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Elektrolytischer Wasserzersetzer Das Patent 6829t¢ betrifft einen
elektro@ lytischen Wasserzersetzer mit Ausnehmungen im unteren Teil der Zellenbauteile,
wobei zum Zwecke der Vermischung von Anolyt und Katholyt die Ausnehmungen der benachbarten
Elektroden im Grundriß gegeneinander versetzt sind. Bekanntlich tritt während der
elektrolytischen Zersetzung von Wasser dann, wenn dis entsprechenden Produkte getrennt
aufgefangen werden sollen, die einzelnen Zersetzerzellen also durch Scheidewände,
sog. Diaphragmen, in Kathoden und Anodenräume getrennt sind, in diesen Räumen eine
Verä,nderung des Elektrolyten hinsichtlich seiner Zusammensetzung, d. h. seines
spezifischen Gewichtes, ein. Diese Konzentrationsunterschiede im Elektrolyten entstehen
durch die Um. setzung der Ionen an den Elektroden, und zwar ergibt sich z. B. bei
einem Kalium hydroxydelektrolyten im Kathodenraum eine Vergrößerung und im Anodenraum
eine Verkleinerung des Kaliumhydroxydgehaltes. Zum Ausgleich dieser Konzentrationsunterschiede
schlägt das Patent 682 9z¢ vor, bei bipolar geschalteten Elektroden Ausnehmungen
in der Nähe des Zellenbodens anzubringen, die bei benachbarten Elektroden im Grundriß
gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird eine gewisse Vermischung ermöglicht
und ein Mitreißen von Gasen verhindert. Bei stärker belasteten Zersetzern reicht
jedoch diese Maßnahme nicht aus, um den gewünschten Ausgleicheffekt zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird daher der Umlauf des Elektrolyten in einfacher
und vorteilhafter Weise verstärkt. Die Ausnehmungen an den Elektroden werden erfindungsgemäß
nicht unmittelbar mit der benachbarten Zelle, sondern mit einem Raum verbunden,
in dem keine Elektrolyse stattfindet und der erst in erheblicher
Entfernung
vorn Zellenboden in die benachbarte Zelle mündet.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird es ermöglicht, Elektrolyt
von dem einen Zellenraum, der einen Zelle in den benacb-' harten Zellenraum der
nächsten Zelle zu befördern, ohne ein dort elektrolytisch erzeugtes Gas durch mitgeführte
Mengen eines in der anderen Zelle entwickelten Gases zu verunreinigen. Der Raum,
der diese Flüssigkeitsleitung übernimmt, weist keinerlei Gasentwicklung auf, so
daß also der in ihn gelangte Elektrolyt sich darin von Gas befreit, dadurch spezifisch
schwerer wird und nach unten sinkt. Die im benachbarten Elektrodenraum durch das
darin erzeugte Gas hervorgerufene Elektrolytbe-,vegung, die durch den Auftrieb des
Gases von unten nach oben gerichtet ist, veranlaßt ein beschleunigtes und volumenmäßig
vermehrbares Übertreten des in dem keine Gasentwicklung aufweisenden Raum, nach
unten sinkenden Elektrolyten. Der Übertritt des Elektrolyten von dem einen zum anderen
Zellenraum geschieht durch die in den unteren Teilen der Zellenbauteile vorhandenen
Ausnehmungen, die in Abmessungen und Anzahl den Betriebsverhältnissen zweckmäßig
angepaßt werden. Durch die Erfindung werden auch die von Zelle zu Zelle oder durch
mehrere Zellenräume hindurchfließenden Schlupfströme auf ein unheachtliches Maß
verkleinert oder ganz ausgeschaltet.
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In den Fig. i und 2 ist beispielsweise ein elektrolytischer Wasserzersetzer
nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen sie :einen Aufriß (Fig.
i) und einen Grundriß (Fig. 2) von vier Zellen. Die beiden Stromanschlußelektroden
sind mit A und B
bezeichnet. Die Mittelelektroden C sind in Bipolarschaltung
angeordnet -Und weissen auf beiden .Seiten Vorelektroden D bzw.
D' auf. Zur Trennung der in den Zellen entwickelten beiden Gase sind DiaphragmenE
vorgesehen. Die Elektroden und Diaphragmen bzw. alle zellenbildenden Teile können
z. B. in ein vorhandenes Gefäß nach dem bekannten Trog--system eingebaut werden
oder auch zylindrisch . a usgebildet in konzentrischer Anordnun- e die Zellen
eines Wasserzersetzers runder Bauart bilden, wie die Fig. 3 im Aufriß zeigt. Es
ist ferner noch möglich, die Zellenbauteile nach Art der Filterpressen aneinanderzureihen.
Die Fig. i zeigt rein schematisch vier elektrolytische Zellen, die auf zwei Seiten
von den, Strain"nscliltißelelztroden A und B und- auf der Unterseite
von einem den elektrischen Strom nichtleitenden BodenF begrenzt werden. Nach oben
ist das so ausgebildete Gefäß durch einen Deckel G abgedeckt, der öffnungen N zum
Austritt der in den einzelnen Zellen entwickelten Gase aufweist. Zur Rückltitunti
des Elektrolyten ist außerhalb des Zellenkörpers eine Leitung I vorgesehen. Die
Anordnung des Raumes IC in dem keine Gasentwicklung stattfindet und durch den der
.EI ektrolyt von dem einen Zellenraum sich bewegt, ist in der Fig. i zwischen
der Vorel.ektrode D' und der Elektrode C vorgenommen. Dieser Raum steht durch öffnungen
L mit dem benachbarten Zellenraum in Verbindung- Die Diaphragmen E weisen in ihren
unteren Teilen ebenfalls Ausnehmungen Ill auf. Dadurch wird es möglich, die Elektrolytbewegung
durch mehrere Zellen hindun chzuleiten und so einen vollständigen Umlauf durch sämtliche
Zeilen in :einfacher Weise zu erreichen. Der Kreislauf des Elektrolyten wird durch
das Rohr J geschlossen.
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Es ist auch möglich, in jedem der Zellenräume benachbarter Zellen
einen Elektrolytführungs.raum vorzusehen, der mit dem jeweiligen Elektrodenraum
der nächsten Zelle durch Ausnehmungen verbunden ist. Durch diese Maßnahme wind erreicht,
daß innerhalb eines Zersetzers Elektrolytbe wegungen auftreten, die einander entgegengesetzt
sind. Eine solche Anordnung ist in schematischer Darstellung in Fig. 2 veranschaulicht.
Die im übrigen in Fig. i getroffene Anordnung der Teile zeigt in Fig.2 im Grundriß,
bei dem neben den den Zellenkörper begrenzciiden, beispielsweise als Elektroden
ausgebildeten Teile A und Bauch die beiden Seitenwände O und N ersichtlich
sind, den Einbau eines elektrolytführenden Raumes I( sowohl auf der einen :als ,auch
auf der anderen Seite der Elektroden C. Damit enthält also jeder Elektr odenraum
jeder Zelle eine Elektroly tführu:ng, die die benachbarten Zellenräume z. B. in
doppelter Weise verbindet. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß sowohl eine Elektrolytbewegung
von den Anoden nach den Kathodenräumen als auch eine.solche von den Kathoden nach
den Anodenräumen stattfindet. Durch zweckmäßige Anordnung dieser Räume -wird -ein
Kreislauf des Elektrolyten innerhalb des Zersetzers, wie in Fig.2 beispielsweise
durch Pfeile angedeutet ist, herbeigeführt.
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Die Begrenzungsflächen des Elektrolytführunggraumes I( können auch
unmittelbar als Elektrodenflächen dienen; sie können ferner zur Befestigung evtl.
vorgesehener Vorelektroden verwendet werden.
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Die Fig. 3 zeigt im Aufriß, und zwar in der linken Hälfte der Zeichnung,
die erfindungsgemäße Einrichtung bei einem Wasserzersetzer runder Bauart. Die Elektroden
C mit den Vorelektroden D und D' sowie die Diaphragmen E sind bei diesem Zersetzen
in besonderer Formgebung konzentrisch ineinandergesetzt. Die Stromanschlußelektroden
sind mit A und B bezeichnet. Die Elektroden
und Diaphragmen
weisen in ihren unteren Teilen Ausnehmungen L bzw. 1Y1 auf, wobei die Ausnehmungen
L die öffnungen für den in der Fig. 3 beispielsweise im Anodenraum angeordneten
Elektrolytenführungsraum I( bilden. Die eingezeichneten Pfeile ,,eben die Richtung
der Elektrolytbewegung, die im übrigen der bei Fig. i bereits beschriebenen ungefähr
gleich ist, von einem Zellenraum zum anderen bzw. fortschreitend von einer Zelle
zur anderen an, wobei zur Rückführung des Elektrolyten ebenfalls. eine Leitung J
außerhalb des Zellenkörpers vorgesehen. ist. Selbstverständlich kann .auch die Einrichtung
nach Fig.- 2 bei dem Wasserzersetzer nach Fig. 3 zur Anwendung gelangen.