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Elektrodenanordnung für elektrolytische Zellen Zusatz zum Patent 416
541 Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung; insbesondere eine solche für
Druckelektrolyse, zweckmäßig in der Anordnung nach Patent 416 541. Die Verhältnisse
der Druckelektrolyse erfordern es, den engen, im Druckgefäß zur Verfügung stehenden
Raum möglichst dicht mit Elektroden zu besetzen. Wären diese Elektroden alle parallel
geschaltet, so wäre für die Stromleitungen ein Querschnitt erforderlich, der in
den Druckdeckeln nicht abdichtbar wäre. Außerdem würden im oberen Teil des Druckgefäßes
so erhebliche Gasstauungen auftreten, daß sich der obere Teil der Elektroden völlig
im Gasraum befinden würde.
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Diese Nachteile werden dadurch behoben, daß die Elektroden gruppenweise
übereinander angeordnet und die einzelnen Gruppen durch isolierende Zwischenschichten
getrennt sind. Auf diese Weise lassen sich die Elektroden auch bequem hintereinanderschalten.
Am zweckmäßigsten werden rohrförmige Elektroden bzw. die aus ihnen gebildeten Zellen
konzentrisch angeordnet, wobei vorteilhaft, schon um eine möglichst gleichmäßige
Stromdichte in allen Zellen zu erzielen, die äußeren konzentrischen Zellen zweckmäßig
hintereinandergeschaltet sind, während die nach der Mitte gelegenen Zellen ganz
oder teilweise parallel geschaltet sein können. Bei Ausbildung der Elektroden nach
Patent q.16 541, d. h. derart, daß die beiden mit Durchbrechungen versehenen Elektroden
unter - Zwischenfügung einer Isolierschicht zusammengelegt sind, so daß sie nur
an ihren Rückenseiten, an denen sie zweckmäßig mit Tüten oder Taschen eng besetzt
sind, Gas entwickeln, werden zwei benachbarte, jedoch nicht zusammenarbeitende Elektroden
zweckmäßig oben derart miteinander verbunden; daß sie einen glockenförmigen Ringraum
bilden, wobei dieser Ringraum jedoch zur Trennung der Gase durch eine zylindrische
Scheidewand unterteilt ist.
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Eine der zahlreichen möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgedankens
ist auf der Zeichnung im Teillängsschnitt und Grundrißschnitt veranschaulicht.
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In dem dargestellten Beispiel sind sämtliche Zellen oder zum wenigsten
eine geeignete Anzahl derselben satz- oder gruppenweise konzentrisch derart hintereinander
angeordnet, daß die Sätze oder Gruppen turmartig übereinandergesetzt in dem Druckgefäß
h Platz finden. Die Elektrodenbleche sind als konzentrische Rohre a1, b1, a2, b2
usf. mit solchem Durchmesser ausgebildet, daß die jeweils zusammenarbeitenden Elektroden
ca, b sich unmittelbar gegenüberstehen und gegebenenfalls nur durch das gleichfalls
rohrförmige Diaphragma f1, f2, getrennt sind. Die Elektroden a, b sind an den einander
benachbarten Seiten isoliert, so daß sie Gas nur an ihren Rückenseiten entwickeln,
die zweckmäßig mit Tüten oder Taschen t zur sachgemäßen
Abführung
der Gase und zur Vergrößerung ihrer arbeitenden Fläche besetzt sind.
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Die beiden nicht miteinander arbeitenden Elektroden, z. B. bi und
a2, sind oben durch eine Wand u, zu einer ringförmigen Glocke vereinigt, wobei jedoch
von diesen Wänden u1, 2c, usf. zylindrische Scheidewände il, i2 usf. durch
den Elektrolytraum geführt sind, welche die Gase getrennt halten, die sich an den
beiden, verschiedene Polarität besitzenden Elektroden b1, a2 usf. abscheiden. Die
Wand i nimmt hierbei, wenn sie aus Metall besteht, an der Gasentwicklung, allerdings
in wesentlich geringerem Maße, teil als die Elektroden b1, a2 usf. selbst. Sie wirkt
bipolar, d. h. derart, daß sich auf ihren beiden Seitenflächen verschiedene Gase
entwickeln, jedoch die gleichen wie an der dieser betreffenden Seitenfläche
gegenüberstehenden Elektrode selbst.
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Die konzentrischen Elektrodengruppen sind durch isolierende Wände
in voneinander getrennt. In dem dargestellten Beispiel sammeln sich die Abscheidungen
der Kathode jeder Elektrodengruppe in einem Raum k dieser isolierenden Zwischenwand
m an, unter welcher, um diesen Raum zu bilden, zweckmäßig eine zweite isolierende
Platte L in entsprechendem Abstande angeordnet ist. Der Raum 2z unmittelbar oberhalb
der Zellengruppe, den die Zwischenwand l oben begrenzt, dient zur Aufnahme der Anodenabscheidungen.
Von den Kathodenräumen führen zum Sammelraum k kurze Rohrstücke o, die den Sammelraum
n und die Zwischenwand L durchsetzen.
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Die Abscheidung der Kathode wird aus sämtlichen Sammelräumen k einem
bzw. mehreren in der Mitte des druckfesten Gefäßes angeordneten Abströmrohr p zugeführt,
während die Anodenabscheidung aus den SammeIrohren n nach einem in der Nähe der
druckfesten Wandung liegenden Abzugsrohr q strömt.
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Bei Hintereinanderschaltung sämtlicher übereinander angeordneter Sätze
gelangt der Strom von der innersten rohrförmigen Kathode a. des nächsthöheren Satzes
durch in den Zwischen-Wandungen L angeordnete Leitungen (z. B. wie bei h angedeutet)
zur äußersten rohrförmigen .Anode bx. Der Strom durchfließt dann sämtliche Zellen
in der Richtung von außen nach der Mitte des Gefäßes und gelangt von der innersten
Elektrode a1 zur äußersten Elektrode des nächst unter ihm liegenden Satzes. Gegebenenfalls
können auch ein oder mehrere der inneren rohrförmigen Zellen parallel geschaltet
werden, was sich besonders dann empfiehlt, wenn sämtliche Elektrodenflächen möglichst
die gleiche Belastung haben sollen.
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Die Elektrolytzufuhr kann z. B. mittels eines oder mehrerer gleichfalls
in der Mitte des Gefäßes angeordneter Rohre r erfolgen. Zur Verteilung des Elektrolyten
auf die einzelnen konzentrischen rohrförmigen Zellen können die rohrförmigen Elektroden
an ihrem unteren Ende, wie dies bei s2 angedeutet ist, Durchbrechungen besitzen,
durch welche der frische Elektrolyt zu beiden Zellenräumen Zutritt erhält. Auch
können die rohrförmigen Elektroden, besonders wenn sie mit dem Nachbarrohr aus einem
Stück bestehen (vgl. die Teile il, b1), oder wenn sie, wie die Elektrode a2, von
einer Zwischenwand getragen werden, wie dies bei s1 angedeutet ist, nicht bis auf
den isolierenden Zwischenboden in hinabreichen. Soll die Elektrolytzufuhr zu den
Anodenräumen getrennt von der Zufuhr zu den Kathodenräumen erfolgen, so können die
entsprechenden Zuleitungsrohre, von denen die Fallrohre in der Mitte und in der
Nähe der Wandung angeordnet sein können, in dem isolierenden Zwischenboden m untergebracht
sein. Von dem zweckmäßig durchlaufenden Gasabführungsrohr P führen kurze Querrohre
P1 in Höhe des Elektrolytspiegels zu den Zellen. Durclrdiese°Rohrekann.der bei der
Gasabnahme mitgerissene Elektrolyt zur Zelle zurückgeleitet werden.