DE608254C

DE608254C - Elektrolytische Zelle, insbesondere zur Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff

Info

Publication number: DE608254C
Application number: DEST47532D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-04-22
Filing date: 1931-04-22
Publication date: 1935-01-22
Also published as: FR715802A; GB368115A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
22. JANUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 608 KLASSE 12i GRUPPE

Alexander Thomas Stuart in Toronto, Kanada

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. April 1931 ab

Die Erfindung betrifft eine elektrolytische Zelle, deren Elektroden abwechselnde Polarität besitzen.

Solche Zellen sind bereits bekannt, sie haben aber den Mangel, daß ein Umlauf des Elektrolyten nur innerhalb jedes Einzelabteiles der Zelle stattfindet, eine Mischung des Anolyten mit dem Katholyten oder umgekehrt dagegen unmöglich ist. Damit ist der Nachteil verbunden, daß der Elektrolyt in einem Abteil der einen Polarität allmählich in seiner Wirkung schwächer wird, während sich der Elektrolyt des Elektrodenabteils der anderen Polarität anreichert bzw. in seiner Wirkung stärker wird. Dies bedingt eine Veiringerung des Wirkungsgrades der Zelle. Durch den Gegenstand der Erfindung ist dieser Mangel beseitigt, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß in der Zelle durch zwischen den Elektroden und um die Elektroden der einen Polarität herum angeordnete senkrechte poröse Scheidewände Räume gebildet sind, die unten offen in den mit Elektrolyt gefüllten Zellentrog münden, während sie oben mit zwei oberhalb der Elektrodenräume angeordneten Gassammeiräumen verbunden sind, von denen in den mit einem Auslaß für den Sauerstoff versehenen einen Gassammeiraum die oberen Enden der

Anodenräume, in den mit einem Auslaß für den Wasserstoff versehenen anderen Gassatnmelraum die oberen Enden der Kathodenräume einmünden, und daß jeder der Gassammelräume mit einem Kanal versehen ist, der am Boden des Zellentroges mündet.

Durch diese Einrichtung wird sowohl der Anolyt als auch der Katholyt den Abteilen oben entnommen und dem Boden der Zelle zugeführt, wo beide eine Mischung erfahren und als solche von neuem durch die Abteile umlaufen; der Elektrolyt wird auf diese Weise innerhalb der Zelle auf gleichbleibender normaler Spannung durch alle Elektrodenabteile hindurch erhalten. Die Mischung von Anolyt und Katholyt kann noch in erhöhtem Maße dadurch gesichert werden, daß alle Elektrodenabteile unten geschlossen und der von dem Gassammeiraum für die Anodenabteile kommende Kanal mit einem am Boden der Kathodenabteile einmündenden Verteiler, dagegen der vom Gassammeiraum für die Kathodenabteile kommende Kanal mit einem am Boden der Anodenabteile einmündenden Verteiler verbunden ist.

Vorteilhaft können zur Regelung des Umlaufes in die von den Gassammeiräumen kommenden Kanäle Steuerorgane eingebaut sein.

Auf den beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch die Zelle nach Linie B-B der Abb. 2.

Abb. 2 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie A-A der Abb. 1.

Abb. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform im Schnitt entsprechend demjenigen gemäß Abb. i, und

Abb. 4 zeigt die gleiche Ausführungsform in einem demjenigen nach Abb. 3 entsprechenden senkrechten Schnitt.

Abb. 5 zeigt die Ausführungsform nach Abb. ι und 2 im waagerechten Schnitt nach Linie 5-5 der Abb. i, und

Abb. 6 stellt die Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 dar im waagerechten Schnitt nach Linie 6-6 der Abb. 3.

Die Zelle besteht aus einem Trog A, einer Mehrzahl von Elektroden, die abwechselnd als Kathoden C und Anoden A angeordnet sind, und aus porösen Zwischenwänden D, die zwischen die Anoden und Kathoden geschaltet sind, um den während der Zerlegung des Elektrolyten frei werdenden Wasserstoff und Sauerstoff zu trennen. Es kann eine beliebige Anzahl von Elektroden verwendet werden.

Jede Elektrode besteht aus einer Stromzuführung und einer Gruppe dünner, schmaler Streifen, die senkrecht in im wesentlichen parallelen Ebenen voneinander gesondert angeordnet und gemeinsam unmittelbar mit der Stromzuführung verbunden sind. Die Stromzuführungen 16 der Kathoden C sind mit dem negativen Pol, die Stromzuführungen 17 der Anoden^ mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden.

Über jeder Kathode C und diese überhängend befindet sich eine kannelierte Haube 20, und an dem Umfang der ganzen Haubengruppe sind vier Platten 22 zum Aufhängen der Hauben am Deckel der Zelle befestigt. ♦5 Die Platten 22 bilden zusammen mit der Gruppe von Hauben 20 über den Elektroden einen Sammelraum 22^C. Zwischen den Hauben 20 befinden sich freie Räume 22^&, von denen je einer über jeder Anode A liegt. Diese freien Räume dienen der Zirkulation des Anolyten und der anodischen Produkte in dem Sammelraum 22^C. Jede Anode A ist von einer zum Beispiel röhrenförmig ausgebildeten Scheidewand D umgeben, die oben und unten offen ist und von den Hauben 20 bis unter den Boden der Elektroden reicht, um die anodischen und kathodischen Produkte der Elektrolyse zu trennen. Jede Zwischenwand ist an den anstoßenden Wandungen zweier benachbarter Hauben 20 befestigt, und die Dicke der Scheidewand entspricht der Breite der elektrolytischen Spalten zwischen den Anoden und Kathoden. Die Scheidewände teilen die Zelle in eine Mehrzahl von abwechselnd angeordneten Anoden- und Kathodenkammern 1, 2, 3, 4 und 5 und halten in Verbindung mit den kannelierten Hauben die Trennung des Anolyten und Katholyten und der anodischen, und kathodischen Produkte in ihren zugehörigen Kammern aufrecht.

Der Sauerstoff und derAnolyt steigen nach dem oberen Teil der Anodenkammern empor und gehen durch die Räume 22⁶ in den Gassammelraum 22^C, der von den Platten 22 und den kannelierten Hauben gebildet wird. Diese Platten und Hauben halten den Anolyten und den Sauerstoff von· dem Katholyten und dem Wasserstoff getrennt. Die Hauben 20 erstrecken sich in Längsrichtung der Zelle und über das Ende des Sammelraumes 22^C hinaus. Der Katholyt erfüllt die Kathodenkammern und' den oberen Teil 35 der Zelle außerhalb des Sammelraumes 22^C bis auf wenige Zoll vom Zellendeckel.

Die kathodischen Produkte steigen durch die Kathodenkammern 1, 3, 5 nach den Hauben empor und werden von diesen nach den Enden der Zellen außerhalb des Raumes 22^C in den Sammelraum 35 geführt, von dem sie go nach dem Wasserstoffauslaß 23 gelangen. Der Katholyt zirkuliert durch die Kathodenkammern i, 3, 5 zu den Hauben-nach oben, von denen er nach den Enden der Zelle abgelenkt wird, um durch den Kanal 53 nach dem Boden 36 zu fließen, während sich der Wasserstoff absondert und unter dem Zellendeckel sammelt. Im Boden des Sammelraumes 22^C befindet sich eine Öffnung 24, die von einem Flansch 25 umgeben- ist, von dem ein bis zum Boden der Zelle 36 reichendes Asbestrohr 26 herabhängt. Der Anolyt erfüllt die Anodenkammern 2, 4 und den Sammelraum 22^C bis auf wenige Zoll unter dem Zellendeckel und geht durch das Rohr 26 abwärts. Er mischt sich mit dem Katholyten unterhalb der Anoden- und Kathodenkammern 1, 2, 3, 4, 5. Um den Umlauf des Elektrolyten zu regeln, kann die Öffnung 24 mit einem Ventil oder einer Klappe 30 versehen sein. Dieses Ventil befindet sich an einer oder mehreren Stangen 31, die über den Zellendeckel hinausragen und mit einer oder mehreren Riegelmuttern 32 versehen sind, durch die sie eingestellt werden können. Durch völliges Schließen des Ventils oder der Klappe kann der Umlauf des Anolyten aufgehoben und durch völliges Öffnen des Ventils kann ein schneller Umlauf erhalten werden. Die Schnelligkeit des Umlaufes ist zwischen diesen äußersten Werten durch die Einstellung des Ventils oder der Klappe regelbar.

Während des Verlaufs des Zellenprozesses steigt der freiwerdende Sauerstoff durch die Anodenkammern empor und gelangt in den binderartigen Körper, aus dem er durch den Sauerstoffauslaß 27 entweicht. Der in den Kathodenkammern erzeugte Wasserstoff geht nach oben in die Hauben und wird von diesen nach den Enden der Zelle geleitet, von wo er durch den Wasserstoffauslaß 23 entweicht.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 wird ein vorgeschriebener Kreislauf des Elektrolyten dadurch erhalten, daß der untere Teil des Rohres 26 mit einer Sammelleitung 50 und letztere mit dem unteren Teil einer jeden Kathodenkammer durch ein Rohr 51 verbunden wird, so daß der im Rohr 26 nach unten und durch das Sammelrohr 50 gehende Anolyt gezwungen ist, in die Kathodenkammern C überzutreten. Die oberen Teile der Kathodenkammern C sind durch Rohre 52 mit einem Rohr 53 verbunden, das mit einem Wasserstoffauslaß 54 versehen ist. Der untere Teil des Rohres 53 ist mit einem Sammelrohr 55 verbunden, das seinerseits durch Rohre 56 mit den Anodenkammern A in Verbindung steht. Auf diese Weise wird 4er Katholyt gezwungen, in die Anodenkammern überzutreten. Die Geschwindigkeit des Umlaufes durch die Rohre 52 wird durch ein Ventil oder eine Klappe 57 geregelt, das bzw. die dem Ventil oder der Klappe 30 gleicht. Durch das Schließen der Klappen, das ein Aufhören der Zirkulation zur Folge hat, steigt sofort die Spannung der Zelle, womit eine Verminderung der Zellenleistung verbunden ist. Durch öffnen der Klappe beginnt der Umlauf von neuem, so daß die Spannung auf den normalen Wert fällt und die Zellenleistung wieder hergestellt wird.

Claims

Patentansprüche:
i. Elektrolytische Zelle, insbesondere zur Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß durch zwischen den Elektroden und um die Elektroden der einen Polarität (A bzw. C) herum angeordnete senkrechte poröse Scheidewände (D) Räume (1, 2,
3) 4) 5) gebildet sind, die unten offen in den mit Elektrolyt gefüllten Zellentrog (A) münden, während sie oben mit zwei oberhalb der Elektrodenräume angeordneten Gassammeiräumen (22^C, 35) verbunden sind, von denen in den mit einem Auslaß (27) für den Sauerstoff versehenen einen Gassammeiraum (22^C) die oberen Enden der Anodenräume (2, 4), in den mit einem Auslaß (23) für den Wasserstoff versehenen anderen Gassammeiraum (35) die oberen Enden der Kathodenräume (1, 3, 5) einmünden, und daß jeder der Gassammeiräume (22^C, 35) mit einem Kanal (26 bzw. 53) versehen ist, der am Boden (36) des Zellentroges (A) mündet.

2. Elektrolytische Zelle, insbesondere zur Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß durch zwischen den Elektroden und um die Elektroden der einen Polarität (A bzw. C) herum angeordnete senkrechte poröse Scheidewände (D) Räume (i, 2, 3> 4) 5) gebildet sind, die unten geschlossen sind und die oben mit zwei oberhalb der Elektrodenräume angeordneten Gassammelräumen (22^C, 35) verbunden sind, von denen in den mit einem Auslaß (27) für den Sauerstoff versehenen einen Gassammelraum (22^C) die oberen Enden der Anodenräume (2, 4), in den mit einem Auslaß (23) für den Wasserstoff versehenen anderen Gassammeiraum (35) die oberen Enden der Kathodenräume (1, 3, 5) einmünden und von denen der Gassammelraum (22^C) durch einen Kanal (26) mit einem am Boden der Kathodenräume (1, 3, 5) einmündenden Verteiler (50, 51), dagegen der Gassammeiraum (35) durch einen Kanal (53) mit einem am Boden der Anodenräume (2, 4) einmündenden Verteiler (55, 56) in Verbindung steht.

3. Zelle nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die von den Gassammeiräumen (22^ 35) zum Boden (36) des Zellentroges bzw. zu den Elektrodenräumen führenden Elektrolytkanäle bzw. -leitungen Drosselventile (30, 57) eingebaut sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen