CH334612A - Kanal an einem Druckelektrolyseur der Filterpressenbauart - Google Patents

Description

  Kanal an einem     Druckelektrolyseur    der     Filterpressenbauart            @t        assei-elektrolyseure    der     Filterpressen-          klauart        bestehen    bekanntlich aus einer Viel  zahl von     aneinandergereihten,    durch Zug  anker zu einem Paket zusammengespannten,       elektrolytischen    Zellen, von denen jede durch  ein     Diaphragma    in einen Anodenraum und  einen Kathodenraum unterteilt ist.

   Zur ge  trennten Ableitung des erzeugten Wasserstof  fes     und    Sauerstoffes dienen dabei zwei Ka  näle, welche längs durch das ganze Zellen  paket     hindurchgeführt    sind und von denen  der eine mit den Kathodenräumen und der  andere mit den Anodenräumen sämtlicher  Zellen verbunden ist. Der von den abströmen  den Gasen in diese Leitungen mitgerissene       Elektrolvt    wird dabei in je einem Behälter  abgeschieden, dort mit dem kontinuierlich  zufliessenden Speisewasser vermischt und       über    einen     oder    mehrere     Elektrolytkanäle    den  Zellen wieder von unten her zugeführt.  



  Die     genannten    Gas- und     Elektrolytkanäle           -erden    bei bipolaren     Druckzersetzerzellen          bisher    in die Zellenrahmen verlegt;

   sie     be-          s    ,-fanden     aus        aneinandergereihten    Ausschnit  ten     oder    Bohrungen, die mit den zugehörigen       Zellenräumen    durch     Querbohrungen        verbun-          (h#n        waren.    Infolgedessen lag an den - nur       dnrcll    einen Dichtungsring voneinander     ge-          lrennten    - Kanten zweier     aneinanderstossen-          der        Bohrung)

  -en    jeweils die volle Spannung  einer Zelle, so dass der im Kanal fliessende       Lait;restrom        elektriseli    im     Nebenschluss    zu den    Zellen lag. Um die hierdurch hervorgerufene  elektrolytische Korrosion zu unterdrücken,  hat man bereits vorgeschlagen, in die betref  fenden Kanäle Nickelröhrchen einzusetzen  oder sie mit Asbestzement oder 'dergleichen  auszufüttern.  



  Bei Druck     elektrolyseuren    nehmen die er  wähnten Korrosionserscheinungen ein solches  Mass an, dass sie sich mit den bekannten Mit  teln nicht mehr beherrschen lassen. Dies hängt  damit. zusammen, dass der     Nebenschlussweg     parallel zu den wesentlich schmaleren Zellen  eines     Druckelektrolyseurs    (Zellenbreite 10 bis  20 mm) erheblich kürzer ist als der     Neben-          sehlussweg    parallel zu den relativ breiten  Zellen (Zellenbreite etwa 50-60 mm) eines  unter Atmosphärendruck arbeitenden     Elek          trolyseurs.    Der Korrosionsstrom ist daher  stärker und aggressiver.

   Ausserdem bewäh  ren sich die bisher verwendeten Isolations  einlagen aus Zement oder Asbestzement in  der Druckelektrolyse nicht, weil sie zu     brü-          ehig    sind und einzelne Bestandteile des Ze  nientes vom Elektrolyten herausgelöst werden,  so dass der Stoff zerfällt und seine Wirkung  als Isolationsschicht verliert.  



  Die Erfindung ermöglicht es, diese Schwie  rigkeiten zu beseitigen. Sie betrifft einen aus  Teilstücken zusammengesetzten, längs durch  das Zellenpaket hindurchgeführten Kanal an  einem     Druckelektrolyseur    der     Filterpressen-          bauart    und besteht darin, dass der Kanal an-      mittelbar durch die Zellenräume hindurch  geführt und aus mit axialem Abstand     anein-          andergereihten    Buchsen zusammengesetzt ist,  die     \wenigstens    teilweise aus     fluorhaltigem     Kunststoff bestehen. Die Wandungen eines  solchen Kanals sind daher hochisolierend und  vorzugsweise völlig frei von metallischen Ein  lagen; sie sind z.

   B. aussen nicht metallisch  ummantelt. Der in ihnen fliessende Neben  schlussstroin kann daher keine elektrolyti  schen Korrosionen mehr hervorrufen. Die  Stärke des erwähnten     Nebenschlussstromes     kann überdies dadurch auf sehr kleine Werte  herabgesetzt werden, dass man die Querboh  rungen, welche jeden Kanal mit den zugehö  rigen Zellenräumen verbinden, relativ eng  macht; der Durchmesser dieser     Querbohrun-          gen    wird daher kleiner als ihre Länge und  ihr Querschnitt zweckmässig kleiner als 7     mm2     gewählt.

   Bei Verwendung     fluorhaltigerKunst-          stoffe    ist dies ohne weiteres möglich, da diese  auch bei den in     Driickelektrolyseuren    ange  wendeten, relativ hohen Betriebstemperaturen  (etwa 100-130 ) in der heissen Kalilauge  weder quellen noch deformieren und auch  dem Angriff des     naszenten        Sauerstoffes     dauernd widerstehen.  



  Die betreffenden Kunststoffbuchsen wer  den vorzugsweise an den bipolaren Scheide  wänden der Zelle befestigt und dadurch zu  einem durchgehenden Kanal     aneinanderge-          schlossen,    dass man jeweils das     Diaphragxna     der Zelle unmittelbar als     Dichtungsring    zwi  schen den     aufeinanderfolgenden    Buchsen be  nutzt. Damit ist, ein vollkommen metallfreier       (-as-        resp.        Elektrolytkanal    geschaffen.  



  Der Erfindungsgegenstand sei in beiliegen  der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel  näher     erläutert.     



  Die Zeichnung gibt. zwei Teilquerschnitte  durch eine Zelle eines     Druckelektrolyseurs     der     Filterpressenbauart    wieder, welche mit       Üasableitungskanä.len    ausgerüstet. ist, dabei  zeigt:       Fig.    1 einen     Radialschnitt,    der durch die  Achse des     Wasserstoffableitungskanals    gelegt  ist und         Fig.    ? einen     Radialsehnitt,    der durch die  Achse des     Sa.uerstoffablcitungskanals    gelegt  ist.  



  Die aus flachen Stahlringen bestehenden  Zellenrahmen 1. und 2 spannen     zwisehen     einander den     Dichtungsrin-    3 und das aus  Asbestpappe     bestehende        Diaphragma    4 ein.

    In jedem der beiden Rahmen ist eine aus       Eisenbleeh        bestehende    bipolare     Zellenseheide-          wa.nd    1 bzw. 6     oasdieht    eingesetzt; diese       Seheidewände    schliessen die Zelle  Z      zwi-          selien    sieh ein,     welche        vom        Diaphragma    4  in den     Anodenraum        _1    und den Kathoden  raum     K    unterteilt wird.

   Die rechts und links  anschliessenden Zellen sind völlig gleichartig  aufgebaut, aber nur bis zu ihren     Diaphrag-          nuen        4a.    und     41)    gezeichnet. An den genann  ten     Diaphragmen    liegen die     anodisehen    Vor  elektroden 7 und     7cc\    sowie die     kathodischen          Vorelektroden        8a.    und 8, z.

   B. aus Metall  gewebe, an; die aus den Zellenscheidewänden  5, 6     herausgedrüekten    Warzen stellen den  elektrischen Kontakt zwischen den     Vorelek-          troden        8,a    und 7     resp.    8 und     7a    her.  



  Gemäss     Fig.    1. ist der     Gasableitungskanal     für das im Kathodenraum F gebildete Gas  aus den     Buehsen    9 und 10 zusammengesetzt.  Die     Buehse    9 ist in einen kreisrunden Aus  schnitt der     Seheidewand    5 eingesetzt und  mittels eines     auf-eschraubten    Ringes 11 an  ihr     befestigt;    die     Buehse    10 ist in gleicher  Weise in die Scheidewand 6 eingesetzt     und     mittels eines     aufgesehraubten    Ringes 12 be  festigt.

   Jede der     Buehsen    ist. an ihren beiden  Enden mit     einem    Hals ausgerüstet, der in  einen kreisförmigen     Ausschnitt.    der     Diaphrag-          men        4a-,    4,     4b    hineinragt; der Rand des im       Diaphragma    4 vorgesehenen Ausschnittes  liegt also zwischen dem     Sehraubring    11 und  der abgedrehten     Sehulter    der Buchse 10 ein  gespannt. Er wirkt daher als     Diehtungsring     für den Kanal 13, welcher axial durch die  Buchsen 9, 10     hindurchführt.     



  Von diesem Kanal 13 gehen die radialen  Querbohrungen     14    aus, über welche der bei  der Elektrolyse von Wasser im Kathoden  raum     K        entstehende        Wasserstoff    in den  Kanal 13 abströmt.           Der    in     Fig.        '?    dargestellte Ableitungskanal  Für das im     Anodenrauen   <B>A</B> gebildete Gas ist.

    aus völlig gleichartigen     BLtehsen        9a.,        10a    und       Befestigungsringen        11a.,        12a    aufgebaut; die  Buchsen liegen lediglich in umgedrehter Rich  tung, so dass die     Querbohrungen    1.4a in die       betreffenden    Anodenräume münden und da  her bei der Wasserelektrolyse den     erzeugten          Sauerstoff    in den Kanal 13a. ableiten.  



  Die Buchsen 9, 10 bzw. 9a,     10a    können       i.    B. massiv aus     Tetrafluoräthylen    oder     Tri-          1-'ltio        rätliylen    hergestellt werden. Man kann       atteh    Formstücke verwenden, welche aus einer       11isehung    von Asbest und     fluorhaltigem     Kunststoff     verpresst    sind.

   Formkörper aus  solchem Kunststoff sind bei     100-1300C    ehe  iniseh vollkommen beständig und werden  weder von der als Elektrolyt benutzten heissen  Balilauge noch von     naszierendem    Sauerstoff  oder elektrolytischen Einflüssen des Stromes  angegriffen; ausserdem wirken sie elektrisch  hochisolierend. Die auf weniger als 7 Quadrat  millimeter Querschnitt bemessenen Bohrun  gen     1.1    bzw. 1.4a stellen infolge ihres kleinen  Querschnittes und ihrer Länge einen so hohen  e     lektrolytisehen    Widerstand dar, dass die  Stromstärke im elektrolytischen     Nebensehluss,     den die Kanäle 13,     13a    zu den Elektroden  systemen der Zelle  Z  bilden, nur noch einen  sehr kleinen Wert annimmt.

    



  In völlig gleicher Weise     wie    die in     Fig.    1  und     \?    dargestellten     Gasableitungskanäle    kön  nen auch die im untern Teil der Zelle ange  ordneten     Elektrolytrückführungskanäle    aus  gestaltet werden. Man kommt, deshalb für die  Herstellung sämtlicher, durch den Elektroly-         seur    hindurchführender Kanäle mit einheit  lichen, aus Kunststoff leicht     herstellbaren          Formstücken    (Buchse 9, Ring 11) aus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Aus Teilstücken zusammengesetzter, längs durch das Zellenpaket hindurchgeführter Kanal an einem Druekelektrolyseur der Fil- terpressenbauart, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (13) unmittelbar durch die Zellenräume hindurchgeführt und aus mit axialem Abstand aneinandergereihten Buch sen (9, 10) zusammengesetzt ist., die wenig stens teilweise aus fluorhaltigem Kunststoff bestehen. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Kanal nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet., dass die zwecks Anschluss der Zellenräume an den Kanal in den Buchsen (9, 10) vorgesehenen Querbohrungen (14) einen Durchmesser besitzen, der kleiner als ihre Länge bemessen ist. 2. Kanal nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der ein zelnen Querbohrungen kleiner als 7 min9 ist. 3. Kanal nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Buchsen an bipolaren Zellenscheidewänden (5, 6) befestigt und da durch aneinander angeschlossen sind, dass das Zellendiaphragma (4) unmittelbar als Dich tungsring zwischen aufeinanderfolgenden Buchsen eingespannt ist. 4.

   Kanal nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen aus einer Mischung von Asbest mit fluorhaltigem Kunststoff bestehen.