DE1251723B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

COIb

Int. CL:

COIB -

Deutsche Kl.: 12 i -1/02

Nummer: 1251723

Aktenzeichen: D 45969IV a/12 i

Anmeldetag: 2. Dezember 1964

Auslegetag: 12. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft einen Vorratsbehälter für in Wasserstoffentwicklern erforderliches Hydrid und Trocknungsmittel, welcher direkt als Trocknungsund Zersetzungspatrone in der Wasserstofferzeugung dienenden Vorrichtung einsetzbar ist.

Es ist bekannt, Wasserstoff aus Hydriden, wie z. B. Lithiumhydrid, Lithiumaluminiumhydrid, Natriumborhydrid u. dgl., durch umsetzung mit Wasser zu entwickeln. Diese Verfahren sind immer dann von Bedeutung, wenn für den jeweiligen Verwendungszweck eine leicht transportable Wasserstoffquelle benötigt wird, wie es beispielsweise beim Füllen von Wetterballons der Fall ist.

Die bisher bekannten, für die Entwicklung von Wasserstoff verwendeten Vorrichtungen beruhen darauf, daß man ein GefäI3, welches das zu zersetzende Hydrid enthält, in ein Gefäß mit Wasser eintaucht und sodann die entweichenden Gase auffängt, sammelt und weiterleitet. Diese Geräte genügen jedoch den heutigen Ansprüchen meist nicht, vor allem, wenn der Wunsch besteht, größere Mengen (mehrere Kubikmeter) Wasserstoff pro Füllung zu entwickeln. Einerseits wird bei diesen Geräten nur in ungenügendem Maße der bei der Zersetzung der Hydride frei werdenden Hydrolysenwärme Rechnung getragen. Es kommt zu starken örtlichen Überhitzungen, und es entsteht Wasserdampf. Hinsichtlich der Tragfähigkeit der Ballons wird aber besonders großer Wert darauf gelegt, daß der entwickelte Wasserstoff trocken ist. Nachgeschaltete Trocknungsgeräte arbeiten umständlich und oftmals unzureichend. Der Zersetzungsprozeß verläuft meist unregelmäßig und auch nicht quantitativ.

Bei anderen Geräten ist es notwendig, sie vor Gebrauch mit dem wasserstoffentwickelnden Mittel zu füllen. Dieses muß in gesonderten Gefäßen gelagert werden, die luft- und wasserdicht sind, damit vorzeitige Zersetzungen vermieden werden. Zersetzungen lassen sich indessen bei häufigem Öffnen und Schließen der Vorratsgefäße nicht vermeiden. Ahnliehe Überlegungen gelten auch für Trocknungsmittel, die beim Betrieb solcher Geräte eingesetzt werden müssen. Besonders unangenehm treten diese Erscheinungen zutage, wenn es sich um Geräte handelt, bei deren Anwendung eine leichte Transportierbarkeit verlangt wird.

Die Erfindung ging von der Aufgabenstellung aus, einen Vorratsbehälter für in Wasserstoffentwicklern erforderliches Hydrid und Trocknungsmittel anzugeben, welcher direkt als Trocknungs- und Zersetzungspatrone in der Wasserstofferzeugung dienenden Vorrichtung einsetzbar ist.

Vorratsbehälter für in Wasserstoff ent Wicklern
erforderliches Hydrid und Trocknungsmittel

Anmelder:

Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt

vormals Roessler, Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9

Als Erfinder benannt:

Dr. Helmut Knorre, Hainstadt/M.;
Karl Stephan, Frankfurt/M.-Hausen

Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Vorratsbehälter aus einem beiderseitig geschlossenen, in je einen das Hydrid aufnehmenden Teil (A) und von diesem abtrennbaren, das Trocknungsmittel aufnehmenden Teil (B) unterteilten, vorzugsweise zylinderförmigen Hohlkörper besteht, dessen Teil (A) an seinem dem Teil (B) zugekehrten Ende als topfförmiger, in den Teil (B) hineinragender Loch- oder Siebboden mit zusätzlich im Zylindermantel in einer oder mehreren Reihen angeordneten Lochungen ausgebildet ist und dessen Teil (B) derartig mit dem Teil (A) luftdicht, vorzugsweise durch Lötung, verbunden ist, daß die seitlichen Lochungen überdeckt sind, wobei zur Abtrennung des Teils (A) vom Teil (B) in letzterem eine Aufreißlasche vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der aus dem das Hydrid aufnehmenden Teil und dem das Trocknungsmittel aufnehmenden Teil bestehende Hohlkörper einstückig ausgebildet und mittels einer Aufreißlasche in seine einzelnen Teile trennbar ist, während der Loch- und Siebboden als Einzelstück in den Hohlkörper eingelötet ist.

Eine mittels dem erfindungsgemäßen Vorratsbehälter beschickte der Wasserstofferzeugung dienende Vorrichtung ist transportabel und einfach, handlich und außerdem gefahrlos zu bedienen, wobei die Zersetzung rasch und quantitativ erfolgen kann und nur geringe Wassermengen und kein fließendes Wasser benötigt wird. Darüber hinaus fällt der entwickelte Wasserstoff, welcher insbesondere zum Füllen von meteorologischen Ballons verwendet werden soll, trocken an. Ferner besteht noch die Möglichkeit, bei einem derartigen Gerät die Zer-

709 677/374

Setzungsgeschwindigkeit zu steuern und das entwickelte Gas zu kühlen.

Eine zur Aufnahme des erfindungsgemäßen Vorratsbehälters geeignete der Wasserstofferzeugung dienende Vorrichtung kann in der Weise ausgebildet sein, daß in einen oben an der Stirnseite mit einer Öffnung und an den Seiten wänden mit je einem Wasserzu- und -ablauf versehenen Wasseraufnahmebehälter ein an seinen Stirnseiten offener Reaktionsbehälter auswechselbar angeordnet ist, welcher aus zwei zylindrischen Teilstücken besteht, dessen oberes Teilstück durch einen mit einem Gasaustrittsstutzen versehenen Deckel verschließbar ist und dessen ä' unteres Teilstück einen Steg und im Bereich seiner * Zylinderwandung längslaufende Abstands- und Führungselemente aufweist. Der den oberen Abschluß des oberen Teilstückes bildende Deckel kann durch Schrauben oder durch einen Bajonettverschluß oder mit Hilfe von sogenannten Kistenverschlüssen in seiner Lage gehalten werden. Es empfiehlt sich, für diese Zwecke einen Flanschdeckel zu verwenden. Für die Herstellung des Gerätes empfiehlt sich im allgemeinen der Einsatz von Eisen. Es lassen sich aber auch als Baumaterial alle anderen, für derartige Zwecke geeigneten Stoffe verwenden. Zur Trocknung des gebildeten Gases und eine dafür gebotene Verhinderung des Durchtrittes von mitgerissenen Wasser- und Salzteilchen ist in dem oberen Teilstück des Reaktionsbehälters ein Einsatz vorgesehen, welcher aus einem dem unteren Teilstück zugewendeten Sieb oder Siebblock und einem oder mehreren mit einem Trocknungsmittel gefüllten, den Reaktionsbehälter abschließenden, herausnehmbaren Einsatz oder Einsätzen besteht. Dieser Einsatz kann beispielsweise aus einem durchlöcherten Blechbehälter oder besser aus einem Siebkorb, der das Trocknungsmittel aufnimmt, bestehen. Dieser Einsatz kann in den oberen Teil des Reaktionsbehälters eingesetzt, eingeschraubt oder eingehängt werden.

Um einen ungehinderten Zutritt des Wassers zu dem wasserstoffabgebenden Mittel zu ermöglichen, empfiehlt es sich, den Reaktionsbehälter an seinem unteren, in das Wasser eintauchenden Teilstück mit Abstandshaltern, beispielsweise in Form von Füßen, Blechen od. dgl., zu versehen. Es ist ebenfalls möglieh, derartige Abstandshalter auf dem Boden des Wasseraufnahmebehälters anzubringen.

Das obere Teilstück des Reaktionsbehälters soll zweckmäßigerweise einen geringeren Durchmesser als der des unteren Teilstückes aufweisen und gegebenenfalls von diesem trennbar sein. Hierbei können die Größenverhältnisse so abgestimmt werden, daß die Heraus- bzw. Einführung der die wasserstoffabgebende Verbindung enthaltenden Zersetzungspatrone von oben her ohne Schwierigkeiten möglich ist und daß andererseits für die Siebe eine Auflagefläche durch den nach innen überstehenden Verbindungsring für die beiden Teilstücke geschaffen wird.

Obwohl für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Anwesenheit von fließendem Wasser nicht notwendig ist, empfiehlt es sich doch, den Wasseraufnahmebehälter mit Zu- und Abflüssen für frisches bzw. verbrauchtes Wasser auszustatten.

Die zuvor beschriebene Ausführungsform einer der Wasserstofferzeugung dienenden Vorrichtung und der in diese einsetzbare erfindungsgemäße Vorratsbehälter sind in der Zeichnung schematisch wiedergegeben. Es zeigt

F i g. 1 den Vorratsbehälter, bestehend aus Zersetzungspatrone und Trocknungsmittel im Längsschnitt, und

F i g. 2 die Wasserstofferzeugungsvorrichtung mit der aus dem Vorratsbehälter entnommenen und in die Vorrichtung eingesetzten Zersetzungspatrone und Trocknungsmittel im Längsschnitt.

In F i g. 1 erkennt man einen zylindrischen Hohlkörper, welcher in einen das wasserstoffabgebende Mittel (Hydrid) 312 aufnehmenden Teil A und von ι abtrennbaren, das Trocknungsmittel 322 aufrjelimeaden Teil B unterteilt ist und ein- oder zweis4ö$kiäpausgebildet sein kann. Der das Hydrid 312 jaufnellmende Teil A (Zersetzungspatrone), welcher müi8 der einen Stirnseite durch einen Deckel 317 verschlossen ist und an der entgegengesetzten Seite einen Loch- und Siebboden 313 mit Durchbrechungen 314 im Bodenteil sowie einer oder mehreren Lochreihen 315 im Zylindermantel aufweist, wird im Bereich des Siebbodens 313 mit dem als Verschlußkappe ausgebildeteten Teil B (Vorratsbehälter für das Trocknungsmittel 322) derartig verbunden, vorzugsweise verlötet, daß die Lochreihen 315 von letzterem überdeckt und luftdicht verschlossen sind und das beide Teile A und B mittels einer Aufreißlasche 33 voneinander trennbar sind.

Die am Siebboden 313 der Zersetzungspatrone A angebrachten Lochungen bzw. Durchbrechungen 315 und 314 sollen den Zutritt des Wassers zum Hydrid 312 einerseits und das Entweichen des gebildeten Wasserstoffes andererseits ermöglichen. Ihre Größe und ihre Anzahl hängt von der Art des Hydrids und von der gewünschten Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung ab. Um eine Verschmutzung des Hydrids 312 durch das Trocknungsmittel 322 zu vermeiden, kann man auch in den Bodenteil des Siebbodens 313 zusätzlich noch Filterpapier 316 einlegen.

Als Wasserstoff abgebende Mittel können sämtliche Hydride, welche bei Berührung mit Wasser Wasserstoff entwickeln, verwendet werden. Besonders bewährt haben sich die Hydride der Erdkalimetalle, insbesondere das Calciumhydrid sowie komplexe Borhydride. In analoger Weise können auch Gemische, die solche Hydride enthalten, eingesetzt werden. Es empfiehlt sich, das Hydrid in stückiger Form oder in Form von Preßlingen einzusetzen. Als Trocknungsmittel kommen hierbei an sich bekannte Stoffe, wie Kieselgel und insbesondere Calciumchlorid in Frage.

In dem erfindungsgemäßen Vorratsbehälter ist also das gebrauchsfertige Hydrid 312 in der notwendigen Menge luft- und feuchtigkeitsdicht zusammen mit dem Trocknungsmittel 322 verpackt. Nach dem Betätigen der Aufreißlasche 33 zerfällt der Vorratsbehälter in die zwei Teile A und B. Der Teil A stellt die Zersetzungspatrone dar, während der Teil B als Vorratsbehälter das Trocknungsmittel 322 enthält, welches in die für die Trocknung vorgesehenen Teile der Entwicklungsvorrichtung eingefüllt wird.

Ein wie zuvor beschriebener Vorratsbehälter kann in vorteilhafter Weise bei der im einzelnen in F i g. 2 beschriebenen, nicht beanspruchten Vorrichtung zum Einsatz gelangen.

Man erkennt in F i g. 2 einen Wasseraufnahmebehälter 1, in welchem ein zylindrischer, aus einem unteren Teilstück 21 und oberen Teilstück 22 gerin-

geren Durchmessers bestehender Reaktionsbehälter 2 austauschbar derartig angeordnet ist, daß er mit seinem unteren Teilstück 21 in den Wasseraufnahmebehälter 1 hineinragt. Der Wasseraufnahmebehälter 1 ist mit einem oder mehreren Zu- und Abflüssen 11 für das Wasser versehen. Der Reaktionsbehälter 2 ist an seinen Stirnseiten offen ausgebildet und an seiner oberen Stirnseite durch einen Deckel 223, welcher mit einem Gasaustritt 224 versehen ist, mittels Hebelverschlüssen 221 verschließbar. Im Inneren seines unteren Teilstückes 21 sind in dessen Längsrichtung verlaufende Führungselemente 212 und an seiner unteren Stirnseite mindestens ein Quersteg 211 angeordnet (vgl. Einzelheit x).

Der Reaktionsbehälter 2 läßt in seinem unteren Teilstück 21 die aus dem erfindungsgemäßen Vorratsbehälter abgetrennte zylindrische, das wasserstoffabgebende Mittel enthaltende Zersetzungspatrone A erkennen. Das obere, aus dem Wasseraufnahmebehälter 1 herausragende Teilstück 22 dient zur Aufnahme eines oder mehrerer gegebenenfalls zu einem Siebblock 222 zusammengefaßten Siebes oder Siebe 225. Das obere Teilstück 22 des Reaktionsbehälters 2 enthält außerdem oberhalb des Siebblockes 222 einen (oder mehrere) mit dem Trocknungsmittel 322 ebenfalls aus dem Vorratsbehälter entnommenen, für den gebildeten Wasserstoff gefüllten, herausnehmbaren Einsatz 32.

Die Siebe 225, die auch einen vollständigen, in dem Block 222 zusammengefaßten Siebsatz darstellen können, werden in dem oberen Teil 22 entweder bei entsprechender Gestaltung nur eingelegt oder mit Bügel, Distanzstücken 321 od. dgl. in ihrer Stellung gehalten, wobei sie auf dem nach innen überstehenden Verbindungsring 214 aufliegen.

Man erkennt ferner am Boden des Wasseraufnahmebehälters 1 Abstandshalter 12, welche am Reaktionsgefäß 2 an dessen unterem Ende und/oder auf dem Boden des Wasseraufnahmebehälters 1 angebracht sein können.

Der Wasserbehälter 1 wird zweckmäßigerweise zylindrisch ausgebildet. Er soll soviel Wasser aufnehmen können, daß die Zersetzungspatrone A, welche das Hydrid 312 enthält, fast vollständig in das Wasser eintauchen kann. Um einen Ausgleich für den Auftrieb dieser Zersetzungspatrone A zu schaffen, empfiehlt es sich, die Anbringung entsprechender Distanzstifte 213 vorzusehen. Der Reaktionsbehälter 2 kann einfach lose in den Wasseraufnahmebehälter 1 eingebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, hier nicht gezeigte lösbare Halterungen für seine Fixierung anzubringen. Die Führungselemente 212 sind am besten in Form von Leisten ausgebildet; jedoch können für denselben Zweck alle äquivalenten Mittel eingesetzt werden. Der Quersteg 211 kann in Form eines Stabes ausgebildet sein. Er soll ein Durchfallen der Zersetzungspatrone A nach unten hin vermeiden. Desgleichen ist es möglich, mehrere Stäbe anzubringen. Gegebenenfalls kommt für denselben Zweck auch ein grobes Netz in Frage.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird so vorgegangen, daß man zunächst die Zersetzungspatrone A in den Reaktionsbehälter 2 einsetzt, dann den Siebblock 222 und zum Schluß den Trockeneinsatz 32 einbringt und den Deckel 223 schließt. Sodann wird der Reaktionsbehälter 2 in den Wasseraufnahmebehälter 1 eingetaucht, so daß das Wasser Zutritt zu dem Hydrid 312 findet, indem das Wasser durch den Siebboden 313 der Zersetzungspatrone A in das Innere vordringt. Hierbei entwickelt sich Wasserstoff, der seitlich der Zersetzungspatrone A im Wasser aufsteigt, den Siebblock 222 durchdringt, wobei er von festen Verunreinigungen befreit wird. Beim Durchdringen des Trockeneinsatzes 32 wird er schließlich von Feuchtigkeit befreit. Beim Aufsteigen durch die Wasserfüllung wird der Wasserstoff außerdem gekühlt.

Die Größe des Gerätes hängt lediglich von dem Einsatzzweck ab. Es ist beispielsweise möglich, das Gerät so zu dimensionieren, daß 3 m³ Wasserstoff in etwa 10 Minuten entwickelt werden, was für eine Ballonfüllung ausreichend ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorratsbehälter für in Wasserstoffentwicklern erforderliches Hydrid und Trocknungsmittel, welcher direkt als Trocknungs- und Zersetzungspatrone in der Wasserstofferzeugung dienenden Vorrichtungen einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem beiderseitig geschlossenen, in je einen das Hydrid (312) aufnehmenden Teil (A) und von diesem abtrennbaren, das Trocknungsmittel (322) aufnehmenden Teil (B) unterteilten, vorzugsweise zylinderförmigen Hohlkörper (3) besteht, dessen Teil (A) an seinem dem Teil (B) zugekehrten Ende als topfförmiger, in den Teil (B) hineinragender Lochoder Siebboden (313) mit zusätzlich im Zylindermantel in einer oder mehreren Reihen angeordneten Lochungen (315) ausgebildet ist und dessen Teil (B) derartig mit dem Teil (A) luftdicht, vorzugsweise durch Lötung, verbunden ist, daß die seitlichen Lochungen (315) überdeckt sind, wobei zur Abtrennung des Teils (A) vom Teil (B) in letzterem eine Aufreißlasche (33) vorgesehen ist.

2. Vorratsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Teil (A) und Teil (B) bestehende Hohlkörper (3) einstückig ausgebildet und mittels der Aufreißlasche (33) in die Teile (A) und (B) trennbar ist, während der Loch- oder Siebboden (313) als Einzelstück in den Hohlkörper (3) eingelötet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 677/374 10. 67 © Bundesdruckerei Berlin