AT164802B - Elektrode zur Anwendung in elektrolytischen Zellen - Google Patents

Description

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  Elektrode zur Anwendung in elektrolytischen Zellen 
Die Erfindung bezieht sich auf Elektroden zur
Anwendung in elektrolytischen Zellen, insbe- sondere auf Kohlenstoffanoden für die Elektrolyse von wässerigen Alkalimetallhalogenidlösungen. 



   Es sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um den Porenraum von Kohlenstoff- elektroden, die beispielsweise als Anoden bei der
Elektrolyse von Salzlauge dienen, zu verringern, u. zw. durch Imprägnierung derselben mit ver- schiedenen Substanzen. In vielen Fällen bewirkt diese Behandlung auch eine gewisse Steigerung der Härte der Elektroden. Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, solche Anoden mit Leinöl oder chloriertem Leinöl zu imprägnieren oder mit einem warmhärtenden Harz, wie z. B. Phenolformaldehydharz, welches dann durch Erhitzen gehärtet wird. Im allgemeinen können so imprägnierte Elektroden nicht ganz befriedigen, da das
Imprägniermittel den Elektrolysenprodukten gegenüber nicht immer hinreichend widerstandsfähig ist.

   Ausserdem tritt grössere Polarisation auf als bei einer nichtimprägnierten Anode, so dass die Betriebsspannung der Zellen erhöht wird. 



  Viele Imprägniermittel   wieder"bluten"aus   den Poren in einem gewissen Ausmass aus, u. zw. in dem Masse, als die Elektrode abgenützt wird, oder aber sie verursachen eine teilweise Auflösung der Oberflächenschicht der Elektrode, so dass eine Verunreinigung der Zelle stattfinden kann. 



   Gemäss vorliegender Erfindung wird eine verbesserte Elektrode zur Anwendung in Zellen für die Elektrolyse wässeriger Salzlösungen, z. B. von Salzlauge, geschaffen. Die Elektrode besteht aus Kohlenstoff, der mit harzförmigen Polymeren eines niederen Alkylesters der Acrylsäure, Methacrylsäure   oder a-Chloracrylsäure   imprägniert ist. 



   Eine derartige Elektrode hat bei Verwendung in elektrolytischen Zellen eine beträchtlich längere Lebensdauer im Vergleich mit Elektroden, die mit anderen Materialien imprägniert sind. Es wird eine viel grössere Steigerung der Härte der Elektroden als bei Verwendung anderer   tImprä-   gniermittel erzielt und diese Härte bleibt, wie gefunden wurde, auch dann bestehen, wenn bereits ein beträchtlicher Anteil der Elektrode abgenützt worden ist. Die Elektrode behält also ihre mechanische Festigkeit bei und bleibt betriebsbereit, wenn andere Elektroden in einem gleicher- weise fortgeschrittenen Zustand der Abnützung in Stücke brechen und gebrauchsunfähig werden. 



  Es wurde auch gefunden, dass so behandelte Elektroden eine viel geringere Polarisation zeigen als in anderer Weise imprägnierte Elektroden, so dass, insbesondere im Falle von Diaphragmenzellen, die Zelle bei einer Spannung betrieben werden kann, die viel näher jener Spannung liegt, die bei Verwendung nichtimprägnierter Elektroden erforderlich ist. Ferner wurde gefunden, dass die Abnützung der Elektroden während des Gebrauches keine Verunreinigung der Zellen hervorruft. Dieser Vorteil stellt weiters einen besonderen Wert im Falle von Diaphragmenzellen dar, da die Verunreinigung der Zelle die Diaphragmen verlegen und den Widerstand der Zelle erhöhen würden. Dieser Umstand ist auch von besonderem Wert bei der Anwendung der Elektroden auf Quecksilberzellen mit fliessenden Quecksilberkathoden. 



   Die erfindungsgemässen Elektroden können bei den verschiedenartigsten, zur Elektrolyse wässeriger   Salzlösungen   dienenden elektrolytischen Zellen angewendet werden, insbesondere für die Elektrolyse von Halogenidlösungen, wobei Chlor entwickelt wird. So können sie als Anoden in elektrolytischen Zellen, in welchen eine Natriumchloridlauge elektrolysiert wird, mit fliessenden Quecksilberkathoden verwendet werden. Sie sind jedoch von besonderem Wert in Diaphragmenzellen, beispielsweise vom Gibbs-oder Hargreaves-Typ, in welchen Natriumchloridlauge elektrolysiert wird. Die Kohlenstoffelektrode besteht vorzugsweise aus imprägniertem Graphit, obwohl auch nicht graphitische poröse Kohlenstoffmassen verwendet werden können. 



   Die erfindungsgemäss anwendbaren Ester entsprechen der Type 
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 wobei mit R Wasserstoff oder eine Methylgruppe oder Chlor und mit X ein niederes Alkylradikal, z. B. das Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-oder Isobutylradikal, bezeichnet ist. Vorteilhafterweise werden die Ester in den harzförmigen Zustand gleich an Ort und Stelle umgewandelt, nachdem die Elektrode damit imprä- 

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 gniert wurde. Zu diesem Zweck können die Ester in teilweise polymerisiertem, aber noch flüssigem Zustande verwendet werden, doch ist es günstiger, sie in monomerem Zustande einzubringen. Zur Förderung der Polymerisation kann ein Polymerisationskatalysator in dem Ester vorhanden sein, z. B.   Benzoylperoxyd   oder Succinylperoxyd ; gewöhnlich sind Mengen in der Grösse von   0-5SO   geeignet.

   Die Polymerisation wird durch Erhitzen bewerkstelligt, z. B. auf   100-140" C   in einer geeigneten Zeitdauer von etwa zwei bis vier Stunden. Vorteilhaft wird ein Anteil von 35 bis   45%   des Porenraumes mit den Polymeren imprägniert. 



   Bei einer Methode zur Durchführung der Erfindung wird eine Anzahl der zu imprägnierenden Kohlenstoff- z. B. Graphitelektroden in einem druckbeständigen Gefäss, welches dann evakuiert wird, gelagert. Das Vakuum wird eine genügend lange Zeit aufrechterhalten, um die Luft aus den Poren der Elektroden zu entfernen. Unter Aufrechterhaltung des Vakuums wird monomeres 
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 zuströmen gelassen und es kann sogar Druck angewendet werden, um das Eindringen der Monomeren in alle Teile der Elektroden zu sichern. Eine verbesserte Imprägnierung kann auch erreicht werden, wenn die Elektroden eine Zeit lang, z. B. 



    -l   Stunde, in dem flüssigen Ester stehen gelassen werden. Nun wird der Überschuss an Monomeren ablaufen gelassen und die Temperatur mehrere Stunden lang auf   100-110 C   gehalten, z. B. 2-4 Stunden lang. Zur Vervollständigung der Polymerisation können die Elektroden mehrere Stunden lang, z. B. 12 bis 20 Stunden mit warmer Luft von 70 bis   800 C   gehärtet oder mehrere Tage lang in einer warmen Atmosphäre stehen gelassen werden. Wenn ein etwa vorhandener Überschuss des polymeren Produktes nach beendeter Polymerisation einen Überzug auf der Elektrode bildet, kann dieser durch Abschaben oder maschinelle Bearbeitung entfernt werden. Die Elektrode ist dann gebrauchsfertig. Eine gleichartige Vorgangsweise kann zur Imprägnierung von Kohlenstoffelektroden mit anderen erfindungsgemässen Estern verwendet werden. 



     PATENTANSPRÜCHE   : 
1. Elektrode zur Anwendung in elektrolytischen Zellen für die Elektrolyse wässeriger Salzlösungen, bestehend aus porösem Kohlenstoff, der mit harzförmigem Kunststoff imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägnierungsmittel aus harzförmigen Polymeren eines niederen Alkylesters der Acrylsäure, Methacrylsäure oder   7. -Chloracrylsäure   besteht.

Claims (1)

1. 2. Elektrode nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff aus Graphitkohlenstoff besteht.

   3. Elektrode nach den Ansprüchen l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 35-45 des Porenraumes mit den Polymeren imprägniert sind.

   4. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff- bzw. Graphitanode mit einem monomeren oder teilpolymerisierten Alkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder 7. -Chloracrylsäure, welcher einen Polymerisationskatalysator gelöst enthält, imprägniert und die Polymerisation in den harzförmigen Zustand an Ort und Stelle in den Poren der Anode vorgenommen wird.