can flow. Because the inner sides of these panels are ineffective or less effective are as their outer sides facing the intermediate walls 4 and the side walls of the container becomes little or almost no gas in the spaces between

So diesen Plätten gebildet, so daß der Elektrolyt zwischen diesen Platten nach unten fließt und in den Räumen zwischen den Anoden und Kathoden nach oben geht, wie durch Pfeile in der Fig. 2 angedeutet ist. Dieser Kreislauf des Elektrolyten hat das Bestreben, die Lösung, aus welcher er besteht, auf gleicher Stärke und Dichte in jedem Teil des Behälters zu erhalten, wodurch die Trennung der Gase von dem Elektrolyten und ihr Ansammeln in dem oberen Teil des Behälters oberhalb und unterhalb der Diaphragmaplatte 12 erleichtert werden, die die Gase in wirksamer Weise voneinander trennt.So these plates are formed so that the electrolyte flows down between these plates and goes up in the spaces between the anodes and cathodes, as indicated by arrows in FIG. This cycle the electrolyte tends to equalize the solution of which it consists Preserve strength and density in each part of the container, thereby separating the gases of the electrolyte and its accumulation in the upper part of the container above and below the diaphragm plate 12 are facilitated to separate the gases in an effective manner separates.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird der Behälter ι durch den Behälter 28 mit dem Elektrolyten, z. B. einer Lösung von Natronlauge, angefüllt. Wenn der elektrische Stromkreis durch die Anschlußklemmen 32 hindurch geschlossen wird, wird das Wasser des Elektrolyten durch die elektrolytische Wirkung des Stromes zersetzt, so daß Sauerstoff an den Anodenplatten 17 und Wasserstoff an den Kathoden, die durch die Wände und Zwischenwände 4 des Behälters r gebildet werden, gebildet werden. Der an den Anoden auftretende Sauerstoff wird durch die röhrenförmigen Diaphragmen 20 an seitlichem Entweichen gesichert und streicht in diesen und durch die röhrenförmigen Ansätze 16 nach oben in den Raum zwischen dem gewölbten Deckel und der Diaphragmaplatte 12.During operation of the device, the container ι is through the container 28 with the electrolyte, z. B. a solution of sodium hydroxide, filled. When the electrical circuit through the terminals 32 is closed is, the water of the electrolyte is decomposed by the electrolytic action of the current, so that oxygen to the Anode plates 17 and hydrogen on the cathodes through the walls and partitions 4 of the container r are formed. The one occurring at the anodes Oxygen is secured by the tubular diaphragms 20 from escaping to the side and strokes in these and through the tubular lugs 16 up into the Space between the domed lid and the diaphragm plate 12.

Claims

Patent Claims:

1. Electrolytic water decomposition apparatus, consisting of a metal, as the electrode of the container serving one polarity, its metal lid with an electrode of the opposite one Polarity protrudes into the container, with an insulated one between the container and the lid Diaphragm support is switched on, characterized in that on the support (12) or on its tubular extension (16) Diaphragms (20) of tubular shape surround the cover electrode (17) and go beyond that.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the container (1) has a or several extending parallel to the opposite container walls and with these electrodes which has intermediate walls (4) forming a polarity, which are provided with openings (38), the cover electrodes (17) between and parallel to the sides and the partition or partition of the container.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the diaphragm carrier (12) with one of the number of cover electrodes corresponding number of tubular lugs (16) is provided, which are

extend below the normal liquid level in container (i).

4. Apparatus according to claim r, 2 and 3, characterized in that the cover electrodes (17) surrounding tubular diaphragms (20) made of non-corrosive, porous and the liquid permeable material, which after immersion becomes impermeable to gas in the electrolyte.

1 sheet of drawings.