DE3932895A1

DE3932895A1 - Druckgas-generator

Info

Publication number: DE3932895A1
Application number: DE3932895A
Authority: DE
Inventors: Walter Kranz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1990-04-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgas-Generator der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einem Flüssig keitsbehälter und zwei damit kommunizierenden Gasauffang behältern besteht, wobei jeder Gasauffangbehälter eine Elektrode und ein Schwimmerventil, sowie mindestens einer der Gasauffangbehälter ein Arbeits/Überdruck ventil besitzt, und zwischen den Elektroden ein Trennkör per befindlich ist.

Der Druckgas-Generator kann noch durch die folgenden Merkmale, und zwar einzeln oder in Kombination, weiterge bildet werden, nämlich dadurch:
daß die Elektroden mit Solarzellen verbunden sind;
daß die Elektroden im unteren Bereich der Gasauffang behälter befindlich sind;
daß die Elektroden unterhalb des Randes der Gasauffang behälter befindlich sind;
daß zwischen den Elektroden ein Trennkörper mit Verbin dungskanälen befindlich ist, die nach oben gerichtete Öffnungen besitzen;
daß der untere Rand der Öffnungen höher liegt als der oberste Rand bzw. Wand der Verbindungskanäle;
daß die Verbindungskanäle mit Abstand von den Elektroden angeordnet sind;
daß die Verbindungskanäle durch etwa V-förmige Lamellen gebildet werden, die ineinander und etwa parallel zueinander angeordnet sind;
daß die V-förmigen Lamellen länger sind als die Elektro den breit;
daß die V-förmigen Lamellen nebeneinander und etwa parallel zueinander angeordnet sind;
daß die V-förmigen Lamellen seitlich Wände besitzen, und mit ihnen zusammen Schiffchen bilden;
daß die Gasauffangbehälter zumindest teilweise außen wie innen vom Elektrolyten umgeben sind;
daß für die Elektrolytfüllung oberhalb der Elektroden eine volumetrische Meßeinrichtung befindlich ist;
daß der Boden der Gasauffangbehälter der Elektrolytspie gel selbst ist;
daß im oberen Bereich der Gasauffangbehälter Verbindungs leitungen zu Gasspeicher und Verbraucher befindlich sind;
daß zwischen Gasauffangbehälter und Gasausgang eine Kupplung und ein Rückschlagventil befindlich sind;
daß zwischen Gasauffangbehälter und Elektrolyt eine Trennflüssigkeit befindlich ist;
daß das Volumen zwischen Schwimmer und Deckel im Hy- Gasauffangbehälter mindestens doppelt so groß als das Volumen zwischen Schwimmer und Deckel des Ox-Gasauf fangbehälter ist.

Mit einem Gasgenerator gemäß der Erfindung kann auf einfache Weise ein Elektrolyt, d.h. Kali- oder Natron lauge, verdünnte Schwefelsäure oder auch Meerwasser, zersetzt werden, wobei der an einer Elektrode gewonnene Wasserstoff aufgefangen und gespeichert und zur weiteren Energiegewinnung herausgezogen werden kann. Der an der anderen freigesetzte Sauerstoff kann nutzbringend z.B. zur Belüftung von Gewässern eingesetzt werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Druckgas-Generator gemäß der Erfindung;

Fig. 2a, 2b, 3a, 3b, 4a und 4b Einzelheiten der Elektro den des Druckgas-Generators sowie Erläuterungen hinsichtlich der Funktion.

In den Figuren und in der nachfolgenden Beschreibung werden folgende Abkürzungen verwendet:
V= Verbraucher
SP = Gasspeicher
R = Rückschlagventil
Hy = Wasserstoff
Ox = Sauerstoff
S = Schwimmer
SS = Schwimmerschaft
SV = Schwimmerventilöffnung
D = Deckel
Ü = Arbeits/Überdruck/Druckbegrenzungsventil
A = Gasraum unterhalb der Ventilöffnungen
T = Trennkörper
E = Elektrode
B = Behältertrennwand.

Die Steuerung und Regelung des Druckgas-Generators läuft automatisch ohne elektrische Reglerkomponenten ab. Von der photovoltaischen elektrischen Energieerzeu gung der Gaserzeugung, Gasspeicherung bis zum Verbraucher hin ist ein sicherer Funktionsablauf bei beliebiger Zuordnung Energieerzeugungsmenge zu Verbrauchermenge gewährleistet.

Die Funktion wird in den folgenden Abschnitten und Phasen beschrieben: (s.a. Fig. 1-4)

I. Ständige Hy- und Ox-Produktion ohne Verbraucher 1. Phase:

SF besitzt wesentlich größeres Volumen als A 2, so daß der ständig steigende Druck während der Gasproduktion den Elektrolytspiegel von A 2 herunter drückt, den von A 1 entsprechend hebt, bis schließlich S 2 das SV 2 öffnet und kurze Zeit das unterschiedliche Niveau der Spiegel erhalten bleibt.

2. Phase:

Mit zunehmender SP-Füllung steigt nun der Druck in SP und A 1 an, A 1-Spiegel sinkt wieder; dementspre chend steigt A 2-Spiegel, SV 2 verschließt sich, A 2 wird kompromiert, A 1 und A 2 haben mit Ausnahme des Spiegelhöhenunterschiedes den gleichen Druck.

3. Phase:

Wird der Druck durch die weitere Gasproduktion erhöht, so öffnet das auf einen definierten Wert eingestellte Ü 2, Druck in A 1 und SP steigt wenig weiter, drückt A 1-Spiegel herunter, bis SV 1 öffnet. SP ist voll, die Elektroden produzieren über Ü 2 und SV 1 gefahrlos ins Freie.

4. Phase:

Durch die weitere Gasproduktion reduziert sich die Elektrolytmenge, A 2-Spiegel sinkt bis zum etwa konstant gebliebenden A 1-Spiegel ab. Dann wird über SV 1 und SV 2 gefahrlos ins Freie produziert. Durch Selbsttrockenlegung bringen sich die Elektroden außer Funktion.

II. SF ist voll; Verbrauch reduziert SP-Druck; Elektrolyt zustand = Phase 3

A 1-Spiegel steigt wieder, SV 1 verschließt sich, Hy-Produktion geht wieder in den Verbraucher/ Speicherzweig.

III. SP beliebig gefüllt; Verbrauch reduziert SP-Druck; Elektrolytspiegel Phase 4 im Elektrodenbereich

Sowie SV 1 und SV 2 offen sind, ist keine Ausnutzung der Gasproduktion mehr möglich.

IV. Beliebiger Zustand Gaserzeugermenge, Gasverbraucher menge, Elektrolytzustand

Alle Zustände führen zur sicherheitsgerechten Füllung des SP, Gasproduktion ins Freie oder Abschal tung der Gasproduktion. Den Rückfluß von Hy vom Speicher her verhindert das Rückschlagventil R.

Nachfüllen von Elektrolyt bzw. Wasser:

Ü 2 wird gelupft, damit wird über Ü 2, SV 1, SV 2 der Generator drucklos (R wirkt); Nachfüllen über Ü 2-Öffnung bis zum Überschwappen. Um sicher zu verhindern, daß im Betrieb der Elektrolyt zum Speicher bzw. Verbraucher kommt, ist das Volumen zwischen Schwimmer und Deckel D 1 im Hy-Bereich mehr als doppelt so groß, wie das Volumen zwischen Schwimmer und Deckel D 2 im Ox-Bereich (nicht dargestellt). Bei gleicher Elektrolytoberflächen größe ist die Höhe des Hy-Schwimmerschaftes SS 1 daher mehr als doppelt so lang wie der Ox-Schwimmerschaft SS 2 (nicht dargestellt). Ü 2 wirkt als Druck- und Niveau begrenzungsventil für Gas und Flüssigkeit.

Fig. 2 bis 4

Um eine Mischung der erzeugten Gase sicher zu verhindern (Knallgasgefahr) wird zwischen den Elektroden ein nicht elektrisch leitender Trennkörper mit mehreren V-förmigen Lamellen gebracht, deren Öffnungen nach außen gerichtet sind. Die aufgrund der Schwerkraft zwangsweise nur nach oben steigenden Gasperlen nehmen dabei den Platz zwischen Trennkörper und Elektroden in Anspruch. Die Zufuhr von Elektrolyt erfolgt größten teils längs der V-förmigen Lamellen aus einem Bereich des Elektrolyten, wo keine Elektrolyse stattfindet. Die Zufuhr wird unterstützt durch den Saugeffekt der aufsteigenden Gasperlen.

Elektroden und V-Lamellen sind von einem flüssigkeits durchlässigen Beruhigungsmantel umgeben, um Strömungen von dem Trennkörper fernzuhalten; Strömungen die im ungünstigsten Falle die Gasperlen durch die V-Kanäle treiben und eine Vermischung der Gase hervorrufen könnten. Eine weitere Sicherheitsmaßnahme ist die Anordnung von V-Lamellen parallel nebeinander, um auch geringste Mischungen zu vermeiden, oder die ent stehende Mischung vom Auffangbehälter fernzuhalten (s. Fig. 4b) und ins Freie zu führen. Auch der Übergang Funktion/Nichtfunktion ist sicher, da die Gase sofort ins Freie gelangen: Die V-Lamellen sind durch Wände an ihren Enden zu Schiffchen ausgebildet, so daß das verbliebene Elektrolyt in den Schiffchen als Gastrennung wirkt (Fig. 2b).

Wesentlicher Erfindungsgedanke ist es, wie eingangs schon teils erwähnt, auf einfache Weise und vollautoma tisch mit größtmöglicher Sicherheit, reines Gas der B 1 mit Druck zu speichern; damit ist eine zuverlässige Anlage z.B. für die Eigenversorgung in Einfamilienhäu sern gegeben.

Die Zuverlässigkeit und Sicherheit ist durch Ü 1 und Ü 2 allein nicht gegeben, da bereits geringste Anderungen der Druckeinstellwerte zueinander durch Störungen oder durch die ungenügend feine Druckeinstellung einen der beiden Elektrolytspiegel in den Höhenbereich der Elektroden oder unter die Elektroden bringen, wodurch eine gefährhiche Gasmischung verursacht werden könnte. Diese Gefahr ist durch die Verwendung der Schwimmerven tile behoben; die Verwendung der Schwimmerventile erlaubt zudem die Verwendung einfacher, robuster Über druckventile mit wenig Präzision und höherer Hysterese.

Ebenso sorgt das spezielle Elektrodensystem mit mehreren V-Schiffchen als Trennkörper für größtmögliche Sicherheit gegen Gasmischung bereits bei der Erzeugung.

Claims

1. Druckgas-Generator, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Flüssigkeitsbehälter und zwei damit kommunizierenden Gasauf fangbehälter besteht, wobei jeder Gasauffangbehälter eine Elektrode und ein Schwimmerventil, sowie mindestens einer der Gasauffangbehälter ein Arbeits/Überdruckventil besitzt, und zwischen den Elektroden ein Trennkörper befindlich ist.

2. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit Solarzellen verbunden sind.

3. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden im unteren Bereich der Gasauffangbehälter befindlich sind.

4. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden unterhalb des Randes der Gasauffangbehälter befindlich sind.

5. Druckgas-Generator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden ein Trennkörper mit Verbindungs kanälen befindlich ist, die nach oben gerichtete Öffnungen besitzen.

6. Druckgas-Generator nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der untere Rand der Öffnungen höher liegt als der oberste Rand bzw. Wand der Verbindungs kanäle.

7. Druckgas-Generator nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verbindungskanäle mit Abstand von den Elektroden angeordnet sind.

8. Druckgas-Generator nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verbindungskanäle durch etwa V-förmige Lamellen gebildet werden, die ineinander und etwa parallel zueinander angeordnet sind.

9. Druckgas-Generator nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die V-förmigen Lamellen länger sind als die Elektroden breit.

10. Druckgas-Generator nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die V-förmigen Lamellen nebeneinander und etwa parallel zueinander angeordnet sind.

11. Druckgas-Generator nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die V-förmigen Lamellen seitlich Wände besitzen, und mit ihnen zusammen Schiffchen bilden.

12. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gasauffangbehälter zumindest teilweise außen wie innen vom Elektrolyten umgeben sind.

13. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektrolytfüllmenge oberhalb der Elektroden eine volumetrische Meßeinrichtung befindlich ist.

14. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Boden der Gasauffangbehälter der Elektrolytspiegel selbst ist.

15. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß im oberen Bereich der Gasauffangbehäl ter Verbindungsleitungen zu Gasspeicher und Ver braucher befindlich sind.

16. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen Gasauffangbehälter und Gasausgang eine Kupplung und ein Rückschlagventil befindlich sind.

17. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen Gasauffangbehälter und Elektrolyt eine Trennflüssigkeit befindlich ist.

18. Druckgas-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Volumen zwischen Schwimmer und Deckel im Hy-Gasauffangbehälter mindestens doppelt so groß als das Volumen zwischen Schwimmer und Deckel des Ox-Gasauffangbehälters ist.