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Elektrode für elektrolytische Verfahren
Elektroden für elektrolytische Verfahren, insbesondere Anoden für Alkalichlorid-Elektrolysen. die waagrecht angeordnet sind, bestehen häufig aus Graphit, in dem sich einzelne Bohrungen für die Abfüh- rung der Gase, insbesondere des Chlors, befinden. Diese Anoden haben jedoch den Nachteil, dass sie im Laufe der Zeit korrodieren und von Zeit zu Zeit nachgestellt werden müssen, weil zwischen der Anode und der Kathode nur ein sehr geringer Abstand bestehen soll. Es sind auch schon Anoden verwendet worden, die aus Titan, Tantal oder einer Legierung dieser Metalle bestehen, oder mindestens an der Oberfläche mit diesen Metallen versehen sind und die ausserdem einen Überzug aus Platin tragen, weil dieses einen besseren Stromaustritt herbeiführt.
Diese Anoden haben den Vorteil, dass sie eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Um die Elektrolysegase abzuführen, müssten aber auch diese Anoden mit Bohrungen versehen sein ; jedoch wäre es dazu erforderlich, sie ganz aus korrosionsbeständigem Material, z. B.
Titan, herzustellen, was jedoch wirtschaftlich nicht tragbar wäre, Wenn die Anoden im Innern aber z. B. aus Kupfer bestehen, würde dieses einerseits in den Bohrungen dem Angriff der Elektrolyseflüssigkeit ausgesetzt sein ; anderseits wäre es unwirtschaftlich, die Anoden auch im Innern der Bohrungen mit einem korrosionsbeständigen Überzug zu versehen. Schliesslich sind auch Elektroden bekannt, die aus Tantalmanteldrähten mit einer Cu-Seele bestehen und die mit Platin überzogen oder mit einem Platindraht umwickelt sind. Derartige Elektroden haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht gut für eine Verwendung in grösseren Einheiten geeignet sind.
Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrode, insbesondere Anode, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und trotzdem die Vorteile der bekannten Elektroden aufweist. Die erfindungsgemässe Anode besteht aus einzelnen Teilen, die ihrerseits einen Kern aus Kupfer oder einem andern Metall mit guter Leitfähigkeit in Form einer Stange oder eines Rohres haben. Dieser Kern ist mit einem Mantel aus Titan, Tantal oder einer Legierung eines dieser Metalle überzogen. Diese Elektrode ist dadurch gekennzeichnet, dass die durch Verformen, z. B. Walzen, Schmieden oder Hämmern, abgeflachten Rohre oder Stangen in engem Abstand nebeneinander angeordnet sind und an ihrer der Gegenelektrode (Kathode) zugekehrten Seite in an sich bekannter Weise mit Platin oder einem Metall der Platingruppe oder einer Legierung aus Platinmetallen überzogen sind, um einen guten Stromaustritt zu gewährleisten.
Um eine bessere Ausnutzung der Stangen und eine gleichmässige Stromverteilung bei kleinem Abstand der Elektroden zu erreichen, muss also die Oberfläche der Anode möglichst eben sein. Deshalb werden die Stangen oder Rohre erfindungsgemäss in flacher Form für die Elektrode verwendet. Die Stangen oder Rohre werden daher vor oder nach dem Platineren durch Verformung, z. B. Walzen, Schmieden oder Hämmern, flach gedrückt und in dieser Form mit engen Zwischenräumen nebeneinander angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht, dass der gewünschte geringe Abstand zwischen der Anode und der Kathode z. B. bei der Alkalichlorid-Elektrolyse über die ganze Fläche der Elektrode hin eingehalten werden kann, so dass bei waagrechter Anordnung gerade nur noch die Elektrolysegase zwischen den einzelnen Teilen der Anode durchströmen können.
Eine erfindungsgemässe Anode für eine Alkalichlorid-Elektrolyse kann beispielsweise in der Weise hergestellt werden, dass eine lange Stange aus Kupfer mit einem Rohr aus Titan durch gemeinsames Ziehen zu einer ummantelten Stange fest verbunden wird. Diese Stange wird schlangenförmig in der Grösse der gewünschten Anode gelegt und dann so flach gewalzt, dass eine flache Anode mit geringen Abständen zwischen den einzelnen Stangenabschnitten erhalten wird. Die beiden Enden der ausgelegten Stange werden so angebracht, dass sie aus der Elektrolysezelle herausragen und zur Stromzuführung verwendet werden
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können.
Die der Kathode gegenüberliegende Anodenseite wird mit einem Überzug aus Platin oder zweck- mässigerweise einer Platinlegierung versehen. die bis zu 20% Palladium enthält Dabei wird der Überzug in bekannter Weise in einer Stärke von wenigen Mikron aufgebracht. Der Platinüberzug kann natürlich auch in einem früheren Stadium des Herstellungsverfahrens auf das Titan aufgebracht werden, wenn sich dies im Einzelfall als technisch vorteilhaft erweist.
Die mit Titan überzogene Kupferelektrode kann auch in der Weise zu einer Anode verformt werden, dass die Stange bzw. das Rohr zunächst spiralförmig gebogen und dann als Ganzes durch Walzen od. ähnl.
Verformung flachgedrückt wird.
Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, verhältnismässig kurze Stan- gen aus Kupfer mit einem Mantel aus Titan nebeneinander anzuordnen. wobei jede Stange mit einer oder zwei Stromzuführungen versehen ist. In diesem Fall ist der Teil der Stange, der sich im Elektrolyten be- findet, abgeflacht, um die Stange besser auszunutzen und einen gleichmässigeren Abstand von der Ka- thode zu gewährleisten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch darin, dass durch die Anordnung und Form der mit
Titan überzogenen und flachgedrückte Kupferstangen oder-röhre gewährleistet ist, dass die Elektrolyse- gase auch bei Verwendung für eine waagrechte Elektrode in der Alkalichloridelektrolyse aus dem Elektro- lyten austreten können, dass dabei die der Kathode zugekehrte Seite weitgehend eben ist und damit grosse
Teile davon der Kathode möglichst nahe gebracht werden können und dass trotzdem zu wirtschaftlich tragbaren Bedingungen von der Korrosionsfestigkeit des Titans, der guten Leitfähigkeit des Kupfers und der guten Stromabgabefähigkeit des Platins Gebrauch gemacht wird.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Elektrode :
Fig. l zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Elektrolysezelle. Dabei ist 1 die Zellenwand, 2 die Quecksilberkathode am Boden der Elektrolysezelle. über der die Kochsalzlösung 3 steht. In geringem Abstand zur Quecksilberkathode ist die erfindungsgemässe Anode 4 angebracht, von der im Querschnitt die einzelnen abgeflachten Stangen zu sehen sind. Bei jeder Stange ist zu erkennen, dass sie aus einem Kern 5 und einem Mantel 6 besteht. Ausserdem besteht zwischen den einzelnen Stangen nur ein geringer Abstand 7, durch den gerade die Elektrolysegase durchgehen können. Von den beiden Enden der Anode führt die Zuleitung 8 zum positiven Pol der Stromquelle.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Anode entsprechend der Linie 2-2 in Fig. 1. Es ist zu sehen, dass die Anode 4 aus einer Stange besteht, die in schlangenförmigen Windungen so ausgelegt ist, dass zwischen den Stangenabschnitten nur ein enger Abstand 7 besteht, Fig. 3 stellt eine aus kurzen Stücken aufgebaute Elektrode dar, von der drei Elemente gezeigt sind. Die Stromzuführungen werden hier an den senkrechten, aus dem Elektrolyten herausragenden Enden 9 angebracht. Die einzelnen Elemente bestehen aus flachgewalzten und dann rechtwinkelig gebogenen Stangen mit einem Kupferkern 5 und einem Titanmantel 6.