DE461688C - Elektrolytische Zelle - Google Patents

Description

Bei elektrolytischen Zellen, in denen die Zersetzung des Elektrolyten in zwei Gase erfolgt, bereitet es häufig Schwierigkeiten, die beiden Gase von ihrer Ausscheidungsstelle an mit Sicherheit getrennt zu führen und aufzufangen und hierbei trotzdem, zum Zwecke eines möglichst geringen Stromwiderstandes, die Elektroden des Gefäßes, wenigstens an der Stromübergangsstelle, durch den Elektrolyten einander möglichst zu nähern.

Die bekannten Zellen mit außen isolierten und mit an ihrer Innenseite arbeitenden Hohlelektroden erfüllen zwar die oben aufgestellte Forderung der sicheren Führung der Gase, die an der der anderen Elektrode abgewendeten Innenseite erfolgt. Sie erfüllen aber nicht die zweite Forderung des möglichst kurzen Stromweges im Elektrolyten, d. h. geringen Widerstandes, da der Strom immer seinen Weg um die Unterkante der Hohlelektrode nehmen muß. Dieser Nachteil macht sich besonders bemerkbar, wenn für höhere Belastung die Elektrodenfläche vergrößert, also die Hohlelektrode verlängert werden muß.

as Dieser Nachteil läßt sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß die durch die Elektrode erfolgende Umschließung eines Hohlraumes unterhalb des Elektrolytspiegels, und zwar zweckmäßig in der Nähe der anderen Elektrode zur Erleichterung des Stromweges unterbrochen wird. Da eine solche Unterbrechung an der Führung der Gase im Innern des Elektrodenhohlraumes nichts ändert, braucht bei dieser Ausbildung· ein Diaphragma oder eine besondere Scheidewand zwisehen den Elektroden nicht angeordnet zu werden, um eine ausreichende Gasreinheit zu gewährleisten.

Die Hohlelektrode kann entweder als ein unterhalb der Elektrolytfläche geschlitzter Hohlzylinder ausgebildet sein, der bis in den Gasraum oder zweckmäßig bis zur Deckelwand des Gasraumes reicht und so zugleich den Sammelraum für dieses betreffende Gas bildet, oder sie kann doppel-T-förmigen Querschnitt mit gewölbten Schenkeln besitzen. Vorteilhaft ist es, die Elektroden geneigt anzuordnen, da der hierdurch entstehende oder durch beliebige Mittel geförderte Umlauf des Elektrolyten zwischen den beiden Elektroden die völlige Trennung des inneren zum Gasauffangen dienenden Hohlraumes von den äußeren zwischen beiden Elektroden liegenden Räumen begünstigt.

In den Abbildungen sind Ausführungsformen des Erfindungsgedankens schematisch im Schnitt veranschaulicht, und zwar zeigt

Abb. ι und 2 eine stehende Ausführung der Zersetzerzelle im Längs- und Querschnitt, während 6a

Abb. 3 und 4 in entsprechender Weise eine liegende Zersetzerzelle darstellen.

Bei Abb. ι und 2 ist die eine Elektrode a als Gefäß ausgebildet, welche den Elektrolyten b enthält. Die andere Elektrode wird durch einen Hohlzylinder c gebildet, dessen von der Elektrode α abgewendete, also die Innenseite, aus blankem Metall besteht und demnach die Gasabscheidungsfläche bildet, während die Außenseite des Hohlzylinders c durch Emaillierung oder in beliebiger anderer Weise isoliert ist. Um den Stromübergang von der Elektrode α zu der Elektrode c zu erleichtern, ist der Hohlzylinder an zwei (oder mehreren) Stellen d längsgeschlitzt. Zweckmäßig liegen diese Schlitzstellen in geringem Abstande von der Elektrode a.

Die durch diese Schlitze erfindungsgemäß erreichte Verkürzung des Stromweges ermöglicht die wirtschaftliche Atisnutzung des bekannten Vorteiles der außen isolierten, mit der Innenseite arbeitenden Hohlelektrode auch bei der Anwendung eines Diaphragmas. Die Gase werden an der der anderen Elektrode abgewandten Innenseite erzeugt und geführt. Die Gase steigen also nicht zwischen der Elektrode und dem Diaphragma auf, so daß keine das Diaphragma belastenden Stauungen auftreten können. Durch diese Ausgestaltung der Elektrode c können die sich an dieser Elektrode abscheidenden Gasbläschen sich nicht mit dem durch die Elektrode α ausgeschiedenen Gas mischen, da sie von ihrer Abscheidungsstelle einfach nach oben steigen und sich in dem Raum g ansammeln. Die Schlitze d der Elektrode enden unterhalb des Elektrolytspiegels &_r '

Durch konzentrische Anordnung mehrerer derartiger Gefäße, von denen also das eine im Innern des anderen liegt, kann unter bipolarer Ausbildung der Elektroden eine Reihe hintereinandergeschalteter Zellen gebildet werden.

Um eine gute Abscheidung und sichere Trennung· der Gase Z¹U erreichen und, was diese beiden Wirkungen steigert, ein Umlaufen des Elektrolyten innerhalb des Gefäßes zu erzielen, empfiehlt es sich, die Elektroden geneigt anzuordnen, wie Abb. 3 und 4 schematisch veranschaulichen. Im Innern des schrägliegenden Gefäßes α ist mit entsprechender Neigung die Elektrode c angebracht. Diese umschließt dadurch, daß sie einen. doppel-T-förmigen Querschnitt und gewölbte Schenkel besitzt, mit ihrer inneren metallischen Fläche C₁ einen Hohlraum. Die Außenflächen C₂ dieser Elektrode, welche den wirksamen Flächen der anderen Elektrode α gegenüberliegen, sind in beliebiger Weise isoliert Der Stromübergang erfolgt in der Hauptsache an den scharfen Außenkanten c_s der Elektrode c, die zweckmäßig der Wand der Elektrode α möglichst genähert sind.

Es empfiehlt sich, zur Vergrößerung der gasabscheidenden Fläche die Elektroden aus einem mehrfach gewundenen Blech herzustellen, das, wie bei C₄ angedeutet ist, wellenförmig gebogen sein kann. Auf diese Weise entsteht eine große gasabscheidende Elektrodenfläche. Die sich an der Elektrode c entwikkelnden Gase steigen in dem von der Elektrode umschlossenen schrägen Hohlraum c₅ vollkommen getrennt von dem sich an der Elektrode α abscheidenden Gase nach oben und sammeln sich in dem zweckmäßig lotrecht angeordneten Gasraum g an. Die Trennungswand h zwischen den Gasräumen g und i schließt unmittelbar an die obere Stirnfläche des oberen Schenkels der Elektrode c an, so daß die Gase -von ihrer Entstehungsstelle an getrennt voneinander geführt werden, ohne daß es notwendig wäre, wie sonst, eine Scheidewand oder ein Diaphragma zwischen den Elektroden anzuordnen. An die obere Stirnfläche des unteren Schenkels c_e der Elektrode c schließt sich zweckmäßig eine isolierende Scheidewand f₁ an, die über die Oberfläche To^ des Elektrolyten b hinausragt und am besten durch die isolierende Dichtung zwischen dem Gefäßteil α und seinem Deckel e gebildet wird, an welchem die Elektrode c hängt.

Durch die besondere Form und Ausbildung der Elektroden, besonders der Elektrode c, entsteht während der Elektrolyse in dem Elektrolytraum b eine die Elektrode c umkreisende Bewegung. Diese Umlaufbewegung kann durch unsymmetrische Lage der Elektrode c oder durch beliebige andere Mittel gesteigert werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrolytische Zelle, insbesondere zur Wasserzersetzung, bei der zum mindesten eine der Elektroden mit ihren außen isolierten, innen metallischen Flächen einen Hohlraum umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Umschließung unterhalb des Elektrolytspiegels zur Erleichterung des Stromüberganges etwa durch Längsschlitze unterbrochen ist.

2. Zelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Elektrode, welche doppel-T-förmigen Querschnitt mit gewölbten Schenkeln besitzt.

3. Zelle nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch geneigt angeordnete und an ihrer Oberseite an lotrecht stehende Gasräume anschließende Elektroden.

4. Zelle nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine über die Oberfläche des Elektrolyts hinausragende, an die

obere Stirnfläche des unteren Schenkels anschließende isolierende Scheidewand.

5. Zelle nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine aus einem einzigen mehrfach gewundenen, zweckmäßig wellenförmig gebogenen Blech bestehende Elektrode.

6. Zelle nach Anspruch 1 bis S, gekennzeichnet durch konzentrische Anordnung und bipolare Ausbildung der Elektroden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.