DE668141C - Elektrolytischer Wasserzersetzer mit konzentrisch angeordneten Elektroden - Google Patents

Description

• Elektrolytischer Wasserzersetzer mit konzentrisch angeordneten Elektroden Bei den bisher bekannten elektrolytischen Wasserzersetzern bereiteten vor allem zwei Punkte recht erhebliche Schwierigkeiten, nämlich die Schaffung einer hinreichend betriebssicheren Abdichtung zwischen den Elektrodenräumen unterhalb des Elektrolytspiegels und bei konzentrischen Bauarten die Frage des Ausgleichs der infolge der verschiedenen Stromdichten stark unterschiedlichen Erwärmung des Elektrolyten in den einzelnen Elektrodenräumen. Die Stromdichte und damit die Erwärmung des Elektrolyten war bei den bisher bekannten konzentrischen Konstruktionen für die innen liegenden Elektrodenräume bekanntlich erheblich größer als für die außen liegenden Elektrodenräume.
• Die Erfindung betrifft eine grundsätzlich neue Ausführung eines elektrolytischen Wasserzersetzers mit konzentrisch angeordneten Elektroden, bei welcher die beiden vorerwähnten Schwierigkeiten restlos behoben sind. Dichtungen unterhalb des Elektrolytspiegels sind bei der Neukonstruktion ganz entbehrlich, und die Stromdichte läßt sich ohne Schwierigkeiten an allen Teilen der wirksamen Elektrodenflächen gleich groß machen.
• Diese Vorteile werden gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß jede der bipolar geschalteten Elektroden sowohl innerhalb als auch außerhalb einer vorzugsweise hohlzylindrischen, unipolar geschalteten Elektrode angeordnet ist. Dabei werden je zwei zweckmäßig in dem gleichen Abstand von der unipolar geschalteten Elektrode beiderseits dieser Elektrode angeordnete, bipolar geschaltete Elektrodenbleche untereinander elektrisch verbunden. Es empfiehlt sich ferner, den bipolar geschalteten Elektroden die Form von zwei Hohlkörpern, vorzugsweise Hohlzylindern von verschiedenen Durchmessern zu geben, die durch eine elektrisch leitende Bodenplatte miteinander verbunden sind. Die Summe der Durchmesser dieser bipolaren Elektrodenbleche wird dabei gleich dem doppelten Durchmesser der inneren Stromanschlußelektrode gewählt. Durch den Einbau von Diaphragmen gleicher Höhe hat man die Möglichkeit, die Stromdichte an allen Elektroden gleich groß zu machen.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung veranschaulicht, und zwar in Fig. i in Ansicht von oben und in der Fig. 2 im Schnitt längs der Linie A-B der Fig. i. Fig. q. veranschaulicht die Form der bipolaren Elektroden.-Gemäß den Fig. i und 2 ist eine hohlzylindrische Elektrode i mit ihrem oberen Rand an einen ringförmigen Deckel 2 aus Metall angeschweißt. Innerhalb und außerhalb der hohlzylindrischen Elektrode i sind bipolar geschaltete Elektroden 3 und q. unter Zwischenschaltung von Diaphragmen g und 6 angeordnet. Jedes der die Elektroden 3 und q. bildenden Elektrodenbleche ist ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet, wobei der Durchmesser jedes der innerhalb der Elektrode i liegenden Elektrodenbleche um ebensoviel kleiner als der Durchmesser der Elektrode i ist, als der Durchmesst des außerhalb dieser Elektrode i liegenden dä@*-gehörigen Elektrodenbleches größer ist, d.,-1. die Summe der Durchmesser je eines Paares der. Elehtrodenbleche ist gleich dem doppelten Durchmesser der Elektrode i. An ihren unteren Enden sind nun die Elektrodenblcch.e der Elektroden 3 und 4 paarweise durch einen elektrisch leitenden Boden 7 miteinander verbunden, während die oberen Enden der Elektrodenbleche in singförmige Flansche 8, 9 übergehen. Jede der so entstehenden Elektroden hat somit die aus Fig. 4 ersichtliche Form.
• Die Diaphragmen 5 und 6 (Fig. 4 und 2) sind in grundsätzlich ähnlich gestalteten Tiägern io so befestigt, daß sie für alle durch die Ineinanderschachtelung der vorerwähnten Elektroden entstandenen Elektrodenräume die gleiche, durch die Pfeile ii angedeutete Höhe haben. Die Träger io der Diaphragmen sind demgemäß aus vollwandigem, für die Flüssigkeit undurchlässigem Baustoff hergestellt. Dadurch wird erreicht, daß trotz der in dem Beispiel angewendeten Versetzung der bipolar geschalteten Elektroden gegeneinander in Richtung der Achse der unipolar geschalteten Elektrode i gleich große wirksame Elektrodenoberflächen für die Elektrolyse zur Verfügung stehen. Die Diaphragmen, von denen Fig.3 eine Ausführungsform darstellt, die der besseren Übersicht wegen ohne Diaphragmentuch in zwei getrennten Teilen gezeichnet ist, werden in ähnlicher Weise wie die Elektroden durch Flansche 8' und g' befestigt.
• Die Flansche 8 und 9 bzw. 8' und g' sowie die Deckplatte 2 sind unter Zwischenlage von Isolationsmaterial 12 und 12' aufeinandergelegt und dienen dadurch als Träger für die einzelnen Elektroden und Diaphraginen. Durch die Flansche 9, 8, 8' und g' und die Deckplatte 2 sowie die zwischenliegenden Dichtungen i2 und 12' sind Bohrungen 13 und 14 vorgesehen, die durch Aussparungen in den Dichtungen mit den einzelnen im Querschnitt U-förmigen Elektrodenräumen zur getrennten Abführung der entwickelten Gase in Verbindung stehen. Die Bohrungen 13 und 14 sind nach unten hin durch einen in den äußeren bzw. in den inneren Elektrodenraum mündenden Kanal 15 und 16 verbunden, der zur Rückführung der durch die Gase mitgerissenen Elektrolytteilchen im Elektrodenraum dient. Man kann, wie aus Fig. i ersichtlich ist, sowohl für die inneren Flansche 9 und g' als auch für die äußeren Flansche 8 und 8' eine größere Anzahl von Gasabführungen 13 und 14 vorsehen, was eine bequemere und schnellere Gasabführung ermöglicht.
• Der neue elektrolytische Wasserzersetzer ist sowohl für Niederdruck- als auch für Hochdruckbetiicb brauch bär. Für Niederdruckbetrieb kann man durch entsprechend stärkere Dimen-,_sionierung der äußeren, nur einseitig ausgenutzeElektrode 17 einen besonderen Badbehälter en. Die Stromzuführung erfolgt in diesem ' 'Mag' e zweckmäßig in der Weise, daß der eine Pol der Stromquelle, am besten der negative Pol; mit 17 und der andere Pol mit der Deckplatte 2 verbunden wird. Zu der Deckplatte 2 können die durch die Flansche 8 und 8' hindurchgeführten Schraubenbolzen 18 als Stromzuführung dienen. Die die inneren Flansche g und g' durchsetzende Öffnung ig ermöglicht dabei ein Abstreichen der sich während des Betriebes erwärmenden Luft aus dem inneren Hohlraum und verhindert dadurch das Auftreten von Wärmestauungen in dem inneren Hohlraum 2o.
• Man kann aber auch gewünschtenfalls den neuen Zersetzer ohne weiteres in einen anderen Behälter hineinhängen und die Kühlung durch in den äußeren Behälter eingebrachte Flüssiglecit, zweckmäßig den Elektrolyten selbst, bewirken.
• Für Hochdruckbetrieb benötigt man noch ein entsprechend starkwandig ausgebildetes, den dargestellten Zersetzer umgebendes Druckgefäß, das in Fig. 2 bei 21 gestrichelt angedeutet ist.
• Sowohl für Niederdruck- als auch für Hochdruckbetrieb besteht die Möglichkeit, gewissermaßen turmartig gebaute Zersetzer in einfacher Weise dadurch herzustellen, daß mehrere Zersetzer aufeinandergesetzt werden. Die Deckplatte 2 des unteren Zersetzers steht dann mit der Bodenplatte der äußeren Elektrode 17 in elektrisch leitender Verbindung, und die Stromzuführung braucht lediglich zu der Deckplatte 2 des obersten Zersetzers und zu der äußeren Elektrode 17 des untersten Zersetzers zu erfolgen. Für die letztere Stromzuführung können beispielsweise U-Profilschienen 22 (Fig. 2) verwendet werdM, auf welche die Bodenfläche der äußeren Elektrode 17 des untersten Zersetzers aufsteht. Diese Stromzuführung durch unterhalb des Zersetzers befindliche Schienen kann auch bei aus einer Einheit bestehenden Zersetzern, also bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, vorteilhaft Anwendung finden. Für den Fall, daß die Kühlung durch Wärmeabfuhr aus dem Innenraum 2o und von der Außenseite der äußeren Elektrode 17 noch nicht genügen sollte, besteht bei dem neuen Zersetzer auch in, einfacher Weise die Möglichkeit, eine verstärkte Kühlwirkung dadurch zu erzielen, daß eine, mehrere oder gewünschtenfalls auch alle Elektroden hohlwandig ausgebildet und ihre Innenräume mit Kühlflüssigkeit beschickt werden.
• Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Verwendung hohlzylindrischer Elektroden beschränkt. Vielmehr können statt dessen auch z. B. Elektroden von elliptischer oder eckiger Form Anwendung finden.
• Für die Zuführung des Elektrolyten kann man einen Teil der Bohrungen 13 oder 14 verwenden. Bei Niederdruck genügt dann die Anwendung eines verhältnismäßig geringen Überdrucke, um durch diese Bohrungen den Elektrolyten den einzelnen, zweckmäßig gruppenweise an die Bohrungen angeschlossenen Elektrodenräumen zuzuführen. Durch die Ineinanderschachtelung der einzelnen Elektroden und Diaphragmen, wie dies besonders aus der Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3' und 4 deutlich erkennbar ist, wird neben der Vermeidung von Dichtungen unterhalb des Elektrolytspiegels sowie einer ungleichmäßigen Verteilung der Stromdichte auch noch der Vorteil erreicht, daß eine einfache Herstellung und ein einfacher Zusammenbau und gewünschtenfalls auch ein bequemer Transport des fertigen Zersetzers erfolgen kann. Will man die einzelnen Elektrodenbleche in ihrer Lage noch besonders sichern, so kann man aus Isoliermaterial bestehende Distanzstücke zwischen die einzelnen Flansche 8 und g bzw. 8' und g' sowie zwischen die Bodenplatten 7 und 7' einlegen.

Claims (7)

1. PATRNTANSPRÜcHR: i. Elektrolytischer Wasserzersetzer mit konzentrisch angeordneten Elektroden für Nieder- und Hochdruckbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die der inneren, vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildeten Stromanschlußelektrode (i) im Zersetzer nach innen und auß en folgenden Elektroden (3 und 4) aus je zwei vorzugsweise hohlzylindrisch geformten Elektrodenblechen bestehen, die durch einen Boden (7) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
2. 2. Wasserzersetzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser von-je zwei miteinander verbundenen Elektrodenblechen jeder vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildeten Elektrode (3, 4) so gewählt werden, daß ihre Summe gleich dem doppelten Durchmesser der inneren Stromschlußelektrode (i) ist.
3. 3. Wasserzersetzer nach den Ansprüchen i und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Diaphragmen (5) von gleicher Höhe (=i) so eingebaut sind, daß die wirksamen Oberflächen der ihnen benachbarten Elektroden (i, 3 und 4) und damit die Stromdichten den Elektroden gleich groß sind.
4. 4. Wasserzersetzer nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den inneren Zellen liegende freie Raum (2o) mit einer Öffnung (i9) zur Abführung der Luft versehen ist bzw. als Kühlraum ausgebildet wird.
5. 5. Zersetzerturm nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige, zugleich als Deckel dienende Trägerplatte (2) der inneren Stromanschlußelektrode mit dem Boden der äußeren Elektrode (i7) einer anderen Zersetzereinheit in elektrisch leitende Berührung gebracht ist, und daß die Stromzuführungen zu der Deckplatte (2) der oberen Zersetzereinheit und zu der äußeren Elektrode (i7) der unteren Zersetzereinheit führen.
6. 6. Zersetzer nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stromzuführung mittels unterhalb des Bodens der äußeren Elektrode (i7) angeordneter Trägerschienen erfolgt.
7. 7. Zersetzer nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Lage der einzelnen Elektroden Distanzstücke (7', 12, i2') aus Isoliermaterial zwischen die Flansche (8, g bzw. 8', g') an den oberen Enden der Elektroden (3, 4) und/oder zwischen die Bodenplatten (7) der Elektroden eingelegt sind.