DE543757C

DE543757C - Elektrolytischer Druckzersetzer fuer die Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff

Info

Publication number: DE543757C
Application number: DEN26537D
Authority: DE
Original assignee: J E NOEGGERATH DR ING
Current assignee: J E NOEGGERATH DR ING
Priority date: 1924-12-20
Filing date: 1924-12-20
Publication date: 1932-11-05

Description

Vorliegende Erfindung betrifft den Druckausgleich zwischen Räumen entgegengesetzter Polarität bei elektrolytischen Druckzersetzern für die Herstellung von Wasserstoff und S Sauerstoff.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein elektrolytischer Zersetzer, bei dem absperrbare Ausgleichsräume oder Ausgleichsleitungen zwischen Räumen entgegengesetzter PoIarität vorgesehen sind, um neben einem zeitweise erwünschten Ausgleich des Gasdruckes in den Zellen oder in den Behältern auch diesen Ausgleich zu bestimmten Zeiten zuverhindern oder zum mindesten die Gasgeschwindigkeit des Ausgleichs regeln zu können. Als Beispiel für die Notwendigkeit einer solchen Verhinderung des Ausgleichs durch Absperren der Ausgleichsleitung sei der Fall angeführt, daß in den Behältern ein Gasdruck von etwa 150 at herrscht und nun aus den Behältern Gas entnommen werden soll. Zu diesem Zweck müssen die Auslaßhähne der Behälter geöffnet werden. Diese Öffnung der beiden Hähne wird jedoch in der Praxis nie vollkommen gleichzeitig und in genau demselben Maße erfolgen können, so daß in demjenigen Behälter, dessen Hahn zuerst oder weiter geöffnet wurde, ein erheblicher Unterdruck gegenüber dem anderen Behälter entsteht. Diese Druckdifferenz hat zur Folge, daß die Flüssigkeit aus dem Behälter mit dem hohen Gasdruck durch die Ausgleichsleitung mit großer Geschwindigkeit in den Behälter mit niedrigem Druck befördert wird, «wobei eine unerwünschte Mischung der Gase eintritt. Dies wird nun gemäß der Erfindung dadurch verhindert^ daß die Ausgleichsleitung während des Abkssens der Gase aus dem Behälter geschlossen wird, so daß eine während des Auslassens entstehende Druckdifferenz in den Behältern sich nicht auf die Flüssigkeit auswirken kann. Nachdem das Auslassen von Gas beendet ist, ist es wieder erwünscht, in beiden Behältern denselben Druck zu haben, und zu diesem Zweck wird die Ausgleichsleitung wieder geöffnet. Sowohl hierbei als auch bei während des Betriebes auftretenden Druckdifferenzen würde jedoch der Ausgleich nicht gleichmäßig verlaufen, sondern in der Weise, daß die Flüssigkeit im Ausgleichsrohr längere Zeit hindurch hin und her pendelt, bevor der vollständige Druckausgleich erzielt ist. Um diese unangenehme Pendelung zu vermeiden, ist man nun bei dem Zersetzer gemäß der vorliegenden Erfindung imstande, die Ausgleichsleitung teilweise abzusperren, d. h. den Strömungswiderstand in der Ausgleichsleitung so weit zu vergrößern, daß die Pendelungen unterdrückt werden und der Druckausgleich sich vollständig gleichmäßig und stetig vollzieht.

Zweckmäßig sind die Verbindungsleitungen groß, d. h. Räume; diese können aus langen Rohren geringen Querschnittes bestehen. Die Speiseförderung kann mit einer solchen Ausgleichsleitung in Verbindung stehen, wobei die Querschnitte vorteilhaft so gering be-

messen werden, daß die Geschwindigkeit der in die Ausgleichsleitung eintretenden Speiseflüssigkeit ebenso groß oder- größer wird als die Geschwindigkeit, mit der die Gase z. B. durch Absorption in die Ausgleichsleitungen eintreten, um auf diese Weise das Mitreißen von Gas aus den Behältern oder aus den Zellen durch die in der Ausgleichsleitung fließende Flüssigkeit zu verhindern. Zweckmäßig kann ίο auch die Ausgleichsleitung oder die Speiseförderung mit zeitweise unter niedrigem Druck stehenden Räumen in Verbindung stehen, um dadurch den für die Speiseförderung erforderlichen Energieaufwand herabzu- *5 setzen.

Der durch die Erfindung verfolgte Zweck der Erzeugung möglichst reiner Gase kann noch durch die an sich bekannte Anordnung von Rückstromleitungen für den Elektrolyten gefördert werden, die inner- oder außerhalb des eigentlichen Zersetzers· liegen und gekühlt sein können. Hierbei ist es vorteilhaft, die Anordnung so zu treffen, daß die Elektrolyten gegenpoliger Räume überall vollständig voneinander getrennt sind, was durch die Anordnung von zusätzlichen Scheidewänden zwischen Räumen entgegengesetzter Polarität außerhalb der Zersetzerzellen in besonders günstiger Weise erreicht werden kann. Die Ausgleichsräume oder Ausgleichsleitungen sind zweckmäßig so groß ausgeführt, daß eine zu einem Druckausgleich oder Teildruckausgleich genügende, mit Gas gemischte Flüssigkeitsmenge aus dem einen Raum verdrängt werden kann, ohne in einen Raum entgegengesetzter Polarität zu gelangen.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, ι ist das Druckgefäß, der eigentliche Druckzersetzer, 2 dessen Deckel; 3 und 4 stellen beispielsweise zwei rohrförmige Zellen dar, die durch die Scheidewände 5 und 6 in zwei nicht notwendigerweise gleiche Teile geteilt sein können. 7, 8, 9 und 10 stellen die Elektroden dar; der Strom wird bei 11 und 12 zugeführt. Die eine Seite der Zellen 3 und 4 mündet bei 13 bzw. 14 in den Hohlraum 15. Das eine Gas tritt durch den Hahn 27 in das Gefäß 16 ein, das teilweise mit Elektrolyt gefüllt sein kann, das andere Gas tritt seitlich durch die öffnungen 17 und 18 der Zellen 3 und 4 aus und durch das Rohr 19 und Hahn 26' in den Behälter 20. Der Ausgleichsraum 21 ist ein langes Rohr kleinen Querschnittes. Es ist von den gegenpoligen Räumen durch Hähne oder Ventile 22 und 23 absperrbar. Die Speiseförderung, betätigt durch die Druckpumpe 24, mündet bei 25 in den Ausgleichsraum. Beim Schließen der Hähne 26 und 27 fördert die Speisepumpe in die Gefäße 16 und 20, die während einer Phase des Prozesses unter niedrigerem Druck stehen können als der eigentliche Zersetzer.

Die Zirkulation des Elektrolytes geschieht folgendermaßen:

Der aus den öffnungen 17 und 18 austretende Elektrolyt tritt in die Räume 28 und 29, die, wie aus Abb. 2 ersichtlich, einen einzigen Raum darstellen können. Er drängt an der Gefäßwand entlang nach unten und tritt durch 7» die öffnungen 30 und 31 wieder in die Zellen ein.

Statt dessen kann, wie in punktierten Linien angedeutet, der Rückstromweg außerhalb des Gefäßes bei 32 liegen. Die Rückstromleitung 32 und/oder die Gefäßwand können gekühlt sein. Der andere Teil des Elektrolytes, der die anderen Elektroden umgibt, tritt infolge Eiwärmung bei 13 und 14 aus den Zellen in den Raum 15,-der durch die punktierte öffnung 33 mit dem Raum 40 (Abb. 2) verbunden ist. Auch hier strömt der Elektrolyt nach unten, um durch die öffnungen 34 und 35, nachdem er in den Raum 36 gelangt ist, wieder in die Zellen einzutreten. Statt dessen oder gleichzeitig kann dieser Elektrolytteil den Rückstromweg 37 benutzen, der ebenfalls gekühlt sein kann. Bei dieser Anordnung sind unter Verwendung poröser Scheidewände 5 und 6 die zwei Elektrolytteile auf ihrem ganzen Weg vollständig getrennt.

Die Anordnung wird erleichtert durch zusätzliche Scheidewände, z. B. eine Scheidewand 38, die den Raum 15 abgrenzt, und 39, die den Raum 36 abgrenzt.

Der Ausgleichsraum muß groß sein, damit zunächst ein großes. Volumen Flüssigkeit durch etwaige Druckdifferenz zwischen 16 und 20 beim öffnen der Hähne 22 und 23 verdrängt werden kann, so daß das Gas oder allzusehr mit Gas gemischte Flüssigkeit nicht in einen ihm nicht zugehörigen Raum gedrückt wird, bevor ein gewünschter Ausgleichsgrad erreicht wird oder die Hähne wieder gesperrt werden oder die Speiseförderung eine übergroße Mischung verhindert.

Es sind Vorrichtungen vorgesehen, z. B. die beiden Hähne 41. und 42, um aus dem durch Hähne 22 und 23 abgesperrten Ausgleichsraum 21 die etwa gemischten Elektrolytpro- dukte, beispielsweise die Gase, abführen zu können.

Die Erfindung ist vielfacher Ausgestaltung fähig und daher nicht an die beschriebenen Beispiele gebunden.

Claims

Patentansprüche :

i. Elektrolytischer Zersetzer für die Gewinnung von· Wasserstoff und Sauer- wo stoff unter .Druck, dadurch gekennzeichnet? daß absperrbare Druckausgleichs-

räume oder Druckausgleichsleitungen zwischen Räumen entgegengesetzter Polarität vorgesehen sind.
2. Zersetzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräume oder Ausgleichsleitungen mit einer Speiseförderung in Verbindung stehen.
3. Zersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ausgleichsleitung so bemessen ist, daß die Speisefördergeschwindigkeit in der Ausgleichsleitung mindestens so groß wird wie die Geschwindigkeit, mit der das Gas in die Flüssigkeit der Verbindungsleitung tritt.
4. Zersetzer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseförderung mit einem dauernd oder zeitweise unter niedrigem Druck stehenden Raum verbunden ist.
5·. Zersetzer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Scheidewand zwischen Räumen entgegengesetzter Polarität außerhalb der Zersetzerzellen angeordnet ist.
6. Zersetzer nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Vorrichtungen, beispielsweise Ventilen, zum Ableiten der in dem Ausgleichsraum gemischten Elektrolytprodukte.
7. Zersetzer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum so groß oder so gestaltet ist, insbesondere in Richtung des Ausgleichsstromes so lang ist, daß eine zu einem Druckausgleich oder Teildruckausgleich genügende, mit Elektrolytprodukten, z. B. Gas, gemischte Flüssigkeitsmenge verdrängt werden kann, ohne in einen dem gegenpoligen Elektrolytprodukt zugehörigen Raum zu gelangen, gegebenenfalls unter Mitwirkung der Speiseförderung an der Behinderung einer unzulässigen Mischung der Elektrolytprodukte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen