Einrichtung zur Regelung der Temperatur des Elektrolyten in elektrolytischen Zellen. Die Erfindung betrifft Verbesserungen an elektrolytischen Zellen und bezieht sich auf Einrichtungen, um den Elektrolyten auf einer beliebigen Temperatur zu halten.
Bei elektrolytischen Vorrichtungen, wie sie zum Beispiel zur Herstellung von Sauer stoff und Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser verwendet werden, wird häufig ein sehr starker Strom benutzt; im Betriebe steigt die Temperatur des Elektrolyten, wodurch Schwankungen der Stromdichte in den Zellen hervorgerufen werden.
Auch treten, wenn kein freier Kreislauf des Elektrolyten vorhanden ist, an verschie denen Stellen der Zelle leicht verschiedene Temperaturen auf und die Stromdichte än dert sich an den verschiedenen Elektroden und 'an verschiedenen Oberflächenteilen der gleichen Elektrode, wenn die Elektroden eine grosse Ausdehnung haben.
Damit die Zellen mit höchster Nutzlei stung betrieben werden können, ist es er wünscht, dass Mittel vorgesehen werden, 'um die Temperatur des Elektrolyten zu regeln und die Gesamtheit des Elektrolyten so nahe wie möglich auf gleicher Temperatur zu hal ten, und die Erfindung bezweckt, einfache aber wirksame Mittel zur Erreichung dieses Ziels zu schaffen.
Auf den ersten Blick erscheint die Lö sung dieser Aufgabe einfach dadurch mög lich, dass längs den Seiten der Zelle Kühl- und Heizeinheiten angebracht werden; indes hat der Versuch gezeigt, dass ein derartiges Verfahren nicht zum Ziele führt und in Wirklichkeit nachteilig ist, da in solchem Falle die Kühl- oder Heizschlangen parallel zu den äussern Elektroden liegen und daher diese praktisch die ganze Wirkung erhalten, so dass die Temperatur- und Stromverände rungen anstatt ausgeglichen zu werden, viel mehr gefördert werden und das Stromgleich gewicht durch die Zelle gestört wird.
Werden die Kühl- und Heizschlangen unter den Elektroden angeordnet, so ergibt sich ein gleich schlechtes Resultat zwischen den Teilen der Elektrode, die in dem Elek trolyten auf einem höheren Niveau liegen.
Die Erfindung besteht darin, dass ein Temperaturreglungssystem in Form von R.öh- ren, durch welche kalte oder heisse Flüssig keit strömt, im Kreislauf angeordnet ist, welche Röhren zu beiden Seiten der Elektro den senkrecht zur Hauptebene derselben ver laufen. Die Heiz- oder Kühlwirkung wird so mit in gleicher Weise auf alle Elektroden und auf den Elektrolyten zwischen diesen ausgeübt, wobei die Elektroden ebene oder gewellte Oberflächen besitzen können.
Das Kreislaufsystem innerhalb der Zelle besteht vorzugsweise aus abgeflachten Röh ren, die übereinander liegen, und zwar verti kal mit ihren grösseren Querschnittsachsen, so dass sie den Schmalseiten der Elektroden eine flache Oberfläche von erheblicher Grösse dar bieten. Diese Anordnung hält zugleich den Raum, der von den Röhren in der Zelle in Anspruch genommen wird, und daher auch die allgemeinen Abmessungen und das Ge wicht der Zelle klein.
Vorzugsweise umfasst das System an jedem Ende der Zelle auch noch einen Hin- und Rückfluss der Heiz- oder Kühlflüssigkeit zu der gleichen Seite der Zelle, um jeder Temperaturveränderung in der Flüssigkeit beim LTbergaug von der einen Seite der Zelle zu der andern entgegenzu%vir- ken.
Einige praktische Ausführungsformen der Erfindung in ihrer Anwendung auf Zel len zur Herstellung von Sauerstoff und Was serstoff durch elektrolytische Zersetzung mit 'assen sind als Beispiele in den Zeichnungen dargestellt. In diesen sind: Fig. 1 und \? ein Längs- bezw. Quer schnitt durch eine Zelle, der das System der Zuführung und Abführung des Kühlwassers zeigt; Fig. 3 und 4 sind gleichartige Schnitte einer andern Konstruktion für die Kreislauf röhren; Fig. 5 ist ein bruchstückweiser Schnitt Einer weiteren Abänderung des Kreislauf rohres;
Fig. G und 7 sind ein Längs- bezw. ein bruchstückweiser Querschnitt durch eine Zelle zur Veranschaulichung einer abge änderten Anordnung der Kreislaufrohre.
In den Fig. 1 und 2 ist ,die elektrolytische Zelle im Umriss mit a bezeichnet. Der Haupt teil des Kreislauf.@i-stemes wird aus Paaren abgeflachter Röhren b, c gebildet, die über einander angeordnet und innerhalb der Zelle zu beiden Seiten der Elektroden gelagert sind und senkrecht zur Hauptebene bezw. zur Oberfläche der Elektroden verlaufen.
Die Röhren sind miteinander am einen Ende durch ein kurzes Rohr d (Fig. ?) verbunden und werden an diesem Ende durch einen Streifen oder Riemen e gehalten, der von dem Ober teil der Zelle herabhängt. Ein Speisungsrohr f tritt am gegenüberliegenden Ende in das untere Rohr c ein und ein Abflussrohr g geht am selben Ende von dem obern Rohr b aus.
Das Speiserohr f ist oben auf der Zelle gelagert und endet in einen Trichter 1i, in welchen die Kühlflüssigkeit durch einen Luftspalt aus einem Hahn j eines obern Lei tungsrohres k: -zugeführt wird.
Durch den Luftspalt zwischen dem Trichter h und dem Hahn j wird das Rohr f von der Hauptlei tung k elektrisch isoliert und die Strecken der Hauptleitun,--, die jede Zelle versorgen, sind zwechmä his; voneinander durch Verwen dung von Verbindungsmuffen 1 aus Glas oder Gummi isoliert.
An den Stellen, wo die Muf fen an der Hauptleitung sitzen, wird diese von den Zellen durch Stutzen k-' getragen und das Speiserohr /' kann durch geeignet ange brachte Konsolen oder dergleicben gehalten -erden, die in der Zeichnung der >\ bersicht- lichkeit wegen weggelassen sind.
Das Ableitungsrohr y ist über die Zelle bis zu einer nahezu gleichen Höhe tvie die des Speiserohres geführt und eine reeht-,vinl,:
- lige Abzweigung führt die Flüssigkeit aus dem Rohr<I>g</I> in ein vertikales Rohr -in, das ausserhalb der Zelle liegt, und über einem Trichter n encli"#t, der das obere Ende eines Rohres o bildet, welches zu einer Abflusslei- tung p führt. die unter der Zelle gelagert ist.
An Stelle der ab-,eflachten Röhren b. c, wie beschrieben, können abgeflachte Rohr schlangen verwendet werden, ohne dass sich die Konstruktion im übrigen ändert. Der Kreislauf der Kühlflüssigkeit lä.sst sich leicht verfolgen. Die Flüssigkeit fliesst aus dem Hauptzuführungsrohr von dem Hahn j in den Trichter k und wird durch das Speise rohr f in das Rohr c am einen Ende einge führt.
Durch das Rohr c fliesst die Fliissig- keit in das Rohr b durch den Verbindungs stutzen<I>d</I> und strömt in dem Rohr<I>b</I> zurück, von wo sie durch die Rohre g, in und yz in die Abflussleitung p gelangt.
Wenn man destilliertes Wasser benutzt, wird dasselbe aus der Leitung p in einen Be hälter geführt, wo es je nach Erfordernis er hitzt oder gekühlt wird und von wo es in die Hauptspeiseleitung ,7c zurückgepumpt wird.
Bei den abgeänderten Ausführungsfor men, die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt sind, ist der Raum, der von den Kreislauf röhren in der Zelle beansprucht wird, verrin gert und die Röhren sind in engere Nähe zu den Elektroden gebracht, indem die Röhren als Kanäle in den üblichen Gassammelglok- ken, die um die obern Teile der Elektroden angeordnet sind, ausgebildet sind.
In Fig. 3 und 4 sind die Kreislaufröhren <I>q, r</I> in den Endwänden s des herabhängenden Mantels der Gassammelglocke eingesetzt und bilden einen Teil dieser Wände. Die Röhren können mit dem untern Teil des Glocken mantels zusammen aufgebaut werden oder dieser Mantel kann auch geschlitzt werden, um die Röhren aufzunehmen, die an ihrer Stelle eingeschweisst werden.
Bei der abgeänderten Konstruktion nach Fig. 5 sind zwei muldenförmige Vertiefun gen t durch Walzen oder auf andere Weise in dem Glockenmantel angebracht. Gleiche Mulden -u sind in einem Metallband von pas sender Breite eingewalzt, welches an dem Glockenmantel an den drei Punkten v so angeschweisst ist, .dass die Mulden t und u in Linie liegen, so dass zwei Röhren w und aa gebildet werden. Endabschlüsse für die Röh ren sind an Ort und Stelle angeschweisst.
Der Kreislauf der Flüssigkeit durch diese Rohre ist im wesentlichen der gleiche wie oben bei Fig. 1 und 2 beschrieben und braucht nicht näher erläutert zu werden. Die Anwesenheit verschraubter Verbin dungen zwischen den Speise- und Abfluss röhren und den Kreislaufröhren innerhalb der Zellen kann durch fehlerhafte Montage die Gefahr eines Leckens der Kreislaufflüs sigkeit in den Elektrolyten herbeiführen und, wo dieser Umstand in Betracht kommt, ist das in Fig. 5 und 6 dargestellte Verfahren der Rohrverbindung vorzuziehen.
Diese Kon struktion hat den weiteren Vorteil, da.ss der von dem Kreislaufsystem in der Zelle bean spruchte Raum geringer ist als bei den vor her beschriebenen Ausführungsformen. In diesem Falle wird das eine Ende jedes Kühl rohres<I>b,</I> c von der Seitenwand der Zelle<I>a,</I> in welche sie eingeschweisst sind oder mit denen sie aus einem Stück geformt sind, ge tragen. Das Speiserohr f und das Abflussrohr g sind mit den Röhren ausserhalb des Behäl ters verbunden, während die Anordnungen zur Zuführung und Abführung der Flüssig keit die gleichen wie vorher sind.
Die Kreislaufröhren innerhalb der Zellen werden von Streifen oder Riemen y getragen, die von dem obern Ende der Zelle herabhän gen und ihre innern Enden sind durch ein kurzes Rohr z verbunden, welches dem Rohr d der Fig. 1 und 2 entspricht.