-
Aus mehreren parallel geschalteten elektrolytischen Zersetzern bestehende
Anlage Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine aus mehreren parallel geschalteten
elektrolytischen Zersetzern mit ,äußerem Elektrolytumlauf bestehende Anlage, insbesondere
zur Zersetzung von Wässer, vorzugsweise unter erhöhtem Druck mit gleicher Belastung
aller angeschlossenen Zersetzer zu betreiben, da die Elektrolyseure nur dann das
Höchstmaß an Belastung aufnehmen, also die höchste Gasleistung abgeben können, wenn
sie gleichmäßig belastet sind.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die'Elektrolytumläufe
mehrerer Zersetzer vereinigt werden.
-
Als Zersetzer im Sinne der Erfindung sind nur solche Aggregate anzusehen,
bei denen im Betrieb der größere Teil des Elektrolyten zwischen den Zellen und äußeren
Räumen umgewälzt wird.
-
Demgemäß fallen nicht unter die Erfindung solche Zersetzeranlagen,
bei denen mehrere in sich parallel oder bipolar geschaltete Zellenaggregate hintereinandergeschaltet
sind, weil dort die Voraussetzungen für die eingangs umrissene Aufgabestellung nicht
gegeben sind.
-
Bei diesen Zersetzern spielt sich der Elektrolytiunlauf in der Einzelzelle
ab. Die Gasblasen gelangen, ohne wesentlich Elektrolyt zu fördern, infolge ihres
Auftriebes in ruhenden Elektrolyten in das Gasabscheidegefäß.
-
Bei Zersetzern, bei denen, wie oben vorausgesetzt, die Gasabfuhr zur
Umwälzung des Elektrolyten benutzt wird und bei denen die Elektrolytumläufe aus
den eigentlichen Zersetzern herausgeführt und gegebenenfalls ,außerhalb gekühlt
werden, hängt Belastung und Gasreinheit wesentlich von der Anordnung und dem störungsfreien
Betrieb dieser Umläufe ab.
-
Man hat bisher bei der Aufstellung mehrerer derartiger elektrisch
parallel geschalteter Zersetzer, iun gleiche Belastungen und gute Gasreinheiten
zu erreichen, jeden Zersetzer mit genau gleichen, völlig gesonderten Umläufen und
Gasabscheidegefäßen versehen, wobei vermieden wurde, die Umläufe an irgendeinem
Punkt - zusammenzuführen. Derartige Anlagen bestehen ' aus einer Vielzahl gleicher,
völlig getrennter, raumbeanspruchender und verhältnismäßig kostspieliger Einheiten.
-
Dennoch führt dieses Vorgehen erfahr ungsgemäß nicht zu dem gewünschten
Ziel. Geringfügige, nicht vermeidbare Abweichungen in der Herstellung wirken sich
im Betriebe bei elektrischer -Parallelschaltung verhängnisvvoll aus. Es ist hierbei
ohne besondere Maßnahmen, z. B. Einschalten von Widerständen, besondere Kühlungen
usw., nicht möglich, derartige Einheiten, wenn sie parallel geschaltet sind, gleichmäßig
zu belasten.
-
Tatsächlich wird ein Elektrolyseur, dessen Kühlung im wesentlichen
über den umlaufenden Elektrolyten erfolgt und der eine
kleinere
sekundliche Umlaufmenge aufweist als andere Elektrolyseure, infolge der geringeren
Umlaufmenge und damit Kühlungsmöglichkeit heißer als die anderen mitwirkenden Elektrolyseure.
Dies hat wiederum zur Folge, daß die Belastung des Elektrolyseurs, wenn er zu den
anderen elektrisch parallel geschaltet ist, d. h. mit der gleichen Spannung arbeitet,
gegenüber den anderen ständig steigt und höher liegt. Da aber schließlich der Belastung
eine Grenze gesetzt ist, die dann aber nur von einem der Elektrolyseure erreicht
wird und nicht überschritten werden darf, während die anderen noch weit von dieser
Grenze :entfernt sind, sinkt die Leistungsfähigkeit der Anlage, weil eben die anderen
Elektrolyseure bei weitem nicht ausgenutzt sind, ganz bedeutend.
-
Im Gegensatz hierzu kann gemäß der Erfindung durch Vereinigung der
Elektrolytumläufe an irgendeiner Stelle eine im wesentlichen gleiche Belastung derartiger
Elektrolyseure besonders vorteilhaft z. B. durch Anordnung gemeinsamer Gasabscheidegefäße
erreicht werden, ohne daß Nachteile, wie z. B. Verschlechterung der Gasreinheit,
auftreten-Auf diese Weise wird viel Raum und Werkstoff erspart, und der Aufbau einer
größeren Anlage vereinfacht sich ganz bedeutend.
-
Eine Erklärung für diese -Wirkungsweise kann darin gesehen werden,
daß durch die Mischung der Elektrolyte der einzelnen Zersetzer miteinander, z. B.
in den Gasabscheidegefäßen, diese, in ihrer Temperatur und Konzentration vollständig
einander angeglichen, wieder den einzelnen Zersetzern zugeführt werden. Der Zersetzer,
der den geringeren ElektrolytumIauf, also die geringere Kühlungsmöglichkeit aufweist,
wird zwar zunächst infolge der rascher steigenden Elektrolyttemperatu"r mehr Leistung
aufnehmen, während andere Zersetzer zurückbleiben. Der von dem einen Zersetzer umgewälzte
heiße Elektrolyt vermischt sich indessen in den Gasabscheidegefäßen mit dem von
den anderen Zersetzern dorthin beförderten nicht so heißen Elektrolyt, was zur Folge
hat, daß der eine Zersetzer verhältnismäßig kühleren und die anderen mitwirkenden
Zersetzer verhältnismäßig wärmeren Elektrolyten zugeführt erhalten. Für den einen
Zersetzer bedeutet dies eine Herabsetzeng seiner Temperatur und damit seiner Belastung,
während die Temperatur der anderen Zersetzer und damit ihre Belastung steigt. Mit
der Zeit gleichen sich die Temperaturen aller Zersetzer und damit ihre Belastungen
aus.
-
überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sogar bei zwei von den gemeinsamen
Gasabscheidegefäßen verschieden entfernt liegenden Zersetzern zwar zunächst eine
Verschiebung der Belastung in dem angedeuteten Sinn eintritt, daß aber diese Verschiebung
allmählich wieder ausgeglichen wird und nach einiger Zeit beide Zersetzer ohne irgendwelche
Eingriffe, wie z. B. das Einschalten von elektrischen Widerständen, auf gleiche
Last gelangen. Voraussetzung hierzu ist lediglich die technisch gleiche Bauart der
an die gemeinsamen Gasabscheidegefäße angeschlossenen Zersetzer an sich.
-
Besonders vorteilhaft ist die Verbindung mehrerer Zersetzer durch
gemeinsame Steig-und Fallrohre mit den Abscheidegefäßen, da hierdurch eine besonders
große Ersparnis an Rohrleitungen und -anschlüssen eintritt und die Anlage an Übersichtlichkeit
und Einfachheit der Bedienung gewinnt, ohne daß, wie erwartet, eine Verschlechterung
der Gasreinheiten durch die gegenseitige Beeinflussung der Umläufe in Kauf genommen
werden müßte.
-
Diese Anordnung sei an Hand eines der zahlreichen möglichen Ausführungsbeispiele
erklärt: In der schematischen Darstellung der Zeichnung sind die Zersetzer i und
a durch Zweigleitungen 3 und q. an das Steigrohr 5 und durch die Zweigleitungen
6 und 7 an das Fallrohr 8 des gemeinsamen Umlaufweges angeschlossen, dessen Scheitelpunkt
sich im Gasabscheidegefäß 9 befindet. Der im gemeinsamen Gasabscheidegefäß 9 befindliche
Elektrolyt kann durch eine Rohrschlange io gekühlt werden. Der Zersetzer i weist
beim Einschalten einen kleineren Umlauf auf, erhitzt sich daher mehr, und seine
Belastung steigt, während der Zersetzer 2, der eine größere Umlaufmenge fördert
und demgemäß durch das Fallrohr 8 auch mehr kühlerer Elektrolyt zugeführt erhält,
weniger Belastung aufnimmt. Indessen wird allmählich durch die Förderung 'des heißen
Elektrolyten aus Zersetzer i der Elektrolyt im Gasabscheidegefäß 9 erwärmt, der
Zersetzer 2 erhält wärmeren Elektrolyten, und seine Belastung steigt. Mit der 'Zeit
gleichen sich die Belastungen bis auf kleine Unterschiede aus, die vernachlässigt
werden können.
-
Die Zersetzer können natürlich auf drei und vier und noch mehr vermehrt
werden, auch können mehrere Kolonnen senkrecht übereinander angeordneter Zersetzer
nebeneinandergestellt und mit den gleichen Gasabscheidegefäßen verbunden werden.
Bei Zersetzern, wie z. B. Wasserzersetzern, in welchen zwei Gase getrennt erzeugt
werden, besitzen natürlich die Zersetzer zwei getrennte Umläufe, die über zwei getrennte
Gasabscheidegefäße führen.
-
Die Vorteile dieser Anordnung sind nicht nur Raumersparnis und einfache
Leitungsführung,
sondern insbesondere auch eine zwangsweise herbeigeführte
gleichmäßige Belastung der einzelnen Zersetzer und einfache und gleichmäßige Kühlung
des Elektrolyten für alle Zersetzer. Die Kühlung kann, wie angedeutet, in den gemeinsamen
Gasabscheidegefäßen und/oder gemeinsamen Ästen der Steig-und Fallrohre erfolgen.
-
Die .einzelnen Zersetzer können waagerecht, schräg oder senkrecht
angeordnet werden. Besonders vorteilhaft kann die Anordnung der Zersetzer und Umläufe
verwendet werden, wie .sie in der Patentschrift 582 725 beschrieben wird.
Es ist dabei lediglich nötig, daß bei jedem an die gemeinsamen Gasabscheidegefäße
angeschlossenen mehrzelligen Zersetzer die in jener Patentschrift gegebene Vorschrift
eingehalten wird. Diese Vorschrift geht das hin, .daß der Scheitelpunkt der Elektrolytumlaufwege
in solcher Höhe über dem Zellenblock (Zersetzer) angeordnet und seine Verbindungswege
mit dem Zellenblock und den Zellen so bemessen sein sollen, daß eine hinreichende
Elektrolytumlaufgeschwindigkeit erzielt wird, um eine wirksame Teilnahme der dem
Scheitelpunkt näheren als auch der von ihm entfernter liegenden Zellen an dem Elektrolytumlauf
zu ermöglichen. Besonders große Vorteile bringt die Anwendung des Erfindungsgegenstandes
bei Druckelektrolyseuren, weil hier Raum- und Werkstoffersparnis sowie Vereinfachung
des Aufbaues und Betriebes der Anlage eine besondere Rolle spielen. Beim Betrieb,
zeigen sich hier ein besonders störungsfreier Umlauf und besonders gute Gasreinheiten,
wahrscheinlich infolge der Tatsache, daß bei erhöhtem Druck eine merkbare Expansion
der Gasblasen im Umlauf nicht eintritt.