DE2600345A1 - Nach art von filterpressen gebauter elektrolyseapparat - Google Patents

Description

• Nach Art von Filterpressen
• gebauter Elektrolyseapparat Die Erfindung bezieht sich auf einen nach Art von Filterpressen gebauten Wasserelektrolyseur, bestehend aus hintereinander geschalteten Zellen mit Diaphragmen und Trennwänden zwischen von Rahmen umschlossenen Zellen.
• Die Trennwände hatman bisher aus Metall aufgebaut, wodurch sie in die Lage versetzt sind, von Zelle zu Zelle als bipolare Elektrode zu wirken. Vor allem wurde hierfür Eisen verwendet, das gegebenenfalls zum Schutz gegen Korrosion vernickelt war.
• Dennoch hat sich gezeigt, daß an den so aufgebauten Trennwänden Korrosionserscheinungen auftraten, die zu Störungen des Betriebs filturen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' den eingangs beschriebenen Wasserelektrolyseur so aufzubauen, daß die vorstehend geschilderten Erscheinungen vermieden werden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Trennwand im wesentlichen aus elektrisch isolierendem material bestehen und von KontaktbrUcken durchsetzt sind, die an vor den Trennwänden liegende Elektroden angeschlossen sind.
• Durch die Verwendung von elektrisch isolierendem Material gewinnt man die löglichkeit, Korrosionserscheinungen praktisch vollständig auszuschließen. Dabei kommt als material fr die Trennwände vor allem Kunststoff, aber auch Asbestzement und auf Ashestbasis aufgebaute Stoffe in Betracht. Diese Materialien sind heständig gegen Sauerstoff, Wasserstoff und vor allem Kalilauge, die Ublicherweise dem Wasser des Elektrolyseapparates zugesetzt wird.
• iiinzu kommt noch, daß der Elektrolyseapparat normalerweise bei einer Temperatur von ca. 800 C arbeitet, so daß also auch eine entsprechende Wärmebeständigkeit zu beachten ist, die aber mit den vorstehend erwähnten Stoffen ohne weiteres erreichbar ist.
• Ein weiterer Vorteil ist das Geringe Gewicht des isolierenden materials Die vorstehend erwähnten Aaterialien lassen es ohne weiteres zu, in die Trennwände KontaktbrUcken einzubauen, die z.B. aus meta stiften oder Blechstlcken bestehen können. Dabei ist es möglich, die Kontaktbrücken bei der Herstellung der Trennwand gleich mit einzupressen oder diese nachträglich einzusetzen. Es ist auch möglich, in die Trennwände leitendes Material in fein verteilter Form einzulagern, also z.B. Metallpulver in eine Kunststofftrennwand einzufügen, wobei diese Einlagerung zonenweise konzentriert aber auch Uber die gesamte Trennwand erstreckt werden kann.
• Im Falle der vorstehend erwähnten Einlagerung von leitendem Material in fein verteilter Form in die Trennwände ist es im allgemeinen nur möglich, den elektrischen Anschluß zu den vor den Trennwänden liegenden Elektroden durch gegenseitiges Andrflcken herbeizuführen.
• Um hierbei die Kontaktgabefläche zu erhöhen, kann man vorteilhaft d1e oberfläche der Trennwände ganz oder teilweise mit einer letallschicht überziehen, beispielsweise wickel galvanisch aufbrinf3en.
• Schließlich kann man auf besondere Elektroden ganz verzichten und die metallisch beschichteten Trennwände allein unxnittelbar als Elektroden benutzen.
• Das im Rahmen der Erfindung verwendete isolierende Material filr die Trennwände läßt es in besonders vorteilhafter Weise zu, eine Trennwand und den zugehörigen Rahmen jeweils einstückig auszubilden.
• Im Falle der Verwendung von fließfähigen Materialien, also bei spielsweise Kunststoffen, kann das gesamte Gebilde durch Gießen oder Spritzen hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, die Trennwände in die jeweiligen Rahmen einzusetzen, was vor allem dann nötig ist, wenn für die Rahmen ein anderes Material verwendet wird.
• Schließlich ist es auch möglich, die Trennwände so auszubilden, dan sie zwischen die Rahmen eingesetzt werden können. In einem solchen Falle werden die Diaphragmen an den Rahmen angebracht. In diesem Fall kann man die notwendige Dichtung zwischen Trennw<9nden und Rahmen automatisch dadurch herbeiführen, daß die Trennwände mindestens im Bereich zwischen den Rahmen aus elastischem material bestehen. Es können dann Rahmen und Trennwände ohne Zwischenlage von Dichtun#snaterial direkt zusammengepreßt werden, wobei sich aufgrund der Elastizität der Trennwände eine ausreichende Abdichtung ergibt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, wobei die fdr die Erfindung unwesentlichen Teile, wie C1askan#le, Spannschrauben und dgl. weggelassen sind. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Wasserelektrolyseur mit einstückig ausgebildeten Rahmen und Trennwand, wobei letztere mit Metallstiften als Kontaktbrücken versehen ist, Fig. 2 eine Ausführungsform mit in den Rahmen eingesetzter Trennwand, die von Blechstücken als Kontaktbrücken durchsetzt ist, Fig. 3 eine um 900 gedrehte Ansicht der Ausführungsform gemÄß Fig. 2, Fig. 4 eine Ausführungsform mit zwischen zwei Rahmen lieqendor Trennwand und etallstiftcn, die in Verstärkungen der Trennwand eingesetzt sind, Fig. 5 eine Trennwand mit einander gegenüberliegenden tunbuchtungen, in die Metalipulver eingelagert ist, Fig. 6 eine Ausführungsform, bei der die vor den TrennwAnden liegenden Elektroden unmittelbar an der Trennwand anliegen, wobei Metallstifte als Kontaktbrücken vorgesehen sind, Fig. 7 eine Trennwand mit unmittelb(lr vor dieser angeordneten Elektroden in gewellter Form, wobei in die Trennwand insgesamt etallpulver eingelagert ist und die Elektroden sich direkt gegen die Trennwand abstützen.
• Figuren d und 9 Ausführungsformen gemaß den Figuren 6 und 7, bei bei denen die Vozäektroden durch aufgalvanisierte Metallschichten ersetzt sind.
• In der Figur 1 ist der in dieser Zusammenhang interessierende Ausschnitt eines wasserelektrolyseurs dargestellt, der nach Art von Filterpressen aufgebaut ist. Die flir das Verstndnis der Erfindung unwesentlichen Teile sind dabei weggelassen. Dargestellt sind zwei Rahmen 1, die in die Trennwände 2 übergehen, so daß also Rahmen 1 und Trennwand 2 einsttlckig aus dem gleichen Material aufgebaut sind, das hier aus Asbestzement besteht. Die Rahmen 1 werden durch nicht dargestellte Mittel zusammengepreßt, wobei sie zwischen sich die Diaphragmen 3 halten, die somit zwischen den Rahmen 1 eingespannt werden. Der zand der Diaphragmen dichtet dabei die zelle iiacli außen ab.
• Seitlich neben den Trennwänden 2 und dicht vor den Diaphragmen 3 sind in bekannter Weise sogenannte Vor-elektroden 5 angeordnet.
• Die elektrische Verbindung zwischen den Vorelektroden 5 wird durch die als Kontaktbrücken wirkenden tetallstifte 6 herbeigeführt, die in entsprechende Löcher in den Trennwänden 2 eingepreßt sind. Damit die Metall stifte 6 einen definierten Sitz erhalten, besitzen sie jeweils einen Kopf 7, unter dem sich eine Schulter bildet, die dann dem Metallstift 6 bei dessen Eindrücken in die Trennwand 2 eine definierte Lage gibt. Selbstverstandlich ist es auch möglich, die etalstifte 6 noch zusätzlich durch Vernieten oder Verschrauben und dgl. zu sichern. Wenn ein ausreichender Festsitz zwischen Metallstiften 6 und Trennwand 2 gewährleistet ist, dann kann man auch zylindrische Metallstifte verwenden. Die Vorelektroden 5 sind durch Punktschweißen mit den Enden der Metallstifte 6 verbunden.
• In der Figur 2 ist eine Ausführungsform mit einer andersartig estalteten Kontaktbrflcke dargestellt. Hier besteht die Kontaktbrücke aus einem Blechstück 7, das in die Trennwand 8 mit Festsitz eingesetzt ist. Die hier vorgesehene Trennwand 8 besteht aus einem anderen Material wie der Rahmen 1. Es ist daher die Trennwand 8 in den Rahmen 1 eingesetzt.
• Figur 3 zeigt die Anordnung gemäß Figur 2 in einer um 90° gedrehten Lage. Aus ihr geht hervor, daß das Blechstück 7 an seinen Enden nach beiden Seiten abgewinkelte Lappenl9 aufweist, so daß sich eine gute Auflagefläche in bezug auf die Vorelektrode 5 ergibt.
• Vorelektrode 5 und Lappen D sind durch Punktschweißen miteinander verbunden.
• Bei der in der Figur 4 dargestellten Ausfilhrungsform ist die Trennwand 10 zwischen zwei Rahmen 1 eingesetzt. Die Trennwand lo besteht aus elastischem Material, beispielsweise einem Kunststoff, so daß sich zwischen den Rahmen 1 und der Trennwand 1o eine gute Dichtwirkung ergibt. Die Trennwand 10 ist mit Verst#'irkungen 12 versehen, die dem in sie eingezogenen Metallstift 11 einen festen Sitz geben. Der Metallstift 11 dient wie bei den vorstehend beschriabenen Ausfährungsformen als Kontaktbrücke. An die Enden des Metallstiftes 11 sind die Vorelektroden 5 durch Punktschweißen angeschlossen.
• Bei dieser Ausführungsform werden die Diaphragmen 3 nicht zwischen die Rahmen 1 eingepreßt, sie sind hier in Vorsprünge 13 der Rahmen 1 eingesetzt.
• Bei der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform weist die Trennwand 14 gegenüberliegende Ausbauchungen 15 auf, in die durchgehend dargestellt eingelagert ist, das durch dle Areuzschraffierung dargestellt wird. Die Zone mit dem Stetallpulver reicht also von den nach außen weisenden Enden der Ausbauchungen 15 bis nach innen in den Bereich der Trennwand 14 und treffen sich hier, so daß eine durchgehende Kontaktbrücke besteht. Der Kontakt zu den Vo#ektroden 5 wird hier durch Druck der Ausbauchungen 15 gegen die Vorelektroden 5 geschaffen, die zu diesem Zweck gegen die Diaphragmen 3 anliegen.
• Bei der Ausftlhrungsform gemäß Figur 6 sind die Vorelektroden 5 unmittelbar vor der Trennwand 2 angebracht. Die Trennwand 2 wird hier von entsprechend kurzen Metallstiften 16 durchsetzt, an deren Lenden die Vorelektroden 5 durch Punktschweißen befestigt sind. In diesem Falle besteht der aus der Fig. 6 ersichtliche Zwischenraum zwischen Diaphragma 3 und Voniektrode 5, der zur Abführung der Gase ausgenutzt wird.
• Bei der Aqsführungsform gemäß Fig. 7 wird der aus der Fig. 6 ersickutliche Abstand zwischen Diaphragma 3 und Vorelektrode 5 im wesentlichen vermieden. hier sind nämlich mit wechselseitigen Ausbuchtungen bzw. Wellen versehene Vorelektroden 17 vorgesehon, die sich einerseits an die Diaphragmen 3 und andererseits an die hier vollständig mit Metallpulver versetzte Trennwand 18 anlegen.
• Die Einlagerung des Metallpulvers in die Trennwand 18 ist wieder durch Kreuzschraffierung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erhält man durch die Wellung bzw. Ausbeulung der Vorelektroden 17 ausreichend Raum für die Abführung der Gase. Der Kontakt zwischen Trennwand 18 und Vorelektrode 17 wird dabei an vielen Stellen durch die Wellung bzw. Ausbeulung herbeigeführt. Die Kontaktgabe l.RBt sich hier noch dadurch verbessern, daß die Oberfläche der Trennwand 18 mit einem Metallüberzug versehen wird, beispielsweise mit einem aufgalvanisiertem Nickeltiberzug.
• ;tan kann auch die Vorelektroden 17 fortfallen lassen und den gsalvanisierten Ueberzug allein als Elektrode benutzen. Entsprechende Anordnungen zeigen die Figuren 8 un 9, die hinsichtlich des sonstiyen Aufbaus den Figuren 6 und 7 entsprechen, d.h. gemäß Fig. 8 sind die Trennwand 2 durchsetzende Metallstifte 16 vorgesehen, ter die uie galvanisch aufgebrachten überzüge 20 miteinander elektrisch in Verbindung stehen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 dient als Verbinaung zwischen den Ueberzugen 20 das in die Trennwand 18 eingelagerte :tetallpalver.
• Die in den Figuren 1 bis 6 und 8 dargestellten einzelnen Kontaktbrocken sind verteilt über die gesamte Trennwand in einer solchen Zahl vorgesehen, daß ein ausreichend geringer Ubergangswiderstand von Vorelektrode zu Vorelektrode geschaffen wird.

Claims (10)

1. AnsprUche 1+ Nach Art von Filterpressen gebauter Wasserelektrolyseur, bestehend aus hintereinander geschalteten Zellen mit Diaphragmen und Trennwänden zwischen von Rahmen umschlossenen Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (2, 8, lo, 14, 18) aus elektrisch isolierendem Material bestehen und von Kontaktbecken (6, 7, 11, 15, 16) durchsetzt sind, die an vor den Trennwänden (2, 8, 10, 14, 18) liegenden Elektroden (5)anqeschlossen sind.
2. 2. Wasserelektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücken aus Metallstiften (6, 11, 16) bestehen.
3. 3. Wasserelektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrficken aus Blechstücken (7) bestehen.
4. 4. Wasserelektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Trennwände (14, 18) in fein verteilter Form leitendes Material, z.B. Metallpulver eingelagert ist.
5. 5. Wasserelektrolyseur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerung zonenweise (15) konzentriert ist.
6. 6. Wasserelektrolyseur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Trennwände (14, 18) mit einer Metallschicht verzogen ist.
7. 7. Wasserelektrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (1) und der Rahmen (2) einstückig ausgebildet ist.
8. 8. Wasserelektrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (8) in die Rahmen (1) eingesetzt sind.
9. 9. Wasserelektrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (lo) zwischen die Rahmen (1) eingesetzt sind.
10. 10. Wasserelektrolyseur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (lo) mindestens im Bereich zwischen den Rahmen (1) aus elastischem Material bestehen.