WO2011038432A1 - Elektrolytisches reaktionssystem zur erzeugung von gasförmigem wasserstoff und sauerstoff - Google Patents

Elektrolytisches reaktionssystem zur erzeugung von gasförmigem wasserstoff und sauerstoff Download PDF

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WO2011038432A1
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reaction system
electrolytic reaction
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Adolf Lothring
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Definitions

  • Electrolytic reaction system for the production of gaseous hydrogen and oxygen
  • the invention relates to an electrolytic reaction system for the production of gaseous hydrogen and oxygen, as indicated in claim 1 or 2.
  • the invention relates in particular to a system for the highly efficient generation of gaseous hydrogen and oxygen by means of an electrolysis process in a reaction or resonance chamber, wherein the aim of optimal utilization of the electrical energy used for splitting water into gaseous hydrogen and oxygen pursued and achieved becomes.
  • the invention relates to the use of these gases, in particular to the use of the energy carrier hydrogen for chemical burns or oxidation.
  • water is decomposed by electrolysis into gaseous hydrogen and oxygen, whereupon the chemical energy source hydrogen is converted by a combustion process into thermal energy or into kinetic energy.
  • the decomposition of water into the gases mentioned takes place with a positive or as good as possible energy balance.
  • this electrolysis process can produce large amounts of electrolytically generated gaseous hydrogen and oxygen within relatively short periods of time.
  • the technology according to the invention reduces the electrical energy used or required, which is required for splitting water into hydrogen and oxygen, to a minimum in order to achieve or to achieve the best possible or positive energy balance in the production of the chemical energy carrier to achieve an economical and environmentally friendly use of the gaseous fuel hydrogen or the thermal or kinetic energy obtained therefrom.
  • the inventive technique was created with the aim, preferably from naturally occurring water or from aqueous, electrolytic solutions, hydrogen gas and
  • a consumer in an amount that allows the generated chemical energy carrier hydrogen without bulky or technically complex intermediate storage a consumer, in particular a utilization device or a conversion lungsvoriques to provide.
  • the corresponding utilization device then converts this chemical energy carrier or fuel through a combustion process into the respectively required form of energy, in particular into thermal or kinetic energy or also into electrical energy.
  • the inventively obtained chemical energy source in the form of hydrogen gas in particular the gaseous hydrogen in conjunction with the gaseous oxygen, thereby enabling a use or energy conversion without the usually occurring emission levels in the combustion of fossil fuels.
  • the system according to the invention in addition to the energy form desired in each case, only water vapor or condensed water and other trace elements are formed.
  • the by-products of the thermal combustion of hydrogen gas, especially when using its energy, are known to be much more environmentally friendly compared to fossil fuels.
  • the primary waste product from the combustion process of hydrogen is simply water vapor or water, which can easily be released into the environment. This waste product is purer than many other water resources or the electrolytically produced oxygen is purer or more concentrated than the other air in the environment.
  • the system according to the invention and the method according to the invention are the result of numerous test series and experiments with various constructions and modes of operation of these assemblies for hydrogen production on the principle of electrolysis, which has been known in terms of its physical principles for more than about a century.
  • the electrolysis of water is a fundamentally very simple, known principle, in which by two or more electrodes located in an electrolyte or water bath and by applying electrical energy, in particular DC voltage, the splitting of water into gaseous hydrogen and oxygen accomplished becomes.
  • This process is basically nothing new.
  • the known processes are relatively inefficient, since they required significantly more primary energy for the splitting than was available later by the use of the thermal or chemical energy of the gas produced or by a combustion process of the gas produced. It has been so far achieved a fairly negative or poor energy balance.
  • such a large amount of electric power had to be supplied that the resulting advantages were not noticeable or disappeared after electric energy is generated to a large extent from the combustion of fossil fuels. From an environmental point of view, therefore, the systems known from the prior art have yielded no outstanding advantages. For this reason, the use of hydrogen and its energy potential in practice has never or only in very limited application areas prevailed.
  • the technology according to the invention now makes it possible to provide the gaseous hydrogen and oxygen in the respectively required amount with a specific structure or with special measures from water or from solutions based on water, ie without large-volume or technically complex intermediate storage to provide needs responsive and responsive.
  • a positive energy balance is achieved and ensures the generation of chemical energy with minimal use of primary energy.
  • the ultimately generated thermal or thermal energy which is obtained from the emission-free combustion of hydrogen and oxygen, is very versatile.
  • this electrolysis system or the specified device for energy conversion is easy to control and classify the system according to the invention as very safe.
  • the present invention is based on the object to provide an improved, electrolytic reaction system.
  • an electrolytic system for the decomposition of water or aqueous solutions in gaseous hydrogen and oxygen is sought, which has the highest possible efficiency and the highest possible efficiency in terms of the amount of electrical energy supplied and the generated or converted, chemical or thermal or kinetic energy amount.
  • this provides an improved, electrolytic reaction system which provides relatively high amounts of electrolytically recovered, gaseous hydrogen and oxygen within relatively short process times.
  • the electrolysis system according to the invention can be constructed relatively inexpensively and thus has a high efficiency and allows a practical use.
  • Another advantage is also a development according to claim 3, as a result of a fluidically favorable body shape and orientation is created to defined or directed
  • an embodiment according to claim 4 is advantageous because it is a kind of container-in-container arrangement, which also favors the performance of the electrolysis process.
  • this provides a division into a container for the electrolyte and electrode receptacle and into a container or chamber arrangement surrounding this container for receiving the said components and for accumulating the resulting gases.
  • a development according to claim 5 is advantageous, since the largest possible Ausgasungsquerites present, resulting in the shortest possible Ausgasungszeit and contributes to an as intense as possible outgassing.
  • a receptacle for the electrolyte is provided, which offers an unhindered or generous overflow for the electrolyte fluid and / or for the optionally resulting electrolyte foam.
  • an electrolyte foam is formed on the electrolyte liquid, in particular on the surface of the electrolyte bath, and in some cases hinders the outgassing of the gas components in the electrolyte.
  • electrolyte liquid can be supplied and / or removed continuously or discontinuously with respect to the receiving container, the excess amount of electrolyte liquid being able to drain off again in a waterfall manner over the upper edge of the receiving container and optionally after a cleaning and / or cooling and / or conditioning process.
  • Electrolyte tank can be supplied again.
  • the electromagnetic field of the at least one electromagnetic coil has a favorable effect on the decomposition process.
  • the mechanical vibrations arising in the at least one electromagnetic coil are introduced as directly as possible directly onto the electrolyte or onto the electrode arrangement.
  • the detachment process of the gas bubbles from the electrodes or the outgassing process from the electrolyte is improved or accelerated.
  • the electrode arrangement is assigned or facing only one side or only one pole of the electromagnetic coil, in particular the south or north pole.
  • the north pole side of the electromagnetic coil is assigned to the upper side of the electrode arrangement next to it.
  • the embodiment according to claim 10 or 11 describes an advantageous or particularly effective embodiment of the electromagnetic coil.
  • the effectiveness or overall performance of the electrolytic reaction system can be favorably influenced.
  • Another advantage is the measure according to claim 12, as a highly efficient separation of the water molecules in the respective gases, namely in hydrogen and oxygen, is achieved.
  • Of particular advantage is also an embodiment according to claim 13, as this supports the electrolytic process and is made much more efficient.
  • the pulsating power supply of the electromagnetic coil is a periodic or aperiodic switching off of the coil, whereby the magnetic field at least partially or completely collapses and a much stronger magnetic field with reversed polarity or orientation is triggered.
  • the renewed activation of the energy supply triggers then a much stronger field, since the successive fields with each pulse at least partially add or accumulate until a maximum field strength is reached. Due to the reversal effect of the magnetic fields after each shutdown of the energy supply, the molecules of the electrolyte are vibrated in such a way that an unstable or almost unstable molecular status is achieved and the splitting or the conversion into the gaseous states, namely into gaseous hydrogen and oxygen, Optimized.
  • the embodiment according to claim 14 is also advantageous, since the electrodes of the electrode arrangement are additionally caused to oscillate due to the alternating magnetic fields, which results in a more rapid detachment of the adhering gas bubbles.
  • the electric or electrostatic field between the annodic and cathodic electrodes is thus superimposed on an electromagnetic field which is generated by at least one coil arranged above and / or below the electrodes.
  • the magnetic field, in particular the electrical energy supply of the at least one electromagnetic coil, in comparison to the electric field of the electrode arrangement or compared to the energy supply for the electrode arrangement is dimensioned relatively low frequency.
  • the ratio between the relatively low Frequency power supply for the electromagnetic coil and the relatively high-frequency power supply for the electrode assembly in about 1: 1000.
  • the means for swirling the electrolyte or for establishing a flow in the electrolyte can be achieved by the electrolyte itself and / or by adding gaseous media, for example air or nitrogen.
  • gaseous media for example air or nitrogen.
  • the foreign gas density in particular the proportion of gases injected or introduced into the electrolyte per defined electrolyte volume, is thereby kept low or homogenized, thereby keeping the electrolysis power high.
  • Another embodiment for shortening the Ausgasungs lawsuit from the liquid and to intensify the contact between the electrolyte and the electrode plates is achieved by the measures according to claim 18. But also by the measures according to claim 19, the outgassing effect or the outgassing performance of the electrolytic reaction system is improved.
  • the passage of the electrolyte can be effected by a forced supply or refilling of electrolyte fluid and / or caused or initiated or co-determined by the volume expansion of the electrolyte fluid during the electrolysis process
  • this creates a relatively homogeneous or uniform electrolyte overflow, so that the most intensive possible outgassing or separation between the electrolyte liquid and the electrolyte liquid it contained gases or gas bubbles is achieved. This is made possible, inter alia, by the relatively large-area spread of the electrolyte fluid.
  • an embodiment according to claim 21 is also advantageous since it always provides an intensive outgassing or a sufficiently large gas space. Furthermore, an emergence of overpressure in the reaction chamber or an exceeding of a defined pressure value can be avoided. In particular, a specific pressure level within the reaction chamber is thereby maintained, after the electrolysis-related expansion of the electrolyte liquid is compensated or at least approximately compensated by a defined discharge of electrolysis liquid. In particular, it remains within the reactor tion chamber received a defined Ausgasungsvolumen or a defined gas pressure in the gas space of the reaction chamber is not exceeded.
  • Another advantage is also an embodiment according to claim 22, as this gas components, which are contained in the overflowing or derived electrolyte, are retained in the system and thus virtually not lost.
  • a turbulence or flow in the electrolyte container is built up by the return of the electrolyte, through which the outflow or separation of the gas components from the liquid electrolyte is improved or accelerated.
  • Another major advantage is that it involves a simple regulation of the electrolyte fluid. In particular, this can be achieved in a simple manner, a cooling or temperature limitation for the electrolyte liquid.
  • the corresponding cooling process is to be accomplished by relatively low supply of energy, since the usual ambient temperatures usually sufficient to keep the electrolyte liquid at a favorable for the electrolysis process temperature level or in a satisfactory temperature range.
  • An advantageous temperature range is when the electrolyte fluid in a temperature range below 60 ° C, preferably in a temperature range between 20 ° C to 50 ° C, in particular between 28 ° C to 43 ° C is maintained.
  • a cooling and / or fluidization of the electrolyte liquid is achieved and, consequently, the outgassing rate and / or the outgassing efficiency with respect to electrolytically generated gas fractions in the electrolyte fluid is increased.
  • a simple regulation of the fuel or energy value of the gas mixture in the electrolytic reaction system is achieved.
  • its energy level or calorific value, in particular its combustion rate can be adjusted in such a way that trouble-free combustion in standard consumers, e.g. in internal combustion engines or heating devices.
  • the supplied gases thus achieve a double effect or a multiple effect, wherein the cumulative effects have a surprisingly high positive level.
  • a further advantageous embodiment is specified in claim 27.
  • the negative pressure which is built up by a consumer or by his unit such as a vacuum pump or a charging device for the combustion chamber (eg a turbocharger), is also used to assist the gasification in the electrolytic reaction system . to accelerate.
  • the respective negative pressure, which is built up by the respective consumer or by his fuel supply can be kept by any known from the prior art regulatory measures in a certain, regarded as optimal area.
  • An advantageous embodiment can also be achieved by the measures according to claim 28 and / or 29. In particular, this creates a favorable flow or establishes a defined flow direction in the electrolyte, which extends from the lower end sections of the electrodes in the direction of the upper end sections.
  • the gap volumes between the outer electrodes can thereby be made equal or approximately equal compared to the gap volumes between centric or further internal electrode pairs.
  • the measures according to claim 32 are advantageous since, with relatively low electric power or with a relatively low magnetic field strength, at least individual electrodes of the electrode arrangement can thereby be forced into mechanical vibration. In particular, this is in a simple manner, the separation efficiency or Outgassing rate increased and thus increased the efficiency of the electrolytic reaction system as a whole.
  • the measures according to claim 33 are advantageous since, even with relatively weak electromagnetic field strengths, a relatively intense mechanical oscillation can thereby be generated at least at individual electrodes of the electrode arrangement.
  • flow or overflow channels are thereby created, which additionally improve the outgassing of the gas bubbles from the electrolyte fluid.
  • the measures according to claim 34 are also advantageous, since zones are defined in which a comparatively strong or intensive electromagnetic field is present and further zones are created in which the intensity of this field is comparatively lower.
  • a favorable ratio between the angular extent of the partial windings and the intermediate winding clearances is created.
  • a suitable number of partial windings distributed over the ring circumference of the electromagnetic coil is thereby created.
  • the measures according to claim 37 since thereby the magnetic field strength or the magnetic flux density varies or alternately increases and decreases in the circumferential direction of the toroidal coil. This has a positive effect on the abolition of the binding forces between the atoms of the electrolyte, in particular of a water molecule, whereby the electrolytic performance of the given reaction system is improved.
  • the measures according to claim 38 are advantageous, since thereby the magnetic field lines can act in concentrated form on the electrode arrangement and on the electrolyte.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the electrolytic reaction system, which illustrates a plurality of technical execution or training opportunities;
  • Fig. 2 is a perspective view of a first embodiment of the electrolytic
  • FIG. 3 shows an illustration of an electrode arrangement with star-shaped, plate-shaped electrodes in plan view
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a star-shaped electrode arrangement comprising wedge-shaped or sector-shaped, plate-shaped electrodes in plan view in cross section;
  • Fig. 5 shows an embodiment of an electromagnetic coil as used in the electrolytic reaction system; a further embodiment of an electrolytic reaction system in longitudinal section; Fig. 7, the electrolytic reaction system of FIG. 6, cut according to the lines
  • FIG. 8 shows a further embodiment of an electrode arrangement within an electrolytic reaction system in plan view
  • FIG. 9 shows a further embodiment of an electromagnetic coil, as advantageously used in the electrolytic reaction system.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the electrolytic reaction system 1 is illustrated in terms of its basic, technical structure. It is expressly stated that not all of the measures illustrated therein are included in the subject matter of the invention. Of course, individual training or process measures shown in FIG. 1 can also be transferred to the exemplary embodiments explained below.
  • the specified electrolytic reaction system 1 serves to generate gaseous hydrogen and oxygen by using the electrolysis method.
  • an electrolyte in particular water, or an aqueous electrolyte, in particular a mixture of water and a conductivity-increasing additive, such as sulfuric acid, split by an electrolytic process in gaseous hydrogen and gaseous oxygen by the electrolytic reaction system 1 transformed into a corresponding gas mixture.
  • an electrolytic reaction system 1 comprises at least one reaction chamber 2 for receiving or storing an aqueous or water-based electrolyte, and at least one electrode arrangement 3, which is formed from a plurality of anodic and cathodic electrodes.
  • the reaction chamber 2 is preferably formed by a substantially hollow cylindrical receptacle 4, in which at least one electrode assembly 3 is arranged.
  • this electrode assembly 3 is formed by a plurality of star-shaped fanned, plate-shaped electrodes 5, 6. Adjacent electrode plates 5, 6 alternately form a cathode and anode. The successive, alternating polarity of the individual electrodes 5, 6 for the formation of successive cathodes and anodes is known in electrolytic systems.
  • a thickness of the plate-like electrodes 5, 6 is 0.1 mm to 5 mm, preferably about 1 mm.
  • a varying distance 9, 9 ' is present between adjacent electrode plates 5, 6 of the star-shaped or fan-shaped electrode arrangement 3. This varying distance 9, 9 'between immediately adjacent electrode plates 5, 6 results from the star-shaped or fan-shaped course of the individual plate-like electrodes 5, 6 with respect to a common, virtual fan axis 7 of this electrode arrangement 3.
  • the individual electrode plates 5, 6 extend starting from the common, virtual fan axis 7, in the radial direction to the fan axis 7.
  • the electrodes 5, 6 are thus aligned in a V-shape.
  • an angle of spread 10 in particular a so-called center angle or a degree ⁇ , is present between directly adjacent electrode plates 5, 6, which depends on the number of pairs of electrode plates 5, 6 arranged in a circular or radial manner about the fan axis 7 , as can be clearly seen in FIG.
  • the distance 9 between adjacent electrodes 5, 6 in an end section closest to the fan axis 7 is approximately 0.6 mm and the distance 9 'in the end section facing away from the fan axis 7 is approximately 4 mm.
  • the star-shaped electrode assembly 3 is preferably circular with respect to their boundary. But it is also a polygonal outline contour conceivable.
  • the star or fan-like electrode arrangement 3 is designed annular in plan view, as best seen in FIG. 3 can be seen.
  • a cylindrical or tubular free position 11 can be formed around the fan axis 7, which can be completely filled with the electrolyte and / or at least partially function as a discharge space or as an overflow or drainage channel for excess or overflowing electrolyte fluid or for electrolyte foam, as will be explained in more detail below. That is to say, the individual electrode plates 5, 6 are preferably fanned out or arranged successively around the fan axis 7, while maintaining a defined radial spacing 12, and are oriented radially to the fan axis 7, as best seen in FIG. 3.
  • such an electrode arrangement 3 embodies a substantially hollow-cylindrical body, as can be seen from a synopsis of FIGS. 2 and 3.
  • this hollow-cylindrical electrode body has a multiplicity of electrode plates 5, 6 which are laminated in a lamellar manner but spaced from each other, differently poled, which run in a zealous or radiating manner around the common cylinder or fan axis 7.
  • the individual plate-shaped electrodes 5, 6 represent, in plan view, virtually the imaginary rays of the star-shaped electrode arrangement 3 originating from the fan axis 7.
  • the individual electrode plates 5, 6 have a uniform or constant thickness or thickness with respect to the opposing ones Flat sides of the plate electrodes.
  • plate-shaped electrodes 5, 6 it is also possible to form in plan view of the electrode assembly 3 substantially circular sector-shaped electrodes 5, 6, in particular circular sector-shaped anodes and cathodes, as shown in FIG. 4 by way of example and schematically.
  • Electrodes 5, 6, which are circular-sector-shaped in plan view or in cross-section, are likewise arranged around a common fan axis 7.
  • the individual circular sector-shaped electrodes 5, 6 are preferably arranged at a radial distance 12 to the fan axis 7.
  • a star-shaped or fan-shaped arrangement of the cross-section - as shown in FIG. 4 - circular sector-shaped or approximately circular sector-shaped electrode plates 5, 6 is provided.
  • this electrode assembly 3 thus has a substantially hollow cylindrical body shape, after around the virtual or imaginary fan axis 7 vor- preferred zugt a cylindrical or tubular exemption 11 is provided.
  • a distance 9 between adjacent electrodes 5, 6 with respect to different radial distances from the fan axis 7 remains constant or approximately constant, as can be seen in FIG. 4.
  • At least one electromagnetic coil 13 is preferably at least above and / or below the electrode assembly 3, which is designed according to the star shape, arranged.
  • the electromagnetic field built up by this electromagnetic coil 13 by application of electrical energy acts on the electrolyte and also on the electrode arrangement 3 in the reaction chamber 2. That is, the coil 13 is arranged such that the field lines of the electromagnetic field intersect the electrolyte as well as the anodic and cathodic electrodes 5, 6 of the electrode assembly 3.
  • the at least one electrode assembly 3 is completely immersed in the electrolyte, which is preferably formed by water or by an aqueous solution.
  • the at least one electromagnetic coil 13 is also arranged below a regular or minimal liquid level 14 for the electrolyte. That is, preferably, the electromagnetic coil 13 for generating an electromagnetic field is at least predominantly, preferably completely immersed in the electrolyte. This is important, on the one hand to put the electrolyte and on the other hand, at least indirectly, the anodic and cathodic electrodes 5, 6 in vibrations or high-frequency vibrations and thus the separation of gas bubbles at the electrodes 5, 6 and the outgassing of the hydrogen or To assist or accelerate oxygen bubbles from the liquid electrolyte.
  • the electromagnetic field of the at least one coil 13 causes the anodic and cathodic electrodes 5, 6 of the electrode assembly 3 to vibrate in such a manner that a detachment of gas bubbles formed at the anodic and cathodic electrodes 5, 6, in particular the respective oxygen and Hydrogen bubbles, supported.
  • the electromagnetic field of the at least one electromagnetic coil 13 causes ionization and amplification of the electrolytic process.
  • the anodic and cathodic electrodes 5, 6 consist of a ferromagnetic material, in particular of a material that can be influenced by magnetic fields, such as, for example, ferrous metals and / or precious metals, for example the so-called Nirosta metal, or another, non-rusting steel.
  • the gas release at the electrodes 5, 6 is amplified or accelerated.
  • the effective area of the electrodes 5, 6 with respect to the electrolyte is kept as high as possible, so that the effectiveness or the productivity of the electrolytic process or of the electrode surfaces of the electrodes 5, 6 is kept high or maximized.
  • the measures mentioned increase the conversion or decomposition work per unit of time, so that even with relatively small-volume or compactly structured reaction systems 1, high output capacities of hydrogen and oxygen gas or with respect to a corresponding gas mixture are achieved.
  • the specified electrolytic reaction system 1 thus has a high reactivity or rapid reaction.
  • a further electrode arrangement 3 'of a plurality of anodic and cathodic electrodes 5, 6 is arranged above the at least one electromagnetic coil 13.
  • These further, above the electromagnetic coil 13 arranged electrode assembly 3 ' is preferably completely, especially as completely immersed in the liquid, in particular aqueous electrolyte within the reaction chamber 2.
  • the electromagnetic fields of the energy-loaded electromagnetic coil 13 act on the electrodes 5, 6 of the below and / or above arranged electrode arrangement 3, 3 'vibrating or acts on the energy-loaded electromagnetic coil 13 also on the Electrolytes with vibrations or oscillations, so that a Gasblasenabreaches supported by the electrodes 5, 6 and a gas bubbles promotion in the electrolyte or is reinforced.
  • the electromagnetic coil 13 below the electrode assembly 3 in particular to be arranged in the bottom section of the reaction chamber 2 or of the receptacle 4 accommodating the electrolyte.
  • the electrode arrangement 3 is preferably arranged at a vertical distance from the bottom section or the bottom plate of the reaction chamber 2. As a result, a defined electrolyte volume is present underneath the electrode arrangement 3 or, as a result, a certain amount of electrolyte can accumulate below the electrode arrangement and a flow channel close to the floor can be formed below the electrode arrangement 3.
  • An electromagnetic coil 13 'placed below the electrode arrangement 3 in the axial direction relative to the cylinder or vertical axis 8 is preferably likewise at a distance from the bottom section of the reaction chamber 2 in order to establish a flow structure in the electrolyte within the electrode arrangement 3 starting from the bottom section in a vertical upward direction , in particular in the direction of the gas space of the electrolytic reaction system 1 to allow. According to an advantageous embodiment, as it is from a synopsis of
  • the at least one electromagnetic coil 13 in plan view is substantially annular.
  • a center or center 15 of this toroidal electromagnetic coil 13 lies on or near the cylinder or vertical axis 8 of the receptacle 4 or on or near the fan axis 7 of the electrode denanssen 3. That is, the substantially disc-shaped center plane 16 the coil 12 is aligned transversely, in particular at right angles to the cylinder or vertical axis 8 and perpendicular to the fan axis 7, as best seen in FIG. 1 can be seen.
  • a winding body 17 of the coil 13 is ring-shaped or toroidal.
  • This winding body 17 is preferably formed of a non-magnetizable material, in particular of plastic or the like. That is to say that the electromagnetic coil 13 is preferably embodied without an iron core, in particular as an air coil.
  • This winding body 17 carries at least one coil winding 18, which consists of a plurality of windings. gene, in particular consists of hundreds or thousands of turns, which are wound around the winding body 17.
  • the individual turns of the coil winding 18 are aligned radially or substantially radially to the annular coil 13.
  • the individual turns run in a circle or winding around the bead-like winding body 17, as best shown in FIG. 5.
  • four partial windings 19, 19 ', 19 ", 19" are arranged distributed around the circumference of the winding body 17 or the coil 13 and wound in each case at a spacing from one another.
  • three are each formed at 45 ° to the coil axis or
  • an at least three-layered coil winding 18 is formed, the winding spacings 20, 20 ', 20 "of which follow one another in the circumferential direction of the toroidal coil 13 or are offset relative to one another.
  • the at least one electromagnetic coil 13 is load-bearingly connected to the electrode arrangement 3 or supported load-bearingly relative to the electrode arrangement 3.
  • the at least one electromagnetic coil 13, for example is not mechanically connected directly to the reaction chamber 2, but rather as directly as possible directly to the electrode arrangement 3.
  • the electromagnetic coil 13 is accommodated in a hollow conical or funnel-like holding element, which holding element is supported on the upper side of the electrode arrangement 3.
  • mechanical vibrations or vibrations of the electromagnetic coil 13 are transmitted to the electrode arrangement 3, and vice versa.
  • the at least one electromagnetic coil 13 is fastened or supported load-bearingly on the upper side of the electrode arrangement 3 via a clamp-like support or holding device.
  • the electrodes 5, 6 are expediently held or stored such that they can oscillate as freely as possible in the electrolyte bath.
  • a one-sided or tongue-like support or storage is favorable.
  • the individual anodic and cathodic electrodes 5, 6 of the electrode assembly 3 are supplied in a conventional manner by a first electrical energy source 21 with electrical energy.
  • the first energy source 21 is preferably designed for the pulsating energy supply of the anodic and cathodic electrodes 5, 6.
  • the at least one electromagnetic coil 13 is supplied with electrical energy by a further electrical energy source 22.
  • the further electrical energy source 22 is designed for the pulsating energy supply of the at least one electromagnetic coil 13.
  • the first energy source 21 and the further energy source 22 preferably feed the electrodes 5, 6 or the coil 13 in each case with pulsating direct voltage with varying amplitude height and defined pulse intervals between the individual voltage or energy pulses.
  • the energy sources 21, 22 are preferably formed by electrical energy converters, in particular by converter circuits or by signal generators, as are well known from the prior art.
  • the respective energy sources 21, 22 are generated from a public power grid or preferably from a DC power source, in particular from an electrochemical power source, such as a DC power source. an accumulator, fed with electrical energy.
  • the electrical energy supplier for the energy sources 21, 22 is formed by an accumulator, in particular by at least one lead-acid battery with a terminal voltage of 12V or 24V.
  • the energy supplier can be formed by the 12V / 24V electrical system of a motor vehicle.
  • a power frequency of the first power source 21 for powering the anodic and cathodic electrodes 5, 6 compared to a power frequency of the second power source 22 for powering the at least an electromagnetic coil 13 is selected such that the electrolytic reaction system 1 operates at least temporarily near or at its resonant frequency.
  • the respective energy frequencies of the first energy source 21 and the further energy source 22 are matched to one another such that the electrolytic system operates in a resonant or quasi-resonant state and thereby offers a highly efficient or highly efficient chemical decomposition of the electrolyte into gaseous hydrogen and oxygen.
  • the extent or the efficiency of the detachment of the respective gas bubbles from the anodic and cathodic electrodes 5, 6 are significantly influenced.
  • the action of the electrical or electromagnetic fields in the reaction chamber 2 on the one hand supports or accelerates the electrolytic decomposition process.
  • a vibration or oscillation is generated by the electromagnetic coupling of forces or vibrations in the electrolyte and / or in the metallic, in particular ferromagnetic, electrodes 5, 6, which the gas separation and thus the Zerönspp. Splitting process favors.
  • the pulse frequency of the first energy source 21 for supplying the anodic and cathodic electrodes 5, 6 is thereby many times higher than the pulse or energy frequency of the second energy source 22 for supplying the at least one electromagnetic coil 13.
  • the supply frequency of the first energy source 21 is in Compared to the supply frequency of the second energy source 22 at least a hundred times to about the ten thousand or a hundred thousand times, preferably in about a thousand times.
  • the frequency ratio between the electrical power supply for the electrode assembly 3 and the electrical power supply for the at least one electromagnetic coil 13 is thus preferably approximately 1000: 1.
  • the energy frequency for the coil 13 is approximately 30 Hz and the energy frequency for the anodic and cathodic electrodes 5, 6 is approximately 30 kHz.
  • other base or frequency values can also be set or generated at the energy sources 21, 22.
  • a voltage level of the first energy source 21 for supplying the anodic and cathodic electrodes 5, 6 can be several 100 V or several 1000 V, in particular up to 50 kV, but preferably less than 10 kV.
  • the respective voltage or frequency values are primarily dependent on the structural arrangement and the geometrical dimensions of the respective components within the reaction chamber 2 and can be adjusted or adjusted empirically or within the scope of the expert's skill.
  • At least one inlet opening 23 for filling and / or continuous or discontinuous refilling of electrolyte liquid is arranged in the lower portion of the reaction chamber 2, in particular of the electrolyte volume or the receptacle 4 for the electrolyte.
  • the in the lower section in particular in the bottom portion of the electrolyte bath supplied or supplied electrolyte creates a turbulence or fluidization of the electrolyte liquid, which advantageously favors the dissolution of gas bubbles at the anodic and cathodic electrodes 5, 6 and accelerated.
  • At least one means 24 for swirling the electrolyte may be formed in the reaction chamber 2, in particular in the receptacle 4 for the electrolyte.
  • This swirling means 24 can be formed by any measures known from the prior art for generating flows or swirling in a liquid bath.
  • An advantageous embodiment provides that the means 24 for swirling the electrolyte is formed by leading into the reaction chamber suction and / or outlet nozzles 25 for the electrolyte.
  • a plurality of suction and / or outlet nozzles 25 are provided for the electrolyte, which are preferably associated with the receptacle 4 for the electrolyte.
  • the number of these suction and / or outlet nozzles 25 can vary greatly within the context of the respective requirements.
  • at least two or even hundreds of such suction and / or outlet nozzles 25 may preferably be formed in the bottom region of the receiving container 4 for the electrolyte.
  • at least individual action axes of a plurality of suction and / or outlet nozzles 25 are formed inclined to the bottom portion.
  • the axes of action of the intake and / or outlet nozzles 25 may be aligned at an angle to the cylinder or vertical axis 8 of the reaction chamber 2, to be in the Elektrolytbad an intimate Verwirbelung or far-reaching flow to build, which is the removal of the hydrogen or oxygen bubbles from the anodic and cathodic electrodes 5, 6 or from the interior of the electrolyte in the upward direction to the discharge zone, in particular to a gas space 26 of the reaction chamber 2 favors.
  • the means 24 for swirling the electrolyte is formed through at least one agitator which is immersed in the electrolyte liquid.
  • the means 24 for damping a flow in the electrolyte is designed in such a way that an approximately helical flow is established around the cylindrical or vertical axis 8 of the receptacle 4 or the reaction chamber 2, with a direction of propagation thereof helical flow starting from the bottom portion of the electrolyte in the direction of the surface of the electrolyte bath.
  • At least one overflow edge 27 is provided in the reaction chamber 2, which is designed to limit a maximum liquid level 28 of the electrolyte.
  • this at least one overflow edge 27 is formed by at least one upper boundary edge 29 of a hollow cylindrical or hollow prismatic electrolyte container 30.
  • This electrolyte container 30 preferably has a vertically aligned cylinder axis 31, which preferably coincides with the cylindrical or vertical axis 8 of the reaction chamber 2 or at least approximately covers it.
  • the at least one overflow edge 27 may alternatively or additionally be formed to the upper boundary edge 29 of the electrolyte container 30 by at least one bore or other opening in the jacket of the electrolyte container 30.
  • the upper portion of the electrolyte container 30 is as open as possible, in particular open over the entire cross-sectional area, in order also to favor a good separation or discharge of a mostly formed during the electrolysis process foam 32, in particular a forming on the electrolyte foam crown.
  • foam 32 in particular a forming on the electrolyte foam crown.
  • An initial fill level 33 of the electrolyte is preferably slightly below the overflow edge 27.
  • an initial level 33 for the electrolyte is preferably set below the overflow edge 27 of the electrolyte container 30.
  • the overflow edge 27 defines the maximum possible electrolyte level in the electrolyte container 30.
  • the discharge of the foam crown or the foam 32 or the overflowing or excess electrolyte liquid takes place starting from the center region of the electrolyte container 30 in the outward direction, in particular in the radial direction to the vertical or cylindrical axis 8, 31.
  • overflowing electrolyte or over the overflow edge 27 'passing electrolyte foam can be discharged in the downward direction and preferably reintroduced into the electrolyte container 30, as will be explained in more detail below.
  • a collecting portion 35 is formed for over the overflow edge 27 of flowed electrolyte or electrolyte foam.
  • This collecting section 35 extends over a specific vertical height of the reaction chamber 2 and prevents or reduces leakage of the electrolytically obtained gases from an outlet opening 36, which serves for the controlled discharge of the electrolyte from the reaction chamber 2.
  • This collecting section 35 can be formed by a specific electrolyte level in the bottom section of the reaction chamber 2 or by another siphon-like gas barrier.
  • the collecting section 35 or the corresponding liquid siphon causes the reaction chamber 2 to be closed in a gas-tight manner, or an exit or suction of hydrogen and oxygen gas via a bottom outlet opening 36 for the electrolyte is as far as possible prevented.
  • the siphonarti- the outlet opening 36 closes relatively gastight, whereas a controlled discharge of the electrolyte liquid from the reaction chamber 2 via the at least one outlet opening 36 is made possible. In particular, it must be ensured that a certain liquid level is established within the collecting section 35 in order to achieve a sufficiently gas-tight gas barrier.
  • the liquid level in the collection section 35 is preferably lower than the regular level 33 for the electrolyte within the electrolyte container 30.
  • the collection section 35 can be formed around the electrolyte container 30 as shown, or with a central introduction of the excess electrolyte in a centrally arranged discharge channel 34 in the center region of the electrolyte container Be provided 30, as was shown with reference to the embodiment shown in dashed lines.
  • At least one recirculation of the electrolyte into the hollow cylindrical or hollow prismatic electrolyte container 30 or into the reaction chamber 2 takes place by means of this recirculation 37.
  • a liquid tank 38 in particular a water container 39, is also provided within the at least one line for the return 37 of the electrolyte. in which a certain amount of electrolyte, in particular of liquid electrolyte in the form of water, is kept in stock or buffered. Starting from this liquid tank 38, electrolytic liquid is fed to the electrolytic process within the reaction chamber 2 continuously or discontinuously.
  • the at least one recirculation 37 runs quasi through or over the liquid tank 38.
  • the recirculation 37 on the one hand leads into the liquid tank and that the recirculation 37, starting from the liquid tank 38, is continued again in the direction of the reaction chamber 2 to achieve a feed or a refill with respect to the electrolytic liquid in the receiving or electrolyte container 4, 30.
  • This electrolyte circuit 41 between the Action chamber 2 and the liquid tank 38 and the water tank 39 is similar in hydraulic terms with the flow and return of fuel supply systems for internal combustion engines.
  • At least one filter device 40 for filtering out residues, in particular contaminants in the electrolyte or in the electrolytically treated water, can be arranged in the return line 37.
  • At least one liquid pump 42 can be integrated into the return flow 37 or into the feed line for the electrolyte with respect to the reaction chamber 2.
  • the return 37 also serves as a cooling device 43 for the electrolyte or comprises a cooling device 43.
  • This cooling device 43 can be formed by the line connections of the return 37 per se and / or by additional heat exchangers, in particular by air / liquid exchangers, such as cooling fins.
  • These heat exchangers 44 or cooling fins can be formed in the line network and / or on the liquid tank 38 or water tank 39.
  • the cooling device 43 is dimensioned such or the feedback 37 dimensioned such that the temperature of the electrolyte in a range between 20 ° C and 60 ° C, in particular in a range between 28 ° C and 50 ° C, preferred 35 ° C to 43 ° C, is maintained. Especially in the latter temperature range of the electrolyte, an optimized or relatively efficient electrolysis process takes place. In particular, only a relatively small amount or power of electrical energy is required in this temperature range.
  • the cooling device 43 can also be formed by other passively and / or actively acting cooling devices, as they are known in numerous embodiments of the prior art.
  • the electrolytic reaction system 1 thus has a continuous or discontinuous inflow 45 and outflow 46 for the electrolyte.
  • this inflow 45 and outflow 46 of the electrolyte a time-related gradual replacement or replenishment of the electrolyte comprising water or formed by water is created or built up in the reaction chamber 2 or in its electrolyte container 30.
  • a self-contained electrolyte circuit 41 is preferably constructed, in which the liquid tank 38 and the at least one liquid pump 42 are implemented.
  • At least one passage opening 47 for ambient air 48 to be introduced into the reaction chamber 2, in particular into the receptacle 4 for the electrolyte is preferably formed in the bottom section and / or in the jacket region of the reaction chamber 2.
  • the at least one passage opening 47 can also be provided for supplying nitrogen or other non-combustible gases into the receiving container 4, in particular into the electrolyte container 30.
  • the at least one passage opening 47 opens directly into the electrolyte bath, which is located during the operation of the reaction system 1 in the reaction chamber 2, in particular in the electrolyte container 30.
  • a plurality of distributed in the bottom portion and / or shell region of the electrolyte container 30 arranged passage openings 47 for ambient air 48 and / or nitrogen is formed.
  • a regulating means 49 in particular a valve arrangement or the like, can be provided, which is designed to regulate the amount flowing into the electrolyte and / or the pressure of the ambient air 48 or of the nitrogen.
  • passage openings 47 are provided, via which targeted and distributed air or nitrogen is introduced into the receptacle 4 for the electrolyte.
  • these passage openings are 47 in the bottom portion of the reaction chamber 2, in particular positioned below the electrode assembly 3.
  • the electrolytic reaction system 1 is assigned at least one means 50 for building up negative pressure within the reaction chamber 2, in particular in its gas space 26.
  • This negative pressure is to be understood in relation to the atmospheric pressure. That is, the negative pressure generating means 50 within the reaction chamber 2, in particular in the gas space 26, creates defined negative pressure conditions.
  • this means 50 may be formed by a vacuum pump. According to a favorable
  • this means 50 is formed to build up negative pressure by a connected to the reaction chamber 2 consumer for the chemical energy carrier hydrogen.
  • This consumer which according to an advantageous embodiment is formed by an internal combustion engine 51, in particular by a gasoline, gas or diesel engine, transforms the chemical energy of the hydrogen into kinetic energy with the release of thermal energy.
  • the consumer can of course also be formed by any heating or generator system for power generation.
  • so the construction of negative pressure in the reaction chamber 2 by building a flow technical connection 52 between the reaction chamber 2, in particular the gas chamber 26, with a fuel supply 53, in particular with the intake manifold of an internal combustion engine 51 or other combustion system for converting chemical energy of the hydrogen-oxygen mixture into thermal or kinetic energy. This also increases the output power with respect to the electrolyte and the electrode arrangement 3 or increases the achievable electrolysis capacity of the electrolytic reaction system 1.
  • FIGS. 6, 7 illustrate another embodiment of the electrolytic reaction system 1 for producing gaseous hydrogen and oxygen.
  • This embodiment is an optionally independent embodiment of the reaction system 1 according to the invention.
  • the same reference numerals or component designations are used as in the preceding figures. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description of the preceding figures reference. It is expressly stated that not all of these are in these Figures represented features or structural measures constitute mandatory components of the reaction system 1 according to the invention.
  • feature combinations with features from the preceding figures can represent embodiments of the invention.
  • this electrolytic reaction system 1 comprises a reaction chamber 2 for receiving an electrolyte, such as water, an aqueous solution, or a water mixture in conjunction with the conductivity-increasing additives.
  • an electrolyte such as water, an aqueous solution, or a water mixture in conjunction with the conductivity-increasing additives.
  • at least one electrode arrangement 3, which is formed from a plurality of annodic and cathodic electrodes 5, 6, is arranged in the reaction chamber 2.
  • the electrode arrangement 3 is formed by at least two, preferably more than at least three, coaxially or approximately coaxially arranged one inside the other, tubular electrodes 5, 6.
  • five coaxially arranged, nested, in particular inserted into one another, tubular electrodes 5, 6 are formed.
  • electrodes 5, 6 having a circular or annular or elliptical cross section are preferred.
  • tubular electrodes 5, 6 provided with a hollow cylindrical body shape
  • tubular electrodes 5, 6 with prismatic body shape, in particular square, rectangular or with another polygonal cross-section.
  • the individual electrodes 5, 6 preferably form alternating anodes and cathodes in the electrolytic reaction system 1, respectively.
  • the cylindrical or the prismatic lateral surfaces which are composed of a plurality of angularly aligned surfaces, of the mutually adjacent, tubular electrodes 5, 6 are spaced from one another.
  • defined distances 54 and 55 are formed between the respective cylinder or lateral surfaces, in particular between the inner and outer surfaces of the respective electrodes 5, 6.
  • a distance 54 or a gap between the tubular or hollow prismatic, nested electrodes 5, 6, starting from an outer pair of electrodes 5, 6 in comparison to a further inside, in particular closer to a central tube axis 56 arranged electrode fifth , 6 or a further inwardly disposed pair of electrodes 5, 6 of this tubular electrode assembly 3 are dimensioned increasing or larger.
  • tubular or hollow prismatic electrodes 5, 6 are preferably dimensioned larger than the distances 54 between outer or inner electrodes 5, 6 surrounding pairs of electrodes 5, 6.
  • the individual, virtual tube axes 56 of the tubular electrodes 5, 6 are preferably vertically aligned. In this case, the distal end portions of the tubular electrodes 5, 6 are each open.
  • the individual tubular electrodes 5, 6 preferably have a constant cross-sectional area with respect to their length or height. It is essential that at least one at least approximately hollow-cylindrical or prismatic gap 57, 58 is formed between the mantle or cylindrical surfaces of the tubular or hollow prismatic electrodes 5, 6.
  • a bubbling of gas bubbles is made possible or favors.
  • gas bubbles which adhere to the anodic and cathodic electrodes 5, 6 or, respectively, during the electrolysis process, can be efficiently removed into a gas space 26 located above the electrolyte.
  • a kind of suction effect comes into play, which supports the bubbling of the gas bubbles from the electrolyte. This effect is enhanced by the electrolyte volume located below the electrode arrangement 3 and by a Venturi effect within the tubular electrode arrangement 3.
  • a kind of chimney effect for the gas bubbles is achieved by the at least one approximately hollow-cylindrical or prismatic gap 57, 58 between adjacent electrodes 5, 6, thus increasing its rate of exfoliation or degassing.
  • this effect is additionally increased.
  • electromagnetic coil 13 may be formed below the electrode assembly 3 at least one electromagnetic coil 13.
  • the electrode assembly 3 is added to mechanical vibrations or vibrations, which support or accelerate a bubbling of the gas bubbles from the electrolyte.
  • the electric field of the electromagnetic coil 13 also has a positive effect on the electrolytic conversion or splitting process.
  • the reaction chamber 2 of the electrolytic reaction system 1 has a substantially hollow cylindrical or hollow prismatic body shape.
  • the virtual cylinder or vertical axis 8, in particular the lateral surface of the reaction chamber 2, is oriented vertically or at least approximately vertically, as can be seen by way of example from FIG. 6 or FIG.
  • reaction chamber 2 comprises or comprise a substantially hollow-cylindrical or hollow-prismatic receiving container 4 in which the at least one star-shaped or tubular
  • Electrode assembly 3 is arranged.
  • the receptacle 4 for the electrolyte and for the at least one electrode assembly 3 in the upper end portion is designed to be open.
  • its mantle or cylindrical surface is formed spaced from the inner surfaces of the reaction chamber 2, as best seen in FIG. 1 can be seen.
  • the previously described deposition or collecting section 35 is constructed in a simple manner.
  • the virtual fan axis 7 of the star-shaped electrode arrangement 3 or the virtual tube axis 56 of the tubular electrode arrangement is positioned substantially on the virtual cylinder axis 8 or congruent to the virtual cylinder axis 8 of the receptacle 4 or the reaction chamber 2, as before all the illustrations according to FIGS.
  • FIG. 8 shows a further, schematic or basic illustration of an electrode arrangement 3.
  • the receptacle 4 and the reaction chamber 2 is a hollow cylinder, in particular circular in cross-section.
  • the reaction chamber 2 and the receptacle 4 may also have another hollow prismatic body shape, in particular a polygonal cross-sectional shape, but rounded corners or edge regions are advantageous.
  • a plurality of electrode assemblies 3, 3 ' is provided inside the reaction chamber 2.
  • a bundle of tube electrodes is formed, wherein the individual pairs of electrodes 5, 6 are arranged distributed within the receptacle 4 for the electrolyte.
  • a first electrode arrangement 3 is formed in the center of the receptacle 4 and a plurality of further electrode arrangements 3 'are circularly placed around this central electrode arrangement 3.
  • a mixed form of electrode shapes is possible.
  • circular tubular electrodes 5, 6 and cross-sectionally rectangular, for example quadrangular, tube electrodes 5, 6 may be combined in cross-section in order to achieve an increased packing density within the receiving container 4.
  • the wall thicknesses 59, 60 of the electrodes 5, 6 are to be determined such that the electromagnetic field of the at least one coil 13 causes excitation of mechanical oscillations of the electrode arrangement 3 or at least individual electrodes 5, 6.
  • the electromagnetic alternating field or the electromagnetically pulsating field of the at least one coil 13 has a vibrating or vibration-inducing effect. This promotes the efficiency of the separation of gas bubbles or the Ausblaslungsterrorism the gas bubbles from the electrolyte.
  • the material elasticity or the wall thickness 59, 60 of the respective electrodes 5, 6 should be selected such that, starting from the electromagnetic coil 13, a possibly intense vibration excitation is achieved.
  • the at least one plate-shaped electrode 5, 6 - Fig. 1 - or at least one tubular or hollow prismatic electrode 5, 6 - Fig. 6 - have at least one slot 61, 62 or a plurality of openings or perforations.
  • the respective electrodes 5, 6 have at least one mechanical weakening or stiffness reduction, for example slits 61, 62 or apertures or material recesses or material savings, in order to be amplified under the influence of the electromagnetic field of the at least one electromagnetic coil 13 in increased mechanical vibrations become.
  • intensive or low-loss vibration excitation for the electrodes 5, 6 is also achieved by the load-bearing support, in particular by a rigid mechanical connection between the at least one electromagnetic coil 3 and at least one electrode 5, 6 of the electrode arrangement 3.
  • This mechanical connection or holding device is preferably designed to be electrically insulating.
  • the quantity of hydrogen or oxygen which can be produced by means of the abovementioned electrolytic reaction system 1 is sufficient to operate without interruption of the chemical energy carrier hydrogen without interruption an internal combustion engine 51 which offers considerable power, for example 30 to 100 kW.
  • the indicated electrolytic reaction system 1 is so energy efficient that the electrolytically recovered amount of hydrogen is sufficient to supply engines in standard automobiles with a sufficient amount of fuel in the form of a hydrogen-oxygen mixture.
  • the specified electrochemical conversion plant ie, the electrolytic reaction system 1 produce such a high amount of a hydrogen-oxygen mixture that is generated by its combustion in internal combustion engines 51, in particular in gasoline or gas or diesel engines sufficient kinetic energy to operate commercially available motor vehicles with the usual or required power. It is essential that the specified electrolytic reaction system 1 without intermediate storage or without intermediate buffering of large amounts of hydrogen gas and still allows a standard operation of the respective motor vehicle.
  • Gas space 26 and the fluidic connection 52 to the consumer is typically less than 0.5 m 3 .
  • a volume of the gas space 26 of less than 0.1 m 3 is sufficient to produce an internal combustion engine 51 with a maximum delivery rate.
  • power of 50 kW "on demand" with the corresponding fuel, in particular with a hydrogen / oxygen mixture which is an important safety aspect since the amount of ignitable gaseous hydrogen present within the electrolytic reaction system 1 is relatively low.
  • the dangers emanating from this electrolytic reaction system 1 are thus relatively low or the danger potentials are easy to defuse or to control, in particular the specified electrolytic reaction system 1 can be controlled in a simple manner in order to meet high safety requirements.
  • the electrolytic reaction system 1 In particular, after a relatively short start-up phase of the electrolytic reaction system 1, a sufficient quantity or volume of hydrogen gas can be generated in order to be able to start and continuously supply or supply a load having an output power of 50 kW or more ,
  • the construction volume of the electrolytic reaction system 1, in particular the reaction chamber 2, is less than 0.5 m 3 , in particular less than 0.25 m 3 , typically only about 0.02 m 3 .
  • the electrode arrangement 3 consists of several star-shaped ones
  • FIG. 9 illustrates a further embodiment of the at least one electromagnetic coil 13 which can be advantageously used in the electrolytic reaction system 1 in accordance with the preceding statements. This embodiment of the electromagnetic coil 13 is thus in combination with the preceding Henden features to an advantageous electrolytic reaction system 1 can be combined.
  • the same reference numerals or component designations are used for the same parts as in the preceding figures. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding figures.
  • the schematically illustrated electromagnetic coil 13 represents an alternative to the embodiment shown in FIG. 5 and is preferably similar to the previous embodiments, as illustrated in Figures 1, 2 and 6, above and / or below a star-shaped or tubular Electrode assembly 3 is arranged so that the electromagnetic field acts as a result of an application of electrical energy on the one hand to the electrolyte and on the other to the electrode assembly 3.
  • the thus provided at least once, electromagnetic coil 13 is substantially toroidal or annular, wherein it comprises a plurality of electrically connected in series partial windings 19, 19 ', 19 ", 19”'.
  • the individual partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' of the electromagnetic coil 13 each extend over a circumferential angle 63, which is only a fraction of the full annular circumference 64, i. an angular fraction of 360 ° of the toroidal electromagnetic coil 13 is.
  • the circumferential angle 63 of the individual, connected in series partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' is typically between 20 ° to 50 °, in particular between 25 ° and 45 °, preferably in about 30 ° with respect to the full Ring circumference 64 of the coil 13.
  • This clearance angle 65 between directly successive, series-connected partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' is expediently between 10 ° to 30 °, in particular between 15 ° to 25 °, preferably in about 20 °.
  • This clearance angle 65 or the corresponding winding spacing 20, 20 ', 20 “, 20”' defines zones within the electromagnetic coil 13, in which other electrical prevailing romagnetician conditions prevail, as in those zones of the electromagnetic coil 13, in which the serially successive partial windings 19, 19 ', 19 ", 19”' are arranged or positioned.
  • the defined by the clearance angle 65, winding-free spaces between the individual partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' result in a diversity within the built-up with the electromagnetic coil 13 or buildable electromagnetic field, which favors the electrolytic process in the electrolytic reaction system 1 ,
  • a particularly favorable structure of the electromagnetic field generated or generated by the electromagnetic coil 13 is achieved when the circumferential angle 63 of the individual partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' and the clearance angle 65 between the individual partial windings 19, 19 ', 19 “, 19” 'is selected such that after more than a full ring circulation, ie after exceeding 360 ° winding extent, between superposed wound part windings 19, 19 ', 19 “, 19”' an offset angle 66 is formed.
  • a number of the successive, series-connected partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' are selected such that approximately three full annular circuits are formed, i. in that the series-connected partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' extend approximately over 1080 ° of the annular or toroidal coil 13.
  • the individual partial windings 19, 19 ', 19 “, 19'” wound single-layer, wherein the formed after a full annular circulation part windings 19, 19 ', 19 “, 19”' with the corresponding offset angle 66, but in the essentially free of air gaps over underlying or internal partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' are wound.
  • the electromagnetic coil 13 is preferably coreless, in particular embodied without electromagnetically active core.
  • the electromagnetic coil 13 is designed as an air coil, so that the generated electromagnetic field acts to a great extent on the electrolyte and on the electrode assembly 3 and thus greatly influences the physical and chemical processes in the electrolytic reaction system 1.
  • a partial winding 19, 19 ', 19 “, 19”' consists of a plurality of turns, in particular dozens, hundreds or thousands of turns of an insulated conductor, in particular a lacquer-insulated copper wire.
  • a diameter of the outer part windings 19, 19 ', 19 “, 19”' is dimensioned larger than a diameter of the inner part windings 19, 19 ', 19 “, 19”' of the annular or toroidal, Electromagnetic coil 13.
  • electrical connection bracket between the immediately successive partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' it is of course also possible, the individual partial windings 19, 19 ', 19 “, 19”' without interruption or coherently, in particular, from an integral, electrical conductor to wind, so that at least some of the intermediate connecting bracket are unnecessary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Reaktionssystem (1) zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff, umfassend eine Reaktionskammer (2) zur Aufnahme eines Elektrolyten sowie einer Elektrodenanordnung (3), welche aus einer Mehrzahl von anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) gebildet ist. Die Elektrodenanordnung (3) ist dabei durch eine Mehrzahl von sternförmig aufgefächerten, plattenförmigen Elektroden (5, 6) gebildet ist, wobei eine virtuelle Fächerachse (7) der sternförmigen Elektrodenanordung (3) zumindest annähernd auf einer virtuellen, zentrischen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) oder deckungsgleich zu einer virtuellen, zentrischen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) der Reaktionskammer (2) liegt. In axialer Richtung der virtuellen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) ist oberhalb und/oder unterhalb der sternförmigen Elektrodenanordnung (3) wenigstens eine elektromagnetische Spule (13) angeordnet, deren elektromagnetisches Feld bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie auf den Elektrolyten und auf die Elektrodenanordnung (3) einwirkt. Entsprechend einer anderen Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung (3) durch zumindest zwei, bevorzugt durch mehr als zumindest drei, koaxial oder annähernd koaxial ineinander angeordnete, rohrförmige Elektroden gebildet. Dadurch wird eine verbessertes, insbesondere eine besonders effizientes elektrolytisches Reaktionssystem (1) erzielt.

Description

Elektrolytisches Reaktionssystem zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauer- stoff
Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Reaktionssystem zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff, wie es in Anspruch 1 oder 2 angegeben ist.
Die Erfindung bezieht sich im speziellen auf ein System zur hocheffizienten Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff mittels einem Elektrolyseprozess in einer Reaktions- bzw. Resonanzkammer, wobei das Ziel einer optimalen Nutzung der eingesetzten elektrischen Energie zur Aufspaltung von Wasser in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff verfolgt und erreicht wird. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Nutzung dieser Gase, insbesondere auf die Nutzung des Energieträgers Wasserstoff für chemische Verbrennungen bzw. Oxidationen. Insbesondere wird Wasser durch Elektrolyse in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, woraufhin der chemische Energieträger Wasserstoff durch einen Verbrennungsvorgang in thermische Energie bzw. in kinetische Energie umgewandelt wird. Die Zerlegung von Wasser in die genannten Gase erfolgt dabei mit einer positiven bzw. möglichst guten Energiebilanz. Darüber hinaus sind mit diesem Elektrolyseprozess innerhalb relativer kurzer Zeitspannen große Mengen an elektrolytisch erzeugtem, gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff produzierbar.
Die erfindungsgemäße Technologie reduziert dabei die eingesetzte bzw. erforderliche elektrische Energie, welche zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff benötigt wird, auf ein Minimum, um eine möglichst gute bzw. positive Energiebilanz bei der Herstel- lung des chemischen Energieträgers zu erreichen bzw. um eine wirtschaftliche und zugleich umweltschonende Nutzung des gasförmigen Brennstoffes Wasserstoff bzw. der daraus gewonnenen thermischen oder kinetischen Energie zu erzielen.
Die erfindungsgemäße Technik wurde mit dem Ziel geschaffen, bevorzugt aus natürlich vor- kommendem Wasser oder aus wässrigen, elektrolytischen Lösungen, Wasserstoffgas und
Sauerstoffgas zu erzeugen, und zwar in einer Menge, die es ermöglicht, den erzeugten chemischen Energieträger Wasserstoff ohne großvolumiger oder technisch aufwändiger Zwischenlagerung einem Verbraucher, insbesondere einer Nutzungsvorrichtung bzw. einer Umwand- lungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Die entsprechende Nutzungsvorrichtung wandelt sodann diesen chemischen Energieträger bzw. Brennstoff durch einen Verbrennungsprozess in die jeweils benötigte Energieform, insbesondere in thermische bzw. kinetische Energie oder auch in elektrische Energie um.
Der erfindungsgemäß gewonnene chemische Energieträger in Form von Wasserstoffgas, insbesondere der gasförmige Wasserstoff in Verbindung mit dem gasförmigen Sauerstoff, ermöglicht dabei eine Nutzung bzw. Energieumwandlung ohne die üblicherweise auftretenden Emissionswerte bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen. Bei Nutzung des erfindungs- gemäßen Systems entstehen neben der jeweils gewünschten Energieform lediglich Wasserdampf oder kondensiertes Wasser und sonstige Spurenelemente. Die Nebenprodukte bei der thermischen Verbrennung von Wasserstoffgas, insbesondere bei der Nutzung von dessen Energie, sind im Vergleich zu fossilen Brennstoffen bekanntermaßen deutlich umweltschonender. Das primäre Abfallprodukt aus dem Verbrennungsprozess von Wasserstoff ist näm- lieh lediglich Wasserdampf bzw. Wasser, welches problemlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Dieses Abfallprodukt ist dabei reiner als viele andere Wasservorkommen bzw. ist der elektrolytisch erzeugte Sauerstoff reiner bzw. konzentrierter als die sonstige Luft in der Umwelt.
Das erfindungsgemäße System und die erfindungsgemäßen Verfahrensmaßnahmen sind das Resultat von zahlreichen Testreihen und Experimenten mit verschiedensten Aufbauten und Betriebsweisen dieser Aufbauten zur Wasserstofferzeugung nach dem Prinzip der Elektrolyse, welche hinsichtlich ihrer physikalischen Grundsätze seit mehr als etwa einem Jahrhundert bekannt ist.
Die Elektrolyse von Wasser ist ein grundsätzlich sehr einfaches, bekanntes Prinzip, bei welchem durch zwei bzw. durch mehrere in einem Elektrolyt- oder Wasserbad befindliche Elektroden und durch Anlegen von elektrischer Energie, insbesondere von Gleichspannung, die Aufspaltung von Wasser in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff bewerkstelligt wird. Dieser Prozess ist grundsätzlich nichts Neues. Allerdings sind die bekannten Prozesse relativ uneffizient, nachdem sie zur Aufspaltung deutlich mehr Primärenergie benötigt haben, als durch die Nutzung der thermischen bzw. chemischen Energie des erzeugten Gases bzw. durch einen Verbrennungsprozess des erzeugten Gases später zur Verfügung stand. Es wurde bislang also eine ziemlich negative bzw. schlechte Energiebilanz erzielt. Andererseits musste ein derart hohes Ausmaß an elektrischer Energie zugeführt werden, dass die resultierenden Vorteile nicht erkennbar waren bzw. verschwunden sind, nachdem elektrische Energie zu einem hohen Anteil aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen erzeugt wird. Umwelttechnisch be- trachtet haben also die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme keine herausragenden Vorteile erbracht. Aus diesem Grund hat sich die Nutzung von Wasserstoff und dessen Energiepotential in der Praxis nie bzw. nur auf sehr begrenzten Anwendungsgebieten durchgesetzt.
Aus dem vorbekannten Stand der Technik sind zahlreiche Ausführungen von Elektrolyseap- paraturen bekannt. Offenbar ist aber keine dieser Vorrichtungen in der Lage, für ein breit gefächertes Anwendungsspektrum eingesetzt zu werden. Beispielsweise für die Energieversorgung von Kraftfahrzeugen, Stromgeneratoren oder Heizungssystemen sind diese vorbekannten Ausgestaltungen offensichtlich nicht zufriedenstellend, nachdem Antriebs- bzw. Versorgungssysteme basierend auf elektrolytisch gewonnenem Wasserstoff bzw. auf einem Wasser- stoff-Sauerstoff-Gemisch standardmäßig überhaupt nicht vorhanden sind bzw. nur im Versuchsstadium aufzufinden sind.
Die erfindungsgemäße Technologie ermöglicht es nun, mit einem speziellen Aufbau bzw. mit speziellen Maßnahmen aus Wasser bzw. aus auf Wasser basierenden Lösungen den gasförmi- gen Wasserstoff und Sauerstoff in der jeweils benötigten Menge zur Verfügung zu stellen, d.h. ohne großvolumiger bzw. technisch komplexer Zwischenlagerung bedarfsgerecht und reaktionsschnell bereit zu stellen. Insbesondere wird bei der Erzeugung des chemischen Energieträgers, insbesondere bei der elektrolytischen Gewinnung des Wasserstoffgases, eine positive Energiebilanz erzielt und die Erzeugung der chemischen Energie mit minimalem Einsatz von Primärenergie gewährleistet. Die letztendlich generierbare Thermal- bzw. Wärmeenergie, welche aus der emissionslosen Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen wird, ist dabei sehr vielseitig nutzbar. Fast alle Geräte im Haushalt oder in der Industrie, wie z.B. Öfen, Griller, Heizungen, Klimaanlagen und auch Stromgeneratoren, können mit dieser chemischen Energie betrieben werden und dabei für eine Umwandlung in elektrische, kinetische und/oder thermische Energie oder für eine Konvertierung in sonstige Energieformen sorgen. Wasserstoff und Sauerstoff kann außerdem zum Betrieb von nahezu allen herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden. Die Elektrolyse-Technologie, insbesondere das erfindungsgemäße elektrolytische Reaktionssystem bietet die Chance der Nutzung der chemischen Energie bzw. der Thermal- bzw. Wärmeenergie aus Wasserstoff und Sauerstoff, ohne dabei die Umwelt stark zu belasten, wie dies durch die heutzutage übliche Verbrennung von fossilen Brennstoffen geschieht.
Die entsprechende Technologie ist sicherer als viele bisher bekannte Systeme zum Betreiben von Motoren, zur Stromerzeugung, für Heizungszwecke und dergleichen. Diese Systeme benötigen zum Betrieb jeweils Brennstoffe, welche in Tanks bzw. Zuleitungssystemen enthalten sind. In diesen Komponenten wird eine unvergleichlich große Menge an Verbrennungsenergie gelagert bzw. vorrätig gehalten. In Störfallen, welche in der Praxis immer wieder auftreten, verursacht dies relativ oft schwerwiegende Probleme. Insbesondere werden durch die unmittelbare Bevorratung des Brenn- bzw. Kraftstoffes teilweise ungeahnte Folgen ausgelöst. Solche Störfälle sind meist relativ schwerwiegend bzw. nur mit relativ hohem technischen Aufwand einigermaßen zu beherrschen.
Beim erfindungsgemäßen System wird nur eine relativ geringe, insbesondere eine wesentlich kleinere Menge an brennbarem Gas im System bevorratet. Die einzige Bevorratung in Tanks oder in Leitungen erfolgt in Form von relativ unkritischen wässrigen Lösungen oder in Form von reinem Wasser, welches chemisch bzw. umwelttechnisch unproblematisch und selbstver- ständlich unbrennbar ist. Außerdem können dem Erzeugungsprozess, insbesondere der Reak- tions- bzw. Resonanzkammer in einfacher Art und Weise wirkungsvolle Sicherheitseinrichtungen zugeordnet werden, welche zuverlässig und kostengünstig sind. Das erfindungsgemäße, besonders reaktionsschnelle bzw. leistungsfähige Elektrolysesystem macht es möglich, nur relativ geringe Gasmengen bevorraten zu müssen. Insbesondere ist ein Speicher- bzw. Puffervolumen umfassend die Reaktionskammer und die Zuleitungssysteme in den meisten Fällen ausreichend. Dadurch ist dieses Elektrolysesystem bzw. die angegebene Vorrichtung zur Energieumwandlung leicht beherrschbar und das erfindungsgemäße System als sehr sicher einzustufen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes, elektrolytisches Reaktionssystem zu schaffen. Insbesondere ist ein elektrolytisches System zur Zerlegung von Wasser oder wässrigen Lösungen in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff angestrebt, welches eine möglichst hohe Effizienz bzw. einen möglichst hohen Wirkungsgrad in Bezug auf die zugeführte, elektrische Energiemenge und die generierte bzw. umgewandelte, chemische bzw. thermische oder kinetische Energiemenge aufweist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein elektrolytisches Reaktionssystem entsprechend den Merkmalen des Anspruches 1 und unabhängig davon durch ein elektrolytisches Reaktionssystem gemäß den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.
Ein sich durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 2 ergebender, überraschender Vorteil liegt darin, dass ein solches elektrolytisches Reaktionssystem eine verbesserte, insbesondere eine positive Energiebilanz aufweist, sodass durch Zufuhr einer relativ geringen Menge an
Primärenergie, insbesondere an elektrischer Energie, eine relativ hohe Energiemenge in Form des chemischen Energieträgers Wasserstoff bzw. in Form eines gasförmigen Wasserstoff- Sauerstoff-Gemisches erzielbar ist. Dies wird vor allem durch die bauliche Kombination und die technische Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Elektrodenanordnung und der zu- mindest einen, bevorzugt oberhalb und/oder unterhalb der Elektrodenanordnung angeordneten, elektromagnetischen Spule erzielt. Durch die einander überlagerten Schwingungen bzw. durch die kombinierten Wirkungen aus den elektrischen Feldern und den Magnetfeldern der wenigstens einen elektromagnetischen Spule und der Elektrodenanordnung, sind optimale Vorrausetzungen geschaffen, um Wasserstoff bzw. Sauerstoff oder ein entsprechendes Ge- misch unter der Vorgabe einer positiven Energiebilanz zu erzeugen. Ein überraschender, nicht vorhersehbarer Effekt liegt darin, dass dabei sich aufschaukelnde bzw. resonante oder quasi resonante Effekte und Wechselwirkungen eintreten, die den Wirkungsgrad des Umwand- lungs- bzw. Aufspaltungsprozesses sehr positiv beeinflussen. Eine überraschende, vorteilhafte Wechselwirkung liegt unter anderem darin, dass die während des Elektrolyseprozesses entstehenden Gasblasen, insbesondere die jeweiligen Wasserstoff - und Sauerstoffblasen, verbessert bzw. beschleunigt von den Elektrodenflächen abgelöst werden. Zudem werden kürzere Ausgasungszeiten der jeweiligen Gase aus dem Elektrolyten erzielt. Damit einhergehend ergibt sich, dass die zur Verfügung stehenden Elektroden bzw. de- ren wirksamen Flächen jeweils maximal für den Umwandlungsprozess zur Verfügung stehen und stets eine möglichst intensive Kontaktierung mit dem Elektrolyten vorliegt. Insbesondere werden Gasgrenzschichten zwischen den Elektroden und dem Elektrolyten möglichst klein gehalten bzw. möglichst rasch abgebaut. Darüber hinaus wird auch die Abführung des im Elektrolyten befindlichen Gasanteils unterstützt bzw. beschleunigt, sodass die Effektivität bzw. Wirksamkeit des Elektrolysevorganges stets möglichst hoch gehalten ist. Insgesamt wird dadurch ein verbessertes, elektrolytisches Reaktionssystem geschaffen, welches innerhalb relativ kurzer Prozesszeiten relativ hohe Mengen an elektrolytisch gewonnenem, gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff bereitstellt. Hinzu kommt, dass das erfindungsgemäße Elektrolysesystem relativ kostengünstig aufgebaut werden kann und somit eine hohe Wirtschaftlichkeit besitzt bzw. eine praxistaugliche Nutzung ermöglicht.
Die nachfolgenden und auch die vorhergehenden Effekt- bzw. Wirkungsangaben sind als exemplarische Angaben zu verstehen und erheben keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit. Ferner müssen nicht alle der jeweils genannten Effekte eintreten. Außerdem unterliegen die genannten Effekt- bzw. Wirkungsangaben keinerlei Gewichtung und sind die Erläuterungen der diversen Zusammenhänge teilweise als am ehesten wahrscheinlich anzusehen. Zum Teil liegen nicht bzw. kaum erklärbare Phänomene bzw. Wechselwirkungen vor, deren technische Hintergründe für die allgemeine Fachwelt nicht offensichtlich bzw. schwer erklärbar sind. Die entsprechenden Resultate basieren teilweise auf zahlreichen Versuchsreihen und auf empirischen Veränderungen von Parametern des elektrolytischen Systems.
Von Vorteil ist auch eine Weiterbildung nach Anspruch 3, da dadurch eine strömungstech- nisch günstige Körperform und Ausrichtung geschaffen ist, um definierte bzw. gerichtete
Strömungen im Elektrolyten und in den Raumabschnitten für die sich ansammelnden Gase zu erzielen. Außerdem sind dadurch relativ kompakt aufbauende, elektrolytische Reaktionssysteme mit relativ hoher Leistungsfähigkeit erzielbar. Ferner ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 4 von Vorteil, da dadurch eine Art Behälter-inBehälter-Anordnung vorliegt, welche die Leistungsfähigkeit des Elektrolyseprozesses ebenso begünstigt. Insbesondere wird dadurch eine Aufteilung in einen Behälter für die Elektrolyt- und Elektrodenaufnahme und in eine diesen Behälter umgebende Behälter- bzw. Kammeranordnung für die Aufnahme der genannten Komponenten sowie für die Kumulierung der entste- henden Gase geschaffen.
Außerdem ist eine Weiterbildung nach Anspruch 5 vorteilhaft, da dadurch ein möglichst großer Ausgasungsquerschnitt vorliegt, welcher zu einer möglichst kurzen Ausgasungszeit und zu einer möglichst intensiven Ausgasung beiträgt. Darüber hinaus ist ein Aufnahmebehälter für den Elektrolyten geschaffen, welcher einen ungehinderten bzw. großzügigen Überlauf für die Elektrolytflüssigkeit und/oder für den gegebenenfalls entstehenden Elektrolytschaum bietet. Ein solcher Elektrolytschaum bildet sich in der Regel auf der Elektrolytflüssigkeit, insbe- sondere an der Oberfläche des Elektrolytbades aus und behindert zum Teil die Ausgasung der Gasanteile im Elektrolyten. Durch einen kontinuierlichen Abbau bzw. eine Vermeidung einer Schaumkrone am Elektrolytbad, was insbesondere durch eine einfache Ableitung derselben erzielbar ist, kann die Effizienz des Systems möglichst hoch gehalten werden. Darüber hinaus ist es durch die anspruchsgemäßen Maßnahmen in vorteilhafter Art und Weise relativ einfach möglich, einen definierten Elektrolytkreislauf zu schaffen. Insbesondere kann Elektrolytflüssigkeit gegenüber dem Aufnahmebehälter kontinuierlich oder diskontinuierlich zu- und abgeführt werden, wobei die Übermenge an Elektrolytflüssigkeit über den oberen Rand des Aufnahmebehälters wasserfallartig wieder abfließen kann und gegebenenfalls nach einem Reinigungs- und/oder Kühl- und/oder Aufbereitungsprozess dem Aufnahmebzw. Elektrolytbehälter wieder zugeführt werden kann. Es kann also dadurch in einfacher Art und Weise eine Umwälzung der Elektrolytflüssigkeit erfolgen, wodurch unter anderem eine intensive und rasche Ausgasung erzielt wird. Insbesondere ist dadurch ein Reaktions- bzw. Aufnahmebehälter geschaffen, bei welchem die durch den elektrolytischen Prozess hervorge- rufene Expansion bzw. Volumensvergrößerung des Elektrolyten via die Überlaufkante des Aufnahmebehälters einfach ausgeglichen bzw. reguliert werden kann. Alternativ oder in Kombination dazu kann die durch eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Elektrolytzufuhr in den Aufnahmebehälter entstehende Überschussmenge an Elektrolytflüssigkeit definiert aus dem Elektrolytbehälter wieder abfließen und entsprechend einer vorteilhaften Aus- führungsvariante dem Aufnahmebehälter erneut zugeführt werden. Weiters entsteht dadurch eine Art„Elektrolytgefälle" über die Außen- und/oder über Innenwände des Aufnahmebehälters. Dieser Elektrolytabfluss bzw. Elektrolytabfall kann dabei an Außenflächen des Aufnahmebehälters und/oder an zentralen, inneren Wandabschnitten des Aufnahmebehälters erfolgen, indem der Aufnahmebehälter für den Elektrolyten eine hohlzylindrische oder mehrfach hohlzylindrische Körperform besitzt, insbesondere kaskadisch ausgebildet ist bzw. koaxial ineinander gestellte Aufnahmebehälter aufweist. Auch durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 6 wird eine strömungstechnisch günstige Ausführung geschaffen, welche die Effizienz bzw. die Reaktionszeit des elektrolytischen Reaktionssystems verbessert. Von besonderem Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 7 und/oder 8, da dadurch eine besonders gute Elektrolysewirkung erzielt bzw. eine möglichst intensive technische Wechselwirkung aufgebaut wird. Insbesondere kann das elektromagnetische Feld der wenigstens einen elektromagnetische Spule besonders intensiv auf die Elektrodenanordnung und auf den Elektrolyten einwirken und dadurch den Fortschritt bzw. die Effizienz im elektro- lytischen Prozess verbessern. Einerseits wirkt also das elektromagnetische Feld der wenigstens einen elektromagnetischen Spule günstig auf den Zerlegungsprozess ein. Darüber hinaus werden auch die in der wenigstens einen elektromagnetischen Spule entstehenden, mechanischen Schwingungen möglichst direkt auf den Elektrolyten bzw. auf die Elektrodenanordnung eingeleitet. Dadurch wird der Ablösungsprozess der Gasbläschen von den Elektroden bzw. der Ausgasungsvorgang aus dem Elektrolyten verbessert bzw. beschleunigt. Die genannten
Effekte gehen mit einer Verbesserung, insbesondere mit einer Effizienz- und Leistungssteigerung des elektrolytischen Reaktionssystems einher.
Von Vorteil ist ferner eine Weiterbildung nach Anspruch 9, da eine derartige elektromagneti- sehe Spule ein elektromagnetisches Feld aufbaut, welches günstig auf den elektrolytischen
Prozess einwirkt, insbesondere dessen Effizienz steigert. Insbesondere wird dadurch eine relativ innige und relativ gleichmäßige Beaufschlagung der Elektrodenanordnung mit dem elektromagnetischen Feld dieser Spule, welche ein pulsierendes Feld erzeugt bzw. ein Wechselfeld generiert, erzielt. Dabei ist festzuhalten, dass die Elektrodenanordnung nur einer Seite bzw. nur einem Pol der elektromagnetischen Spule, insbesondere dem Süd- oder Nordpol, zugeordnet bzw. zugewandt ist. Bevorzugt ist die Nordpolseite der elektromagnetischen Spule der Oberseite der Elektrodenanordnung nächstliegend zugeordnet. Alternativ ist es aber auch denkbar, den Südpol der elektromagnetischen Spule nächstliegend zur Elektrodenanordnung zu positionieren bzw. auszurichten.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 oder 11 beschreibt eine vorteilhafte bzw. besonders wirksame Ausführungsform der elektromagnetischen Spule. Damit kann die Wirksamkeit bzw. Gesamtleistung des elektrolytischen Reaktionssystems günstig beeinflusst werden. Von Vorteil ist auch die Maßnahme gemäß Anspruch 12, da dadurch eine hocheffiziente Separierung der Wassermoleküle in die jeweiligen Gase, nämlich in Wasserstoff und Sauerstoff, erzielt wird. Von besonderem Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 13, da dadurch der elektrolytische Prozess unterstützt bzw. deutlich effizienter gestaltet wird. Durch die pulsierende Energieversorgung der elektromagnetischen Spule erfolgt ein periodisches oder aperiodisches Abschalten der Spule, wodurch dessen Magnetfeld zumindest teilweise oder vollständig zusammenbricht und ein viel stärkeres Magnetfeld mit umgekehrter Polarität bzw. Ausrichtung ausgelöst wird. Die neuerliche Aktivierung der Energieversorgung löst daraufhin ein wesentlich stärkeres Feld aus, da sich die aufeinander folgenden Felder mit jedem Impuls zumindest teilweise addieren bzw. kumulieren, bis eine maximale Feldstärke erreicht ist. Durch die Umkehrwirkung der Magnetfelder nach jeder Abschaltung der Energieversorgung werden die Moleküle des Elektrolyten derart in Schwingung versetzt, dass ein instabiler oder nahezu in- stabiler Molekularstatus erreicht wird und die Aufspaltung bzw. die Umwandlung in die gasförmigen Zustände, nämlich in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff, optimiert erfolgt.
Von Vorteil ist auch die Ausgestaltung nach Anspruch 14, da dadurch die Elektroden der Elektrodenanordnung aufgrund der wechselnden Magnetfelder zusätzlich in Schwingung ver- setzt werden, was zum einen ein zügigeres Ablösen der anhaftenden Gasblasen zur Folge hat. Zusätzlich kommt es zu einer Wechselwirkung bzw. einer Reaktion zwischen dem elektrischen bzw. elektrostatischen Feld zwischen den Elektroden und dem überlagerten elektromagnetischen Feld der wenigstens einen elektromagnetischen Spule. Durch diese Überlagerung kommt es zumindest zeitweise zu einem Aufschaukelungseffekt, der wiederum den Tei- lungsprozess unterstützt. Dem elektrischen bzw. elektrostatischen Feld zwischen den annodi- schen und kathodischen Elektroden ist also ein elektromagnetisches Feld, welches durch zumindest eine über und/oder unter den Elektroden angeordnete Spule generiert wird, überlagert. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Magnetfeld, insbesondere die elektrische Energieversorgung der wenigstens einen elektromagnetischen Spule, im Vergleich zum elektrischen Feld der Elektrodenanordnung bzw. im Vergleich zur Energieversorgung für die Elektrodenanordnung relativ niederfrequent dimensioniert. Entsprechend einer als zweckmäßig erachteten Dimensionierung beträgt das Verhältnis zwischen der relativ nieder- frequenten Energieversorgung für die elektromagnetische Spule und der relativ hochfrequenten Energieversorgung für die Elektrodenanordnung in etwa 1:1000.
Von besonderem Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 15, da dadurch der Ablö- sungs- bzw. Ausgasungsprozess in der Elektrolytflüssigkeit verbessert bzw. beschleunigt wird. Insbesondere kann dadurch eine Umwälzung aufgebaut bzw. eine Strömung generiert werden, durch welche die Gasblasen von den Elektrodenflächen besser, insbesondere relativ gründlich und schnell abgelöst werden. Außerdem wird der Ausgasungsprozess bezüglich der in der Elektrolytflüssigkeit befindlichen Gasblasen in einen oberhalb der Elektrolytflüssigkeit befindlichen Gasraum unterstützt. Die Zuführung und/oder Nachfüllung des Elektrolyten im unteren Abschnitt der Reaktionskammer bzw. des Aufnahmebehälters erfolgt dabei periodisch, aperiodisch und/oder bedarfsgesteuert. Wesentlich ist, dass durch diese Zuführung und/oder Nachfüllung eine Verwirbelung bzw. Strömung im Elektrolyten aufgebaut wird. Die vorhergehend genannten, vorteilhaften Effekte bzw. technischen Wirkungen werden unabhängig oder in Kombination dazu auch durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 16 erzielt. Das Mittel zur Verwirbelung des Elektrolyten bzw. zum Aufbau einer Strömung im Elektrolyten kann dabei durch den Elektrolyten selbst und/oder durch Beifügung von gasförmigen Medien, beispielsweise Luft oder Stickstoff, erreicht werden. In vorteilhafter Art und Weise kann bei einer Zuführung von sonstigen, nicht brennbaren Gasen, wie z.B. Umgebungsluft oder Stickstoff, der Brennwert des elektrolytisch erzeugten Wasserstoffgases reguliert, insbesondere gesenkt werden. Durch diese Zumischung von nichtbrennbaren Gasen direkt in den Elektrolyten wird also einerseits eine Verwirbelung bzw. Strömung im Elektrolytbad erzeugt und andererseits der Brennwert bzw. die Verbrennungsgeschwindigkeit des elektrolytisch erzeugten Wasserstoffgases gesenkt. Dadurch kann die Energiemenge bzw. die Explosivität, insbesondere die Verbrennungsgeschwindigkeit des elektrolytisch erzeugten Gases bzw. Gasgemisches auf ein Niveau gesenkt werden, um relativ problemlos und einfach in nahezu standardmäßigen Verbrennungskraftmaschinen verwertet werden zu können. Von Vorteil ist auch eine Weiterbildung nach Anspruch 17, da dadurch eine Art Sprüh- bzw. Diffusoreffekt erzielt wird, welcher eine möglichst gleichmäßige bzw. innige Strömungsverteilung im Elektrolyten bewirkt. Insbesondere wird dadurch eine möglichst vollständige bzw. gleichmäßige Ausgasung in Bezug auf die im Elektrolyten befindlichen Gasblasen bzw. in Bezug auf die an den Elektrodenflächen haftenden Gasblasen bewirkt. Darüber hinaus wird dadurch die Fremdgasdichte, insbesondere der Mengenanteil von in den Elektrolyt eingeblasenen bzw. eingebrachten Gasen pro definiertem Elektrolytvolumen, gering gehalten bzw. homogenisiert und dadurch die Elektrolyseleistung hoch gehalten.
Eine andere Ausführungsform zur Verkürzung der Ausgasungszeiten aus der Flüssigkeit und zur Intensivierung des Kontaktes zwischen dem Elektrolyten und den Elektrodenplatten wird durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 18 erzielt. Aber auch durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 19 wird der Ausgasungseffekt bzw. die Ausgasungsleistung des elektrolytischen Reaktionssystems verbessert. Insbesondere dann, wenn die Elektrolytflüssigkeit kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Überlaufkante fließt, wird eine Art von Elektrolytgefälle bzw.„Wasserfall" geschaffen, durch welchen eine intensive bzw. leistungsfähige Ausgasungsmaßnahme geschaffen ist, wie dies auch vorherge- hend bereits erläutert wurde. Ein entsprechender Überlauf bzw. Übertritt des Elektrolyten kann dabei durch eine erzwungene Zuführung bzw. Nachfüllung von Elektrolytflüssigkeit bewerkstelligt werden und/oder durch die Volumensexpansion der Elektrolytflüssigkeit während des Elektrolyseprozesses verursacht bzw. eingeleitet oder mitbestimmt werden. Eine baulich bzw. konstruktiv einfache Überlaufkante ist durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 20 geschaffen. Darüber hinaus wird dadurch ein relativ homogener bzw. gleichförmiger Elektrolytüberlauf geschaffen, sodass eine möglichst intensive Ausgasung bzw. Trennung zwischen der Elektrolytflüssigkeit und der in der Elektrolytflüssigkeit enthaltenen Gase bzw. Gasblasen erzielt wird. Dies wird unter anderem durch die relativ großflächige Ausbreitung der Elektrolytflüssigkeit ermöglicht.
Von Vorteil ist aber auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 21, da dadurch stets eine intensive Ausgasung bzw. ein ausreichend großer Gasraum zur Verfügung steht. Ferner kann eine Entstehung von Überdruck in der Reaktionskammer bzw. eine Überschreitung eines definier- ten Druckwertes vermieden werden. Insbesondere wird dadurch ein bestimmtes Druckniveau innerhalb der Reaktionskammer eingehalten, nachdem die elektrolysebedingte Expansion der Elektrolytflüssigkeit durch eine definierte Ableitung von Elektrolyseflüssigkeit ausgeglichen oder zumindest annähernd kompensiert wird. Insbesondere bleibt dadurch innerhalb der Reak- tionskammer ein definiertes Ausgasungsvolumen erhalten bzw. wird ein definierter Gasdruck im Gasraum der Reaktionskammer nicht überschritten.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 22, da dadurch Gasanteile, welche im überströmenden bzw. abgeleiteten Elektrolyt enthalten sind, im System erhalten bleiben und somit quasi nicht verloren gehen. Außerdem wird durch die Rückführung des Elektrolyten eine Verwirbelung bzw. Strömung im Elektrolytbehälter aufgebaut, durch welche die Ausströmung bzw. Absonderung der Gasanteile aus dem flüssigen Elektrolyten verbessert bzw. beschleunigt wird.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 23 wird auf einfache, aber zuverlässige Art und Weise verhindert, dass Wasserstoffgas, welches sich vor allem im oberen Abschnitt der Reaktionskammer ansammelt, über den Elektrolytabfluss abgesaugt oder abgeleitet wird. Insbesondere ist dadurch verhindert, dass das elektrolytisch gewonnene Wasserstoffgas via den Ab- bzw. Zufluss für die elektrolytische Flüssigkeit abgeführt bzw. in einen Kühlkreislauf für den Elektrolyten gelangt. Das elektrolytisch generierte Wasserstoffgas bzw. Wasserstoff- Sauerstoff-Gemisch steht somit vor allem für den jeweiligen Verbraucher bzw. Abnehmer des Wasserstoff- bzw. Sauerstoffgases zur Verfügung. Damit wird auch erhöhten Sicherheitsanforderungen Rechnung getragen, nachdem eine Ableitung von Wasserstoffgas in andere Ka- näle bzw. andere Bereiche als in den dafür vorgesehenen Gasauslassbereich, technisch einfach aber effektiv unterbunden bzw. minimiert wird.
Von besonderem Vorteil sind außerdem die Maßnahmen gemäß Anspruch 24, da dadurch eine Umwälzung in der Elektrolytflüssigkeit erzielt wird, welche einen Ausgasungsprozess beschleunigt bzw. verbessert. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil liegt darin, dass damit eine einfache Regulierung der Elektrolytflüssigkeit einhergeht. Insbesondere kann dadurch in einfacher Art und Weise eine Kühlung bzw. Temperaturbegrenzung für die Elektrolytflüssigkeit erzielt werden. Der entsprechende Kühlprozess ist dabei durch relativ geringe Zufuhr an Energie zu bewerkstelligen, da die üblichen Umgebungstemperaturen in der Regel ausreichen, um die Elektrolytflüssigkeit auf einem für den Elektrolyseprozess günstigen Temperaturniveau bzw. in einem zufriedenstellenden Temperaturbereich zu halten. Ein vorteilhafter Temperaturbereich liegt vor, wenn die Elektrolytflüssigkeit in einem Temperaturbereich unter 60°C, bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 20°C bis 50°C, insbesondere zwischen 28°C bis 43°C gehalten wird.
Von besonderem Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 25. Zum einen wird dadurch eine Kühlung und/oder Aufwirbelung der Elektrolytflüssigkeit erzielt und damit einhergehend die Ausgasungsgeschwindigkeit bzw. die Ausgasungseffizienz in Bezug auf elektrolytisch generierte Gasanteile in der Elektrolytflüssigkeit gesteigert. Zum anderen wird aber auch eine einfache Regulierung des Brenn- bzw. Energiewertes des Gasgemisches im elektrolytischen Reaktionssystem erzielt. Insbesondere kann durch entsprechende Regulierung der zugeführten Menge an Umgebungsluft bzw. gasförmigem Stickstoff dessen Energiemenge bzw. Brennwert, insbesondere dessen Verbrennungsgeschwindigkeit derart eingestellt werden, dass eine problemlose Verbrennung in standardmäßigen Verbrauchern, wie z.B. in Verbrennungskraftmaschinen oder Heizungsvorrichtungen, ermöglicht ist. Die zugeführten Gase erzielen somit einen doppelten Effekt bzw. eine Mehrfachwirkung, wobei die Summeneffekte ein überraschend hohes positives Ausmaß aufweisen.
Vorteilhaft ist auch eine Maßnahme nach Anspruch 26. Auch dadurch wird in überraschend einfacher und effektiver bzw. effizienter Art und Weise die Leistungsfähigkeit des elektrolytischen Reaktionssystems gesteigert. Insbesondere kann dadurch die erzeugte bzw. freigesetzte Menge an Wasserstoffgas bzw. an gasförmigem Sauerstoff verbessert werden. Dies wird auf die beschleunigte Ausgasung bzw. auf die intensivere Absonderung von Gasblasen zurückgeführt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist in Anspruch 27 angegeben. Dadurch wird ein Mehr- fachnutzen erzielt bzw. eine vorteilhafte Anwendung geschaffen. Insbesondere wird dadurch der Unterdruck, welcher von einem Verbraucher oder von dessen Aggregat, wie z.B. einer Unterdruckpumpe oder einer Aufladungsvorrichtung für den Verbrennungsraum (z.B. einem Turbolader), aufgebaut wird, auch dazu genutzt, um die Ausgasung bzw. Gasablösung im elektrolytischen Reaktionssystem zu unterstützen bzw. zu beschleunigen. Der jeweilige Un- terdruck, welcher vom jeweiligen Verbraucher bzw. von dessen Brennstoffzuführung aufgebaut wird, kann dabei durch beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Regulierungsmaßnahmen in einem bestimmten, als optimal angesehenen Bereich gehalten werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 28 und/oder 29 erzielbar. Insbesondere wird dadurch eine günstige Strömung geschaffen bzw. eine definierte Strömungsrichtung im Elektrolyten aufgebaut, welche ausgehend von den unteren Endabschnitten der Elektroden in Richtung zu den oberen Endabschnitten verläuft.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 30 wird vor allem dann, wenn die Geschwindigkeit der Elektrolytströmung unterhalb der Elektrodenanordnung relativ gering ist, eine Beschleunigung der Elektrolytflüssigkeit in den Abschnitten zwischen den Elektroden geschaffen. Es wird also ein Venturi-Effekt erzielt und damit eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Elektroden erzielt. Auch dadurch wird die Ablösungsleistung, insbesondere die Ablösungsrate pro Zeiteinheit, und auch die Intensität der Ablösung bzw. Absonderung von Gasblasen verbessert.
Von besonderem Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 31. Insbesondere wird durch eine solche Mehrfachanordnung von zueinander verschachtelten Elektroden eine erhöhte elektrolytische Leistung bei relativ kompaktem Aufbauvolumen erreicht. Außerdem wird dadurch ein vielschichtiger Kondensatoreffekt erzielt, nachdem die elektrischen Felder zwischen den einzelnen Elektrodenpaaren jeweils zumindest geringfügig unterschiedliche Eigenschaften besitzen, was einem hochwirksamen Elektrolyseprozess zugute kommt.
Nachdem die weiter innen liegenden Rohrelektroden einen zunehmend größer werdenden Abstand zueinander aufweisen, wird ein zumindest teilweiser Ausgleich des jeweils vorliegenden Spaltvolumens zwischen den diversen Elektrodenpaaren umgesetzt. Insbesondere können dadurch die Spaltvolumen zwischen den außen liegenden Elektroden im Vergleich zu den Spaltvolumen zwischen zentrisch bzw. weiter innen liegenden Elektrodenpaaren gleich oder annähernd gleich ausgeführt werden. Durch empirische Versuche hat sich gezeigt, dass dadurch eine hohe Elektrolyseleistung erzielbar ist.
Weiters sind die Maßnahmen gemäß Anspruch 32 von Vorteil, da dadurch mit relativ niedri- ger elektrischer Leistung bzw. mit relativ geringer magnetischer Feldstärke zumindest einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnung eine mechanische Schwingung aufgezwungen werden kann. Insbesondere wird dadurch in einfacher Art und Weise die Ablösungseffizienz bzw. Ausgasungsgeschwindigkeit erhöht und damit die Leistungsfähigkeit des elektrolytischen Reaktionssystems insgesamt gesteigert.
Ferner sind die Maßnahmen gemäß Anspruch 33 vorteilhaft, da dadurch auch bei relativ schwachen, elektromagnetischen Feldstärken eine relativ intensive mechanische Schwingung zumindest an einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnung erzeugt werden kann. Darüber hinaus werden dadurch Strömungs- bzw. Überströmkanäle geschaffen, welche das Ausgasen der Gasblasen aus der Elektrolytflüssigkeit zusätzlich verbessern. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 34, da dadurch Zonen definiert werden, in welchen ein vergleichsweise starkes bzw. intensives elektromagnetisches Feld vorliegt und weiters Zonen geschaffen werden, in welchen die Intensität dieses Feldes vergleichsweise geringer ist. Diese inhomogenen, d.h. in Bezug auf den Ringumfang zu- und abnehmenden Feldstärken wirken sich entsprechend positiv auf die Wirksamkeit bzw. auf die Gesamtleis- tung des elektrolytischen Reaktionssystems aus.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 35 wird ein günstiges Verhältnis zwischen der Winkelerstreckung der Teilwicklungen und den dazwischen liegenden Wicklungsfreiräumen geschaffen. Insbesondere wird dadurch eine zweckmäßige Anzahl von über den Ringumfang der elektromagnetischen Spule verteilten Teilwicklungen geschaffen.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 36, da dadurch eine ausreichende Feldintensität bzw. ein ausreichend starkes Magnetfeld generiert wird, um die elektrolytischen Vorgänge in günstiger Weise zu beeinflussen bzw. zu beschleunigen.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 37, da dadurch die magnetische Feldstärke bzw. die magnetische Flussdichte variiert bzw. in Umfangsrichtung der torusförmigen Spule abwechselnd ansteigt und abfällt. Dies wirkt sich positiv auf die Aufhebung der Bindungskräfte zwischen den Atomen des Elektrolyten, insbesondere eines Wassermoleküls aus, wodurch die elektrolytische Leistung des angegebenen Reaktionssystems verbessert wird. Schließlich sind die Maßnahmen nach Anspruch 38 von Vorteil, da dadurch die magnetischen Feldlinien in konzentrierter Form auf die Elektrodenanordnung und auf den Elektrolyten einwirken können.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 ein prinzipielles Schaubild einer Ausführungsform des elektrolytischen Reaktionssystems, welches eine Mehrzahl von technischen Ausführungs- bzw. Weiterbildungsmöglichkeiten veranschaulicht;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des elektrolytischen
Reaktionssystems;
Fig. 3 eine Veranschaulichung einer Elektrodenanordnung mit sternförmig aufgefächerten, plattenförmigen Elektroden in Draufsicht;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer sternförmigen Elektrodenanordnung umfassend im Querschnitt keilförmig oder sektorartig ausgebildete, plattenförmige Elektroden in Draufsicht;
Fig. 5 eine Ausführungsform einer elektromagnetischen Spule, wie sie im elektrolytischen Reaktionssystem zum Einsatz kommt; eine weitere Ausführungsform eines elektrolytischen Reaktionssystems im Längsschnitt; Fig. 7 das elektrolytische Reaktionssystem gemäß Fig. 6, geschnitten gemäß den Linien
VII - VII in Fig. 6; Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Elektrodenanordnung innerhalb eines elektrolytischen Reaktionssystems in Draufsicht;
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer elektromagnetischen Spule, wie sie im elekt- rolytischen Reaktionssystem vorteilhaft zum Einsatz kommt.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei- che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unter- schiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7 oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10. In Fig. 1 ist ein schematisches Schaubild einer Ausführungsform des elektrolytischen Reaktionssystems 1 hinsichtlich seines prinzipiellen, technischen Aufbaus veranschaulicht. Es wird ausdrücklich festgehalten, dass nicht alle der darin veranschaulichten Maßnahmen zum Erfindungsgegenstand zählen. Selbstverständlich sind einzelne der in Fig. 1 dargestellten Ausbil- dungs- bzw. Verfahrensmaßnahmen auch auf die nachfolgend erläuterten Ausführungsbei- spiele übertragbar.
Das angegebene elektrolytische Reaktionssystem 1 dient zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff durch Anwendung des Elektrolyseverfahrens. Insbesondere wird mittels dem elektrolytischen Reaktionssystem 1 während dessen Betrieb ein Elektrolyt, insbesondere Wasser, oder ein wässriger Elektrolyt, insbesondere eine Mischung aus Wasser und einem dessen Leitfähigkeit erhöhenden Zusatz, wie beispielesweise Schwefelsäure, durch einen elektrolytischen Prozess in gasförmigen Wasserstoff und gasförmigen Sauerstoff aufge- spalten bzw. in ein entsprechendes Gasgemisch umgeformt.
Wie an sich bekannt, umfasst ein solches elektrolytisches Reaktionssystem 1 wenigstens eine Reaktionskammer 2 zur Aufnahme bzw. Bevorratung eines wässrigen bzw. auf Wasser basierenden Elektrolyten, sowie wenigstens eine Elektrodenanordnung 3, welche aus einer Mehr- zahl von anodischen und kathodischen Elektroden gebildet ist.
Die Reaktionskammer 2 ist bevorzugt durch einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Aufnahmebehälter 4 gebildet, in welchem wenigstens eine Elektrodenanordnung 3 angeordnet ist. Entsprechend einer ersten Ausführungsform ist diese Elektrodenanordnung 3 durch eine Mehrzahl von sternförmig aufgefächerten, platte nförmigen Elektroden 5, 6 gebildet. Einander benachbarte Elektrodenplatten 5, 6 bilden dabei abwechselnd eine Kathode und Anode aus. Die aufeinander folgende, wechselweise Polung der einzelnen Elektroden 5, 6 zur Bildung aufeinanderfolgender Kathoden und Anoden ist bei elektrolytischen Systemen bekannt. Anstelle der sternförmig aufgefächerten, plattenförmigen Elektroden 5, 6 ist es entsprechend einer weiteren Ausführungsform auch möglich, hohlkörperartige, insbesondere prismatische Elektroden bzw. rohrförmige Elektroden einzusetzen, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Bei dieser Ausführungsform mit sternförmig aufgefächerten bzw. strahlenartig verlaufenden Elektrodenplatten 5, 6 ist eine virtuelle Fächerachse 7 dieser Elektrodenanordnung 3 im We- sentlichen auf einer virtuellen Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 bzw. im Wesentlichen deckungsgleich zur Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 des Aufnahmebehälters 4 ausgerichtet bzw. positioniert, wie dies aus einer Zusammenschau von Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Die einzelnen plattenförmige Elektroden 5, 6 sind dabei vertikal ausgerichtet, d.h. die Flachseiten der einzelnen Elektrodenplatten 5, 6 sind wandartig ausgerichtet und mit relativ engem Abstand von 0,5 mm bis 15 mm, bevorzugt 1 mm bis 5 mm, zueinander beabstandet. Eine Dicke der plattenartigen Elektroden 5, 6 beträgt 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt in etwa 1 mm. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt zwischen benachbarten Elektrodenplatten 5, 6 der stern- bzw. fächerförmigen Elektrodenanordnung 3 ein variierender Abstand 9, 9' vor. Dieser variierende Abstand 9, 9' zwischen unmittelbar benachbarten Elektrodenplatten 5, 6 resultiert aus dem stern- bzw. fächerförmigen Verlauf der einzelnen, plattenartigen Elektroden 5, 6 in Bezug auf eine gemeinsame, virtuelle Fächerachse 7 dieser Elektrodenanordnung 3.
Insbesondere verlaufen die einzelnen Elektrodenplatten 5, 6 ausgehend von der gemeinsamen, virtuellen Fächerachse 7, in radialer Richtung zur Fächerachse 7. In Draufsicht - gemäß Fig. 3 - sind die Elektroden 5, 6 also V-förmig ausgerichtet. Somit liegt zwischen unmittelbar benachbarten Elektrodenplatten 5, 6 jeweils ein Spreizungswinkel 10, insbesondere ein soge- nannter Mittelpunktswinkel bzw. ein Gradmaß α vor, welches von der Anzahl der kreis- bzw. strahlenförmig um die Fächerachse 7 angeordneten Paare von Elektrodenplatten 5, 6 abhängig ist, wie dies der Fig. 3 eindeutig zu entnehmen ist. Durch diese sternförmige Anordnung der jeweiligen Elektrodenplatten 5, 6 und den sich daraus einstellenden, variierenden Abständen 9, 9' in Abhängigkeit von der Entfernung zur Fächerachse 7, wird die Effektivität des Elektro- lyseprozesses begünstigt. Insbesondere kann durch den variierenden Abstand 9, 9' bzw. durch den definierten Spreizungswinkel 10 zwischen benachbarten Elektrodenplatten 5, 6 unterschiedlichen Wasserqualitäten bzw. unterschiedlichen Leitfähigkeiten des Elektrolyten besser Rechnung getragen werden. Insbesondere ist auch dann ein hocheffizienter bzw. leistungsstarker Elektrolyseprozess ausführbar, wenn verschiedene bzw. allmählich schwankende oder driftende Wasserqualitäten vorliegen bzw. wenn deren Leitfähigkeit unterschiedlich ist. Das heißt, die angegebene, sternförmige Ausführung ist bezüglich variierender Wasserqualitäten bzw. bezüglich sich verändernder Leitfähigkeiten oder bezüglich sonstiger physikalischer Eigenschaften, welche sich während des Andauerns bzw. Fortschreitens im Elektrolyseprozess verändern, relativ unempfindlich. Darüber hinaus wird durch diese Maßnahmen das Aus- gasen der Elektrolyseprodukte, insbesondere des Wasserstoffes und des Sauerstoffes, aus der Elektrodenanordnung 3 begünstigt bzw. unterstützt. Dies bewirkt eine höhere Effizienz bzw. eine höhere Elektrolyseleistung innerhalb einer definierten Zeitspanne. Entsprechend einer praktikablen Ausgestaltung beträgt der zwischen benachbarten Elektroden 5, 6 ausgeführte Abstand 9 in einem der Fächerachse 7 nächstliegenden Endabschnitt ca. 0,6 mm und der Ab- stand 9' in dem von der Fächerachse 7 abgewandten Endabschnitt ca. 4 mm.
In Draufsicht betrachtet ist die sternförmige Elektrodenanordnung 3 hinsichtlich ihrer Umgrenzung bevorzugt kreisförmig ausgebildet. Es ist aber auch eine polygone Umrisskontur denkbar. Entsprechend einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung ist die stern- bzw. fächerartige Elektrodenanordnung 3 in Draufsicht kreisringförmig ausgeführt, so wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Insbesondere kann rings um die Fächerachse 7 eine zylindrische oder rohrförmige Freistellung 11 ausgebildet sein, welche vollständig mit dem Elektrolyt gefüllt sein kann und/oder zumindest teilweise als Abströmungsraum bzw. als Überlauf- oder Ablaufkanal für überschüssige bzw. überlaufende Elektrolytflüssigkeit oder für Elektrolytschaum fungieren kann, wie dies im Nachfolgenden noch näher erläutert wird. D.h., dass die einzelnen Elektrodenplatten 5, 6 bevorzugt unter Einhaltung eines definierten radialen Ab- standes 12 um die Fächerachse 7 aufgefächert bzw. aufeinanderfolgend angeordnet sind und dabei radial zur Fächerachse 7 orientiert sind, wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Insgesamt betrachtet bildet eine derart ausgeführte Elektrodenanordnung 3 einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Körper aus, wie dies aus einer Zusammenschau der Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist. Dieser hohlzylindrische Elektrodenkörper weist dabei eine Vielzahl von lamellenartig geschichteten, jedoch zueinander beabstandeten, unterschiedlich gepolte Elektroden- platten 5, 6 auf, die zäun- bzw. strahlenartig um die gemeinsame Zylinder- bzw. Fächerachse 7 verlaufen. Die einzelnen plattenförmigen Elektroden 5, 6 stellen dabei in Draufsicht quasi die von der Fächerachse 7 ausgehenden, imaginären Strahlen der sternförmigen Elektrodenanordnung 3 dar. Die einzelnen Elektrodenplatten 5, 6 weisen dabei eine einheitliche bzw. gleichbleibende Dicke bzw. Stärke in Bezug auf die einander gegenüberliegenden Flachseiten der Plattenelektroden auf. An Stelle der Ausbildung von plattenförmigen Elektroden 5, 6 ist es auch möglich, in Draufsicht auf die Elektrodenanordnung 3 im Wesentlichen kreissektorförmige Elektroden 5, 6, insbesondere kreissektorförmige Anoden und Kathoden auszubilden, wie dies aus Fig. 4 beispielhaft und schematisch ersichtlich ist.
Diese in Draufsicht bzw. im Querschnitt kreissektorförmig ausgebildeten Elektroden 5, 6 sind ebenso um eine gemeinsame Fächerachse 7 angeordnet. Die einzelnen kreissektorförmigen Elektroden 5, 6 sind dabei bevorzugt in einem radialen Abstand 12 zur Fächerachse 7 ange- ordnet. Auch hierbei ist eine stern- bzw. fächerförmige Anordnung der im Querschnitt - gemäß Fig. 4 - kreissektor-förmigen bzw. annähernd kreissektorförmigen Elektrodenplatten 5, 6 vorgesehen. Auch diese Elektrodenanordnung 3 weist somit eine im Wesentlichen hohlzylindrische Körperform auf, nachdem rings um die virtuelle bzw. gedachte Fächerachse 7 bevor- zugt eine zylindrische bzw. rohrförmige Freistellung 11 vorgesehen ist. Im Unterschied zu der in Fig. 3 dargestellten Äusführungsform bleibt jedoch ein Abstand 9 zwischen benachbarten Elektroden 5, 6 in Bezug auf unterschiedliche radiale Abstände zur Fächerachse 7 konstant oder annähernd konstant, wie dies aus Fig. 4 entnehmbar ist.
In axialer Richtung der virtuellen Zylinder- bzw. Vertikalachse 8, d.h. in axialer Richtung der vertikalen Achse des Aufnahmebehälters 4, ist bevorzugt zumindest oberhalb und/oder unterhalb der Elektrodenanordnung 3, welche ausführungsgemäß sternförmig ausgebildet ist, wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 angeordnet. Das von dieser elektromagnetischen Spule 13 durch Beaufschlagung mit elektrischer Energie aufgebaute elektromagnetische Feld wirkt dabei auf den Elektrolyten und auch auf die Elektrodenanordnung 3 in der Reaktionskammer 2 ein. D.h., dass die Spule 13 derart angeordnet bzw. dimensioniert ist, dass die Feldlinien des elektromagnetischen Feldes den Elektrolyten und auch die anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 der Elektrodenanordnung 3 schneiden bzw. beeinflussen.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Elektrodenanordnung 3 vollständig in den Elektrolyten, welcher vorzugsweise durch Wasser oder durch eine wässrige Lösung gebildet ist, eingetaucht. Bevorzugt ist aber auch die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 unterhalb eines regulären bzw. minimalen Flüssigkeitsstandes 14 für den Elektrolyten angeordnet. D.h., dass bevorzugt auch die elektromagnetische Spule 13 zur Generierung eines elektromagnetischen Feldes zumindest überwiegend, bevorzugt vollständig, in den Elektrolyten eingetaucht ist. Dies ist wichtig, um einerseits den Elektrolyten und andererseits zumindest indirekt auch die anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 in Schwingungen bzw. in hochfrequente Vibrationen zu versetzen und damit die Ablösung von Gasblasen an den Elektroden 5, 6 und die Ausgasung der Wasserstoff- bzw. Sauerstoffbläschen aus dem flüssigen Elektrolyten zu unterstützen bzw. zu beschleunigen. Insbesondere versetzt das elektromagnetische Feld der wenigstens einen Spule 13 die anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 der Elektrodenanordnung 3 derart in mechanische Schwingungen, dass eine Ablösung von an den anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 entstehenden Gasblasen, insbesondere der jeweiligen Sau- erstoff- und Wasserstoffbläschen, unterstützt ist. Zudem bewirkt das elektromagnetische Feld der wenigstens einen elektromagnetischen Spule 13 eine Ionisierung und eine Verstärkung bzw. Intensivierung des elektrolytischen Vorganges. Die anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 bestehen aus einem ferromagnetischen, insbesondere aus einem mit magnetischen Feldern beeinflussbaren Material, wie z.B. aus eisenhaltigen Metallen und/oder aus Edelmetallen, beispielsweise dem sogenannten Nirosta- Metall, oder aus einem sonstigen, nicht rostenden Stahl. Durch die hochfrequenten, mechani- sehen Schwingungen der elektromagnetischen Spule 13, welche relativ kleine Amplitude besitzen, wird die Gasablösung an den Elektroden 5, 6 verstärkt bzw. beschleunigt. Damit einhergehend wird die wirksame Fläche der Elektroden 5, 6 gegenüber dem Elektrolyten möglichst hoch gehalten, sodass die Effektivität bzw. die Produktivität des elektrolytischen Vorganges bzw. der Elektrodenflächen der Elektroden 5, 6 hoch gehalten bzw. maximiert wird. Dies beschleunigt den Elektrolysevorgang bzw. wird dadurch der Zerlegungsprozess in Bezug auf eine definierte Zeitspanne verbessert bzw. maximiert. D.h. die elektrolytische Leistung bzw. die Zerlegungsleistung des elektrolytischen Reaktionssystems 1 kann dadurch verbessert bzw. gesteigert werden. Insbesondere wird durch die genannten Maßnahmen die verrichtete Umwandlungs- bzw. Zerlegungsarbeit pro Zeiteinheit gesteigert, sodass auch mit re- lativ kleinvolumigen bzw. kompakt aufgebauten Reaktionssystemen 1 hohe Abgabeleistungen an Wasserstoff- und Sauerstoffgas bzw. in Bezug auf ein entsprechendes Gasgemisch erzielt werden. Das angegebene elektrolytische Reaktionssystem 1 besitzt also eine hohe Reaktionsfreudigkeit bzw. Reaktionsschnelligkeit. Die zumindest teilweise in den Elektrolyten eingetauchte elektromagnetische Spule 13 bietet dabei einen Synergieeffekt, nachdem sie zum ei- nen eine Ionisation bewirkt und zum anderen als Schwingungserzeuger für den Elektrolyten bzw. für die Elektroden 5, 6 fungiert.
Entsprechend einer vorteilhaften Alternativ- oder Weiterbildung ist oberhalb der wenigstens einen elektromagnetischen Spule 13 eine weitere Elektrodenanordnung 3 ' aus einer Mehrzahl von anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 angeordnet. Auch diese weitere, oberhalb der elektromagnetischen Spule 13 angeordnete Elektrodenanordnung 3' ist bevorzugt vollständig, insbesondere möglichst vollständig, in den flüssigen, insbesondere wässrigen Elektrolyten innerhalb der Reaktionskammer 2 eingetaucht. Wie in Fig. 1 beispielhaft und schematisch bzw. prinzipiell angedeutet wurde, wirken die elektromagnetischen Felder der energiebeaufschlagten elektromagnetischen Spule 13 auf die Elektroden 5, 6 der unterhalb und/oder oberhalb angeordneten Elektrodenanordnung 3, 3' vibrierend ein bzw. wirkt die energiebeaufschlagte elektromagnetische Spule 13 auch auf den Elektrolyten mit Vibrationen bzw. Schwingungen ein, sodass eine Gasblasenablösung von den Elektroden 5, 6 bzw. eine Gasblasenförderung im Elektrolyten unterstützt bzw. verstärkt ist. Alternativ ist es auch denkbar, die elektromagnetische Spule 13 unterhalb der Elektrodenanordnung 3 auszubilden, insbesondere im Bodenabschnitt der Reaktionskammer 2 bzw. des den Elektrolyten aufnehmenden Aufnahmebehälters 4 anzuordnen.
Bevorzugt ist die Elektrodenanordnung 3 in einem vertikalen Abstand zum Bodenabschnitt bzw. zur Bodenplatte der Reaktionskammer 2 angeordnet. Dadurch liegt unterhalb der Elektrodenanordnung 3 ein definiertes Elektrolytvolumen vor bzw. kann sich dadurch unterhalb der Elektrodenanordnung eine bestimmte Elektrolytmenge ansammeln und ein bodennaher Strömungskanal unterhalb der Elektrodenanordnung 3 gebildet werden. Eine in axialer Richtung zur Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 unterhalb der Elektrodenanordnung 3 platzierte elekt- romagnetische Spule 13' ist dabei bevorzugt ebenso zum Bodenabschnitt der Reaktionskammer 2 distanziert, um einen Strömungsaufbau im Elektrolyten innerhalb der Elektrodenanordnung 3 ausgehend vom Bodenabschnitt in vertikaler Richtung nach oben, insbesondere in Richtung zum Gasraum des elektrolytischen Reaktionssystems 1 zu ermöglichen. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform, wie sie aus einer Zusammenschau der
Figuren 1 und 5 ersichtlich ist, ist die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 in Draufsicht im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Ein Zentrums- bzw. Mittelpunkt 15 dieser torusförmigen elektromagnetischen Spule 13 liegt dabei auf oder nahe der Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 des Aufnahmebehälters 4 bzw. auf oder nahe der Fächerachse 7 der Elektro- denanordnung 3. D.h., dass die im Wesentlichen scheibenförmige Mittelebene 16 der Spule 12 quer, insbesondere rechtwinkelig zur Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 bzw. rechtwinkelig zur Fächerachse 7 ausgerichtet ist, wie dies am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Bevorzugt ist ein Wicklungskörper 17 der Spule 13 ring- bzw. torusförmig ausgebildet. Die- ser Wicklungskörper 17 ist vorzugsweise aus einem nicht-magnetisierbaren Material, insbesondere aus Kunststoff oder dgl., gebildet. D.h., dass die elektromagnetische Spule 13 bevorzugt eisenkernlos ausgeführt, insbesondere als Luftspule ausgebildet ist. Dieser Wicklungskörper 17 trägt wenigstens eine Spulenwicklung 18, welche aus einer Mehrzahl von Windun- gen, insbesondere aus hunderten oder tausenden von Windungen besteht, welche um den Wicklungskörper 17 gewickelt sind. Anstelle der Ausbildung eines Wicklungskörpers 17 ist es aber auch möglich, die wenigstens eine Spulenwicklung 18 selbsttragend auszuführen, d.h. ohne einen Wicklungskörper 17 zu formen und somit quasi eigenstabil auszuführen.
Die einzelnen Windungen der Spulenwicklung 18 sind radial bzw. im Wesentlichen radial zur ringförmigen Spule 13 ausgerichtet. Insbesondere verlaufen die einzelnen Windungen kreisförmig bzw. wickelartig um den wulstartigen Wicklungskörper 17, wie dies am besten Fig. 5 zu entnehmen ist. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind vier um den Kreis- umfang des Wicklungskörpers 17 bzw. der Spule 13 verteilt angeordnete, jeweils zueinander beabstandet gewickelte Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" ' ausgebildet. Die einzelnen Teilwicklungen 19-19"' sind dabei in Serie geschaltet. Vorzugsweise ist zwischen den einzelnen Teilwicklungen 19-19"' ein Wicklungsabstand 20, 20', 20" ausgebildet. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung sind drei jeweils um 45° zur Spulenachse bzw. zum Zentrums- bzw. Mittelpunkt 15 versetzt angeordnete, übereinander gewickelte Spulenwicklungen ausgebildet. Insbesondere wird dadurch eine zumindest dreilagige Spulenwicklung 18 gebildet, deren Wicklungsabstände 20, 20', 20" in Kreisumfangsrichtung der torusförmigen Spule 13 aufeinanderfolgen bzw. zueinander versetzt ausgebildet sind.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 mit der Elektrodenanordnung 3 lastabtragend verbunden bzw. gegenüber der Elektrodenanordnung 3 lastabtragend abgestützt. Das heißt, dass die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 beispielsweise nicht unmittelbar mit der Reaktionskammer 2, sondern viel- mehr möglichst direkt mit der Elektrodenanordnung 3 mechanisch verbunden ist. Dadurch wir eine möglichst intensive Schwingungsübertragung auf die Elektrodenanordnung 3 erzielt. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 ist die elektromagnetische Spule 13 in einem hohlkegeligen bzw. trichterartigen Halteelement aufgenommen, welches Halteelement an der Oberseite der Elektrodenanordnung 3 abgestützt ist. Damit werden mechanische Schwingungen bzw. Vibra- tionen der elektromagnetischen Spule 13 auf die Elektrodenanordnung 3, und umgekehrt, übertragen. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6, 7 ist die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 über eine klammerartige Abstütz- bzw. Haltevorrichtung auf der Oberseite der Elektrodenanordnung 3 lastabtragend befestigt bzw. abgestützt. Die Elektroden 5, 6 sind zweckmäßigerweise derart gehaltert bzw. gelagert, dass sie im Elektrolytbad möglichst frei schwingen können. Hierfür ist eine einseitige bzw. zungenartige Halterung bzw. Lagerung günstig. Alternativ ist eine Halterung der Elektroden 5, 6 an maximal zwei einander gegenüberliegenden Randabschnitten bzw. Stirnendenden der Elektroden 5, 6 denkbar, wie dies in Fig. 2 beispielhaft veranschaulicht ist.
Die einzelnen anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 der Elektrodenanordnung 3 werden in an sich bekannter Weise von einer ersten elektrischen Energiequelle 21 mit elektrischer Energie versorgt. Die erste Energiequelle 21 ist dabei bevorzugt zur pulsierenden Energiever- sorgung der anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 ausgebildet.
Die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 wird von einer weiteren elektrischen Energiequelle 22 mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt ist die weitere elektrische Energiequelle 22 zur pulsierenden Energieversorgung der wenigstens einen elektromagnetischen Spu- le 13 ausgebildet.
Die erste Energiequelle 21 und die weitere Energiequelle 22 speisen die Elektroden 5, 6 bzw. die Spule 13 bevorzugt jeweils mit pulsierender Gleichspannung mit variierender Amplitudenhöhe und definierten Impulspausen zwischen den einzelnen Spannungs- bzw. Energieim- pulsen. Die Energiequellen 21, 22 sind bevorzugt durch elektrische Energieumformer, insbesondere durch Wandlerschaltungen bzw. durch Signalgeneratoren gebildet, wie sie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind. Die jeweiligen Energiequellen 21, 22 werden ausgehend von einem öffentlichen Stromversorgungsnetz oder bevorzugt von einer Gleichspannungsquelle, insbesondere von einer elektrochemischen Spannungsquelle, wie z.B. einem Akkumulator, mit elektrischer Energie gespeist. Vorzugsweise ist der elektrische Energielieferant für die Energiequellen 21, 22 durch einen Akkumulator, insbesondere durch wenigstens einen Bleiakkumulator mit einer Klemmenspannung von 12V bzw. 24V gebildet. Insbesondere kann der Energielieferant durch das 12V/24V-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges gebildet sein.
Entsprechend einer vorteilhaften Maßnahme ist eine Energiefrequenz der ersten Energiequelle 21 zur Energieversorgung der anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 im Vergleich zu einer Energiefrequenz der zweiten Energiequelle 22 zur Energieversorgung der wenigstens einen elektromagnetischen Spule 13 derart gewählt, dass das elektrolytische Reaktionssystem 1 zumindest zeitweise nahe dessen oder bei dessen Resonanzfrequenz arbeitet. Insbesondere sind die jeweiligen Energiefrequenzen der ersten Energiequelle 21 und der weiteren Energiequelle 22 derart aufeinander abgestimmt, dass das elektrolytische System in einem resonanten oder quasi resonanten Zustand arbeitet und dabei eine hocheffiziente bzw. hochwirksame chemische Zerlegung des Elektrolyten in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff bietet. Dadurch wird u.a. das Ausmaß bzw. die Effizienz der Ablösung der jeweiligen Gasblasen von den anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 maßgeblich beeinflusst. Insbesondere wird durch die Wirkung der elektrischen bzw. elektromagnetischen Felder in der Reaktionskammer 2 zum einen der elektrolytische Zerlegungsprozess unterstützt bzw. beschleunigt. Zum anderen wird durch die elektromagnetische Einkopplung von Kräften bzw. Schwingungen in den Elektrolyten und/oder in die metallischen, insbesondere ferromagnetischen, Elektroden 5, 6 eine Vibration bzw. Schwingung erzeugt, welche die Gasablösung und somit den Zerlegungsbzw. Aufspaltungsprozess begünstigt.
Die Impulsfrequenz der ersten Energiequelle 21 zur Versorgung der anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 ist dabei um ein vielfaches höher als die Impuls- bzw. Energiefrequenz der zweiten Energiequelle 22 zur Versorgung der zumindest einen elektromagnetischen Spule 13. Die Versorgungsfrequenz der ersten Energiequelle 21 beträgt im Vergleich zur Versor- gungsfrequenz der zweiten Energiequelle 22 zumindest das hundertfache bis in etwa das zehntausend- oder hunderttausendfache, bevorzugt in etwa das tausendfache. Das Frequenzverhältnis zwischen der elektrischen Energieversorgung für die Elektrodenanordnung 3 und der elektrischen Energieversorgung für die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 beträgt somit bevorzugt in etwa 1000:1. Beispielsweise beträgt die Energiefrequenz für die Spu- le 13 in etwa 30 Hz und die Energiefrequenz für die anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 in etwa 30 kHz. Selbstverständlich können auch andere Basis- bzw. Frequenzwerte an den Energiequellen 21, 22 eingestellt bzw. generiert werden.
Ein Spannungspegel der ersten Energiequelle 21 für die Versorgung der anodischen und ka- thodischen Elektroden 5, 6 kann mehrere 100 V oder mehrere 1000 V, insbesondere bis zu 50 kV, bevorzugt jedoch weniger als 10 kV betragen. Die jeweiligen Spannungs- bzw. Frequenzwerte sind primär von der baulichen Anordnung und den geometrischen Abmessungen der jeweiligen Komponenten innerhalb der Reaktionskammer 2 abhängig und können empirisch bzw. im Rahmen des fachmännischen Könnens jeweils abgestimmt bzw. angepasst werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist im unteren Abschnitt der Reaktionskammer 2, insbesondere des Elektrolytvolumens bzw. des Aufnahmebehälters 4 für den Elektrolyten, zumindest eine Zulauföffnung 23 zur Auffüllung und/oder kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Nachfüllung von Elektrolytflüssigkeit angeordnet. Durch den im unteren Abschnitt, insbesondere im Bodenabschnitt des Elektrolytbades zugeführten bzw. zuführbaren Elektrolyten entsteht eine Verwirbelung bzw. Aufwirbelung der Elektrolytflüssigkeit, wodurch in vorteilhafter Art und Weise die Ablösung von Gasblasen an den anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 begünstigt bzw. beschleunigt wird. Alternativ oder in Kombination dazu kann in der Reaktionskammer 2, insbesondere im Aufnahmebehälter 4 für den Elektrolyten zumindest ein Mittel 24 zur Verwirbelung des Elektrolyten, insbesondere zum Aufbau einer Strömung im Elektrolyten, beispielsweise einer turbulenten Strömung, ausgebildet sein. Dieses Verwirbelungsmittel 24 kann durch beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahmen zur Erzeugung von Strömungen bzw. Verwir- belungen in einem Flüssigkeitsbad gebildet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Mittel 24 zur Verwirbelung des Elektrolyten durch in die Reaktionskammer führende Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 für den Elektrolyten gebildet ist. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 für den Elektrolyten vorgesehen, welche vorzugsweise dem Aufnahmebehälter 4 für den Elektrolyten zugeordnet sind. In Abhängigkeit der gewünschten Verwirbelung bzw. Verteilung der jeweiligen Wirbelkräfte kann die Anzahl dieser Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 im Rahmen der jeweiligen Erfordernisse stark variieren. Auch in Abhängigkeit des Durchmessers dieser Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 können zumindest zwei oder auch hunderte solcher Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 bevorzugt im Bodenbereich des Aufnahmebehälters 4 für den Elektrolyten ausgebildet sein. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung sind zumindest einzelne Wirkungsachsen einer Mehrzahl von Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 geneigt zum Bodenabschnitt ausgebildet. Insbesondere können die Wirkungsachsen der Ansaug- und/oder Auslassdüsen 25 winkelig zur Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 der Reaktionskammer 2 ausgerichtet sein, um im Elektrolytbad eine innige Verwirbelung bzw. weitreichende Strömung aufzubauen, welche den Abtransport der Wasserstoff- bzw. Sauerstoffblasen von den anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 bzw. vom Inneren des Elektrolyten in Richtung nach oben zur Ausga- sungszone, insbesondere zu einem Gasraum 26 der Reaktionskammer 2 begünstigt.
Anstelle einer durch Flüssigkeits- bzw. Gaseinbringung aufgeprägten Verwirbelung bzw. Strömung im Elektrolyten ist es selbstverständlich auch möglich, das Mittel 24 zur Verwirbelung des Elektrolyten durch zumindest ein Rührwerk zu bilden, welches in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht ist. Entsprechend einer vorteilhaften Maßnahme ist das Mittel 24 zur Er- zwingung einer Strömung im Elektrolyten derart ausgebildet, dass eine in etwa schraubenlini- enförmige Strömung um die Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 des Aufnahmebehälters 4 bzw. der Reaktionskammer 2 aufgebaut wird, wobei eine Fortpflanzungsrichtung dieser schrauben- linienförmigen Strömung ausgehend vom Bodenabschnitt des Elektrolyten in Richtung zur Oberfläche des Elektrolytbades verläuft.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der Reaktionskammer 2 zumindest eine Überlaufkante 27 vorgesehen, welche zur Begrenzung eines maximalen Flüssigkeitsstandes 28 des Elektrolyten ausgebildet ist. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist diese zumindest eine Überlaufkante 27 durch wenigstens eine obere Begrenzungskante 29 eines hohlzylindrischen bzw. hohlprismatischen Elektrolytbehälters 30 gebildet. Dieser Elektrolytbehälter 30 weist bevorzugt eine vertikal ausgerichtete Zylinderachse 31 auf, welche sich bevorzugt mit der Zylinder- bzw. Vertikalachse 8 der Reaktionskammer 2 deckt bzw. zumindest annähernd überdeckt. Die wenigstens eine Überlaufkante 27 kann alternativ oder zusätzlich zur oberen Begrenzungskante 29 des Elektrolytbehälters 30 durch wenigstens eine Boh- rung oder einen sonstigen Durchbruch im Mantel des Elektrolytbehälters 30 gebildet sein.
Vorzugsweise ist jedoch der obere Abschnitt des Elektrolytbehälters 30 möglichst offen, insbesondere über die gesamte Querschnittsfläche offen ausgeführt, um auch eine gute Absonderung bzw. Ableitung eines während des Elektrolyseprozesses zumeist entstehenden Schaums 32, insbesondere einer sich auf dem Elektrolyten ausbildenden Schaumkrone zu begünstigen. Insbesondere dann, wenn der Flüssigkeits- bzw. Elektrolytpegel auf gleicher Höhe mit der Überlaufkante 37 liegt, wird eine effiziente Ableitung des Schaums 32 am Elektrolyten bewerkstelligt. Ein initialer Füllstand 33 des Elektrolyten liegt bevorzugt etwas unterhalb der Überlaufkante 27. Während einem aktiven elektrolytischen Prozess steigt vor allem durch die Bildung von Gasblasen im Elektrolyten das Elektrolytvolumen deutlich erkennbar an. Das heißt, dass während dem Betrieb der elektrolytischen Reaktionssystems 1 der Elektrolytpegel in der Reaktionskammer 2, insbesondere im Aufnahme- bzw. Elektrolytbehälter 4, 30 ansteigt. Somit wird ein initialer Füllstand 33 für den Elektrolyten bevorzugt unterhalb der Überlaufkante 27 des Elektrolytbehälters 30 festgelegt. Die Überlaufkante 27 definiert jedenfalls den maximal möglichen Elektrolytpegel im Elektrolytbehälter 30. Beim Erreichen bzw. Überschreiten dieses maximalen Elektrolytpegels wird eine effiziente Ableitung des Elektrolytschaums bzw. der Schaumkrone erzielt. Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ableitung der Schaumkrone bzw. des Schaums 32 oder auch der überfließenden bzw. überschüssigen Elektrolytflüssigkeit ausgehend vom Zentrumsbereich des Elektrolytbehälters 30 in Richtung nach außen, insbesondere in radialer Richtung zur Vertikal- bzw. Zylinderachse 8, 31. Entsprechend einer alternativen oder kombinatorischen Ausführungsform ist es auch möglich, die Ableitung von Schaum 32 bzw. von über die wenigstens eine Überlaufkante 27 fließendem Elektrolyten in einen im Zentrumsbereich des Elektrolytbehälters 30 angeordneten Ablaufkanal 34 zu bewerkstelligen, wie dies mit strichlierten Linien angedeutet wurde. In diesem zentrisch bzw. zentral angeordneten Ablaufkanal 34 kann überquellendes Elektrolyt bzw. über die Überlaufkante 27' tretender Elektrolytschaum in Richtung nach unten abgeleitet und bevorzugt wieder in den Elektrolytbehälter 30 eingeschleust werden, wie dies im Nachfolgenden näher erläutert wird.
Bevorzugt ist im Bodenabschnitt der Reaktionskammer 2 ein Sammelabschnitt 35 für über die Überlaufkante 27 geflossenen Elektrolyten oder Elektrolytschaum ausgebildet. Dieser Sam- melabschnitt 35 erstreckt sich über eine bestimmte vertikale Höhe der Reaktionskammer 2 und verhindert bzw. vermindert einen Austritt der elektrolytisch gewonnenen Gase aus einer Auslassöffnung 36, welche zur kontrollierten Ableitung des Elektrolyten aus der Reaktionskammer 2 dient. Dieser Sammelabschnitt 35 kann durch einen bestimmten Elektrolytpegel im Bodenabschnitt der Reaktionskammer 2 oder durch eine sonstige siphonartige Gassperre ge- bildet sein. Der Sammelabschnitt 35 bzw. der dementsprechende Flüssigkeitssiphon bewirkt vor allem, dass die Reaktionskammer 2 möglichst gasdicht abgeschlossen ist, bzw. dass ein Austritt oder eine Absaugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas über eine bodennahe Auslassöffnung 36 für den Elektrolyten möglichst unterbunden ist. Der beispielsweise siphonarti- ge Sammelabschnitt 35 für über die Überlaufkante 27 geflossene Elektrolytflüssigkeit bzw. für abgesonderten Elektrolytschaum verschließt also die Auslassöffnung 36 relativ gasdicht, wohingegen eine kontrollierte Ableitung der Elektrolytflüssigkeit aus der Reaktionskammer 2 über die wenigstens eine Auslassöffnung 36 ermöglicht ist. Insbesondere ist sicherzustellen, dass ein bestimmter Flüssigkeitspegel innerhalb des Sammelabschnittes 35 besteht bzw. aufgebaut wird, um eine ausreichend gasdichte Gassperre zu erzielen.
Der Flüssigkeitspegel im Sammelabschnitt 35 ist bevorzugt niedriger als der reguläre Füllstand 33 für den Elektrolyten innerhalb des Elektrolytbehälters 30. Der Sammelabschnitt 35 kann darstellungsgemäß rings um den Elektrolytbehälter 30 ausgebildet sein oder bei zentraler Einleitung des überschüssigen Elektrolyts in einen zentral angeordneten Ablaufkanal 34 im Zentrumsbereich des Elektrolytbehälters 30 vorgesehen sein, wie dies anhand der in strichlier- ten Linien dargestellten Ausführungsvariante dargestellt wurde. Alternativ ist selbstverständlich auch eine kombinierte äußere und innere Ansammlung, oder auch eine kaskadierte Elekt- rolytansammlung, zur Absonderung und Ausgasung von Elektrolytschaum bzw. Elektrolytflüssigkeit mittels zumindest einem Sammelabschnitt 35 für Elektrolytflüssigkeit ausführbar.
Zweckmäßig ist es weiters, wenigstens eine Rückführung 37 für den über die Überlaufkante 27 des Aufnahme- bzw. Elektrolytbehälters 4, 30 geflossenen Elektrolytanteil vorzusehen.
Mittels dieser Rückführung 37 erfolgt zumindest eine Wiedereinschleusung des Elektrolyten in den hohlzylindrischen bzw. hohlprismatischen Elektrolytbehälter 30 bzw. in die Reaktionskammer 2. Bevorzugt ist innerhalb der wenigstens einen Leitung für die Rückführung 37 des Elektrolyten auch ein Flüssigkeitstank 38, insbesondere ein Wasserbehälter 39, vorgesehen, in welchem eine gewisse Menge an Elektrolyt, insbesondere an flüssigem Elektrolyt in Form von Wasser, vorrätig gehalten bzw. gepuffert wird. Ausgehend von diesem Flüssigkeitstank 38 wird dem elektrolytischen Prozess innerhalb der Reaktionskammer 2 kontinuierlich oder diskontinuierlich Elektrolytflüssigkeit zugeführt. Die wenigstens eine Rückführung 37 verläuft dabei quasi durch den bzw. über den Flüssigkeitstank 38. Das heißt, dass die Rückfüh- rung 37 einerseits in den Flüssigkeitstank mündet und dass die Rückführung 37 ausgehend vom Flüssigkeitstank 38 wieder in Richtung zur Reaktionskammer 2 fortgesetzt wird, um einen Zulauf bzw. eine Nachfüllung in Bezug auf die elektrolytische Flüssigkeit im Aufnahme- bzw. Elektrolytbehälter 4, 30 zu erzielen. Dieser Elektrolytkreislauf 41 zwischen der Re- aktionskammer 2 und dem Flüssigkeitstank 38 bzw. dem Wasserbehälter 39 ist in hydraulischer Hinsicht mit dem Vor- und Rücklauf von Kraftstoff- Versorgungssystemen für Verbrennungskraftmaschinen vergleichbar. In der Rückführung 37 kann dabei wenigstens eine Filtervorrichtung 40 zur Ausfilterung von Rückständen, insbesondere von Verunreinigungen im Elektrolyten bzw. im elektrolytisch behandelten Wasser angeordnet sein. Um einen aktiven bzw. erzwungenen Wasser- bzw. Elektrolytkreislauf 41 aufzubauen, kann in die Rückführung 37 bzw. in die Zulaufleitung für den Elektrolyten in Bezug auf die Reaktionskammer 2, zumindest eine Flüssigkeitspumpe 42 eingebunden sein. Zweckmäßig ist es, wenn die Rückführung 37 auch als Kühlvorrichtung 43 für den Elektrolyten dient bzw. eine Kühlvorrichtung 43 umfasst. Diese Kühlvorrichtung 43 kann durch die Leitungsverbindungen der Rückführung 37 per se und/oder durch zusätzliche Wärmetauscher, insbesondere durch Luft/Flüssigkeitstauscher, wie z.B. Kühlrippen, gebildet sein. Diese Wärmetauscher 44 bzw. Kühlrippen können im Leitungsverbund und/oder am Flüssigkeitstank 38 bzw. Wasserbehälter 39 ausgebildet sein. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung 43 derart dimensioniert, bzw. die Rückführung 37 derart bemessen, dass die Temperatur des Elektrolyten in einem Bereich zwischen 20°C und 60°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 28°C und 50°C, bevorzugt 35°C bis 43°C, gehalten wird. Vor allem im zuletzt genannten Temperaturbereich des Elektrolyten findet ein optimierter bzw. relativ effizienter Elektrolyseprozess statt. Insbesondere ist in diesem Temperaturbereich nur eine relativ geringe Menge bzw. Leistung an elektrischer Energie erforderlich. Die Kühlvorrichtung 43 kann selbstverständlich auch durch andere passiv und/oder aktiv wirkende Kühlvorrichtungen, wie sie in zahlreichen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt sind, gebildet sein.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform weist das elektrolytische Reaktionssystem 1 also einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zufluss 45 und Abfluss 46 für den Elektrolyten auf. Insbesondere wird durch diesen Zufluss 45 und Abfluss 46 des Elektrolyten ein zeitbezogener allmählicher Austausch bzw. eine Nachfüllung des Wasser umfassenden oder durch Wasser gebildeten Elektrolyten in der Reaktionskammer 2 bzw. in dessen Elektrolytbehälter 30 geschaffen bzw. aufgebaut. Bevorzugt ist dabei ein in sich geschlossener Elekt- rolytkreislauf 41 aufgebaut, in welchem der Flüssigkeitstank 38 und die zumindest eine Flüssigkeitspumpe 42 implementiert ist. Entsprechend einer vorteilhaften, weiterbildenden Maßnahme ist bevorzugt im Bodenabschnitt und/oder im Mantelbereich der Reaktionskammer 2 zumindest eine Durchtrittsöffnung 47 für in die Reaktionskammer 2, insbesondere in den Aufnahmebehälter 4 für den Elektrolyten einzuleitende Umgebungsluft 48 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die wenigstens eine Durchtrittsöffnung 47 auch zur Zuführung von Stickstoff oder von sonstigen nicht brennbaren Gasen in den Aufnahmebehälter 4, insbesondere in den Elektrolytbehälter 30, vorgesehen sein. Die wenigstens eine Durchtrittsöffnung 47 mündet dabei direkt in das Elektrolytbad, welches sich während des Betriebs des Reaktionssystems 1 in der Reaktionskammer 2, insbesondere im Elektrolytbehälter 30 befindet. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von im Bodenabschnitt und/oder Mantelbereich des Elektrolytbehälters 30 verteilt angeordneten Durchtrittsöffnungen 47 für Umgebungsluft 48 und/oder Stickstoff ausgebildet. Insbesondere erfolgt eine direkte Zuführung bzw. Einleitung von Umgebungsluft 48 und/oder Stickstoff in den Elektrolyten, sodass ein Flüssigkeits- bzw. Gasgemisch und eine Strömung bzw. Aufwir- belung im Elektrolyten entsteht. Gegebenenfalls kann ein Regulierungsmittel 49, insbesonde- re eine Ventilanordnung oder dergleichen vorgesehen sein, welches zur Regulierung der in den Elektrolyten einströmenden Menge und/oder des Druckes der Umgebungsluft 48 bzw. des Stickstoffs ausgebildet ist. Bevorzugt erfolgt dieses Einbringen der Umgebungsluft 48 bzw. von Stickstoff oder von sonstigen nicht brennbaren Gasen unter Druck. D.h., dass die Umgebungsluft 48 bzw. der Sauerstoff in den Elektrolyten aktiv eingeblasen wird. Gegebenenfalls ist auch durch Aufbau von Unterdruck in der Reaktionskammer 2 ein Einsaugen von dement- sprechenden Gasen oder Gasgemischen, wie z.B. Luft, möglich. Durch die vorhergehend beschriebenen Durchtrittsöffnungen 47, mit welchen Umgebungsluft 48 bzw. Stickstoff direkt in den Elektrolyten eingeblasen bzw. eingebracht wird, wird zum einen die Ablösung von an der Elektrodenanordnung 3 haftenden Sauerstoff- bzw. Wasserstoffblasen unterstützt. Darüber hinaus kann auch durch diese Luft- bzw. Stickstoffeinbringung in den Elektrolyten eine Ver- wirbelung bzw. Aufmischung des Elektrolyten erzielt werden. Dies wirkt sich hinsichtlich der elektrolytischen Leistung, insbesondere hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des elektrolytischen Reaktionssystems 1 positiv aus. Bevorzugt ist eine Vielfachanordnung von Durchtrittsöffnungen 47 vorgesehen, über welche gezielt und verteilt Luft bzw. Stickstoff in den Aufnahmebehälter 4 für den Elektrolyten eingebracht wird. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform sind diese Durchtrittsöff- nungen 47 im Bodenabschnitt der Reaktionskammer 2, insbesondere unterhalb der Elektrodenanordnung 3 positioniert.
Entsprechend einer vorteilhaften, weiterbildenden Maßnahme ist dem elektrolytischen Reak- tionssystem 1 wenigstens ein Mittel 50 zum Aufbau von Unterdruck innerhalb der Reaktionskammer 2, insbesondere in dessen Gasraum 26 zugeordnet. Dieser Unterdruck ist dabei in Bezug auf den atmosphärischen Umgebungsdruck zu verstehen. D.h., dass das Unterdruck erzeugende Mittel 50 innerhalb der Reaktionskammer 2, insbesondere im Gasraum 26, definierte Unterdruckverhältnisse schafft. Entsprechend einer ersten Ausführungsform kann die- ses Mittel 50 durch eine Unterdruckpumpe gebildet sein. Entsprechend einer vorteilhaften
Ausführungsform ist dieses Mittel 50 zum Aufbau von Unterdruck durch einen an der Reaktionskammer 2 angeschlossenen Verbraucher für den chemischen Energieträger Wasserstoff gebildet. Dieser Verbraucher, welcher entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine Verbrennungskraftmaschine 51, insbesondere durch einen Benzin-, Gas- oder Die- selmotor gebildet ist, formt die chemische Energie des Wasserstoffes unter Freisetzung von thermischer Energie in kinetische Energie um. Der Verbraucher kann selbstverständlich auch durch ein beliebiges Heizungs- oder Generatorsystem zur Stromerzeugung gebildet sein. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt also der Aufbau von Unterdruck in der Reaktionskammer 2 durch Aufbau einer strömungs technischen Verbindung 52 zwischen der Reaktionskammer 2, insbesondere dessen Gasraum 26, mit einer Brennstoffzuführung 53, insbesondere mit dem Saugrohrkanal einer Verbrennungskraftmaschine 51 oder eines sonstigen Verbrennungssystems zur Umwandlung der chemischen Energie des Wasserstoff- Sauerstoff-Gemisches in thermische bzw. kinetische Energie. Auch dadurch wird die Ausga- sungsleistung in Bezug auf den Elektrolyten und die Elektrodenanordnung 3 erhöht bzw. die erzielbare Elektrolyseleistung des elektrolytischen Reaktionssystems 1 gesteigert.
In den Fig. 6, 7 ist eine weitere Ausführungsform des elektrolytischen Reaktionssystems 1 zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff veranschaulicht. Diese Ausführungsform ist eine gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktionssystems 1. Für gleiche Teile werden dabei gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. verwendet. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren hingewiesen bzw. Bezug genommen. Es wird ausdrücklich festgehalten, dass nicht alle der in diesen Figuren dargestellten Merkmale bzw. baulichen Maßnahmen zwingende Bestandteile des erfindungsgemäßen Reaktionssystems 1 darstellen. Darüber hinaus können Merkmalskombinationen mit Merkmalen aus den vorangegangenen Figuren erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen.
Auch dieses elektrolytische Reaktionssystem 1 umfasst eine Reaktionskammer 2 zur Aufnahme eines Elektrolyten, wie zum Beispiel Wasser, einer wässrigen Lösung, oder eines Wassergemisches in Verbindung mit die Leitfähigkeit erhöhenden Zusätzen. In der Reaktionskammer 2 ist darüber hinaus wenigstens eine Elektrodenanordnung 3 angeordnet, welche aus einer Mehrzahl von annodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung 3 durch zumindest zwei, bevorzugt mehr als zumindest drei, koaxial oder annährend koaxial ineinander angeordnete, rohrförmige Elektroden 5, 6 gebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf koaxial angeordnete, ineinander verschachtelte, insbesondere ineinander eingesetzte, rohrförmige Elektroden 5, 6 aus- gebildet. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass Elektroden 5, 6 mit kreisförmigem bzw. kreisringförmigem oder elliptischem Querschnitt bevorzugt sind. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, anstelle von rohrförmigen Elektroden 5, 6 mit hohlzylindrischer Körperform, rohrförmige Elektroden 5, 6 mit prismatischer Körperform, insbesondere quadratischem, rechteckigem oder mit einem sonstigen polygonen Querschnitt vorzusehen. Die einzelnen Elektroden 5, 6 bildend bevorzugt abwechselnd bzw. aufeinander folgend jeweils Anoden und Kathoden im elektrolytischen Reaktionssystem 1 aus.
Die zylindrischen oder die aus mehreren, winkelig zueinander ausgerichteten Flächen zusammengesetzten, prismatischen Mantelflächen der einander benachbart angeordneten, rohr- förmigen Elektroden 5, 6 sind zueinander beabstandet ausgebildet. Insbesondere sind zwischen den jeweiligen Zylinder- bzw. Mantelflächen, insbesondere zwischen den Innen- und Außenflächen der jeweiligen Elektroden 5, 6 definierte Abstände 54 bzw. 55 ausgebildet. Entsprechend einer vorteilhaften Maßnahme ist ein Abstand 54 oder ein Spaltmaß zwischen den rohrförmigen oder hohlprismatischen, ineinander gestellten Elektroden 5, 6 ausgehend von einem äußeren Paar von Elektroden 5, 6 im Vergleich zu einer weiter innen, insbesondere näher bei einer zentralen Rohrachse 56 angeordneten Elektrode 5, 6 oder einem weiter innen angeordneten Paar von Elektroden 5, 6 dieser rohrartigen Elektrodenanordnung 3 zunehmend oder größer werdend dimensioniert. Das heißt, dass im Zentrum der Elektrodenanordnung 3 vorliegenden Abstände 55 zwischen rohrförmigen bzw. hohlprismatischen Elektroden 5, 6 bevorzugt größer bemessen sind, als die Abstände 54 zwischen äußeren bzw. die inneren Elektroden 5, 6 umgebenden Paare von Elektroden 5, 6. Die einzelnen, virtuellen Rohrachsen 56 der rohrförmigen Elektroden 5, 6 sind bevorzugt vertikal ausgerichtet. Dabei sind die distalen Endabschnitte der rohrförmigen Elektroden 5, 6 jeweils offen ausgeführt. Bevorzugt weisen die einzelnen rohrförmigen Elektroden 5, 6 in Bezug auf ihre Länge bzw. Höhe eine konstante Querschnittsfläche auf. Wesentlich ist, dass zwischen den Mantel- oder Zylinderflächen der rohrförmigen bzw. hohlprismatischen Elektroden 5, 6 wenigstens ein zumindest annähernd hohlzylindrischer oder prismatischer Spalt 57, 58 ausgebildet ist. Durch den wenigstens einen Spalt 57, 58 zwischen den diversen Elektroden 5, 6 der Elektrodenanordnung 3 wird ein Ausperlen von Gasblasen ermöglicht bzw. begünstigt. Insbesondere können dadurch Gasblasen, welche während des Elektrolyseprozesses an den anodischen und kathodischen Elektroden 5, 6 bzw. haften bzw. entstehen, effizient in einen oberhalb des Elektrolyten liegenden Gasraum 26 abgeführt werden. Dabei kommt eine Art Sogwirkung zum Tragen, welche das Ausperlen der Gasblasen aus dem Elektrolyten unterstützt. Dieser Effekt wird durch das unterhalb der Elektrodenanordnung 3 befindliche Elektrolytvolumen und durch einen Venturi-Effekt innerhalb der rohr- förmigen Elektrodenanordnung 3 verstärkt.
Insbesondere wird durch den zumindest einen annähernd hohlzylindrischen oder prismatischen Spalt 57, 58 zwischen benachbarten Elektroden 5, 6 eine Art Kaminwirkung für die Gasblasen erzielt und damit dessen Ausperlungsgeschwindigkeit bzw. Entgasungsleistung gesteigert. Durch die Kaskadierung bzw. Mehrfachanordnung von Elektroden bzw. Elektrodenpaaren 5, 6 wird dieser Effekt zusätzlich gesteigert.
Im Bezug auf die virtuelle, zentrale Rohrachse 56 ist zumindest oberhalb der rohrartigen Elektrodenanordnung 3 wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 angeordnet, wie sie im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde. Wesentlich ist, dass das bei Energiebeaufschlagung dieser elektromagnetischen Spule 13 entstehende bzw. aufgebaute, bevorzugt wechselnde bzw. pulsierende elektromagnetische Feld auf den Elektrolyten und auch auf die Elektrodenanordnung 3 einwirkt. Insbesondere schneiden die Feldlinien mit ausreichender Intensität sowohl die Elektrodenanordnung 3, als auch das Elektrolytvolumen im elektrolytischen Reaktionssystem 1. Alternativ oder in Kombination zu einer über der Elektrodenanordnung 3 liegenden elektromagnetischen Spule 13 kann auch unterhalb der Elektrodenanordnung 3 wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 ausgebildet sein.
Unter anderem wird durch die wenigstens eine elektromagnetische Spule 13 die Elektrodenanordnung 3 in mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen versetzt, welche ein Ausperlen der Gasperlen aus dem Elektrolyten unterstützen bzw. beschleunigen. Darüber hinaus wirkt sich vor allem das elektrische Feld der elektromagnetischen Spule 13 auch auf den elektrolyti- sehen Umwandlungs- bzw. Aufspaltungsprozess positiv aus.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Reaktionskammer 2 des elektrolytischen Reaktionssystems 1 eine im Wesentlichen hohlzylindrische oder hohlprismatische Körperform auf. Die virtuelle Zylinder- bzw. Vertikalachse 8, insbesondere die Mantelfläche der Reaktionskammer 2 ist dabei vertikal oder zumindest annähernd vertikal ausgerichtet, wie dies aus Fig. 6 oder Fig. 2 beispielhaft ersichtlich ist.
Wie weiters am besten aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich ist, ist es zweckmäßig, wenn die Reaktionskammer 2 einen im Wesentlichen hohlzylindrischen oder hohlprismatischen Aufnahme- behälter 4 umfasst bzw. aufweist, in welchem die wenigstens eine Stern- oder rohrförmige
Elektrodenanordnung 3 angeordnet ist. Gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 1, 2 ist der Aufnahmebehälter 4 für den Elektrolyten und für die wenigstens eine Elektrodenanordnung 3 im oberen Endabschnitt offen ausgeführt. Zudem ist dessen Mantel- bzw. Zylinderfläche von den Innenflächen der Reaktionskammer 2 beabstandet ausgebildet, wie dies am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist. Dadurch wird in einfacher Art und Weise der vorhergehend beschriebene Abscheidungs- bzw. Sammelabschnitt 35 aufgebaut. Entsprechend einer vorteilhaften Maßnahme ist die Virtuelle Fächerachse 7 der Sternförmigen Elektrodenanordnung 3 bzw. die virtuelle Rohrachse 56 der rohrartigen Elektrodenanordnung im Wesentlichen auf der virtuellen Zylinderachse 8 oder deckungsgleich zur virtuellen Zylinderachse 8 des Aufnahmebehäl- ters 4 bzw. der Reaktionskammer 2 positioniert, wie dies vor allem den Darstellungen gemäß den Fig. 1 und 6 zu entnehmen ist. In Fig. 8 ist eine weitere, schematisierte bzw. prinzipielle Darstellung einer Elektrodenanordnung 3 ersichtlich. Dabei ist der Aufnahmebehälter 4 bzw. die Reaktionskammer 2 hohlzylindrisch, insbesondere im Querschnitt kreisförmig ausgeführt. Entsprechend einer alternativen Ausführungsform, wie sie in strichlierten Linien dargestellt wurde, kann die Reaktions- kammer 2 bzw. der Aufnahmebehälter 4 auch eine sonstige hohlprismatische Körperform, insbesondere eine eckige Querschnittsform aufweisen, wobei jedoch abgerundete Ecken bzw. Kantenbereiche vorteilhaft sind. Im Inneren der Reaktionskammer 2 ist eine Mehrzahl von Elektrodenanordnungen 3, 3' vorgesehen. Insbesondere ist dabei ein Bündel von Rohrelektroden ausgebildet, wobei die einzelnen Elektrodenpaare 5, 6 innerhalb des Aufnahmebehälters 4 für den Elektrolyten verteilt angeordnet sind. Insbesondere ist dabei ist im Zentrum des Aufnahmebehälters 4 eine erste Elektrodenanordnung 3 ausgebildet und ist kreisförmig um diese zentrale Elektrodenanordnung 3 eine Mehrzahl von weiteren Elektrodenanordnungen 3' kreisförmig platziert. Ebenso ist eine Mischform von Elektrodenformen möglich. Beispielsweise können im Querschnitt kreisförmige Rohrelektroden 5, 6 und im Querschnitt eckige, bei- spielsweise viereckige Rohrelektroden 5, 6 kombiniert sein, um eine erhöhte Packungsdichte innerhalb des Aufnahmebehälters 4 zu erzielen.
Bei der Dimensionierung der rohrförmigen bzw. hohlprismatischen Elektroden 5, 6 ist es zweckmäßig darauf zu achten, dass deren Steifigkeitswerte ein bestimmten, oberen Grenzwert möglichst nicht überschreitet. Insbesondere sollen die Wandstärken 59, 60 der Elektroden 5, 6 derart festgelegt werden, dass das elektromagnetische Feld der wenigstens einen Spule 13 eine Anregung von mechanischen Schwingungen der Elektrodenanordnung 3 bzw. zumindest einzelner Elektroden 5, 6 bewirkt. Nachdem die Elektroden 5, 6 aus elektrisch leitendem, insbesondere aus ferromagnetischem Material gebildet sind, hat das elektromagnetische Wech- selfeld bzw. das elektromagnetisch pulsierende Feld der wenigstens einen Spule 13 einen vibrierenden bzw. schwingungsanregenden Effekt. Dadurch wird die Effizienz der Ablösung von Gasperlen bzw. das Ausperlungsvermögen der Gasblasen aus dem Elektrolyten begünstigt. Insbesondere soll die Materialelastizität bzw. die Wandstärke 59, 60 der jeweiligen Elektroden 5, 6 derart gewählt sein, dass ausgehend von der elektromagnetischen Spule 13 eine mög- liehst intensive Schwingungsanregung erzielt wird.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann zur Verstärkung dieses Ablösungsprozesses die wenigstens eine platte nförmige Elektrode 5, 6 - Fig. 1 - oder die wenigstens eine rohrförmige oder hohlprismatische Elektrode 5, 6 - Fig. 6 - wenigstens einen Schlitz 61, 62 bzw. eine Mehrzahl von Durchbrüchen oder Perforierungen aufweisen. Insbesondere weisen die jeweiligen Elektroden 5, 6 wenigstens eine mechanische Schwächung bzw. Steifigkeitsre- duzierung, beispielsgemäß Schlitze 61, 62 oder Durchbrüche oder Materialaussparungen bzw. Materialeinssparungen auf, um unter Einfluss des elektromagnetischen Feldes der wenigstens einen elektromagnetischen Spule 13 in verstärkte mechanische Schwingungen versetzt zu werden. Auch diese Maßnahmen erhöhen die Leistungsfähigkeit bzw. die Reaktionszeit des elektrolytischen Reaktionssystems 1 in Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Wasserstoffbereitstellung. Eine intensive bzw. möglichst verlustarme Schwingungsanregung für die Elekt- roden 5, 6 wird aber auch durch die lastabtragende Abstützung, insbesondere durch eine möglichst starre mechanische Verbindung zwischen der wenigstens einen elektromagnetischen Spule 3 und zumindest einer Elektrode 5, 6 der Elektrodenanordnung 3 erzielt. Diese mechanische Verbindung bzw. Haltevorrichtung ist bevorzugt elektrisch isolierend ausgeführt. Die mittels dem vorhergehend angegebenen, elektrolytischen Reaktionssystem 1 produzierbare Menge an Wasserstoff bzw. Sauerstoff ist ausreichend, um ohne Zwischenlagerung des chemischen Energieträgers Wasserstoff eine Verbrennungskraftmaschine 51, welche eine beachtliche Leistung, beispielsweise 30 bis 100 kW bietet, unterbrechungsfrei zu betreiben. Insbesondere ist das angegebene elektrolytische Reaktionssystem 1 derart energieeffizient bzw. leistungsstark, dass die elektrolytisch gewonnene Menge an Wasserstoff ausreicht, um Motoren in standardmäßigen Kraftfahrzeugen mit einer ausreichenden Menge an Kraft- bzw. Brennstoff in Form eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches zu versorgen. Insbesondere kann die angegebene elektrochemische Umwandlungsanlage, d.h. das elektrolytische Reaktionssystem 1 eine derart hohe Menge an einem Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch produzieren, dass durch dessen Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen 51, insbesondere in Benzin- bzw. Gas- oder Dieselmotoren ausreichende kinetische Energie erzeugt wird, um handelsübliche Kraftfahrzeuge mit gewohnter bzw. benötigter Leistung zu betreiben. Wesentlich ist dabei, dass das angegebene elektrolytische Reaktionssystem 1 ohne Zwischenspeicherung bzw. ohne Zwischenpufferung von großen Mengen von Wasserstoffgas auskommt und trotzdem ein standardmäßiger Betrieb des jeweiligen Kraftfahrzeuges ermöglicht ist. Ein Volumen des
Gasraumes 26 sowie der strömungstechnischen Verbindung 52 zum Verbraucher beträgt typischerweise weniger als 0,5 m3. Insbesondere ist ein Volumen des Gasraumes 26 von weniger als 0,1 m3 ausreichend, um eine Verbrennungskraftmaschine 51 mit einer maximalen Abgabe- leistung von 50 kW„on demand" mit dem entsprechendem Brennstoff, insbesondere mit einem Wasserstoff/Sauerstoffgemisch versorgen zu können. Dies ist ein wesentlicher Sicherheitsaspekt, da die Menge an zündfähigem, gasförmigen Wasserstoff, welche innerhalb des elektrolytischen Reaktionssystems 1 vorliegt, relativ gering ist. Die von diesem elektrolyti- sehen Reaktionssystem 1 ausgehenden Gefahren sind somit relativ gering bzw. sind die Gefahrenpotentiale leicht zu entschärfen bzw. einfach zu beherrschen. Insbesondere kann das angegebene elektrolytische Reaktionssystem 1 in einfacher Art und Weise kontrolliert werden, um hohen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden. Dies wird vor allem durch die „on demand"-Bereitstellung bzw. die bedarfsgerechte Verfügbarkeit des jeweils benötigten Wasserstoffgases bzw. Wasserstoff-/Sauerstoffgemisches bewerkstelligt. Dies erfordert aber eine hohe Effizienz bzw. Leistungs- und Reaktionsfähigkeit, welche durch das angegebene Reaktionssystem 1 erfüllt wird. Insbesondere kann nach relativ kurzer Anlauf- bzw. Hochlaufphase des elektrolytischen Reaktionssystems 1 eine ausreichende Menge bzw. ein ausreichendes Volumen an Wasserstoffgas erzeugt werden, um einen Verbraucher, welcher eine Abtriebsleistung von 50 kW oder mehr bietet, starten und kontinuierlich betreiben bzw. versorgen zu können. Das Aufbauvolumen des elektrolytischen Reaktionssystems 1, insbesondere der Reaktionskammer 2, beträgt dabei weniger als 0,5 m3, insbesondere weniger als 0,25 m3, typischerweise nur in etwa 0,02 m3. Anspruchsgemäß ist die Elektrodenanordnung 3 aus mehreren sternförmig verlaufenden
Elektrodenplatten bzw. aus wenigstens einem Bündel von koaxial ineinander gestellten, rohr- förmigen Elektroden gebildet. Damit sind optimale Elektrolyseleistungen erzielbar. Es ist aber auch denkbar, mit sonstigen, aus dem Stand der Technik bekannten Elektrodenanordnungen, beispielsweise mit einer Kaskaden- bzw. Reihenanordnung von plattenförmigen Elektroden, ähnliche Wirkungen bzw. Effekte zu erzielen, sodass die anspruchsgemäßen Elektrodenanordnungen nicht unbedingt als zwingend zu verstehen sind. Insbesondere ist bei andersartigen Elektrodenanordnungen lediglich mit relativ geringfügigen Leistungs- bzw. Effizienzeinbussen zu rechnen. In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform der wenigstens einen elektromagnetischen Spule 13 veranschaulicht, wie sie beim elektrolytischen Reaktionssystem 1 entsprechend den vorhergehenden Darlegungen in vorteilhafter Art und Weise eingesetzt werden kann. Diese Ausführungsform der elektromagnetischen Spule 13 ist somit in Kombination mit den vorherge- henden Merkmalen zu einem vorteilhaften elektrolytischen Reaktionssystem 1 kombinierbar. In den nachfolgenden Abschnitten werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren verwendet. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Die schematisch veranschaulichte, elektromagnetische Spule 13 stellt eine Alternative zu der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform dar und wird bevorzugt analog zu den vorhergehenden Ausführungen, wie sie in den Figuren 1, 2 und 6 veranschaulicht sind, oberhalb und/oder unterhalb einer sternförmigen oder rohrartigen Elektrodenanordnung 3 angeordnet, sodass deren elektromagnetisches Feld infolge einer Beaufschlagung mit elektrischer Energie zum einen auf den Elektrolyten und zum anderen auf die Elektrodenanordnung 3 einwirkt.
Die somit mindestens einmal vorgesehene, elektromagnetische Spule 13 ist im Wesentlichen torus- oder ringförmig ausgebildet, wobei sie eine Mehrzahl von elektrisch in Serie geschalteten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' umfasst. Die einzelnen Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' der elektromagnetischen Spule 13 erstrecken sich dabei jeweils über einen Umfangs- winkel 63, welcher nur einen Bruchteil des vollen Ringumfanges 64, d.h. einen Winkel- Bruchteil von 360° der torusförmigen, elektromagnetischen Spule 13 beträgt. Der Umfangs- winkel 63 der einzelnen, in Serie geschalteten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' beträgt typischerweise zwischen 20° bis 50°, insbesondere zwischen 25° und 45°, bevorzugt in etwa 30° in Bezug auf den vollen Ringumfang 64 der Spule 13.
Die in Serie geschalteten, in Umfangsrichtung der ringförmigen Spule 13 aufeinander folgen- den Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' bilden zueinander einen Freiwinkel 65 aus, der den vorhergehend beschriebenen Wicklungsabständen 20, 20', 20", 20' " entspricht. Innerhalb dieses Freiwinkels 65 ist zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" ' keine elektromagnetische Wicklung ausgeführt, sondern quasi ein Leerabstand ohne elektromagnetischem Wicklungskörper vorgesehen. Dieser Freiwinkel 65 zwischen di- rekt aufeinanderfolgenden, in Serie geschalteten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" ' beträgt zweckmäßigerweise zwischen 10° bis 30°, insbesondere zwischen 15° bis 25°, bevorzugt in etwa 20°. Dieser Freiwinkel 65 bzw. der dementsprechende Wicklungsabstand 20, 20', 20", 20"' definiert Zonen innerhalb der elektromagnetischen Spule 13, in welchen andere elekt- romagnetische Verhältnisse vorherrschen, als in jenen Zonen der elektromagnetischen Spule 13, in welchen die seriell aufeinanderfolgenden Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" ' angeordnet bzw. positioniert sind. Die durch den Freiwinkel 65 definierten, wicklungslosen Freiräume zwischen den einzelnen Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" ' ergeben eine Diversität innerhalb des mit der elektromagnetischen Spule 13 aufgebauten bzw. aufbaubaren elektromagnetischen Feldes, welche den elektrolytischen Prozess im elektrolytischen Reaktionssystem 1 begünstigt.
Ein besonders günstiger Aufbau des mit der elektromagnetischen Spule 13 generierten bzw. generierbaren elektromagnetischen Feldes wird erreicht, wenn der Umfangswinkel 63 der einzelnen Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' und der Freiwinkel 65 zwischen den einzelnen Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" ' derart gewählt ist, dass nach mehr als einem vollen Ringumlauf, d.h. nach Überschreiten von 360° Wicklungserstreckung, zwischen übereinander gewickelten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' ein Versatzwinkel 66 ausgebildet ist. D.h., dass dadurch die Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' des ersten Umlaufes um die ring- bzw. torus- förmige Spule 13 gegenüber den Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' des zweiten bzw. jeden weiteren Ringes aus Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' um einen Versatzwinkel 66 versetzt sind. Somit sind übereinanderliegende Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' in Umfangsrich- tung der ringförmigen Spule 13 stets zueinander versetzt bzw. verschoben, sodass bevorzugt keine 100%ige Überlappung zwischen übereinander gewickelten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' vorliegt.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform ist eine Anzahl der aufeinanderfolgenden, in Serie geschalteten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19" 'derart gewählt, dass in etwa drei volle Ringumläufe ausgebildet sind, d.h. dass sich die in Serie geschalteten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' in etwa über 1080° der ring- bzw. torusförmigen Spule 13 erstrecken.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die einzelnen Teilwicklungen 19, 19', 19", 19' " einlagig gewickelt, wobei die nach einem vollen Ringumlauf ausgebildeten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' zwar mit dem entsprechenden Versatzwinkel 66, jedoch im wesentlichen luftspaltfrei über darunter bzw. innen liegenden Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' gewickelt sind. Die elektromagnetische Spule 13 ist bevorzugt kernlos, insbesondere ohne elektromagnetisch wirksamen Kern ausgeführt. Insbesondere ist die elektromagnetische Spule 13 als Luftspule ausgeführt, sodass das generierte elektromagnetische Feld in hohem Ausmaß auf den Elektrolyten und auf die Elektrodenanordnung 3 einwirkt und damit die physikalischen und chemi- sehen Abläufe im elektrolytischen Reaktionssystem 1 hochgradig beeinflusst.
Eine Teilwicklung 19, 19', 19", 19"' besteht aus einer Vielzahl von Windungen, insbesondere aus dutzenden, hunderten oder tausenden Windungen aus einem isolierten Leiter, insbesondere einem lackisolierten Kupferdraht. Die bevorzugt zweilagig, insbesondere dreilagig aus- geführte, elektromagnetische Spule 13 aus seriell miteinander verschalteten, zueinander beab- standeten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' weist somit einen ersten Spulenanschluss 67 und einen weiteren Spulenanschluss 68 auf, zwischen welchen die kreisförmig verlaufenden, zueinander distanzierten Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' ausgebildet sind. Via diese Spulenanschlüsse 67, 68 wird die elektromagnetische Spule 13 mit der elektrischen Energiequelle 22 verbunden, wie dies in den vorhergehenden Beschreibungsteilen dargelegt wurde. Daraus folgt, dass ein Durchmesser der äußeren Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' größer bemessen ist, als ein Durchmesser der inneren Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' der ring- bzw. torus- förmigen, elektromagnetischen Spule 13. Anstelle der schematisch dargestellten, elektrischen Verbindungsbügel zwischen den unmittelbar aufeinander folgenden Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' ist es selbstverständlich auch möglich, die einzelnen Teilwicklungen 19, 19', 19", 19"' unterbrechungsfrei bzw. zusammenhängend, insbesondere aus einem einstückigen, elektrischen Leiter zu wickeln, sodass zumindest einige der dazwischen liegenden Verbindungsbügel erübrigt sind.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des elektrolytischen Reaktionssystems 1 wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvarianten möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus elektrolytischen Reaktionssystems 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4; 5; 6, 7; 8; 9 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n g
1 Reaktionssystem
2 Reaktionskammer 36 Auslassöffnung
3 Elektrodenanordnung 37 Rückführung
3' Elektrodenanordnung 38 Flüssigkeitstank
4 Aufnahmebehälter 39 Wasserbehälter
5 Elektrode (anodisch) 40 Filtervorrichtung
6 Elektrode (kathodisch) 41 Elektrolytkreislauf
7 Fächerachse 42 Flüssigkeitspumpe
8 Zylinder- bzw. Vertikalachse 43 Kühlvorrichtung
9, 9' Abstand 44 Wärmetauscher
10 Spreizungswinkel 45 Zufluss
11 Freistellung 46 Abfluss
12 radialer Abstand 47 Durchtrittsöffnung
13 elektromagnetische Spule 48 Umgebungsluft
14 Flüssigkeitsstand (min.) 49 Regulierungsmittel
15 Zentrums- bzw. Mittelpunkt 50 Mittel (Unterdruckerzeugung)
16 Mittelebene 51 Verbrennungskraftmaschine
17 Wicklungskörper
52 Verbindung
18 Spulenwicklung 53 Brennstoffzuführung
19 Teilwicklung 54 Abstand
19' Teilwicklung 55 Abstand
19" Teilwicklung 56 Rohrachse
19"' Teilwicklung 57 Spalt
20 Wicklungsabstand
58 Spalt
20' Wicklungsabstand 59 Wandstärke
20" Wicklungsabstand 60 Wandstärke
21 Energiequelle 61 Schlitz
22 Energiequelle 62 Schlitz
23 Zulauföffnung 63 Umfangswinkel
24 Mittel (Verwirbelung) 64 Ringumfang
25 Ansaug- und/oder Auslassdüsen
65 Freiwinkel
26 Gasraum 66 Versatzwinkel
27 Überlaufkante 67 Spulenanschluss
28 Füssigkeitsstand (max.) 68 Spulenanschluss
29 Begrenzungskante
30 Elektrolytbehälter
31 Zylinderachse
32 Schaum
33 Füllstand
34 Ablaufkanal
35 Sammelabschnitt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrolytisches Reaktionssystem (1) zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff, umfassend eine Reaktionskammer (2) zur Aufnahme eines Elektrolyten sowie einer Elektrodenanordnung (3), welche aus einer Mehrzahl von anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (3) durch eine Mehrzahl von sternförmig aufgefächerten, plattenförmigen Elektroden (5, 6) gebildet ist, wobei eine virtuelle Fächerachse (7) der sternförmigen Elektrodenanordung (3) zumindest annähernd auf einer virtuellen, zentrischen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) oder deckungsgleich zu einer virtuellen, zentrischen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) der Reaktionskammer (2) liegt, und dass in axialer Richtung der virtuellen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) oberhalb und/oder unterhalb der sternförmigen Elektrodenanordnung (3) wenigstens eine elektromagnetische Spule (13) angeordnet ist, deren elektromagnetisches Feld bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie auf den Elektrolyten und auf die Elektrodenanordnung (3) einwirkt.
2. Elektrolytisches Reaktionssystem (1) zur Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff und Sauerstoff, umfassend eine Reaktionskammer (2) zur Aufnahme eines Elektrolyten sowie einer Elektrodenanordnung (3), welche aus einer Mehrzahl von anodischen und katho- dischen Elektroden (5, 6) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (3) durch zumindest zwei, bevorzugt mehr als zumindest drei, koaxial oder annähernd koaxial ineinander angeordnete, rohrförmige Elektroden (5, 6) gebildet ist, wobei die zylindrischen oder die aus mehreren, winkelig zueinander ausgerichteten Flächen zusammengesetzten, prismatischen Mantelflächen der einander benachbart angeordneten, rohrförmigen Elektroden (5, 6) zueinander beabstandet ausgebildet sind, und dass in axialer Richtung einer virtuellen Rohrachse (56) oberhalb und/oder unterhalb der rohrartigen Elektrodenanordnung (3) wenigstens eine elektromagnetische Spule (13) angeordnet ist, deren elektromagnetisches Feld bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie auf den Elektrolyten und auf die Elektrodenanordnung (3) einwirkt.
3. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer (2) eine im Wesentlichen hohlzylindrische oder hohlprismatische Körperform aufweist und ihre virtuelle Zylinder- bzw. Vertikalachse (8), insbe- sondere eine Mantelfläche der Reaktionskammer (2), vertikal oder annähernd vertikal ausgerichtet ist.
4. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer (2) einen im Wesentlichen hohlzylindrischen oder hohlprismatischen Aufnahmebehälter (4) umfasst, in welchem die wenigstens eine stern- oder rohrförmige Elektrodenanordnung (3) angeordnet ist.
5. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter (4) für den Elektrolyten und für die wenigstens eine Elektrodenanordnung (3) im oberen Endabschnitt offen ausgeführt ist und dessen Mantel- oder Zylinderfläche von den Innenflächen der Reaktionskammer (2) beabstandet angeordnet ist.
6. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Fächerachse (7) der sternförmigen
Elektrodenanordnung (3) oder die virtuelle Rohrachse (56) der rohrartigen Elektrodenanordnung (3) im Wesentlichen auf der virtuellen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) oder deckungsgleich zur virtuellen Zylinder- bzw. Vertikalachse (8) des Aufnahmebehälters (4) bzw. der Reaktionskammer (2) liegt.
7. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Elektrodenanordnung (3) vollständig in den Elektrolyten eingetaucht ist und die wenigstens eine elektromagnetische Spule (13) gleichfalls unterhalb eines regulären oder minimalen Flüssigkeitsstandes (14) für den Elektrolyten liegt oder zumindest überwiegend in den Elektrolyten eingetaucht ist.
8. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld der wenigstens einen elektromagnetischen Spule (13) die anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) der- art in mechanische Schwingungen versetzt, dass eine Ablösung von an den anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) entstehenden oder anhaftenden Gasblasen unterstützt ist.
9. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektromagnetische Spule (13) in Draufsicht im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und ihr Zentrums- bzw. Mittelpunkt (15) auf oder nahe der virtuellen Fächerachse (7) oder der virtuellen Rohrachse (8) der Elektrodenanordnung (3) liegt.
10. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Spule (13) torusförmig ausgebildet ist und wenigstens eine Spulenwicklung (18), bevorzugt zumindest zwei, insbesondere vier um den Kreisumfang eines Wicklungskörpers (17) verteilt angeordnete, jeweils zueinander beabstandet gewickelte Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') aufweist.
11. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass drei jeweils um 45° zur Spulenachse versetzt angeordnete, übereinander gewickelte Spu- lenwicklungen (18, 18', 18"') ausgebildet sind.
12. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste elektrische Energiequelle (21) zur pulsierenden Energieversorgung der anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) ausgebil- det ist.
13. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere elektrische Energiequelle (22) zur pulsierenden Energieversorgung der wenigstens einen elektromagnetischen Spule (13) ausge- bildet ist.
14. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiefrequenz einer ersten Energiequelle (21) zur Energieversorgung der anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) und eine Energiefrequenz einer zweiten Energiequelle (22) zur Energieversorgung der wenigstens einen elektromagnetischen Spule (13) derart gewählt sind, dass das elektrolytische System zumindest zeitweise nahe dessen oder bei dessen Resonanzfrequenz arbeitet.
15. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Abschnitt der Reaktionskammer (2) oder eines den Elektrolyten aufnehmenden Aufnahmebehälters (4) zumindest eine Zulauföffnung (23) zur Zuführung und/oder Nachfüllung des Elektrolyten angeordnet ist.
16. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionskammer (2) oder in einem den Elektrolyten aufnehmenden Aufnahmebehälter (4) zumindest ein Mittel (24) zur Verwirbe- lung des Elektrolyten, insbesondere zum Aufbau einer Strömung, beispielsweise einer turbu- lenten oder wirbelartigen Strömung, im Elektrolyten ausgebildet ist.
17. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (24) zur Verwirbelung durch wenigstens eine Ansaug- und/oder Auslassdüse (25), bevorzugt durch eine Mehrzahl von in die Reaktionskammer (2) oder in den Aufnahme- behälter (4) des Elektrolyten führende Ansaug- und/oder Auslassdüsen (25) für den Elektrolyten gebildet ist.
18. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (24) zur Verwirbelung des Elektrolyten durch zumindest ein Rührwerk gebil- det ist.
19. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionskammer (2) zumindest eine Überlaufkante (27) zur Begrenzung oder Festlegung eines maximalen Flüssigkeitsstandes (28) des Elektrolyten ausgebildet ist.
20. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Überlaufkante (27) für den Elektrolyten durch eine obere Begrenzungskante (29) eines Aufnahmebehälters (4), insbesondere eines hohlzylindrischen Elektro- lytbehälters (30) mit vertikal ausgerichteter Zylinderachse (31) gebildet ist.
21. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenabschnitt der Reaktionskammer (2) wenigstens eine Auslassöffnung (36) zur Ableitung von über die Überlaufkante (27) geflossenem Elektrolyt oder Elektrolytschaum aus der Reaktionskammer (2) ausgebildet ist.
22. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Rückführung (37) von über die Überlaufkante (27) geflossenem Elektrolyt in den Aufnahmebehälter (4), insbesondere in den hohlzylindrischen Elektrolytbehälter (30).
23. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Ausbildung eines Sammelabschnittes (35) für über die Überlaufkante (27) geflossenen Elekt- rolyten innerhalb der Reaktionskammer (2) oder innerhalb einer in die Reaktionskammer (2) führenden Rückführung (37) für den Elektrolyten, zur Bildung eines Gasverschlusses, insbesondere einer siphonartigen Gassperre für den erzeugten Wasserstoff und Sauerstoff.
24. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen- den Ansprüche, gekennzeichnet durch einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zufluss
(45) und Abfluss (46) des Elektrolyten, insbesondere durch einen zeitbezogenen, allmählichen Austausch des Wasser umfassenden oder durch Wasser gebildeten Elektrolyten in der Reaktionskammer (2) bzw. in einem den Elektrolyten aufnehmenden Aufnahmebehälter (4).
25. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden- oder Mantelabschnitt der Reaktionskammer (2), insbesondere eines Aufnahmebehälters (4) für den Elektrolyten, zumindest eine Durchtrittsöffnung (47), insbesondere eine Mehrzahl von verteilt angeordneten Durch- trittsöffnungen (47) für in die Reaktionskammer (2), insbesondere in einen Aufnahmebehälter (4) für den Elektrolyten einzuleitende Umgebungsluft (48) und/oder für in den Elektrolyten einzublasenden, gasförmigen Stickstoff ausgebildet sind.
26. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Mittel (50) zum Aufbau von Unter- druck in der Reaktionskammer (2) in Bezug auf den atmosphärischen Umgebungsdruck.
27. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufbau von Unterdruck in der Reaktionskammer (2) durch Aufbau einer strömungstechnischen Verbindung (52) zwischen der Reaktionskammer (2), insbesondere dessen Gasraum (26), mit einer Brennstoffzuführung (53), insbesondere dem Ansaugsystem, einer Verbrennungskraftmaschine (51), insbesondere eines Benzin-, Gasoder Dieselmotors.
28. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuellen Rohrachsen (56) der rohrförmigen Elektroden (5, 6) vertikal ausgerichtet sind.
29. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die distalen Endabschnitte der rohrförmigen Elektroden (5, 6) jeweils offen ausgeführt sind.
30. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Mantel- oder Zylinderflächen der rohrförmigen Elektroden (5, 6) wenigstens ein zumindest annähernd hohlzylindrischer oder prismatischer Spalt (57, 58) ausgebildet ist, durch welchen ein Ausperlen von Gasblasen aus dem Elektrolyten, welche an den anodischen und kathodischen Elektroden (5, 6) entstehen oder haften, in einen oberhalb des Elektrolyten liegenden Gasraum (26) unterstützt ist.
31. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (54, 55) oder ein Spaltmaß zwischen rohrförmigen oder hohlprismatischen, ineinander gestellten Elektroden (5, 6) ausgehend von einem äußeren Paar von Elektroden (5, 6) im Vergleich zu einer weiter innen, insbesondere näher bei einer zentralen Rohrachse (56) angeordneten Elektrode (5; 6) oder einem weiter innen angeordneten Paar von Elektroden (5, 6) dieser rohrartigen Elektrodenanordnung (3) zunimmt oder größer werdend dimensioniert ist.
32. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steifigkeit, insbesondere eine Wandstärke, der rohrförmigen oder hohlprismatischen Elektroden (5, 6) derart dimensioniert ist, dass das elektromagnetische Feld der wenigstens einen Spule (13) eine Anregung von mechanischen Schwingungen bewirkt.
33. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine plattenförmige Elektrode (5, 6) oder wenigstens eine rohrförmige oder hohlprismatische Elektrode (5, 6) der Elektrodenanordnung (3) wenigstens einen Schlitz (61, 62) oder eine sonstige mechanische Schwächung bzw. Steifigkeitsreduzierung aufweist, um unter Einfluss des elektromagnetischen Feldes der wenigstens einen elektromagnetischen Spule (13) in verstärkte mechanische Schwingungen versetzt zu werden.
34. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektromagnetische Spule
(13) im Wesentlichen torus- oder ringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von elektrisch in Serie geschalteten Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') umfasst, welche sich jeweils über einen Umfangswinkel (63) zwischen 20° bis 50°, insbesondere zwischen 25° bis 45°, bevorzugt in etwa über 30° des Ringumfanges (64) der Spule (13) erstrecken.
35. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie geschaltete, in Umfangsrichtung der ringförmigen Spule (13) aufeinanderfolgende Teilwicklungen (19, 19', 19", 19' ") zueinander einen Freiwinkel (65) zwischen 10° bis 30°, insbesondere zwischen 15° bis 25°, bevorzugt von in etwa 20° ausbilden.
36. Elektrolytisches Reaktionssystem nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der aufeinanderfolgenden, in Serie geschalteten Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') derart gewählt ist, dass in etwa drei volle Ringumläufe über in etwa 1080° ausgebildet sind.
37. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangswinkel (63) der Teilwicklungen (19, 19', 19", 19" ') und der Freiwinkel (65) zwischen den Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') derart gewählt ist, dass nach mehr als einem vollen Ringumlauf zwischen übereinander gewickelten Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') ein Versatzwinkel (66) ausgebildet ist.
38. Elektrolytisches Reaktionssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') ein- lagig gewickelt sind und nach einem vollen Ringumlauf ausgebildete Teilwicklungen (19, 19', 19", 19"') im wesentlichen luftspaltfrei über darunter bzw. innen liegende Teilwicklungen (19, 19', 19", 19' ") gewickelt sind.
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