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.
Channel on a pressure electrolyzer of the filter press design @t assei-elektrolyseure der Filterpressen- klauart are known to consist of a large number of electrolytic cells strung together by tension anchors to form a package, each of which is divided into an anode compartment and a cathode compartment by a diaphragm.
Two channels are used for the separate discharge of the generated hydrogen and oxygen, which pass through the entire cell package and one of which is connected to the cathode compartments and the other to the anode compartments of all cells. The electrolyte carried along by the gases flowing into these lines is separated in a container, mixed with the continuously flowing feed water and fed back to the cells from below via one or more electrolyte channels.
The gas and electrolyte channels mentioned - earth in the case of bipolar pressure decomposer cells so far moved into the cell frames;
They consisted of cutouts or bores in a row, which were connected to the associated cell spaces by transverse bores (h # n. As a result, the edges of two adjoining bores, which were separated only by a sealing ring, lay)
-en the full voltage of a cell, so that the Lait; restrom elektriseli flowing in the channel was in shunt with the cells. In order to suppress the electrolytic corrosion caused by this, it has already been proposed to use nickel tubes in the channels concerned or to feed them with asbestos cement or the like.
In the case of pressure electrolyzers, the corrosion phenomena mentioned take on such a level that they can no longer be controlled with the known means. This depends on it. together that the shunt path parallel to the much narrower cells of a pressure electrolyzer (cell width 10 to 20 mm) is considerably shorter than the shunt path parallel to the relatively wide cells (cell width about 50-60 mm) of an electrolyzer working under atmospheric pressure. The corrosion current is therefore stronger and more aggressive.
In addition, the previously used insulation inserts made of cement or asbestos cement do not prove themselves in pressure electrolysis because they are too brittle and individual components of the cenient are dissolved out by the electrolyte, so that the substance disintegrates and loses its effectiveness as an insulation layer.
The invention makes it possible to eliminate these difficulties. It relates to a channel on a pressure electrolyser of the filter press type, which is made up of sections and is passed through the cell stack, and consists in the channel being passed directly through the cell spaces and made up of axially spaced sockets which are at least partly made of fluorine-containing plastic. The walls of such a channel are therefore highly insulating and preferably completely free of metallic layers; they are z.
B. on the outside not coated with metal. The secondary flow flowing in them can therefore no longer cause electrolytic corrosion. The strength of the mentioned shunt current can also be reduced to very small values by making the cross holes which connect each channel with the associated cell spaces relatively narrow; the diameter of these transverse bores is therefore selected to be smaller than their length and their cross-section appropriately smaller than 7 mm 2.
This is easily possible when using fluorine-containing plastics, since these neither swell nor deform in the hot potassium hydroxide solution at the relatively high operating temperatures used in pressure electrolysers (about 100-130) and they also permanently resist the attack of nascent oxygen.
The plastic bushings in question are preferably attached to the bipolar vaginal walls of the cell and thereby connected to one another to form a continuous channel in that the diaphragm of the cell is used directly as a sealing ring between the successive bushes. This creates a completely metal-free (-as- or electrolyte channel.
The subject of the invention is explained in more detail in the accompanying drawing in an exemplary embodiment.
The drawing gives. two partial cross-sections through a cell of a pressure electrolyser of the filter press type, which are equipped with Üasableitungskanä.len. FIG. 1 shows a radial section which is laid through the axis of the hydrogen discharge channel and FIG. a radial section, which is laid through the axis of the oxygen discharge channel.
The cell frames 1 and 2, consisting of flat steel rings, clamp the sealing ring 3 and the diaphragm 4 made of asbestos cardboard between each other.
In each of the two frames, a bipolar cellular heather consisting of sheet metal is inserted, 1 and 6 respectively; these siding walls enclose the cell Z in between, which is divided by the diaphragm 4 into the anode compartment _1 and the cathode compartment K.
The cells adjoining it on the right and left are of the same structure, but only up to their diaphragms 4a. and 41). The anodic pre-electrodes 7 and 7cc \ and the cathodic pre-electrodes 8a are located on the diaphragms mentioned. and 8, e.g.
B. made of metal fabric, on; the warts pressed out of the cell septa 5, 6 provide the electrical contact between the pre-electrodes 8, a and 7, respectively. 8 and 7a.
According to FIG. 1, the gas discharge channel for the gas formed in the cathode space F is composed of the sleeves 9 and 10. The bushing 9 is inserted into a circular cut from the Seheidewand 5 and attached to it by means of a screw-on ring 11; the Buehse 10 is inserted in the same way into the partition 6 and fastened by means of a screwed-on ring 12 be.
Each of the penances is. Equipped at both ends with a neck which is cut into a circular cutout. the diaphragms 4a, 4, 4b protrude; the edge of the cutout provided in the diaphragm 4 is therefore stretched between the visual ring 11 and the twisted shoulder of the socket 10. It therefore acts as a sealing ring for the channel 13 which extends axially through the sockets 9, 10.
The radial transverse bores 14 extend from this channel 13, through which the hydrogen produced in the electrolysis of water in the cathode chamber K flows off into the channel 13. The one in Fig. ' Discharge channel shown for the gas formed in the anode area <B> A </B>.
made up of completely similar BLtehsen 9a., 10a and fastening rings 11a., 12a; the sockets are only in the reversed direction, so that the transverse bores 1.4a open into the relevant anode spaces and therefore the oxygen generated during the water electrolysis into the channel 13a. derive.
The sockets 9, 10 or 9a, 10a can i. B. massively made of tetrafluoroethylene or Tri- 1-'ltio rätliylen be produced. You can use fittings made of asbestos and fluorine-containing plastic.
Moldings made of such plastic are almost completely stable at 100-1300C and are not attacked either by the hot Balium hydroxide used as an electrolyte, by nascent oxygen or electrolytic influences from the current; they also have a highly electrically insulating effect. The holes 1.1 and 1.4a, which are less than 7 square millimeters in cross-section, represent, due to their small cross-section and their length, such a high electrolytic resistance that the current in the electrolytic bypass that the channels 13, 13a to the electrode systems Form cell Z, only assumes a very small value.
In exactly the same way as that in Fig. 1 and \? The gas discharge channels shown can also be designed from the electrolyte return channels arranged in the lower part of the cell. Therefore, for the production of all the channels leading through the electrolyzer, one can use uniform molded pieces (bushing 9, ring 11) that can easily be produced from plastic.