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Elektrolytzähler mit einer Anode und zwei Kathoden, insbesondereWasserstoffelektrolytzähler
Es ist bereits bekannt, Quecksilberelektrolytzähler mit einer zweiten Kathode auszurüsten.
Bei diesen bekannten Zählern ist die Anode an die Mitte und die beiden Kathoden
über je einen Hilfswiderstand an die Enden eines Widerstandes angeschlossen, der
im Zuge der den zu messenden Strom führenden Leitung liegt. Ein solcher Zähler zeigt
jedoch -bei kleinen Belastungen, insbesondere bei Verwendung für Wasserstoffzähler,
hinsichtlich seiner Meßgenauigkeit sehr große Abweichungen. Die durch den von der
Anode zur registrierenden Kathode fließenden Strom hervorgerufene Gasabscheidung
wird nämlich durch die Gasabscheidung eines zweiten, zwischen den beiden Kathoden
fließenden Stromes, des sog. Störstromes, beeinträchtigt, so daß die an der registrierenden
Kathode abgeschiedene Gasmenge bei kleinen Belastungen nicht mehr proportional zu
dem durch den Widerstand fließenden, zu registrierenden Strom ist. Die Meßgenauigkeit
hängt dabei von dem elektrochemischen Äquivalent des Meßstoffes ab; sie ist beispielsweise
für Wasserstoffzähler bei kleinen Belastungen praktisch so groß, daß eine Verwendungsmöglichkeit
von Wasserstoffzählern, wie schon oben erwähnt, bisher überhaupt unmöglich war.
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Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie auch Wasserstoffzähler mit
einer Anode und zwei Kathoden für eine genaue Registrierung verwendet werden können.
Erfindungsgemäß sind die beiden Kathoden ohne Zwischen-Schaltung von Widerständen
an die Enden des Widerstandsteilers angeschlossen, und die Anode ist über einen
verhältnismäßig geringen, gerade noch die Kompensation der Zelle ermöglichenden
Hilfswiderstand mit der Mitte des Widerstandsteilers derart verbunden, daß der von
einer Kathode zur anderen fließende Störstrom gegenüber dem kleinsten für die Registrierung
maßgebenden Dauerstrom prozentual verschwindet. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis
zugrunde, daß der zwischen den beiden Kathoden auftretende Störstrom infolge der
Ventilwirkung der beiden Kathoden auch bei schwankender Belastung äußerst klein
gehalten werden kann und daß die Ventilwirkung -um so rascher eintritt, je größer
die zwischen den beiden Kathoden herrschende Spannung ist.
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Infolge des starken, für die Registrierung maßgebenden Stromes wird
auch die Gasentwicklung verhältnismäßig groß. Es besteht nun zuweilen der Wunsch,
beispielsweise aus Platzmangel, das Gasabscheidegefäß möglichst klein zu halten.
Um nun trotz der großen Menge des abgeschiedenen Gases den Gasabscheideraum klein
dimensionieren zu können, wird gemäß der weiteren Erfindung das abgeschiedene Gas
mittels einer entsprechenden Einrichtung, beispielsweise einer Scheidewand, einem
Heberohr o. dgl., geteilt, so daß nur ein kleiner Teil des Gases zusc Registrierung
verwendet wird, während der größere Teil wieder in den Anodengasraum zurückgeführt
wird.
Man kann aber auch bei der großen Gasentwicklung, die natürlich
auch gleichzeitig eine entsprechend große Abnahme des Elektrolyten zur Folge hat,
so vorgehen, daß man anstatt der Menge des abgeschiedenen Gases die Abnahme des
Elektrolyten mißt. Man kann auch bei Anwendung zweier getrennter Gasräume für Anode
und Kathode den infolge des Wasserstoffabtransports im Anodengasraum entstehenden
Unterdruck bzw. den im Kathodengassammelraum entstehenden überdruck dazu ausnutzen,
um den Elektrolyten selbst, vorzugsweise durch eine Kapillarröhre, vom einen Raum
in den anderen zu treiben und die dabei beförderte Flüssigkeitsmenge als Maß für
die Stromanzeige verwenden.
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An Hand zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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In dem in Fig. i dargestellten Elektrolytzähler, dessen Meßrohr mit
i und dessen Gasraum mit 2 bezeichnet ist, sind 3 und 4,die beiden an den Enden
des Widerstandsteilers 5 angeschlossenen Kathoden, und 6 ist die ungefähr in der
Mitte des Widerstandsteilers angeschlossene Anode. Gemäß der Erfindung ist die Anode
6 am Widerstandsteiler über den Hilfswiderstand"? angeschlossen. Der Widerstand
7 ist dabei so bemessen, daß er zur Temperaturkompensation der Zelle ausreicht.
Er kann in der Größenordnung von 500 Ohm liegen. Die Kathoden 3 und 4 sind
ohne Zwischenschaltung von Widerständen unmittelbar an den Enden des Widerstandsteilers
angeschlossen. Durchfließt der Strom den Widerstandsteiler in der in der Figur angegebenen
Pfeilrichtung, so entsteht im Elektrolyten ein durch die strichpunktierte Linie
angedeuteter, für die Registrierung maßgebender Strom il, der von der Anode zur
Kathode ,3 fließt. Gleichzeitig fließt von der Kathode 4 zur Kathode 3 im Sinne
der Pfeilrichtung der durch die strichlinierte Linie angedeutete Störstromi2; dieser
ist infolge der zwischen den beiden Kathoden auftretenden Ventilwirkung sehr klein.
Seine Gasabscheidung an der Kathode 3 heeinflußt infolgedessen die durch den Strom!,.
hervorgerufene Gasabscheidung kaum.
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Die an der Kathode 3 entwickelten Gasblasen werden durch den über
den Kathoden angeordneten Leittrichter 8 aufgefangen und dem Heberohr 9 zugeleitet.
Das Heberohr 9 ist so angeordnet, daß es, oberhalb des Leittrichters beginnend,
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Elektrolyten im Anodenraum endigt. Es führt
seinen großen Teil des Gases durch seine an sich bekannte Heberwirkung in periodischen
Abständen dem Anodengasraum 2 zu, während der andere Teil, des Gases an der Mündung
des Heberohres vorbei,-streicht und ins Meßrohr i gelangt, wo infolge des Senkens
des Spiegels des Elektrolyten durch das ins Meßrohreingedrungene Gas die Registrierung
erfolgt.
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Fig.2 zeigt in schematischer Darstellung ein Elektrolytzählergefäß
mit zwei Gasräumen, bei dem die Messung durch den beim Gastransport von der Anode
zur Kathode verdrän'gten Elektrolyten erfolgt. Hierzu sind zwei voneinander getrennte,
teilweise gas- und flüssigkeitsgefüllte Räume erforderlich, von denen der :eine
mit i o, der andere mit i i bezeichnet ist. Im Raum io, dem sog. Kathodenraum, sind
in dem Teil" in dem sich der Elektrolyt befindet, wieder die beiden Kathoden 3 und
4 'untergebracht, die an die Enden des Widerstandsleiters 5 unmittelbar angeschlossen
sind. Die Anode 6, die wie in Fig. i über einen Hilfswiderstand 7 an der Mitte des
Widerstandsteilers angeschlossen ist, ist in dem durch ein gekrümmtes Rohr gebildeten
Anodenraum 1 i so untergebracht, daß sie zum Teil. in den Elektrolyten @eintaucht.
Arbeitet der Zähler, so wird der im Anodenraum i i befindliche Wasserstoff zur jeweils
registrierenden Kathode befördert; @es entsteht somit im Raum i i ein Unterdruck
und im Raum io ein Überdruck. Diese Druckdifferenz kann durch das in der Wandung
den Anodenraum umschließende, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Elektrolyten
anbrachte, den Anoden- und Kathodenraum. verbindende KapiLlarrohr 12 ausgeglichen
werden. Dabei fließt 'ein Teil des Elektrolyten durch das Kapillarrohr und sammelt
sich in dem unteren, mit einer Skala versehenen Teil des Anodenraums an. Die angesammelte
Menge von Elektrolyt ist dann ein Maß für. die durch .den Widerstandsteiler geflossene
Strommenge. Um bei angefülltem Meßrohr dasselbe durch Kippen in einfacher Weise
wieder entleeren zu können, ist das den Anoden- und Kathodenraum verbindende, unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels des Elektrolyten im Kathodenralunendigende Hilfsrohr 13
vorgesehen.