Hochdruckzersetzer mit bipolaren Elektroden. Elektrolytische Zellen, zum Beispiel für die Erzeugung von Wasserstoff und Sauer stoff, besitzen Zersetzungsspannungen in der Grösse von zirka 2 Volt. In technischen An lagen schaltet man eine grössere Anzahl von elektrolytischen Einzelzellen oder Gruppen parallel geschalteter Zellen in Serie und er- bält damit höhere, für die Erzeugung bezw. Zuleitung des elektrischen Stromes wirt- schaftlichere Betriebsspannungen. Elektrisch am einfachsten sind solche Anordnungen,
bei denen innerhalb eines Elektrolyseurs bezw. eines- Elektrolytbehälters nur parallel ge schaltete Zellen vorkommen und eine Vielzahl derartiger Apparate in Reihe geschaltet sind. Die einzelnen Behälter haben dann kein oder nur geringe durch Elektrolytnachfülleitun- gen bedingte Flüssigkeitsverbindungen, und es sind daher unproduktive elektrolytische Nebenschlussströme ausgeschlossen. Diese An ordnungen haben aber den Nachteil, dass eine sehr grosse Zahl von Einzelelektrolyseuren aufgestellt werden muss.
Man ist daher be- strebt, in einem Apparat nicht nur parallel geschaltete Zellen unterzubringen, sondern auch möglichst viele Zellen in Serie zu schal ten. Man erhält,dadurch erst die Möglichkeit, in einem Apparat, und das ist bei Verwen dung druckfester Gehäuse besonders wichtig, grosse Leistungen unterzubringen, ohne un wirtschaftlich hohe Stromstärken anwenden zu müssen.
Macht aber diese Reihenschaltung schon bei der offenen Niederdruckelektrolyse erhebliche I olationssichwierigkeiten, ,so. sind diese bei der Hochdruckelektrolyse wesentlich grösser, weil bei diesen die Behälter unter allen Umständen aus Metall bestehen und vollständig geschlossen sein müssen.
Es sind Systeme bekannt, bei denen in ,einem stehenden Druckgefäss Gruppen pa rallel geschalteter Elektroden in Serie ge schaltet sind; es sind auch Systeme bekannt, bei denen m einem liegenden Druckrohr bi polare Elektrodenplatten nach der sogenann- ten Filterpressen-Bauart verwandt werden.
Alle diese Konstruktionen haben gemeinsam, dass das Spannungsgefälle gleichlaufend ist mit der Richtung der Achse der aus Festig keitsgründen stets als rundes Rohr aus geführten Druckgefässe. Das bedeutet, dass die Elektroden an dem einen Ende des Druck rohres eine der Serienschaltung entsprechend höhere Spannung besitzen als die am andern Ende. Es muss also bei allen .diesen Systemen sorgfältig vermieden werden, dass -ein zu .gro sser Teil des Stromes von den Elektroden an dem einen Ende des Druckgefässes zu der Ge fässwand übertritt, von dieser metallisch zum andern Ende geleitet wird, und von da zu den Elektroden zurückkehrt.
Die Isolierung dieser verhältnismässig grossen Wandfläche verursacht erhebliche Schwierigkeiten. Der Lösungsvorschlag, die Isolation durch An ordnung einer nicht Zeitenden; Gasschicht zwi schen der Druckgefässwand und der eigent lichen. Elektrodenkonstruktion zu erzielen, bedeutet, ebenso wie der Vorschlag, die Iso lation gegen die Druckgefässwand mittelst Beton, Quarz oder dergleichen zu erhalten, eine erhebliche Raumverschwendung inner halb des teuren Gefässgehäuses und das noch dort, wo das Gefäss den grössten Durchmesser hat und daher für die Unterbringung von Elektroden am besten ausnutzbar ist.
Diesen Nachteil besitzen in gleicher Weise alle Kon- struktionen, die zwischen Druckgefässrohr- wand und Elektrodenkonstruktion eine strom hindernde Schicht anordnen.
Vorliegende Erfindung betrifft einen Hochdruckzersetzer mit mehreren konzen trisch ineinander in einem zylindrischen Druckgefäss angeordneten Elektroden. Ohne auf .die Vorteile einer Serienschaltung von mehreren Zellen innerhalb eines Druck gefässes zu verzichten, kann mit vorliegender Erfindung die Isolierung der grossen vom Elektrolyt benetzten Wandflächen des Druck gefässes vermieden werden.
Der Hochdruck- zersetzer ist dadurch gekennzeichnet, dass er mit Ausnahme der Mündungsstellen von Gas und Elektrolytleitungen geschlossene Zellen mit bipolar mit einem Spannungsgefälle senkrecht zur Längsachse des Druckgefässes arbeitenden Elektroden enthält, so dass ein Nebenstrom zwischen den äussern und innern Elektroden nur in - äusserst beschränktem Masse auftritt.
Auf den Zeichnungen sind mehrere Aus führungsbeispiele des Hochdruckzersetzers schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt die erste Ausführungsform in vertikalem Schnitt, und Fig. 2 dasselbe in horizontalem Schnitt; Fig. d zeigt einen Teil der zweiten Aus führungsform in horizontalem Schnitt, und Fig. 4 einen Teil einer dritten Ausfüh rungsform in entsprechender Darstellung; F'ig. 5 zeigt die vierte Ausführungsform in vertikalem Schnitt; Fig. 6 und 7 zeigen Einzelheiten in schaubildlicher Darstellung.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 sind konzentrisch mit dem Druckgefäss a die bipolar arbeitenden zylindrischen Elek- trodengefässe b2, b3, b4, b5, b6 angeordnet, zwischen denen sich die zur Trennung der Gase dienenden Diaphragmen ei, c2, c3, c4, c5, e6 befinden.
Das Druckgefäss selbst dient als erste Elektrode bi, so dass an ihm in ein facher Weise die eine Stromleitung ei an geschlossen werden kann, während die zweite Stromleitung e2 an den innern gern blt des Zersetzers angelegt ist, der auf geeignete Art oben isoliert durch das Druckgefäss hindurch geführt ist. Der gern ist hohl und weist einen Kanal t auf, der der Zuführung von Ersatzflüssigkeit dient, oder aber auch als Rücksträmkanal für den umlaufenden Elek trolyt benutzt werden kann.
Die grösste Spannung liegt also zwischen dem Druckgefäss bi und dem innern Kern b1,. Diese sind aber mit Ausnahme der obern und der untern Teile durch die Metallflächen ,der Elektrodenzylinder getrennt. Um die Böden der Elektrodengefässe am Gasentwickeln zu verhindern. würde es an und für sich ge nügen, sie durch eine geeignete Isolations schicht zu trennen.
Wird jedoch zum Beispiel Kalilauge als Elektrolyt verwandt, so ist es schwierig, haltbare Isolationsmaterialien zu finden, die zugleich etromdicht sind. Es sind deshalb die Böden der Elektrodengefässe da- durch an der Gasabscheidung verhindert, dass ausser den durchgehenden Elektrodengefässen b1-b6 zwischen diesen noch zahlreiche kurze Zusatzgefässe<B>11,</B> 12, h, 14, 1s, 1s angeordnet sind.
Wird die Gesamtzahl der auf diese Weise dem Strom zwischen Kern und Druck gefäss im Wege stehenden Blechwände so gross gewählt, dass der Wert: Gesamtspan nung dividiert durch die Gesamtzahl dieser Mittelleiter, kleiner ist als die zur Gasab- scheidung notwendige Zersetzungsspannung, so kann sich an diesen Stellen kein direkter Strom vom Druckgefäss zum Innenkern bezw. umgekehrt ausbilden. Es entsteht eine Iso lation durch Polarisation, deren Wirkung auf folgendem beruht Durch die an den Elektroden sich bilden den Zersetzungsprodukte entsteht ein gal vanisches Element von entgegengesetzter elektromotorischer Kraft -(Polarisationsspan nung).
Erst wenn diese Polarisationsspan nung durch die angelegte Spannung über schritten wird, kann eine ungehindert an dauernde Zersetzung eintreten. Da die Zer setzungsspannung für Wasser zirka 1,6 Volt beträgt, kann bei einem Spannungsunter schied zwischen den Elektroden kleiner als 1,6 Volt demnach keine Zersetzung ein treten. Die Elektroden laden sich dann viel mehr auf eine gewisse Spannung (unterhalb 1,6 Volt) mit einer rein statischen Elektri zitätsmenge auf.
Diese Art der "Palarisa- tions-Isolation" wird zweckmässig analog auch am obern Ender der Elektrodenkon- struktion verwendet, ohne dass diese Iso- liermethode als Voraussetzung für die Ver wendung der zylindrischen bipolaren Elek- trodenanordnug zu gelten hat. Vielmehr kann auch hier jede andere, geeignete Isolations art gebraucht werden, die sich den Vorteil der kleinen zu isolierenden Flächen zu Nutze macht.
Die Elektrodenzylinder sind am obern Ende der Elektrodenkonstruktion ebenfalls durch dazwischen angeordnete Zusatzgefässe <I>m1, m2, ms,</I> m4, ms so stark vermehrt"dass die sich darin ausbildenden Spannungen zu einer Gasa:bscheidung nicht mehr ausreichen, Die bipolaren Elektroden besitzen somit in ihrem elektrolytisch aktiven Hauptteil je eine volle, undurchbrochene zylindrische Wandung, während ihre in der Nähe der Enden des Druckgefässes liegenden Teile der Gasent wicklung entzogen sind.
Dies kann auch un ter Zwischenfügung isolierender Schichten in der Weise erfolgen, dass die genannten Elek- trodenteile zu einem kompakten Körper ver einigt sind, etwa dadurch, dass die zwischen den Elektroden liegenden Diaphragmen c1-c4 usw. jeweils fest an den betreffenden Elek- trodenteilen anliegen und mit diesen zu sammen eine massive Isolierwand zwischen einer zentralen Stromzuführung und dem als zweite Stromzuführung dienenden Druck gefäss bilden.
Hierbei können die fest an den Diaphragmen anliegenden Elektrodenteile zum mindesten teilweise im Durchmesser verengt oder erweitert .sein. Zwischen den nicht Gas erzeugenden Elektrodenteilen kön nen Gaskanäle oder Elektrolytkanäle ein gebettet sein. Es empfiehlt sich ferner, die Enden bezw, Böden der Elektroden zu wölben oder derart schräg oder trichterförmig zur Zylinderachse zu legen, dass sich geringe Mengen an ihnen ausbildender Gasblasen nicht ansammeln können,
sondern nach oben abgleiten.
An Stelle nur oben kann der Elektroden kern auch nur unten oder auch oben und un ten isoliert,durch ,das Druckgefäss hindurch geführt sein. Anstatt nur einen Kanal kann der Kern auch mehrere Kanäle aufweisen. Um einen beträchtlichen Nebenstrom vom innern Elektrodenkern direkt zum Druck gefäss' zu vermeiden, empfiehlt es .sich ferner, für eine gute Isolation (elektrolytfreie Masse) ausserhalb der Metallzylinder (insbesondere über der Bodenfläche des Zersetzens) zu sor gen.
Dies gilt besonders. für die im folgenden noch zu beschreibende Ausführungsform des Zersetzers. Die zweckmässig aus sehr dünnem Blech hergestellten Elektroden müssen möglichst geschlossene Zylinderwände darstellen, damit zum Beispiel der Strom von der Aussenelek- trode bi zur Innenelektrode b1; nicht über gehen kann, ohne ebenso oft zu polarisieren, wie Elektroden dazwischen geschaltet sind.
Dabei ist es nicht notwendig, dass die Elek troden mathematische Zylinder mit kreis färmigen Grundriss und glatten Mantelflä chen sind, vielmehr ist es in vielen Fällen vorteilhaft, die Elektrodengefässe zur Ver grösserung der Elektrodenfläche mit zahl reichen Ausbuchtungen, Falten oder :der gleichen zu versehen. Gemäss Fig. 3 weisen die Elektrodenzylinder durchgehende Falten auf, so dass .sie nicht kreisförmigen, sondern zahn radähnlichen Grundriss haben. Die Falten dieser riffelblech- oder wellblechförmigen Elektroden b2, b3 usw. bilden mit ,den Dia phragmen c2, es usw.
Kanäle hi und h2, die eine geordnete Strömung des aufsteigenden Gas- oder Elektrolytgemisches gewährleisten und zwar so, :dass die Kanäle hi von dem einen Gas, zum Beispiel Wasserstoff benutzt werden, während die andern k2 in dem Falle Sauerstoff führen.
Es wird dadurch die Ge fahr beseitigt, dass an den 'Stellen zufällig geringerer Stromdichte eine Abwärtsströ- mung auftritt und sich so lokale Wirbel strömungen ausbilden, die durch Andrängen der Gasblasen an die Diaphragmen unter Umständen hohe Gasverunreinigungen zu verursachen vermögen.
Der gleiche Vorteil kann auch, wie Fig. 4 zeigt, dadurch erreicht werden, dass man die bipolaren glatten Elektrodenzylinder bz, b3, b4 <B>USW.</B> mit zahlreich gelochten Well- oder Riffelblechen oder wellblechartig geformten Drahtgeweben d1, d2 belegt, wodurch gleich zeitig noch eine ausserordentliche starke Ver grösserung der wirksamen Elektrodenfläche erzielt wird.
Führt man dagegen die aufgelegten Well bleche nicht gelocht aus, so ergeben sich ausser den oben genannten Kanälen hi und h2 noch von diesen getrennte Kanäle loi und 192, in denen kein Gas entsteht,
und die daher vorteilhaft für den im Kreislauf abwärts strömenden Elektrolyt verwendet werden können. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ist der gern bk oben direkt mit dem vom Druckgefäss a isolierten Deckel verbunden. Die in der obern Verengungszone vorhande nen, im wesentlichen durch die Diaphragmen Cl, c2, c3, <I>c4</I> usw.
ausgefüllten Zwischenräume ri, <I>r2,</I> r3, r4 usw. sind für die Überleitung der Gase aus den einzelnen Elektrodenzellen zu den Gasabscheideräumen qi, q2 verwendet.
Es sind längere oder kürzere Kanäle gi, g2, g3, g4, <I>g5</I> vorgesehen, die zur Verlängerung der sich durch sie ergebenden Nebenstromwege teilweise ein Stück dem Umfange einer Elek trode entlanggeführt sind, ehe sie zu Elek- trodenzellen höherer oder geringerer Span nung übertreten.
Auf der Zeichnung sind die Gaskanäle gi, g2 usw. schematisch verkürzt eingezeichnet, aber so, dass zu erkennen ist, dass der Nebenstromweg umso länger ist, je grösser die Spannungsdifferenz zwischen zwei durch ihn in Verbindung stehenden Elek- trodenzellen ist. Analog sind in diesem Aus führungsbeispiel schematisch Elektrolytrück- laufkanäle <B><I>f l, f2,</I></B> f s usw. eingezeichnet.
Die Elektroden können nahtlos gezogen oder zusammengenietet, geschweisst oder der gleichen werden bezw. gefalzt sein. Sie kön nen aber auch aus ringförmigen schwach konischen Stücken bestehen, die ineinander b setzt :sind.
Um die gesamte Elektrodenkon- struktion einschliesslich der wichtigen beiden Endstücke einheitlich fabrikatorischbesonders einfach herstellen zu können, erweisen sich Elektrodenzylinder als vorteilhaft, die aus einem oder mehreren Blechbändern bestehen, welche, wie in :der Fig. 6 dargestellt, schrau- benförmig aufgewickelt bezw. gespult sind, derart, dass@ sie eine geschlossene Zylinder fläche bilden.
Es können eine oder mehrere Lagen gleich oder gegenläufig gewickelt wer den, wobei sich die Windungen auch teilweise überlappen können. Die Bänder können glatt oder gewellt oder mit Ausbuchtungen bezw. Prägungen versehen sein, sie können auch, soweit es sich um die Diaphragmenstützen und Elektrodenflächenvergrösserungen han delt, zahlreich gelocht sein oder aus Draht gewebe bestehen. Als Elektrodenmaterial wird zweckmässig Reinnickel verwendet, es kann aber auch Eisen oder vernickeltes Eisen benutzt werden.
Die Diagraphmen c können aus nahtlos gewebten oder gepressten Asbestzylindern be stehen, zweckmässig werden auch sie band förmig hergestellt und wie die Elektroden b in Fig. 6 schraubenförmig in einer oder meh reren Lagen direkt auf die Elektrodenkanten oder auf besondere, dafür vorgesehene Stüt zen aufgewickelt bezw. aufgespult, derart, dass eine genügend dichte Diaphragmenfläche entsteht.
Hiermit gewinnt man den Vorteil, dass die bei der Herstellung der E;lektroden- konstruktion besonders in den Massen der Durchmesser leicht auftretenden Ungenauig keiten durch Regulierung der Diaphragmen- lagenzahl bezw. Diaphragmenstärke ausge glichen werden können und so eine einwand freie Trennung der Gase gewährleistet wer den kann.
In gleicher Weise wird man auch stromundurchläs ige Isolierungen, wie sie zum Beispiel an den Enden der Elektrodenkon- struktion vorgesehen sind, bandförmig und schraubenförmig aufbringen, so dass die Her stellung des gesamten Elektro:
denkörpers systematisch nach derselben Methode erfolgen kann. Fig. 5 lässt erkennen, dass sich diese Wickelungsmethode auch bei den Enden der E.lektrodenkonstruktion anwenden lässt, so dass die Elektroden nicht nur aus Gefässen mit gemäss dem Ausführungsbeispiel der F ig. 1 gezogenen bezw. gepressten Böden zu bestehen brauchen. die ineinander gesetzt und dann am obern Ende eingezogen sind.
Dabei werden für die Enden der Elektrodenzylinder die aus r'ig. 3 und 4 ersichtlichen Ausbuch tungen, Faltungen oder dergleichen fort gelassen, so dass die Elektroden an den Enden nicht mehr riffelblech- oder wellblechförmig, sondern als glatte Wände ausgebildet sind.
Dadurch beanspruchen nie Elektroden ins gesamt an den Enden einen kleineren Raum, so dass' sie sich, wie F'ig. 5 unten erkennen lässt, insgesamt zu einem etwas spitzig zu laufenden Vollkörper wickeln lassen, in dem nur kurze Einlege- bezw. Zwischenelektro- denteile entsprechend den Zusatzgefässen 1i, 12,<B>13</B> usw. der Fig. 1 und Elektrolytrück- laufkanäle <B><I>f l, f2,</I></B> f 3 usw.
analog zu den Gas abführungskanälen gi, g2, g3 usw. eingelegt werden.
Gemäss Fig. 7 sind die Elektroden zur Vergrösserung der Elektrodenfläche mit zahl reichen länglichen Ausbuchtungen i versehen, die scharfkantig oder abgerundet sein, kön nen. Diese Ausbuchtungen werden zweck mässig so ausgebildet, dass sie das Dia phragma stützen bezw. in seiner Lage halten, zu welchem Zweck eine grössere Anzahl von ihnen noch mit dünnen, zahlreich durch brochenen Blechbändern oder Drahtgewebe streifen verbunden werden können.
Derartige Blechbänder sind in geeigneter Anzahl kreis förmig oder spiralig um die Elektrodenzylin- der herumgelegt und sind vorteilhaft so ge bogen oder geformt, dass sie Gasblasen, die sich in der Nähe des Diaphragmas entwickeln oder befinden, von diesen wegleiten. Die Aus buchtungen können anstatt länglich zu sein, jede andere geeignete Form aufweisen, zum Beispiel halbkugelig sein.
Die innerste bipolare Elektrode kann un mittelbar auf einem gern aufgewickelt sein (Fig. 6). Jede weiter nach aussen liegende Elektrode kann unter Zwischenschaltung je eines Diaphragmas auf die nächst innere Elektrode aufgewickelt sein.
High pressure decomposer with bipolar electrodes. Electrolytic cells, for example for the generation of hydrogen and oxygen, have decomposition voltages of around 2 volts. In technical systems, a larger number of electrolytic single cells or groups of cells connected in parallel is connected in series and thus higher, for the generation or. Feeding of the electric current more economical operating voltages. Electrically the simplest are such arrangements,
where BEZW within an electrolyzer. of an electrolyte tank only cells connected in parallel occur and a large number of such devices are connected in series. The individual containers then have little or no liquid connections caused by electrolyte refill lines, and unproductive electrolytic shunt currents are therefore excluded. However, these arrangements have the disadvantage that a very large number of individual electrolysers must be set up.
The aim is therefore not only to accommodate cells connected in parallel in an apparatus, but also to connect as many cells as possible in series. This is the only way to obtain the possibility of an apparatus, and this is particularly important when pressure-resistant housings are used to accommodate large powers without having to use uneconomically high currents.
But if this series connection makes considerable ionization problems even with open low-pressure electrolysis, see above. these are much larger in the case of high-pressure electrolysis, because with these the containers are made of metal under all circumstances and must be completely closed.
Systems are known in which, in a standing pressure vessel, groups of electrodes connected in parallel are connected in series; Systems are also known in which bi-polar electrode plates of the so-called filter press design are used in a horizontal pressure pipe.
All of these constructions have in common that the voltage gradient is parallel to the direction of the axis of the pressure vessels, which are always made as a round tube for reasons of strength. This means that the electrodes at one end of the pressure tube have a voltage corresponding to the series circuit higher than that at the other end. With all these systems it must therefore be carefully avoided that too large a part of the current passes from the electrodes at one end of the pressure vessel to the vessel wall, from which it is conducted in metal to the other end and from there to returns to the electrodes.
The isolation of this relatively large wall surface causes considerable difficulties. The proposed solution, the isolation by an order not a time end; Gas layer between the pressure vessel wall and the actual one. Achieving electrode design, like the proposal to obtain the insulation against the pressure vessel wall using concrete, quartz or the like, means a considerable waste of space within the expensive vessel housing, even where the vessel has the largest diameter and therefore for the Accommodation of electrodes is best exploited.
In the same way, all constructions which arrange a current-hindering layer between the pressure vessel tube wall and the electrode construction have this disadvantage.
The present invention relates to a high-pressure decomposer with several concentrically nested electrodes arranged in a cylindrical pressure vessel. Without foregoing the advantages of a series connection of several cells within a pressure vessel, the present invention can avoid the isolation of the large wall surfaces of the pressure vessel wetted by the electrolyte.
The high-pressure decomposer is characterized by the fact that it contains closed cells with bipolar electrodes working with a voltage gradient perpendicular to the longitudinal axis of the pressure vessel, with the exception of the points where the gas and electrolyte lines terminate, so that a secondary flow between the outer and inner electrodes is only extremely limited occurs.
In the drawings, several exemplary embodiments of the high-pressure decomposer are shown schematically.
Fig. 1 shows the first embodiment in vertical section, and Fig. 2 the same in horizontal section; FIG. D shows part of the second embodiment in horizontal section, and FIG. 4 shows part of a third embodiment in a corresponding representation; F'ig. Fig. 5 shows the fourth embodiment in vertical section; Figures 6 and 7 show details in perspective.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the bipolar cylindrical electrode vessels b2, b3, b4, b5, b6 are arranged concentrically with the pressure vessel a, between which the diaphragms ei, c2, c3, c4 which are used to separate the gases , c5, e6 are located.
The pressure vessel itself serves as the first electrode bi, so that one power line ei can be connected to it in a number of ways, while the second power line e2 is applied to the inner like blt of the decomposer, which is insulated in a suitable way above by the pressure vessel is passed through. The like is hollow and has a channel t, which is used to supply replacement liquid, or can be used as a Rücksträmkanal for the circulating electrolyte.
The greatest tension is therefore between the pressure vessel bi and the inner core b1 ,. With the exception of the upper and lower parts, these are separated by the metal surfaces of the electrode cylinder. To prevent the bottom of the electrode vessels from developing gas. it would be sufficient in and of itself to separate them with a suitable insulation layer.
However, if, for example, potassium hydroxide is used as the electrolyte, it is difficult to find durable insulation materials that are also etrome-proof. The bottoms of the electrode vessels are therefore prevented from separating the gas because, in addition to the continuous electrode vessels b1-b6, numerous short additional vessels 11, 12, h, 14, 1s, 1s are arranged between them.
If the total number of sheet metal walls standing in the way of the flow between the core and the pressure vessel is chosen so large that the value: total voltage divided by the total number of these central conductors is less than the decomposition voltage required for gas separation, then a these places no direct flow from the pressure vessel to the inner core BEZW. reverse training. An insulation is created by polarization, the effect of which is based on the following: The decomposition products formed on the electrodes create a galvanic element with an opposing electromotive force - (polarization voltage).
Only when this polarization voltage is exceeded by the applied voltage can an unhindered permanent decomposition occur. Since the decomposition voltage for water is around 1.6 volts, no decomposition can occur if the voltage between the electrodes is less than 1.6 volts. The electrodes then charge much more to a certain voltage (below 1.6 volts) with a purely static amount of electricity.
This type of "palarization isolation" is also expediently used analogously at the upper end of the electrode construction, without this isolation method having to apply as a prerequisite for the use of the cylindrical bipolar electrode arrangement. Rather, any other suitable type of insulation can also be used here, which takes advantage of the small areas to be insulated.
The electrode cylinders at the upper end of the electrode construction are also increased so much by additional vessels <I> m1, m2, ms, </I> m4, ms arranged between them "that the voltages that develop in them are no longer sufficient for gas separation, the bipolar ones Electrodes thus each have a full, uninterrupted cylindrical wall in their electrolytically active main part, while their parts lying near the ends of the pressure vessel are deprived of the gas development.
This can also be done with the interposition of insulating layers in such a way that the mentioned electrode parts are united to form a compact body, for example by the diaphragms c1-c4 etc. lying between the electrodes each being firmly attached to the relevant electrode parts and together with them form a massive insulating wall between a central power supply and the pressure vessel serving as a second power supply.
In this case, the electrode parts firmly resting on the diaphragms can be at least partially narrowed or widened in diameter. Gas channels or electrolyte channels can be embedded between the non-gas generating electrode parts. It is also advisable to arch the ends or bottoms of the electrodes or to place them at an angle or in a funnel shape to the cylinder axis so that small amounts of gas bubbles that form on them cannot collect,
but slide upwards.
Instead of just above, the electrode core can also only be insulated below or also above and below, through the pressure vessel. Instead of just one channel, the core can also have several channels. In order to avoid a considerable bypass flow from the inner electrode core directly to the pressure vessel, it is also advisable to ensure good insulation (electrolyte-free compound) outside the metal cylinder (especially above the bottom surface of the decomposition).
This is especially true. for the embodiment of the decomposer to be described below. The electrodes, which are expediently made from very thin sheet metal, have to have cylinder walls that are as closed as possible so that, for example, the current from the external electrode bi to the internal electrode b1; cannot go over without polarizing as often as electrodes are interposed.
It is not necessary for the electrodes to be mathematical cylinders with a circular outline and smooth outer surfaces; rather, in many cases it is advantageous to provide the electrode vessels with numerous bulges, folds or the like to enlarge the electrode surface. According to FIG. 3, the electrode cylinders have continuous folds so that they do not have a circular, but a tooth-wheel-like outline. The folds of these corrugated sheet or corrugated sheet-shaped electrodes b2, b3 etc. form with, the diagrams c2, es etc.
Channels hi and h2, which ensure an orderly flow of the ascending gas or electrolyte mixture, in such a way that the channels hi are used by one gas, for example hydrogen, while the other channels carry oxygen in this case.
This eliminates the risk that a downward flow occurs at the points with a coincidentally lower current density and so local eddy currents are formed which, by pressing the gas bubbles against the diaphragms, may cause high levels of gas contamination.
The same advantage can also be achieved, as FIG. 4 shows, in that the bipolar, smooth electrode cylinders bz, b3, b4 etc. are provided with numerous perforated corrugated or corrugated sheets or wire meshes d1, d2 shaped like corrugated sheets occupied, whereby at the same time an extraordinarily strong enlargement of the effective electrode area is achieved.
If, on the other hand, the corrugated metal sheets are not perforated, then, in addition to the above-mentioned channels hi and h2, there are also channels loi and 192, which are separate from these and in which no gas is produced,
and which can therefore be used advantageously for the electrolyte flowing down the circuit. In the embodiment according to FIG. 5, the like bk is connected at the top directly to the lid which is insulated from the pressure vessel a. Those in the upper constriction zone, essentially through the diaphragms C1, C2, C3, <I> c4 </I> etc.
filled interspaces ri, <I> r2, </I> r3, r4 etc. are used for the transfer of the gases from the individual electrode cells to the gas separation spaces qi, q2.
Longer or shorter channels gi, g2, g3, g4, <I> g5 </I> are provided, some of which run along the circumference of an electrode in order to lengthen the secondary flow paths they produce, before they become electrode cells exceed higher or lower voltage.
In the drawing, the gas channels gi, g2 etc. are shown schematically abbreviated, but in such a way that it can be seen that the bypass flow path is longer, the greater the voltage difference between two electrode cells connected by it. Similarly, in this exemplary embodiment, electrolyte return ducts <B> <I> f 1, f2, </I> </B> f s etc. are shown schematically.
The electrodes can be seamlessly drawn or riveted together, welded or the same. be folded. But they can also consist of ring-shaped, weakly conical pieces that are nested in one another.
In order to be able to manufacture the entire electrode structure, including the two important end pieces, in a uniform, particularly simple manner, electrode cylinders which consist of one or more sheet-metal strips which, as shown in FIG. are coiled in such a way that @ they form a closed cylinder surface.
One or more layers can be wound identically or in opposite directions, with the turns also being able to partially overlap. The tapes can be smooth or wavy or with bulges. Embossings can be provided, they can also, as far as the diaphragm supports and electrode surface enlargements are concerned, be perforated in large numbers or consist of wire mesh. Pure nickel is expediently used as the electrode material, but iron or nickel-plated iron can also be used.
The diagraphs c can be made of seamlessly woven or pressed asbestos cylinders, expediently they are also manufactured in the form of a band and, like the electrodes b in FIG. 6, helically wound in one or more layers directly onto the electrode edges or on special supports provided for this purpose . wound up in such a way that a sufficiently dense diaphragm surface is created.
This has the advantage that the inaccuracies that easily occur in the manufacture of the electrode construction, particularly in the dimensions of the diameter, are caused by regulating the number of diaphragm layers or Diaphragm thickness can be compensated and a perfect separation of the gases can be guaranteed.
In the same way, current-impermeable insulation, such as that provided at the ends of the electrode structure, is applied in the form of strips and screws, so that the production of the entire electrical system:
thinking body can be systematically carried out using the same method. 5 shows that this winding method can also be used at the ends of the electrical electrode construction, so that the electrodes are not only made of vessels with according to the exemplary embodiment in FIGS. 1 drawn resp. pressed floors need to exist. which are placed inside each other and then drawn in at the upper end.
For the ends of the electrode cylinders, those from r'ig. 3 and 4 visible Ausbuch lines, folds or the like omitted, so that the electrodes are no longer in the form of corrugated or corrugated sheet metal at the ends, but rather as smooth walls.
As a result, electrodes never take up a smaller space at the ends, so that, as shown in Fig. 5 can be seen below, can be wound overall to a somewhat pointed to running full body, in which only short insertion or. Intermediate electrode parts corresponding to the additional vessels 1i, 12, <B> 13 </B> etc. of FIG. 1 and electrolyte return channels <B> <I> f l, f2, </I> </B> f 3 etc.
can be inserted analogous to the gas discharge channels gi, g2, g3 etc.
According to FIG. 7, the electrodes are provided with numerous elongated bulges i to enlarge the electrode surface, which can be sharp-edged or rounded. These bulges are expediently designed so that they support the Dia phragm. keep in his position, for which purpose a larger number of them can still be connected with thin, numerous strips of broken metal strips or wire mesh.
Such sheet metal strips are placed in a suitable number in a circle or spiral around the electrode cylinder and are advantageously bent or shaped in such a way that they guide away gas bubbles which develop or are located in the vicinity of the diaphragm. Instead of being elongated, the bulges can have any other suitable shape, for example hemispherical.
The innermost bipolar electrode can un indirectly be wound on a like (Fig. 6). Each electrode that is further outward can be wound onto the next inner electrode with a diaphragm in between.