-
Elektrolytische Zelle Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere
zur Wasserzersetzung geeignete, iel.ektrolytische Zelle der sogenannten Filterpressen-Bauart,
bei der also mehrere elektrisch hintereinanderg eschaltete Einzelelemeinto unmittelbar
aneinandergereiht und mechanisch zu einem Ganzen vereinigt sind.
-
Bei dieser Zellengattung bewirkte man bisher eine Zirkulation des
Elektrolyten, indem man den Elektrolyten mit den darin schwebenden Gasbläschen aus
den Einzelabteilungen in Klärbebälter strömen ließ und von dort, nach Abscheidung
der Gasbläschen, in die Einzelabteilungen zurückleitete.
-
Es wurde nun gefunden, daß eine bedeutende Verbesserung und Vereinfachung
der Zelle erreicht wird, wenn der Elektrolyt innerhalb jeder Einzelabteilung für
sich durch besondere Mittel zur Zirkulation gebracht wird. Hierdurch fallen die
gesamten äußeren Elektrolytleitumgen mit ihren zahlreichen Dichtungsstellen und
Möglichkeiten für elektrische Nebenschlüsse fort. Auch kann die Zelle wegen der
lebhafteren Zirkulation erheblich stärker belastet werden. Diese Art; der Zirkulation
läßt sich in verschiedener Weise durchführen. Folgende Ausführungsform ist besonders
vorteilhaft (vgl. Abb. i, die schematisch einen senkrechten Schnitt durch eine vollständige
Einzelzelle mit Teilen der Nachbarelemente darstellt) Die Elektrodenbleche E, E'
sind nicht, .wie sonst üblich, mit den Trennungswänden A der Einzelabteiltmgen identisch,
sondern befinden sich in einigem Abstand davon, nahe den Diaphragmen D. Sie werden
mittels leitender Zwischenstücke B von den Wär;den A ge-
halten und sind durch
diese Zwischenstückeauch gleichzeitig mit der Gegenelektrode E' der Nachbarzelle
elektrisch verbunden. Die Wände A brauchen nicht absolut undurchlässig zu sein.
Werden z. B., wie in Abb. i gezeichnet, als Zwischenstücke B durchgehender Bolzen
verwendet, so ist es nicht unbedingt notwendig, daß diese die Wände A vollkommen
dicht durchsetzen. Es genügt, wenn sie durch die in den Wänden A vorgesehenen Löcher
hindurchgesteckt werden, wobei dann zwecks Wahrung der gewünschten Abstände einige
der Bolzen gegen die Wand A in beliebiger Weise fixiert werden. Das Diaphragma Di
teilt die Einzelzelle in die beiden Einzelabteilungen. In jeder Einzelabteilung
entsteht nun infolge der Gasentwicklung an der dem Diaphragma zugekehrten Seite
der Elektrode eine äußerst lebhafte Zirkulation des Elektrolyten in der durch die
Pfeile angedeuteten Richtung, also zwischen Diaphragma und Elektrode aufwärts und
zwischen Elektrode und Trennungswand abwärts. Die Elektrodenbleche E; E' sind im
wesentlichen undurchlässig, können aber auch so weit durchbrocbea
oder
mit Öffnungen versehen sein, als die genannte Zirkulation dadurch nicht gestört
wird. Anstatt durch einzelne Abstandstücke (Bolzen, Blechstreifen u. dgl.) können
die Elektroden E, E' auch durch angebogene Blechteile mit der Trennungswand A verbunden
sein. Abb. a zeigt z. B. schematisch einen horizontalen Schnitt durch eine Ausführungsform,
bei der die Elektroden in mehrere senkrechte Streifen E'1, E'i' usf. zerteilt sind,
die an einer oder beiden Längskanten umgebogen und bei a mit der TrennungswandA
sowie bei b miteinander verschweißt sind. Die umgebogenen Blechteile bilden auf
diese Weise senkrechte durchlaufende Verbindungsstege, die die Zirkulation nicht
stören. Die Schweißverbindungen b können. sich auf einzelne Stellen beschränken;
es bleiben dann zwar schmale Öffnungen zwischen den einzelnen Streifen E'1 offen,
die aber doch nicht die oben geschilderte Wirkungsweise der Elektrode beeinträchtigen.
-
Des weiteren kann die Zelle beispielsweise in der Weise aufgebaut
sein (Abt. i und 3), daß Rahmen R aus beliebigem geeigneten Material, z. B. U-Eisen,
aneinandergereiht und auf beliebige Weise zusammengepreßt werden und zwischen ihnen
abwechselnd ein Diaphragma. (z. B. Asbesttuch) und eine Trennungswand A mit den
daran befestigten Elektroden eingeklemmt ist. Zwischen A und R werden Isolierdichtungen
P eingelegt. Der obere Teil der Rahmen kann als Gasabscheidungs- und Sammelraum
C'r benutzt werden. F sind durchbrochene Blecheinlagen, . die den Preßdruck aufnehmen
und die Trennung des Gases vom Elektrolyten erleichtert. Das Diaphragma, kann auch
an einem Rahmen R befestigt werden, wobei dann gegebenenfalls zwischen zwei zu einer
Einzelzelle gehörige Rahmen eine besondere Dichtung zu legen ist. Die Befestigung
des Diaphragma an dem Rahmen kann z. B. in der Weise geschehen, daß es oben zwischen
den Rahmen R und die Einlage F eingeklemmt wird. Auch können besondere Blechleisten
zum Anklemmen des Diaphragmas vorgesehen sein, speziell auch an den Seiten und unten.
Die Gase treten durch Löcher L, die in der Oberseite des Rahmens R angebracht sind,
wechselweise in Sammelkanäle H2 und 02 ein, die sich der Länge nach über eine größere
Axt-
zahl von Einzelzellen erstrecken und vorteilhaft aus nichtleitendem Material
hergestellt oder damit ausgekleidet sind.
-
Die Kühlung der Zelle, die besonders bei Belastung mit hohen Stromdichten
notwendig ist, erfolgt entweder dadurch, daß man die einzelnen Zellengruppen klein
genug macht, daß die natürliche Wärmeabgabe an den Außenflächen des Zellenkörpers
zur Aufrechterhaltung der normalen Betriebstemperatur genügt. Oder es werden besondere
Kühlvorrichtungen angebracht, z. B. Kühlschlangen oder flache Kühltaschen, die in
einzelne Zellenabteilungen eingesetzt werden, beispiL4sweise in den Raum zwischen
Elektrode und Trennungswand. Vorteilhaft können Blechteile, die sowieso in der Zelle
enthalten sind, z. B. einzelne Elektroden oder Trennungswände, in. neuartiger Weise
gewissermaßen aufgespalten und doppelwandig gestaltet werden, wobei der,so geschalene,
von derÜbrigen Zellevollständig getrennte Hohlraum das Kühlmittel aufnimmt. Abh.
q. zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine in dieser Weise als Kühltasche ausgebildete
Trennungswand. I< ist der Raum für das Kühlwasser, das bei. S ein, und bei Q
ausströmt. Befürchtet mau Neben- oder Erdschlüsse durch das Wasser; so kann in an
sich bekannter Weise statt dessen, eine nichtleitende Flüssigkeit, z. B. Öl, verwendet
werden, die entweder durch eine äußere Kühlvorrichtung hindurch umgepumpt wird oder
in den Kühltaschen. verbleibt und dort durch vollständig isoliert eingesetztes Kühlschlangen
o. dgl. gekühlt wird.
-
Die Dichtung der aneinandergereihten Einzelteile wird durch kräftiges
Zusammenpressen des ganzen Zellenkörpers erreicht. Man kann jedoch die Dichtung
noch dadurch verbessern, daß man die Fugen zwischen den Einzelteilen mit einem geeigneten
litt, z. B. einem Gummikitt, Zement oder einer zementhaltigen Mischung, ausstreicht.
Man kanxi das Dichtungsmaterial auch noch dicker auftragen, so daß die ganze Mantelfläche
des Zellenkörpers damit bedeckt ist. Hier besteh aber im Falle der Verwendung poröser
Materialien, z. B. Zement o. dgl., die Gefahr daß der mit Lauge durchtränkte Belag
einen Nebenschluß für den Strom bildet. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann. man
den Belag durch unporöse Isolierschichten :oder,, durch zahlreiche Metallschichten
unterteilen, indem man z. B. die Trennungsbleche A nach außen allseitig etwas über
die Rahmen R vorstehen und den Aufstrich nur bis an die? Außenkante der Bleche ,4
reichen läßt (vgl. Abb. 5, wo C einen Zementaufstrich darstellt).