<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung von Elektroden in elektrolytischen Zellen.
Nach den jetzt gebräuchlichen Elektrodenanordnungen werden bekanntlich rechteckige Platten mit mehr oder weniger grossem Abstand parallel mit senkrechten Trennungsflächen nebeneinander ins Bad eingebaut (Fig. 1). Dabei ergibt sich dann das ungefähr folgende Abnutzungsbild (Fig. 2), d. h. die Gesamtfläche der Graphitplatte reduziert sich beträchtlich. Da die Badbelastung im Betrieb aber bekanntlich gleich bleibt, so ergibt sich für alle noch im Bad befindlichen Plattenreste eine ganz bedeutend grössere Stromdichte und für das ganze Bad eine erhöhte Badspannung.
Wie der Fachmann weiss, erhöht sich aber mit wachsender Badspannung oder, was das gleiche ist, mit steigender Stromdichte pro cm2 der eingebauten Anodenplatten der prozentuale Graphitverbrauch ganz bedeutend, d. h. in der Praxis ist in der zweiten Hälfte der Badlebensdauer der prozentuale Verbrauch des Graphits bzw. Anodenmateriales überhaupt bedeutend höher als in der ersten. Durch die vorliegende Anordnung, welche eine besondere Formgebung für die Platten vorsieht, soll erreicht werden, dass die für die Stromabgabe in der Hauptsache in Frage kommende, der Kathode gegenüberliegende Anodenfläche ungefähr gleich gross bleibt bzw. dass deren Minderung auf das geringstmögliche Mass gebracht wird.
Zu diesem Zwecke sollen die Trennungsflächen der Platten nicht senkrecht verlaufen, sondern schief gehalten werden, wodurch dann die Seitenabnutzung vermindert wird, da die durch davorliegende Plattenteile der anderen Platte geschützten Plattenstellen weniger am Elektrolysevorgang teilnehmen und deshalb geringerer Abnutzung unterworfen sind. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass die Platten im Querschnitt trapezoid oder parallelogrammförmig gehalten und dann gegeneinander versetzt in das Bad eingesetzt werden (Fig. 3). Bei Abnutzung wird sich dann folgendes Bild ergeben :
Bei der Ausführung nach Fig. 3 wird sich bei Platte 2 zuerst die Ecke D auf D 1 abarbeiten, während die Ecke C sich fast gar nicht abarbeitet (Fig. 4).
Bei Platte 1 und 3 werden die Ecken C in erster Linie angegriffen werden und sich auf Cl abarbeiten, während die Ecken D, weil sie wegen der davor liegenden Platte 2 nicht so stark durch den Elektrolysevorgang angegriffen werden, sich wenig oder gar nicht abnutzen. Es bleibt also die als Elektrode wirksame Grundfläche annähernd gleich, wie aus der Zeichnung ersichtlich. Nach 30 % iger Gewichtsabnutzung ist das Bild ungefähr so, dass bei rechteckigen, parallel mit senkrechter Trennungsfläche nebeneinander liegenden Platten sich die Grundfläche der Anodenplatten um unge- fähr 250/0 verringert hat, während die Grundflächenminderung bei Plattenanordnung gemäss vorliegender Beschreibung nur zirka 10 /o beträgt.
Die Vorteile dieser Anordnung sind nun die, dass die Badespannung während der ganzen Badlebensdauer ungefähr gleich bleibt, also sich auch die Stromdichte pro cm2 Anoden nicht oder nur unwesentlich erhöht und dadurch der Graphitverbrauch sich von Anfang bis zum Ende auf ungefähr gleicher prozentualer Höhe hält.
Dass dadurch dann die Gesamtlebensdauer des Graphits sich ganz bedeutend erhöht, bedarf keiner weiteren Ausführung. Die Anordnung kann selbstverständlich sinngemäss auch auf jedes andere Anodenmaterial, wie z. B. Magnetit usw., Anwendung finden.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Anoden ergibt sich aber-insbesondere bei Bädern mit senkrecht stehenden Anoden und Diaphragmen-noch ein weiterer Vorteil.
Es ist bekannt, dass bei allen Elektrolyseverfahren die Diaphragmen der Zerstörung ausgesetzt
<Desc/Clms Page number 2>
sind, sobald durch ungünstige Betriebsverhältnisse eine saure Einwirkung auf Diaphragma und Kathode erfolgt. Besonders gefährdet sind die Diaphragmen aus Asbest od. dgl. (Asbestpapier),
Derartige gefährdete Stellen sind diejenigen an der Kathode, denen keine Anodenfläche gegenübersteht, an denen also auch keine direkte lonenwanderung und keine Laugenbildung erfolgt. In ganz besonderem Masse zeigten dies Versuche bei vertikaler Elektrodenanordnung.
Das an der Kathode begildete Alkalihydroxyd sinkt infolge seines spezifischen Gewichtes nach unten, im oberen Teil der Zelle ist an der Kathode nur gegenüber der Anode das ständig frisch gebildete Hydroxyd, zwischen den Anoden aber, wo also keine lonenwanderung zur Kathode stattfindet, eine laugenarme, unter Umständen laugenfreie Zone und die saure Einwirkung beginnt. Das Diaphragma und die Kathode werden zerstört und das Bad muss ausgeschaltet werden.
Dieses Gefahrenmoment wird, wie an Hand der weiteren Fig. 5-9 ersichtlich, bei Anwendung der oben beschriebenen neuen Anodenkonstruktion ausgeschaltet.
Fig. 5-7 zeigen ganz schematisch eine Elektrolysezelle mit vertikal angeordneten rechteckigen Elektroden, a sind hiebei die Graphitanoden, b die Diaphragmen, c die Kathoden und d die gefährdeten Stellen, an denen keine Hydroxydbildung vor sich geht. In Fig. 6 ist die Verteilung des gebildeten Alkalihydroxydes auf der Kathode gezeigt, es stellen a die Anoden, e die Zwischenräume der Anoden dar. Es ist ohne weiteres zu ersehen, dass infolge des Absinkens sich die Laugenschicht am oberen Ende bei d nicht schützend über die Kathode breitet, während nach unten zu ein Ausgleich, ein Zusammenfliessen stattfindet. Werden die Anoden aber nach Fig. 8 rautenförmig oder in Übereinstimmung mit Fig. 3 trapezförmig ausgebildet (Fig. 9), so ergibt sich durch das Übereinandergreifen der einzelnen Anoden eine grössere Gesamtanodenfläche.
Es findet sohin auf der ganzen Fläche der Kathode ständig Ionenwanderung und Hydroxydbildung statt, so dass auch im oberen Teil der Zelle durch das Absinken des Hydroxydes keine saure Einwirkung auf Diaphragma und Kathode erfolgen kann ; die Betriebssicherheit ist also erhöht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung der Anoden in elektrolytischen Zellen, dadurch gekennzeichnet, dass die
EMI2.1
liegenden Fläche verlaufen.