NO120311B

NO120311B -

Info

Publication number: NO120311B
Application number: NO16989967A
Authority: NO
Inventors: G Mathisen
Original assignee: Akers Mek Verksted As
Priority date: 1967-09-28
Filing date: 1967-09-28
Publication date: 1970-09-28

Description

Bipolar elektrolyser av filterpressetypen med trykkfaste spaltningsceller bestemt for drift ved minst 5 atmosfærers overtrykk. Bipolar electrolyser of the filter press type with pressure-resistant splitting cells designed for operation at at least 5 atmospheres overpressure.

■-Oppfinnelsen angår et apparat for ■-The invention relates to an apparatus for

elektrolytisk spaltning av vann og som er electrolytic splitting of water and which is

bestemt for fremstilling av rent hydrogen intended for the production of pure hydrogen

og oxygen i industriell målestokk. Apparatet utvikler disse gasser under et trykk på and oxygen on an industrial scale. The device develops these gases under pressure

mere enn 5 atmosfærer og fortrinsvis på more than 5 atmospheres and preferably on

omkring 30 atmosfærer. about 30 atmospheres.

Elektrolysører til spaltning av vann Electrolysers for splitting water

består for det meste av flere likt konstruerte elektrisk seriekoblede spaltningsceller av hvilke hver enkelt ved et diafragma mostly consists of several identically designed electrically series-connected splitting cells, each of which has a diaphragm

er oppdelt i et anoderom og et katoderom. is divided into an anode compartment and a cathode compartment.

Det oxygen som utvikles i anoderommet og The oxygen that develops in the anode space and

det hydrogen som utvikles i katoderommet the hydrogen that is developed in the cathode compartment

ledes i disse apparater gjennom adskilte are conducted in these devices through separate

oppsamlingsledninger ut av de enkelte collection lines out of the individual

spaltningsceller og tilføres hver sin beholder i hvilken gassene skilles fra medrevet fission cells and are each supplied to a container in which the gases are separated from the entrainment

elektrolyt. Elektrolysører for vannspaltning electrolyte. Electrolysers for water splitting

av den såkalte «filterpressetype» har fått of the so-called "filter press type" has received

særlig betydning. I elektrolysører av denne particular importance. In electrolysers of this

art har de enkelte celler form av flate species, the individual cells have the shape of a surface

skiver. Disse skiver er anordnet i rekke så discs. These disks are arranged in a row so

at der dannes et søyleformet pakett som i that a columnar package is formed as in

likhet med hva der er tilfelle med en filter-presse er spent inn mellom massive endeplater og holdes sammen med trekkankere. similar to what is the case with a filter press, it is clamped between massive end plates and held together with tension anchors.

De enkelte celler omgis ytterst og der hvor The individual cells are surrounded at the end and where

de støter sammen av halvparten av to stål-rammer og adskilles fra den nærmest foregående og efterfølgende celle ved en skillevegg åv metall. they collide with half of two steel frames and are separated from the immediately preceding and following cell by a metal partition.

Foreliggende oppfinnelses viktigste The present invention's most important

gjenstand er en ny konstruktiv utforming object is a new constructive design

av de enkelte celler i sådanne elektrolysører of the individual cells in such electrolysers

for vannspaltning av filterpressetypen. for water splitting of the filter press type.

En særlig gjenstand for oppfinnelsen A particular object of the invention

er utformingen av de skillevegger som ligger mellom nabocellene i slike elektrolys-ører. Disse skillevegger tjener samtidig som elektriske forbindelsesledd for strømover-føring fra katoden i en celle til anoden i den efterfølgende celle. is the design of the partitions that lie between neighboring cells in such electrolysers. These partitions also serve as electrical connections for current transfer from the cathode in one cell to the anode in the following cell.

En annen gjenstand for oppfinnelsen er utformingen av de kanaler eller oppsamlingsledninger som tjener til bortledning av de utviklede gasser såvel somj koblingsstykkene av disse kanaler og den foran nevnte beholder som tjener til adskillelse av medrevet elektrolyt fra gassene (såkalte «gassutskillere»). Another object of the invention is the design of the channels or collection lines which serve to lead away the developed gases as well as the connecting pieces of these channels and the aforementioned container which serves to separate entrained electrolyte from the gases (so-called "gas separators").

En ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er utformingen av de isolasjonsstykker bestående av en tetningsring som ligger mellom hver celles to halvparter med mot-satt pol. A further object of the invention is the design of the insulation pieces consisting of a sealing ring which lies between the two halves of each cell with opposite poles.

En gjenstand for oppfinnelsen er også sikring av elektrolysøren ved hjelp av fleré på passende måte anordnede tilbakeslagsventiler. An object of the invention is also securing the electrolyser by means of several suitably arranged non-return valves.

En ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er utformingen av den faste randsone av det diafragma som er anordnet i hver celle for adskillelse av katoderommet fra anoderommet. A further object of the invention is the design of the fixed edge zone of the diaphragm which is arranged in each cell for separating the cathode space from the anode space.

Ennu en ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er en oppdeling av cellepakettet i flere pakettdeler som kan monteres på forhånd i verkstedet så at celler ikke be-høves å settes sammen på montasjestedet. Yet another object of the invention is a division of the cell package into several package parts that can be assembled in advance in the workshop so that cells do not need to be assembled at the assembly site.

En annen gjenstand for oppfinnelsen er å forsyne hovedtrekkankeret med isolerende anslagsstykker som forhindrer at enkelte celler presses ut av selve pakettet. Another object of the invention is to provide the main tension anchor with insulating stop pieces which prevent individual cells from being pushed out of the package itself.

Oppfinnelsen- vil fremgå nærmere av det følgende hvor der under henvisning til vedføyede tegning som eksempel beskrives en utførelsesform for oppfinnelsen. I tegningen viser The invention will appear in more detail in the following where, with reference to the attached drawing as an example, an embodiment of the invention is described. In the drawing shows

fig. 1 et komplett apparat ifølge oppfinnelsen sett fra siden og fig. 1 a complete device according to the invention seen from the side and

fig. 2 samme apparat sett fra en ende. fig. 2 same device seen from one end.

Fig. 3 viser i større målestokk et snitt gjennom en spaltningscelle efter linje III—III på fig. 1, og Fig. 3 shows on a larger scale a section through a cleavage cell along line III—III in fig. 1, and

fig. 4 i ennu større målestokk et snitt efter linjen IV—IV på fig. 3. fig. 4 on an even larger scale, a section along the line IV—IV in fig. 3.

Fig. 5 viser, sett fra siden, et delpakett av celler i montasjeferdig stand og Fig. 5 shows, seen from the side, a partial package of cells in ready-to-assemble condition and

fig. 6 i større målestokk et snitt gjennom en celle efter linjen VI—VI på fig. 3. fig. 6 on a larger scale, a section through a cell along the line VI—VI in fig. 3.

Fig. 7 viser i større målestokk en detalj av fig. 3. Fig. 8 er et snitt efter linjen VIII—VIII på fig. 3. Fig. 9 viser en del av tetningsringen 47 hvis anbringelse sees av fig 4. Fig. 7 shows on a larger scale a detail of fig. 3. Fig. 8 is a section along the line VIII—VIII in fig. 3. Fig. 9 shows a part of the sealing ring 47, the placement of which is seen in Fig. 4.

De enkelte spaltningsceller er betegnet med 1 og har form av runde skiver med omkring 1,0—1,5 m diameter og 8—15 mm tykkelse. Noen hundre slike celler anordnes i rekke til en søyle av flere meters lengde. Denne søyle er med aksen stillet horisontalt innspent mellom tunge endeplater 2 og 3 som er forbundet med hverandre ved seks sterke trekkankere 4—9. Disse trekkankere er, som det sees av fig. 3, forsynt med porselensruller 58 som ligger i spor i trekkankerne og på hvilke cellenes 1 ramme 41, 42 hviler. Driftsspenningen U påsettes med den ene pol på cellepakettets midtplate 12 gjennom ledningen 11. Fra denne midtplate 12 forgrener strømmen seg i pi-lenes Ci og Ca retning. The individual fission cells are denoted by 1 and have the form of round discs with a diameter of around 1.0-1.5 m and a thickness of 8-15 mm. A few hundred such cells are arranged in a row to form a column several meters long. This column is with its axis positioned horizontally clamped between heavy end plates 2 and 3 which are connected to each other by six strong tensile anchors 4-9. These tension anchors are, as can be seen from fig. 3, provided with porcelain rollers 58 which lie in grooves in the draw anchors and on which the cell's 1 frame 41, 42 rests. The operating voltage U is applied with one pole to the middle plate 12 of the cell pack through the wire 11. From this middle plate 12, the current branches in the direction of the arrows Ci and Ca.

Cellepakettet mellom endeplatene 2 og 3 er oppdelt i fire delpaketter I, II, III og IV som hver ligger mellom to hjelpeplater På fig. 1 er de forrest liggende trekkankere 4, 8, 9 vist avbrutt, så at man i sin helhel ser hjelpeendeplatene 13 og 14 mellorr hvilke delpakettet III ligger. På venstre henholdsvis høyre side av platene 13 og 14 ligger hjelpeendeplatene 14a og 13a på de nærmest liggende delpaketter II og I\ umiddelbart an mot platene 13 og 14. 15 16 og 17, 18 betegner hjelpe-trekkankere som spenner sammen hjelpeendeplatene U og 14. Betydningen av disse hjelpeankere vil bli forklart nærmere i det følgende forbindelse med fig. 5. The cell package between the end plates 2 and 3 is divided into four sub-packages I, II, III and IV, each of which lies between two auxiliary plates In fig. 1, the front tension anchors 4, 8, 9 are shown interrupted, so that one can see in their entirety the auxiliary end plates 13 and 14, where the partial package III is located. On the left and right side of the plates 13 and 14, respectively, the auxiliary end plates 14a and 13a lie on the nearest partial packages II and I\ immediately against the plates 13 and 14. 15, 16 and 17, 18 denote auxiliary tension anchors which clamp the auxiliary end plates U and 14 together. The meaning of these auxiliary anchors will be explained in more detail in the following connection with fig. 5.

Over det beskrevne cellepakett liggei gassutskillerne i form av sylindre 20 og 21 Disse er gjennom elastiske bøyede rør 22 22a, henholdsvis 23, 23a tilkoblet oppsam-lingsledningene 24 og 25 for gass. De nevnte elastiske bøyede rør utligner den forskjel-lig termiske utvidelses av cellepakettet og av gassutskillerne. Ledningene 24 og 25 er ført parallelt med hverandre gjennom alle celler, slik at kanalen 24 er forbundet med hvert katodekammer K gjennom tversgående boringer 56, og kanalen 25 gjennom tilsvarende tversgående boringer og forbundet med hvert anodekammer A. be gasser som strømmer ut gjennom ledningene 24 og 25 og rørene22, 23 river stadig med seg Above the described cell package lie the gas separators in the form of cylinders 20 and 21. These are connected to the collection lines 24 and 25 for gas through elastic bent tubes 22, 22a, 23, 23a respectively. The aforementioned elastic bent tubes compensate for the different thermal expansion of the cell pack and of the gas separators. The lines 24 and 25 are led parallel to each other through all cells, so that the channel 24 is connected to each cathode chamber K through transverse bores 56, and the channel 25 through corresponding transverse bores and connected to each anode chamber A. be gases flowing out through the lines 24 and 25 and the pipes 22, 23 keep tearing along

flytende elektrolyt fra cellene. Sylindrene liquid electrolyte from the cells. The cylinders

20 og 21 tjener altså til å skille sådan 20 and 21 thus serve to distinguish such

elektrolyt fra gassen. Den utskilte elektrolyt strømmer da gjennom ledningen 31, filtret 34 og grenledningene 31a, 31b fra begge sider tilbake til kanalen 36. Kanalen 36 går gjennom hele cellepakettet og er electrolyte from the gas. The separated electrolyte then flows through the line 31, the filter 34 and the branch lines 31a, 31b from both sides back to the channel 36. The channel 36 runs through the entire cell pack and is

forbundet med hver celles katode- og anodekammere gjennom en tversgående boring. Til observering av dette elektrolyt-kretsløp tjener et rotameter 33 , og krets-løpet påskyndes ved hjelp av en pumpe 35, slik at hele mengden av elektrolyt i apparatet løper rundt en gang på mindre enn to timer. connected to each cell's cathode and anode chambers through a transverse bore. A rotameter 33 is used to observe this electrolyte circuit, and the circuit is accelerated by means of a pump 35, so that the entire quantity of electrolyte in the apparatus circulates once in less than two hours.

Av sikkerhetsgrunner er der i det beskrevne ledningssystem for elektrolyten satt inn tilbakeslagsventiler 32, 32a, 37 og 38. Disse ventiler lukker seg automatisk såsnart som trykket i ledningen synker en bestemt verdi (f. eks. 0,5 atm) under dét driftstrykk som hersker i sylindrene 20 og 21. Når trykket i ledningen synker under denne bestemte verdi (f. eks. som følge av en lekasje), underretter et kontaktmano-meter 39 med alarminnretning 40 perso-nalet. For safety reasons, non-return valves 32, 32a, 37 and 38 have been inserted in the described line system for the electrolyte. These valves close automatically as soon as the pressure in the line drops a certain value (e.g. 0.5 atm) below the prevailing operating pressure in cylinders 20 and 21. When the pressure in the line drops below this certain value (e.g. as a result of a leak), a contact manometer 39 with alarm device 40 notifies the staff.

Sylindrene 20 og 21 kommuniserer med hverandre gjennom U-rør 26 så at trykkforskjelligheter i gasskamrene utlignes ved forskyvning av væskenivåene a—b og c—d, uten at trykkforskjelligheter på mere enn noen centimeter vannsøyle mellom hydro-genkamrene og oxygenkamrene kan oppstå. De tilsvarende nivåforskjelligheter utlignes da nå kjent måte av de med flottører (ikke vist) styrte ventiler 29, 30 for bortledning av gass. Gassene strømmer til ven-tilene 29, 30 gjennom væsketårnet 27, 28 i motstrøm med vann som tilføres gjennom ledningen 19. The cylinders 20 and 21 communicate with each other through U-tubes 26 so that pressure differences in the gas chambers are equalized by displacement of the liquid levels a—b and c—d, without pressure differences of more than a few centimeters of water column between the hydrogen chambers and the oxygen chambers being able to occur. The corresponding level differences are then compensated in the now known manner by the valves 29, 30 controlled by floats (not shown) for the discharge of gas. The gases flow to the valves 29, 30 through the liquid tower 27, 28 in countercurrent with water supplied through the line 19.

De enkelte cellers 1 konstruksjon sees av fig. 3, fig. 4 og fig. 6. De ringformede rammer 41 og 42 er innvendig hver forsynt med en ringformet ribbe 43, henholdsvis 44 i hvilke der er uttatt et ringformet spor The construction of the individual cells 1 can be seen from fig. 3, fig. 4 and fig. 6. The annular frames 41 and 42 are internally each provided with an annular rib 43, respectively 44 in which an annular groove is taken out

51, henholdsvis 52. I disse ringformede spor er satt inn kantpartiene på runde blikkplater 45, henholdsvis 46. Disse skiller som 51, respectively 52. Into these ring-shaped grooves are inserted the edge parts of round tin plates 45, respectively 46. These separate as

bipolært virkende skillevegger cellen Z fra de på samme måte konstruerte nærmest liggende celler. Rommet i cellen Z omsluttes altså utadtil av den høyre halvdel av rammen 41 og den venstre halvdel av rammen 42, samt til høyre og til venstre av skilleveggene 45, henholdsvis 46. Mellom de ringformede rammer 41 og 42 ligger der en tetningsring 47. Under presset fra trekkankerne 4—9 trykkes denne tetningsring uforskyvbart inn i tetningsriller 53 som er uttatt i de ringformede rammer 41 og 42. bipolar-acting partitions separate the cell Z from the similarly constructed adjacent cells. The space in the cell Z is therefore enclosed on the outside by the right half of the frame 41 and the left half of the frame 42, as well as to the right and to the left by the partition walls 45 and 46 respectively. Between the annular frames 41 and 42 there is a sealing ring 47. Under the pressure from the draw anchors 4-9, this sealing ring is pressed immovably into sealing grooves 53 which are taken out in the annular frames 41 and 42.

Cellerommet Z mellom skilleveggene 45 og 46 deles av et diafragma 48 i katode-kammeret K og anodekammeret A. Diafragmaet 48 består fortrinsvis av asbestpapp og bør ha en tykkelse på omkring 3—4 mm. Dette diafragma ligger mellom metalltrådnett 49 og 50 som tjener som aktive elektroder og f. eks. kan bestå av 0,8 mm's tykk jerntråd og har en maske-vidde på 18 pr. tomme. Disse metallduk-elektroders 49, 50 og diafragmaets 48 randsone er spent inn mellom de ringformede rammer 41 og 42. Rammene har for dette formål i sin innerkant en uttagning 43, henholdsvis 44. Tetningsringen 47 er lagt inn mellom diafragmaet 48 og en av de to elektroder (i foreliggende tilfelle elektro-den 50), så at den innenfor den innspente randsone E forhindrer direkte strømgjen-nomgang gjennom diafragmaet. Fortrinsvis lar man tetningsringen, således som vist på tegningen, strekke seg et stykke d innenfor innspenningssonen E for å forlenge strømmens direkte vei mellom de ringformede rammer 41 og 42, slik at der praktisk talt ikke slutter noen strømlinje ved disse rammer. Avstanden d bør minst til-svare den halve bredde av cellen Z. The cell space Z between the partitions 45 and 46 is divided by a diaphragm 48 in the cathode chamber K and the anode chamber A. The diaphragm 48 preferably consists of asbestos cardboard and should have a thickness of about 3-4 mm. This diaphragm lies between metal wire nets 49 and 50 which serve as active electrodes and, e.g. can consist of 0.8 mm thick iron wire and has a mesh width of 18 per empty. The edge zone of these metal cloth electrodes 49, 50 and the diaphragm 48 is clamped between the annular frames 41 and 42. For this purpose, the frames have a recess 43 and 44 respectively in their inner edge. The sealing ring 47 is inserted between the diaphragm 48 and one of the two electrodes (in the present case the electrode 50), so that within the clamped edge zone E prevents direct current passage through the diaphragm. Preferably, as shown in the drawing, the sealing ring is allowed to extend a distance d within the clamping zone E in order to extend the current's direct path between the annular frames 41 and 42, so that virtually no current line ends at these frames. The distance d should at least correspond to half the width of the cell Z.

Platene 45 og 46 består av dyptrukket blikk( og er forsynt med vulster 45a, 45b, henholdsvis 46a, 46b som avvekslende springer frem til høyre og til venstre. Disse vulsters topp berører metalldukelektrodene 50a og 49b i de nærmest liggende celler til venstre henholdsvis til høyre og presser mot det tilhørende diafragma. På denne måte dannes tallrike prallell-koblede og meget korte strømbaner fra anoden 50a til katoden 45, såvelsom fra anoden 50 til katoden 49b. Videre er det sikret et fast og jevnt anlegg av metalldukelektrodene 49 og 50 mot diafragmaets 48 hele flate, så at disse elektroder virker som støttevev og umuliggjør oppløsning av diafragmaet48. Av særlig viktighet er det at elektrolyt-rommet K og A ved den beskrevne utform-ning av skilleveggene 45, 46 forblir ufor-andret, og både de volum som de hittil vanlige innbyggede deler til strømoverfør-ing opptok og omkostningene til fremstilling av disse deler spares. The plates 45 and 46 consist of deep-drawn tin (and are provided with beads 45a, 45b, respectively 46a, 46b which alternately spring forward to the right and to the left. The top of these beads touch the metal cloth electrodes 50a and 49b in the nearest cells to the left and right respectively and presses against the associated diaphragm. In this way, numerous parallel-connected and very short current paths are formed from the anode 50a to the cathode 45, as well as from the anode 50 to the cathode 49b. Furthermore, a firm and even contact of the metal cloth electrodes 49 and 50 against the diaphragm's 48 entire surface, so that these electrodes act as support tissue and make it impossible to dissolve the diaphragm 48. It is of particular importance that the electrolyte spaces K and A with the described design of the partitions 45, 46 remain unchanged, and both the volumes that the hitherto usual built-in parts for power transmission are taken up and the costs for manufacturing these parts are saved.

På fig. 3 vises en del av den forreste skillevegg 46 og av dens tilhørende ringformede ramme 42, samt en del av diafragmaet 48, mens en del av dette diafragma er borttatt. Man ser øverst på figuren beliggenheten av begge oppsamlingskanaler 24 og 25 for gass, og nedentil beliggenheten av kanalen 36 gjennom hvilken elektrolyt strømmer tilbake til cellene. Videre sees at skilleveggene 45 og 46 omkring det området som er forsynt med innpressede vulster har en flat ringformet sone R som er fri for vulster. Denne sone bør ha minst 30 mm's bredde. In fig. 3 shows part of the front partition wall 46 and of its associated annular frame 42, as well as part of the diaphragm 48, while part of this diaphragm has been removed. You can see at the top of the figure the location of both collection channels 24 and 25 for gas, and below the location of channel 36 through which electrolyte flows back to the cells. Furthermore, it can be seen that the partitions 45 and 46 around the area provided with pressed-in beads have a flat ring-shaped zone R which is free of beads. This zone should be at least 30 mm wide.

Bredden av cellen Z (regnet fra den venstre skilleveggs midtplan til den høyre skilleveggs midtplan), antydet med en pil på fig. 4 er i praksis bare omkring 8—15 mm. Med henblik på tydelig fremstilling ér i nevnte pils (fig. 4) absisseretning alle mål forstørret til det dobbelte, mens de i ordi-natretningen er forminsket til omkring halvparten i forhold til målene ved den praktiske utførelse. Når man tar hensyn til dette vil man erkjenne de enkelte cellers form som ytterst tynne skiver. The width of the cell Z (calculated from the midplane of the left partition to the midplane of the right partition), indicated by an arrow in fig. 4 is in practice only around 8-15 mm. For the purpose of clear representation, in the abscissa direction of the aforementioned arrow (fig. 4) all measurements are enlarged to double, while in the ordinate direction they are reduced to about half compared to the measurements of the practical design. When you take this into account, you will recognize the shape of the individual cells as extremely thin slices.

De utpressede vulster 45 a, b og 46 a, b bør rage frem høyst et stykke h lik 10 mm fra skilleveggenes 45, henholdsvis 46 midi-plan, for at der på vulstenes topp ikke sk^.1 oppstå noen risikabel svekkelse av ma-terialet. Vulstene utgjør altså fjærencje legemer som ved riktig valg av cellenes dimensjoner ligger an med et sterkt, fjærende kontakttrykk mot elektrodene 50 a, 49 henholdsvis 50, 49 b. For herved å skaffe et tilstrekkelig antall kontaktpunkter til overføring av sterke strømmer (10—20 amp/dm<2>) bør avstanden D mellom toppene på nærmest liggende vulster som raker frem til samme side være mindre enn 50 mm. i The extruded beads 45 a, b and 46 a, b should protrude at most a distance h equal to 10 mm from the midi plane of the partition walls 45, 46 respectively, so that no risky weakening of the ma- the material. The beads thus form spring-like bodies which, with the right choice of cell dimensions, come into contact with a strong, springy contact pressure against the electrodes 50 a, 49 and 50, 49 b respectively. In order to thereby obtain a sufficient number of contact points for the transmission of strong currents (10-20 amp /dm<2>) the distance D between the tops of the nearest beads extending to the same side should be less than 50 mm. in

Konstruksjonen av oppsamlingskanalene 24, 25 og 26 sees av fig 6, som er et snitt gjennom kanalen langs linjen VI—VI på fig. 3. Kanalen er sammensatt av flere muffer 54, 54 a ... anordnet efter hverandre' i rekke. Disse muffer går gjennom boringer i skilleveggene 45 og 46 og er festet til disse ved påskrudde ringer 55, 55 a. I diafragmaet 48 og metalltråddukelektrodene 49 og 50 er uttatt tilsvarende hull. Herved rekker muffene 54, 54 a ... med et munningsstykke inn i vedkommende hull i diafragmaet og innspenner rundt hullets kant diafragmaet som tetning mellom muffene. Diafragmaets ettergivenhet muliggjør da en fullstendig avtetning av kanalen 24 mot anoderom-mene A. Derimot er kanalen 24 forbundét med katoderommene K i de enkelte celler gjennom de tversgående boringer 56, 56 a... uttatt i muffene 54, 54 a ... Gjennom disse tversgående boringer går hydrogenet inn i kanalen 24. The construction of the collection channels 24, 25 and 26 can be seen from Fig. 6, which is a section through the channel along the line VI—VI in Fig. 3. The channel is composed of several sleeves 54, 54 a ... arranged one behind the other in a row. These sleeves go through bores in the partition walls 45 and 46 and are attached to these by screwed-on rings 55, 55 a. In the diaphragm 48 and the metal wire cloth electrodes 49 and 50 corresponding holes are made. Hereby, the sleeves 54, 54 a ... reach with a mouthpiece into the corresponding hole in the diaphragm and clamp the diaphragm around the edge of the hole as a seal between the sleeves. The compliance of the diaphragm then enables a complete sealing of the channel 24 against the anode compartments A. In contrast, the channel 24 is connected to the cathode compartments K in the individual cells through the transverse bores 56, 56 a... tapped in the sleeves 54, 54 a... Through these transverse bores, the hydrogen enters the channel 24.

Muffene 54, 54 a ... består av isolerende materiale. Polyetylen inneholdende fluor, som f. eks. polymérisater av triklorfluor-etylen (handelsnavn «Hoztaflon») og tetra-fluoretylen (handelsnavn «Teflon») har vist seg å være best skikket som materiale for disse muffer, da disse materialer i leng-den best motstår den varme elektrolyt, og ikke avgir til elektrolyten stoffer som kan slå seg ned på elektrodene og forhøye spalt-ningsspenningen. Disse polymérisater er imidlertid meget dyre så at man fortrinsvis fremstiller muffene 54, 54a.... av en blanding av slike plasmaterialer og asbest. The sleeves 54, 54 a ... consist of insulating material. Polyethylene containing fluorine, such as polymers of trichlorofluoroethylene (trade name "Hoztaflon") and tetrafluoroethylene (trade name "Teflon") have proven to be the most suitable material for these sleeves, as these materials best resist the hot electrolyte in the long run, and do not emit to the electrolyte substances that can settle on the electrodes and increase the breakdown voltage. However, these polymers are very expensive so that the sleeves 54, 54a... are preferably made from a mixture of such plastic materials and asbestos.

Oppsamlingsledningen 25 er konstruert nøyaktig på samme måte som ledningen 24, og skiller seg fra sistnevnte ledning bare ved at ledningens 25 tversgående boringer munner ut i de enkelte cellers anoderum A, så at det oxygen som dannes i dette strøm-mer ut gjennom ledningen 25. Man kan sette sammen ledningen 25 av samme forrri-stykker som ledningen 24, idet man ved montasjen bare fører inn muffene 54, 54 a ... fra den annen side i vedkommende boringer i skilleveggene 45, 46 ... og i over-ensstemmelse hermed skrur inn ringene 55, 55 a fra den annen ende. The collection line 25 is constructed in exactly the same way as the line 24, and differs from the latter line only in that the transverse bores of the line 25 open into the anode room A of the individual cells, so that the oxygen formed in this flows out through the line 25. The cable 25 can be assembled from the same front pieces as the cable 24, with the assembly only inserting the sleeves 54, 54 a ... from the other side into the corresponding bores in the partition walls 45, 46 ... and in agreement with this screw in the rings 55, 55 a from the other end.

Kanalen 36 som tjener til tilbakeføring av elektrolyten er likeledes konstruert på samme måte. Imidlertid er her hver muffe forsynt med to boringer av hvilke den ene munner ut i katoderommet K og den annen i anoderommet A, så at begge rom i samme grad kan forsynes med frisk fortynnet elektrolyt. Kanalene 24, 25 og 26 utgjør elektrolytiske biforbindelser til alle celler. Hvis man imidlertid velger totaltversnittet av de boringer som står i forbindelse med et cellekammer (A, K) mindre enn 7 mm<2>, blir den elektriske motstand i denne bi-forbindelse så stor i forhold til motstanden i cellen at de elektriske strømmer som opp-står i disse forbindelser ligger langt under 1 % av totalstrømmen og kan lates ute av betraktning. The channel 36 which serves to return the electrolyte is likewise constructed in the same way. However, here each sleeve is provided with two bores, one of which opens into the cathode compartment K and the other into the anode compartment A, so that both compartments can be equally supplied with freshly diluted electrolyte. Channels 24, 25 and 26 form electrolytic side connections to all cells. If, however, one chooses the total cross-section of the bores connected to a cell chamber (A, K) smaller than 7 mm<2>, the electrical resistance in this bi-connection becomes so large in relation to the resistance in the cell that the electrical currents that arising in these connections is far below 1% of the total current and can be left out of consideration.

Ved hjelp av den beskrevne cellekon-struksjon blir tapsmotstanden i cellene overordentlig liten og cellene selv så smal at de kan anbringes i et relativt høyt antall i cellepakettet i en elektrolysør av nor-male dimensjoner, så at man herved kan få apparater med betydelig forhøyet kapasitet. Forutsetningen for dette er imidlertid drift ved minst 5 atmosfærers gasstrykk, da først ved sliké trykk volumet av de oppstigende gassblærer blir nedkomprimert i den grad at den fortrengning av elektrolyt som for-årsakes av gassblæréne ikke i bemerkelses-verdig grad innvirker på det smale celle-kammers ledeevne. Man befinner seg da i området for det minst mulige ohmske spen-ningstap. With the aid of the described cell construction, the loss resistance in the cells is extremely small and the cells themselves are so narrow that they can be placed in a relatively high number in the cell pack in an electrolyser of normal dimensions, so that one can thereby obtain devices with significantly increased capacity . However, the prerequisite for this is operation at a gas pressure of at least 5 atmospheres, since only at such a pressure is the volume of the rising gas bubbles compressed to the extent that the displacement of electrolyte caused by the gas bubbles does not significantly affect the narrow cell chamber conductivity. You are then in the area of the smallest possible ohmic voltage loss.

Ennu viktigere enn de ohmske tap er de tap som skriver seg fra den såkalte hydrogen-overspenning. Disse tap lar seg minske betydelig ved anvendelse av høyt aktive overtrekk, som f. eks. overtrekk av platinasort, (platinasvamp) på katodene. Hensiktsmessig begrenses disse overtrekk på de katodiske metalltrådduker 49 og 49 b slik at hydrogen utvikles utelukkende på disse metalltråddukelektroder, mens rammene og skilleveggene ikke deltar i elektro-lysen. Herved unngås at de sistnevnte deler blir sprø ved å oppta hydrogen. Dette er av stor betydning særlig for skilleveggene som er utsatt for sterke elastiske påkjenninger. Beleggene av platina eller palladium på metalltråddukelektrodene 49 og 49 a kan være meget tynne, mindre enn 10 g pr. m<2 >er tilstrekkelig. Even more important than the ohmic losses are the losses resulting from the so-called hydrogen overvoltage. These losses can be significantly reduced by using highly active covers, such as e.g. coating of platinum black, (platinum sponge) on the cathodes. Appropriately, these covers are limited on the cathodic metal wire cloths 49 and 49 b so that hydrogen is developed exclusively on these metal wire cloth electrodes, while the frames and partitions do not participate in the electrolysis. This prevents the latter parts from becoming brittle by absorbing hydrogen. This is particularly important for the partitions which are exposed to strong elastic stresses. The coatings of platinum or palladium on the metal wire cloth electrodes 49 and 49 a can be very thin, less than 10 g per m<2> is sufficient.

I alle hittil kjente elektrolysører er det uunngåelig at cellespenningen stiger i de første måneder av driften og at dermed virkningsgraden avtar tilsvarende. Man an-tar at denne ulempe kan føres tilbake til avsetninger som danner seg på elektrodene og som består av såkalte inhibitorer som medføres av elektrolyten eller oppløses fra ikke metalliske deler av apparaturen. Ved å bruke en ytterst ren elektrolyt kan man bare forsinke denne stigning av cellespenningen, men det var hittil ikke mulig å for-hindre åen. Det ble nu funnet at cellespenningen forble praktisk talt konstant når man bruker destillert vann som efter destil-lasjon er fullstendig befridd for salter og når man gir alle isolerende legemer som kommer i berøring med den varme opp-løsning en overflate av et polyfluoretylen, materiale av den foran angitte art. Særlig viktig i denne forbindelse er tetningsringene 47. In all electrolysers known to date, it is inevitable that the cell voltage rises in the first months of operation and that the efficiency decreases accordingly. It is assumed that this disadvantage can be traced back to deposits which form on the electrodes and which consist of so-called inhibitors which are carried along by the electrolyte or dissolved from non-metallic parts of the apparatus. By using an extremely pure electrolyte, one can only delay this rise of the cell voltage, but it has not been possible to prevent the current until now. It was now found that the cell voltage remained practically constant when using distilled water which after distillation is completely freed of salts and when giving all insulating bodies that come into contact with the hot solution a surface of a polyfluoroethylene, material of the species specified above. Particularly important in this connection are the sealing rings 47.

Da tetningsringene 47 som vist på fig 4 må presses dypt og ensartet inn i tetningsrillene 53 fremstiller man dem hensiktsmessig av et godt formbart kjernelegeme med et tynt overtrekk av polyfluoretylen. Fortrinsvis bruker man herved en ring 47 a (fig. 9) av med kautsjuk bundet asbestpapp rundt hvilken man under overlapping vik-ler et bånd 47 b av polyfluoretylenfolie, slik at praktisk talt ethvert punkt på kjerne-legemet 47 a har et dobbelt lag av fo-lien 47 b. Pakninger av denne art gjennom-trekkes ikke med den varme elektrolyt selv når de er i umiddelbar kontakt med denne, og beholder derfor også inne i cellene deres gode elektrisk isolerende evne. As the sealing rings 47, as shown in Fig. 4, must be pressed deeply and uniformly into the sealing grooves 53, they are conveniently produced from a well-formable core body with a thin coating of polyfluoroethylene. Preferably, a ring 47 a (fig. 9) of rubber-bonded asbestos cardboard is used around which a strip 47 b of polyfluoroethylene foil is wrapped while overlapping, so that practically any point on the core body 47 a has a double layer of foil 47 b. Gaskets of this kind are not permeated with the hot electrolyte even when they are in immediate contact with it, and therefore also retain their good electrical insulating ability inside the cells.

En ytterligere fordel ved pakningsringer med polyfluoretylenbekledning er at de selv etter drift i årevis ikke kleber til stål-ringene 41 og 42. Pakningene lar seg derfor lett løsne fra disse ringer ved demontering av apparatet og kan brukes påny ved senere montering. A further advantage of sealing rings with polyfluoroethylene coating is that, even after years of operation, they do not stick to the steel rings 41 and 42. The seals can therefore be easily detached from these rings when disassembling the device and can be used again during subsequent assembly.

På den annen side' er overflaten av slike pakningsringer så glatt at man ikke — som hittil vanlig — kan montere dem i cellene i pakningenes sluttelige stilling, da man herved stadig ville ha risiko for at pakettet glir fra hverandre. For montasjen bruker man derfor som vist på fig. 5 en sokkel 57 på hvilken man først legger en stålplate 13 og derpå på denne plate omhyggelig bygger opp horisontalt et av cellens delpaketter (III). Det ferdige delpakett dannes med en stålplate 14 og spennes fast sammen ved hjelp av hjelpeankerne 15 og 17. Disse hjelpeankere består hver av to armer, 15, 15 a, henholdsvis 17, 17 a forsynt med haker som griper inn i tilsvarende uttagninger i stålplatene 13 og 14 og med en skruelås 16, henholdsvis 18 med hvilken hjelpeankerne trekkes sammen. On the other hand, the surface of such sealing rings is so smooth that you cannot - as has been usual until now - mount them in the cells in the final position of the seals, as there would always be a risk of the package slipping apart. For assembly, therefore, as shown in fig. 5 a plinth 57 on which a steel plate 13 is first placed and then on this plate one of the cell's partial packages (III) is carefully built up horizontally. The finished partial package is formed with a steel plate 14 and clamped together using the auxiliary anchors 15 and 17. These auxiliary anchors each consist of two arms, 15, 15 a, respectively 17, 17 a provided with hooks that engage in corresponding recesses in the steel plates 13 and 14 and with a screw lock 16, respectively 18 with which the auxiliary anchors are pulled together.

I den på fig. 5 viste sammenspente form kan cellepakettet tas bort fra sokkelen 57 og transporteres til montasjestedet. Her bringes delpakettet i riktig stilling, og leg-ges som en helhet sammen med lignende paketter I, II og IV inn mellom endeplatene 2 og 3 (se fig. 1). «Hjelpeendeplatene» 13 og 14 forblir da i cellepakettet mens hjelpeankerne 15—18 tas bort efter at hovedtrekkankerne 4—9 er trukket til. In the one in fig. 5, the cell package can be removed from the base 57 and transported to the assembly site. Here the partial package is brought into the correct position, and placed as a whole together with similar packages I, II and IV between the end plates 2 and 3 (see fig. 1). The "auxiliary end plates" 13 and 14 then remain in the cell package while the auxiliary anchors 15-18 are removed after the main tension anchors 4-9 have been tightened.

For å lette monteringen av apparatet er hovedtrekkankerne 4—9 forsynt med sylinderformede isolasjonslegemer 58 (se fig. 3 og 7). Disse isolasjonslegemer danner en krans med støttepunkter for de ringformede rammer 41, 42 ... og som er satt inn i langsgående spor i trekkankerne 4—9. Som isolasjonsmateriale for disse isolerende legemer bruker man hensiktsmessig porse-len eller et lignende keramisk materiale. Da man med den nødvendige nøyaktighet bare kan fremstille keramiske legemer i korte stykker er der på hvert trekkanker anordnet efter hverandre i rekke flere på<1 >passende måte slepne porselenssylindre 58, 58 a, 58b, 58c... (se fig. 8). De enkelte sylinderes ender er avrundet så at rammene 41, 42 ... uten forstyrrelser kan gli på sylinderne når trekkankerets skruer trekkes til. To facilitate the assembly of the device, the main draw anchors 4-9 are provided with cylindrical insulating bodies 58 (see fig. 3 and 7). These insulating bodies form a wreath with support points for the ring-shaped frames 41, 42 ... and which are inserted into longitudinal grooves in the draw anchors 4-9. Porcelain or a similar ceramic material is suitably used as insulating material for these insulating bodies. As ceramic bodies can only be produced in short pieces with the required accuracy, several porcelain cylinders 58, 58 a, 58b, 58c... (see fig. 8) are arranged one after the other in a row on each draw anchor in a suitable manner. . The ends of the individual cylinders are rounded so that the frames 41, 42 ... can slide on the cylinders without interference when the drawbar screws are tightened.

Ved montering av apparatet tar man først bort de øvre trekkankere 4, 5, 6 og 9 så at cellepakettet kan settes ned på trekk-ankernes 7 og 8 isolerende legemer 58. Først når samtlige av cellens delpaketter (I—IV) er på plass anbringes trekkankerne 4, 5, 6 og 9 og mah begynner derpå å trekke til alle trekkankere jevnt og ensartet. Det er herved ikke å unngå at enkelte cellegrupper forbigående kommer ut av plass før tetningsringene 47 har arbeidet seg inn i tetningsrillene 53. Det «bur» som dannes av isolasjonslegemene 58 forhindrer imidlertid at vedkommende celler bryter ut av rekken. When assembling the device, the upper tension anchors 4, 5, 6 and 9 are first removed so that the cell package can be set down on the insulating bodies 58 of the tension anchors 7 and 8. Only when all of the cell's sub-packages (I—IV) are in place are they placed draw anchors 4, 5, 6 and 9 and mah then begin to pull all draw anchors evenly and uniformly. It is thereby unavoidable that certain cell groups temporarily come out of place before the sealing rings 47 have worked their way into the sealing grooves 53. The "cage" formed by the insulating bodies 58, however, prevents the relevant cells from breaking out of the row.

Oppfinnelsen er i det foregående be-skrevet ved hjelp av et spesielt utførelses-eksempel og det1 vil forstås at man i detaljer kan avvike fra den beskrevne utførélsesform på mange måter uten at man herved kommer utenfor oppfinnelsens ramme. Således kan skilleveggene 45 og 46 fremstilles av bølgeblikkplater hvis randsone presses plan. Videre kan man føre en eller flere av kanalene 24, 25 og 36 gjennom de ringformede rammer 41 og 42 og herved fore dem med isolerende muffer mellom hvilke der på tilj svarende steder ligger gjennomborede pakninger 47. The invention has been described in the foregoing by means of a special embodiment example and it will be understood that one can deviate in detail from the described embodiment in many ways without thereby falling outside the scope of the invention. Thus, the partitions 45 and 46 can be produced from corrugated tin plates whose edge zone is pressed flat. Furthermore, one or more of the channels 24, 25 and 36 can be passed through the annular frames 41 and 42 and thereby lined with insulating sleeves between which there are pierced gaskets 47 in corresponding places.

Claims

1. Bipolar electrolyser of the filter press type with pressure-resistant splitting cells intended for operation at a gas pressure of at least 5 atmospheres, whose cells are divided into two electrode chambers by a diaphragm and are externally surrounded by mutually facing and electrically insulated halves of two pressure-resistant steel rings, while the electrolyte space on the sides is separated from the nearest cells by partitions of tin plates, characterized in that the aforementioned partitions (45, 46) have flat edge parts (R) which are tightly connected to the associated steel ring (41, 42 ), and a central field within which several protrusions (45 a, b and 46 a, b) are printed in a checkerboard-like arrangement alternating to both sides in such a way and with such a height that the highest parts of the protrusions touch the nearest electrodes (50 a, 49 ) on both sides of the tin plate and thereby electrically connect these electrodes to each other over a number of parallel, short current paths.

2. Electrolyser according to claim 1, characterized in that the flat edge zone (R) of the partitions (45, 46) is inserted into an annular groove (51, 52) in the associated steel rings (41, 42).

3. Electrolyser according to claims 1 and 2, characterized in that the electrodes consisting of two metal fabric discs (49, 50) which between them enclose the diaphragm (48), at the periphery together with this and a sealing ring (47) are clamped between steel the rings (41, 42), as these steel rings in the clamping zone (E) are turned into a ring rib (43, 44) and sealing rings (47) protrude between the electrode cloths (49, 50) and into the cell space a distance (d) which corresponds to at least half the cell width (Z).

4. Electrolyser according to claim 3, characterized in that the sealing rings (47) consist of a compliant core body (47 a) with a thin coating (47 b) of polyfluoroethylene.

5. Electrolyser according to any one of the preceding claims, characterized by channels which serve for the removal of gases from the electrode chambers (24, 25) and which have been created by placing several sleeves (54, 54 a) of insulating material one after the other in a row , whereby each of these sleeves (54) is attached to a partition wall (45, 46) and through an opening in the diaphragm (48) is connected to the subsequent sleeve (54 a) so that the edges of the diaphragm's opening serve as a seal between the sleeves (54, 54a).

6. Electrolyser according to claim 5, characterized in that the collection channel (25) for oxygen is composed of similar sleeves (54) as the collection channel (24) for hydrogen and in that the sleeves that form both channels are attached to each individual partition wall (45, 46 ) in a mirror image position to each other.

7. Electrolyser according to claim 5 or 6, characterized in that the collection channels (24, 25) for hydrogen, respectively oxygen both and at both ends are connected to the corresponding gas separators (20 and 21) through elastic bent tubes (22, 22 a 23, 23 a).

8. Electrolyser according to claim 5, characterized by a channel (36) composed in the same way as the channel for oxygen and hydrogen of several sleeves, which channel (36) serves to return electrolyte to the cells.

9. Electrolyser according to claim 8, paragraph terized in that the return channel (36) for electrolyte serves for simultaneous supply to the anode chambers and the cathode chambers, and is connected to a filter (34) to which a mixture of anolyte and catholyte flows from the gas separators (20, 21).

10. Electrolyser according to claim 9, characterized by a line (31a, 31b) which supplies the return channel (36) with electrolyte at both its ends.

11. Electrolyser according to claim 9 and 10, characterized by a pump (35) which is connected between the filter (34) and the leads (31a, 31b), which pump has a capacity that is adjusted so that the entire amount of electrolyte in the device is replaced once in a maximum of two hours.

12. Electrolyser according to claim 10 or 11, characterized by check valves (32, 32 a, 37, 38) which separate the outer lines (31, 31a, 31b) in the electrolyte circuit from the return channel (36) and from the gas separators (20, 21) and which are adapted so that they close as soon as the pressure in the aforementioned outer lines is applied. drops a certain value below the pressure that prevails in the gas separators (20, 21).

13. Electrolyser according to claim 1, characterized in that the cell package (fig. 1) is divided into several sub-packages (I—IV), each of which lies between two Tijelpeende plates (13, 14).

14. Electrolyser according to claim 1, characterized in that the cells are located in a cage of insulating bodies (58) which are supported by the cell pack's main tension anchors (4-9).

15. Electrolyser according to claim 14, characterized in that the insulating bodies (58) consist of short cylinders arranged one behind the other. (58, 58a...) of ceramic material inserted into longitudinal grooves in the main draw anchors (4—9).