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Elektrolyt für unmittelbare elektrische Warmwasser-Radiatorenheizung
mit Elektroden Es ist bekannt, zur Erwärmung von Leitungswasser mit elektrischer
Energie in Radiatoren Elektroden aus Kohle, Graphit oder auch Platin zu verwenden,
wobei eine unmittelbare Erwärmung des Wassers durch elektrischen Strom geeigneter
Spannung bei geeignetem Zwischenraum zwischen den Elektrodenpolen erzielt wird.
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In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß die obige Heizungsmethode
nur mit Leitungswasser anwendbar ist, welches gelöste Salze, wie NaCl, KCl, CaCl2,
MgC12, Na2S04, M9SOx o. dgl, enthält. Verwendet man aber destilliertes Wasser oder
ein salzfreies Bergquellwasser oder Regenwasser, Eiswasser o. dgl., so wird bei
Anwendung der obigen Heizmethode keine Erwärmung des Wassers auch bei zzo und sogar
bis 25o Volt erzielt, da kein Stromdurchgang stattfindet. Da zudem Leitungswasser
in verschiedenen Gegenden verschiedene Mengen der obigen Salze als Leitsalze jenthält,
so ist @es bei der Ausführung des genannten Heizverfahrens in verschiedenen Gegenden
unmöglich, eine gleichmäßige- Heizwirkung mit ein und derselben Elektrode im gleichen
Radiator zu erzielen. Ein weiterer Machteil der genannten Heizungsart mit Leitungswasser
auch bei Anwesenheit genügender Leitsalzmengen besteht darin, daß durch elektrischen
Strom spaltbare lösliche Salze in Anionen und Kationen zerlegt werden, z. B. hTa
Cl in Na und Cl, und freies Chlor die Elektroden angreift und zerstört oder Gase
in die zu heizenden Wohnräume dringen. Auch ,Kohle- und Graphitelektroden können
bei Wechselstrom durch an der Kathode ausgeschiedene A1kalüonen angegriffen werden,
und es kann sogar Wassergas C O + H2 auftreten und die Wohnräume vergiften.
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Die Anwendung von Metallelektroden irgendeiner Ausführung außer Platin-
oder Platin-Iridium-Elektroden ist unmöglich, da diese in kürzester Zeit verbraucht
werden. Durch Anwendung von Platinelektroden. allein wird ,aber die Gefahr der Gasbildung
nicht behoben.
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Durch die Erfindung wurde ein Weg gefunden, um die geschilderten Schwierigkeiten
durch Auswahl geeigneter Elektrolyte erfolgreich zu überwinden. Es wurde festgestellt,
daß nicht nur gute Graphitelektroden, sondern
auch billige Eisenelektroden
als Heizelektroden zur unmittelbaren Warmwasserheizung in Radiatoren anwendbar sind,
und zwar sowohl bei paralleler als auch bei Serienschaltung mehrerer Elektroden
mit Zwischenräumen untereinander, die mit Flüssigkeit gefüllt sind, wenn dabei bestimmte
geeignete Elektrolyte verwendet werden.
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Als geeignete Elektrolytsalze wurden erfindungsgemäß festgestellt:
die Doppeltsalze der Erdalkalimetall@e mit Alkahhydroxyden und/oder ätzalkalilösliclte
Schwermetallhydroxyde. Verwendet man diese Salze in verdünnter Lösung als Zusätze
zu destilliertem oder salzarmem Wasser, so wird eine gleichmäßige gute Stromleitung
und damit Heizung erzielt, ohne daß Zerstörungen an Graphit-oder Kokselektroden
auftreten oder billige Eisenelektroden bei Wechselstrom angegriffen werden. Die
letzteren verhalten sich in solchen Elektrolyten fast wie Platin, und es ist kein
Auftreten von schädlichen Gasen oder Wasserstoffgas auch bei Spannung von 22o bis
25o Volt zu bemerken.
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Erfindungsgemäß kann man aber auch Leitungswasser mit geringem Gehalt
am löslichen Leitsalzen, wie Na Cl, K Cl, Mg C12, Na S01, M9S04 USW- unschädlich
und auch für Eisenelektroden anwendbar machen, wenn man der Elektrolytlösung solche
Mengen von Alkalibleihydroxyden oder Alkalisilberhydroxyden zufügt, daß die Chlor-
und Sulfatanionen mit Bleikationen zu nicht löslichen Verbindungen umgesetzt werden.
Mit den Kationen der im Leitungswasser enthaltenen Salze werden sodann reine Hydroxydverbindung,en
gebildet, während die Verbindungen der Anionen, z. B. Bleichlorid, Bleisulfat usw.,
als Niederschlag ausscheiden, so daß freies Chlor oder Sulfat die Elektroden nicht
mehr angreifen können.
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Hierdurch -Wird es möglich, nicht nur Graphit-, sondern auch Kokselektroden
bei paralleler wie auch bei Serienschaltung einzelner Elektrodenstrecken für eine
gasfreie und sich nur langsam abnutzende (in 2 bis 3 Jahren durch kolloide Zerstäubung)
unmittelbare Heizung von Radiatoren zu verwenden.
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Die Anwendung solcher Doppeltsalze der Alkalihydroxyde mit Erdalkalimetallen,
z. B. Alkalialuminate, insbesondere bei Anwesenheit von Alkaliblei- oder -silberverbindungen
für die Zwecke der Erfindung war bisher nicht bekannt, und es war auch nicht vorauszusehen,
wie diese sich unter der Einwirkung von Wechselstrom hoher Spannung verhalten. Die
Anwendung einzelner dieser Hydroxyde gibt nicht die gleichen Erfolge, da z. B. Na
011 direkt und nicht in Doppeltsalzform mit Aluminium oder Blei, Zink, Kupfer usw.
Kohleelektroden langsam angreift und auch Gasbildung festzustellen ist, während
bei NaOH in Verbindung mit Aluminiurnhydroxyd (in Form von Natriumaluminat) solche
Nebenerscheinungen nicht auftreten. Ein kleiner Überschuß von Ätzalkali ist nicht
nur unschädlich, sondern sogar zu empfehlen, da er die Lösbarkeit des Aluminiumhydroxyds
bei der Heizung fördert.
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Ebenso bildet ein Zusatz von Bleioxyd, in Ätzalkali in stöchiometrischen
Verhältnissen gelöst, zu Alkalialuminat schon in Mengen von i bis 3% ein gut leitendes
und Chlor- wie Sulfatanionen beseitigendes und andere ätzende Ionen verbindendes
Mittel, das alle Schwierigkeiten zu beseitigen erlaubt, die bei der Anwendung von
salzhaltigem Leitungswasser in Radiatoren. mit unmittelbarer Elektrodenwasserheizung
auftreten. Salpetersaure Salze, die bei der Anwendung dieser Zusätze nicht ausgeschieden
werden, kommen in Leitungswasser nur selten vor.
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Die Zusatzmengen der Salze zu dem Elektrolytheizwasser sind nur gering.
Es genügen für i 1 Wasser z. B. io g Natriumaluminat und 2- Bleioxyd, die man in
5 g 5oo'oiger Ätzalkalilösung auflöst, um alle Chlor- und S 03-Anionen unschädlich
zu machen und bei 22o Volt einen Heizstrom bis 5 bis 6 Ampere zu erzielen, wenn
man beispielsweise eine Heizelektrode aus einfachem Eisen von 3oomm Länge mit acht
in Serie geschalteten Elektrodenzwischenraumstrecken, die eine Breite von o,5 mm
haben und mit Elektrolyt gefüllt sind, verwendet.
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Wendet man nur zwei Elektroden z. B. aus Graphit mit einem Zwischenraum
von 5 mm zwischen den Elektrodenspitzen an, so genügen für i 1 Elektrolytheizwasser
schon 3 bis 5 g Natriumaluminat bei Anwesenheit von i bis 2- Natriumbleihydroxydsalz.
Für salzreiches Wasser genügen schon geringere Mengen.
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Die Konzentrationen der Elektrolyte und Verhältnisse der Elektrolytzusätze
hängen von der angewendeten Spannung, der Länge der Zwischenräume zwischen zwei
Elektrodenspitzen, bei Serienschaltung von der Zahl der einzelnen Elektrodenzwischenraumstrekken,
von der gewünschten Heizwirkung sowie Anheizgeschwindigkeit ab. In kaltem Zustand
ist die Leitfähigkeit geringer, und je nach der Elektrolytzusammenstellung steigt
diese bei der Erwärmung auf die 2- bis 3fache Stromstärke.