Elektrolytischer Apparat, bei weichem im Kathoden- und Auoden-Raum
verschiedene Elektrolyt-Konzentrationen auftreten Bei vielen elektrolytischen Vorgängen
tritt auf Grund der Verschiedenheit der Ionenwanderungsgeschwindigkeiten oder durch
Hervortreten von sekundären Vorgängen ein Unterschied der Konzentration des Elektrolyten
a .n. der Kathode gegenüber dem an der Anode auf. So erscheint z. B. bei der Zersetzung
von Alkalilauge eine Konzentrationserhöhung an der Kathode, während der anodische
Elektrolyt immer dünner wird; die umgekehrte Erscheinung tritt bei Elektrolyse von
angesäuertem Wasser ein. Soll der elektrolytische Betrieb stetig verlaufen, so muß
für einen fortwährenden Konzentrationsausgleich zwischen dem kathodischen Elektrolyten
(Katholyten) und dem anodischen Elektrolyten (Anolyten) gesorgt werden. Andererseits
ist es aus allgemein bekannten Gründen, z. B. für die Reinheit der erzeugten Gase,
außerordentlich wichtig, eine Vermischung der beiden Elektrolyte weitgehend zu vermeiden.Electrolytic apparatus, in the case of soft in the cathode and auode room
Different electrolyte concentrations occur in many electrolytic processes
occurs due to the difference in ion migration speeds or through
Emergence of secondary processes a difference in the concentration of the electrolyte
at. the cathode compared to that on the anode. So appears z. B. in the decomposition
of alkali lye increases the concentration at the cathode, while the anodic
Electrolyte is getting thinner and thinner; the reverse phenomenon occurs with electrolysis of
acidified water. If the electrolytic operation is to run continuously, it must
for a continuous concentration equalization between the cathodic electrolyte
(Catholytes) and the anodic electrolytes (anolytes). on the other hand
it is for well known reasons, e.g. B. for the purity of the gases produced,
extremely important to largely avoid mixing of the two electrolytes.
Der allgemeine Brauch, z. B. bei alkalischer Wasserelektrolyse das
Ersatzwasser nur dem Kathoden-Raum zuzuführen, genügtnicht, da die Konzentrationserhöhung
nicht nur auf dem Wasserverlust im Kathoden-Raum beruht, sondern auch auf der Zuführung
von Alkali aus dem Anoden-Raum. Dieses Alkali muß notwendigerweise in den Anoden-Raum
zurückgebracht werden.The common custom, e.g. B. with alkaline water electrolysis
It is not sufficient to only supply replacement water to the cathode compartment, since the concentration increases
based not only on the loss of water in the cathode space, but also on the supply
of alkali from the anode compartment. This alkali must necessarily be in the anode space
be returned.
Die Erfindung löst die Aufgabe, die verschiedenen Konzentrationen
mehr oder weniger vollständig auszugleichen, durch einen Umlauf, welcher einen Ausgleich
zwischen Katholyten und Anolyten herbeiführt, andererseits aber die Vermischung
nur so weit zuläßt, als dies zum Konzentrationsausgleich unbedingt notwendig ist.The invention solves the problem of the various concentrations
to be more or less fully compensated by a circulation, which is a compensation
brings about between catholytes and anolytes, but on the other hand the mixing
only as far as this is absolutely necessary to balance the concentration.
Als Ausführungsbeispiel sei eine Zelle für alkalische Wasserelektrolyse
gewählt. Auf der Zeichnung bedeuten i die Anode, a die Kathode. Anoden- und Kathoden-Raum
sind durch die Wand 3 und- das Diaphragma q. getrennt und lediglich durch die Rohre
5 und 6 miteinander verbunden. Der Spiegel A-A des Katholyten werde durch eine selbsttätige
Wassernachfüllvorrichtung dauernd auf gleicher Höhe gehalten. Bei Beginn des Betriebes,
bei gleicher Konzentration der beiden Elektrolyten, stehen die beiden Elektrolytspiegel
gleich hoch auf der Höhe A-A. Im Laufe des Betriebes erhöht sich nun die
Konzentration und damit das spezifische Gewicht des Katholyten ; das spezifische
Gewicht des Anolyten wird geringer. Da Anoden- und Kathoden-Raum durch das Rohr
6 verbunden sind, gleicht sich der Gewichtsunterschied der beiden Elektrolytsäulen
dadurch aus, daß sich der Anolytspiegel höher einstellt. Der Anodenspiegel kann
so weit ansteigen, bis er zur Öffnung des Rohres 5 reicht; steigt er weiter; so
fließt die Anodenflüssigkeit durch das Rohr 5 zum Kathoden-Raum über, und die entsprechende
Menge Katholyt fließt durch das Rohr 6 zum Anoden-Raum. Auf diese Weise kommt ein
Umlauf zustande, der den gewünschten Konzentrationsausgleich herbeiführt. Zu der
Höhe A-B zwischen den beiden Spiegeln gehört ein ganz bestimmter Konzentrationsunterschied.
Durch geeignete'Bemessung und (oder) Einstellung des Rohres 5 kann man einen bestimmten
Spiegelunterschied erreichen und damit einen gewünschten Konzentrationsunterschied
der Elektrolyte einstellen, der dann dauernd aufrechterhalten bleibt.A cell for alkaline water electrolysis is chosen as an exemplary embodiment. In the drawing i mean the anode, a the cathode. Anode and cathode space are through the wall 3 and the diaphragm q. separated and connected to one another only by the tubes 5 and 6. The level AA of the catholyte is kept permanently at the same level by an automatic water refill device. At the start of operation, with the same concentration of the two electrolytes, the two electrolyte levels are equally high at level AA. In the course of operation, the concentration and thus the specific weight of the catholyte increases; the specific weight of the anolyte is lower. Since the anode and cathode compartments are connected by the tube 6, the difference in weight between the two electrolyte columns is balanced out by the fact that the anolyte level is set higher. The anode level can rise until it reaches the opening of the tube 5; he continues to rise; so the anolyte flows through the tube 5 to the cathode space, and the corresponding amount of catholyte flows through the tube 6 to the anode space. This creates a circulation that brings about the desired concentration balance. A very specific difference in concentration belongs to the height AB between the two mirrors. By suitable dimensioning and (or) setting of the tube 5, a certain level difference can be achieved and thus a desired difference in concentration of the electrolytes can be set, which is then permanently maintained.