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Elektrolytische Zelle. Die Erfindung betrifft elektrolytischeZellen,
insbesondere solche für die Erzeugung von Sauerstoff und Wasserstoff, und bezweckt
in erster Linie, Zellen von einfacher Bauart zu schaffen, die zu einem aus einer
beliebigen Anzahl von Zelleneinheiten bestehenden Ganzen vereinigt werden können,
die aber nicht unbedingt eines äußeren Leitungssystems für den Umlauf des Elektrolvten
durch die verschiedenen Elektrodenabteilungen bedürfen. Weiter soll ein in sich
al,geschlossenes Zellenelement geschaffen werden, in dem die entwickelten Gase in
wirksamer Weise gewaschen, dadurch von den mitgerissenen Elektrolyten, beispielsweise
Ätzkali, befreit und dann getrennt aus dem Zellenelement abgeleitetwerden können,
worauf das zumWaschen der Gase l:enutzte Wasser in vorteilhafter Weise als »Auffiill«-Wasser
zur Ergänzung der wäßrigen Elektrolyten in der Zelle sowie zur Aufrechterhaltung
der für die Zelle bestimmten Elektrolvtinenge henutzt werden kann.
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Abb. i ist ein Querschnitt durch ein Zellenelement, der parallel zum
Diaphragma nach der Linie i-i der Abb. 2 geführt ist; Abb. 2 ist ein rechtwinklig
zu dem der Abb. i geführter Schnitt nach Linie -2-2: Abb.3 zeigt in Aufsicht verschiedene
in Reihe geschaltete Zellenelemente.
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Die Abb. d. bis 7 veranschaulichen Einzelheiten der Zelle in Schnittdarstellung.
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Jedes Zellenelement wird aus zwei im wesentlichen rechteckigen Rahmen
io und ii gebildet, die z. B. aus Gußeisen oder Gußstahl 1 estehen. jeder Rahmen
umschließt einen Raum, der durch eine wagerechte mit dem Rahmen aus einem Stück
bestehende Zwischenwand 12 in zwei ungleiche Abteilungen geteilt wird, eine Sprudel-
und Waschkammer orerhalb der Zwischenwand und eine Elektrodenkammer von größerem
Rauminhalt unterhalb der Zwischenwand. Beide Rahmen sind mit einem doppelten Umfangsflansch
13 versehen, dessen einzelne Teile unter sich durch Querstege 14. verbunden sind.
In entsprechender Weise ist die Zwischenwand 12 mit einem nach unten gerichteten
Doppelflansch 15 versehen, dessen einzelne Teile durch die Querstege 16 miteinander
verbunden sind. Die beschriebene Einrichtung bietet eine kräftige starre Rahmenkonstruktion
mit senkrechten Stoß- oder Sitzflächen an den genannten Flanschen, die gegeeignet
ist, mit einer oder mehreren zusätzlichen Rahmenteilen dersell:en Art zusammenzuwirken.
In einem einzelnen Zellenelement sind, wie Abb. 2 erkennen läßt, zwei solcher Rahmenteile
vereinigt, indem ihre senkrechten Sitzflächen aufeinandergepaßt sind. Die Verbindung
erfolgt z. B. durch mit isolierenden Buchsen 17a versehene Schrauhen 17. Soll das
Zellenelement mehr als eine einzelne Zelle umfassen, so werden die Rahmenteile in
entsprechend größerer Anzahl verwendet. Der Raum innerhalb der Zwischenwand 12 der
Zusammenwirkenden Rahmen io und i i bildet die eigentliche Zelle. Sie ist mit Endwänden
i8 und i 9 versehen, die mit den nicht anliegenden senkrechten Flächen des kombinierten
Rahmengebildes durch beliebige geeignete :Mittel, z. B. Schrauben 20 mit Isolierbuchsen
22, verbunden und vomRahmen durch eine zwischengelegte Isolier- und Dichtungsscheibe
21 isosiert sind. Der Raum oberhalb der Zwischenwand 12 wird von den Endwänden 23,
2.4 eingeschlossen, die mit demRahmengebilde durch geeignete Mittel, z. B. Schrauben
25, verbunden sind.
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Der ganze Zellenraum unterhalb der Zwischenwand 12 ist in der Mitte
durch ein poröses Diaphragma 26 aus Asbest o. dgl. in Elektrodenkammern oder Halbzellen
27 und 28 geteilt. Im dargestellten Falle ist 27 die Anodenkammer und 28 die Kathodenkammer.
Das Diaphragma kann durch beliebige geeignete Mittel in seiner Lage gehalten werden.
Wie dargestellt, ist das Diaphragma mit seinem Rande zwischen den unteren Teilen
der Rahmen i o, i i und den Zwischenwänden 12 eingeklemmt. Der Raum oberhalb der
Zwischenwand 12 ist in der Mitte durch eine Trennwand 29 geteilt, die entweder aus
Metall oder einem nichtleitenden Material besteht. Durch die Trennwand 29 werden
zwei Gaswasch- und Sammelkammern 30 und 31 gebildet, von denen im dargestellten
Falle die erstere für den Sauerstoff, die letztere für den Wasserstoff
bestimmt
ist. Die Verbindung zwischen jeder Elektrodenkammer und der zugehörigen Gaswasch-
und Sammelkammer wird durch mehrere kleine Durchlässe 32 vermittelt, die sich zwischen
den beiden Kammern durch die betreffende Zwischenwand 12 erstrecken. In Verbindung
mit jedem dieser Durchlässe findet eine Brause- oder Sprudelvorrichtung 33 l)eliebiger
geeigneter Art Verwendung, die den Gasen dasEntweichen in einervorherhestimmten
Tiefe unterhalb des Spiegels 34 einer in der Gaswasch- und Sammelkammer enthaltenen
Flüssigkeit gestattet. Bei der dargestellten Ausführungsform (Abb.6) besteht jede
Sprudelvorrichtung aus einem inneren mit einem Flansch 36 versehenen Rohre 35, das
ol-erhalb und unterhalb des Flansches bei 37 und 38 mit Gewinde ausgestattet ist.
-.Mit dem Gewindeende 38 ist das Rohr 35 in den Durchlaß 32 an der Oberseite der
Zwischenwand 12 eingeschraubt. Eine umgekehrte glockenförmige Kappe 39 mit Durchtrittsöffnungen
.Io ist am unteren Ende bei .41t mit Innengewinde versehen, das auf das Gewinde
37 des Rohres 35 paßt, so daß die Glocke lösbar mit dem Rohr 35 verbunden werden
kann, das dann von der Glocke umgel-en ist.
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In den Kammern 27 und 28 können geeignete Elektroden beliebiger Art
Verwendung finden. Im dargestellten Falle sind die Anode ..1.2 und die Kathode43
durchlässige einpolige Elektroden aus Drahtgewebe, die an den Zellenwänden 18
bzw. 19 mittels "Zapfen 4:4 aufgehängt sind, die die Elektroden in gewisser
Entfernung von den Zellenwänden und sie im wesentlichen in Berührung mit dem dazwischenliegenden
Diaphragma 26 halten. Die Trennwand 29, die die oberen Kammern voneinander scheidet,
ist zwischen den Sitzflächen der mit Flanschen versehenen Zwischenwände 12 und den
Umfangsrahmenflanschen 13 eingeklemmt. Von den ersteren ist sie ferner durch Dichtungs-
und Isoliermaterial 45 und von denletzteren durchDichtungs- undIsoliermaterial 46
getrennt. Das Dichtungs; und Isoliermaterial kann aus einem Stück bestehen und ragt
zweckmäßig ül-er die äußeren Kanten der Klemmflansche hinaus. Die Isolierung 46
dichtet ferner die Fugen zwischen den Flanschenflächen und dem Rande des Diaphragmas
(Abb. 2) ab. Die Kanten der Zwischenlage läßt man zweckmäßig ebenfalls auf dem ganzen
Umfange über die Flanschen hinausragen.
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Jede Wasch- oder Sammelkammer ist finit einer Gasableitungsvorrichtung
versehen, die das Gas zu einem Gasometer o. dgl. oder zur Gebrauchsstelle führt.
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An dieGaswasch-undSammelkammern sind Vorrichtungen zur Zuführung von
Wasser angeschlossen. Ferner ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
dafür gesorgt, daß das Waschwasser zur Ergänzung des Elektrolvten in den Elektrodenkammern
verwendet werden kann, wodurch den Zellen das etwa in der Waschkammer aus den Gasen
ausgewaschene Ätzkali oder ein anderer Elek-. trolyt wieder zugeführt und außerdem
eine gewisse Wärmemenge für den Inhalt der Zellenkammern wieder nutzbar gemacht
wird. Bei der dargestellten Ausführung ist ein mit einem Trichtermundstück 56 versehenes
Wasserzuführungsrohr 55 auf einem Block 57 aus Isoliermaterial montiert, der irgendwie
an der Außenseite des Zellenrahmens lefestigt und innen mit einem Durchgange 58
versehen ist, von dem zwei besondere Rohre 59 und 6o zii den oberen Kammern
30 bzw. 31 führen und in der Nähe des Bodens der Kammern münden. In jeder
dieser Kammern ist ein Rohr 61 angebracht, deren obere Enden in einer Höhe liegen,
die dem in der Kammer gewünschten Flüssigkeitsspiegel entspricht und die sich nach
unten durch die Zwischenwand 12 hindurch in die untere Elektrodenkammer erstrecken.
Die Rohre reichen bis in die Nähe des Bodens der Elektrodenkammer, sind hier zweckmäßig
nach oben umgebogen und laufen in ein offenes Ende 62 aus. In den Trichter 56 eingegossenes
Wasser tritt in die Gaswasch-und Sammelkammern 30 und 31 ein und füllt diese
bis zu dem angedeuteten Spiegel. Dann fließt das Wasser durch die Überlaufrohre
61 abwärts in beide unteren Elektrodenkammern. Die erwähnte Aufwärtsbiegung des
Rohres 61 innerhalb der Elektrodenkammer verhindert das Entweichen von Gas durch
die Rohre in die oben liegende Waschkammer.
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Der- in den Elektrodenkammern erzeugte Wasserstoff und Stauerstoff
gehen getrennt voneinander durch die betreffenden Durchlässe 32 und Sprudler 33
in die Kammer 30 bzw. 31. Die Gase werden gründlich gewaschen und wenigstens teilweise
gekühlt, indem sie in Form von Blasen durch dieFlüssigkeit 34 steigen und dann weiter
in die Sammelrohre 5o bzw. 54 strömen. Das Ätzkali oder ein anderer aus den Gasen
entfernter Elektrolyt kehrt zusammen mit dem Speisewasser durch die Rohre 61 in
die Zellenkammern zurück.
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Es ist zu bemerken, daß die Ausbildung der Gaswaschkammer aus einem
gemeinsamen Stück mit dem Zellenrahmen den unmittelbaren Übergang der Wärme von
den Elektrodenkammern auf das Speisewasser durch die wärmeleitende Zwischenwand
12 ermöglicht und dadurch eine wirksame Vorwärmung des Speisewassers und einen wirtschaftlichen
Betrieb sichert.
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Um den Schlamm oder Satz mittels eines Schlauches bequem ausspülen
zu können sowie
zum Ablassen des Inhaltes der Zellen können an gege
:überliegenden Seiten jeder Elektro-(lenkaninier, und zwar zweckmäßig in der Nähe
des Bodens, Rohre 63 angeschlossen sein, die für gewöhnlich durch V entile 6d. geschlossen
gehalten werden.
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Eine beliebige Zahl der einzelnen beschriebenen Zellenelemente können
in Reihe oder parallel geschaltet «-erden, um einen Vielzellengenerator zu bilden.
Wie in A'a).3 gezeigt ist, können die Zellen mittels leitender Schienen oder Streifen
65, die in beliebiger Weise an den betretenden Endwänden der Zellen befestigt und
unter Zwischenlage eines Distanzringes 66 miteinander verholzt sein können, in Reihe
geschaltet werden. Die Zellenelemente können aberauch einfach mit ihrenElektrodenplatten
oder Wänden in direkte Berührung miteinander gebracht werden, wobei irgendein Teil
der Zellenreibe einfach dadurch, (laß man ihn in Richtung seiner schmalenKante bewegt,
bequem entfernt werden kann.