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Verfahren zur Herstellung von Anoden für die Elektrolyse von Natriumchloridlösungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Anoden für die Elektrolyse von Natriumchlo- ridlösungen, wobei auf das Anodengrundmaterial ein Gemisch aus thermoplastischem Kunststoff, Graphitpulver undeinemorganischenLösungsmittel aufgebracht wird, worauf nach dem Abdunsten des organischen Lösungsmittels auf dem Anodengrundmaterial eine Schicht von thermoplastischem Kunststoff und minde- stens 40 Gew.-% Graphitpulver hinterbleibt.
Bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Chlor und Ätznatron durch Elektrolyse von Salzlösungen werden gewöhnlich vollständig aus Graphit bestehende Anoden verwendet. In der üblichen Zelle können sich diese Graphitanodenhinsichtlich ihrer Form und ihrer Anordnung in der Zelle etwas voneinander unterscheiden. In manchen dieser Zellen, z. B. in Zellen mit strömender Quecksilberkathode, können die Anoden aus Graphitstäben oder aus horizontalen Platten bestehen, die sich vom Deckel aus in die Salzlösung hinein erstrecken. In andern Fällen können die Anoden an andem Graphitstäben befestigt sein, welche die Deckel oder Seitenwände der Zelle durchsetzen.
Diese Graphitanoden haben sich im technischen Betrieb einigermassen bewährt, weisen aber eine Anzahl von Nachteilen auf. Derwichtigste dieser Nachteile ist die rasche Abnutzung der Anoden während der Elektrolyse. Diese rasche Abnutzung bewirkt zweifellos eine Vergeudung von elektrischer Leistung, well die fortschreitende Abnutzung der Anoden zu einer Vergrösserung des Elektrodenabstandes führt. Um dies auszugleichen, ist es im allgemeinen notwendig, die Anoden in der Zelle in ziemlich kurzen Zeitabständen nachzustellen. Dies erfordert natürlich eine zusätzliche Manipulation, die aber die auftretenden Schwierigkeiten nicht immer vollkommen behebt. Die Abnutzung der Anoden setzt aber nicht nur den Wirkungsgrad herab, sondern bedingt auch einen Graphitverlust.
Nach einer längeren Betriebsdauerwird dieser Graphitverlust beträchtlich, wobei sichGraphitstücke von den Anodenplatten loslösen und am Boden der Zelle absetzen.
Als Mittel gegen den Zerfall von Graphitanoden wurde in der österr. Patentschrift Nr. 164802 bereits vorgeschlagen. Graphitanoden mit einem Kunststoffmaterial zu imprägnieren. Ein Nachteil bei diesen Anoden ist die Tatsache, dass nur ein Teil der Porenräume mit dem Monomeren gefüllt ist und die Imprägnierung der Anode ungleichmässig erfolgt.
Durch die Schweizer Patentschrift Nr. 222793 ist die Herstellung von Anoden bekannt, die durch Erhitzen und Pressen einer Graphitpulvermischung mit einem Bindemittel aus Schwefel, Polyvinylchlorid oderPolystyrolerzeugtwerden. Ausder Mischung können durchpressen Blöcke hergestellt oder eine Schicht auf einem Kernmaterial gebildet werden. Bei diesem Verfahren werden Graphit und Bindemittel zuerst erhitzt, dann gerührt und schliesslich gekühlt, worauf eine körnige Mischung erhalten wird, die 1m kalten Zustand in die gewünschte Form gepresst wird.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 632, 781 ist ferner ein Herstellungsvexfabren für btpolare Elektroden für Trockenbatterien beschrieben, bei dem die Kathode durch Überziehen einer Zinkplatte mit einer Mischung vonPolyvinylacetat oder Vinylchloridacetat mit Graphit, einem Weichmacher und einem organischen Lö- sungsmittel gebildet wird. Der vorzugsweise Anteil des Graphits beträgt in diesem Falle nur 18 bis 19 %. Die bekannten Anoden weisen insgesamt eine zuwenig harte Oberfläche auf und sind für den Verwendung9zweck bei Elektrolysen der erwähnten Art nicht widerstandsfähig.
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werdenden.
Dabei wird natürlich kein Weichmacher verwendet, denn dieser würde für die Zellen bei der Elektrolyse sogar schädlich sein.
Die erfindungsgemässen Anoden können einfach durch Mischen von Graphitpulver mit einem Kunststoff und einem Lösungsmittel hergestellt werden. Beispielsweise kann man das Graphitpulver mit einer Lösung von Cellulosenitrat in Amylacetat mischen und das Material zu Platten oder Blöcken verpressen.
Man kann aus den genannten Bestandteilen auch ein Gemisch herstellen, das die Konsistenz eines Anstrichstoffes hat, der dann auf einen geeigneten Kern aufgestrichen oder gespritzt werden kann. Ferner kann man einen geeigneten leitenden Gegenstand, der den Kern der Anode bildet, in ein Gemisch eintauchen und den entstehenden Überzug zu einer harten, festen Masse abbinden lassen.
Als leitende Grundmatsrialian für den Anodenkern, der mit der erfindungsgemässen Masse überzogen wird, können alle leitenden Metalle, aber auch Platten oder Blöcke aus Graphit verwendet werden. Vorteilhaft können die leitenden Kerne aus Eisen :, Blei oder ble1liberzogenem Eisen bestehen. Als besonders zweckmässig hat sich jedoch die Verwendung von Titan oder Tantal oder von mit einem dieser Metalle überzogenem Stahl erwiesen. Überraschenderweise haben die aus Graphit und Kunststoff bestehenden Anodenmaterialien eine so gute elektrische Leitfähigkeit, dass sie in Elektrolysezellen der beschriebenen Art
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lyse weit widerstandsfähiger als Graphit.
Ausserdem können die erfindungsgemässen Anoden mit viel höherer Pxäzision geformt oder gepresst werden, als es bsi ausschliesslich aus Graphit bestehenden Anoden möglich ist. Dies ist von nicht geringer Bedeutung, weil die Spannung und damit der Elektrizitätsverbrauch der Zelle so niedrig wie möglich sein soll.
Als Kunststoff eignet sich Cellulosenitrat ausgezeichnet für den vorliegenden Zweck. Es wurde gefunden. dasPolymethylmethacrylat ebenso geeignet ist und Anoden ergibt. die besonders hart sind und eine widerstandsfähigs Oberfläche besitzen. In diesem Fall kann das. Polymere vor der Mischung mit Graphitpulver in Dichloräthan oder einer Mischung von Dichloräthan und Aceton aufgelöst werden.
Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beispiele erläutert, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt : Beispiel l : In einer mit einer Graphitanode versehenen Zelle wurde eine Salzlösung mit einem Gehalt von 10 % Natriumchlorid bei einer Temperatur von 60 C und einer anodischen Stromdichte von 0, 25 A/cm elektrolysisrt. Es wurde eine Anodenabnutzung von 0, 01mm pro Stunde beobachtet. Die Zellenspannung betrug 3, 3 V.
Eine der ersten in jeder Hinsichr gleiche zweite Graphitanode wurde durch Aufstreichen eines Gemisches von 1 Teil Graphitpulver, 0,2 Teilen Nitrocellulose, 0, 8 Teilen Amylacetat und 6 Teilen Aceton
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und trocken war, während die Dicke des aufgesirichenen Überzuges l mm betrug. Diese Anode wurde nun an Stelle der ersten in die Elektrolysezelle eingesetzt, die mit dem gleichen Elektrolyten, der gleichen Stromdichte und der gleichen Temperatur betrieben wurde. Es wurde keine erkennbare Abnutzung beobachtet. Bei dieser Anode betrug die Zellenspannung 3, 25 V.
B e i s p i e l 2# Eine erfindungsgemässe Anode mit einem Titankern und einer 0,87 mm starken Schicht aus 71% Graphitpulver und 29 % Polymethylmethacrylat nurds 262 Stunden bei der Elektrolyse einer Na- triumcbloridlösung benützt, wobei keinerlei nennenswerte Abnützung des Anodenmaterials festgestellt werden konnte.