WO2023110208A2 - Elektrolyseur, einsatz für einen elektrolyseur, zuleitungsrohr für einen elektrolyseur und ableitungsrohr für einen elektrolyseur - Google Patents

Elektrolyseur, einsatz für einen elektrolyseur, zuleitungsrohr für einen elektrolyseur und ableitungsrohr für einen elektrolyseur Download PDF

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discharge pipe
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Helmut Eckert
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    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms

Definitions

  • Electrolyser insert for an electrolyser, supply pipe for an electrolyser and discharge pipe for an electrolyser
  • the invention relates to an electrolyzer with a plurality of cell elements and with a supply pipe and a discharge pipe for supplying and draining electrolyte to and from the cell elements. Furthermore, the invention relates to an insert for such an electrolyzer, a supply pipe for such an electrolyzer and a discharge pipe for such an electrolyzer.
  • electrolysis In electrolysis, by impressing an electric current through suitable cell elements, redox reactions can be forced, which are associated with material conversions.
  • a device for this purpose is called an electrolyser and can be used to produce important raw materials for the chemical industry.
  • anode and cathode half-spaces are separated by means of diaphragms (or membranes), which enable electrical conductivity (ion and/or proton exchange) but prevent material exchange.
  • diaphragms or membranes
  • liquid electrolytes are used in electrolysers, which are changed or are used up, these can be continuously renewed during the process by means of appropriate supply lines and discharge lines.
  • the material conversion rates are generally given narrow limits for given cell elements due to current density limitations. For large-scale use, the active cell element area must therefore be increased in order to increase the material conversion rates.
  • a technically useful and frequently used method is the arrangement of many (same) cell elements in a stack.
  • the electrical connection of the cell elements of a stack represents a series connection, d . H .
  • the anode of a cell element N is electrically conductively connected to the cathode of cell element N+1 and the cathode of cell element N is electrically conductively connected to the anode of cell element N-1.
  • the series connection also reduces the low cell element voltage from a few volts to e.g. several hundred volts multiplied .
  • the hydraulic connection of the cell elements of a stack for the supply of fresh electrolyte represents a parallel connection.
  • the hydraulic interconnection of the cell elements to form a stack creates additional and undesired electrically conductive connections between all cell elements.
  • d. H the application of an electrical voltage or When an electric current is impressed from the first to the last cell element, an electric working current flows through all cell elements:
  • undesired so-called electric stray currents also flow on the various parallel current paths.
  • these electrical stray currents lead to local excess current densities close to the supply lines and discharge lines of the electrolyte. This can lead to premature aging and destruction of the membranes and failure of the entire stack.
  • a reduction in the electrical stray currents can be achieved by increasing the electrical resistance of the leads and leads of the electrolyte.
  • the previous solution envisages lengthening the incoming and outgoing lines, which results in an increase in resistance with the same cross-sectional areas.
  • the line extensions disadvantageously lead to increased flow resistance and increased material requirements for production.
  • an electrolyzer with a plurality of cell elements, and with a supply pipe and a discharge pipe for supplying and discharging electrolyte to and away from the cell elements, the supply pipe and/or the discharge pipe being at least two electrically isolated from each other, at least in sections has separately formed partial lines, the partial lines extending in the supply pipe with a predetermined length in the opposite direction to the electrolyte flow direction and/or in the discharge pipe with a predetermined length in the direction of the electrolyte flow direction.
  • a supply pipe or Discharge pipe is understood as an elongate hollow body, the length of which is significantly greater than its diameter.
  • a tube is made of relatively inflexible material.
  • the supply pipe and the discharge pipe can be designed so stiff f that a manual deformation as in a hose such. B. also a corrugated hose, is impossible, but here a tool is required.
  • the plurality of cell elements which form a stack, is divided into at least two cell element groups, which are electrically insulated from one another, by the at least two sub-lines, which are galvanically isolated from one another at least in sections.
  • the partial lines extend in the supply pipe with a predetermined length in the opposite direction to the electrolyte flow direction and/or in the discharge pipe with a predetermined length in the direction of the electrolyte flow direction.
  • the current path lengthening can be increased again. It is particularly advantageous if the sub-lines extend with a predetermined length in the supply pipe counter to the electrolyte flow direction and in the discharge pipe with a predetermined length in the direction of the electrolyte flow direction.
  • the sub-lines are designed as sub-lines formed concentrically to one another.
  • an inner partial line can have a circular cross-section, while outer partial lines each have an annular cross-sectional area.
  • the sub-lines can thus be designed to take up particularly little space.
  • the partial lines are each designed to provide the same cross-sectional area. This ensures that each cell element group can be supplied with the same amount of electrolyte per unit of time. This enables a particularly simple structure, since each of the cell element groups can have the same number of cell elements.
  • the partial lines are formed by inserting them into the supply pipe and/or into the discharge pipe. In this way, the partial lines can be formed in a particularly simple manner.
  • the insert has at least one pipe section and a ring element assigned to each pipe section, the respective ring element extending radially outwards from the pipe section and terminating at least one partial line.
  • the insert can advantageously be designed in one piece and/or from the same material and thus makes it possible to form the plurality of partial lines by mounting only one component.
  • the invention also includes an insert for such an electrolyzer, a supply pipe and a discharge pipe for such an electrolyzer.
  • FIG. 1 a schematic representation of components of an electrolyzer
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an insert for the electrolyzer shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of further details of the insert shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a combination of the DC converter shown in FIGS. 1 to 3 with a rectifier
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a further insert for the electrolyzer shown in FIG.
  • An electrolyzer 2 is shown.
  • the electrolyzer 2 has a plurality of cell elements 4 which form a stack 10 and are electrically connected in series. Furthermore, the electrolyzer 2 in the present exemplary embodiment has a feed pipe 6 and a discharge pipe 8 each with a circular cross section, with which electrolyte can first be fed to the cell elements 4 and then removed from the cell elements 4 . To this end, both the supply pipe 6 as well as the discharge pipe 8 each have a plurality of outlet and inlet openings (not shown).
  • an insert 14 is used in each case in the feed pipe 6 and in the discharge pipe 8 .
  • the insert 14 has a tubular section 16a with a circular cross section and an annular element 18a assigned to the tubular section 16a.
  • the ring element 18a extends radially outwards from the tube section 16a.
  • the insert 14 is designed in one piece and/or from the same material.
  • the insert 14 like the supply pipe 6 and the instructions 8—is made of an electrically insulating material.
  • the respective ring element 18a comes into contact with the inner wall of the supply pipe 6 or the discharge pipe 8 and thus provides a termination which, in the present exemplary embodiment, is an outer partial line 12a of two partial lines 12a, 12b closes, in which case additional seals can be provided for sealing.
  • the supply pipe 6 and the discharge pipe 8 are in the present exemplary embodiment from the section in which the respective inserts 14 are rigid and flexible in comparison thereto in the remaining portion.
  • the outer partial line 12a of the two partial lines 12a, 12b is designed to have a concentric annular cross section.
  • the inner partial line 12a has a circular cross section.
  • both cross-sectional areas are of the same size, i.e. the annular cross-sectional area of the outer sub-line 12a is equal to the circular cross-sectional area of the inner sub-line 12b.
  • Supporting elements can be provided to support the two partial lines 12a, 12b.
  • the inserts 14 inserted in the supply pipe 6 and the discharge pipe 8 each extend in the case of the supply pipe 6 with a predetermined length L in the opposite direction to the electrolyte flow direction E and in the case of the discharge pipe 8 with the predetermined length L in the direction of the Electrolyte flow direction E.
  • the respective lengths L are the same. Deviating from the present exemplary embodiment, however, they can also be of different sizes.
  • the length L has a value in the range from 0.5 m to 3 m, for example 2 m. Insertion of the insert 14 separates the front half of the stack 10 from the back half. Stray electrical currents which exit from the rear half and enter the front half are thus forced onto extended current paths S. The extended current paths S are connected to an increased ohmic resistance, which reduces the electrical stray current intensities. In this way, a maximum of the electric stray current density can be reduced to 71%.
  • the present exemplary embodiment according to FIG. 5 differs from the previous exemplary embodiment in that four pipe sections 16a, 16b, 16c, 16d are provided, with each of the four pipe sections 16a, 16b, 16c, 16d each having a ring element 18a, 18b , 18c, 18d.
  • the insert 14 forms five partial lines 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, of which the innermost partial line 12a has a circular cross-sectional area and the remaining partial lines 12b, 12c, 12d, 12e each have an annular cross-sectional area .
  • the circular cross-sectional area and the respective annular cross-sectional areas are each of the same size and arranged concentrically around the axis of the pipe sections 16a, 16b, 16c, 16d.
  • the equal area ensures that each cell element group, here five cell element groups, can be supplied with the same amount of electrolyte per unit of time.
  • a maximum of the stray electric current density can be reduced to 52%, and with a value for the length L of 2 m, a maximum of the stray electric current density can be reduced to 46%.
  • other cross-sectional area shapes can also be formed, such as e.g. B. rectangular or square and frame-shaped cross-sectional shapes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseur (2), mit einer Mehrzahl von Zellelementen (4), und mit einem Zuleitungsrohr (6) und einem Ableitungsrohr (8) zum Zuführen und Ableiten von Elektrolyt zu und weg von den Zellelementen (4), wobei das Zuleitungsrohr (6) und/oder das Ableitungsrohr (8) zumindest abschnittsweise zumindest zwei galvanisch voneinander getrennt ausgebildete Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) aufweist, wobei die Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) sich in dem Zuleitungsrohr (6) mit einer vorbestimmten Länge (L) in Richtung entgegen der Elektrolytströmungsrichtung (E) und/oder sich in dem Ableitungsrohr (8) mit einer vorbestimmten Länge (L) in Richtung der Elektrolytströmungsrichtung (E) erstrecken.

Description

Beschreibung
Elektrolyseur, Einsatz für einen Elektrolyseur, Zuleitungsrohr für einen Elektrolyseur und Ableitungsrohr für einen Elektrolyseur
Die Erfindung betri f ft einen Elektrolyseur, mit einer Mehrzahl von Zellelementen, und mit einem Zuleitungsrohr und einem Ableitungsrohr zum Zuführen und Ableiten von Elektrolyt zu und weg von den Zellelementen . Ferner betri f ft die Erfindung einen Einsatz für einen derartigen Elektrolyseur, ein Zuleitungsrohr für einen derartigen Elektrolyseur und ein Ableitungsrohr für einen derartigen Elektrolyseur .
Bei der Elektrolyse können durch Einprägen eines elektrischen Stroms durch geeignete Zellelemente Redoxreaktionen erzwungen werden, die mit Stof fumwandlungen verbunden sind . Eine Vorrichtung zu diesem Zweck wird Elektrolyseur genannt und kann zur Erzeugung wichtiger Grundstof fe der chemischen Industrie eingesetzt werden . Viel fach sind Anoden- und Kathoden- Halbräume mittels Diaphragmen (bzw . Membranen) getrennt , die elektrische Leitfähigkeit ( Ionen- und/oder Protonen- Austausch) ermöglichen, j edoch Stof f austausch verhindern . Wenn in Elektrolyseuren flüssige Elektrolyte eingesetzt werden, die durch die Stof fumwandlung verändert bzw . verbraucht werden, können diese durch entsprechende Zuleitungen und Ableitungen während des Prozesses fortlaufend erneuert werden . Den Stof fumwandlungsraten sind für gegebene Zellelemente in der Regel enge Grenzen aufgrund von Stromdichtelimitierungen gegeben . Für den großtechnischen Einsatz muss daher zur Erhöhung der Stof fumwandlungsraten die aktive Zellelement fläche erhöht werden . Dies kann durch Vergrößerung der Zellelemente oder durch den gleichzeitigen Betrieb einer Mehrzahl von kleineren Zellelementen erreicht werden . Eine technisch sinnvolle und häufig angewendete Methode ist die Anordnung von vielen ( gleichen) Zellelementen zu einem Stapel . Die elektrische Verbindung der Zellelemente eines Stapels stellt dabei eine Reihenschaltung dar, d . h . die Anode eines Zellelements N wird mit der Kathode des Zellelements N+ l und die Kathode des Zellelements N wird mit der Anode des Zellelements N- l elektrisch leitend verbunden . Durch die Reihenschaltung wird zudem die geringe Zellelementspannung von wenigen Volt auf bspw . mehrere hundert Volt verviel facht . Die hydraulische Verschaltung der Zellelemente eines Stapels zur Versorgung mit frischen Elektrolyten stellt hingegen eine Parallelschaltung dar . Durch die hydraulische Verschaltung der Zellelemente zu einem Stapel werden zusätzliche und unerwünschte elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen allen Zellelementen geschaf fen . Beim Betrieb des Stapels von Zellelementen, d . h . dem Anlegen einer elektrischen Spannung bzw . dem Einprägen eines elektrischen Stromes vom ersten zum letzten Zellelement fließt ein elektrischer Arbeitsstrom durch alle Zellelemente hindurch : Jedoch auf den verschiedenen parallelen Strompfaden fließen zusätzlich unerwünschte sogenannte elektrische Streuströme . Diese elektrischen Streuströme führen insbesondere an dem ersten und letzten Zellelement eines Stapels zu lokalen Stromdichtüberhöhungen nahe an den Zuleitungen und Ableitungen der Elektrolyten . Dies kann zur vorzeitigen Alterung und Zerstörung der Membranen und zum Aus fall des gesamten Stapels führen .
Eine Reduzierung der elektrischen Streuströme kann durch eine Erhöhung der elektrischen Widerstände der Zuleitungen und Ableitungen der Elektrolyte erreicht werden . Die bisherige Lösung sieht vor, die Zuleitungen und Ableitungen zu verlängern, womit sich bei gleichbleibenden Querschnitts flächen eine Widerstandserhöhung ergibt . Die Leitungsverlängerungen führen j edoch nachteilig zu erhöhten Strömungswiderständen und erhöhtem Materialbedarf zur Fertigung .
Es besteht also Bedarf daran, Wege auf zuzeigen, wie hier Abhil fe geschaf fen werden kann . Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Elektrolyseur, mit einer Mehrzahl von Zellelementen, und mit einem Zuleitungsrohr und einem Ableitungsrohr zum Zuführen und Ableiten von Elektrolyt zu und weg von den Zellelementen, wobei das Zuleitungsrohr und/oder das Ableitungsrohr zumindest abschnittsweise zumindest zwei galvanisch voneinander getrennt ausgebildete Teilleitungen aufweist , wobei die Teilleitungen sich in dem Zuleitungsrohr mit einer vorbestimmten Länge in Richtung entgegen der Elektrolytströmungsrichtung und/oder sich in dem Ableitungsrohr mit einer vorbestimmten Länge in Richtung der Elektrolytströmungsrichtung erstrecken .
Unter einem Zuleitungsrohr bzw . Ableitungsrohr wird dabei ein länglicher Hohlkörper verstanden, dessen Länge wesentlich größer als sein Durchmesser ist . Im Gegensatz zu einem Schlauch ist ein Rohr aus relativ unflexiblem Material gefertigt . So können das Zuleitungsrohr und das Ableitungsrohr derart stei f ausgebildet sein, dass ein händisches Verformen wie bei einem Schlauch, wie z . B . auch einem Wellschlauch, unmöglich ist , sondern hier ein Werkzeugeinsatz erforderlich ist .
Mit anderen Worten, durch die zumindest abschnittsweise zumindest zwei galvanisch voneinander getrennt ausgebildeten Teilleitungen wird die Mehrzahl der Zellelemente , die einen Stapel bilden, in zumindest zwei Zellelementgruppen geteilt , die elektrisch voneinander isoliert sind . So wird eine Strompfadverlängerung für zumindest einen Teil der elektrischen Streuströme erreicht , die aufgrund der Verlängerung einen höheren ohmschen Widerstand zur Folge haben, ohne dass es zu einer Verlängerung des Zuleitungsrohres und/oder Ableitungsrohres kommt , was wiederum erhöhte Strömungsverluste zur Folge hätte . Dabei erstrecken sich die Teilleitungen in dem Zuleitungsrohr mit einer vorbestimmten Länge in Richtung entgegen der Elektrolytströmungsrichtung und/oder in dem Ableitungsrohr mit einer vorbestimmten Länge in Richtung der Elektrolytströmungsrichtung . Durch diese Ausgestaltung kann die Strompfadverlängerung nochmals vergrößert werden . Von besonderem Vorteil ist , wenn sich die Teilleitungen mit einer vorbestimmten Länge in dem Zuleitungsrohr entgegen der Elektrolytströmungsrichtung und in dem Ableitungsrohr mit einer vorbestimmten Länge in Richtung der Elektrolytströmungsrich- tung erstrecken .
Gemäß einer Aus führungs form sind die Teilleitungen als konzentrisch zueinander ausgebildete Teilleitungen ausgebildet . So kann eine innere Teilleitung einen kreis förmigen Querschnitt aufweisen, während äußere Teilleitungen j eweils eine Ringquerschnitts fläche aufweisen . So können die Teilleitungen besonders wenig Bauraum in Anspruch nehmend ausgebildet sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Teilleitungen j eweils eine gleiche Querschnitts fläche bereitstellend ausgebildet . Auf diese Weise wird sichergestellt , dass j ede Zellelementgruppe mit der gleichen Menge an Elektrolyt pro Zeiteinheit versorgt werden kann . Es wird dadurch ein besonders einfacher Aufbau möglich, da j ede der Zellelementgruppe j eweils die gleiche Anzahl von Zellelementen aufweisen kann .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form werden die Teilleitungen durch einen Einsatz in das Zuleitungsrohr und/oder in das Ableitungsrohr gebildet . So können die Teilleitungen besonders einfach gebildet werden .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Einsatz zumindest einen Rohrabschnitt und ein j edem Rohrabschnitt zugeordnetes Ringelement auf , wobei sich das j eweilige Ringelement radial auswärts vom Rohrabschnitt erstreckt und zumindest j e eine Teilleitung beendet . Beispielsweise kann der Einsatz vorteilhaft einstückig und/oder materialeinheitlich ausgebildet sein und ermöglicht so durch Montage lediglich eines Bauteils die Mehrzahl an Teilleitungen zu bilden . Ferner gehören zur Erfindung ein Einsatz für einen derartigen Elektrolyseur, ein Zuleitungsrohr und ein Ableitungsrohr für einen derartigen Elektrolyseur .
Es wird nun die Erfindung nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert . Es zeigen :
Figur 1 in schematischer Darstellung Komponenten eines Elektrolyseurs ;
Figur 2 in schematischer Darstellung einen Einsatz für den in Figur 1 gezeigten Elektrolyseur ;
Figur 3 in schematischer Darstellung weitere Details des in Figur 2 gezeigten Einsatzes ;
Figur 4 in schematischer Darstellung eine Kombination des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Gleichstromstellers mit einem Gleichrichter ;
Figur 5 in schematischer Darstellung einen weiteren Einsatz für den in Figur 1 gezeigten Elektrolyseur .
Es wird zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen .
Dargestellt ist ein Elektrolyseur 2 .
Der Elektrolyseur 2 weist im vorliegenden Aus führungsbeispiel eine Mehrzahl von Zellelementen 4 auf , die einen Stapel 10 bilden und elektrisch in Reihe geschaltet sind . Ferner weist der Elektrolyseur 2 im vorliegenden Aus führungsbeispiel ein Zuleitungsrohr 6 und ein Ableitungsrohr 8 mit j eweils kreisförmigem Querschnitt auf , mit der Elektrolyt den Zellelementen 4 zuerst zugeführt und dann von den Zellelementen 4 abgeführt werden kann . Hierzu weisen sowohl das Zuleitungsrohr 6 wie auch das Ableitungsrohr 8 j eweils eine Mehrzahl von Auslass- und Einlassöf fnungen auf (nicht dargestellt ) .
Um eine Strompfadverlängerung der Strompfade von elektrischen Streuströmen zu bewirken sind im vorliegenden Aus führungsbeispiel in dem Zuleitungsrohr 6 und in dem Ableitungsrohr 8 j eweils ein Einsatz 14 eingesetzt .
Der Aufbau eines Aus führungsbeispiels des Einsatzes 14 wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 erläutert .
Im vorliegenden Aus führungsbeispiel weist der Einsatz 14 einen Rohrabschnitt 16a mit kreis förmigem Querschnitt und ein dem Rohrabschnitt 16a zugeordnetes Ringelement 18a auf . Das Ringelement 18a erstreckt sich im vorliegenden Aus führungsbeispiel von dem Rohrabschnitt 16a radial auswärts .
Der Einsatz 14 ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel einstückig und/oder materialeinheitlich ausgebildet . Insbesondere ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel der Einsatz 14 - wie auch das Zuleitungsrohr 6 und die Anleitung 8 - aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt .
Es wird nun zusätzlich auf die Figur 4 Bezug genommen .
Dargestellt ist , dass im in dem Zuleitungsrohr 6 oder Ableitungsrohr 8 eingesetzten Zustand das j eweilige Ringelement 18a in Kontakt mit der Innenwand des Zuleitungsrohres 6 oder des Ableitungsrohres 8 tritt und so einen Abschluss bereitstellt , der im vorliegenden Aus führungsbeispiel eine äußere Teilleitung 12a von zwei Teilleitungen 12a, 12b verschließt , wobei hier zusätzlich Dichtungen zur Abdichtung vorgesehen sein können .
Das Zuleitungsrohr 6 und das Ableitungsrohr 8 sind im vorliegenden Aus führungsbeispiel in dem Abschnitt , in dem sich die jeweiligen Einstätze 14 befinden, steif ausgebildet und im restlichen Abschnitt im Vergleich dazu flexibel.
Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die äußere Teilleitung 12a der zwei Teilleitungen 12a, 12b einen konzentrischen Ringquerschnitt aufweisend ausgebildet. Hingegen weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die innere Teilleitung 12a einen kreisförmigen Querschnitt auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beide Querschnittsflächen gleich groß, d.h. die Ringquerschnittsfläche der äußeren Teilleitung 12a ist gleich der kreisförmigen Querschnittsfläche der inneren Teilleitung 12b. Zur Abstützung der beiden Teilleitungen 12a, 12b können Stützelemente (nicht dargestellt) vorgesehen sein .
Beispielsweise wird so eine vordere Hälfte des Stapels 10 mit insgesamt z.B. 100 Zellelementen, also die Zellelemente 1 bis 50 durch die äußere Teilleitung 12a mit Elektrolyt beaufschlagt und versorgt, während die hintere Hälfte des Stapels 10, also die Zellelemente 51 bis 100, durch die innere Teilleitung 12b mit Elektrolyt versorgt werden.
Des Weiteren erstrecken sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel die in das Zuleitungsrohr 6 und das Ableitungsrohr 8 jeweils eingesetzten Einsätze 14 im Fall des Zuleitungsrohres 6 mit einer vorbestimmten Länge L in Richtung entgegen der Elektrolytströmungsrichtung E und im Fall des Ableitungsrohres 8 mit der vorbestimmten Länge L in Richtung der Elektrolytströmungsrichtung E. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Längen L gleich groß. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel können sie aber auch unterschiedlich groß sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Länge L einen Wert im Bereich von 0,5 m bis 3 m, beispielsweise 2m auf. Das Einsetzen des Einsatzes 14 separiert die vordere von der hinteren Häl fte des Stapels 10 . Damit werden elektrische Streuströme , die aus der hinteren Häl fte austreten und in der vorderen Häl fte eintreten auf verlängerte Strompfade S gezwungen . Die verlängerten Strompfade S sind mit einem erhöhten ohmschen Widerstand verbunden, womit die elektrischen Streustromstärken reduziert werden . So kann ein Maximum der elektrischen Streustromdichte auf 71 % reduziert werden .
Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figur 5 ein weiteres Aus führungsbeispiel des Einsatzes 14 erläutert .
Das vorliegende Aus führungsbeispiel gemäß der Figur 5 unterscheidet sich von dem vorherigen Aus führungsbeispiel dadurch, dass vier Rohrabschnitte 16a, 16b, 16c, 16d vorgesehen sind, wobei j eder der vier Rohrabschnitte 16a, 16b, 16c, 16d j eweils ein Ringelement 18a, 18b, 18c, 18d aufweist .
Somit bildet der Einsatz 14 gemäß der Figur 5 fünf Teilleitungen 12a, 12b, 12c, 12d, 12e , von denen die innerste Teilleitung 12a eine kreis förmige Querschnitt fläche aufweist und die restlichen Teilleitungen 12b, 12c, 12d, 12e j eweils eine Ringquerschnitts fläche aufweisen . Im vorliegenden Aus führungsbeispiel sind die kreis förmige Querschnitt fläche und die j eweiligen Ringquerschnitts flächen j eweils gleich groß und konzentrisch um die Achse der Rohrabschnitte 16a, 16b, 16c, 16d angeordnet .
Durch die Flächengleichheit wird sichergestellt , dass j ede Zellelementgruppe , hier fünf Zellelementgruppen, mit der gleichen Menge an Elektrolyt pro Zeiteinheit versorgt werden kann .
So kann bei einem Wert für die Länge L von 1 m ein Maximum der elektrischen Streustromdichte auf 52 % reduziert werden, und bei einem Wert für die Länge L von 2 m kann ein Maximum der elektrischen Streustromdichte auf 46% reduziert werden . Abweichend von den vorliegenden Aus führungsbeispielen mit kreis förmigen Querschnitt flächen und Ringquerschnitts flächen können auch andere Querschnittflächenformen gebildet werden, wie z . B . rechteckförmige oder quadratische und rahmenförmige Querschnitts flächenformen . Durch die konstruktive Einstellung einer Flächengleichheit durch die beteiligten Strömungselemente , beispielsweise der beteiligten Teilleitungen 12a, 12b, 12c, 12d und 12e , ist auf besonders einfache und zuverlässige Weise eine gleichmäßige Versorgung der Zellelementgruppen mit der gleichen Menge an Elektrolyt pro Zeiteinheit erreicht .
Unter elektrischen Gesichtspunkten wird dadurch eine besonders ef fektive Strompfadverlängerung für zumindest einen Teil der elektrischen Streuströme erreicht , die aufgrund der Verlängerung einen höheren ohmschen Widerstand zur Folge hat , ohne dass es zu einer konstruktiven Verlängerung des Zuleitungsrohres 6 und/oder Ableitungsrohres 8 kommt , was wiederum erhöhte Strömungsverluste der beteiligten Fluide , insbesondere des Elektrolyts , zur Folge hätte .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrolyseur (2) , mit einer Mehrzahl von Zellelementen (4) , und mit einem Zuleitungsrohr (6) und einem Ableitungsrohr (8) zum Zuführen und Ableiten von Elektrolyt zu und weg von den Zellelementen (4) , wobei das Zuleitungsrohr (6) und/oder das Ableitungsrohr (8) zumindest abschnittsweise zumindest zwei galvanisch voneinander getrennt ausgebildete Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) aufweist, wobei die Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) sich in dem Zuleitungsrohr (6) mit einer vorbestimmten Länge (L) in Richtung entgegen der Elektrolytströmungsrichtung (E) und/oder sich in dem Ableitungsrohr (8) mit einer vorbestimmten Länge (L) in Richtung der Elektrolytströmungsrichtung (E) erstrecken.
2. Elektrolyseur (2) nach Anspruch 1, wobei die Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) als konzentrisch zueinander ausgebildete Teilleitungen ausgebildet sind.
3. Elektrolyseur (2) nach Anspruch 2, wobei die Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) jeweils eine gleiche Querschnittsfläche bereitstellend ausgebildet sind.
4. Elektrolyseur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Teilleitungen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) durch einen Einsatz (14) in dem Zuleitungsrohr (6) und/oder Ableitungsrohr (8) gebildet werden.
5. Elektrolyseur (2) nach Ansprüche 4, wobei der Einsatz zumindest einen Rohrabschnitt (16a, 16b, 16c, 16d) und ein jedem Rohrabschnitt (16a, 16b, 16c, 16d) zugeordnetes Ringelement (18a, 18b, 18c, 18d) aufweist, wobei sich das jeweilige Ringelement (18a, 18b, 18c, 18d) radial auswärts vom jeweiligen Rohrabschnitt (16a, 16b, 16c, 16d) erstreckt und je eine Teilleitung (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) beendet.
6. Einsatz (14) zur Anwendung in einem Elektrolyseur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Einsatz zumindest einen Rohrabschnitt (16a, 16b, 16c, 16d) und ein jedem Rohrabschnitt (16a, 16b, 16c, 16d) zugeordnetes Ringelement (18a, 18b, 18c, 18d) aufweist, wobei sich das jeweilige Ringelement
(18a, 18b, 18c, 18d) radial auswärts vom jeweiligen Rohrabschnitt (16a, 16b, 16c, 16d) erstreckt und im eingesetzten Zustand je eine Teilleitung (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) beendet .
7. Zuleitungsrohr (6) für einen Elektrolyseur (2) mit einem Einsatz (14) nach Anspruch 6.
8. Ableitungsrohr (8) für einen Elektrolyseur (2) mit einem Einsatz (14) nach Anspruch 6.
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