Аппарат для электролиза воды под давлением

 

ь

Плаео 12i, 13

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ д . 8933

ОПИСАНИЕ аппарата для электролиза воды под давлением.

К патенту ин-ца Я. Э. Ноеггерат (J. E. Noeggerath), в r. Берлине, Германия, заявленному 27 декабря 1927 года (взяв. свид. № 22543).

0 дыдаче патента опубликовано 30 сентября 1934 года. действие патента распространяется на 15 лет от 30 сентября 1934 года. (146) 11редлагаемое изобретение касается аппаратов для электролиза воды под давлением, в которых применены электроды воронкообразной формы и эластичные мембраны, уравновешивающие давление.

Иа чертеже фиг. 1. изображает предлагаемый аппарат в вертикальном разрезе; фиг. 2 — разрез по линии Вв На фиг. 1; фиг. 3-- разрез по линии АА на фиг. 1; фиг. 4 — деталь аппарата; фиг. о и 6 — схемы включения электродов, и фиг. 7 — видоизмененный аппарат в вертикальном разрезе.

Сосуд 1 имеет форму длинной толстостеннои, закрытой в своей нижней части стальной трубы, диаметр которой мал по отношению к ес длине (фиг. 1).

Крышка 2 сосуда 1 конической формы прикреплена к нему посредством болтов 80. В осевом отверстии крышки 2 помещается канал 30 с наружным фланцем 3 в верхней своей части и обратным клапаном 5, а к нижней части ее прикреплен электрод 6, верхня.я часть которого имеет колоколообразную форму. Между этой колоколообразной частью и воронкообразной частью электрода 6 имеются уступы 4, служащие для опоры гаек внутренних стягивающих болтов 7. Нижний электрод 9 выполнен в виде полого корпуса с внешним видом усеченного конуса и имеет седло 112, на которое опираются головки болтов 7. Между конечными электродами 6 и 9 помещено большое количество нромежуточных электродов 81, 82, ! причем положительные и отрицательные электроды чередуются и между каж дыми соседними электродами помещается диафрагма 83 такой же воронкообразной формы, как и электроды. 1 аким образом, каждый электрод образует с соседней перегородкой анодное или катодное от, деление. Все электроды и перегородки снабжены наружными фланцами, через которые проходчт внешние стягивающие болты 8 и которые отделены друг от друга кольцеобразными изолирующими прокладками 10. Верхние части электродов и перегородок имеют форму плоских конусов 11, через края которых прохо, дят болты 7. Между этими плоскими конусообразными частями электродов и перегородок расположены изолирующие ,, прокладки 12 такой ze формы, имеющие, как и соответствующие части электрод в и перегородок, отверстия 13 и 14 (фиг. 2). Как изображено на фиг. 1, эти отвер стня, располагачсь одно над другим, ; образуют разделенны друг от друга части 13 и 14 осевого канала, имеющего

--- 2 диаметр, суживающийся книзу (фиг. 2 и 1), причем часть 13 канала имеет большее сечение, чем часть 14. Прокладки 12 снабжены отверстиями 15 и 16, которые, 1 соединяют сегментообразные части 13 и 14 осевого канала соответственно с катодными н анодными отделениями для вывода образующихся в них газов. На. ружные фланцы электродов и перегородок и прокладки 10 снабжены расположенными одно над другим отверстиями, образующими вертикальные каналы 17, одни из которых соединены поочередно с катодными, а другие--с анодными отделениями посредством отверстий 18 и 19 (фиг. 3). Крайние электроды 6 и 9 и один средний электрод 20 сделаны большего поперечного сечения, чем промежуточные биполярные электроды. Все электроды подвешены к крышке сосуда при помощи внешних и внутренних стягивающих болтов 7 и 8 и вместе с крышкой могут быть вынуты из сосуда 1; Болты 7 и 8 электрически соединены с крайними электродами 6 и 9, но изолированы от промежуточных электродов.

Источник тока присоединяется одним полюсом к стержню 113, от которого ток подводится к электроду 20 через средний стержень 21, снабженный на своем нижнем конце винтовой пружинящей частью 22 с конусообразным отростком 23, который при помощи конической гайки 24 прижимается к цилиндрическому стержню 25. Последний соединяется с одной стороны с 11ружинящей частью 22 а с другой — со стержнем 113.

Стержни 21 и 25 окружены изолирующим кожухом 26, цилиндрическая часть которого расположена и свободно скользит между двойными стенками внешнего изолирующего кожуха 27, помещенного на дне сосуда 1. Другой полюс источника тока присоединяется к наружному концу 3 на крышке 2 сосуда 1, которая! соединена с электродом 6, а последний посредством болтов 7 н 8 — с электродом 9. Схема соединений аппарата изображена на фиг. 5. При той же конструкции по фиг. 1 можно осуществить схему по фиг. 6. Если, например, верхний конечный электрод 6 является катодом, то в катодном отделении между ним и соседней перегородкой 83 образуется водород, тогда как между этой перегородкой и соседним с ней положительным электродом 81 образуется кислород. Кисло род поступает через отверстия 16 в вертикальные части 14 осевого канала, а водород — в вертикальные части 13. Кислородные части осевого канала 14 вверху закрыты колоколообразной средней частью 6а верхнего комечного электрода 6, а водородные части канала 13 открыты в кольцевое пространство 31 (фиг. 2).

Кислород выходит затем через трубу 30 и обратный клапан 5, а водород из кольцевого пространства 31 — через каналы 32 и обратные клапаны 33. Газы собираются в отдельности в сосуды, или же, по соответствующим трубопроводам, вместе или в отдельности, подводятся к местам потребления.

Согласно изобретению поперечное сечение сборных каналов для поднимающихся газов, соединяющих отдельные элементы, сделано расширяющимся кверху.

Циркуляция электролита в аппарате происходит следующим образом. Электролит по трубе 34 поступает в сосуд 1, переходит по каналам 17 и через отверстия 19 входит в анодные отделения и поднимается через горизонтальные отверстия 16 изолирующих прокладок 12 в кислородные части осевого канала 14.

Дойдя до канала 30 электролит выходит через прорезы 35 в этом канале и течет обратно через наружную трубку 35а в нижнюю часть аппарата. Электролит для катодных отделений вступает в сосуд 1 в точке 36, на дне аппарата, поднимается между нижним конечным электродом 9 и изолирующей оболочкой 27 вверх к водородным частям осевого канала 13, соединенным посредством отверстий 37 с пространством, охватывающиМ изолирующую оболочку, затем проходит в кольцевое пространство 31, охватывающее колоколообразную часть верхнего электрода 6, омывает, кроме того, изолирующий кожух 38, охватывающий электроды, далее, через отверстия 39 попадает в канал 32 в крышке и проходит затем обратно к входному отверстию в днище сосуда по трубе 36. Отверстия 39 размещены в двух, примерно, конусообразных кольцах 41 и 42, которые охватывают верхнюю и нижнюю части вг рхиего конечного электрода 6 и наружные края которых прилегают к колоколу 46. Между наружными краями колец 41 и 42 и колоколом 46 протянута (например резиновая) мембрана 43 в форме полого конуса. В то время как электролит, как было описано выше, циркулирует из катодных отделений между верхним конечным электродом 6 и мембраной 43 через отверстия 39, электролит из анодных отделений проходит из трубы Зба через отверстие 47 в пространство между мембраной 43 и колоколом 46, так что мембрана воспринимает с одной стороны давление поднимающегося в электролите водорода, а с другой стороны — давление поднимающегося в электролите кислорода. Мембрана 43 действует в качестве уравновешивающей части, отклоняющейся то в одну, то в другую сторону, в зависимости от разницы давления.

В аппарате, изображенном на фиг. 7, воронкообразные электроды и диафрагмы 100 и 101 точно такие же, как и изображенные на фиг. 1, помещены таким образом, что их меньшие диаметры находятся внизу. Кроме мембраны 43 устроена еще вторая мембрана 107, расположенная в трубопроводах в сосуде 106.

Последний разделен посредством мембраны 107 на две неравные части; меньшая часть соединена с трубопроводом для кислорода или трубопроводом кислородного электролита 108, а большая— с трубопроводом для водорода. или трубопроводом водородного электролита 109.

На чертеже сосуд 106 изображен существенно меньше, чем он должен быть в действительности. Газы в этом случае не отводятся в средней части сосуда, а направляются только в каналы 17 и отводятся далее через каналы 110 и 111. а осевой канал 30 служит только для подачи электролита в элементы.

Электродам в аппарате, выполненным как по фиг. 1, так и по фиг. 7, можно придать волнистую поверхность, ка ; показано на фиг. 4. Нижние концы электродов могут быть расположены ближе друг к другу, чем верхние, как показано на средних электродах на фиг. 1.

Предмет патента.

1. Аппарат для электролиза воды под давлением с применением воронкообразных входящих друг в друга электродов, отличающийся тем, что он состоит из заполняемого электролитом и герметически закрываемого сосуда 1, в котором помещена группа коаксиальнйх электродов, разделенных диафрагмами 83 и кольцеобразнымн изолирующими прокладКаМН 10, 12, через которые пропущены стягивающие болты 7 и 8 (фиг.1), каковые прокладки, дчя непрерывной циркуляции электролита отдельно через анодные и катодные отделения и вывода образующихся в них газов, снабжены, с одной стороны, сквозными отверстиями 18 и отверстиями 19, соединенными с вертикальными каналами 17, устроенными so фланцах широких оснований электродов, а с другой стороны, снабжены отверстиями 15, 16, соединенными с осевым каналом, подразделенным на концентрические или сегментообразные частп 13 и 14 (фиг. 3), сообщающиеся с выводящими газы каналами 30, 32,32, снабженными обратными клапанами 5, 33, ЗЗ и трубками 34, 35а, служащими для переливания электролита в нижнюю часть аппарата (фиг. 1, 2 и 3).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 аппарата, отличающееся тем, что электроды широкими основаниями обращены вверх, причем осевой канал служит для подачи в элементы электролита, а расположенные у периферии вертикальные каналы служат для вывода образующихся газов и соединены с отверстиями 110, 111 (фиг. 7).

3. В охарактеризованном в п. 1 аппарате применение электродов, нижние части коих расположены ближе друг к другу, чем верхние.

4. В охарактеризованном в п. 1 аппарате применение последовательной системы включения электродов с подводкой тока одним полюсом к среднему электроду, а другим полюсом †крайним верхнему и нижнему электродам, каковые токоподводящие электроды устроены с большим поперечным сечением, чем промежуточчые биполярные электроды (фиг. 1 и 5).

5. В охарактеризованном в п. п. 1 — 4 аппарате применение подводящего ток к среднему электроду стержня 21, снабженного пружинящей частью 22 (фиг.1 и 7).

6. В охарактеризованном ь по. 1--;> каналов для поднимающихся газов, соеаппарате применение служащихдлявы- диняю1пих отдельные элементы, сделано равнивания давлений кислорода и водо- расширяющимся кверху. рода и расположенных либо внутри i 8. Форма выполнения означенного s сосуда, либо в подающих электролит пп. 1 — 7аппарате,,отличающаяся тем, трубах эластичных мембран 43 и 107 что изолирующие кольца между электро(фиг. 1 и 7). * дами снабжены отверстиями, выходя7. Форма выполнения означенного 8 I щцмп на две плоскости этих нзолирупп. 1, 3 — 6 аппарата, отличающаяся щвх колец. тем, что поперечное сечение сборных