AT258855B - Elektrolysierzelle zur elektrolytischen Erzeugung von Sauerstoff und Ozon - Google Patents

Description

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  Elektrolysierzelle zur elektrolytischen Erzeugung von Sauerstoff und Ozon 
Die Erfindung betrifft eine zur elektrolytischen Erzeugung von Sauerstoff und Ozon geeignete   Elek-   tiolysierzelle, bei der die Anodenkammer und Kathodenkammer entweder durch eine nahezu bis zum Zellenboden reichende Trennwand oder aber ein Diaphragma voneinander getrennt sind. 



   Wird beispielsweise als Elektrolyt eine Kochsalzlösung verwendet, so findet bei der Elektrolyse eine Aufspaltung des Elektrolyten derart statt, dass in der Anodenkammer Chlorgase und Sauerstoff sowie auch geringe Mengen Ozon frei werden, in der Kathodenkammer dagegen die zunächst freiwerdenden neutralen Natriumatome auf die Wassermoleküle einwirken und Natronlauge bilden, wobei dann wieder Wasserstoff frei wird. 



   Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, mittels einer Elektrolysierzelle der zuvor angegebenen Art nicht nur Chlorgase, Sauerstoff und Wasserstoff zu erzeugen, sondern darüber hinaus auch die wirtschaftliche Erzeugung von Ozon zu ermöglichen. 



   Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, der Kathodenkammer eine zusätzliche Anodenkammer nachzuschalten, die gegenüber der Kathodenkammer wieder entweder durch eine gleichartige, gegen den Zellenboden vorstehende Trennwand, oder aber ein Diaphragma abgeteilt ist. 



  Infolge dieser besonderen Bauart erfährt der in der Kathodenkammer befindliche Teil des Elektrolyten eine zweite elektrolytische Aufspaltung unter Bildung von Sauerstoff und Ozon. 



   Weiterhin können die die besagten Kammern der Elektrolysierzelle voneinander trennenden Wände oder statt dieser vorgesehenen Diaphragmen sowohl senkrecht als auch geneigt, oder sogar horizontal angeordnet sein. 



   Der Abstand zwischen dem Zellenboden und dem unteren Rand der zwischen der Kathodenkammer und der zusätzlichen Anodenkammer angeordneten Trennwand ist dabei zweckdienlich grösser als der Abstand zwischen dem Zellenboden und der zwischen der Kathodenkammer und der ihr vorgeschalteten Anodenkammer befindlichen anderen Trennwand. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass eine ausreichende Menge des Katholyten auch in die der Kathodenkammer nachgeschaltete zusätzliche Anodenkammer einzudringen vermag. 



   Schliesslich können dem Elektrolyten statt Kochsalz ebenso auch andere lösliche Chloride, Kaliumchlorat und/oder Natriumchlorat beigegeben werden. 



   Auf der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Elektrolysierzelle dargestellt. 



   Es zeigen : Fig. 1 den Schnitt einer kombinierten Elektrolysierzelle und Fig. 2 die schematische Darstellung von zwei hintereinandergeschalteten Elektrolysierzellen. 



   Die in der Fig. 1 gezeigte kombinierte Elektrolysierzelle (Dreikammerzelle) ist in bekannter Weise durch eine am   Zellendeckel   senkrecht angeordnete und nahezu bis zum Zellenboden 2 herabragende Trennwand3 in eine Anodenkammer 4 und eine Kathodenkammer 5 aufgeteilt. An die mit 6 bezeichnete Gleichstromquelle sind einerseits die aus Platin gefertigte Anode 7 und anderseits die ebenfalls aus Platin bestehende Kathode 8 angelegt. Diese beiden Elektroden ragen in die Anodenkammer 4 bzw. die Kathodenkammer 5 hinein. 



   Wie aussserdem aus der Zeichnung ersichtlich, so ist an dem Zellendeckel 1 eine weitere senkrechte Trennwand 9 angeordnet, die gegenüber der Kathodenkammer 5 noch eine zusätzliche mit 10 bezeichnete Anodenkammer abteilt. In dieser zusätzlichen Anodenkammer 10 ist eine mit 11 bezeichnete zusätzliche Anode angeordnet, die beispielsweise über einen regelbaren Widerstand 12 od. dgl. ebenfalls mit dem Pluspol der Stromquelle 6 verbunden ist. 



   Wird nun in bekannter Weise eine beispielsweise als Elektrolyt dienende Kochsalzlösung durch eine
Speiseleitung 13 der Anodenkammer 4 zugeführt, so dringt diese Lösung durch den zwischen dem Zellenboden 2 und dem unteren Rand 14 der Trennwand 3 befindlichen Spalt 15 auch in die Kathodenkammer 5 sowie auch in die zusätzliche Anodenkammer 10 ein. Wird anschliessend an die beiden Anoden 7 und 11 sowie die Kathode 8 Gleichstrom angelegt, so wandern in der üblichen Weise die negativ geladenen Chlor- 

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 teilchen zur Anode 7 und die positiv geladenen Natriumteilchen zur Kathode 8. Bei diesem Vorgang werden in der Anodenkammer 4 Chlorgase und Sauerstoff sowie auch sehr geringe Mengen Ozon frei, die sich im oberen Teil 16 der Anodenkammer 4 ansammeln und durch eine mittels eines Ventiles 17 od. dgl. absperrbare Leitung 18 abströmen.

   In der Kathodenkammer 5 dagegen gehen die freien   Natriumteilc1ten   eine Verbindung mit dem Wasser ein, wodurch sich im unteren Teil 19 der Kathodenkammer 5 Natronlauge bildet und weiter molekularer Wasserstoff (H2) frei wird. Dieser Wasserstoff sammelt sich im oberen Teil 20 der Kathodenkammer 5 an und strömt durch die ebenfalls durch ein Ventil 21 absperrbare Leitung 22 nach aussen ab. 



   Die zusätzliche Anode 11 bewirkt eine sekundäre Elektrolyse in der Kathodenkammer 5, in der neben NaCl auch dissoziiert NaOH vorhanden ist. Bei   diesf"ekundären   Elektrolyse wird Ozon gebildet, wobei (vermutlich) eine Aufspaltung von sechs OH-Gruppen in Ozon und Wasser sowie von vier OHGruppen in Sauerstoff und Wasser etwa gemäss der folgenden Darstellung stattfindet : 
 EMI2.1 
 
Bei dieser Aufspaltung der OH-Gruppen wird offenbar atomarer Sauerstoff gebildet, der sich in diesem besonders reaktionsfähigen Zustand (statu nascendi) zu dem ausserordentlich aktiven Ozon   (Og)   verbindet. 



  Dieses Ozon sowie der molekulare Sauerstoff   O2   (gasförmige   Sauerstoff 0,)   sammeln sich im Oberteil 23 der zusätzlichen Anodenkammer 10 und werden über eine ebenfalls mittels eines Ventiles 24 absperrbare Leitung 25 dem gewünschten Verbraucherrort zugeführt. Dieses Ozon-Sauerstoff gemisch eignet sich ganz besonders zum Entkeimen und Aufbereiten von Wasser, insbesondere Schwimmbeckenwasser, da hiedurch ein sehr angenehmer und frischer Geruch des aufbereiteten Wassers zu erzielen ist. 



   Weiterhin ist an die zusätzliche Anodenkammer 10 noch eine mit 26 bezeichnete Leitung angeschlossen, durch die mittels einer Pumpe 27 die überschüssige Natronlauge abgezogen werden kann. 



   Um gegebenenfalls durch Erwärmung der Elektrolysierzelle bedingte Ausbeuteverluste an Ozon zu vermeiden, ist es auch denkbar, die Elektrolysierzelle durch Luft oder Wasser zu kühlen. 



   Neben der oben ausführlich behandelten, kombinierten Elektrolysierzelle (Dreikammerzelle) können genau so gut auch zwei gleichartige normale Elektrolysierzellen verwendet werden, wobei die beiden Kathodenkammer 5 dann derart durch die die Pumpe 27 enthaltende Leitung 26 miteinander verbunden sind, dass der in der Kathodenkammer 5 der ersten Elektrolysierzelle befindliche Elektrolyt (Katholyt) leicht der Kathodenkammer 5 der nachgeschalteten zweiten Elektrolysierzelle zugeführt und in dieser in der gewünschten Weise aufgespalten werden kann. Diese beiden Elektrolysierzellen können bei Bedarf selbstverständlich auch zu einer gemeinsamen Vierkammerzelle zusammengefasst werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :   
1. Elektrolysierzelle zur elektrolytischen Erzeugung von Sauerstoff und Ozon mittels einer Anoden- und einer Kathodenkammer, bei der der in der Kathodenkammer befindliche Teil des Elekrolyten einer zweiten elektrolytischen Aufspaltung unter Bildung von Sauerstoff und Ozon ausgesetzt wird und bei der die Anodenkammer und Kathodenkammer entweder durch eine nahezu bis zum Zellenboden reichende Trennwand oder aber ein Diaphragma voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathoden- 
 EMI2.2 
   (9)   oder aber ein Diaphragma abgeteilt ist.

Claims (1)

1. 2. Elektrolysierzelle nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kammern (4, 5, 10) voneinander trennenden Wände (3, 9) oder Diaphragmen senkrecht, geneigt oder auch horizontal angeordnet sind.

   3. Elektrolysierzelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen EMI2.3