DE969204C - Bipolarer elektrolytischer Wasserzersetzer mit nichtleitenden Zellenrahmen - Google Patents

Description

Es sind bereits elektrolytische Wasserzersetzer (Elektrolyseure) der Filterpreßbauart bekanntgeworden, deren Zellenrahmen aus isolierendem Kunststoff oder Preßmasse hergestellt sind. Bei diesen bekannten Bauarten umfassen die Zellenrahmen bei ihrer Herstellung sowohl Diaphragmen bzw. Elektroden.

Es ist auch vorgeschlagen worden, die Zellenrahmen mit Aussparungen zu versehen, so daß beim Zusammensetzen der Zellenrahmen längs verlaufende Kanäle entstehen. Derartige Kanäle sollen zur Ableitung des Gas-Elektrolyt-Gemisches bzw. zur Rückführung des Elektrolyten in die Zellen dienen. Zur Aufnahme des bei der Wasserzersetzung aus den Zellen verdrängten Elektrolyten und zur Kühlung von Elektrolyt und Gasen war die zusätzliche Anordnung von Behältern erforderlich,

die außerhalb des Zellenpaketes liegen. Durch diese Anordnung von außerhalb liegenden Behältern verteuerte sich der Aufbau des Elekrolyseurs wesentlich und es bestand dabei auch die Gefahr elektrolytischer Korrosion. Weiter sind auch Wasserzersetzer bekanntgeworden, bei denen im Diaphragmarahmen Bohrungen in verschiedener Höhe der Zelle vorgesehen sind, die jedoch nur zur Elektrolytzufuhr dienen.

Durch die Erfindung ist ein bipolarer elektrolytischer Wasserzersetzer mit nichtleitenden Zellenrahmen, welche bei ihrer Herstellung sowohl Diaphragmen bzw. Elektroden umfassen und Aussparungen aufweisen, die beim Zusammensetzen der Rahmen durchlaufende Kanäle ergeben, geschaffen worden, dessen neue Merkmale darin bestehen, daß in dem Rahmen oberhalb des Zer-

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Setzungsraumes Aussparungen in zwei Etagen vorgesehen sind, die beim Zusammensetzen zum Zellenpaket größere Kammern bilden, die keine direkte Flüssigkeitsverbindung mit dem darunterliegenden Zersetzungsraum haben, wobei der Zulauf des aus dem Zersetzungsraum aufsteigenden Gas-Flüssigkeits-Gemisches zur obersten Stelle des Gasraumes der oberen Kammern erfolgt, in welchem sich das Gas-Flüssigkeits-Gemisch voneinander scheidet, wobei die Flüssigkeit aus diesen durch Fall am Ende innerhalb des Zellenpaketes in die darunterliegenden Kammern gelangt, während das Gas am anderen Ende innerhalb des Zellenpaketes in die oben danebenliegenden Kammern strömt.

Wesentlich ist aber der Umstand, daß der Rücklauf des Elektrolyten aus den obersten Kammern in der Weise geleitet wird, daß dieser nur an einer Stirnseite des Elektrolyseurs erfolgt und der Auslauf zu der Außenleitung an der entgegengesetzten Stirnseite. Der Wert dieser Anordnung liegt darin, daß der Elektrolyt in den großen Kammern restlos entgast wird, daß dadurch auch die Möglichkeit zu seiner Kühlung gegeben ist und eine weitere Verringerung einer etwaigen Verlustströmung eintritt. Alle diese vorteilhaften Auswirkungen werden nun durch die neuartige Gestaltung des Zellenrahmens hervorgerufen.

Für den Rücklauf des Elektrolyten sind seitlich der Zelle Aussparungen in einer gewissen Höhe vom untersten Rande der Zelle vorgesehen zu dem Zweck, durch die Anordnung der zu dem Boden führenden einzelnen Kanäle die Verlustströme möglichst niedrig zu halten. Um jedoch die Zellen füllen und entleeren zu können, sind im unteren Teil des Zellenrahmens Aussparungen vorgesehen, die mit der Zelle selbst durch einzelne Kanäle verbunden sind. Die Aussparungen ergänzen sich beim Zusammensetzen der Zellenrahmen zu einem längs verlaufenden Kanal, in welchem zur Vermeidung von Verlustströmen ein Rohr aus nichtleitendem Material mit entsprechenden öffnungen drehbar angeordnet ist, und zwar derart, daß die aus den Zellen zur Aussparung führenden Kanäle geöffnet bzw. geschlossen werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in beispielsweiser Ausführung dargestellt, und zwar veranschaulicht

Abb. ι den Längsschnitt und die teilweise Seitenansicht eines aus den erfindungsgemäß hergestellten Zellen zusammengesetzten Elektrolyseurs,

Abb. 2 die Draufsicht auf den die Aussparungen aufweisenden Zellenrahmen,

Abb. 3 den Querschnitt durch den Ablaufkanal im vergrößerten Maßstab.

Der Zellenrahmen 1 weist zunächst eine Aussparung 2 auf, welche dazu bestimmt ist, entweder die Elektrode 3 oder das Diaphragma 4 zu umfassen. Dabei kann das Einsetzen der Elektrode oder des Diaphragmas in irgendeinem gewünschten Abstand von der ZellenrahmenoberfLäche erfolgen, um auf diese Weise die Größe des Anodenraums bzw. Kathodenraums zu verändern. Die Befestigung der Elektrode bzw. des Diaphragmas erfolgt beim Pressen oder Gießen des Zellenrahmens. Oberhalb der Aussparung 2 sind in dem Zellenrahmen 1 zunächst zwei Aussparungen 5 und 6 vorgesehen, wobei durch die Zusammensetzung der Zellenrahmen 1 zum Elektrolyse!«: mittels der beiden Kopfplatten 7 längs verlaufende Kammern entstehen, die zur Aufnahme des Elektrolyten bzw. Katholyten dienen, wobei die Kammer 5 zur Aufnahme des Anolyten und die Kammer 6 zur Aufnahme des Katholyten bestimmt ist. Außerdem ist in jeder Kammer ein Kühlsystem bekannter Bauart (nicht gezeichnet) angeordnet, wodurch bei Bedarf der Elektrolyt gekühlt werden kann. Oberhalb dieser Aussparungen 5 und 6 sind weitere Aussparungen 8, 9, 10 und 11 vorgesehen. Auch diese ergänzen sich beim Zusammensetzen der einzelnen Zellenra'hmen zu durchlaufenden Kammern. Die Verbindung der Aussparung 8 zur Aussparung 2 des Zellenrahmens erfolgt durch eine auf der Oberfläche des Zellenrahmens eingepreßte Rinne 12, die sich mit der in dem benachbarten Rahmen angeordneten Rinne beim Zusammensetzen des Zellenpaketes zu einem Kanal ergänzt. Das gleiche findet auf der Rückseite des Zellenrahmens 1 mit der Verbindung der Aussparung 9 mit der Aussparung 2 durch die Rinne 13 statt. Durch diese Anordnung wird das durch die Kanäle 12, 13 aufsteigende Elektrolyt-Gas-Gemisch gezwungen, beim Eintritt in die Kammern 8 und 9 sich zu trennen, wobei der Elektrolyt nach unten fällt. Um in der Zelle vorhandene Schwebeteile abzufangen, kann in diesen Kammern 8 bzw. 9 je ein leicht ausbaubares Elektrolytfilter (nicht gezeichnet) eingebaut werden. Wie aus Abb. 1 ersichtlich, wird der in der Kammer 8 bzw. 9 sich ansammelnde Elektrolyt — wie stark strichpunktiert angedeutet — durch Öffnungen 14 im Rahmensteg 15 im letzten. Zellenrahmen in die Kammer 5 bzw. 6 geführt und tritt dort am entgegengesetzten Ende des Elektrolyseurs mittels einer Rohrverbindung 16 in den Elektrolytrücklauf 17 wieder ein. Durch die außenliegende i°5 Rohrverbindung 16 hat man es in der Hand, den aus den Kammern 5 bzw. 6 austretenden Anolyten bzw. Katholyten getrennt oder gemischt den Rücklaufkanälen 17 zuzuführen.

Die sich in den Kammern 8 und 9 ansammelnden Gase werden — wie dies aus Abb. 1 ersichtlich (dünnstrichpunktiert) — ebenfalls durch die öffnungen 14 des Steges 15 des letzten Zellenrahmens in die Kammer 5 bzw. 6 geleitet, wo sie über den Elektrolyten hinwegstreichen und durch entsprechende Öffnungen 18 im Steg 15 der ersten Zelle in die Kammern 10 und 11 eintreten und von dort aus am anderen Ende abgeführt werden. In den Kammern 10 und 11 können die Gase durch eingebaute Kühlsysteme bekannter Bauart gekühlt werden.

Zum Füllen und Entleeren der Zellen mit Elektrolyt sind im unteren Teil des Zellenrahmens 1 Aussparungen 19 vorgesehen, die sich beim Zusammensetzen der Zellenrahmen zu einem durchlaufenden Kanal ergänzen. Jede dieser Aussparun-

gen 19 ist mit dem Innern der Zelle durch rinnenartige Vertiefungen mit dem Anoden- und dem Kathodenraum verbunden. Um Verlustströme, die durch diese Kanäle fließen können, zu vermeiden, ist innerhalb des Kanals ein aus nichtleitendem Material bestehendes Rohr 20 drehbar angeordnet, welches Längsöffnungen 21 aufweist. Durch das Drehen des Rohres 20 ist man in der Lage, je nach Stellung der öffnungen 21 das Innere der Zelle mit dem Rohrinnern zu verbinden oder dagegen abzuschließen.

Zum Messen der Elektrodenpotentiale von den im Zellenrahmen 1 angeordneten Elektroden 3 werden mit diesen metallisch fest verbundene, beliebig geformte Metallteile, z. B. Zungen, nach außen geführt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Bipolarer elektrolytrscher Wasserzersetzer mit nichtleitenden Zellenrahmen, welche bei ihrer Herstellung sowohl Diaphragmen bzw. Elektroden umfassen und Aussparungen aufweisen, die beim Zusammensetzen der Rahmen

   as durchlaufende Kanäle ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rahmen oberhalb des Zersetzungsraumes Aussparungen in zwei Etagen vorgesehen sind, die beim Zusammensetzen zum Zellenpaket größere Kammern (S, 6, 8, 9, 10 und 11) bilden, die keine direkte Flüssigkeitsverbindung mit dem darunterliegenden Zersetzungsraum haben, wobei der Zulauf des aus dem Zersetzungsraum aufsteigenden Gas-Flüssigkeits-Gemisches zur obersten Stelle des Gasraumes der oberen Kammern (8, 9) erfolgt, in welchem sich das Gas-Flüssigkeits-Gemisch voneinander scheidet, wobei die Flüssigkeit aus diesen durch Fall am Ende innerhalb des Zellenpaketes in die darunterliegenden Kammern (5, 6) gelangt, während das Gas am anderen Ende innerhalb des Zellenpaketes in die oben danebenliegenden Kammern (10, 11) strömt.
2. 2. Bipolarer elektrolytischer Wasserzersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer den in Anspruch 1 vorgesehenen Aussparungen (17) für die Elektrolytrückläufe noch unterhalb der Zelle eine Aussparung (19) vorgesehen ist, die beim Zusammensetzen der Rahmen (1) einen durchlaufenden Kanal für das Füllen oder Entleeren der Zellen ergibt, wobei zur Vermeidung von Verlustströmen in diesen Kanal ein Rohr (20) aus nichtleitendem Material mit entsprechenden öffnungen (21) derart drehbar angeordnet ist, daß die zur Aussparung führenden Kanäle aus den Zellen geöffnet bzw. verschlossen werden können.
3. 3. Bipolarer elektrolytischer Wasserzersetzer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Elektrodenpotentiale von den im Zellenrahmen (1) angeordneten Elektroden (3) mit diesen metallisch fest verbundene, beliebig geformte Metallteile, z. B. Zungen, nach außen geführt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 277434;
   deutsche Patentanmeldungen ρ 68o4lVb/i2i D, ρ 10631 IVb/121 D.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   ©806512/55 5.58