DE412211C - Elektrolysator - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 23. APRIL 1925

REIGHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- ΛΙ 412211 KLASSE 12 i GRUPPE 13

(S 60822 IV\i2i)

John Pressly Scott in Toronto, Canada.

Elektrolysator. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. September 1922 ab.

Die Erfindung betrifft elektrolytische Gaserzeugungsanlagen, insbesondere solche, die zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff dienen. Die den Gegenstand der Erfindung bildende Anlage gehört zu derjenigen Art, bei der der Elektrolyt, z. B. eine wäßrige Ätzalkalilösung, systematisch durch ein geschlossenes Rohrsystem geführt wird, wobei er über die Oberflächen der Elektroden hinweggeht und aus den elektrolytischen Zellen zusammen mit den in den Anodenbzw. Kathodenkammern erzeugten Gasen

fortgeleitet und nach Befreiung von den Gasen den Erzeugereinheiten zur wiederholten Ausnutzung wieder zugeführt wird. Derartige Anlagen sind an sich bekannt. Die Erfindung betrifft neue Konstruktionsmerkmale sowie die besondere Anordnung der Teile solcher Apparate, wodurch der Umlauf des Anolyten bzw. Katholyten sowie die Abscheidung und anschließende Behandlung ίο der erzeugten Gase gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen mehr systematisch und in zuverlässiger Weise regelbar gemacht wird.

Einer der hauptsächlichsten Zwecke der Erfindung ist die Anordnung verbesserter Mittel, die eine selbsttätige Regelung und Einstellung des Gasdrucks sowie der hydrostatischen Druckhöhe des Elektrolyten ermöglichen, um einen gehörigen Ausgleich des erwähnten Druckes und der Druckhöhe zwischen den Wasserstoff- und den Sauerstoffseiten der Generatorzellen zu erzielen. Die Erfindung bezweckt weiterhin die Schaffung einer zweckmäßig in Verbindung mit den vorerwähnten Mitteln arbeitenden und einen Teil derselben bildenden Einrichtung, mittels deren dem den Umlauf des Elektrolyten bewirkenden System selbsttätig Nachfüllwasser zugeführt wird, sobald und wo immer es nötig ist, das Wasser zu ergänzen und die Zufuhr auf einem vorher bestimmten Betrage zu erhalten. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Anlage zu schaffen, bei der aus den entwickelten Gasen die etwa mitgerissenen bzw. mitgeführten Teile der Alkalilösung o. dgl. herausgezogen und dem Elektrolyten mit dem Speisewasser wieder zugeführt werden. Weitere Zwecke der Erfindung bestehen darin, die infolge der elektrolytischen Wirkung in den Zellen entstehende Wärme zusammenzuhalten und auszunutzen, Schutzmaßnahmen gegen die Über- j tragung von Explosionen von den Zellen auf ! die Gasometer oder andere die Gase auf- \ nehmenden Behälter zu treffen sowie Mittel vorzusehen, die eine gründlichere und vollständigere Abscheidung der Gasbläschen aus dem Elektrolyten ermöglichen, nachdem dieser die Zellen verlassen hat und bevor er in diese zurückkehrt.

In den Zeichnungen ist

Abb. ι eine Seitenansicht einer Anlage ge- j maß der Erfindung, bei der einzelne Teile weggebrochen gedacht und im Schnitt dargestellt sind.

Abb. 2 ist eine Schnittansicht durch eine Ventileinrichtung, die bei der Anlage zweckmäßig Verwendung findet.

Abb. 3 stellt die in Abb. 1 veranschaulichte Anlage in Aufsicht dar.

Abb. 4 ist eine Schnittdarstellung der !

I durch einen Schwimmer überwachten Ein-I richtung für die Zuführung des Wassers.

Abb. 5 stellt in Aufsicht bzw. im Schnitt nach der Linie 5-5 der Abb. 1 die unteren Rohrverbindungen dar.

< Abb. 6 veranschaulicht die in Abb. 1 dargestellte Anlage in Ansicht von der rechten Seite.
'■ Mit 10 sind allgemein die Erzeugereinheiten (elektrolytischen Zellen) bezeichnet. ι Ii und 12 sind die Scheidebehälter für den Anolyten bzw. Katholyten, die mit den Zellen in weiter unten zu erklärender Weise verbunden sind, während die Hilfsbehälter 13 und 14 zur Regelung des Druckes des Sauerstoffs bzw. des Wasserstoffs zusammen mit der Zuführungskammer 15 für das Speisewasser eine Gaswasch-, Druckregelungs- und Speisewasserüberwachungsanlage bilden, die in weiter unten zu beschreibender Weise mit ^; den Anolyt- und Katholytbehältern verbun- ! den sind und zusammen wirken.

Der Elektrolysator 10, von dem im vorliegenden Falle mehrere vorgesehen sind, kann von beliebiger Bauart sein. In der j Abb. ι besteht jeder Elektrolysator aus : mehreren flachen, im wesentlichen rechtwinklig gestalteten Zellen, die zur Bildung einer j Einheit vom sogenannten Filterpressentyp zusammengehalten werden. Werden mehrere Elektrolysatoren benutzt, so können sie mittels geeigneter Verbindungsleitungen 16 elektrisch in Reihe geschaltet werden. Die Verbindungsleitungen bestehen vorteilhaft aus nachgiebigen Schleifen (Abb. 3). Jeder Elektrolysator ist durch eine geeignete Rohrleitung mit den Anolyt- bzw. Katholytscheidebehältern 11 bzw. 12 in der Weise verbunden, daß der Anolyt und der erzeugte Sauerstoff von der Anodenkammer in den Anolytscheidebehälter 11 geleitet wird und der abgeschiedene Anolyt in die Anodenkammer zurückgeführt wird, während der Katholyt zusammen mit dem Wasserstoff von den Kathodenkammern nach dem Scheidebehälter 12 für den Katholyten geleitet wird, von dem der abgeschiedene Katholyt zu den Kathodenkammern zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird ein systematischer Umlauf des Elektrolyten in zwei besonderen Kreisläufen unter gleichzeitiger Entfernung des Sauerstoffs und des Wasserstoffs getrennt voneinander aufrechterhalten. Bei der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsform verläßt der Anolyt und der Sauerstoff den oberen Teil der Anodenkammern der Elektrolysatoren durch Rohre 17-, die in ein Sammelrohr 18 führen, das durch Steigrohre 19 mit der Anolyt- und Sauerstoffsammeileitung 20 in Verbindung steht. Diese Leitung tritt in den oberen Teil oder Gasraum

de» Scheidebehälters 11 für den Anolyten ein und mündet, wie bei 21 angedeutet, in diesen Behälter abwärts oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Das Sammelrohr 18 kann mit dem Scheidebehälter 11 ebenfalls durch ein Rohr 28 verbunden sein, das in wagerechter Richtung von dem Sammelrohr 18 ausgeht und zu dem Anolytbehälter führt, in den es unterhalb des normalen Spiegels des darin enthaltenen Elektrolyten eintritt. Die Verbindungsleitung 22 ist nicht unbedingt erforderlich; sie bietet aber gewisse Vorteile in der Praxis. In die Leitung 22 kann ein Thermometer 23 eingebaut sein. Werden mehrere Elektrolysateure benutzt, so können deren Sammelrohre 18 mittels abnehmbarer A^erbindungsmuffen 24 aus Gummischlauch o. dgl. aneinander angeschlossen werden, um ein gemeinsames, fortlaufendes Sammelrohr zu bilden.

In jedes der Steigrohre 19 kann ein Stück Glasrohr 25 eingesetzt sein, damit man den Spiegel des Elektrolyten beobachten kann; außerdem dienen die Glasrohrabschnitte zur Isolierung der Sammelrohre von der Sammelleitung 20. Auch in die Verbindungsleitung 22 können ähnliche Rohre 26 eingeschaltet sein. Die Sammelleitung 20 für den Sauerstoff kann ebenfalls einen kurzen Abschnitt 20^a aus Isoliermaterial enthalten. Der in den Anolytbehälter übergehende Sauerstoff sammelt sich im Gasraum und wird durch ein Rohr 27 abgeleitet, während der Anolyt aus dem Unterteil des Scheidebehälters durch ein Rohr 28 austritt und in den unteren Teil der Anolytkammern durch eine Rückleitung 29, Zweigleitungen 30, Sammelrohre 31 und Einlaßrohre 32 zurückgeführt wird. In das Rückleitungsrohr 29 kann gewünschtenfalls ebenfalls ein Abschnitt 29° aus Isoliermaterial eingeschaltet sein.

Das beschriebene Rohrnetz bildet ein vollständiges System für den Umlauf des Anolyten über die Anoden in den Anodenkammern unter Entfernung des entwickelten Sauerstoffs. Das System für den Umlauf des Katholyten durch die Kathodenkammern der Zellen sowie für die Entfernung des entwickelten Wasserstoffs ist in allen wesentlichen Punkten dem beschriebenen ähnlich ausgebildet. Bei der der Darstellung zugrunde gelegten Ausführungsform führen die (nicht dargestellten) Ableitungen für den Katholyten und den Wasserstoff von den Kathodenkammern in die Katholyt- und Wasserstoffsammeirohre 33, die im vorliegenden Falle dieselbe Weite besitzen wie die Anolytensammelrohre 18. Für jeden Elektrolysator sind mit Rücksicht darauf, daß an Wasserstoff das Doppelte des Sauerstoffvolumens entwickelt wird, zwei Sammelrohre 33 vorgesehen. Natürlich könnte auch ein einziges Sammelrohr von größerem Durchmesser an Stelle der zwei parallelen Sammelrohre treten. Die Sammelrohre 33 sind durch Steigrohre 34 mit der Katholyt- und Wasserstoffsammelleitung 35 verbunden, die in das obere Ende des Katholytscheidebehälters 12 eintritt und nach unten in den Gasraum dieses Behälters mündet. Auch die Anordnung dieses Rohres ist im wesentlichen die gleiche wie die der Anolytsammelleitung 20. Der im Gasraum des Katholytbehälters j abgeschiedene Wasserstoff tritt durch das Rohr 36 aus. Die Sammelrohre 33 der aufj einanderfolgenden Elektrolysateure können, ; wie bei 37 angedeutet, miteinander gekuppelt ' werden. Jeder Satz Sammelrohre kann mit einem unmittelbar zu dem Kathodenbehälter führenden wagerechten Verbindungsrohr 38 ! versehen sein, das dem Verbindungsrohr 22 für die Anolytsammelrohre entspricht. Der von Wasserstoff befreite Katholyt wird aus j dem Katholytscheidebehälter mittels eines am j Boden vorgesehenen Auslasses 39, einer Sammelleitung 40 sowie mittels nicht dargestellter, aber ähnlich wie die Sammelrohre und Einlasse 31 bzw. 32 für den Anolyten ausgebildeter Sammelrohre und Einlasse in die Katholytkammern zurückgeführt. Die Rohre 35, 38 und 40 enthalten ebenfalls iso- go lierende Abschnitte 35°, 38° und 40". Dadurch, daß sich die Auslaßrohre 28 und 29 bis zu einer gewissen Entfernung oberhalb des Bodens in den zugehörigen Scheidebehältern 11 bzw. 12 erstrecken, wie bei 28^s und 39⁶ angedeutet, entsteht rings um das nach oben gerichtete Rohrende ein ringförmiger Schlammsammelraum* in jedem der genannten Behälter, wodurch erreicht wird, daß der Elektrolyt in verhältnismäßig klarem Zustande in die Zellen zurückfließt.
Der den Gassammeiraum des Anolytbehäl- : ters durch das Rohr 27 verlassende Sauer- ; stoff wird durch das Tauchrohr 41 geleitet und unterhalb des Spiegels 42 des im Gaswascher und Druckregler 13 enthaltenen Wassers ausgelassen. Nachdem der Sauerstoff in Blasenform durch das in der betreffenden Kammer enthaltene Wasser gestiegen ist, wird er durch ein Rohr 43 abgeleitet und einem Gasometer o. dgl. zugeführt. Um ein wirksames Waschen und Abkühlen des Gases zu sichern, ist die Kammer 13 mit einer sich in der Querrichtung erstreckenden Verteilungs- oder Rückhaltvorrichtung 44 versehen, die unterhalb des Wasserspiegels angeordnet ist und die Kammer in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt. Das Tauchrohr 41 geht durch die Vorrichtung 44 hindurch und ragt etwas auf der Unterseite vor. Die Vorrichtung 44 ist porös ^] oder mit Durchbrechungen versehen und be-

steht zweckmäßig aus einer oder mehreren Lagen von Drahtgeflecht oder Metallsieben. Die einzelnen Lagen können entweder dicht aufeinanderliegen oder durch Zwischenräume getrennt sein. Auf diese Weise werden die Gasblasen, wenn sie nach oben durch die Vorrichtung 44 steigen, zerrissen, wodurch erreicht wird, daß die Gasteilchen mit dem Waschwasser in möglichst innige Berührung ίο kommen. Auf diese Weise wird ein sehr vollkommenes Herausnehmen der mitgerissenen Alkalilösungsteilchen sowie eine wirksame Kühlung des Gases erzielt.

Die Vorrichtung 44 wird zweckmäßigerweise aus mehreren übereinanderliegenden Schichten ■ \^ron Drahtgewebe zusammengesetzt, deren Kanten durch Schweißen oder in anderer Weise verstärkt und mit einem Tragring 46 verbunden sind, der in der gewünschten Höhe in den Kammern 13 und 14 befestigt sein kann.

Die Vorrichtung 44 wird in dem Hilfsbehälter 13, in dem der Sauerstoff behandelt wird, zweckmäßig aus Metallgewebe aus Nickel o. dgl. hergestellt, die nicht leicht oxydieren, während für die Vorrichtung 44 in dem Wasserstoff wascher 14 Eisendrahtgewebe Verwendung finden kann.

Die Bau- und Wirkungsweise des Hilfs- ! behälters 14, in die der Wasserstoff durch das ; Rohr 36 geführt wird, ist in allen wesentlichen Punkten ähnlich der Bau- und Wir- : kungsweise des Behälters 13 für den Sauer- : stoff. Der Wasserstoff verläßt, nachdem er i in 14 gründlich gewaschen ist, diesen Behälter j durch das Rohr 45. ,

Das Wasser, das in 13 und 14 zum Aus- j waschen des Alkalis aus dem Sauerstoff und j Wasserstoff sowie zur Abführung der in den Gasen enthaltenen Wärme benutzt wird, dient zur Ergänzung des in dem System um- ; laufenden Elektrolyten, der durch die elek- ι trolytische Wirkung innerhalb der Zellen ! sowie durch Verdampfung ständig verbraucht ! wird. Auf diese Weise wird das Speise- j oder Nachfüllwasser, das dem System züge- j führt wird, vorgewärmt; gleichzeitig wird dafür gesorgt, daß das mitgerissene Alkali, _t das sonst mit den erzeugten Gasen abgeführt würde, wieder in das System zurückgelangt. S Das warme Waschwasser strömt also von 13 I durch die Rohre 47 und 48 abwärts in den unteren Teil von 11. In entsprechender Weise strömt das Waschwasser von 14 durch die Rohre 49 und 50 in den unteren Teil von 12. Um zu verhindern, daß Alkali in die Behälter 13 und 14 durch die erwähnten Verbindungsrohre zurückgelangt, kann jedes der Rohre 48 und 50 an der Stelle, wo es in den betreffenden Scheidebehälter eintritt, mit einem Rückschlagventil versehen sein, wie bei 51 in ! Abb. ι angedeutet. Eine besonders vorteil-¹ hafte Bauart dieses Ventils ist in Abb. 2 verj anschaulicht, wo mit 52 das Ventilgehäuse ; bezeichnet ist, das eine kurze senkrechte \ Ventilkammer 53 enthält. In diese Kammer ι mündet der Einlaßstutzen 54, und vom oberen ' Teil geht der Auslaßstutzen 55 aus, der in den j Anolyt- bzw. Katholytscheidebehälter führt. ! Durch einen kugelförmigen oder in anderer ■ geeigneter Weise gestalteten Ventilkörper 56, ¹ der auf dem konischen Ventilsitz 57 aufruht, ¹ wird der Durchgang der Flüssigkeit durch das Ventil überwacht. Das obere Ende der Ventilkammer 53 kann durch einen Schraubstöpsel 58 verschlossen werden, so daß das Innere der Ventilkammer und der Ventilsitz ¹ leicht zugänglich sind.

Der Spiegel des Waschwassers in 13 und 14 wird auf solcher Höhe gehalten, daß die ; Säule verhältnismäßig reinen Waschwassers die Elektrolytsäule in dem entsprechenden ' Scheidebehälter 11 bzw. 12 im wesentlichen ; ausgleicht. Da die Konzentration des Al- ! kalis im Elektrolyt- und Scheidebehälter viel ' größer ist als die des Waschwassers, ist die j Höhe der den Ausgleich bewirkenden Waschi Wassersäule notwendigerweise wesentlich größer als die der durch sie ausgeglichenen ι Elektrolytsäule. Da die Neigung besteht, : daß die Menge des Elektrolyten im System beim Fortschreiten der Elektrolyse sich ver- : mindert, zeigt der Elektrolytspiegel innerhalb j der Scheidebehälter die Tendenz, zu fallen, wodurch der Druck auf der betreffenden Seite der Ventilvorrichtung 51 vermindert wird, so daß der Ventilkörper 56 sich anheben kann und dem Nachfüllwasser den Zugang in den Scheidebehälter durch das betreffende Einlaßrohr 48 bzw. 50 gestattet. Ist das Gleichgewicht wiederhergestellt, so setzt sich der Ventilkörper 56 wieder auf und unterbricht die Verbindung zwischen dem Scheidebehälter und der zugehörigen Wasch- und Regelungskammer. Infolge Wiederzuführung von Wasser aus der Regelungskammer in den Scheidebehälter wird aber der Wasserspiegel in der Scheidekammer gesenkt. Es ist deshalb, um diesen Spiegel auf gleicher Höhe und damit die Elektrolytzufuhr für das Generatorsystem konstant zu halten, dafür zu sorgen, daß den Wasch- und Druckregelungskammern selbsttätig Wasser zugeführt wird, und zwar so schnell, daß dieFlüssigkeitsspiegel darin konstant erhalten werden. Zu diesem Zwecke ist die obenerwähnte Spei se was serzuführungskammer 15 vorgesehen, in die von irgendeiner Zuführungsquelle aus frisches Wasser durch das Rohr 59 zugeführt werden kann. Die Zuführung des Wassers aus dem Rohre 59 in das in den Behälter 15 mündende Rohr 61 wird durch ein Ventil 60 überwacht.

Die Wirkung des Ventils 60 (Abb. 4) wird ihrerseits durch einen an dem Hebel 63 einstellbaren Schwimmer 62 überwacht, derart, daß der Einlaß 61 bei beliebiger, vorher bestimmter Höhe des Flüssigkeitsspiegels in 15 abgeschlossen wird, während der Einlaß geöffnet wird, sobald der Flüssigkeitsspiegel unter den vorher bestimmten Punkt fällt. 15 ist durch ein Rohr 64 und nach entgegengesetzten Seiten sich erstreckende Seitenrohre 65 und 66, die isolierende Zwischenstücke 65° und 66^e enthalten, mit 13 bzw. 14 verbunden, so daß eine efVa eintretende Senkung des Flüssigkeitsspiegels in 13 und 14 eine entsprechende Senkung des Spiegels in 15 zur ' Folge hat. Dadurch wird der Schwimmer veranlaßt, das Einlaßventil zu öffnen und genug Wasser zuzulassen, um das Gleichgewicht wiederherzustellen. Im wirklichen Betriebe hat die dauernde Abführung von Flüssigkeit aus den Wasch- und Druckrege- ι lungskammern zwecks Ergänzung der Flüssigkeitsmenge des Gaserzeugungssystems einen mehr oder weniger konstanten Zufluß frischen Wassers nach 15 sowie eine Verteilung dieses Wassers in 13 und 14 zur Folge.

Es ergibt sich also, daß die beschriebene Anlage die Regelung des Gasdruckes dadurch ermöglicht, daß sie dem aus den Elektro- ^! lysatoren kommenden Gase gestattet, unter einer gegebenen Wasserdruckhöhe, die auf ; den einer Wassersäule von beliebiger Höhe entsprechenden Betrag eingestellt werden , kann, auszuströmen oder in Blasenform hochzusteigen. Die Verbindung 65, 66 zwischen den Wasch- und Druckregelungsbehältern hat die Wirkung einer Ausgleichverbindung;, die jeden Wechsel des betreffenden Druckes auf der Wasserstoff- und Sauerstoffseite verhindert. Da das Maß der Ausströmung des Wasserstoffs seinem Volumen nach zweimal ' so groß ist als das der Sauerstoffausströ- ■ mung, kann der Rauminhalt des Rohrsystems einschließlich der Gasbehälter usw. jenseits 13, 14 doppelt so groß sein wie der für den Sauerstoff vorgesehene, um auch weiterhin eine Störung des Gleichgewichts der Drucke ; der beiden Gase innerhalb des Systems zu verhindern.

In den zu den Elektrolytscheidebehältern führenden Speisewasserverbindungen können von Hand zu betätigende Ventile 67 vorgesehen sein für den Fall, daß es sich als notwendig herausstellen sollte, die eine oder andere der Zuführungsleitungen ganz abzuschließen oder eine von ihnen auf einen Be- . trag, der eine gute Wirkung unter be- ι stimmten Verhältnissen sichert, abzudrosseln. Es hat sich in der Praxis ferner als wünsehenswert herausgestellt, in 11 und 12 eine durchbrochene Verteilungs- oder Rückhaltvorrichtung bzw. eine Siebfläche 68 vorzusehen. Wird die Vorrichtung 68 unterhalb ' der Stelle angebracht, wo die von den Elektrolysatoren kommenden Rohre in die Scheidebehälter eintreten (Abb. 1), so dient jedes Diaphragma68 zur Verhinderung des Durchtritts feiner Gasblasen mit dem Elektrolyten in den Unterteil des Scheidebehälters und damit des Rückkehrens solcher Blasen in die betreffenden Zellenkammern, aus denen sie ursprünglich stammen. Die AVirkung der Siebfläche besteht darin, daß sie die Gasbläschen veranlaßt, auf der Oberseite sich miteinander zu größeren Blasen zu vereinigen, die nach oben in den Gassammeiraum steigen und von hier durch das Gasauslaßrohr in die zugehörige Waschvorrichtung gelangen. Die Gasfilterflächen oder Rückhaltvorrichtungen 68 dienen ferner dazu, irgendwelche festen Bestandteile, wie Eisenoxyd o. dgl., die sich in den Zellen gebildet oder sich dort abgelöst haben und durch das Gas und den Elektrolyten in die Scheidebehälter mitgeführt sein sollten, zurückzuhalten, so daß derartige Verunreinigungen nicht in die Zellen zurückkehren und die Kanäle, Leitungen u. dgl. verstopfen können. Das auf diese Weise auf der Oberseite der Siebflächen als Schlamm o. dgl. zurückgehaltene Material dient ferner als wirksames Filtriermittel. Die genannten Siebe oder Rückhaltflächen wirken ferner als Mittel zur Beruhigung und Dämpfung der Wallungen des Elektrolyten, die durch Änderungen des Gasdruckes während des Betriebes verursacht werden, und verhindern auf diese Weise starke Schwankungen der hydrostatischen Druckhöhe. Die Sieb- oder Rückhaltflächen 68 werden vorteilhafterweise so angeordnet, daß sie zwecks Entfernung allzustarker Schlammablagerungen leicht aus den Scheidebehältern entfernt werden können. Zu diesem Zwecke werden die einzelnen Drahtgeflechtlagen, aus denen die Siebflächen zweckmäßig gebildet werden, durch Schweißen oder in anderer Weise mit ihrem Rande an einem flachen Ringe oder Flansch 69 befestigt, der zwischen die Flanschen 70 der die Scheidebehälter bildenden oberen und unteren Teile eingeklemmt werden kann. Auf diese Weise lassen sich die Siebvorrichtungen 68 zum Zwecke des Reinigens, Ausbesserns oder des Austausches durch andere leicht entfernen.

Zwichen den unteren Teilen der Scheidebehälter 11 und 12 kann eine mit einem isolierenden Einsatzstück γι" versehene Ausgleichverbindung 71 vorgesehen sein, die dazu dient, die hydrostatische Druckhöhe der Elektrolytsäulen in den genannten Behältern auszugleichen.

Die Steigrohre 19 und 34 haben solchen

Durchmesser, daß die durch sie hindurchgehenden Gasblasen einen Auftrieb oder eine Pumpwirkung veranlassen, durch die ein wirksamer Umlauf des Elektrolyten durch die Zellen der Erzeugereinheiten aufrechterhalten wird. Die genannten Rohre können ferner mit Ventilen 72 ausgerüstet sein, mittels deren die Strömung des Elektrolyten und der Gase überwacht und geregelt werden kann.

Beim Betriebe mit hohen Stromdichten ist es besonders erwünscht, den Elektrolyten auf einer so hohen Temperatur zu halten, wie es sich mit den Erfordernissen des praktischen Betriebes verträgt, um den inneren Widerstand der Zellen möglichst niedrig zu halten. Es empfiehlt sich deshalb, soweit es sich praktisch durchführen läßt, die durch die elektrolytische Wirkung innerhalb der Zellen entwickelte Wärme innerhalb des Systems zusammenzuhalten. Dies wird zum Teil bereits durch die beschriebene Einrichtung zur Wieder\-erwendung des Waschwassers für die heißen Gase als Speisewasser erreicht. Es ist aber erwünscht, außerdem die durch Strahlung und Wärmeleitung bedingten Verluste durch Einhüllen einiger oder aller Teile des Systems einschließlich des Rohrnetzes mittels geeigneten wärmeisolierenden Materials möglichst niedrig zu halten. Die Isolierung der Scheidebehälter sowie der Druckregelungs- und Waschbehälter, \vie sie in der Zeichnung bei 74 und 75 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, ist besonders wirksam für die Zurückhaltung der Wärme innerhalb des Systems, die sonst verlorengehen würde. Die Rohrleitungen und anderen Teile des Systems einschließlich der Elektrolysatorgruppen können in ähnlicher Weise in wärmeisolierendes Material eingehüllt werden. Eine wirksame Isolierung aller Teile des Systems gegen Wärmeverluste ist ferner praktisch von großer Bedeutung, wenn die Anlage als Ausgleichbelastung für eine elektrische Zentrale, beispielsweise eine Kraftstation für eine elektrische Straßenbahn o. dgl., dient. In solchen Fällen kann die Anlage während der Spitzenbelastungsperiode, leer laufen, während sie während der Zeit, wo die Zentrale schwach belastet ist, voll in Betrieb genommen wird. Durch geeignete Wärmeisolation wird die Temperatur des Elektrolyten während der Leerlaufzeiten auf der gehörigen Höhe gehalten und Zeitverlust durch Aufwärmen des Elektrolyten bei Betriebsbeginn vermieden. In gewissen Fällen ist es erwünscht, an passenden Stellen des Systems besondere ^: Heizvorrichtungen H zu verwenden, um Unterbelastungsperioden durch die elektrische Anlage möglichst auszunutzen. Solche Heizvorrichtungen können entweder Gleichstrom oder Wechselstrom aufnehmen und während der Spitzenbelastungsperiode in Tätigkeit gesetzt werden, um die Elektrolyttemperatur auf ihrer vollen normalen Höhe zu halten und auf diese Weise eine unmittelbare Inbetriebsetzung des Elektrolysers bei sofortiger Höchstleistung zu erreichen.

Die beschriebene Anlage ist gegen Erde durch geeignete Mittel elektrisch zu isolieren. Bei der dargestellten Ausführung wird das die Scheidebehälter tragende Rahmenwerk 76 durch rohrartige Streben yy unterstützt, die mit Blindmuffen 78 aus Porzellan oder einem anderen Isoliermaterial versehen sind. Derartige Muffen sind auch in die wagerechten Teile des Rahmenwerks eingefügt. Ähnliche rohrartige Tragstreben und isolierende Blindmuffen für andere Teile des Systems sind bei 79 bzw. 80 dargestellt.

Die beschriebene Anlage bietet noch einen weiteren Vorteil von großer praktischer Bedeutung. Beim normalen Betriebe eines Elektrolysators zeigt der Elektrolyt die Tendenz, in den Katholytkammern der Zellen konzentrierter, in den Anolytkammern dagegen schwächer zu werden. Bei Anlagen, in denen der Umlauf des Anolyten und Katholyten im wesentlichen gesondert und unabhängig voneinander aufrechterhalten wird, kann infolgedessen die Konzentration des Anolyten einerseits und des Katholyten andererseits stark voneinander abweichen, was nicht erwünscht ist. Bei der vorliegenden Anlage tritt dieser Übelstand nicht ein, da die Rohrverbindungen solche sind, daß die sich ausgleichenden hydrostatischen Druckhöhen in Verbindung mit der selbsttätigen Zuführung von Ergänzungswasser zu dem System dauernd dahin wirken, daß dem Katholyten ein größerer Wasseranteil zugeführt wird als dem Anolyten. Es ist ersichtlich, daß vermöge der Querverbindung 65-66 der Waschwasserspiegel in 13, 14 im wesentlichen der gleiche ist und daß dieser Spiegel durch das Schwimmerventil in 15 auf gleicher Höhe gehalten wird. Eine etwaige Zunahme der Konzentration des Katholyten in 12 würde wegen der Ausgleichverbindung 71 eine geringe Senkung des Katholytspiegels gegenüber dem Anolyt- tio spiegel zur Folge haben. Durch den Wasserverbrauch in den Elektrolysatoren wird aber das Wasser des Anolyten und des Katholyten gleichmäßig verzehrt, so daß auch der Flüssigkeitsspiegel in 11 und 12 die Neigung hat, sich gleichmäßig zu senken. Die Neigung des Katholyten, sich zu konzentrieren, und die des Anolyten, seine Konzentration zu verringern, stört aber dies gleichmäßige Senken der Flüssigkeitsspiegel, so daß eine übermäßige Senkung des Katholytspiegels und eine geringere Senkung des Anolyt-

spiegeis zustandekommt. Da der für 13, 14 gleiche Flüssigkeitsspiegel konstant gehalten wird, wird mehr Waschwasser aus 14 nach 12 als aus 13 nach 11 fließen. Es ist ferner wichtig, daß das Nachfüllwasser nicht nur beim Einführen in den Anolyten und Katholyten mit großen Mengen der Elektrolyte in Berührung kommt, sondern daß diese Flüssigkeitsmengen sich in solcher Bewegung befinden, daß an einzelnen Stellen des Umlaufsystems infolge einer verhältnismäßig langsamen Strömung Zeit zur Defundierung gegeben ist, während an anderen Stellen des Systems die Strömung wesentlich heftiger ist, um ein gründliches Durchmischen infolge von Wirbelbildung sowie der Rührwirkung der Strömung zu sichern. Das zugefügte Wasser hat auf diese Weise reichlich Gelegenheit, sich gründlich mit dem Elektrolyten zu

ao mischen, bevor es die wirksame Elektrolysierungszone in den Zellenkammern erreicht. Die erwähnte Tendenz, mehr Nachfüllwasser 12 zuzuführen, kann ferner durch Einstellung der Tiefen beeinflußt und geregelt werden, bis zu der die Gasableitungsrohre 27 und 36 in 13 und 14 reichen, bzw. durch Einstellung der Entfernung der Mündungsstellen der genannten Rohre unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in den erwähnten Behaltern. Zu diesem Zwecke kann jedes Tauchrohr mit einem in senkrechter Richtung einstellbaren Endabschnitt 41^α versehen sein, wie im Falle des Sauerstofftauchrohres 41 in Abb. r angedeutet. Durch Vergrößerung des Abstandes der Austrittsstelle für den Wasserstoff vom Flüssigkeitsspiegel wird der Druck des Wasserstoffs in 12 erhöht, damit der j Spiegel des Katholyten in diesem Behälter gesenkt und die Tendenz eines stärkeren Zuflusses von Nachfüllwasser nach 12 erhöht, i Jeder der verschiedenen Elektrolysatoren j

kann auf einem Fahrgestell 81 angebracht ; sein.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Elektrolytischer Apparat, insbesondere zur elektrolytischen Wasserzersetzung, mit Speisewasserzuführung und Gasabscheidekammern für die Trennung des Gases von dem Elektrolyten sowie mit Leitungen für den Umlauf des Elektrolyten zwischen den Zellen und den Abscheidekammern, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Teile der Zellen (10) an j Sammelrohre (18, 33) angeschlossen sind, die mit den Abscheidekammern (11, 12) unterhalb des normalen Spiegels der in diesem enthaltenen Flüssigkeit in Verbindung stehen, und daß oberhalb der Sammelrohre (18, 33) Hauptrohre (20, 35) vorgesehen sind, die mit den Sammelrohren in Verbindung stehen und in die Abscheidekammern (11, 12) oberhalb des normalen Spiegels der darin enthaltenen Flüssigkeit münden.
2. 2. Elektrolytischer Apparat nach Anspruch i, bei dem das an den Zellen erzeugte Gas dadurch gewaschen wird, daß man es durch die Speisewasserzuführung leitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführungsvorrichtung aus einem Paar Behälter (13, 14) besteht, deren einem (13) das Anodengas und deren anderem (14) das Kathodengas zugeführt wird und die sich ihrerseits in die Anoden- bzw. Kathodenumlaufsysteme entleeren.
3. 3. Elektrolytischer Apparat nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Einführung des Speisewassers unmittelbar von den Zuführungsbehältern (13, 14) in die Gasabscheidekammern (11, 12).
4. 4. Elektrolytischer Apparat nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Übertritts des Elektrolyten aus den Abscheidekammern (11, 12) in die Wasserzuführungsvorrichtung (13, 14) ein Rückschlagventil (56) vorgesehen ist, das einerseits dem Flüssigkeitsdruck der Wasserzuführungsvorrichtung (13, 14), andererseits dem Flüssigkeitsdruck in den Gasabscheidekammern (11 bzw. 12) ausgesetzt werden kann.
5. 5. Elektrolytischer Apparat nach Anspruch 3 und 4 mit Ausgleichsleitung zwischen den Gasabscheidekammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen der Speisewasserzuführungsvorrichtung (13, 14) und den Gasabscheidekammern (11, 12) so angeordnet sind, daß dem Katholyten automatisch mehr Nachfüll wasser als dem Anolyten zugeführt wird.
6. 6. Elektrolytischer Apparat nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Gasabscheidekammern (11, 12), und zwar an einer zwischen der Elektrolytenzu- und -abführung liegenden Stelle, mit einer zweckmäßig aus durchbrochenem Material bestehenden Stauwand (68) versehen ist, die den Behälter in zwei Teile unterteilt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.