DE3716495A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von chemisch reinem sauerstoff zur verwendung fuer therapeutische zwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, daß durch Sauerstofftherapie nach Manfred von Ardenne, d. h. durch Inhalation mit sauerstoffangereicherter Luft besondere thera­ peutische Wirkungen erzielt werden können. Hierbei erfolgt die Herstellung der angereicherten Inhalationsluft in der medizinischen Praxis in der Re­ gel durch Zugabe industriell durch Tiefkühlung und fraktionierte Verdamp­ fung hergestellten und in Druckstahlflaschen bezogenem Sauerstoff zur Atmungsluft. Darüber hinaus sind die Sauerstoffgewinnung für diesen Zweck durch Anreicherung mittels Molekularsieb sowie Waschung der Luft mit Wasser und Austreibung des angereicherten Sauerstoff aus dem Wasser be­ kannt. Allen Verfahren gemeinsam ist der Nachteil, daß sie lediglich in großtechnischem Maßstab wirtschaftlich eingesetzt werden können, d. h. für die allgemeinmedizinische Praxis oder für die tägliche Benutzung im priva­ ten Bereich des Patienten unbrauchbar sind. Hinzu kommt, daß lediglich durch die Tiefkühlung und fraktionierte Verdampfung Sauerstoff in einer ausreichenden Reinheit hergestellt werden kann, während durch die anderen Verfahren lediglich eine mehr oder weniger stark mit Sauerstoff angerei­ cherte Luft erzielt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Ver­ fahrens und einer Vorrichtung zugrunde, mit deren Hilfe auf verfahrens­ technisch und apparativ einfache Weise Sauerstoff in einer hohen Konzen­ tration für die Sauerstoff-Therapie gewonnen werden kann und die somit einen Einsatz in der Allgemeinpraxis eines Arztes oder sogar im privaten Bereich des Patienten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Sie bedient sich eines einfachen Prinzips in einer handlichen, leicht zu bedienenden Apparatur, in welcher der Sauerstoff kontinuierlich und in variabler Menge in reiner Beschaffenheit gewonnen werden kann, wobei der Kathoden- und Anodenraum durch einen Mikroporenscheider (Dia­ phragma) getrennt sind, der für die Elektrolytlösung genügend durchlässig, jedoch für das Gas praktisch undurchlässig ist. Es wird auf diese Weise nicht nur die Gewinnung von Sauerstoff in (nahezu) reiner Form gewährlei­ stet sondern auch die Bildung von explosivem Sauerstoff/Wasserstoff-Ge­ misch in der Batterie zuverlässig verhindert.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Batterie zur Gewinnung von reinem Sauerstoff gemäß Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach D-D durch Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach B-B durch Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt nach C-C durch Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch den Wasserstoff-Austrittskanal,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Sauerstoff-Austrittskanal.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von che­ misch reinem Sauerstoff zur Verwendung für therapeutische Zwecke besteht aus einer Batterie von aus einem Kathodenraum 3 und einem Anodenraum 4 gebildeten Elektrolysezellen mit Edelmetall-, Kobalt- oder Nickelanoden, wobei der Kathodenraum 3 vom Kathodenraum 4 durch ein flüssigkeitsdurch­ lässiges, jedoch gasundurchlässiges Diaphragma 1 getrennt ist. Die Dia­ phragmen sind in Nuten 2 gefaßt, die sich auf dem Boden, den Seitenwänden und der Deckplatte der Zellen befinden und abgedichtet sind.

Als Diaphragma eignen sich verschiedenartige Materialien poröser Natur, die zu dünnen Platten geformt sind, um dem Stromdurchgang einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen. Solche porösen Platten können beispielsweise aus Ton, aus gepreßtem Asbest oder aus gesinterten Metallen bestehen, wobei die Wahl des Diaphragmas maßgeblich von der Art des verwendeten Elektrolyts bestimmt wird, der wiederum erfindungsgemäß vorteilhaft so gewählt wird, daß die metallischen Elektroden nicht ange­ griffen oder - wie z. B. beim Bleiakkumulator - chemisch formiert werden. In diesem Sinne werden zweckmäßig als Elektrolyt Kali- oder Natronlauge im Konzentrationsbereich bis 6-normal und als Elektrodenmaterial ein anodisch unangreifbares Metall sind, wie z. B. die Metalle der Platin­ reihe mit niederiger Wasserstoffüberspannung, oder Nickel oder Kobalt ver­ wendet. Als besonders geeignet hat sich Nickel erwiesen, das mit Vorteil auch als Diaphragmamaterial in Form eines feinmaschigen Drahtnetzes oder als Sinterplatte angewendet wird. Es kann der Mikroporenscheider (Dia­ phragma) 1 jedoch auch von einem feinporigen Netz aus einem gegen Laugen widerstandsfähigen Kunststoff, z. B. Polyaethylen, Polypropylen gebildet sein.

Die Elektrolysezelle besteht vorteilhaft aus Glas, Hartgummi oder lau­ gebeständigem Kunststoff, z. B. Polyaethylen, Polypropylen, wobei in der in der Zeichnung wiedergegebenen Weise eine Batterie aus mehreren hinter­ einander geschalteten Elektrolysezellen verwendet wird, die mit durch Transformation und Gleichrichtung aus Hauswechselstrom erzeugter Gleich­ spannung betrieben wird. Die Form und Größe der Elektrolysezellen kann derjenigen von gängigen Akkumulatoren oder auch derjenigen von größeren Typen von Stromsammlern gleichen, die jeweils dem besonderen Verwendungs­ zweck angepaßt sind.

Die Batterie ist mit einer einen Gassammelkanal 7 zur Aufnahme des in den einzelnen Zellen anodisch gebildeten Sauerstoffs und einen Gassam­ melkanal 8 zur Aufnahme des katodisch gebildeten Wasserstoffs enthaltenden Batterieabdeckplatte 9 versehen. Hierbei befinden sich an den Gasaus­ trittskanälen für den Sauerstoff und den Wasserstoff Abscheider 14, 15 zur Abscheidung von möglicherweise mit den Gasen mitgerissenen Flüssigkeits­ tröpfchen. Beide Abscheider besitzen an ihrem unteren Ende eine Verschraubung 10 zur Entleerung von vielleicht abgeschiedener Flüssigkeit und sind zur Intensivabscheidung mit jeweils einem Frittenfilter 17 verse­ hen. Sie können stattdessen auch mit körnigem Kieselgel gefüllt sein. Weiterhin kann an der Austrittsöffnung des Abscheiders für den Wasserstoff eine elektrische Zündvorrichtung zur Verbrennung des gebildeten Wasser­ stoffs mit Luftsauerstoff zu Wasserdampf vorgesehen sein.

Als Elektrolytlösung wird eine wäßrige Lösung von Kali- oder Natronlauge verwendet. Von dieser wird während der Elektrolyse nur Wasser verbraucht. Dieses wird von Zeit zu Zeit durch destilliertes Wasser ergänzt, zu welchem Zweck in der Batterieabdeckplatte 9 ein weiterer Kanal 12 mit einer gasdicht verschließbaren Verschraubung 11 zum Nachfüllen von verbrauchtem Elektrolytwasser vorgesehen ist, wobei dieser Kanal mit Ab­ flußkanälchen von kapillarem Durchmesser (maximal etwa 2 mm Durchmesser) versehen ist, die senkrecht nach unten in die Anoden- und Kathodenräume 3, 4 der einzelnen Elektrolysezellen münden und durch die das Nachfüllwasser verlangsamt und damit gleichmäßig verteilt einfließen kann.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von chemisch reinem Sauerstoff zur Ver­ wendung für therapeutische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser unter Normaldruck oder mäßig erhöhtem Druck und bei Normaltemperatur oder mäßig erhöhter Temperatur in einer Batterie von Elektrolysezellen gespalten wird, deren Anodenraum vom Kathodenraum durch ein flüssigkeitsdurchläs­ siges, jedoch gasundurchlässiges Diaphragma getrennt ist, wobei der gebil­ dete Sauerstoff kontinuierlich aus dem Anodenraum abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro­ lytische Spaltung mittels Kali- oder Natronlauge im Konzentrationsbereich bis 6-normal als Elektrolytlösungen erfolgt.

3. Vorrichtung zur Herstellung von chemisch reinem Sauerstoff zur Ver­ wendung für therapeutische Zwecke nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Batterie von aus einem Kathodenraum (3) und einem Anodenraum (4) gebildeten Elektrolysezellen mit Edelmetall-, Kobalt- oder Nickelanoden, wobei der Kathodenraum (3) vom Anodenraum (4) durch ein flüssigkeitsdurchlässiges, jedoch gasundurchlässiges Diaphragma (1) ge­ trennt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro­ porenscheider (Diaphragma) (1) von einem feinmaschigen Netz aus Nickel­ draht gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro­ porenscheider (Diaphragma) (1) von einer Sinterplatte aus Metall, vorzugs­ weise Nickel gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro­ porenscheider (Diaphragma) (1) von einem feinporigen Netz aus einem gegen Laugen widerstandsfähigen Kunststoff, z. B. Polyaethylen, Polypropylen gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektrolysezelle aus Glas, Hartgummi oder laugebeständigem Kunststoff, z. B. Polyaethylen, Polypropylen besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Batterie mit einer einen Gassammelkanal (7) zur Aufnahme des in den einzelnen Zellen anodisch gebildeten Sauerstoffs und einen Gassam­ melkanal (8) zur Aufnahme des katodisch gebildeten Wasserstoffs enthal­ tenden Batterieabdeckplatte (9) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Batterieabdeckplatte (9) ein weiterer Kanal (12) mit einer gasdicht verschließbaren Verschraubung (11) zum Nachfüllen von verbrauch­ tem Elektrolytwasser vorgesehen ist, wobei dieser Kanal mit Abflußkanäl­ chen von kapillarem Durchmesser versehen ist, die in die Anoden- und Ka­ thodenräume (3, 4) der einzelnen Elektrolysezellen münden und durch die das Nachfüllwasser verlangsamt und damit gleichmäßig verteilt einfließen kann.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Gasaustrittskanälen für den Sauerstoff und den Wasserstoff Abscheider (14, 15) zur Abscheidung von möglicherweise mit den Gasen mit­ gerissenen Flüssigkeitströpfchen befinden.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheider zur Intensivabscheidung mit Fritten (17) versehen oder mit körnigem Kieselgel gefüllt sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Austrittsöffnung des Abscheiders für den Wasserstoff eine elektrische Zündvorrichtung zur Verbrennung des gebildeten Wasser­ stoffs mit Luftsauerstoff zu Wasserdampf vorgesehen ist.