DE441858C - Elektrolytischer Apparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an elektrolytischen Zellen und bezieht sich besonders auf Einrichtungen, den Elektrolyten auf einer beliebigen Temperatur zu halten.

Bei elektrolytischen Vorrichtungen, wie sie z. B. zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser verwendet werden, wird häufig ein sehr starker Strom benutzt, und im Betrieb steigt die Temperatur des Elektrolyten, wodurch Schwankungen in der Dichtigkeit des durch die Zellen gehenden Stromes verursacht werden.

Auch treten, wenn kein freier Kreislauf des Elektrolyten vorhanden ist, an verschiedenen Stellen der Zelle leicht verschiedene Temperaturen auf, und die Stromdichte ändert sich an den verschiedenen Elektroden und an verschiedenen Oberflächenteilen der gleichen Elektrode, wenn die Elektroden eine große Ausdehnung haben.

Damit die Zellen mit höchster Nutzleistung betrieben werden können, ist es erwünscht, daß Mittel vorgesehen werden, die Temperatur des Elektrolyten zu regeln und die Gesamtheit des Elektrolyten so nahe wie mög-

Hch auf gleicher Temperatur zu halten, und die Erfindung bezweckt, einfache aber wirksame Mittel zur Erreichung dieses Zieles zu schaffen.

Auf den ersten Blick erscheint die Lösung dieser Aufgabe einfach dadurch möglich, daß längs den Seiten der Zelle Kühl- und Heizeinheiten angebracht werden; indes hat der Versuch gezeigt, daß dies nicht zum Ziele führt ίο und in Wirklichkeit nachteilig ist, da in solchem Falle die Kühl- oder Heizschlangen parallel zu den äußeren Elektroden liegen und daher diese praktisch die ganze Wirkung erhalten, so daß die Temperatur- und Strom-Veränderungen anstatt ausgeglichen zu werden, vielmehr gefördert werden und das Stromgleichgewicht durch die Zelle gestört wird.

Werden die Kühl- und Heizschlangen unter den Elektroden angeordnet, so ergibt sich ein gleiches Resultat zwischen den Teilen der Elektrode, die in dem Elektrolyten auf einem höheren Niveau liegen.

Die Erfindung besteht darin, daß ein Temperaturregelungssystem in Form von Rohren oder Schlangenrohren, durch die kalte oder heiße Flüssigkeit kreist, angeordnet wird, und die quer zu den Enden der Zelle neben den Enden der Elektroden angeordnet sind, und zwar im rechten Winkel zu den Oberflächen der Elektroden. Die Heiz- oder Kühlwirkung wird somit in gleicher Weise auf alle Elektroden und auf den Elektrolyten zwischen diesen, wenn die Elektroden, wie gewöhnlich, aus einer Reihe paralleler Platten bestehen, ausgeübt.·

Das Kreislaufsystem innerhalb der Zelle besteht vorzugsweise gemäß der Erfindung aus abgeflachten Rohren, die übereinanderliegen, und zwar vertikal mit ihren größeren Querschnittachsen, so daß sie den Enden der Elektroden eine flache Oberfläche von erheblicher Größe darbieten. Diese Anordnung hält zugleich den Raum, der von den Rohren. in der Zelle in Anspruch genommen wird, und daher auch die allgemeinen Abmessungen und das Gewicht der Zelle klein. Vorzugsweise umfaßt das System an jedem Ende der Zelle auch noch einen Hin- und Rückfluß der Heiz- oder Kühlflüssigkeit zu der gleichen Seite der Zelle, um jeder Temperaturänderung in der Flüssigkeit beim übergang von der einen Seite der Zelle zu der andern entgegenzuwirken.

Einige praktische Ausführungsformen der Erfindung in ihrer Anwendung auf Zellen zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff durch elektrolytische Zersetzung mit Wasser sind als Beispiele in den Abbildungen dargestellt. In diesen sind

Abb. ι und 2 ein Längs- bzw. Querschnitt durch eine Zelle, der das System der Zuführung und Abführung des Kühlwassers zeigt; Abb. 3 und 4 sind gleichartige Schnitte einer anderen Konstruktion für die Kreislauf rohre;

Abb. 5 ist ein bruchstückweiser Schnitt einer weiteren Abänderung des Kreislaufrohres;

Abb. 6 und 7 sind ein Längs- bzw. ein bruchstückweiser Querschnitt durch eine Zelle zur Veranschaulichung einer abgeänderten Anordnung der Kreislaufrohre.

In den Abb. 1 und 2 ist die elektrolytische Zelle im Umriß mit α bezeichnet. Der Hauptteil des Kreislaufsystems wird aus Paaren abgeflachter Rohre b, c gebildet, die übereinander angeordnet und quer innerhalb der Zelle an jedem Ende neben den Enden der Elektroden gelagert sind. Die Rohre sind miteinander an dem einen Ende durch ein kurzes Rohr d verbunden und werden dort durch einen Streifen gehalten, der von dem j Oberteil der Zelle herabhängt. Ein Speisungsrohr / tritt am gegenüberliegenden Ende in das untere Rohre «in, und ein Abflußrohr g führt von dem oberen Rohre b aus. Das Speiserohr f ist oben auf der Zelle gelagert und endet in dem Trichter h, in den die Kühlflüssigkeit aus Hahn j des oberen Leitungsrohres k zugeführt wird. Durch den Zwischenraum zwischen Trichter h und Hahn j wird das Rohr f von der Hauptleitung k isoliert, und die Strecken der Hauptleitung, die jede Zelle versorgen, sind zweckmäßig voneinander durch Verwendung von Verbindungsmuffen I aus Glas oder Gummi isoliert. An den Stellen, wo die Muffen an der Hauptleitung sitzen, wird diese von den Zellen durch Stützen k' getragen, und das Speiserohr f kann durch geeignet angebrachte Konsole o. dgl. gehalten werden.

Das Ableitungsrohr g ist über die Zelle bis zu einer nahezu gleichen Höhe wie die des Speiserohres geführt, und eine rechtwinklige Abzweigung führt die Flüssigkeit in das vertikale Rohr m, das außerhalb der Zelle liegt und über einem Trichter« endigt, der das obere Ende des Rohres 0 bildet, das zu einer Abflußleitung p führt, die unter der Zelle gelagert ist.

An Stelle der abgeflachten Rohre b, c können abgeflachte Rohrschlangen verwendet werden, ohne daß sich die Konstruktion im übrigen ändert. Der Kreislauf der Kühlflüssigkeit läßt sich leicht verfolgen. Die Flüssigkeit fließt aus dem Hauptzuführungsrohr von dem Hahn j in den Trichter h und wird durch das Speiserohr f in das Rohr c am einen Ende eingeführt. Durch das Rohr c fließt die Flüssigkeit in das Rohr b durch den Verbindungsstutzen d und strömt in dem Rohr b

zurück, von wo sie durch die Rohre g, m und μ in die Abflußleitung p gelangt.

Wenn man destilliertes Wasser benutzt, wird dieses aus ρ in einen Behälter geführt, wo es je nach Erfordernis erhitzt oder gekühlt wird, und von wo es in die Hauptspeiseleitung k zurückgepumpt wird.

Bei den abgeänderten Ausführungsformen, die in den Abb. 3, 4 und 5 dargestellt sind,

ίο ist der Raum, der von den Kreislaufrohren in der Zelle beansprucht wird, verringert, und die Rohre sind in engere Nähe zu den Elektroden gebracht, indem die Rohre als Kanäle in den üblichen Gassammeiglocken, die um die oberen Teile der Elektroden angeordnet sind, ^[

ausgebildet sind. ·

In Abb. 3 und 4 sind die Kreislau fr öhre q, r ;

in den Endwänden j des herabhängenden [ Mantels der Gassammelglocke eingesetzt und bilden einen Teil dieser Wände. Die Rohre können mit dem unteren Teil des Glockenmantels zusammen aufgebaut werden, oder dieser Mantel kann auch geschlitzt werden, um die Rohre aufzunehmen, die eingeschweißt werden.

Bei der abgeänderten 'Konstruktion nach Abb. 5 sind zwei muldenförmige Vertiefungen t durch Walzen oder auf andere Weise in dem Glockenmantel angebracht- Gleiche MuI-den u werden in ein Metallband von passender Breite eingewalzt, das an dem Glockenmantel an den drei Punkten ν so angeschweißt wird, daß die Mulden t und u in Linie liegen, so daß zwei Rohre w und χ gebildet werden, worauf Endabschlüsse für die Rohre angeschweißt werden. Der Kreislauf der Flüssigkeit durch diese Rohre ist im wesentlichen der gleiche wie oben bei Abb. 1 und 2 beschrieben und braucht nicht näher erläutert zu werden.

Die Anwesenheit verschraubter Verbindungen zwischen den Speise- und Abflußrohren und den Kreislaufrohren innerhalb der Zellen kann durch fehlerhafte Montage die Gefahr eines Leckens der Kreislaufflüssigkeit in den Elektrolyten herbeiführen und, wo dieser Umstand in Betracht kommt, ist das in Abb. 6 und 7 dargestellte Verfahren der Rohrverbindung vorzuziehen. Diese Konstruktion hat den weiteren Vorteil, daß der von dem Kreislaufsystem in der Zelle beanspruchte Raum geringer ist als bei den \'orher beschriebenen Ausführungsformen. In diesem Falle wird das eine Ende jedes Kühlrohres b, c von der Seitenwand der Zelle a, in die sie eingeschweißt sind oder mit denen sie aus einem Stück geformt sind, getragen. Das Speiserohr /^: und das Abflußrohr g sind mit den Rohren außerhalb des Behälters verbunden, während die Anordnungen zur Zuführung und Abführung der Flüssigkeit die gleichen wie vorher sind.

Die Kreislaufrohre innerhalb der Zellen werden von Streifen y getragen, die von dem oberen Ende der Zelle herabhängen, und ihre inneren Enden sind durch ein kurzes Rohr s verbunden, das dem Rohr d der Abb. 1 und 2 entspricht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Temperatur des Elektrolyten in elektrolytischen Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß Kreislaufrohre oder -kanäle, durch ⁷S die heiße oder kalte Flüssigkeit zirkulieren kann, neben den Enden der Elektroden, im rechten Winkel zu ihren Oberflächen angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fiüssigkeitszu- und -abfluß der Kreislaufrohre oder -kanäle auf derselben Seite der Zelle angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch i, gegekennzeichnet durch zwei übereinanderliegende abgeflachte Kreislaufrohre, wobei die Rohre am einen Ende miteinander verbunden sind, während die Ein- und Auslaßrohre der Flüssigkeit an den anderen Enden der entsprechenden Rohre verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufrohre oder -kanäle in den Endwänden einer die Elektroden der Zelle einschließenden Gassammelglocke angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufrohre am einen Ende durch die Wand der Zelle herausragen und die Flüssigkeitszufluß- und -abflußverbindungen mit den Rohren sich außerhalb der Zelle befinden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zuführung der Flüs- log sigkeit zu den Kreislaufrohren in den entsprechenden Zellen aus einer oberen . Speiseleitung, die in voneinander und von den Kreislaufrohren isolierte Abschnitte unterteilt ist, und Abführung der Flüssigkeit in eine gleichartige unterhalb der Zellen angeordnete Leitung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.