NO165077B - Fremgangsmaate for fremstilling av epoksyharpikser med kontrollert omdannelse. - Google Patents

Description

Elektrokjemisk anordning til magasinering av elektrisk

energi ved vann-elektrolyse, oppbevaring og påfttlgende rekombinasjon av de dannede elektrolysegasser.

Oppfinnelsen går ut på en elektrokjemisk anordning til magasinering av elektrisk energi ved vann-elektrolyse, oppbevaring og påfolgende rekombinasjon av elektrolysegassene. Det er allerede kjent å magasinere elektrisk energi ved at man i tider med overskudd benytter den til elektrolytisk spaltning av vann, og at man oppbevarer elektrolysegassene hydrogen og oksygen, eventuelt i komprimert form, og så fbrer dem til en elektrokjemisk knallgass-celle, hvori der under rekom-binas jon av gassene til vann fåe tilbake elektrisk energi. Tidligere gjennemfBrte man de inverse prosesser elektrolyse og rekombinasjon i separate celler. Det representerte således et fremskritt da man ut-viklet celler.hvor der kunne gjennemfores både elektrolyse og rekombinasjon. Dette mål ble spesielt nådd ved hjelp av den såkalte dobbeltskjelettkatalysator-elektrode som inneholder Raneynikkel som katalysator innleiret i et metallisk skjelett og arbeider som reversibel hydrogenelektrode (tysk patentskrift nr. 1.167.406).-

Et ytterligere fremskritt bragte en ventilelektrode som er beskrevet i US patentskrift nr. 3.201.282, og hvor et finporet dekkskikt med hoy hydrogenoverspenning på elektrolyttsiden er påfort et reversibelt arbeidsskikt av en dobbeltskjelettkatalysator. Ved vending av den elektriske strømretning vender denne elektrode under konstant trykk også gassens strtimningsretning. Idet man nu i samsvar med britisk patentskrift nr. 951.799 forer det i gassrommet herskende trykk tilbake til elektrolytten samtidig som trykkdifferansen mellem gass- og elektrolyttrom holdes konstant, får man en celle som lar seg anvende innen vide trykkområder for magasinering ved trykkelektrolyse og for rekombinasjon av elektrolysegassene, og hvor man kan unnvære kompressorer for gassene.

Som oksygenelektroder kan der i lagringscellene anvendes nikkelelektroder, som imidlertid bare for oksygenfraskillelsen har en liten polarisasjon, men egner seg dårlig som oksygenlosningskatoder. Por bedring av energiokonomien har det derfor allerede i tysk patentskrift nr. 1.200.903 vært foreslått å anvende både Raneynikkel og Raneysolv samtidig i dobbeltskjelettkatalysator-elektroder. Disse elektroder forener de gode egenskaper hos nikkel og solv henholdsvis ved oksygenfraskillelsen og som oksygenlosningskatalysator.

Det har imidlertid vist seg at solvet i form av solvoksyd til tross for den lave oksygenoverspenning på nikkelet ved oksygenfraskillelsen blir opplost i alkalisk elektrolytt. Det forer til at oksygenelektrodene med tiden blir ubrukelige.

Den foreliggende oppfinnelse rydder disse vanskeligheter av veien under samtidig bibehold av solv som katalysator for den katodiske og nikkel som katalysator for den anodiske prosess.

Oppfinnelsens gjenstand er en knallgass-celle som tjener til magasinering av elektrisk energi ved vann-elektrolyse, oppbevaring og påfolgende rekombinasjon av de dannede elektrolysegasser hydrogen og oksygen under gjenvinning av elektrisk energi, og som er karakterisert ved at den består av minst é<*>n knallgass-celle med en dobbeltsidig arbeidende hydrogenelektrode og på begge sider av denne anordnede elektrolyttrom og oksygenelektroder, hvorav den ene er nikkelholdig og den annen solvholdig, hvilke elektroder er av i og for seg kjent art.

Under henvisning til tegningen vil der bli beskrevet utforelseseksempler til nærmere belysning av oppfinnelsen.

Pig. 1 viser et utforelseseksempel hvor der lengst til venstre befinner seg et nikkelholdig arbeidsskikt 1 av oksygenanoden tildekket mot elektrolytten 3 med et finporet dekkskikt.. 2. Dette dekkskikt består av et materiale med så hoy oksygenoverspenning at der på det ikke kan foregå noen fraskillelse av oksygen. Det arbeider således som ventilelektrode. Hydrogenelektroden i midten er likeledes utfort som ventilelektrode, hvor arbeidsskiktet. 5 er avstengt mot elektrolytten 3 med to dekkskikt 4 med hoy hydrogenoverspenning. Oksygenkatoden har også et finporet dekkskikt 6, som imidlertid kan bestå av et vilkårlig materiale, og som tildekker oksygenkatodens solvholdige arbeidsskikt 7. Oksygenet fores til og fra gjennem gassledning-en 8, som er felles for de to oksygenelektroder, og hydrogenet via en ledning 9.

Mens det ved elektrolysen er nbdvendig å utelukke den sblv-holdige oksygenelektrode 7 fra strbmgjennemgang, kan begge oksygenelektrodene kobles parallelt ved rekombinasjonen. Skjbnt det i dette: tilfelle hovedsakelig er det solvholdige arbeidsskikt som forer strom-men, gir dog den lille andel som den nikkelholdige oksygenelektrode leverer, en bedring av energiokonomien. Den elektriske kobling behover ikke å forklares i detalj, da den fremgår av virkemåten. Således er det nok med et av strømretning eller cellespenning avhengig relé, som ved elektrolysedrift kobler den solvholdige oksygenelektrode fra den felles stromforsyningsledning.

Begge elektrolyttrommene kan være tilsluttet et felles elektrolyttkretslop. Man kan imidlertid også frembringe et hydrostatisk trykkfall mellem de to rom og under innflydelsen av dette spyle hydrogenelektrodens porer med fersk elektrolyttopplosning så der ikke opptrer diffusjonspolarisasjon i porene som er fylt med elektrolytt. Men også når der ikke strbmmer elektrolytt, blir hydrogenelektrodens funksjon bedret ved at der fra den i rekombinasjonsdrift lite belastede side blir injisert elektrolytt i elektrodeområdene på den sterkt belastede side.

En annen utforelsesform av oppfinnelsen er vist på fig. 2. Her er to celler koblet parallelt, idet to like oksygenelektroder ble forenet til en dobbeltsidig arbeidende elektrode. I dette oyemed er dekkskikt 26 påfort begge sider av vedkommende arbeidsskikt 27. 21 betegner oksygenarbeidsskikt med invers funksjon til 27, 22 deres dekkskikt, 25 arbeidsskikt av hydrogenelektrodene og 24 disses dekkskikt. Elektrolyttrommene er betegnet med 23. Da man kan anvende fremgangs-måten såvel for de solvholdige som for de nikkelholdige oksygenelektroder, kommer man frem til en celle med vilkårlig mange parallellkoblede elektroder.

En plassbesparende seriekobling av celler kan også oppnås ved at man anordner to oksygenelektroder for naboceller isolert fra hverandre og med felles gassrom imellem.

En særlig enkel utfbrelse fås ved at man erstatter dekkskiktene på to naboelektroder"med et felles ikke-ledende diafragma med fast påpressede arbeidsskikt. Denne anordning er vist på fig. 3. Man får en blokk bestående av et oksygenelektrodeskikt 37 med diafragmaer 36 i anlegg på begge sider samt hydrogenventilelektroder 35, som imidlertid ikke bærer ekstra dekkskikt på de sider som vender mot diafragmaene . Blokken avsluttes med dekkskiktene 34 på de to hydrogenventilelektroder. 33 betegner elektrolyttrommene og 32 dekkskiktene på oksygenarbeidsskiktene 31 med invers funksjon til 37. Por oversiktens skyld er gasstilfbrselsledninger ikke inntegnet.

Anordningen på fig. 3 kan flerdobles ved at man utforer, ende-elektrodene som dobbeltsidig arbeidende elektroder og lar cellen gjenta seg symmetrisk om arbeidsskiktene 31. Også i denne anordning kan man spyle de enkelte elektroder resp. den midtre elektrodeblokk ved å stille inn en hydrostatisk trykkdifferanse mellem på hinannen folgende elektrolyttrom. Denne arbeidsmåte er særlig å anbefale når der må fores bort store varmemengder, da man kan fore den kjblede elektrolytt med

stor hastighet gjennem annethvert elektrolyttrom og la et lite over-trykk virke i de bvrige.

Sluttelig får man en særlig sammentrengt anordning av elektrodene hvis man helt gir avkall på frie elektrolyttrom og erstatter dekkskiktene 34 og 32 på fig. 3 med elektrolyttimpregnérte diafragmaer. Der fremkommer da en celle som vist på fig. 4. Her betegner 41 den nikkelholdige oksygenelektrode, 45 hydrogenelektroden og 47 den solvholdige oksygenelektrode. Mellem disse ettlags-elektroder er der anordnet ensartede diafragmaer 46. 42 betegner porbse stbtteskikt som tjener til stabilisering av ende-diafragmaene. Under innflydelsen av et trykkfall frembragt i en pumpe 48 strommer elektrolytten fra rommet 44 inn i elektrolyttrommet 43, hvorunder de mellemliggende elektroder og diafragmaer blir spylt effektivt. Dri-f tsgaseene! blir tilfart og fort bort fra elektrodene ved randen, slik det fremgår pv fig. 4.

I kombinasjon med et rent Hg-Og-brennstoffélemfent egner cellen ifblge oppfinnelsen seg særlig godt til . energiforsyning av isolert beliggende stasjonære anlegg. Som rent brennstofifelement be-betegnes her en celle av samme eller også av annen oppbygning, men utelukkende inneholdende solvholdige oksygenkatoder. Et slikt element er alltid gunstig hvis den elektriske energi leveres med lav spenning og man ved rekombinasjonen i et storre antall seriekoblede brennstoff-celler med mindre elektrodetverrsnitt bnsker å oppnå en hoyere spenning. Et slikt anlegg virker som en likespenningstransformator hvor den kjemiske energi av elektrolysegassene tjener som intermediær energiform.

Claims (1)

1. Elektrokjemisk anordning til magasinering av elektrisk, energi ved vann-elektrolyse, oppbevaring og påfolgende rekombinasjon av de dannede elektrolysegasser hydrogen og oksygen under gjenvinning av elektrisk energi, karakterisert ved at den består av minst én knallgass-celle med en dobbeltsidig arbeidende hydrogenelektrode (4, 5) og på begge sider av denne anordnede elektrolyttrom (3) og oksygenelektroder (l, 2, 6, 7), hvorav den ene er nikkelholdig og den annen solvholdig, hvilke elektroder er av i og for seg kjent art.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at to og to nikkelholdige eller solvholdige* oksygenelektroder (26, 27) i parallellkoblede naboceller er forenet til en dobbeltsidig arbeidende elektrode.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at to og to oksygenelektroder i seriekoblede naboceller er elektrisk isolert fra hverandre og forsynt med et felles gassrom imellem. 4i Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at minst ;ett dekkskikt hos tilstøtende hydrogen- og oksygenelektroder (24, 26) ;er erstattet med et felles ikke-ledende elektrolytt-impregnert diafragma (36) som arbeidsskiktene (35, 37) er fast på-presset. j

5. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at samtlige dekkskikt (2, 4, 6) og elektrolyttrom (3) er erstattet med elektrolyttimpregnerte diafragmaer (46).

6. JSnordning som angitt i et av-kravene 1-5, k a r a k - terisextt ved at den i tillegg inneholder minst ett brennstoff-element med ejn hydrogenelektrode og en solvholdig oksygenelektrode-, l hvorav oksygdnelektroden utelukkende er koblet som katode.