DE351383C - Einrichtung zur Erzeugung von Druckgas durch Elektrolyse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Herstellung von Druckgas durch Elektrolyse, insbesondere von Wasser, mittels welcher bei dem besten Wirkungsgrade und der größten Betriebssicherheit Druckgas in reinem Zustande erzeugt werden kann.

Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer oder mehreren Zersetzungszellen und aus Vorrichtungen, durch welche der ίο Elektrolyt nach Maßgabe seiner Zersetzung ersetzt wird, ferner aus Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Druckes der beiden Gasarten, zur Reinigung der Gase und zur selbsttätigen Kontrolle der einzelnen \^Torgänge bei der Gaserzeugung.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt schematisch eine zum Teil im Schnitt gezeichnete Gesamtansicht einer Einrichtung zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse von Wasser; Abb. 2 zeigt einen Teil einer Zersetzungszelle im Längsschnitt; Abb. 3 ist ein Längs- schnitt in größerem Maßstabe durch die Vorrichtung zur Ausscheidung in den Gasen enthaltener Teile des Elektrolyten, und Abb. 4 ist ein Längsschnitt durch ein elektrisch beeinflußtes Ventil.

Wie Abb. ι zeigt, besteht die Zersetzungs-• zelle (von denen auch mehrere angeordnet sein können) aus einem metallenen Behälter i, der durch einen Deckel 2 verschlossen ist und auf Füßen 3 ruht. Am Deckel ist mittels Flansche 6 ein Rohr 4 befestigt, während mittels Flansche 7 ein Rohr 5 mit einem Stutzen verbunden ist, der in das Innere des Behälters 1 hineinragt.

Der Behälter 1 enthält zwei oder mehrere gleichachsige Kolonnen, von denen jede aus Ringen 8 zusammengesetzt ist, die ein V-förmiges Profil haben und übereinander gelagert sind. Über den beiden benachbarten Kolonnen ist ein glockenförmiger Ring 9 angebracht, der ein Röhrchen 10 enthält, das mit ts dem Rohr 5 unter Abdichtung durch einen Flüssigkeitsverschmß 11 in Verbindung steht. Zwischen den Ringkolonnen 8 liegt ein Zylinder 13 aus Metallblech, der gegen die Ringe isoliert ist und eine Elektrode bildet. Alle Zylinder 13 sind untereinander und durch einen Leiter 13' mit dem einen Pol der Stromquelle verbunden.

Am äußeren Umfange der Ringkolonnen 8 sind Zylinder 12 und 14 aus Metallblech angeordnet, die ebenfalls, gegen die Ringe 8 isoliert, untereinander und durch einen Leiter 12' mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden sind.

Um die Elektroden 12, 13, 14 sowie die Ringe 8 gut abzustützen, sind diese Teile auf einer kreisringförmigen Grundplatte 15 gelagert, die mit Ringnuten versehen ist, in welchen die unteren Ränder der Elektroden ruhen (deren obere Ränder unter Einschaltung von Isolierungen an den Traggliedern 16 der Ringe 9 befestigt sein können). Auch die unteren Ringe 8, die durch Bolzen 17 miteinander verbanden sind, ruhen in den Nuten der Grundplatte 15 (Abb. 2).

Die Grundplatte 15 stützt sich bei 18 auf den Boden des Behälters 1, der zur Aufnahme des Elektrolyten (zweckmäßig eine Lösung von kaustischer Soda) dient. Der Elektrolyt füllt den Behälter 1 und die Rohre 4 und 5 bis zu dem in das Rohr 4 eingeführten Stutzen 19, der durch eine Leitung 21, in die ein Hahn 22 eingeschaltet ist, mit einem zur Aufnahme von Wasser dienenden Behälter 20 in Verbindung steht. So

Läßt man den Strom durch die Zersetzungszelle fließen, so wird das Wasser zersetzt, indem sich Wasserstoff und Sauerstoff bildet. Das eine Gas bildet sich an den Elektroden 13 und sammelt sich unter dem glockenförmigen Ring 9 an, von wo es in das

Rohr 5 gelangt, während das andere Gas sich an den Elektroden 12 und 14 bildet und sich unter dem Deckel 2 ansammelt, von wo es in das Rohr 4 aufsteigt.

Sinkt der Spiegel des Elektrolyten infolge der Zersetzung, so fließt eine entsprechende Menge Wasser aus dem Behälter 20 herab.

Die beiden in den Rohren 4 und 5 angesammelten Gasmengen gelangen in die Aus-ιό Scheidevorrichtungen 23 (Abb. 3), welche mit Prallwänden 23' versehen sind, die zweckmäßig die Form von Kugelabschnitten haben und mit Durchbrechungen versehen sind. Beim Durchtritt durch diese Prallwände scheiden sich die Spuren des Elektrolyten, welche noch in den Gasen enthalten sind, aus, sammeln sich auf dem Boden und fließen durch das Rohr 24 ab.

An die Ausscheidevorrichtungen 23 können sich noch Vorrichtungen zum Trocknen der Gase anschließen. In jedem I'all gelangen die Gase nach Durchtritt durch die Ausscheidevorrichtungen 23 in Behälter 25, wo sich in dem Falle der Elektrolyt weiter ausscheidet, daß der Betrieb nicht normal gegangen ist) indem der Elektrolyt bis über die Vorrichtungen 23 hinaus gestiegen ist. In den Behältern 25 sind zwei gegeneinander isolierte Metallplatten angeordnet, die in einem elektrischen Stromkreis liegen, in welchem ein selbsttätiger Unterbrecher eingeschaltet ist, der die Stromzufuhr zu den Leitungen 12' und 13' kontrolliert. Gelangt der Elektrolyt in einen Behälter 25, so wird der Strom geschlossen und der Betrieb der Einrichtung durch die Wirkung des selbsttätigen Unterbrechers unterbrochen. Nach Durchtritt durch die Behälter 23 gelangen die Gase bei 26 und 27 zu Kontrollvorrichtungen, wobei sich in den Wassersäcken 28 und 29 die letzten Spuren des Elektrolyten niederschlagen, die in den Gasen noch enthalten sind. Diese Kontrollvorrichtungen enthalten zwei Druckmesser 30 und 31, die mit den Gasleitungen verbunden sind, in welchen der Druck gemessen werden soll. Ferner ist eine Ausgleichvorrichtung angeordnet, die aus zwei durch ein Rohr 35 miteinander in Verbindung stehenden Zylindern 34 besteht. In

5u jeden dieser Zylinder strömt eines der beiden Gase. Ventile 38, 39, 40 und 41 stehen durch Rohre 36 und 37 mit den Gasleitungen in Verbindung und werden durch Elektromagnete 43 gesteuert.

Die Zylinder der Ausgleichvorrichtungen 34 sind elektrisch gegen die anderen Teile der Vorrichtung isoliert, und jeder Zylinder trägt im Innern eine Stange 43, die mittels eines Handrades 43' einstellbar und gegen die anderen Teile der Ausgleichvorrichtung elektrisch isoliert ist. Das Rohr 35 ist mit Quecksilber gefüllt, dessen Spiegel normal in der Mitte des verglasten Schauloches 45 steht. Auf dem Spiegel des Quecksilbers ruhen zwei Metallschwimmer 44, die sich für gewöhnlich in der Nähe der unteren Enden der Stangen 43 befinden.

Die Ausgleichvorrichtung ist an einen Pol ■ einer besonderen Stromquelle (z. B. Sammlerbatterie) angeschlossen, und die Stangen 43 sind mit zwei Relais 46 und 47 verbunden, deren freie Klemme an den anderen Pol der Stromquelle angeschlossen ist. Die Relais 46 und 47 beeinflussen anderseits einen Stromkreis, in welchem Wicklungen der Elektro- 7"5 magnete eingeschaltet sind, durch die die Ventile 39 und 40 beeinflußt werden.

Haben die beiden erzeugten Gase verschiedene Drucke, so fällt das Quecksilber in einem der Zylinder 34 und steigt in dem andem. Der zugehörige Schwimmer wird dadurch angehoben und in Berührung mit der Stange 43 gebracht, wodurch das eine der Veiitile so -lange geschlossen gehalten wifd, bis der gleiche Druck in den Leitungen der beiden Gase wieder hergestellt ist.

Die Ausgleichzylinder 34 enthalten zweckmäßig reines Vaselinöl, um eine Zündung durch Unterbrechungsfunken sicher auszuschließen. y°

Die Druckmesser 30 und 31 sind mit einem einstellbaren elektrischen Kontakt versehen und mit ihrer Anzeigenadel in einen Stromkreis eingeschaltet, welcher unmittelbar oder unter Einschaltung von Relais 76 und yy die Elektromagnete der \~entile 38 und 41 beeinflußt.

Wird der Druck, den die Gase haben sollen, und der durch Verstellung des Kontaktes der Druckmesser 30 und 31 eingestellt ist, erreicht, so wird der Stromkreis geschlossen und die Ventile werden geöffnet.

Die Ventile 38, 39, 40 und 41 haben die aus Abb. 4 ersichtliche Bauart. Die durch die Ventile 38, 39 und 40, 41 hindurchtretenden Gase, die infolge des Spiels dieser Ventile den gleichen Druck haben müssen, und zwar den Druck, der durch die Druckmesser 30 und 31 eingestellt ist, werden durch die Leitungen 50 und 51 (in die Druckmesser 62 und 63 ein- no geschaltet sind) Rückschlagventilen 54 und 55 zugeleitet, von wo sie durch die Leitungen 52 und 53 kleinen Flaschen 78 und 79 zugeführt werden. Von hier gelangen die Gase in WoIfsche Flaschen 64 und 65, strömen durch mittels Flansche 74 und 75 mit diesen verbundene Reiniger 48 und 49 und gelangen durch die Leitungen 56 und 57 in die mit Druckmessern 60 und 61 versehenen Flaschen 58 und 59. Die Ventile. 54 und 55 sind so eingestellt, daß sie das Gas nur durchlassen, wenn der Druck in dem Druckmesser den in

den Flaschen 58 und 59 herrschenden Druck überschreitet, so daß ein Zurückströmen von Gas verhindert wird.

Die Abführung des Gases nach außen kann mit Hilfe von Rohrleitungen 68 und 69 erfolgen, in welche Hähne 66 und 67 eingeschaltet sind.

Die Rohrleitungen 50 und 51 stehen ferner noch mit Sicherheitsventilen 70 und 71 in Verbindung, die für einen Druck eingestellt sind, der etwas höher als der Druck ist, der durch die Kontakte der Druckmesser 30 und 31 eingestellt wurde. Aus den Rohren 50 und 51 strömt das Gas in die Leitungen 68 und 69. Auch die Zersetzungszelle 1 ist mit einem Sicherheitsventil 72 versehen sowie mit einem Druckmesser 73, wobei die Einstellung des Ventils für einen Druck erfolgt, der etwas über dem Druck liegt, für den die Ventile 70 und 71 eingestellt sind.

Die Reiniger, 48 und 49 bestehen aus Rohrstücken, die vom Gas durchströmt' werden und einen Katalysator (Platinschwamm, Palladium usw.) enthalten. Um das Rohrstück ist ein Widerstand 48', 49' gewickelt, der vom Strom durchflossen wird. Da das Gas beim Durchtritt durch das Rohrstück 48 bzw. 49 erwärmt wird, werden bei der Berührung des anderen Gases (Wasserstoff oder Sauerstoff), das mitgerissen ist, mit dem Katalysator die Teilchen dieses anderen Gases gebunden unter Bildung von Wasser, so daß diese Unreinigkeiten entfernt werden. Das in den Flaschen 58 und 59 gesammelte Gas ist daher rein und hat den gewünschten Überdruck.

An Stelle von Wasserstoff und Sauerstoff können auch andere Gase mittels der Einrichtung erzeugt werden.

Claims (11)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung von j Druckgas durch Elektrolyse, gekennzeich- !

net durch eine oder mehrere zur Bildung j

der Gase dienende Zersetzungszellen, an [

die eine selbsttätig wirkende Vorrichtung [

angeschlossen ist, durch die mit Hilfe '.

selbsttätig steuern'der Ventile der Druck !

der beiden Gasarten ausgeglichen wird |

und das Auffangen der Gase bei dem ■ gewünschten Drucke ermöglicht ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, da- < durch gekennzeichnet, daß die selbst- 1

tätig wirkende Vorrichtung aus einem : elektrischen Stromschließer besteht, der unter dem Einfluß des Druckes der beiden erzeugten Gase verstellt wird und die' Ventile mit Hilfe von Elektromagneten steuert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch in die Gasleitungen eingeschaltete Druckmesser elektrische Stromkreise beeinflußt werden, in welchen die zur Steuerung der Ventile «5 dienenden Elektromagneten liegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Stromschließer aus zwei von den beiden Gasen durchströmten Behältern besteht und den einen oder anderen Stromkreis schließt, welcher die zur Regelung des Durchtritts der beiden Gase durch die Leitungen dienenden Ventile steuert.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zersetzungszelle zylindrische Elektroden angeordnet sind, die durch Kolonnen aus im Profil V-förmigen Ringen voneinander getrennt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stand des Elektrolyten in der Zersetzungszelle durch selbsttätigen Zufluß "von Wasser aufrechterhalten wird, das aus einem Behälter (20) nach Maßgabe des Verbrauchs herabfließt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen von den Gasen durchströmten Behälter (23), in welchem die Gase von dem ihnen noch anhaftenden Elektrolyten befreit werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gasleitungen Vorrichtungen (25) eingeschaltet sind, durch die der Strom selbsttätig unterbrochen wird, wenn der Elektrolyt bis zu der Vorrichtung steigt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gasleitungen Ventile (54, 55) eingeschaltet sind, durch die die Verbindung mit den Flaschen nur hergestellt wird, wenn der Gasdruck in der Zersetzungszelle den Flaschendruck übersteigt.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Einschaltung von Sicherheitsventilen (70, 71) in die Gasleitungen.

11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung jedes der beiden Gase ein Rohr- ' stück eingeschaltet ist, das einen Katalysator enthält und erwärmt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.