Text-Bild-Ansicht Band 318

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Maximaltemperatur gebunden ist – im Dauerbetrieb- wohl kaum höher als 1800° C.21) – kann man beispielsweise bereits mit Glühkörpern aus Metalloxyden (Magnesia, Thoroxyd, Zirconoxyd) wie sie auch Nernst in der nach ihm benannten Glühlampe verwendet. Temperaturen erreichen, welche die der Funkenstrecke um mehrere hundert Grad übersteigen.22)

Die Temperatur von Elektrolytglühkörpern ist von O. Lummer23) durch bolometrische Bestimmung des Energiespektrums an Nernstlampen bestimmt worden; dieselbe bewegt sich zwischen T = 2200 bis T = 2450.

Bei dieser Temperatur hätte man nach den früheren Ausführungen bereits die doppelte Ausbeute gegenüber dem Funkenverfahren zu erwarten. Es erscheint überdies nicht ausgeschlossen, dass durch Verwendung zweckmässig gewählter katalysatorischer Metalloxyde, insbesondere von solchen mit mehreren Oxydationsstufen, eine zeitliche Beschleunigung des Reaktionsvorganges erzielt werden kann.

Weit höhere Temperaturen und Energiedichten kann man jedoch nach einem weiter gehenden Vorschlage von mir für die Zwecke pyrochemischer Reaktionen nutzbar machen, wenn man sich eines Verfahrens bedient, das Verfasser zur Erzeugung von elektrischen Lichtentladungen für die Zwecke der Beleuchtung angegeben hat24) (1899).

Wie ich nämlich nachgewiesen habe, kann man zwischen festen oder flüssigen Elektroden aus Leitern zweiter Klasse (Oxyden, Salzen u.s.w.) stabile, selbständige, elektrische Entladungen, sei es in freien Gasen, sei es im Vakuum, unterhalten, sofern man die Initialentladung durch Erwärmung der Elektroden oder durch Funkenstrecken erzwingt. Zur Unterhaltung dieser lichtbogenähnlichen Entladungen sind relativ niedrige Spannungen (40 Volt) hinreichend, jedoch kann man selbstverständlich auch höhere Betriebsspannungen anwenden.

Man kann mithin in allen Fällen, bei denen man zur Zeit für pyrochemische Zwecke auf elektrische Entladungen

Tab. 4.

Energiebilanz für die Bildung von 1 Mol (NO)


Temperatur des
Reaktionsherdes

Ausbeute
p
in v. H.

b
Erwärmung
von 1 Mol
von 20 C auf T
Indifferente Luft
in Molen

c
Erwärmung
der indifferenten Luft
auf T

a
Bildungswärme
für
1 Mol NO
(a + b + c)
Gesamtsumme
der aufgewendeten
Energie pro
1 Mol NO
t T
1800° C. 2073 3,65 15781 cal 27,7 437100 cal 21600 cal 452881 cal
2115° „ 2388 7,30 17831 „ 13,2 236000 „ 21600 „ 253831 „
3727° „ 4000 46,00 40009 „ 1,215 48600 „ 21600 „ 98609 „

Bemerkung:

Molekulargewicht des Stickoxyds = 30.

MLuft Molekulargewicht der atm. Luft = 29.

zwischen Elektroden mit reduzierenden Eigenwirkungen und Nebenerscheinungen angewiesen ist, mit grösserer Aussicht auf Erfolg Elektroden aus Leitern zweiter Klasse in Anwendung bringen, denen diese Nebenerscheinungen nicht anhaften. Elektroden aus schwer verdampf baren Metalloxyden (Magnesia, Thoroxyd, Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd u.s.w.) gestatten überaus grosse Energiedichten und brennen bei den normalen Lichtbogenspannungen.Selbstverständlich lassen sich jedoch auch zwischen Elektroden dieser Art – die man bis zu gewissem Grade als chemisch unangreifbar betrachten kann – elektrische Hochspannungsentladungen unterhalten.

Schliesslich kann man auch zwischen geschmolzenen Leitern zweiter Klasse (Metallsalze u.s.w.) durch geeignete Anordnung der Elektrodengefässe und der Stromzuführungen vorzügliche Lichtbogenentladungen unterhalten. Es braucht wohl kaum erwähnt zu werden, dass man in diesen Fällen den Gasdruck und die Dampfspannung beliebig verändern kann, und dass die feuerflüssigen Salzelektroden oder dergl. bei der chemischen Reaktion sich nicht notwendig indifferent zu verhalten brauchen. Ja, es lassen sich Fälle denken, in denen die Elektrodenmasse an dem elektrochemischen Vorgang sich mit Vorteil chemisch beteiligen kann.

Aus den photometrischen Messungen an diesem eigenartigen Lichtbogen zwischen glühenden Leitern zweiter Klasse bezw. aus dem hohen photometrischen Nutzeffekt desselben lässt sich schliessen, dass derselbe im Stande ist, Temperaturen zu erzeugen, die vor der Hand zu den höchst erreichten zu zählen sind und jedenfalls die des Kohlelichtbogens – dessen Anwendung für die vorliegende Gasreaktion seiner reduzierenden Eigenwirkung halber ausgeschlossen ist – noch übertreffen.

Nimmt man jedoch für diesen Lichtbogen des Verfassers lediglich die Temperatur des Kohlelichtbogens (T = 4000) an, so ergibt sich aus den obigen Ueberschlagsberechnungen, dass bei dieser Temperatur 46,0 v. H. der atmosphärischen Luft in Stickoxyde umgewandelt werden können.

Benutzt man nun das Berechnungsschema wie vorhin als Grundlage für eine Ueberschlagsrechnung, die sich auf die Reaktionstemperaturen t = 2115 Grad C. (Elektrolytglühkörper) und t = 3727 Grad C. (Lichtbogen zwischen Elektrolytelektroden) erstreckt, so erhält man die in der nachstehenden Tab. 4 verzeichneten Werte.

Hieraus finden sich für den gesamten Energieverbrauch in elektrischem Mass die Werte der Tab. 5.

Tab. 5.



Herstellungs-
verfahren

Tempe-
ratur des
Reaktions-
herdes
Totaler Energie-
verbrauch, elektr.

Preis
für 100 kg
Salpeter-
säure



Bemerkungen
für
1 Mol
NO
für 1 kg
Salpeter-
säure
Kilowattstunden
Chilisalpeter-
Schwefelsäure




39 M.

Marktpreis
Funken-Ver-
fahren Muth-
mann und
Hofer
Rasch Wider-
standserhitz
Rasch Licht-
bogenerhitz.



1800° C.

2115° „

3727° „



0,550

0,319

0,1391



8,73

5,07

2,21



24 M.

(14 M.)

(6,10 M.)



Kosten
für den
elektrischen
Energie
verbrauch

NB. 477 g NO entsprechen theoretisch 1 kg Salpetersäure.

Diese Ueberschlagszahlen können natürlich nicht den Anspruch auf grosse Sicherheit erheben und sollen auch die

21)

Die Anwendung von Platin-Elektroden (Schmelzpunkt 1775° C.) hat für einen fabrikatorischen Grossbetrieb in Anbetracht des hohen Preises und der beträchtlichen Zerstäubung der Elektroden durch Funkenstrecken keine Aussicht. Muthmann und Hofer bedurften wenigstens bei ihren Versuchen einer steten Nachregulierung- der Elektroden (2 mm Durchmesser), die auf einen relativ beträchtlichen Platinverlust schliessen lässt.

22)

Unmittelbar nach dem Ausschalten einer Nernstlampe macht sich die Anwesenheit nitroser Dämpfe durch den charakteristischen Geruch bemerkbar.

Leitet man über einen Nernstglühkörper einen feuchten Luftström, so kann man deren Anwesenheit durch Jodkaliumstärkepapier nachweisen.

23)

O. Lunnner: „Ziele der Leuchttechnik“, Elektr. Zeitschr., Bd. 23, Heft 35 u. 36, S. 787 ff. u. 806 ff.

24)

E. Rasch: „Ein neues Verfahren zur Erzeugung von elektrischem Licht.“ Elektrotechn. Zeitschr. 1901, 7; ferner D. R.-P. 117214 vom 19. März 1899 u. D. R.-P. 187788 vom 28. März 1899.