DE755942C - Elektrolytische Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff im Druckzersetzer - Google Patents

Description

• Elektrolytische Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff im Druckzersetzer Bei Wasserzersetzern nach Flilterpressenbauart, bei denen, die Gase unter höherem Druck erzeugt werden, ist es notwendig, das Zellenpaket in einen druckfesten Raum einzubauen: und den Druck, unter welchem die Gase entstehen, auch außerhalb des Zellenpaketes in diesem. druckfesten Raium aufrechtzuerhalten. Das ist deshalb erforderlich, da es nicht möglich wäre, durch starkes Zusammenpiressen des Zellenpaketes eine völlige Abdichtung nach außen zu erzielen, sobald im Innern der Zellen ein wesentlich erhöhter Druck herrscht. Zur Lösung dieser Aufgabe sind bereits Vorschläge gemacht worden, die- grundsätzlich nach den drei folgenden Prinzipien arbeite:: r. Der Zellenkörper wird möglichst eng von dem druckfesten Körper umschlossen. Es treten geringe Laugenmengen aus dem Zellenkörper in den druckfesten Körper aus, die jedoch, sobald in dem kleinen Zwischenraum derselbe Druck wie im Innern des Zellenkörpers herrscht, -ein, weiteres Austreten von Lauge verhindern. Diese Art der Abdichtung hat den Nachteil, daß die austretende heiße Lauge die zur Dichtung und Isolation verwendeten Stoffe in höherem Maße angreift und langsam zerstört oder wenigstens so, verändert, daß die Isolation, die zwischen den einzelnen Zellenteilen bestehen ruß, in Frage gestellt wird.
• 2. Der Zwischenraum zwischen der Innenwand des Druckkörpers und dem Zellenkörper wird mit Gasen gefüllt. Dafür kommt sowohl ein bei der Elektrolyse erzeugtes Gas, beispielsweise Wasserstoff, oder auch ein inertes Gas, wie Stickstoff, in Frage. Der Druck dieser Gase ruß stets mit dem Druck der durch die Elektrolyse erzeugten Gase völlig übereinstimmen, da im anderen Falle entweder Lauge in den Zwischenraum aus dem Zellenkörper austritt. oder Gas in die Zellen eintritt und dort den hohen Reinheitsgrad der elektrolytisch erzeugten Gase verringert.
• 3. Die dritte Möglichkeit besteht darin, eine Flüssigkeit, die, elektrolytisch nicht zersetzt wird, anzuwenden. Es, ist bekannt, für diese Zwecke Isolierflüssigkeiten, wie Paraffine, Clophen u. dgl., zu verwenden. Die Anwendung solcher Flüssigkeiten hat aber den `, achteil, daß sie durch austretende Lauge leicht verunireinigt werden, wodurch ihre isolierende Wirkung vermindert oder aufgehoben wird. Man ist daher gezwungen, solche isolierende Zwischenflüssigkeiten fortlaufend einer Reinigung zu unterziehen, was die Anwendung einer sehr komplizierten Apparatur erforderlich macht. Außerdem ist die weitaus überwiegende Mehrzahl aller Isolierflüssigkeiten brennbar. Auch sind die spezifischen Wärmen dieser Isolierflüssigkeiten gering, so daß sie nur eine schlechte Kühlwirkung ausüben können. Wird das Austreten von Lauge dadurch verhindert, daß man die isolierende Flüssigkeit unter einen höheren Druck setzt als der ist, der im Zellenpaket herrscht, so besteht wiederum die Gefahr, daß Isolierflüssigkeit in die Zellen eintritt und dort den Elektrolyt verunreinigt und dadurch die Elektrolyse stört. Der Eintritt von solchen Isolierflüssigkeiten. wird dadurch noch besonders gefährlich, daß der in de:,m Zersetzer entstehende hochkomprimierte Sauerstoff leicht zu einer Entzündung der Isolierflüssigkeit führen lca,nn,.
• Das erfindungsgemäße Verfahren, vermeidet diese Nachteile und löst die Aufgabe der Abdichtung und Kühlung des Zellenpaketes in einfachster Weise dadurch, daß zur Füllung des Raumes zwischen Zellenkörper und Druckbehälter Wasser zur Anwendung gelangt, dessen g,=-ringe, Leitfähigkeit ständig aufrechterhalten wird.
• Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Wasser unmittelbar zur Speisung verwendet werden kann. Geringe Und chtigkeiten spielen deshalb keine besondere Rolle. Ist der Druck des Wassers im Zwischenraum größer als der Druck im Zersetzer, so treten geringe Mengen reinen: Wassers ein, die also nur im gleichen Sinne wie die Speisung wirken. Ist der Druck im Zellenpaket höher, so geht trotzdem keine Lauge verloren, da das außen befindliche Wasser, welches diese Lauge mitnimmt, später ja zur Speisung verwendet wird und so die Lauge wieder dem Zellenpaket zuführt.
• In der Fig. i ist ein Druckzersetzer dargestellt, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. i stellt das druckfeste, zylindrische Außengefäß dar, das durch zwei Deckel 2 und 3, von denen der eine mit dem negativen und der andere mit dem positiven Pol verbunden ist, verschlossen ist. Isolierende Dichtungen. d. verhindern einen Stromsch luß durch den zylindrischen Körper i. Durch Zugschrauben 5 wird der ganze Zersetzerblock zusammengehalten. Das Zellenpaket ist schematisch dargestellt und mit 6 bezeichnet. Durch das Rohr 7 tritt reines Wasser in den zylindrischen Zellenraum 8 zwischen Zellenpaket und Druckkörper ein. Es durchströmt diesen und verläßt ihn durch das Rohr g. Selbstverständlich kann das Wasser auch unmittelbar nach Durchströmen des Druckkörpers in das Zellenpaket eintreten. Federn io, die sich an dem Deckel 3 abstützen, bewirken, daß das Zellenpaket mit entsprechendem Druck zusammengepreßt wird, wodurch die erforderliche Abdichtung erreicht wird. Das durchströmende Wasser entfernt evtl. austretende Spuren von Alkali, so daß das elektrische Leitvermögen am Umfang des Zellenpaketes stets niedrig bleibt. Kontrolliert man die spezifische Leitfähigkeit des durch Rohr 7 eintretenden und durch Rohr g austretenden Wassers, so wird jede unzulässige Undichtigkeit des Zellenpaketes sich sofort durch eine unerwartet starke Erhöhung der Leitfähigkeit zu erkennen geben.
• Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere Wasserzersetzer in Serie zu schabten und hintereinander von Wasser in einem einzigen Kreislauf durchfließen zu lassen. Es ist zweckmäßig, wie dies auch in der Fig. i zum Ausdruck kommt, das Wasser im Zwischenraum zwischen Druckkörper und Zellenpaket ständig zu erneuern und es gegebenenfalls nach Reinigung, vorzugsweise Kühlung, wieder zu verwenden.
• Durch die Strömung des Wassers wird in einfacher Weise auch eine sehr wertvolle Kühlung des äußeren Randes des Zellen paketes erzielt. Die spezifische Wärme des Wassers liegt wesentlich höher als die der bekannten organischen Isolierstoffe, se daß die Kühlwirkung bei: der Anwendung von Wasser bedeutend besser ist als die durch organische Flüssigkeiten, erzielbare. Außerdem geht keinerlei Alkali, verloren, da ja der Elektrolyt, nachdem er den Zwischenraum 8, gegebenenfalls mehrere solcher Zwischenräume, durchflossen hat, zur Speisung der Zellenpakete verwendet wird. Um die Kühlwirkung besonders. zu erhöhen, kann mau das Wasser unter Zwischenschaltung von Kühleinrichtungen mehrmals urnpurnpen, bevor es zur Speisung Verwendung findet.
• Sind: mehrere Druckzersetizer hintereinandergeschaltet, so kann das Wasser auf seinem Wege zwischen zwei Drackzersetzer einer Zwischenkühlung unterworfen werden. Beim mehrfachen Umpumpen. dies Wassers besteht die Möglichkeit, dieses jedesmal, z. B. auf elektroosmotischem Wege, zu reinigen und dadurch die Leitfähigkeit wieder auf den gewünschten niedrigen, Wert herabzusetzen. Durch eine solche Maßnahme gewinnt man gleichzeitig einen; an Lauge angereicherten Elektrolyt, den man in vielen Fällen ohne weiteres zur Speisung der Zellen verwenden kann.
• Fig. 2 stellt gegenüber Fig. i in vergrößertem Maßstab dar, daß auch, in einfacher Weise eine absolut sichere Isolation der einzelnen: Zellenrahmen: gegeneinander und auch gegenüber dem Druckkörper i erreicht wird. Die Zellenrahmen n i sind an ihrem, äußeren Umfang mit einer Isolation 12, z. B, aus vulkanisiertem Gummi, ausgestattet. Die Diaphragmen sind mit 13 bezeichnet. Auch der Druckkörper i kann, auf seiner Innenseite eine Isolierung 14 aufweisen. Durch Kühlung und lunch Geringhalteu der Leitfähigkeit des Wassers wird gemäß der Erfindung die Deanspruchung der verwendeten Isoliermaterialien so stark herabgesetzt, daß gewöhnliche Isolierstoffe, die unter den sonst üblichem Bedingungen restlos versagen, verwendet werden können. Die Verwendung von reinere Wasser als Füllflüssigkeit gibt die Möglichkeit, einen- Austritt von Lauge und" Gasen aus dem Zellenpaket dadurch praktisch zu verhindern, daß man das Wasser im Zwischenraum unter einen gegenüber dem im Zellenpaket herrschenden Druck etwas erhöhten Druck setzt. Kommt es dabei zu einem geringfügigen Eintritt von Wasser in die Zellen, so@ schadet dieses nicht im mindesten. Die Regelung der Strömung und: des herrschenden Druckes. im Zwischenraum zwischen Zellenpaket und Druckkörper erfolgt vorteilhafterweise selbsttätig in Verbindung mit der Elektrolytnachfüllung und, der Druckausgleichvorrichtung.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff ,im Druekzers-etzer, bei dem der Rauar zwischen Zellenkörper und: Druckbehälter mit einer Flüssigkeit geringer Leitfähigkeit gefüllt ist, gekennzeichnet durch die Anwendung von Wasser, dessen geringe Leitfähigkeit ständig aufrechterhalten wird.
2. 2. Ausführungsform, des Verfahrens gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß, das. -Wasser erneuert und gegebenenfalls nach Reinigung und voarzugsweise Kühlung wieder benutzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und, 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das. Wasser unter einem Druck gehalten wird,, der höher ist als, der im Zellenkörper herrschende. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 499 434, 5 i4 391, 529 068, :677 539.