DE73224C - Verfahren zur Verminderung der bei gewissen elektrolytischen Prozessen erforderlichen Energie - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PAtENtSCHRIFT

Energie.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 17. August 1892 ab.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren bezweckt die rationelle Ausnutzung der bei gewissen elektrolytischen Zersetzungsprocessen auftretenden chemischen Energie, bezw. der hierbei frei werdenden Bildungswärme, und zwar für den Procefs selbst, so dafs hierdurch die sonst zur Durchführung desselben nothwendige elektrische Energie, welche von irgend einer Stromquelle geliefert werden mufs, wesentlich verringert wird.

Thatsächlich ist es bei allen bis jetzt in Vorschlag gebrachten elektrolytischen Verfahren ein nicht zu beseitigendes Erfordernifs, diejenige elektromotorische Kraft in Anwendung zu bringen, welche der Bildungswärme des Elektrolyts äquivalent ist. Diese erhellt beispielsweise daraus, dafs die Elektrolyse einer Lösung von 2 Na Cl eine Spannung von 4,184 Volt erfordert, weil die BÜdungswärme dieses Salzes in wässeriger Lösung, welche überwunden werden mufs, 193 020 Gramm-Calorien beträgt. Demnach kann selbst die theoretische Pferdekraft, zu 736 Volt-Amperes gerechnet, pro Stunde nicht mehr als

= 175 A. X 1,3 g Cl = 227,5 g Cl

4,2

liefern, und dieser grofse Kraftverbrauch bildet auch hauptsächlich das Hindernifs, welches der Anwendung der Elektrolyse zur industriellen Gewinnung von Bleichmitteln und Alkalien bis jetzt im Wege steht. ' .

Dieser Kraftverbrauch kann nun durch Anwendung des nachstehend beschriebenen Verfahrens sehr wesentlich herabgemindert werden, wodurch es möglich wird, die Elektrolyse für Zwecke der Industrie auch in allen jenen Fällen anzuwenden, wo die bestehenden Kraftverhältnisse dies bisher unmöglich machen.

Das Kennzeichnende dieses Verfahrens besteht darin, dafs die Bildungswärme, welche bei den während der Elektrolyse vor sich gehenden secundären Processen - frei wird und bis jetzt ungenutzt verloren geht, durch Anbringung einer dritten Elektrode in elektrische Energie übergeführt wird; dieser, aus einer bisher nicht ausgenutzten Kraftquelle erhaltene elektrische Strom wird für den Procefs selbst verwendet und leistet hierbei den gröfsteii Theil der gesammten Zersetzungsarbeit.

Zur Ausführung des Verfahrens wird, wie dies wiederholt vorgeschlagen wurde, eine Quecksilberkathode benutzt; jedoch wird an derjenigen Stelle des Apparates, an welcher diese Quecksilberkathode . mit Wasser oder einem anderen Körper in Berührung kommt, um das Kathion daraus zu entfernen, eine Elektrode angebracht, durch welche die als Wärme frei werdende Energie sofort in Elektricität übergeführt wird. Das als Kathode bei der Elektrolyse benutzte Quecksilber wird also in Gegenwart einer eigens zu diesem Zweck angeordneten Elektrode und derjenigen Flüssigkeit, an welche das im Amalgam enthaltene Metall gebunden werden soll — Wasser, wenn Hydroxyde, oder Säuren, wenn Salze gebildet werden sollen — als Anode und die erwähnte (dritte) Elektrode als Kathode geschaltet.

Der elektrolytische Apparat besteht demnach aus zwei Theilen: a) aus einem Zersetzungsraum, der den Elektrolyt enthält, und b) aus einem Bildungsraum, der diejenige Flüssigkeit enthält, an welche das im Zersetzungsraum abgespaltene Kathion gebunden werden soll. Der Zersetzungsraum enthält eine aus geeignetem Material hergestellte Anode', und Quecksilber als Kathode, welch letzteres aber gleichzeitig die Anode des Bildungsraümes bildet und daselbst einer anderen Kathode gegenübersteht, so dafs der ganze Apparat drei Elektroden besitzt, von denen die durch das Quecksilber , gebildete eine doppelte Rolle spielt, nämlich als Kathode für den Zersetzungsraum und als Anode für den Bildungsraum.

Hierdurch wird erreicht, dafs die bei der Bildung des Hydroxydes oder Salzes frei werdende'Bildungswärme in Elektricität umgesetzt wird, welche für den elektrolytischen ZersetzLingsprocefs selbst nutzbar gemacht wird, weil sie nicht, wie bei Secundärbatterien, nach aufsen abgeleitet, sondern im Apparat selbst zur Entlastung derjenigen Hauptstromquelle verwendet wird, welche die Spaltung des Elektrolytes bewirkt.

Es ist wohl bekannt, ein elektrolytisch erzeugtes Metallamalgam zur Stromerzeugung zu benutzen; das wesentlich Neue des vorliegenden Verfahrens liegt aber darin, diese Stromerzeugung infolge Anwendung einer besonderen (dritten) Elektrode als fortdauernde Wirkung einer mit derselben parallel laufenden elektrolytischen Zerlegung auftreten zu lassen und sie für. diese Zerlegung, also im Apparat selbst, nutzbar zu machen, so dafs die Bildung eines Körpers, zu dessen Gewinnung die Elektrolyse in Anwendung gebracht wird, gleichzeitig den weitaus gröfseren Theil des zu seiner eigenen Abspaltung nothwendigen Stromes selbst liefert, wodurch ein neuer höchst bedeutender technischer Erfolg erreicht und eine bisher völlig werthlos verlaufene Reaction technisch nutzbar gemacht wird.

Um den Verlust an Wärmearbeit zu vermeiden, welcher durch die Zersetzung von .Wasser infolge des abgespaltenen Natriums eintreten würde, und um gleichzeitig eine Depolarisation infolge des dabei nascirenden Wasserstoffes zu umgehen, fügt man dem Wasser in der Bildungszelle Natriumnitrat zu und erhält dadurch gleichzeitig neben der Vermehrung des Hydroxydes noch Ammoniak als werthvolles und beim Eindampfen der Natriumhydroxydlösung einfach davon zu trennendes Nebenproduct.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Das Verfahren, die bei den secundären Vorgängen eines elektrolytischen Zerlegungsprocesses frei werdende Wärmearbeit zur Verminderung .der für die primäre Elektrolyse erforderlichen Energie nutzbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, dafs das bei der Elektrolyse in der Zersetzungszelle als Kathode benutzte Quecksilber zugleich als Anode in einer besonderen Bildungszelle mit einer dritten Elektrode geschaltet wird, wodurch die in Elektricität umgesetzte Bildungswärme in die Zersetzungszelle zurückgeführt wird, so dafs für die daselbst vor sich gehende Zerlegung nur ein um diese Elektricitätsmenge verminderter · Hauptstrom nothwendig wird.