DE501304C - Elektrolyseapparat zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff - Google Patents

Description

Kleinverbraucher von Wasserstoff und Sauerstoff, wie Laboratorien, Apotheken u. dgl., beziehen diese Gase entweder unter hohem Druck in Flaschen und müssen dabei die teure Flaschenmiete mit in Kauf nehmen, oder sie erzeugen sie auf chemischem Wege, wobei aber ein reines Gas nicht erhalten, wird, wenn nicht ganz reines Material dazu verwendet wird, was aber die Gaserzeugungs,-kosten wieder sehr verteuert.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines für solche Kleinbetriebe passenden Elektrolyseapparats, der in der Anschaffung billig und im Betrieb wirtschaftlicher ist, als diese Gasbeschaffungsmethoden. Der neue Apparat soll bei geringer Raumbeanspruchung rasch betriebsbereit und einfach bedienbar sein und die Behebung etwaiger Störungen schnell ermöglichen. Es soll dabei mit normalen Stromspannungen aus Versorgungsnetzen oder von Akkumulatoren und mit Stromstärke von nur etwa S bis 10 Ampere gearbeitet werden.

Elektrolytische Kleinzellen nach der Filterpressenbauart sind zwar bis zu etwa 15 Am- pere herab bekannt, diese sind aber infolge ihrer verwickelten Bauart für Kleinverbraucher viel zu teuer. Außerdem treten nicht selten Störungen infolge Leckwerdens der Dichtungen zwischen den Elektroden auf und zur Behebung derselben, sowie zur Erneuerung von Diaphragmen muß in umständlicher und zeitraubender Weise die ganze Zelle auseinandergenommen und dann wieder recht sorgfältig zusammengebaut werden.

Eine ähnlich verwickelte Bauart hat auch ein bekannter Elektrolyseapparat, dessen die Gassammelglocke tragende Zelle in dien Elektrolyten eines offenein Troges eingetaucht ist. Der Zellenkasten ist durch Aneinanderklemmen von aus Isoliermaterial bestehenden Rahmen gebildet, in welche die Diaphragmen eingebettet sind. Die Elektroden ruhen in Nuten, die beiderseits der Stoßfugen zwischen den Rahmen gebildet sind. Der im Trog stehende frische Elektrolyt kommuniziert durch in den 4-5 unteren Rahmenschenkeln vorgesehene enge Löcher mit dem in der Zelle befindlichen Elektrolyten und soll diesen nach Maßgabe seines Verbrauches ergänzen. Wenn auch durch etwaige undichte Stoßfugen zwischen den Rahmen kein Elektrolyt aus der Zelle austreten kann;, weil in ihnen ein kleiner Überdruck von außen herrscht, so wird doch Stromschlupf begünstigt. Vor allem wird aber mangels eines Umlaufes des . Elektrolyten keine genügende Elektrolyterneuerung an den Aktionszonen erreicht. Außerdem müssen die Verschalungswände sowie die den Boden und die Decke bildenden Rahmen selbst sehr dickwandig ausgeführt werden, weil sie aus einer Zementmischung bestehen. Der mechanische Zusammenhalt des Bodens und der Rahmen muß durch besondere Organe bewerkstelligt werden, was in der Patentbeschreibung nicht angegeben ist. Dadurch wird die Zelle schwer! Das umständliche Zusammenschließen der Wände und der Rahmen verteuert die Herstellung und erschwert die

Zerlegung. Des weiteren kann in diesem Baustoff der Elektrolyt einsickern, was die Gefahr mit sieh bringt, daß auch ein erheblicher Teil des Stromes nutzlos entschlüpft. Diese eimer Filterpresse ,ähnelnde Bauart eignet sich also wegen des Baustoffes für den Zellenkasten, wegen der notwendigen Mittel zum Zusammenhalten der Rahmen, wegen des durch den fehlenden Elektrolytumlauf bei-

to dingten schlechten Wirkungsgrades und insbesondere wegen der verhältnismäßig hohen Herstellungskosten nicht für einen' kleinen Elektrolyseapparat, der die bisherigen Gasbeschaffungsmethoden verdrängen könnte.

Die vorlegende Erfindung geht trotzdem von diesem Tauchtrogsy stern aus und macht dasselbe jedoch durch eine Reihe von Vierbesserungen erstmals für einen kleinen Elektrolyseapparat brauchbar.

Eine dieser Verbesserungen besteht darin, daß alle vier Kanten der eng aneinanderstehenden rechteckigen Elektroden und der Diaphragmenrahmen in Nuten des" fugenlos durchlaufenden Bodens und der ebenfalls fugenlos durchlaufenden Längswände und Decke eines Zellenkastens aus Hartkautschuk (Ebonit) eingebettet werden. In der Fachliteratur ist Hartkautschuk als Baustoff für ■den Zellentrog großer elektrolytischer Zellen bereits in Erwägung gezogen. Es wird dort diesem Baustoff zugeschrieben, daß er den elektrischen Strom nicht leite, und daß er auch von heißer Lauge, dem üblichen, auch hier zur Verwendung kommenden Elektrolyten chemisch nicht angegriffen werde, doch wird er als zu teuer abgelehnt. In einer anderen Literaturstelle sind für bipolare elektrolyttische Laugenzellen Umlauf rohre aus Hartgummi vorgeschlagen. Auch die Gassammelkammern, nicht aber der Zellentrog, sollen nach dieser Stelle aus Hartgummiplatten oder -blöcken bestehen. Dabei soll bei Elektrolyttemperaturen, zwischen 71⁰ und 83° C gearbeitet werden. Weshalb dort nicht auch für den Trog bzw. für die diesen zusammensetzenden Elektrodenrahmen Hartgummi vorgeschlagen wurde, erklärt sich einleuchtend aus der Erfahrung. Diese hat gelehrt, daß Hartgummi bei so hohen Temperaturen von der Lauge angegriffen wird, also keineswegs heißer Lauge auf die Dauer widersteht, wie in den vorerwähnten Literaturstellen behauptet ist. Bekanntlich wird Hartgummi aus Rohgummi durch dessen Vulkanisierung unter Beimischung von 30 bis 50 0/0 Schwefel unter Druck bei 'einer Temperatur von izo bis 150⁰C hergestellt: Tatsächlich löst nun heiße Lauge einen großen Teil dieses Schwefels aus dem Hartgummi aus. Dieser verüert dann an Elastizität, wird brüchig und wirft sich. Der Verwendung von Hartgummi für den Zellenkasten großer Apparate stehen also schwere Bedenken entgegen. Für solche käme diesel Baustoff allerdings viel zu teuer, weil er entsprechend der Zellengröße in Form sehr großer und sehr dicker Platten verwendet werden müßte, wenn nicht durch das Werfen der Platte in allerkürzester Zeit Spalte zwischen den Plattenfugsn entstehen sollen, die ein Leckwerden der dort nicht in einem Außentrog eingestellten Zelle Stromverluste und Betriebsstörungen bedeuten. Für die mit der vorliegenden Erfindung angestrebte Kleinzelle genügen aber viel dünnere Platten oder Wände, wenn man der Erfindung gemäß für Niederhaltung der Elektrolyttemperatur auf etwa 30⁰ C sorgt. Der Hartgummi wird dann nicht mehr angegriffen, und die Kosten dieses im Vergleich mit anderen an sich teureren) Baustoffes fallen nicht mehr so ins" Gewicht und werden überdies mehr als ausgeglichen durch die viel niedrigeren Herstellungskosten des Zellenkastens und der in an sich bekannten Weise ebenfalls aus Hartgummi herzustellenden Gasglocken, weil die nicht weiterbearbeiteten dünnen Platten rasch und billig zusammengesetzt werden können und die Einarbeitung von Nuten und Löchern wegen der verhältnismäßigen Weichheit des Hartgummis rasch vonstatten geht. Auch das geringe Gewicht der Zelle wirkt sich beim Ausheben des Zellenkastens aus dem Trog angenehm aus. Im Zusammenhang mit der Zellenkastenherstellung aus dünnwandigem Hartgummi und mit der Übernahme des Trogtauchsystems wird die notwendige Niederhaltung der Elektrolyttemperatur im Trog auf etwa 30° C durch eine zwischen dem Kastenboden und dem Trogboden angeordnete Kühlwasserschlange erreicht. Kühlschlangen sind zur »oo künstlichen Kühlung der Gasräume von ohne Tauchtrog arbeitenden Elektrolyseuren zwar auch schon vorgeschlagen. Es gibt auch im Innern der Zelle angeordnete Kühlwasserschlangen zur Kühlung des Elektrolyten, die aber hier in dem kleineren Zellenkasten nicht genügend Platz finden und obendrein keine gleichmäßige Kühlung des Elektrolyten bewirken würden. Hier handelt es sich, jedoch um die Anordnung der 'Kühlwasserschlangen außerhalb des Zellenkastens eines nach dem Tauchtrogsystem gebauten Apparats, die mit der Zelle nicht in Verbindung stehen, und außerdem um die Vermeidung von Strom,-schlupf. Letzterer wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß nur die ,quer zur Durchgangsrichtung des elektrischen Stromes angeordneten Schlangenteile wärme- und stromleitend ausgeführt werden, die in der Stromdurchgangsrichtung verlaufenden Verbindungsrohrteile dagegen aus elektrisch isolierendem Material.

Eine Niederhaltung der Temperatur des Elektrolyten im Zellenkasten und in den Gasglocken wird nach dem an sich bekannten Zirkulationsprinzip dadurch erzielt;, daß der Elektrolyt in der Zelle fortwährend selbsttätig im Kreislauf durch den gekühlten Elektrolyten im Tauchtrog ersetzt wird. Wollte man aber die Entstehung des Elektrolytumlaufs dem Auftrieb der Gasblasen und dem Temperaturunterschied des Elektrolyten in den Gasglocken und auf dem Trogboden allein überlassen, so würde wegen des großen Durchflußwiderstandes, den die engen Öffnungen des Kastenbodens und der Kastendecke bieten, keinen genügenden Umlauf und nur eine geringe Herabsetzung der hohen Elektrolyttemperatur in der Zelle erreichen. Eine bedeutende Herabsetzung dieser Temperatur und ein rascher Elektrolytwechsel in der Zelle

so ist der Erfindung gemäß erst dadurch erzielt worden, daß der von den Gasglocken aus um die Kastenlängswände herumgeleitete und nach gleichmäßiger Verteilung im Tauchtrog um die Kühlschlange herumgeflossene Elektrolyt durch eine unter den Bodenöffnungen des Zellenkastens an dessen Bodenplatte dicht angeschlossene Längsverteilungsrinine und durch diese Bodenöffnungen hindurchgepumpt wird. Wichtig ist dabei zur möglichsten Vermeldung von Stromschlupfverlusten und von am Elektrolytkreislauf nicht teilnehmenden Trogwinkeln, daß die Ableitung des Elektrolyten aus den Gasglocken und dessen Wiedereinführung in die untere Langsverteilungsrinne in der mittleren, senkrechten Querebene der Zelle erfolgt, wo der Spannungsunter¹· schied relativ am geringsten ist luind die gleichmäßige Umspülung der Kühlschlange durch den Elektrolyten dadurch gesichert wird, daß an die oben an die Gasglocken angeschlossenen, in dieser senkrechten Querebene herabführenden Umleitungsrohre unten elektrisch isolierende Längsrohre angeschlossen sind.

Ein Ausführungsbeispiel eines dieser Hauptmerkmale und sonstige Vorzüge aufweisendien Ele'ktrolyseapparats für Kleingasverbraucher ist auf der Zeichnung veranschaulicht.
Abb. ι zeigt denselben in mittlerem senfcrechten Längsschnitt nach A-B der Abb. 2, Abb. 2 in waagerechtem Querschnitt nach C-D der Abb. 1 und 3,

Abb. 3 in senkrechtem Querschnitt mach E-F der Abb. 1.

In größerem Maßstab lassen Abb. 4 in einem Teillängsschnitt des Zellenkastens die Einbettung der Elektroden und Diaphragmen, sowie einer Zwischenwand einer der Glasglocken und

Abb. 5 eine Pumpe zum Hochpumpen des Elektrolyten im Zusammenhang mit dem Zellenkasten und der Lämgsverteilungsriinne erkennen.

Abb. 6 deutet eine andere Herstellungsart des Zellenkastens und der Gasglocken an.

In dem in einem Trog α aus Glas o. dgl. elektrisch isolierendem Material eingefüllten Elektrolyten & ist die Zelle wie bei dem bekannten Tauchtrogsystem freistehend eingesetzt. Wie dort faßt die Zelle die bipolar geschalteten Elektroden c und die Rahmend (Abb. 4, 5) der zwischen diesen angeordnetem Diaphragmen /. Wie dort sitzen die Gassammelglocfcen g und h auf der Zelle. In bekannter Weise wird die Zelle durch enge Zellenbodenöffhungen I hindurch mit dem Elektrolyten gespeist.

Neu sind folgende Einrichtungen und Maßnahmen:

Die Zelle ist nicht wie bei dem bekannten Trogtauchsystem oder bei dem Filterpressensystem durch Aneinanderpressen von Elektrodenrahmen gebildet, deren Stoßfugen im ersten Fall das nutzlose Entweichen elektrischen Stromes und im zweiten Fall ein Leckwerden der Zelle begünstigen, sondern sie hat einen Kasten, der nach dem Ausfuhr ungsbeispiel der Abb. 1 bis 4 aus fugenlos durchlaufenden Platten zusammengesetzt ist, und zwar aus einer Bodenplatte k, zwei Längsplatten m, zwei Stirnplatten η und einer Deckenplatte 0 aus Hartkautschuk (Ebonit). In den Boden, in die Längswände und in die Decke sind die Elektroden C fassenden Nuten ρ und die die Diaphragmenrahmen d fassenden Nuten q eingeschnitten, eingefräst oder warm eingepreßt (Abb. 4, 5). Damit diese Nuten haarscharf in die gleichen Quer/· ebenen zu Hegen kommen, kann man sie bei auf den Tisch der Werkzeugmaschinen nebeneinander eingespannten Platten in gleicher Flucht durch alle Platten durcharbeiten oder in die erhitzten Platten hineinstellem. Damit wird ein genauer Sitz der Elektroden und der Diaphragmenrahmen gewährleistet und der Entstehung von Parasitenströmen entgegengearbeitet, die bei nicht haarscharf in die Nuten passenden Kanten durch den die Nutenspielräume ausfüllenden Elektrolyten unmittelbar von der Anfangselektrode zur Endelektrode um die Zwischenelektroden herumfließen und sich der Elektrolysenarbeit 'entziehen würden. Dabei kommt die Elastizität des Kastenmaterials noch günstig zur Wir»· kung, wenn man den Kanten der Elektroden und der Diaphragmenrahmen oder den Nuten einen kleinen Anlauf gibt, so daß sich die Materialien beim zügigen Einschieben der Elektrodenbleche und der Diaphragmenrahmen in die Nuten flüssigkeitsdicht aneinanderschmiegen. Die Platten können in Anbetracht der hohen Festigkeit des Ebonits und der

Vermeidung ihrer Formänderungen trater: zu hohen Temperaturen verhältnismäßig dünm ausgeführt werden. Sie bedürfen auch außer der Anbringung einiger Gewindelöcher für die sie unter Einlegung von Weichgummidichtungen r laugen- rand gasdicht zusammenhaltenden Schrauben s (Abb. 4) keiner weiteren Bearbeitung, so daß gegenübler dem für große Zellen benutzten Betontrog mitU-förmigen Eisenbewehrungen die viel: geringeren Herstellungskosten die Mehrkosten für das Material reichlich aufgewogen, werden. Abgesehen davon, wurden sich solche eisenbiewehrte Betontröge für Kleinzellen schon deshalb nicht eignen, weil die Eiseneinlagen zwischen den zu dicht aneinanderiiegenden Elektroden und Diaphragmen gar keinen Platz fänden und ein Überspringen von Strom durch die unvermeidlichen Zementporen zu befürchten wäre. Außerdem würde ein solcher Zellenfcasten schwerer, weniger fest und bedeutend teurer ausfallen.

Die Decke ο hat zur Abführung des Sauerstoffgases in die kleinere Sauerstoffsammelglocke H die bekannten engen Bohrungen t und zur Abführung des Wasserstoffgases in die doppelt so große Wasserstoffsiammel-· glocke g die gegen die Bohrungen, t der Zellenlänge nach versetzten Bohrungen«. Auch die Sammelglocken werden vorteilhaft aus Ebonitplatten zusammengesetzt.

Die Gasglocken können durch zwei Zwischenwände v, w, v', w', die beiderseits in Nuten x, xf sitzen, in Kammern y, y', y" bzw. ζ,ζ',ζ" unterteilt werden, um eine ruhigere Oberfläche und einen ruhigeren Abfluß der Laugenemulsion zu erzielen. Diese Wände haben unten VerbindungsöflEhungen i, 1' für die Lauge und oben Verbindungsöffnungen 2, 2' für die Gase. Die Wände, welche aus elektrisch isolierendem Material bestehen müssen, haben außerdem, und zwar hauptsächlich den Zweck, vagabundierende Ströme abzuhalten, welche durch die in den Glocken stehende Lauge abziehen könnten. Zur möglichsten Erreichung dieses Zweckes müssen die Öffnungen 1, 1' tunlichst klein gehalten werden, damit diese Ströme abgedrosselt werden und die Stromverluste gering bleiben. Durch Rohre 3, 3', 4, 4' wird die Lauge aus den mittleren Kammern/, 2' abgeleitet. In der Nähe des Tauchtrogbodens sind an die Rohre 4, 4' elektrisch isolierende Längsrohne 5, 5' angeschlossen, aus welchen die Lauge an den Trogenden austritt, so daß sie sich im Trog gleichmäßig verteilen.

Zwischen dem Trogboden α' und dem ZeI-lenkastenbodenÄi sind Rohrschlangen 6, 7 angeordnet, denen Wasser oder eine sonstige Kühlflüssigkeit durch das Rohr 8 zugeleitet wird. Ein Rohr 9 leitet die Kühlflüssigkeit ab.

Die !elektrisch leitenden' Schlangen 6 müssen senkrecht zur Durchflußrichtung des elektrischen Stromes, also quer zur Längsachlse der Zelle angeordnet und durch elektrisch isoMierende Verbindungsglieder 7 miteinander verbunden sein, weil sonst Stromverluste durch Strominduktion eintreten würden.

Über den Kühlrohrschlangen ist unten am Kastenboden k eine Längsrinne 10 mit eimer mittleren Eintrittsöffnung 11 angeordnet. Die im übrigen an beiden Stirnseiten geschlossene und dicht an den Kastenboden anschließende Rinne hat die durch Loch 11 in sie eingeführte Lauge auf die Kastenbodenlöcher i zu verteilen, die innerhalb der Rinne in einer Längsreihe je nur in das Sauerstoffgas abgehende Halbzellenelement einmünden.

Der eigentliche Zweck der Rinne ist aber ein anderer. Der durch die Leitung 12 der ersten Elektrode zugeleitete und durch die Leitung 13 von der letzten Elektrode abgeleitete Strom verhältnismäßig hoher Spannung sucht sich den Weg kleinsten Widerstandes zum negativen Pol und hat durch die Laugenzirkulationswege Gelegenheit, zum Teil abzuirren. Es müssen also vor allem diese Wege (Löcher i, t, u, Z₁ ζ', 11, Rohre 3, 4, 5,3', 4', 5') und auch die Längsrinne 10 möglichst kleinen Querschnitt 'haben, um drosselnd auf den in der leitenden Lauge abirrenden Strom zu wirken. Der Stromschlupf ist um so größer, je höher das Spannungsgefälle zwischen zwei Punkten ist. Dieses ist in der mittleren Querebene der Zelle relativ am geringsten, und deshalb sind erfindungsgemäß die Austrittsrohre 3, 3' für die Lauge und die Eintrittsöffnung ' 11 in dieser Querebene angeordnet. Um aber letzteres zu ermöglichen, ist die Längsrinne 10 notwendig. Würde sie nicht angebracht, so würde ein erheblich höherer Stromschlupf eintreten, weil der aus dem Loch i des ersten Halbzellenelements abirrende Strom bei vollem Zellenspannungsgefälle den ganzen 'Läugenquerschnitt des Tauchtroges zur' Verfügung hätte und also einen viel geringeren Widerstand vorfände, um arbeitslos sofort zum Loch i des letzten Halbzellenelements überzuspringen, als wenn er nur den auf einen kleinen Bruchteil des, Trogquerschnitts sich belaufenden Laugenquerschnitt in der Rinne durchfließen muß. Dieser Verlust summiert sich noch durch die aus den folgenden Löchern i zum letzten Loch i bei allmählich abnehmendem Spannungsgefälle abirrenden Teilströme. Demgegenüber ist der in Kauf zu nehmende Stromschlupf durch die Eintrittsöffnung 11 der Rinne, wo höchstens das halbe Zellenspanr nungsgefälle wirksam ist, verschwindend. Damit alle Zellenelemente unter gleichem Druck beschickt werden, muß der Querschnitt der

Eintrittsöffnung ti uiid derjenige der Rinne in der mittleren Querebene der Zelle mindestens so groß sein als die Summe der Querschnitte der Löcher /. Nach ihren Enden hin wird man aus gleichem Grunde den Rinnenquerschnitt entsprechend dem Abfluß ;der Lauge durch die Löcher / in der Breite allmählich verkleinern.

Sollte der unter natürlichem Kreislauf des

ίο Elektrolyten entstehende Überdruck nicht ausreidhen, um die Lauge, rasch genug durch die Bodenlöcher / zu treiben, so wird dazu in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ein Mittel zur künstlichen Drucksteige-

t5 rung verwendet. Beispielsweise kann man nach Abb. 5 eine in die Eintrittsöfßnung 11 hineinragende Hebeschnecbe 14 anordnen, die von einem Wasser- oder Turbinenrädchen 15 angetrieben wird, dessen Gehäuse 16 in der mittleren Querleitung 6 der Kühlrohrschlange einzubauen wäre. Die Antriebskraft für die Hebeschnecke steht dabei kostenlos in dem auszunutzenden Druck des Kühlwassers zur Verfugung. Bei diesem zusätzlichen, künstlich hervorgerufenen schnelleren Kreislauf können dann die Querschnitte der Laugenwege noch etwas kleiner gehalten werden, was den Stromschlupf verringert.

An die den Zellenkasten tragenden Klemm,-rahmen 20 sind Füße 17. angefügt, auf denen der Kasten frei im Tauchtrog steht. Um die Gasglocke, den Kasten und dessen Bodenrinne herum greifen mit oberen Klemmschrauben 18 versehene Rahmen 19. Durch Anziehen dieser Klemmschrauben werden die Glocken auf die Kastendecke ο und die Rinne ι ο an den Kastenboden'Ä dicht angeklemmt. Die äußeren beiden Klemmrahmen sind zu Tragbügeln 20' ausgebildet,- an welchen die Zelle unabhängig von der darin eingebauten Pumpe aus dem Tauchtrog« herausgehoben werden kann. Arbeitsvomahmen an der Kühlschlange und Pumpe sind also leicht zu bewerkstelligen. Ebenso lassen sich die Gasglocken und die Bodenrinne nach Lockern der Klemmschrauben 19 von dem Kasten abnehmen, wenn dessen Decke oder Boden abgeschraubt werden soll, um die Elektroden und Diaphragmen nachzusehen oder' auszuwechseln.

Nach Abb. 6 kann der Zellenkasten auch als geschlossene Glocke m', n', o' samt den Nuten p, q aus erwärmtem Ebonit gepreßt werden, so daß nur noch der Boden kf aufgeschraubt werden muß. Diese Ausführungs'- form kommt in der Herstellung noch billiger als die Zusammensetzung des Kastens aus Platten und gibt weniger Gelegenheit zur Entstehung von Dichtungsspalten, durch welche hindurch insbesondere !elektrischer Strom sich der Elektrolyseurarbeit entziehen könnte. In gleicher Weise können auch die Gasglocken g' und K samt Nuten £", xf" aus einem Stück hergestellt werden.

Die Wirkungsweise des so beschriebenen Elektrolyseapparats ist folgende:

Der am positiven Pol durch die Leitung 12 der ersten Elektrode zugeführte elektrische Strom fließt in bekannter Weise durch den Zellenkasten zum negativen Pol der Abführungsleitung 13 unter allmählicher Auf zehrung seiner Spannung und leistet Elektrolysearbeit, wobei er in jedem von zwei Elektroden mit dazwischenliegendem Diaphragma gebildeten Zellenelement aus der Lauge an der positiv geladenen Elektrodenfläche Sauerstoffgas O und an der gegenüberliegenden, negativ geladenen Elektrodenfiäche Wasserstoffgas H abscheidet. Diese Gase werden durch die Diaphragmen getrennt gehalten und steigen durch die Lochreihen t bzw, u in die unter sich kommunizierenden der entsprechenden Gasglocke h bzw. g auf. Dort lösen sie sich von der Lauge, um dann aus dem Gasraum der Glocke durch je eine Rohrleitung 21 bzw. 21' abgeführt zu werden. Sowohl die aufsteigenden Gasblasen, als die Unterschiede der Temperatur der Lauge in der Zelle gegenüber dem Tauchtrog bewirken eine selbsttätige Zirkulation der Lauge, die aus den Gasglocken g, k durch die Rohre 3, 4, 5 bzw. 3'i 4'; 5' in den Tauchtrog gelangt und dort durch Kühlschlangen auf etwa 30⁰C abge*- kühlt wird. In derselben Menge strömt gleichfalls kühle Lauge aus dem Tauchtrog durch die Eintrittsöffnung 11 in die Bodenrinne 10 ein und wird infolge entsprechender Querschnittsbemessungen in gleichmäßiger Verteilung durch die Lochreihe i jedem Zellenelemenf in bekannter Weisie auf der Sauerstoff abscheidenden Seite zugeführt, von wo sie dann durch das laugendurchlässige Diaphragma auch in die Wasserstoff abscheidende des Zellenelements gelängt und den' Kreislauf zu den Gasglocken und zum Tauchtrog fortsetzt. Es ist dabei Vorsorge getroffen, daß durch die Laugenwege möglichst wenig Stromverlust durch Schlupf entsteht.
• Der Laugenumlauf in Verbindung mit der Kühlung des Elektrolyten im Tauchtrog bezweckt eine Niederhaltung der Laugentemperatur innerhalb der Zelle auf etwa 35⁰C. Sollte dies durch die natürliche Zirkulation nicht erreicht werden, so kann der Umlauf z. B. durch eine Laugenpumpe verstärkt werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrolyseapparat für Laboratorien u. dgl. zur Herstellung von Sauerstoff- und Wasserstoffgas, bei dem die mit bipolar geschalteten Elektroden und mit Diaphrag-

   menrähmen 'ausgestattete Zelle und auf der Zelle sitzenden Gassammelglocken frei stehend in einen Elektrolyt enthalt'einr den Trog !eingetaucht sind und durch enge ■ ZeUenbodenöflhungen hindurch mit dem Elektrolyten gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Kanten der eng aneinanderstehenden, rechteckigen Elektroden (c) und Diapiragmenrahmen

   ίο (c?) in die Nuten (p, q) des fugenlos durchlaufenden Bodens (&), der fugenlos

   ; durchlaufenden Längswände (m) .und der ebenfalls fugenlos durchlaufenden Decke (σ) eines Zellenkastens [U, m, rt, o) aus eirtem nicht stromleitenden und gegen kalte Lauge widerstandsfähigen Material, wie z. B. Hartkautschuk (Ebonit), eingebettet sind, und daß die erforderliche Elektrolyttemperatur von nur etwa 30 bis 3S⁰C durch eine zwischen dem Kasten-"boden (k) und dem Trogboden (a') angeordnete Kühlwasserschlange -mit wärme- und stromleitenden'Querrohren (6) und -'. isolierenden Lärigsverbindungsrohren (7)

   äs ; erreicht wird, und daß. 4er von dein Gassammelglocken" aus um die Kastenlängs- - wände herumgeleitete und nach gleichmäßiger Verteilung im Trog um die Kühl-, schlange herumgeflossene Elektrolyt durch eine unter den BodenöfEinungen (I) des Zellenkästens an dessen Bodenplatte dicht

   , angeschlossene Längsverteüungsrinne (10) durch diese BodenöfEnungen bei seinem Kreislauf hindurchgeführt wird.

   - 2. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der natürliche Umlauf des Elektrolyten durch Ein-. schaltung einer Pumpe nötigenfalls beschleunigt wird.

   - 3. Elektrolyseapparat nach den Ansprüchen ι und 2,' dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung des Elektrolyten aus den Gassammelglocken und dessen Einführung in den unteren Längsverteilungskänal (10) in der mittleren senfc- : rechten Qüeretene "der Zelle erfolgt" und ' die - gleichmäßige Umspülung der Kühlschlange durch den Elektrolyten dadurch "■ gesichert ist, daß an die oben an die Gasi-. sammelglocken angeschlossenen, in diesiesr senkrechten Querebene herabführenden

   - Umleitungsrohre (3, 4, 3', 4') unten elektrisch isolierende Längsrohre angeschlo's-

   . sen sind. .7

   4.: Elektrolyseapparat nach den !An- : Sprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei durch isolierende Zwischenwände (v, V, w, w'\ erfolgenden Unterteilung der : Gassammelglocken (g, ti) Stromschlupf in diesen durch tunlichst kleine .Bemessung der zur Verbindung der" Kammern (y, y', y", / ζ,ζ',ζ") erforderlichen unteren Zwischenwandöffnungen {I, V) möglichst häntan- -_. gehalten wird. :

   : 5, . ElektrblyseappaTat nach den An-." Sprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine die mittlere JBodenöffhung (11) . der.-, Längsverteilungsrinne (10) durchsetzende, vorzugsweise durch eine von dem : Kühlwasser angetriebene Turbine (15, 16) .in fortwährender Drehung erhaltene Hebö-"schnecfce.':(i4) 0. dgl. als ElekrrDlytpumpe gewählt ist. .. ".

   - - -6," Elektrolyseapparat nach den Anprüchen.i Ks 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gassammelglocken ' (g, It), der

   - : Zellenkasten :und/ die Längsverteilungs-

   rinne (10) zusammen von quer zur Stromdurchgangsrichtung angeordneten Klemmrahmen (19) umfaßt und durch Anziehen von: deren - o"beren öder unteren Schenkel . ■ durchsetzenden Klemmschrauben (18) dicht

   - · angeldemmt werden können, und daß die !äußersten Klemmrahmeh zu Griffbügeln

   (20) ausgebildet sind, mittels welchen der Zellenkasten samt den Gassammelglocken und der Längsverteilungsrinne unabhängig von der Kühlschlange und ,der Elektrolyt-"* pumpe aus dem Trog ausgehoben werden kann. .

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen