DE349538C

DE349538C - Electrolytic cell

Info

Publication number: DE349538C
Application number: DE1920349538D
Authority: DE
Original assignee: ELEK ZITAETS AG VORM SCHUCKERT; HERMANN KOELSCH DR
Current assignee: ELEK ZITAETS AG VORM SCHUCKERT; HERMANN KOELSCH DR
Priority date: 1920-06-15
Filing date: 1920-06-15
Publication date: 1922-03-04
Also published as: FR534564A

Description

Elektrolytische Wasserzersetzungsapparate sind in zwei verschiedenen Ausführungsformen bekannt, die einen arbeiten nach dem Glockensystem und die anderen nach' dem Filterpressensystem, ■ Für große Energieaufnahmen, und Strombelastungen bis zu 30 000 Ampere sind die bekannten Zellen nicht geeignet, weil die Glockenapparate dann zu große Ausmlaße und Gewichte erhalten müssen, die Herstellung der Filterpressenapparate dagegen technisch überhaupt nicht oder doch nur unter großen Schwierigkeiten möglich ist. Man kann sich allerdings durch Parallelschaltung mehrerer kleiner Einheiten helfen. Dann erhöhen sich aber die erforderlichen Bodenflächen für die Aufstellung der Apparate sowie die Kosten für die Gebäude und das Zubehör, wie Rohrleitungen, elektrische Anschlüsse u. dgl. Viele kleine Einhielten arbeiten bezüglich der Gaserzeugung überhaupt unwirtschaftlicher als ein großer Apparat von der gleichen Leistung.Electrolytic water splitters are in two different forms known, some work according to the bell system and the others according to the filter press system, ■ For large energy absorption, and current loads of up to 30,000 amperes, the known cells are not suitable, because the bell apparatus then have to be too large and too heavy, the production of the filter press apparatus, on the other hand, is not technically at all or but is only possible with great difficulty. However, you can get through Connecting several small units in parallel helps. But then the required increases Floor space for the installation of the apparatus as well as the costs for the buildings and the accessories, such as pipelines, electrical connections and the like work with regard to gas generation in general more uneconomical than a large apparatus of the same power.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrolytischer Wasserzersetzungsapparat, überhaupt eine elektrolytische Zelle einer dritten, neuen Gattung, bei welcher die erwähnten Mißstände nicht auftreten. Es werden keine mit den massiven Trennwänden fest verbundene Diaphragmentücher, sondern Diaphragmensäcke verwendet und mit diesen die einzelnen Elektroden lose umhüllt.
Die Verwertung von Diaphragmensäcken ist allerdings an sich bekannt. Bei den bekannten Einrichtungen sind die Säcke jedochThe subject of the invention is an electrolytic water decomposition apparatus, in general an electrolytic cell of a third, new type, in which the abuses mentioned do not occur. No diaphragm cloths firmly connected to the solid partition walls are used, but diaphragm bags and these loosely cover the individual electrodes.
The recycling of diaphragm bags is known per se. In the known devices, however, the bags are

! unten geschlossen und oben offen, und ihre oberen offenen Ränder sind mit den Glocken fest verbunden. Diese feste Verbindung ist einerseits sehr schwer herzustellen und anderseits unzuverlässig. Die Diaphragmen müssen auf der ganzen Längskante der Elektrode bzw. der Glocken möglichst gasdicht abgedichtet werden. Eine derartige Arbeit ist, wie ohne weiteres ersichtlich sein dürfte, nur unter großen. Schwierigkeiten und mit großem Geschick durchzuführen. Die Festigkeit der Asbesttücher leidet in der Lauge, so daß die Diaphragmen erfahrungsgemäß an ihrer Befestigungsstelle sehr oft und sehr leicht reißen.! closed at the bottom and open at the top, and their upper open edges are with the bells firmly connected. This fixed connection is very difficult to establish on the one hand and on the other hand unreliable. The diaphragms must be sealed as gas-tight as possible over the entire longitudinal edge of the electrode or the bells will. Such work is, as will be readily apparent, only under great. Difficulty and with great skill to carry out. The strength of the Asbestos cloth suffers in the lye, so that the diaphragms experience has shown at their attachment point tear very often and very easily.

Demgegenüber sind gemäß vorliegender Erfindung die Diaphragmensäcke unten offen und oben geschlossen und liegen lose auf den Elektroden. Dadurch fällt jede Befestigung zwischen Diaphragmen und Elektroden bzw. Glocken fort, und es treten die durch eine derartige Befestigung bedingten Mißstände nicht auf.In contrast, according to the present invention, the diaphragm bags are open at the bottom and closed at the top and lie loosely on the electrodes. As a result, any attachment falls between diaphragms and electrodes or bells, and they pass through a such attachment does not result in abuses.

Die Elektroden erhalten am oberen Rande hohle, mit Durchtrittsöffnungen für das Gas versehene Längswülste als Auflager für die Diaphragmensäcke und in der Nähe der Stromzuführung je einen die Diaphragmensäcke durchsetzenden Gasaustrittsstutzen. Auf jedem Diaphragmensack liegt eineThe upper edge of the electrodes is hollow, with openings for the gas to pass through provided longitudinal beads as supports for the diaphragm sacks and one each of the diaphragm sacks near the power supply penetrating gas outlet nozzle. There is one on each diaphragm sac

Längskappe, welche bis zum Gasaustrittsstutzen der zugehörigen Elektrode reicht und diese am anderen Ende umfaßt. Aufgefangen werden die Gase von einer Tauchglocke mit einem mittleren Abteil für die Mischgase und zwei seitlichen Abteilen für die Reingase.Longitudinal cap, which extends to the gas outlet nozzle of the associated electrode and this includes at the other end. The gases are caught by a diving bell with a middle compartment for the mixed gases and two side compartments for the clean gases.

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel als elektrolytischer Wasserzersetzungsapparat to dargestellt. Es zeigt:The subject of the invention is shown in one embodiment in the drawing shown as an electrolytic water decomposition apparatus to. It shows:

Abb. ι den Längsschnitt nach A-B der Abb. 2 undFig. Ι the longitudinal section according to AB of Fig. 2 and

Abb. 2 den Querschnitt nach C-D der Abb. i.Fig. 2 shows the cross section according to CD in Fig. I.

Die Elektroden 1 bestehen aus Eisenblech, welches am oberen Rande zu einem Ringwulst 2 unigebördelt ist. Der Hohlraum eines jeden Ringwulstes steht durch eine Reihe seitlicher Öffnungen 3 und, in der Nähe der zugehörigen Stromzuführung, durch einen senkrechten Stutzen 4 mit dem Außenraum in Verbindung. Am einen Ende ist jede Elektrode mit der Stromzuführung 5 durch Schweißung o. dgl. leitend verbunden. An zwei einander gegenüberliegenden Wänden des den Elektrolyten enthaltenden Behälters 6 befindet sich je eine Konsole 7 aus Winkeleisen, auf welchen unter Zwischenschaltung einer Isolierschiene 11 die Elektroden mit ihren Stromzuführungen ruhen. Die freien Enden der Elektroden werden durch auf dem Boden des Behälters befindliche Isolierkörper 8 gestützt. Die Elektroden sind derart angeordnet, daß die Anoden an der einen und die Kathoden an der anderen Seite je eine Stromzuführung: 5 besitzen.The electrodes 1 are made of sheet iron, which forms an annular bead on the upper edge 2 is unflared. The cavity of each annular bead stands out through a series of side openings 3 and 4, in the vicinity the associated power supply, through a vertical connector 4 with the outside space in connection. At one end, each electrode is conductively connected to the power supply 5 by welding or the like. On two opposite walls of the container containing the electrolyte 6 there is a console 7 made of angle iron, on which with the interposition an insulating bar 11 rest the electrodes with their power supply lines. The free Ends of the electrodes are through insulating bodies located on the bottom of the container 8 based. The electrodes are arranged such that the anodes on the one and the cathodes on the other side each have a power supply: 5.

Über jede Elektrode ist lose ein aus zweckentsprechendem Material, z. B. Asbesttuch, bestehender und von dem Stutzen 4 sowie der Stromzuführung durchbrochener Diaphragmensack 9 gehängt, welcher die Elektrode vollständig umschließt und nur unten offen ist. Auf dem Wulst 2 jeder Elektrode liegt unter Zwischenschaltung des Diapbragmensackes 9 als Isoliermittel lose eine Längskappe 10, welche am einen Ende bis zum Stutzen 4 reicht und mit dem anderen geschlossenen Ende die Elektrode nebst Sack umfaßt. Zwischen Wulst und Kappe kann außerdem noch ein anderes Isoliermittel eingeschaltet sein. Die Kappen reichen über die öffnungen 3 der Wülste 2 hinaus in die Tiefe. Abgeschlossen wird der Apparat oben durch eine Tauchglocke 12, welche durch¹ zwei Wände 13, 14 in eine mittlere Kammer F und! zwei seitliche Kammern G., H unterteilt I ist. In die Kammer G münden die Stutzen 4 der Kathoden, und in die Kammer H die Stutzen der Anoden. Jede Kammer ist mit einem' Austrittsstutzen 15, 16 bzw. 17 versehen;. Die Stromzuführungen' 5 treten zwischen den Seitenwand«! der Glocke und den Behälterwänden ins Freie, sie tragen Isolierschienen 18, auf deneni die Glocke ruht.A suitable material, e.g. B. asbestos cloth, existing and hung from the nozzle 4 and the power supply perforated diaphragm bag 9, which completely encloses the electrode and is only open at the bottom. On the bead 2 of each electrode, with the interposition of the diaphragm sack 9 as an insulating means, there is loosely a longitudinal cap 10, which extends at one end to the nozzle 4 and at the other closed end encompasses the electrode and sack. Another insulating means can also be inserted between the bead and the cap. The caps extend beyond the openings 3 of the beads 2 into the depth. The apparatus is closed at the top by a diving bell 12, which through ¹ two walls 13, 14 into a middle chamber F and! two side chambers G., H divided I is. The connecting pieces 4 of the cathodes open into the chamber G, and the connecting pieces of the anodes into the chamber H. Each chamber is provided with an outlet nozzle 15, 16 or 17; The power supply lines '5 occur between the side wall'! the bell and the container walls to the outside, they carry insulating rails 18 on which the bell rests.

Die entwickelten Gase steigen zwischen den Elektroden und den zugehörigen Diaphrag- : mensäcken empor bis zu den Wulsten 2 und gelangen durch die öffnungen 3 in deren Innenraum, aus dem sie durch die Stutzen 4 in den Raum G bzw. H der Tauchglocke 12 eintreten. Von diesen werden die Gase durch die Stutzen 15, 17 dem Rohrleitungsnetz der Anlage zugeführt. Die Gase, welche an den Außenwandungen der Wülste 2 abgestoßen i werden und etwa durch die DiaphragmenThe gases developed rise between the electrodes and the associated diaphragm bags up to the bulges 2 and pass through the openings 3 into their interior, from which they enter the space G or H of the immersion bell 12 through the nozzle 4. From these, the gases are fed through the nozzles 15, 17 to the pipeline network of the plant. The gases which are repelled on the outer walls of the beads 2 and, for example, through the diaphragms

diffundieren, werden durch die Blechkappen j 10 abgefangen und ihren Glockenkammern G 1 bzw. H zugeführt. Die trotzdem etwa ent- '. stehenden Mischgase sammeln sich im ; Glockenrautn f und treten durch den Stutzen 16 ins Freie.diffuse, are intercepted by the sheet metal caps j 10 and fed to their bell chambers G 1 and H, respectively. Which still about- '. standing mixed gases collect in the; Glockenrautn f and step through the nozzle 16 into the open.

j Legt man nur Wert auf die gesicherte Reindarstellung des einen Gases, so kann man an Diaphragmenmaterial sparen. So wird man z. B. in Fetthärtungsfabriken, wo das Wasserstoffgas das eigentliche Betriebsgas und der nur teilweise verwertbare Sauerstoff Abfallgas ist, nur die Kathoden mit Diaphragmenstücken umgeben und die Anoden j nach Fortnahme der zugehörigen Diaphrag-J mensäcke umd Blechkappen frei gasen lassen. : Dann sammelt sich das aufsteigende Sauerstoffgas durch Ableitung aus den Wulsten 2 in der Kammer H umd unmittelbar in der Kammer F. Aus diesen Kammern entweicht das Sauerstoffgas durch die Stutzen 16,17 zur Verwendungsstelle. Die frei gasenden Elektroden brauchen überhaupt keine Wülste 2. Eine Verunreinigung des an den nicht umhüllten Anoden frei aufsteigenden Sauerstoffgases durch Beimischung von Wasserstoffgas aus undichten Stellen der auf den Kathoden liegenden Diaphragmensäcke bedingt eine sofortige Auswechslung der Säcke umdi eine damit verbundene Stillegung des Betriebes nicht, sondern lediglich eine während des Betriebes leicht auszuführende Ablösung der explosives Sauerstoffgas erzeugenden Zellen von der Sauerstoffleitung in der Weise, daß man den Sauerstoff dieser Zellen ins Freie strömen läßt.j If one only attaches importance to the assured pure representation of one gas, one can save on diaphragm material. So you will z. B. in Fetthärtungsfabriken, where the hydrogen gas is the actual operating gas and the only partially usable oxygen is waste gas, only the cathodes are surrounded by pieces of diaphragm and the anodes can be released after removing the associated diaphragm bags and sheet metal caps. : Then the ascending oxygen gas collects by discharge from the bulges 2 in the chamber H and directly in the chamber F. From these chambers the oxygen gas escapes through the nozzles 16, 17 to the point of use. The freely gassing electrodes do not need any bulges at all only a detachment of the cells producing explosive oxygen gas from the oxygen line, which can be carried out easily during operation, in such a way that the oxygen in these cells is allowed to flow into the open air.

Das Freigasen der einen Elektrodenart ist naturgemäß unzulässig, wenn man beide Gase, so z. B. das Sauerstoffgas und das Wasserstoffgas, in der ganzen anfallenden Menge verwerten und die Bildung explosiver Gasmischungen "unter allen Umständen ausschließen will. Dann müssen sowohl die Aaoden als auch die Kathoden unter Einschaltung des erwähnten Gasmischraumes mit Diaphragmensäcken eingehüllt werden. Die Tauchglocke kann jederzeit, d. H. auchNaturally, releasing one type of electrode is not permitted if you have both Gases, e.g. B. the oxygen gas and the hydrogen gas, in the entire amount recycle and exclude the formation of explosive gas mixtures "under all circumstances want. Then both the aodes and the cathodes must be switched on of the gas mixing space mentioned are enveloped with diaphragm bags. The diving bell can be used at any time, i. H. too

\vährend der Elektrolyse ohne Abschalten des Stromes abgenommen werden, um Elektroden und Diaphragmen während des Betriebes zu überwachen, da die blanken· Metallzuleitungen nicht die Glocke durchsetzen, sondern zwischen dieser und der Behälterwand hindurch- ' treten. Die Breite der Zuleitungen ist gleich [ dem doppelten Elektrodenabstand¹, so daß sie beim Zusammenbau aneinanderstoßen undDuring the electrolysis it can be removed without switching off the current in order to monitor electrodes and diaphragms during operation, since the bare metal leads do not penetrate the bell but pass between it and the container wall. The width of the leads is equal to [twice the electrode spacing ¹ , so that they abut each other during assembly and

ίο eine Zirkulation¹ des·· Elektrolyten zwischen den einzelnen Zuleitungen nicht eintritt.ίο a circulation ^{1 of} the electrolyte does not occur between the individual feed lines.

Die Zuleitungen sind zwischen den beiden den ganzen Behälter durchquerenden Hartgummischienen ii, 18 eingeklemmt. Daher ist eine Zirkulation des Elektrolyten von dem zwischen Tauchglocke und Behälterwand befindlichen Raum zum übrigen Teil des 'Behälters ebenfalls fast vollständig verhindert. Ein Mitgasen der von den Hartgummischienen nach oben ragenden Teile der Zuleitungen tritt nicht ein. Die unteren Enden der Zuleitungen und deren Durchbruchsstellen durch die Diaphragmensäcke liegen unterhalb der Tauchglocke, so daß das durch das Mitgasen dieser Teile entstehende Gas der Tauchglocke zugeführt wird.The supply lines are between the two hard rubber rails that cross the entire container ii, 18 pinched. Therefore, circulation of the electrolyte is from that between the diving bell and the container wall to the remaining part of the 'container also almost completely prevented. A co-gassing of the hard rubber rails parts of the supply lines that protrude upward do not occur. The lower ends of the leads and their breakthrough points through the diaphragm bags are below the diving bell, so that this is caused by the gas gas produced by these parts is fed to the diving bell.

Die beiden Siackwände haben einen dem Elektroden wulst entsprechenden Abstand voneinander, so daß der Elektrolyt hinreichend zirkulieren kann. Die Elektroden sind in einem derartigen Abstand¹ voneinander angeordnet, daß zwischen den einzelnen Blechkappen ein schmaler Spalt verbleibt. Infolge- j dessen tritt das aus etwaigen undichten Stellen des einem Diaphragmensackes entweichende Gas nicht in den benachbarten Sack über. Das etwa austretende Gas-Flüssigkeits-Gemisch gelangt vielmehr in den Zwischenraum zwischen den Diaphragmensäcken, entmischt sich hier und gelangt durch den Spalt zwischen den Blechkappen an die Oberfläche des Elektrolyten.The two sealing walls have a distance from one another corresponding to the electrode bead, so that the electrolyte can circulate sufficiently. The electrodes are arranged at such a distance ¹ from one another that a narrow gap remains between the individual sheet metal caps. As a result, the gas escaping from any leaks in a diaphragm bag does not pass into the neighboring bag. Rather, the gas-liquid mixture that may leak out reaches the space between the diaphragm bags, separates here and reaches the surface of the electrolyte through the gap between the sheet metal caps.

Die Gasaustrittsstutzen der Elektrodenwülste können durch Austrittslöcher ersetzt werden. In diesem Falle erhalten dann die Klappen GasaustrittsstutzemThe gas outlet nozzle of the electrode beads can be replaced by outlet holes will. In this case, the flaps then receive gas outlet nozzles

Claims

Patent Claims:

i. Electrolytic cell, its electrodes are surrounded by diaphragm bags, characterized in that the Sacks are open at the bottom and are closed at the top and are loose over the cathodes and! Anodes or are hung over the cathodes or anodes.

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the electrodes have hollow annular beads with passage openings on the upper edge, over which the diaphragm bags are hung.

3. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the gas trap walls massive caps lie on the electrode beads with the interposition of the diaphragm bags.

4. Electrolytic cell according to claim 1, characterized by such a spacing of the electrodes from one another that a gas segregation space between the individual diaphragm bags and Between the individual sheet metal caps there is a gap to allow the unmixed to pass through Gas remains.

5. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the electrolyte surface is separated by a diving bell with several compartments Catch the from the diaphragm bags through the outlet nozzle of the electrode beads discharged clean gases and that directly through the diaphragm bags passing mixed gases is covered.

6. Electrolytic cell according to claim r, characterized in that as Stromzuifführungerji bare metal conductors are used, which are conductively connected to the electrodes and through the diaphragm bags are passed through between the diving bell and the wall of the electrolyte container to the outside.

7. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the metal conductor immediately next to their exit point from the diaphragm bags between pinched two insulating rails penetrating the entire electrolyte container are.

8. Electrolytic cell according to claim I, characterized in that the metal conductor have twice the width of the electrode spacing, i.e. they come into contact with each other when assembling the apparatus.

1 sheet of drawings.