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unmittelbare Berührung mit dem Elektrolyten bringt, das Zusammenfliessen des naszierenden Natriums und gewährleistet dadurch eine ausgezeichnete Ausbeute und dies selbst dann, wenn das Bad *selbst in nicht @ unerheblichem Masse durch Fremdkörper verunreinigt ist.
Nach vorliegender Erfmdung wird anstatt der bisherigen Betriebaunterbrechung bei wesentlichem Nachlassen der Ausbeute einfach die Kathode, die sich während des Betriebes mit einem rauhen Überzug bedeckt hat, aus dem Bad herausgezogen und durch eine reine mit glatter Oberfläche ersetzt. Dies kann, wenn man die Kathode leicht auswechselbar gemacht bat, ohne wesentliche Unterbrechung des Betriebes geschehen, der sich auf diese Weise zu einem kontinuierlichen. mit stets gleichbleibender Ausbeute gestaltet.
Man braucht nicht, wie bisher, für die Elektrolyse ein möglichst reines Atznatron zu
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Überzug bedeckt sein und muss öfter ersetzt werden. Eine rauh gewordene Kathode kann aber durch Waschen und Scheuern leicht wieder glatt gemacht werden, da die Kathoden leicht auswechselbar angeordnet sind. Die hiezu dienliche Anordnung kann in verschiedener Weise
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt und zwar ist Fig. 1 PIII Schnitt nach 3-3 der Fig. 2 und diese ein solcher nach 1-1 der Fig. 1. Die Vorrichtung besteht aus einem Gefäss aus Gusseisen oder dergl. von beliebigem Querschnitt, zum Beispiel quadratisch mit abgerundeten Ecken. Darin hängt an Stangen C, die gleichzeitig als Strom- zuleitung dienen, die zylindrische Anode B, z. B. aus Eisen oder Stahl. Innerhalb dieser Anode befindet sich eine Kathode, die aus im Kreis angeordneten kupfernen Stäben t besteht, deren Abstand von der Anode durch Versuche festgestellt wurde. Die Stäbe t sind an einer Krone D aus demselben Metall befestigt. An ihr sitzt ferner mit Armen die stromabführende Stange d.
Diese ist oben mit Hilfe von Bolzen, Klammern oder sonst einer geeigneten Vorrichtung ab- nehmbar an irgend einem geeigneten Halter befestigt, derart, dass die an ihr sitzende Kathode leicht ausgewechselt werden kann. Ein kreisrunder Zylinder E aus Eisen, Stahl oder dergl. ist konzentrisch zu den Elektroden aufgehängt. Er taucht teilweise in den Elektrolyten und dient als Scheidewand zwischen dem von der Anode aussen aufsteigenden Sauerstoff und dem von der Kathode innen aufsteigenden Wasserstoff nebst dem metallischen Natrium. Das Gefäss A ruht auf dem Mauerwerk F.
Eine von diesem gebildete Kammer enthält einen in eine elektrische Stromieitung von grosser Intensität eingeschalteten Heizkörper G zur elektrischen Beheizung des Gefässes A, das durch schlech. t leitendes Material vor Wärmeausstrahlung geschützt ist.
Zur Inbetriebsetzung der Vorrichtung füllt man das Gefäss A mit Ätznatron in Stücken und leitet den elektrischen Strom in den Heizkörper G, so dass dieser rotglühend wird. Hiedurch wird das Ätznatron in A zum Schmelzen gebracht. Alsdann schaltet man den elektrolytischen Strom ein und der Betrieb ist im Gange. Nun wird der Heizkörper G'ausgeschaltet und das
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dctu Bad findet, in Fluss gehalten. Unter der Einwirkung des elektrischen Stromes steigt freier Sauerstoff an der Anode auf und entweicht an der Oberfläche ausserhalb der Scheidewand E (Fig. 2). An der Kathode entwickelt sich Wasserstoff gleichzeitig mit dem metallischen Natrium
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wand E.
Die aufsteigenden Natriumkügelchen vereinigen sich an der Oberfläche und breiten sich !'lf dem geschmolzenen Ätznatron zu Blättchen aus, ähnlich wie geschmolzenes Wachs. Man sammelt sie mit einer gelochten Kelle, ause der das geschmolzene Atznatron zurückläuft. Das . ersetzte Alkali wird periodisch oder ständig durch frisches ersetzt.
Die eigentämlichen baulichen Merkmale der Vorrichtung bestehen ausser der Auswechsel- et rkei t der Kathode darin, dass die aus einzelnen voneinander abstehenden Stäben bestehende Kathode eine grosse kreisförmige Entwicklung der beiden Elektroden ergibt. Die Anode hat trill grosse wirksame Oberfläche, während die Kathode nur eine kleine wirksame Oberfläche mit grosser Wirkungssphäre besitzt.
Das praktische Ergebnis dieser Anordnungen ist das folgende : Die Anode wird infolge threw grossen Oberfläche nur unbedeutend oxydiert ; daher kann man solche aus Blech, Weicheisen oder Weichstahl anwenden, die trotzdem dauerhaft sind. Diese grosse Anodcnnäche in Verbindung mit der Verteilung der Stäbe bietet dem Strom einen weiten Durchgangsquerschnitt, so dass man zwischen Anode und Kathode hinlänglichen Raum lassen kann, um Sauerstoff und Natrium getrennt-jedes von seiner Seite aus-an die Oberfläche gelangen zu lassen, ohne PIU Diaphragma anzuwenden. Die Teilung der Kathode in kleine Elemente in Form von vertikalen runden Stäben hat ein weiteres besonderes Ergebnis.
Das Natrium, das sich rings um einen gereinigten glatten Stab entwickelt, bildet eine Hülle, die ihn umgibt ; diese wird durch in die Höhe stergendes Natrium verstärkt und dieses verlässt den Kern nur in Kügelchen, die dick genug sind. um den zerstörenden Einwirkungen ihrer Umgebung hinlänglichen Widerstand zu legten. Auf dice Weise dient der Stab dem aufsteigenden Metall als Führung und macht ein Diaphragma umsomehr entbehrlich
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Nach einer gewissen Zeit (12, 24 oder 48 usw. Stunden) des Betriebes wird, wie oben bemerkt, eine stetige Abnahme an der Ausbeute des Natriums beobachtet. Die Ausbeute sinkt bis auf 50% der ursprünglichen und es ereignet sich, manchmal scheinbar ohne ersichtliche äussere Ursache, dass sich das Bad stark erhitzt und die Ausbeute eine nur ganz geringe wird.
Nach vorliegender Erfindung erhalt die Vorrichtung in diesem Falle ihre volle Leistungsfähigkeit zurück, wenn man die wirksame Oberfläche der Kathode in der eingangs beschriebenen Weise erneuert. Zu diesem Zweck unterbricht man für einige Augenblicke den Strom, löst die Kathode von ihrem Halter, zieht sie aus dem Bad und taucht die Stäbe in Wasser oder in eine wässerige Lösung, z. B. von Atznatron. Nach diesem Abwaschen, das schnell und ohne Gefahr durch Eintauchen oder Abspritzen geschehen kann, wird die Kathode wieder eingesetzt und an dem Halter befestigt. Der Strom wird wieder eingeschaltet und es entwickelt sich wieder Natrium in reichlichen, ziemlich starken Kügelchen. Man kann also durch ein periodisches Abwaschen der Kathode einen normalen und langandauernde Betrieb mit vorliegender Vorrichtung erzielen.
Natürlich kann man auch eine zweite blanke Kathode bereit halten, die man sofort nach der Herausnahme der rauh gewordenen einsetzt und so die Betriebsunterbrechung zu einer kaum merklichen macht.
In den Fig. 4 und 7 ist bei E2 eine andere Ausführungsform der Scheidewand dargestellt.
Das sich unter ihr ansammelnde Metall steigt in dem Rohr e in die Höhe und wird von dort herausgenommen. Mit Hilfe dieser oben geschlossenen Scheidewand wird das Metall der schädlichen Wirkung der Aussenluft entzogen und deshalb ist diese oben geschlossene Scheidewand der zuerst beschriebenen ringförmigen, völlig offenen vorzuziehen. Fig. 3 ist eine Draufsicht von Fig. 4 mit weggelassener Scheidewand E2, Fig. 5 ein Horizontalschnitt durch den Heiz- körper (7 und Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Kathode.
Selbstredend lassen sich auch noch andere Ausführungsformen denken. So kann man auch parallele geradlinige Elektroden anwenden, ohne der Vorrichtung ihren Charakter wesentlich zu nehmen. Eine solche Anordnung ist in den Fig. 8 und 9 der Zeichnung dargestellt. Es sind flache Elektroden B und < in mehrfacher Anzahl vorhanden, die miteinander abwechseln, wobei mit einer Anode begonnen und mit. einer solchen geendigt wird. Die Scheidewand E3, innerhalb deren sich das Natriummetall ansammelt, hat hier eine langgestreckte Form, die man auch zu einer oben geschlossenen Scheidewand nach E2 der Fig. 4 und 7 ausbilden kann. Jede der Kathoden ist mit einer solchen Scheidewand vorsehen. Die Anoden B2 sind Blechtafeln und die Kathoden haben die Gestalt von Kämmen oder Rechen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Darstellung von metallischem Natrium durch Elektrolyse von feuer- flüssigem Ätznatron, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kathode je nach Bedarf periodisch aus dem Bad herausnimmt und durch eine reine bezw. gereinigte ersetzt, um selbst bei Verwendung von unreinem Ätznatron gute Ausbeuten zu erzielen.
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gekennzeichnet, dass die Kathode leicht auswechselbar angeordnet ist.