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Gaselement mit über den Elektroden angeordneten Gasauffangbehältern
Die Erfindung betrifft ein Gaselement zur elektrischen Stromerzeugung. Solche Elemente
sind an sich bekannt und bestehen im wesentlichen aus wenigstens zwei Elektroden,
-die aus einem porösen bzw. gasdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material
hergestellt und in einem mit einer leitfähigen Flüssigkeit gefiillten Behälter eingetaucht
sind. Zum Zwecke der elektrischen Stromerzeugung wird an jede dieser Elektroden
ein Gas herangeführt, z. B. an die eine Elektrode Sauerstoff und an die .andere
Wasserstoff. Zum Regeln -der Gaszufuhr zu den Elektroden ist es üblich, an sich
bekannte Gashähne bzw. von Hand einstellbare Durchlaßventile in die Gasleitungen
einzuschalten. Auch ist es bekannt über den Elektroden je einen Behälter vorzusehen,
um in diesen überschüssiges Gas aus den Elektroden aufzufangen, von wo es zur weiteren
oder wiederholten Verwendung den Elektroden zugeführt werden kann.
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Der Zweck der Erfindung ist, diese mit Gasauffangbehältern über den
Elektroden versehenen Gaselemente zu verbessern, um den Betrieb möglichst gefahrlos
und auch wirtschaftlicher als bisher zu gestalten. Zu diesem Zwecke sind die Gasauffangbehälter
nichtmehr wie bisher ortsfest an demFlüssigkeitsbehälter des Gaselementes angeordnet,
sondern erfindungsgemäß als Mittel zum Regeln der Gaszufuhr zu den Elektroden nutzbar
gemacht. Hierzu sind an sich bekannte, entsprechend ihrer Gasfüllung auf und ab
bewegliche Schwimmglocken über den Elektroden angeordnet, die in bekannter Weise
zum selbsttätigen Steuern der in .den Gaszuleitungen der Elektroden befindlichen
Regulierventile verwendet werden. Die Möglichkeit, däß .den Elektroden unnütz viel
Gas zuströmen, das Gas nach Überfüllung der Auffangbehälter ins Freie entweichen
und so gewisse Gefahren herbeiführen kann, z. B. ,die Gefahr einer Knallgasbildung,
ist bei erfindungsgemäß verbesserten Gaselementen ausgeschlossen. Zu diesem Vorteil
kommt noch der weitere Vorteil hinzu, daß die Regelung der Gaszufuhr zu .den Elektroden
eine selbsttätige ist und .die Gaszufuhr als solche
keiner besonderen
Wartung mehr bedarf. In der erfindungsgemäß verbesserten Ausführung eines Gaselementes
gestaltet sich nunmehr dessen Betrieb gefahrlos und selbsttätig bei sparsamem und
wirtschaftlichem Gasverbrauch. Ist die höchst zulässige Gasfüllung der Schwimmglocken
erreicht, so wird der Auftrieb seinen Größtwert aufweisen und in einer z. B. bei
Stadt- und Ferngasbehältern bekannten Weise bewirkt haben, d@aß die weitere Gaszufuhr
aus dem Gasv orratsbehälter infolge Absperrung des Gaszufuhrventils unterbleibt.
Erfindungsgemäß sind jedoch Vorkehrungen getroffen, um die Elektroden auch weiterhin
mit dein für .den Betrieb des Gaselementes erforderlichenGas zu versorgen. Vorteil.hafterweise
ist hierzu für eine jede Gasleitung an einer Stelle hinter deren selbsttätig gesteuertem
Regel- oder Absperrventil eine unmittelbare Verbindung mit der entsprechenden Schwimmglocke
hergestellt und ein zweckentsprechendes Mittel, z. B. eine Gasumwälzpumpe, eingeschaltet.
Hierdurch wird das Gas aus der betreffenden Schwimmglocke zu der entsprechenden
Elektrode durch den zu dieser hinführenden und von .der Hauptgaszuführung abgesperrten
Teil der Gasleitun-- im Irreislauf umzewälzt. Zur weiteren Beschreibung der Erfindung
wird auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele Bezug genommen.
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Abb. i veranschaulicht ein Gaselement mit allen zum Verständnis .der
Erfindung unbedingt notwendigen Teilen in schematischer Darstellung, teils im Schnitt
und teils in Ansicht.
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Abb. 2 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
ebenfalls nur in schematischer Darstellung, teils im Schnitt und teils in Ansicht.
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Zunächst wird auf die Abb. i Bezug genommen. Der Behälter i ist mit
einer geeigneten leitfähigen Flüssigkeit, z. B. Säure oder Salzlösung, gefüllt und
weist zwei Elektroden 2, 3 auf, .die je aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten,
umgekehrt trichterförmigen Teilelektroden .I zusammengesetzt sind. Die Teilelektroden
d. bestehen aus einem geeigneten porösen und elektrisch leitfähigen Material, z.
B. aus Kohle oder aus einem an sich nicht leitfähigen, aber porösen Material, das
durch einen zweckentsprechenden Metallüberzug, z. B. durch einen solchen aus Bleischwamm
oder Platinmoor usw., elektrisch leitfähig gemacht ist. Sind die Teilelektroden.
oben offen, so ist es zweckmäßig, diese an oder nahe ihrem oberen Ende mit feinmaschigen
Ouersiebeki 5 aus leitfähigem Material auszustatten, um den von unten nach oben
hindurchziehenden Gasen eine möglichst große Oberfläche entgegenzusetzen. Unter
sich sind die Teilelektroden d. durch säurefeste elektrische Leiter 6 bzw. 7 zu
jeweils einer einzigen Elektrode 2 bzw. 3 starr zusammengeschlossen.
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Mit 8 und 9 sind die über je einer Elektrode vorgesehenen Gasglocken
oder Gasauffangbehälter bezeichnet, die erfindungsgemäß als schwimmende Gasbehälter
vorgesehen und zweckentsprechend geführt sind, z. B. durch seitliche Stangen io
in am Behälter i fest angebrachten Geradführungen i i.
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Mit 12 und 13 sind die je von irgendeinem geeigneten Gasvorratsbehälter
kommenden Gaszuführungsleitungen bezeichnet, deren eine z. B. Sauerstoff, während
die andere Wasserstoff führen kann. Die Enden 14, 15 einer jeden Gasleitung lassen
das betreffende Gas in die entsprechende Elektrode von unten her eintreten.
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Bei 16 steht die eine Leitung mit dem entsprechenden Gasbehälter 8
in unmittelbarer Verbindung. Ebenso ist die andere Gasleitung 13 mit dem entsprechenden
Gasbehälter 9 bei 17 unmittelbar verbunden. Zwischen den Gasbehälteranschlußstellen
16, 17 und den Gasausiaßenden 14., 15 ist je eine Gasuinwälzpumpe 18, i9 in jede
Gasleitung eingeschaltet. Statt einer Pumpe kann selbstverständlich auch irgendeine
andere zum Umwälzen von Gasen geeignete Vorrichtung eingeschalte werden. Damit sich
die Gasbehälter 8, 9 entsprechend ihrer Gasfüllung und dem dadurch bedingten Auftrieb
frei auf und ab bewegen können, darf ihr Zusammenhang mit Aden in sich starren Gasleitungen
natürlich nicht unnachgiebig sein. Inder schematischen Darstellung gemäß Abb. i
sind zwecks Ermöglichung .der Aufundabbeivegungen .der Gasbehälter Schlauchverbindungen
2o, :2 1, 22, 23 in die Gasleitungen 1z, 13 eingeschaltet.
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Wie und mit welchen Mitteln der elektrische Strom von den Elektroden
abgenoininen wird, ist für die Erfindung an sich nicht von Bedeutung. In Fig. i
sitzen die Stromklemmen 2d., 25 seitlich unmittelbar an den schwimmenden Gasbehältern
8, 9, während sie mit den Elektroden unter diesen Gasbehältern zweckentsprechend
elektrisch leitend v erbunden sind, z. B. durch die Gasbehälter selbst, sofern diese
aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind.
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Im Maße der Gaszufuhr zu den Elektroden bzw. im Maße des Gasverbrauches
an den Elektroden wird der Gasinhalt der Gasbehälter gewissen Schwankungen unterworfen
sein. Der dadurch sich ergebende verschieden große Auftrieb der Gasometer wird erfindungsgemäß
ausgenutzt, um die Gaszufuhr entsprechend zu regeln bzw. abzusperren oder wiederherzustellen.
Gesperrt wird die Gaszufuhr,
sobald .der betreffende Gasometer seinen
höchst zulässigen Stand erreicht hat. Die entsprechende Umwälzpumpe 18 bzw. ig sorgt
dafür, daß die Gaszufuhr zu der entsprechenden Elektrode nicht unterbrochen wird.
Hierbei wird das Gas aus dem Gasbehälter zu der entsprechenden Elektrode im geschlossenen
Kreislauf über die Elektroden umgewälzt.
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Wie und mit welchen Mitteln die Gasometer ihre Aufundabbewegung in
eine Steuerbewegung der in Fig. i nicht dargestellten und an sich auch bekannten
Regel- oder Absperrventile umsetzen, ist an sich beliebig. Um dennoch ein besonderes
Beispiel zu bringen, wird nunmehr auf die Abb. 2 Bezug genommen.
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Soweit .die einzelnen Teile des Gegenstandes .der Abb.2 mit dem des
Gegenstandes der Abb. i übereinstimmen, sind sie mit denselben Bezugszeichen wie
in Abb. i versehen.
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Als Gasvorratsbehälter sind z. B. Druckflaschen 26, 27 dargestellt,
deren Auslaßventile 28, 29 zur Inbetriebsetzung des Gaselementes i geöffnet werden
müssen. Bekannte Druckreduzierventile 30, 31 sorgen dafür, daß die hochgespannten
Gase aus den Flaschen 26, 27 zu den Elektroden mit einem entsprechend verringerten
Druck hinströmen.
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Die Gasbehälter 8, 9 sind zum Zwecke ihrer Geradführung an Parallellenker
32 bzw. 33 angeschlossen, und zwar z. B. mit senkrecht hochstehenden Stangen 34,
35, die je mit einem dem Regel- oder Absperrventil 36, 37 der entsprechenden Gasleitung
zugehörigen Ventilhebel 38 bzw. 39 gelenkig zusammengeschlossen sind. Einer besonderen
Erläuterung der Wirkungsweise bedarf es nicht, denn aus der. Zeichnung geht klar
und :deutlich hervor, wie hier die Aufundabbewegung der Gasbehälter die Regel- oder
Absperrventile 36, 37 steuert.
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Die Anschlüsse der Gasleitungeni2 und 13 an die schwimmenden Gasbehälter
8 und 9 sind in der Ausführung gemäß Abb. 2 derart hergestellt, daß die entsprechende,
das Gas aus ,dem Gasvorratsbehälter 26 oder 27 zuführende Leitung mit ihrem freien
Ende 4o bz-%v. 41 von unten her in .den schwimmenden Gasbehälter einmündet. Der
zu der entsprechenden Gasumwälzvorrichtung 18 oder i9 hinführende Teil der Gasleitung
stellt einen an sich selbständigen Leitungsabschnitt dar, der mit seinem einen Ende
42 bzw. 43 ebenfalls von unten her in ,den entsprechenden Gasbehälter eingeführt
ist. Es ist diese Anordnung bzw. Leitungsführung zur Herstellung der Verbindung
zwischen der Gaszuleitung und dem schwimmenden Gasbehälter einerseits und .der Gasumwälzleitung
andererseits eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige, weil sie den Gasbehältern
vollkommen freie Beweglichkeit läßt, im Gegensatz zu den in -der Ausführung gemäß
Abb. i z. B. vorgesehenen Schlauchverbindungen 20, 21, 22, 23, die der Aufundabbewegung
der Gasometer immerhin einen gewissen Widerstand entgegensetzen.
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Auf konstruktive Einzelheiten der hier dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele ist die Ausführung der Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt.