DE838023C - Wasserstoffelektrolytzähler mit durch Kippen entleerbarem Meßrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserstoffelektrolytzähler mit durch Rippen entleeribarem Meßrohr. Eine bekannte Bauform eines solchen Zählers ist in Fig. ι und 2 dargestellt. Ein Glasgefäß mit einem Anodenraum i, einem Meß rohr 2 und einer anschließenden gloekenartigen Erweiterung 3 ist teils mit Elektrolyt 4, teils mit Wasserstöffgas 5 gefüllt. Eine Anode 6 taucht zum Teil in den Elektrolyt. Eine als Gitterkammer ausgebildete Kathode 7 ist unter der Auffangglocke 3 des Meßrohres 2 angeordnet. NN ist das Elektrolytiiiveau in der Anodenkammer, KK ein gedachtes Niveau, das durch eine Eintauchkante 8 der Glocke 3 geht. Diese Kante muß unter das Niveau Λ\Υ ragen, damit der Elektrolyt nicht einfach aus dem Meß rohr 2 ausfließen kann. Die elektrischen Anschlüsse sind der Einfachheit halter weggelassen.

Iteii Stromd'urehgang wandert Wasserstoff von der Anode 6 zur Kathode 7 und steigt von dort in Blasenform in das Meßrohr 2 empor. Der Meßrdhrstand kann mit Hilfe einer dler Eiitifadhlheit halber weggelassenen Skala abgelesen werden. Nach dem Ablesen wird der Zähler in die Stellung der Fig. 2 um i8o° gekippt, ,und zwar durch Drehung im Sinne des Pfeils P. Bei der Kippbewegung füllt sich das Meßrohr in bekannter Weise wieder mit Elektrolyt bis aum Niveau KK, darm wird der Zähler für die neue Messung im Sinne des Pfeils p zurückgekippt. Damit der Zähler von Anfang an richtig arbeitet, muß in der Kathodenkammer 7 Wasserstoff sein. Die Gründe dafür sind aus der Literatur bekannt. Um dies mit Sicherheit Z.U erreichen, muß die Kathode nach dem Kippen (Fig. 2) unter allen Umständen aus dem Elektrolyt austauchen, anderenfalls ersäuft sie. Die Kammer, die aus einer Glastasche mit Gitterfenster besteht, hat bei engmaschigem Gitter, und ein solches wird in der Regel verwendet, die Tendenz, einmal eingedrungenen Elektrolyt durch Kapillarkräfte auch

im ausgetaudhten Zustand festz'ulhalten. Um nun trotzdem eine sichere Entleerung der Kammer zu erzielen, kann sie mit einer Absauigkapillare 9 in bekannter Weise verseilen 'werden. Die in diieser Kapillare nach dem Kippen (Fig. 2) befindliche, über das Niveau NN ragende Flüssigkeitssäule muß so hoch sein, daß ihre Saugkraft die Kapillarkräfte am Gitter übersteigt, also die kapillare Membran in den Gittermaschen zerreißt, so daß durch sie Wasserstoff ins Kammerinnere eingesaugt werden kann.

Die Notwendigkeit, daß im gekippten Zustand (Fig. 2) die Kathodenkammer 7 austauchen muß, zwingt dazu, diese Kammer im gekippten Zustand oberhalb des Niveaus KK der Eintauchkante anzuordnen. Im !Betriebszustand (Fig. 1) liegt sie aber dann unterhalb dieses Niveaus. Da nun das Niveau KK in diesem Zustand unter dem Niveau NX liegt und dieses Niveau NN die wirksame Zone

ao der Anode 6 bestimmt, liegt bei den bekannten Wasserstoffelektrolytzäh'lern mit Kippentleerung die Kathode 7 immer wesentlich, beispielsweise 1,5 cm tiefer als die wirksame Anodenzone. Diese Relativlage der beiden Wasserstoffelektroden 6, 7 hat einen um 1,5 cm höheren Flüssigkeitsdruck an der Kathode zur Folge. Der dadurch bedingte Wasserstoffkonzentrationsunterschied erzeugt eine Gegen-EMK, die einerseits die Messung fälscht, insbesondere auch die Anlaufgrenze des Zählers hinaufsetzt, andererseits bei abgeschaltetem Zähler einen Rücktransport des Wasserstoffes verursacht, falls, wie üblich, der Zähler einen Nebenwiderstand hat. Auch dadurch ergeben sich Fehlmessungen. An sich sind die Fehler zwar verhältnismäßig klein, machen sich aber doch bemerkbar, wenn es sich um höhere Meßgenauigkeit handelt. Die Gegen-EMK steigt besonders dann noch höher an, wenn nach Ansammlung eines genügenden Wasserstoffvorrats in der Kathodenkammer unter Überwindung der Kapillarkräfte am Gitter eine Gasblase sich vorwölbt, weil dabei der Gasdruck in der Kammer gesteigert werden muß und jede derartige Gasdrudksteigerung eine Erhöhung der Gegen-EMK hervorruft. Unmittelbar nach dem Abschalten des Stroms liegt dieGegen-EMK in der Größenordnung 0,2 mV. Die gleiche Größenordnung hat sie während der Messung. Nach dem Abschalten des . Zählers setzt die Rückwanderung des Wasserstoffes zur Anode ein. Dadurch ändert sich die Wasser-Stoffkonzentration mit der Folge, daß die Gegen-EMK allmählich abklingt.

Unabhängig von der Gegen-EMK der Zelle ist auch eine Gaswanderung vom Gasraum höheren Druckes zu einem Gasraum niedrigeren Druckes durch Diffusion möglich, so daß also bei tieferliegender Kathode auch infolge Diffusion Wasserstoff zur Anode zurückwandern kann. Ebenso findet eine Wasserstoffdiffusion zwischen Anode und Kathode einerseits und dem abgeschiedenen Wasserstoff im Meßrohr andererseits statt. Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Gegen-EMK ganz oder teilweise zu beseitigen oder sogar in ihrer Richtung umzukehren. Außerdem soll noch eine vom Meßvorgang unabhängige Wasserstoffwanderung infolge Diffusion erschwert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kathode 7 (Fig. 3 und 4) betriebsmäßig auf das Niveau der wirksamen Anodenzone oder über das Niveau gesetzt wird, unter gleichzeitiger Anordnung eines Hebers 10, der im gekippten Zustand des Zählers (Fig. 4) den Elektrolyt über die Eintauchkante 8 hinweg bis zum Austauchen der Kathode 7 absaugt. Unter Umständen kann als Heber gleich die Entleerungskapillare 9 der Ka.thodenkammer dienen. Doch dürfte es sich in der Praxis empfehlen, einen besonderen Heber io vorzusehen, damit der Elektrolyt genügend rasch aus der Glocke 3 entfernt wird. Liegt die Kathode 7 auf dem Niveau NN (Fig. 3), dann herrscht an leiden Elektroden für gewöhnlich die gleiche Wasserstoffkonzentration, und damit verschwindet die genannte Gegen-EMK mit ihren störenden' Begleiterscheinungen. Nur beim Vorwölben einer Gasblase aus dem Kathodengitter herrscht vorübergehend an der Kathode größerer Gasdruck, und es tritt infolgedessen auch vorübergehenid vor jeder Gasabscheidung eine kleine Gegen-EMK auf, die aber in Kauf genommen werden kann. Besser ist es, die Kathode etwas höher als das Niveau NN zu legen, beispielsweise derart, daß der im Mittel an der Kathode herrschende Gasdruck gleich dem Anodengasdruck ist. Vor Beiginn der Gasblasenvorwölbung herrscht dann eine sehr kleine negative Gegen-EMK, die im Sinne der Betriebsspannung wirkt, bei der Vorwölbung der Blase eine sehr kleine positive Gegen-EMK. Doch kann die Kathode auch so hoch verlegt werden, daß überhaupt nie eine positive Gegen-EMK auftritt.

Die Beseitigung der Gegen-EMK gestattet, die Betriebsspannung an der El'ektrolytzelle herabzusetzen. Man kommt infolgedessen mit einem kleineren Nebenwider st and aus.

Eine praktische Ausführungsform einer solchen Elektrolytzelle zeigen die Fig. 5 und 6. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In Fig. 5 ist dabei schematisch die Gesamtanordung, in Fig. 6 in Draufsicht die räumliche Anordnung dargestellt, wobei zur Verringerung der Bautiefe die einzelnen Gefäßteile statt hintereinander nebeneinander bzw. im Zickzack angeordnet sind. Der Anodenraum 1 steht durch zwei Kanäle mit dem Meßrohr 2 in Verbindung, nämlich durch ein die Entleerungskapillare 9 enthaltendes Rohr 11 und ein entsprechend dünnes Rohr 12. Die Kapillare 9 saugt hebeartig beim Kippen des Zählers den Elektrolyt aus dem Glockenraum 3.

Der Elektrolytinhalt des Rohres 12 stellt die elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden her. Macht man das Rohr 12 genügend eng und lang, so»wird dadurch die Gasdifrusiort erschwert und damit die eingangs geschilderte Störung beseitigt. Ein Überlaufgefäß 13, dessen Überlaufkante mit dem Elektrolytniveau AW abschneidet, sorgt in bekannter Weise dafür, daß dieses Niveau sich stets auf gleicher Höhe hält. Die

Kathode 7 liegt etwas höher als die wirksame Zone der Anode 6. Die Entleerungskapillare 9 ist ähnlich wie in Fig. 3 und 4 entsprechend gekröpft. ist die Meßskala.

LJm die Bautiefe des Zählers zu verringern, können die einzelnen Gefäßteile, wie Fig. 6 zeigt, statt hintereinander nebeneinander oder im Zickzack angeordnet sein. Durch 15 ist das Zählergehäuse angedeutet.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Wasserstoffelektrolytzähler mit durch Kippen entleerbarem Meßrohr mit einer das Aus-Laufen des Meßrohrinhalts verhütenden Eintauchkante, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsstellung die Kathode (7) gleich hoch oder höher als die wirksame Zone der Anode angeordnet ist und über der Eintauchkante (8) liegt und daß ein Heber (9, 10) zwischen Anodenraum (1) um einer die Kathode enthaltenden Auffangglocke (3) angeordnet ist, der nach dem Kippen des Zählers den Raum der Auffangglocke (3) bis zum Austauchen der Kathode (7) entleert.
2. 2. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gekröpfte, sonst nur zur Entleerung des 'Kathodenkammerinhalts dienende Kapillare (9) gleichzeitig zum Entleeren des Glockenraums (3) dient.
3. 3. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite heberartige Kapillare (10, Fig. 3 und 4) zur Entleerung des Glockenraums (3) dient.
4. 4. Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenraum (1) mit dem Meßraum (2) durch zwei Röhren verbunden ist, von denen die eine eine Kapillare (10) zur Entleerung des Elektrolyten beim Kippen enthält, der Inhalt der anderen'(12) ausschließlich die elektrische Verbindung zwischen den Elek- 4» troden· (6, 7) bildet.
5. 5. Zähler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (12), deren Inhalt die Elektroden elektrisch ' verbindet, so eng und lang gehalten ist, daß eime Gasdiffusion zwisehen Anodenraum (1) und Meßraum (2) bis auf einen die Messung nicht störenden Rest unterdrückt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Q 5137 4.52