Аппарат для электролиза воды

 

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ аппарата для электролиза воды.

К патенту ин-ной фирмы Электрическое Акционерное Общество б. Шуккерт и Ко (Elektrizitats-Aktiengesellschaft vorm Schuckert & Со) и ин-ца Ф. Петца (F. Petz), в г. Нюрнберге, Германия. заявленному 3 декабря 1924 года (ваяв. свил. Ке 936).

Действительный изобретатель указан ин-ц Ф. Петц (F. Petz).

Приоритет заявлен с 3 октября 1923 года на основании ст. 4

Советско-Германского Соглашения об охране промышленной собственности.

0 выдаче патента опубликовано 31 августа 1926 года. действие патента распространяется на 15 лет от 31 августа 1926 года.

Как известно, последовательный способ включения генераторов тока представляется более выгодным: подводящие, ток провода могут быть взяты меньшего! сечения и, следовательно, дешевле, а генератор вызывает меньшие расходы на, приобретение и в эксплоатации. Это преимущество используется в элементах, построенных по принципу фильтр-пресса.

Однако, при работе таких элементов возникают нередко затруднения, которые, могли бы быть устранены, если бы име- j лась возможность включать пластинооб- ; разные электроды последовательно, рас- полагая их друг возле друга в сосуде, как это имеет место при параллельном включении. Такое устройство было предложено, но до сего времени практического применения оно не нашло, вслед- ствие того, что при этом часть тока, ! подводимого к одному концевому элек- троду и отводимого от другого конце- ного электрода, обтекает промежуточные электроды и таким образом уклоняется от участия в электролитическом процессе, а также главным образом вследствие трудности найти подходящий материал для сосуда. Этот сосуд не должен проводить электрического тока и горячий щелок (обычный электролит, который, главным образом, приходится иметь в виду), который не должен действовать на него химически. Строительный материал сосуда должен быть дешев; каучук, вособенности эбонит, — единственное вещество, которое могло бы удовлетворить первым двум условиям, — слишком дорог.

В виду этого применяется цемент.

Предлагаемое изобретение позволяет преодолеть это препятствие и тем осуществить практически элемент с несколькими последовательно включенными внутри сосуда электродами. В основу изобретения положена та мысль, что в массу, ком и полкой, на которой последний покоится. Поэтому водородные камеры должны иметь приблизительно вдвое больше об ем, чем кислородные камеры.

Этого можно достигнуть, применяя электроды с боковым выгибом по типу с6 на фиг. 4. Можно также сдвинуть диафрагмы в сторону из средних плоскостей пазов, в которые вставлены их рамы, изготовляя последние из z-образного железа. Наконец, можно, сохраняя для электродных пластин и диафрагм с их рамами ту же конструкцию, как и в описанном элементе, изменить шаг пазов в стенках сосудов таким образом, чтобы расстояние между электродной пластинкой и диафрагмой на стороне выделения водорода было больше, чем на стороне выделения кислорода. В таком случае, надо будет применить два различных профиля для внутреннего и внешнего ряда швеллеров в стенке сосуда.

Применяемые для устройства стен сосуда профили не должны быть обязательно получены прокаткой. Они могут быть согнуты также из полос листового железа, в особенности для сосудов небольших размеров. Для больших сосудов, например, таких, которые предназначены для помещения электродов из нормального листового железа, рекомендуется применять прокатные профили, в целях сообщения сосуду необходимой прочности и устранения необходимости применения особых упрочняющих конструкций для днища и боковых стенок сосуда.

Выше было предположено, что, в качестве неметаллической составной части стенки сосуда, применяется портландцемент. Очевидно, однако, что вместо портланд-цемента можно применить любое другое плохо проводящее или совершенно не проводящее вещество, достаточно стойкое по отношению к действию электролита. обладающее необходимой

-пластичностью при переработке, и прочно соединяющееся с металлом, в особенности с железом. Для удешевления сосуда можно примешивать к цементу куски наполнительного материала, например, известняковый щебень.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

1. Аппарат для электролиза воды, с сосудом из цемента, характеризующийся применением заделанных в стенку сосуда, между каждой парой смежных рабочих электродов, одного или нескольких металлических слоев, служащих промежуточными электродами.

2. Форма выполнения охарактеризованного в и. 1 аппарата, отличающаяся применением, в качестве промежуточных электродов, железных листов z1, z9. (фиг. 1), проходящих от дна пазов диафрагм Ы„d9 до внешней поверхности 1, стенки T (фиг. 1).

3. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 аппарата, отличающаяся применением, в качестве промежуточных электродов, таврового железа z6, z, г и т. д. (фиг. 2), расположенного в промежутках между диафрагмами и рабочими электродами е1, е9, еа таким образом, что плоские части тавров /гз, Й и А и т. д. закрывают большую часть внутренней поверхности стенки сосуда (фиг. 2).

4. Форма выполнения охарактеризованного в и. 1 аппарата, отличающаяся применением, в качестве промежуточных электродов, двух рядов швеллерного

9 10 11 >5 16 1т " (фиг. 3), обращенных своими плоскими частями поочередно один к наружной, а другой к внутренней поверхностям стенки сосуда, каковые швеллера своими полками проникают в цемент стенки„ не касаясь металлически друг друга, таким образом, что полки смежных швеллеров проходят между собой наподобие звеньев цепи (фиг. 3).

5. В охарактеризованном в п.п. 1, 2„

3 .и 4 аппарате применение, для каждой газовыделяющей стороны рабочего электрода, газосборного колпака д (фиг. 4), погруженного в электролит и изолированного от соответствующего ему рабочего электрода, а также от металлической рамы соответствующей диафрагмы.

Типо-яитографня «Красный Печатник», Ленинград, международный, 75.

Внутренние поверхности боковых стенок снабжены пазами, которые примыкают к пазам дна сосуда. В эти пазы вдвигаются сверху рабочие электроды и рамы диафрагм. В изображенном на фиг. 4 — б элементе это относится также к концевым электродам е и е;. Металлические лобовые стенки sz u з сосуда могут служить в одно и тоже время также концевыми электродами.

Особенностью устройства, изображенного на фиг. 4 — 6, является расположение газособирательных колпаков д. Они покоятся на полках а у головных кромок рабочих электродов и на полках b y головных краев рам диафрагм. Эти полки выложены слоем упругого изолирующего и уплотняющего материала, например, .асбестовой тканью. У внутренних поверхностей боковых стенок г, я промежутки между полками перекрыты полосами е из изолирующего и уплотняющего материала, примыкающими вплотную к стенке сосуда и затрудняющими утечку газов через щели между стенкой сосуда и газосборными колпаками. Для каждой рабочей поверхности электрода имеется отдельный газосборный колпак. Между смежными колпаками оставлены промежутки f для вывода наружу газа, могущего выходить снизу из-под колпака, т.-е. для воспрепятствования переходу газа в соседний колпак. Колпаки присоединены вперемежку к одной из двух газосборных магистралей h„h . Между каждыми двумя смежными местами присоединения в эти магистрали введены изолирующие вставки i, препятствующие проходу тока через магистрали. Трубчатые ответвления к колпакам сделаны составными из двух частей, так что, после разборки фланцевого соединения т между этими частями, каждый колпак может быть отделен от магистрали. Трубопроводы выполняются таким обра.зом, что по удалении одного или

:нескольких колпаков каждый электрод и каждая диафрагма могут быть вынуты из элемента.

Общее число газосборных колпаков в описываемом элементе равно общему числу утопленных в стенку сосуда швеллеров внутреннего ряда между концеBblMH электродами е4, е.-. Если газосборные колпаки изготовлены из металла (они могут быть сделаны также из изолирующего материала), то они образуют в электролите над полками рабочих электродов и диафрагм промежуточные электроды между концевыми электродами е4 и е5. Электродвижущие силы их поляризации препятствуют протеканию тока через слои электролита, заключенные между газосборными колпаками.

В области расположения колпаков ток может протекать лишь через щель между колпаками и боковыми стенками сосуда, ускользая от участия в процессе электролиза. Этой потери можно, однако, совершенно избежать, уплотняя колпаки относительно боковых стенок сосуда.

При этом каждый колпак может быть приведен в металлическое соприкосновение с утопленным в стенке сосуда швеллером внутреннего ряда, так как эти части во время работы элемента обладают одинаковым потенциалом.

К электродам приварены дырчатые железные листы и, расположенные впереди железных листов. Благодаря этому, активная поверхность электрода увеличивается, а сопротивление электролита прохождению тока уменьшается.

В рассматриваемом элементе все камеры, из коих каждая образуется одной электродной пластиной, одной диафрагмой, стенкой сосуда и газосборным колпаком, имеют одинаковый об ем. При испытании, которому подвергался электролитический элемент, одному из электродов была придана выпуклая форма (е6 на фиг. 4), с целью увеличения об ема водородной камеры H сравнительно с об емом камеры О, в которой собирается кислород. При этом были констатированы не только ббльший выход водорода, но и ббльшая чистота газов в сборных колпаках Н и О.

Менее благоприятный результат, получаемый при одинаковом об еме обоих камер, приходится приписать тому обстоятельству, что, вследствие неравенства об емов водорода и кислорода, примешивающихся к электролиту в виде мелких пузырьков и дающих при этом смесь неодинаковой плотности, уровень электролита в камере H поднимается выше, чем в камере О, в виду чего электролит перетекает из камеры H в камеру О через щели между газосборным колпа