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DE1442965A1 - Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff auf elektrolytischem Wege - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff auf elektrolytischem Wege

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Publication number
DE1442965A1
DE1442965A1 DE19641442965 DE1442965A DE1442965A1 DE 1442965 A1 DE1442965 A1 DE 1442965A1 DE 19641442965 DE19641442965 DE 19641442965 DE 1442965 A DE1442965 A DE 1442965A DE 1442965 A1 DE1442965 A1 DE 1442965A1
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DE
Germany
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hydrogen
electrode
gas
electrolyte
positive
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Application number
DE19641442965
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Inventor
Haldeman Robert George
Langer Stanley Harold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wyeth Holdings LLC
Original Assignee
American Cyanamid Co
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

R- I. M. MAAS
R. W. G. r-fc!FFER Λ T E N T Λ M VV ALTE
München 23
UNGERERSTR.25 -TEL333036
American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey, Ver.Stfv»A.
Verfahren zur Gewinnung von Y/asserstoff auf elektrolytischem Wege
Die Erfindung bezieht sich auf ein neues elektrolytisches Verfahren zur Abtrennung und Entfernung von Wasserstoff aus einem Gemisch von Wasserstoff mit anderen Gasen. S:Le betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Wasserstoff aus einem Gasgemisch, wobei eine im folgenden näher beschriebene elektrolytJialtige Reinigungszelle verwendet wird.
Be ist bekannt, daß im Handel erhältlicher Wasserstoff häufig ziemlich unrein ist. Zur Reinigung und Abtrennung γόη Wasserstoff aus Gasgemischen sind bereits mehrere Varfahren entwickelt worden. Bin derartiges Verfahren bediant sieh der chromatographischen selektiven Absorption. Bei
BAD ORIGINAL: ROQR 1 9 y 1 13 t.
anderen. Verfahren wird ein VerunrainiguKgßn enthaltendes Gasgemisch in ein Rohr oder ein© Batterie von Rohren aus Palladium oder einer Palladiumlegierung singespritst. SaI)Si v/erden alle Sasa außer Wasserstoff von der RohrwandlUBg zurückgehalten3 so daß Wasserstoff selektiv hindurchdiffundieren kann» Koines dieser Verfahren aur Wasserstoffreinigung ist ^edooh völlig befriedigend. So hat beispielsweise die Verwendung von Palladium als Diffusionsmembran den Nachteilt daß hohe Temperaturen und Druekunterachiede für die Durchführung des Verfahrens erforderlich sind, wodurch der Aufwand für die Wasserstoffreinigung sehr hoch wird. Bei einem dritten, gleichfalls unbefriedigenden Verfahren werden Biffusionsmembranen aus Kunststoff verwendet» Hierbei erfolgt jedoch nur eine beträchtliche Wasserstoffanreicherung statt einer Reinigung, so daß dabei kein praktisch reiner Wasserstoff gewonnen v/erden kann« Ss besteht daher die Aufgabe, ein wirksames Verfahren zur !Trennung Ton Gemischen aus Wasserstoff und Verunreinigungen in wirtschaftlicher und einfacher Weise bu schaffen.
Sin Hauptziel der Erfindung ist daher ein neues Verfahren zur Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen» Sin weiteres Ziel ist ein Verfahren zur Reinigung von Wasserstoff auf elektrolytischem Wege und ein Verfahren zum Bemessen des aus einem Gasgemisch erhaltenen Wasserstoffgases.
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Das erfindungsgemäBe Verfahren wird mit einer Reinigungsfolie durchgeführt, worin eine praktieoh vollständige Reinigung von Wasserstoff aus Gasgemischen erzielt wird. Die Beinigungszelle umfaßt einen Elektrolyten und mehrere Gas-Flüssigkeits-Elektroden, an die ein äußeres Potential angelegt wird. Wenn die Wasserstoff enthaltenden Gasgemische einer Gas-iflUssigkeits-Elektrode zugeführt werden, dann wird praktisch reiner Wasserstoff an der anderen Elektrode gewonnen.
Bas erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Reinigungszelle durchgeführt, die aus einem gasdurchlässigen Behälter oder einer gasdurchlässigen Membran in Kontakt mit (a) einem Elektrolyten, z.B. wässriger Schwefelsäure oder wässrigem Alkali oder einem nicht-wässrigen organischen Elektrolyten und (b) einer Anzahl von einen Katalysator enthaltenden Elektroden besteht und sich in einfacher Weise zusammenbauen läßt. Hit dieser Zelle ist die Abtrennung von Wasserstoff von seinen Verunreinigungen sehr leicht durchzuführen.
Das zu reinigende Wasserstoff enthaltende Gasgemisch kann aus den verschiedensten Quellen stammen. Hierzu gehören beispielsweise Gase, die bei der Ammoniakdissoziation, bei der Methanol-Dampf-Reformierung, bei Verfahren der teilweisen Oxydation oder bei der Naturgas-Dampf-Refor-
BAD ORIGINAL
■809812/ 1 131
mierung anfallen.
Die Elektroden sind durch einen Elektrolyten voneinander getrennt» Jede der katalytischen Elektroden ist mit einer äußeren Stromquelle, 2«B0 einer Trockenzelle, verbunden. Unreiner Wasserstoff wird mit der positiven Elektrode oder Anode der Reinigungszelle in Berührung gebracht* Unter dem Einfluß.der angelegten Spannung bilden sich in Gegenwart des Elektrolyten Wasserstoffionen und Elektronen an der positiven Elektrode oder Anode aus. Die Wasserstoffionen werden durch den Elektrolyten zu der anderen Elektrode oder Kathode transportiert, während'die Elektronen durch den äußeren Stromkreis abfließen. An der Kathode wird der Wasserstoff zurückgebildet und praktisch reiner Wasserstoff, der nicht- mehr durch die ursprünglich vorhandenen anderen Gase verunreinigt ist, kann abgezogen werden. Die
/anderen
ursprünglich vorhandenen Gase sind in einem sauren Elektrolyten praktisch völlig unlöslich. Im Falle eines alkalischen Elektrolyten, worin die verunreinigenden Gase gleichfalls unlöslich sein können, wird an der Anode Wasser gebildet. An der Kathode wird Wasser durch die durch den äußeren Stromkreis zugeführten Elektronen zu.gasförmigen Wasserstoff und Hydroxylionen zersetzt. · .
Die Elektroden können aus Kohle bestehen, in die ein Edel-
BAD ORfGtNAL
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netallkatalyiwi tor. oder ein anderes katalytisch wirksames Metall eingebracht wurde» Anstelle einer Elektrode aus Kohle und Katalysator kann man einen Katalysator seibat, s.B. Platin oder Hiekel, verwenden. Verfahren star Herstellung derartiger.Elektroden sind bereits..beschrieben. Be sei jedoch darauf hingewiesen, daß.es im fall von Katalysatorelektroden zweckmäßig ist, wasserdicht machende Mittel, z.B. Polytetrafluoräthylen, vor dem Formen der Elektrode zudem Elektrodenmaterial zuzusetzen, damit ein möglichst guter Kontakt des Gases mit Katalysator -und Elektrolyt gewährleistet ist.
PUr die erfindungsgemäßen Zwecke können die Elektroden aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. So kann beispielsweise die positive Elektrode Graphitkohle und Platin oder einen anderen Katalysator und die negative Elektrode Lampenruß und als Katalysator ein anderes aktives Metall als Platin enthalten.
Mehrer· der Reaktionen, die in der Reinigungszelle ablaufen, hängen von dem verwendeten Blektrolyten ab. Diese Reaktionen können folgendermaßen zusammengefaßt werdent
Zn «ine» sauren Blektrolyten
(D an der Anödet H2 —* . 2H+ η
an der Kathodes 2H+ + 2e —i
h 2e
Λ Λ Oi ft Λ «■> i 1 * Λ Λ
, . 1442S65
In einem basischen Elektrolyten
(5) an der Anode: H2 + 20H~ —~» 2HgO + 2e (4) an der Kathodes 2H2O + 2e .-—*H2f, + -2
Als Beispiele für verwendbare Elektrolyten seien genannt: wässrige lösungen, die Schwefelsäure, Phosphorsäure, para-Toluolsulfonsäure t Fatriumhyfiroxyd oder Kaliumhydroxyd enthalten, oder nicht wässrige Elektrolyten, wie in Acetonnitril gelöste Perchlorsäure«. Wie bereits erwähnt, besteht die Funktion des Elektrolyten hauptsächlich darin, daß die an der Anode gebildeten Wasserstoffionen zur negativen Elektrode transportiert werden. Dies wird durch einen Spannungsabfall zwischen der positiven und der negativen Elektrode erreichte Der Elektrolyt befindet sich zwischen den katalytischen Elektroden. Er kann entweder in Porra .eines festen Elektrolyten, z.B„ einer Ionenaustauschmembran9 oder eines flüssigen Elektrolyten angewandt werden. Ein flüssiger Elektrolyt kann auch nach Sättigung eines Papiers oder einer anderen geeigneten Membran damit eingesetzt werden. Der jeweils verwendete Elektrolyt soll den Durchgang der Grasverunreinigungen soweit wie möglich verhindern und den Transport von Wasserstoffionen oder von Wasser von der positiven zur negativen Elektrode begünsti-
BAD
gen. Mit Hilfe einer Analyse der an der negativen Elektrode auetretenden Gase läßt eioh feststellen, ob der richtige Elektrolyt gewählt wurde« So zeigt eine beträchtliche Menge ran Verunreinigungen im austretenden Gas von beispielsweise 5 $> oder darüber an, daß der Elektrolyt entweder für die gasförmigen Verunreinigungen zu stark durchlässig ist oder daß darin die Verunreinigungen ssu stark löslich sind. Sin Elektrolyt mit solchen Eigenschaften wird selbstverständlich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nioht verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann Bit sehr geringen von außen angefahrten Stromnengen durchgeführt werden· Dieser tastend let eine Folge der geringen Polarisation der Elektroden. Bine Spannung, die über der zum Transport von Waseerstoffionen durch den Elektrolyten erforderlichen liegt, 1st die insgesamt nötige Spannung. Die untere Grense 4er Spannung, die tür da· brauchbare Arpelten der Reinigtmgsselle nötig 1st, läßt sich daher mit Hilfe der Nerastechen.Gleichung leicht bestimmen·
tmp ^* . 1 « ΒΛ - 2,5 δϊ log
In dieser Gleichung bedeuten)
BAD ORfQJNAI,. 8Q9812/1131
E die für den Transport der Wasserstoffionen von der positiven zur negativen Elektrode nötige Spannung;
E das Potential der Standard-Zelle, das für Wasserstoff Null,ist; - .
R die Graskonstante;
T die absolute Temperatur;
η die beim Elektrodenvorgang auftretende Anzahl Elektronen je Ion; ...
P die Anzahl Faraday in Coulomb;
p- der Partialdruck des Wasserstoffgases an der positiven Elektrode und
P2 der Partialdruck des Wasserstoffgases an der negativen Elektrode.
Pur ein Gemisch aus 0,1 Mol Wasserstoff und 0,9 Mol Stickstoff, das in eine typische Reinigungszelle bei 250C mit einem sauren Elektrolyten eingeführt wird, kann man somit die Minimalspannung, die zur Erzielung eines Spannungsunterschieds für den Transport der Wasserstoffionen und Elektronen von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode erforderlich ist, wenn der Zellenausgang bei einer Atmosphäre gehalten wird, folgendermaßen berechnen:
BAD ORtGINAL
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RT 0,1
Bo - 2>3 nP log
τ? - η ο ι -r 8*31 x 298 E = O - 2,3 χ '
E=+ 0,059 Volt.
Diese Spannung ist die minimale* Wegen des Widerstands des Elektrolyten in der Zelle ist jedoch eine höhere Spannung vorzusehen. Die Spannung hängt von dem durchgeleiteten Strom und dem inneren Widerstand der Reinigungszelle ab. Anders ausgedrückt: Die oben angegebene Spannung ist der Mindestwert, der erforderlich ist, damit die Zelle arbeiten kann. Ferner ist es nötig, die Elektrolytkonzentration einzustellen, da der Elektrolyt als solcher einen Widerstand besitzt, was einen zusätzlichen Energiebedarf zur Folge hat· Um diesen Energiebedarf bei einem Minimum zu halten, kann die Konzentration des sauren oder basischen Elektrolyten zur Erzielung der maximalen Leitfähigkeit auf einen vorherbestimmten Wert eingestellt werden. Außerdem kann man die Stärke der Elektroden und den Abstand zwischen den Elektroden möglichst gering halten und damit den Widerstand gegen die Wanderung der Ionen vermindern.
Im allgemeinen reichen etwa 0,01 bis 1,5 Volt aus, um eine
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' - ίο -
wirksame Potentialdifferenz an den Elektroden aufrechtzuerhalten „ Der Durchgang von Wasserstoffionen oder von Wasser durch den Elektrolyten von der positiven zur negativen Elektrode erfolgt ohne weiteres. Aus der oben angegebenen Hernstscheri Gleichung ist zu ersehen, daß die Minimalspannung von dem Teildruck der G-ase in dem zu reinigenden Gemisch abhängt.
In den beigefügten Zeichnungen, die zur Erläuterung der Erfindung dienen, sind zwei Beispiele für im Rahmen der Erfindung bevorzugte Reinigungszellen wiedergegeben. In den fig. 1 und.2 sind zwei Modifikationen der Reinigungszelle im Querschnitt dargestellt. Mg. 3 ist eine schematische Darstellung der Durchführung der Trennung und Entfernung von Wasserstoff in vorherbestimmten Mengen auB einem Gasgemisch.
In Pig. 1 ist eine Einlaßöffnung 1 gezeigt, durch die der zu reinigende Gasstrom in einen elektrisch inerten Behälter 2 strömt. Der Gasstrom trifft auf eine gasdurchlässige aber flüssigkeitsundurchlässige Elektrode 3» die als Scheider wirkt. Sie besteht aus einem aktiven Metallkatalysator und kann, falls erwünscht, weitere Zusätze, wie Kohle und ein wasserdicht machendes Mittel enthalten. Unter Verwendung eines sauren Elektrolyten 4 bilden sich an der Elektrode 3 in Berührung mit dem eintretenden Gasgemisch Wasser-
stoffionen und Elektronen. Da die anderen Gase als Wasserstoff in dem Elektrolyten 4 unlöslich sind, treten sie durch die Auslaßöffnung 5 aus. Durch eine äußere Energiequelle 6 wird eine Spannungsdifferenz aufgerichtet, durch die Wasserstoffionen durch den Elektrolyten 4 zu einer negativen Elektrode 7 transportiert werden· Bei der Berührung mit der negativen Elektrode 7 werden die V/asserstoffionen duroh die aus dem äußeren Stromkreis durch die Leitung 6a zugeführten Elektronen in gasförmigen Wasserstoff übergeführt, der an der Auslaßöffnung 8 als praktisch reiner Wasserstoff abgezogen wird.
Wenn als Elektrolyt 4 wässriges Alkali, z.B. wässriges Kaliumhydroxyd verwendet wird, dann wird an der Elektrode 3 Wasser unter Freisetzung von Elektronen gebildet. Bei der Zufuhr von Elektronen aus■dem äußeren Stromkreis durch die leitung 6a werden an der Elektrode 7 gasförmiger Wasserstoff und Hydroxylionen gebildet. Die Elektroden können aus dem gleichen Material bestehen oder eine der Elektroden kann einen anderen katalytisch wirksamen Stoff als die andere enthalten.
Eine andere Eeinigungszelle, die in auseinandergezogener Darstellung in der Fig. 2 wiedergegeben ist, wird durch Zusammenbau der folgenden Elemente hergestellt: Eine Men-
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bran 11, z.B. ein Papierfilter, wird mit Elektrolyt gesättigt. Die mit 12 und 13 bezeichneten Elektroden können durch Vorpressen eines Edelmetalls oder eines Gemische aus Kohle und Edelmetall mit einem wasserdicht machenden Mittel hergestellt werden« In Berührung mit den Elektroden sind Metallgitter H und 15 angeordnet, die direkt mit einer äußeren Energiequelle verbunden sind. Abstandshalter aus inertem Metall 16 und 17 werden direkt gegen die Gitter H und 15 gedrückt. Es sind Dichtungen 18 und 19 vorgesehen, um das Auslecken möglichst vollständig zu verhindern, und die gesamte Anordnung wird durch Stirnplatten 20 und 21 zusammengehalten. Das Wasserstoff enthaltende Gasgemisch tritt durch die öffnung 22 ein und gelangt schließlich zu der Elektrode 12 und der Membran 11, die beispielsweise 6n-Schwefelsäure als Elektrolyt enthält. Da die Elektrode das Gas nicht hindurohläßt, treten die verunreinigenden Gase durch die öffnung 23 aus. Beim Kontakt des Wasserstoffs mit der Elektrode 12 werden Wasserstoffionen durch die Elektrode 12 hindurchgelassen und an der Elektrode 13 wieder in molekularen Wasserstoff übergeführt, wodurch man praktisch reinen Wasserstoff erhält, der schließlich durch die Öffnung 24 austritt. Die einzelnen Elemente werden nach ihrem Zusammenbau durch Bolzen (nicht dargestellt) zusammengehalten.
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In Pig. 3 iöt eine Bchamatisehe Darstellung der Reinigungszelle 30 in Verbindung mit der äußeren Energiequelle 31 wiedergegeben. Bin Potentiometer 32 und ein Ampereneter 33 ermöglichen die Überwachung des Stromflusaes durch die Zelle und damit eine Steuerung-der Strömungsgeschwindigkeit dee Wasseretoffgases, durch Erhöhung oder Verminderung im Potential oder Spannungsabfall über die Zelle mittelB eines äußeren Widerstands 34. Die Energieoder Stromquelle 31 kann, wie bereits erwähnt, eine Trockenzelle oder eine Gleichstromquelle sein. Der veränderliche Widerstand ermöglicht die Steuerung des Spannungsabfalls Über die Zelle und damit die Steuerung des Durchgangs von Wasserstoffionen durch die Zelle. Auf der einen Seite der Reinigungszelle strömt das zu reinigende Sas durch die Leitung 35 zu, während auf der anderen Seite der Zelle durch die Leitung 36 praktisch reiner Wasserstoff austritt, der gewonnen wird. Die Übrigen Gase werden bei 37 abgeführt. Es ist zwar nur eine Reinigungszelle dargestellt, doch kann man im Rahmen der Erfindung auoh mehrere Zellen in Reihe oder parallel in Verbindung mit einer einzigan Stromquelle verwenden.
Di· folgend·» Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Teile und Prozentsätze beziehen sich auf da· Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
BHQiM? i 1 111
BBISPIEL 1 .
Eine Elektrodenplatte wird hergestellt, indem man auf ein Stahlgewebe mit lichten Maachenweiten von 76 Mikron (200 mesh) ein Gemisch aus 79S75 f» Platin, 7,25 $> kolloidaler Kieselsäure und 13 9^ Polytetrafluoräthylen aufbringt, so
' 2
daß die Platinbeladung 11,2 mg§cm beträgt, und dann die Trägerelektrode unter einem Druck von 22,4 kg/cm (320 psi) bei 3000O verformt. Die geformte Platte wird dann.mit 3 #-igem wässrigen Kaliumhydroxyd behandelt und mit Wasser gewaschen.
Aus der so geformten Platte werden zwei Elektroden ausgeschnitten» Dann werden fünf Mlterpapierscheiben mit 6 η Schwefelsäure gesättigt und parallel zwischen den beiden geformten Elektroden angeordnet. Die Elektroden werden mit einer äußeren Stromquelle verbunden. Die wirksame
fläche jeder Elektrode beträgt 4,9 ßm . Mach dem Zusammenbau in der in Pig. 2 dargestellten Anordnung hat die Zelle einen inneren Widerstand von 0,22 0hm. Heiner Wasserstoff wird durch den Gaseinlaß eingeführt und tritt auf der Auslaßseite dor Zelle auso Bei einer Stromstärke von 3f47 mA/cm (1»7 A) beträgt der Spannungsabfall über die Zelle 0,41 V.
Danach wird ein Gemisch aus 24 '/' Methan, 3 % Äthan, 18 $o Kohlenmonoxyd und 55 £ Wasserstoff durch den Gaseinlaß in
BAD ORIGINAl.
die Zelle eingeführt. Unter diesen Bedingungen beträgt der Spannungsabfall über die Zelle 0,99 V bei einem Strom von- 0,29 A. Eine Probe des erhaltenen gereinigten Wasserstoff gases wird raassenspektroskopiach analysiert. Es wird
«ti wenigstens ein, abgesehen von Wasserdampf /96 $> reiner Wasserstoff erhalten, und die Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung beträgt wenigstens 98 # der Theorie.
BEISPIEL· 2
Eine wie in Beispiel 1 hergestellte Zelle, die jedoch anstelle von Platin Palladium enthält, wird verwendet. Der innere Widerstand der Zelle beträgt 0,24 Ohm. Hit reinem Wasserstoff als eingeführtem Gas betrögt der Spannungsabfall der Zelle 0,09 V bei einem Strom von 298 mA/cm
Anstelle von reinem Wasserstoff wird dann ein technisches Gas aus 40 $ Wasserstoff und 60 $ Stickstoff auf der Einlaßseite in die Reinigungszelle eingeführt. Unter diesen Bedingungen beträgt der Spannungsabfall über die Zelle bei 1 A 0,30 V und bei 0,3 A 0,11 V. Der an der Auslaßöffnung erhaltene Wasserstoff hat nach dem Ergebnis der massenspektroskopisohen Untersuchung eine Reinheit von wenigstens 98 $», Durch Stromeinstellung wird die Wasserst off entwicklung bei einer Geschwindigkeit von wenigstens 95 i> der Theorie gehalten.
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BEISPIEL 3
Wenn man wie in Beispiel 2 "beschrieben arbeitet, jedoch mit der Ausnahme, daß die Elektrode Rhodium anstelle von Palladium enthält, dann wird Wasserstoff von gleicher Reinheit erhalten.
BEISPIEL 4
Auf einem Gewebe aus korrosionsbeständigem Stahl mit lichten Masehenweiten von 76 Mikron bildet man ein
Elektrodenmaterial aus, das je cm 11,2 mg Platinschwarz im Gemisch mit 1,02 mg kolloidaler Kieselsäure enthält, wobei 13 $> Polytetrafluoräthylen zu dem Platinschwarz-Gemisch zugesetzt werden. Das Stützelektrodenmaterial wird bei einer Temperatur von 300 bis 32O0C und einem Druck von 21 kg/cm (300 psi) verformt. Danach wird die kolloidale Kieselsäure mit konzentriertem Natriumhydroxyd während 1,5 Stunden bei 60 bis 700C extrahiert. Das überschüssige Alkali wird mit Wasser aus den Elektroden ausgewaschen.
Fünf Filterpapierscheiben werden mit 23 #-igem wässrigem Kaliumhydroxyd gesättigt. Sie werden dann parallel zwischen' zwei geformten Elektroden angeordnet, die mit einer
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geeigneten Stromquelle verbunden sind. Sie wirksame fläche, jeder Elektrode beträgt 4,9 cm2. Die fertige wie in Pig.2 dargestellt angeordnete Zelle hat einen inneren Widerstand von 0,41 Ohm. Beim Durchleiten von 96 9£-igem gasförmigen Wasserstoff durch die Zelle beträgt der Spannungsabfall bei 395 mA 0,305.
Ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff im Verhältnis 40 t 60 wird durch die Zuführung in die Zelle gepumpt. Bei einem Strom von 0,10AiSt ein Spannungsabfall von 0,26 V EU beobachten. Die Analyse des gewonnenen Wasserstoffs ergibt eine Reinheit von 98,5 ^o
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel veranschaulicht die Bemessung in Verbindung mit einer Reinigungszelle.
Eine katalytische Elektrodenplatte mit einem Gehalt von 13 *f> Polytetrafluorethylen, 7 # kolloidaler Kieselsäure und 80 i» Palladium auf einem Drahtnetz aus korrosionsbeständigem Stahl mit lichten Hasohenweiten von 76 Mikron wird wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt. Die Palladklumkohsentration beträgt 11,2 mg/cm2. Die erhaltene
H42965
~ 18
Elektrodenplatte wird 2 Stunden bei Zimmertemperatur mit 25 5S-iger Kalilauge behandelt, um die kolloidale Kieselsäure zu entfernen« Fünf Schichten Filterpapier v/erden mit 6 η Phosphorsäure gesättigt. Die Zelle wird wie in Fig«2 dargestellt zusammengebaut.
Die Reinigungszelle wird bei einem Strom von 200 mA betrieben, während ein technisches Gemisch aus 40 $> Wasserstoff und 60 i» Stickstoff durch die Einlaßseite der Zelle geleitet wird. Der Spannungsabfall über die Zelle beträgt 0,40 Vo .
Der gereinigte Wasserstoff v/ird an der Auslaßseite in einer umgekehrten Bürette aufgefangen, in der Wasserstoff mit einer Reinheit von 99 $> durch Verdrängen von Wasser angesammelt wird» Die Strömungsgeschwindigkeit des gereinigten Wasserstoffs wird in der Bürette mit einer Stoppuhr geaies- ·
3 sen« Beispielsweise werden in 11 Minuten 16,92 cm Gas erhalten» Hieraus ergibt sich eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,54 bis 1,55 cm /Minute (berechnet 1,55 cnr/Min.).
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Claims (6)

.19 - Ί442965 Patentansprüche
1. Verfahren zum Reinigen und Bemessen von Wasserstoff, der im Gemisch mit anderen Gasen vorliegt* durch überführung des ffasserstoffgasee auf elektrolytischem Wege in Wasserstoffionen und Elektronen, dadurch gekennzeichnet, daß man
(a) das Ausgangsgasgemisch in einen Baum einleitet, der eine positive katalytische Elektrode und eine negative katalytische Elektrode enthält, die durch einen sauren Elektrolyten voneinander getrennt sind,
(b) eine Spannung anlegt, die größer ist als die sum Ionisieren des gasförmigen Wasserstoffs erforderliche ,
(c) den ionisierten Wasserstoff durch den Elektrolyten von der positiven zur negativen Elektrode transportiert,
(d) an der negativen Elektrode Wasserstoff gas zurückbildet und
(e) praktisch reinen, von anderen Gasverunreinigungen praktisch freien Wasserstoff gewinnt«
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Elektrolyten Schwefelsäure oder Phosphorsäure verwendet«
3. Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß man eine katalytiaehe Elektrode verwendets die Palladiume Platin oder Rhodium enthält»
4ο Verfahren nach Anspruch 1t dadurch ßekennseichnets daß man als Ausgangsmaterial ein. Gemisch aus 40 $ Wasserstoff und 60 4> Stickstoff verwendete
5ο Verfahren nach Anspruch 1,·dadurch gekennzeichnet f daß man als Ausga-ngsma^arial ein '-Chemisch aus 18 ί» '. Kohlenmosio2cyd j 24 $> Me than „ 3 ?S Äthan und 55 *$> ¥/asserstoff verwendet« .
6. Verfahren nach Anspruch 1e dadurch gekennzeichnet, daß man dag als Auogangsmaterial verwendete Gasgemisch
(a) auf eine positive wasserstoffdurchlässige katalytische Elektrode einer Heinigungsseile aufpreßt, die diese positive Elektrode, eine negative katalytieche Elektrode und einen zwischen beiden Elektroden angeordneten alkalischen Bereich umfaßt 9
BAD ORIGINAL 809812/1131
(b) über die positive und negative Elektrode aua einer äußeren Stromquelle eine Spannung von etwa 0,01 bis 1,5 YoIt anlegt,
(c) gasförmigen Wasserstoff an der positiven Elektrode mittels Hydroxylionen elektrolytisch in Wasser überführt»
(d) gasförmigen Wasserstoff von der negativen Elektrode aus Wasser und aus der äußeren Stromquelle zugeführten Elektronen zurückbildet und
(e) in abgemessenen Mengen praktisch reinen gasförmigen Wasserstoff aus der Reinigungszelle gewinnt.
7· Verfahren nach Anspruch 6« dadurch gekennzeichnet» daß man als alkalischen Bereich wässriges Kaliumhydroxyd oder HFatriumhydroxyd verwendet.
J 1 1'31
DE19641442965 1963-03-22 1964-02-28 Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff auf elektrolytischem Wege Pending DE1442965A1 (de)

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US26714763A 1963-03-22 1963-03-22
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