DE578705C

DE578705C - Electrolytic pressure decomposer

Info

Publication number: DE578705C
Application number: DEN23943D
Authority: DE
Original assignee: J E NOEGGERATH DR ING
Current assignee: J E NOEGGERATH DR ING
Priority date: 1924-12-19
Filing date: 1924-12-20
Publication date: 1934-01-12

Description

Elektrolytischer Druckzersetzer Gegenstand der Erfindung ist die Ausbildung von elektrolytischen Hochdruckzersetzern, besonders für die Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff, derart, daß die Gase- gegen Vermischung besser gesichert und in großer Reinheit gewonnen werden können. Überdies wird durch den Erfindungsgegenstand auch Schutz gegen, Zerstörung des Zersetzers bei plötzlicher großer Druckdifferenz auf beiden Seiten der Scheidewände, z. B. infolge Rohrbruches, gewährt.Electrolytic pressure decomposer The subject of the invention is the training of high pressure electrolytic decomposers, especially for the production of hydrogen and oxygen, in such a way that the gases are better secured against mixing and in great purity can be obtained. In addition, the subject matter of the invention also protection against destruction of the decomposer in the event of a sudden large pressure difference on both sides of the partitions, e.g. B. as a result of a burst pipe.

Zu diesem Zwecke werden zwischen den zweckmäßig zu Gruppen vereinigten Zellen und den Räumen, in denen die entwickelten Gase sich sammeln, vom dasdruck betätigte, vom Flüssigkeitsstand unabhängige, doppelt wirkende Strömungsventile bekannter Konstruktion angeordnet. Durch Umgehungsleitungen, die zweckmäßig enger sind als der die Ventile umgebende Raum und Absperrmittel enthalten, kann der Druck auch willkürlich ausgeglichen werden.For this purpose, the groups are appropriately combined into groups Cells and the spaces in which the evolved gases collect from the pressure actuated, double-acting flow valves, independent of the fluid level known construction arranged. By bypass lines, which are purposefully narrower are included as the space and shut-off means surrounding the valves, the pressure can also be arbitrarily balanced.

Gleichfalls absperrbare Ausgleichsleitungen, die gegenpolige, vom Elektrolyten angefüllte und gegebenenfalls Elektroden enthaltende Räume miteinander verbinden, können während des Betriebes des Apparates den Elektrolyten in den Leitungen zu den Gassammlern und in diesen selbst wahlweise miteinander verbinden. Zweckmäßig sind diese Ausgleichsleitungen an die Verbindungswege zwischen den Gassammlern und den Zellen, und zwar an einem Punkt zwischen den Zellen und den in den Verbindungswegen liegenden Ventilen, angeschlossen.. Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisenAusführungsform.Equally lockable compensating lines, the opposite polarity, from Spaces filled with electrolytes and possibly containing electrodes with one another can connect the electrolyte in the lines during operation of the apparatus to the gas collectors and optionally connect to one another in these themselves. Appropriate are these compensating lines to the connecting paths between the gas collectors and the cells, at a point between the cells and those in the connecting paths lying valves, connected .. The drawing illustrates the subject of the invention in an exemplary embodiment.

Die Fig. i und 2 stellen das Druckgefäß mit den Zellen dar.Figs. I and 2 show the pressure vessel with the cells.

Fig.3 ist eine Gesamtdarstellung eines Druckbehälters mit einer Anzahl von Zellen und mit ihm verbundenen Gassammelraum.Fig. 3 is an overall view of a pressure vessel with a number of cells and associated gas collection room.

Es muß ausdrücklich bemerkt werden, daß die Zeichnung den Erfindungsgegenstand nur in rein schematischer Weise darstellt, ohne auf konstruktive Einzelheiten einzugehen.It must be expressly noted that the drawing is the subject of the invention represents only in a purely schematic way, without going into construction details.

i ist der druckfeste Behälter, z. B. in Gestalt eines dickwandigen Stahlrohres, das an einem Ende durch einen Boden, am anderen Ende durch einen mittels Schrauben befestigten Deckel 2- verschlossen ist. In diesem Gefäß sind eine Reihe von gleichfalls rohrförmi, gen Zellen 66 angeordnet, in deren jeder ein Elektrodenpaar 4 und eine die Elektroden trennende Scheidewand 5 vorgesehen ist. Die Rohrzellen 66 sind in zwei übereinander in einiger Entfernung vom Deckel den Behälter i durchquerenden Zwischenwänden 6 und 7 befestigt, zwischen denen ein Raum 8 zum Sammeln des einen Gases, z.B. Wasserstoffes, aus allen Zellen verbleibt, während zwischen der oberen Trennwand 7 und dem Deckel 2 ein Sammelraum 9 für das Gas aus den anderen Zellenhälften, hier also Sauerstoff, vorgesehen ist. Aus dem Sammelraum 8 kann der Wasserstoff durch eine Bohrung io in der Gefäßwandung austreten, aus dem Sammelraum 9 der Sauerstoff durch eine Bohrung i i im Deckel. Die Anschlußleitungen usw. sind hier nicht dargestellt. Damit der Wasserstoff seitlich aus dem oberen Zellenteil austreten kann, ist sowohl die Zellenwand bei z2 als auch die negative Elektrode bei 13 durchbrochen.i is the pressure-resistant container, e.g. B. in the form of a thick-walled steel tube, which is closed at one end by a base, at the other end by a cover 2 fastened by means of screws. In this vessel a number of likewise tubular cells 66 are arranged, in each of which a pair of electrodes 4 and a partition 5 separating the electrodes are provided. The tubular cells 66 are fastened in two intermediate walls 6 and 7, one above the other at some distance from the lid, crossing the container i, between which a space 8 remains for collecting the one gas, for example hydrogen, from all cells, while between the upper partition 7 and the lid 2, a collecting space 9 is provided for the gas from the other cell halves, in this case oxygen. The hydrogen can exit from the collecting space 8 through a hole io in the vessel wall, and the oxygen from the collecting space 9 through a hole ii in the cover. The connecting lines etc. are not shown here. Both the cell wall at z2 and the negative electrode at 13 are perforated so that the hydrogen can escape from the side of the upper cell part.

Wenn den Elektroden Strom zugeführt wird, wird in der rechten Hälfte des Zersetzerrohres Sauerstoff erzeugt, welcher durch die Deckelbohrung in den bis zur Ebene 65 mit Elektrolyt gefüllten Raum 81 austritt. Durch die Wärme und die Gasblasen wird gleichzeitig dieser Teil des Elektrolyten aufwärts bewegt. Er strömt durch (nicht gezeichnete) Öffnungen in der Wand 82 in den Raum 70, dann in den unteren Raum 68, dann durch (nicht gezeichnete) Öffnungen am Boden der Rohre 66 wieder in den rechten Teil des Zersetzerrohres. Der aus diesem Teil der Rohre 66 in den Raum 81 aufsteigende Sauerstoff selbst tritt durch das doppelt wirkende Strömungsventil 7:2 in den Druckbehälter62 ein. Am Ventil 72 ist eine kleine Umgehungsleitung vorgesehen.When current is supplied to the electrodes, oxygen is generated in the right half of the decomposer tube, which exits through the cover hole into the space 81 filled with electrolyte up to level 65. At the same time, this part of the electrolyte is moved upwards by the heat and the gas bubbles. It flows through openings (not shown) in wall 82 into space 70, then into lower space 68, then through openings (not shown) at the bottom of tubes 66 back into the right-hand part of the decomposer tube. The oxygen itself rising from this part of the tubes 66 into the space 81 enters the pressure vessel 62 through the double-acting flow valve 7: 2. A small bypass line is provided on valve 72.

Der Wasserstoff wird auf der linken Seite der rohrförmigen Zellen 66 erzeugt und tritt in den Sammelraum 8 aus. Der zugehörige Elektrolytteil, ebenfalls durch die Gasblasen und die Wärme in den Rohrzellen aufwärts getrieben, tritt gleichfalls in den Sammelraum 8 über und strömt durch den Teilraum 69 nach unten und von dort durch (nicht gezeichnete) Öffnungen am Boden der schwarzen Scheidewand durch (nicht gezeichnete) seitliche Löcher wieder in den linken Teil der rohrförmigen Zellen. Der Wasserstoff selbst steigt durch das doppelt wirkende Strömungsventil 7r, das ebenfalls niit einer kleinen Umgehungsleitung versehen ist, und durch das Rohr 74 in die beiden Druckgefäße 61 und 63. Wenn mehr und mehr Gase erzeugt werden, so komprimiert sich das Gas oberhalb der Niveaulinien 65 bis zum gewünschten Druck, solange die oberhalb liegenden Absperrventile geschlossen sind. Dann werden die Ventile oberhalb 71 und 7.2 geschlossen, die genannten Ventile oberhalb der Druckbehälter 62, 61 und 63 geöffnet, und das Gas strömst durch die obere horizontale Röhre zu den Füllflaschen. Infolge der Absperrung der Ventile oberhalb 71 und 72 kann etwa entstehende Druckdifferenz nicht auf den eigentlichen Druckzersetzer zurückwirken.The hydrogen is generated on the left side of the tubular cells 66 and exits into the collecting space 8. The associated electrolyte part, likewise driven upwards by the gas bubbles and the heat in the tube cells, also passes into the collecting space 8 and flows down through the subchamber 69 and from there through openings (not shown) at the bottom of the black septum (not shown) ) side holes again in the left part of the tubular cells. The hydrogen itself rises through the double-acting flow valve 7r, which is also provided with a small bypass line, and through the pipe 74 into the two pressure vessels 61 and 63. When more and more gases are generated, the gas compresses above the level lines 65 up to the desired pressure as long as the shut-off valves above are closed. Then the valves above 71 and 7.2 are closed, said valves above the pressure vessels 62, 61 and 63 are opened, and the gas flows through the upper horizontal tube to the filling bottles. As a result of the shut-off of the valves above 71 and 72, any pressure difference that may arise cannot affect the actual pressure decomposer.

Die absperrbare Ausgleichsleitung 75 dient dazu, den Unterschied im Gasdruck zu bestimmten Zeiten auszugleichen bzw. den Ausgleich zu verhindern oder zu dämpfen. Als Beispiel für die Notwendigkeit einer solchen Verhinderung des Ausgleiches durch Absperren der Ausgleichsleitung sei der Fall angeführt, daß in den Behältern ein Gasdruck von etwa 15o at herrsche und nun aus den Behältern Gas entnommen werden söll. Zu diesem Zweck müssen die Auslaßhähne der Behälter geöffnet werden. Diese Öffnung der beiden Hähne wird jedoch in der Praxis nie vo.llkomMen gleichzeitig und in genau demselben Maße erfolgen können, so daß in demjenigen Behälter, dessen Hahn zuerst oder weiter geöffnet wurde, ein erheblicher Unterschied gegenüber dem anderen Behälter entsteht. Diese Druckdifferenz hat zur Folge, daß die Flüssigkeit aus dem Behälter mit dem höheren Gasdruck durch die Ausgleichsleitung mit großer Geschwindigkeit in den Behälter mit niedrigerem Druck befördert wird und dort infolge seiner kinetischen Energie unter Umständen aus dem Behälter hinausspritzt. Dies wird nun gemäß der Erfindung dadurch verhindert, daß die Ausgleichsleitung während des Ablassens von Gas aus den Behältern 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 Zwecke 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 bei dem Zersetzer gemäß vorliegender 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 kontinuierlich vollzieht.The lockable compensating line 75 serves to the difference in To equalize gas pressure at certain times or to prevent equalization or to dampen. As an example of the need for such a prevention of compensation by shutting off the equalizing line, the case is stated that in the containers a gas pressure of about 15o at prevails and gas can now be withdrawn from the containers söll. For this purpose, the outlet taps of the container must be opened. These In practice, however, it is never possible to open the two taps at the same time and can be done in exactly the same degree, so that in that container whose The cock was opened first or further, a considerable difference from that other container arises. This pressure difference has the consequence that the liquid from the container with the higher gas pressure through the equalization line with the greater Speed is conveyed into the container with lower pressure and there as a result its kinetic energy may splash out of the container. this is now prevented according to the invention that the compensation line during the venting of gas from the containers is closed so that a during the The resulting pressure difference in the containers does not affect the liquid can affect. After the gas has been released, it is again desirable to to have the same pressure in both tanks, and for this purpose the equalizing line opened again. Both here as well as during operation Differences in pressure, however, the equalization would not run evenly, but in such a way that the liquid in the equalizing pipe back and forth for a long time before the full pressure equalization is achieved. To this uncomfortable To avoid oscillation, one is able with the decomposer according to the present invention, to partially shut off the equalizing line, d. h: the flow resistance in the To enlarge the compensation line so far that the oscillations are suppressed and the pressure equalization takes place completely evenly and continuously.

Die Leitung 77 dient dazu, um etwa in dem im Raum 7o rückströmenden Elektrolyten vor- i handenen Sauerstoff aufsteigen zu lassen. Die entsprechende Waserstoffleitung und die Leitung 79 dienen dazu, die gegenpoligen Elektrolyträume des Zersetzers, wenn erwünscht, mit der Ausgleichsleitung in Verbindung zu setzen.The line 77 is used to approximately flow back in the space 7o Electrolytes to allow oxygen present to rise. The corresponding The hydrogen line and the line 79 serve to separate the electrolyte chambers of opposite polarity of the decomposer, if desired, to contact the equalization line.

Der Zweck der doppelt .wirkenden Strömungsventile 71 und 72 besteht darin, bei plötzlicher Druckdifferenz auf beiden Seiten der Scheidewand, beispielsweise im Falle eines Rohrbruches auf der Sauerstoffseite, einerseits das Ausströmen von Sauerstoff aus dem Zersetzer zu verhindern, indem das in dieser Leitung befindliche Ventil die Leitung nach dem Sauerstoffbehälter zu sperrt, und andererseits gleichzeitig auch das durch die Druckverminderung auf der Sauerstoffseite verursachte Zurückströmen von Wasserstoff aus dem Sammelbehälter in den Zersetzer zu verhüten, indem das in dieser Leitung befindliche Ventil die Leitung nach dem Zersetzer zu sperrt. Mit anderen Worten bewirken also die dßppelt wirkenden Strömungsventile bei plötzlicher Druckverminderung an irgendeiner Stelle des Systems sofort die Absperrung sämtlicher unter hohem Druck stehender Apparateteile, so daß weder Gas aus dem Zersetzer ausströmen kann noch etwa die Scheidewände durch einseitig zurückströmendes Gas hohen Druckes zerstört werden können. Nachdem die Ventile 7 i und 72 gesperrt wurden, kann- das Gas bzw. das Elektrolyt durch die kleinen Umgehungsleitungen trotzdem langsam weiterströmen, bis bei wiedererreichter Druckgleichheit zu beiden Seiten der Scheidewände die Ventile 71 und 72 selbst geöffnet werden.The purpose of the double-acting flow valves 71 and 72 is to prevent oxygen from flowing out of the decomposer in the event of a sudden pressure difference on both sides of the septum, for example in the event of a pipe burst on the oxygen side To block the line after the oxygen tank, and at the same time also to prevent the backflow of hydrogen from the collecting tank into the decomposer caused by the pressure reduction on the oxygen side by closing the valve in this line to block the line after the decomposer. In other words, in the event of a sudden pressure reduction at any point in the system, the double acting flow valves immediately shut off all parts of the apparatus under high pressure, so that neither gas can flow out of the decomposer nor the partition walls can be destroyed by high pressure gas flowing back on one side. After the valves 7i and 72 have been blocked, the gas or the electrolyte can nevertheless continue to flow slowly through the small bypass lines until the valves 71 and 72 themselves are opened when the pressure is equal on both sides of the partition walls.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrolytic decomposer with in groups pooled cells, characterized; that between the cells and the as Gas collecting spaces or gas passage spaces serving electrolyte containers from the gas pressure actuated, double-acting flow valves, independent of the fluid level are arranged.

2. Pressure decomposer according to claim i, characterized by lockable Lines that bypass the valves and suitably have a smaller cross-section than the space in which the valves are located.

3: Pressure decomposer according to claim i, characterized in that opposing electrolyte or electrode spaces through one or more lockable equalizing lines are connected.

4. Pressure decomposer according to claim 3, characterized in that the lockable compensating lines to the connecting paths between those serving as gas collecting spaces or gas passage spaces Electrolyte containers and the cells are connected, and expediently on one Point between the valves in these connections and the gas collecting spaces.