La présente invention a pour objet une cellule d'électrolyse a électrodes
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de solutions aqueuses d'halogénures de métaux alcalins.
Dans le brevet belge principal 780 912 du 20.3.1972, au nom de la Demanderesse, on décrit et revendique une cellule d'électrolyse comprenant
des cathodes alternant avec des anodes sensiblement verticales et sensiblement parallèles, les anodes comprenant des plaques ou des rangées de plaques en un
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deux faces; d'une couche comprenant un métal ou un composé d'un métal du groupe
du platine, et dont la partie'inférieure est fixée à un socle formant la sole
de la cellule, et est connectée à une amenée de courant, ladite cellule étant caractérisée en ce que l'amenée de courant comprend des barres métalliques qui s'étendent respectivement entre les plaques ou les rangées de plaques, et qui
sont serrées entre ces plaques par un organe de serrage connu en soi, la partie inférieure des plaques, les barres métalliques et l'organe de serrage étant
noyés et scellés dans une casse en un matériau rigide non conducteur de l'électricité et de la chaleur, constituant le socle précité et retenant verticalement et latéralement les anodes.
La cellule suivant le brevet principal est de construction simple et économique et présente un encombrement minimum. Elle réduit par ailleurs au
minimum le risque d'une déformation des anodes, en service, sous l'action de contraintes d'origine thermique.
Dans la cellule du brevet principal, les barres métalliques sont protégées par le socle contre l'action corrosive de l'électrolyte, et elles peuvent
par conséquent être réalisées en un matériau bon conducteur de l'électricité,
par exemple en cuivre ou en aluminium. Le socle peut être aisément fabriqué
en béton coulé autour des barres métalliques et de la partie inférieure des plaques d'anodes. On utilise de préférence un béton dont le liant contient
une résine de polyester résistant à l'action corrosive de l'électrolyte et des produits de l'électrolyse.
Pendant le fonctionnement de la cellule, les barres métalliques d'amenée
de courant sont le siège d'un échauffement par effet Joule, entraînant une dilatation des barres et l'apparition de tensions de traction dans le socle. Lorsque la cellule fonctionne sous une densité de courant élevée, l'importance
de ces tensions internes peut parfois devenir suffisante pour provoquer une fissuration du socle avec, comme conséquence, une infiltration de l'électrolyte jusqu'aux barres métalliques, suivie d'une corrosion rapide de celles-ci.
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au voisinage de la face du socle, qui est traversée par les barres métalliques d'amenée de courant.
L'invention vise à perfectionner la cellule faisant l'objet du brevet principal, de manière à réduire le risque d'une fissuration du socle, en service. Elle concerne à cet effet une cellule d'électrolyse conforme à la revendication.! du brevet principal, comprenant des cathodes alternant avec
des anodes sensiblement verticales et sensiblement parallèles, les anodes comprenant des plaques ou des rangées de plaques en un matériau filmogène, qui sont revêtues chacune, sur une partie au moins de leur deux faces, d'une couche comprenant un métal ou un composé d'un métal du_groupe du platine, et dont la partie inférieure est fixée à un socle formant la sole de la cellule, et est connectée à une amenée de courant, ladite amenée de courant comprenant des barres métalliques qui s'étendent respectivement entre les plaques ou les rangées de plaques, et qui sont serrées entre ces plaques par un organe de serrage connu en soi, la partie inférieure des plaques, les barres métalliques et l'organe de serrage étant noyés et scellés dans une masse en un matériau rigide non conducteur de l'électricité et de la chaleur,
constituant le socle précité et retenant verticalement et latéralement les anodes. Suivant l'invention, le socle présente une encoche qui s'ouvre à travers une face du socle, traversée par les barres métalliques, et qui est traversée par lesdites barres, ladite encoche étant remplie d'un joint souple et élastique, entourant les barres et adhérant à celles-ci et aux parois de l'encoche.
Dans la cellule suivant l'invention, le joint souple et élastique reprend élastiquement une partie des contraintes de traction exercées par la dilatation des barres métalliques dans le socle. Toutes autres choses égales, l'invention réduit ainsi les effets des contraintes d'origine thermique au sein du socle, principalement dans la zone voisine de sa face susdite qui est traversée par les barres métalliques d'amenée de courant.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le joint souple et élastique est un élastomère coulé dans l'encoche et polymérisé in situ, au contact de l'air ambiant. Il peut comprendre, par exemple, le caoutchouc
DPR 336 (marque déposée par H.V. Hardman Co.), ou une gomme à base de silicone telle que celles connues sous les marques déposées Silopren KI et Silopren K3
(Bayer) et Silastic RTV 589 (DOW Corning Corp.).
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, destinée à améliorer la résistance mécanique du socle, celui-ci est réalisé en un béton comprenant, outre du sable et des graviers siliceux, des microsphères en verre, le liant étant une résine de polyester résistant à la corrosion par l'électrolyte et les produits de l'électrolyse. La présence des microsphères en verre a pour effet d'améliorer les caractéristiques mécaniques du socle. Elles ont de préférence une granulométrie comprise ente 100 et 300 microns, et leur teneur panai les constituants du béton, sans le liant, est avantageusement de
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Des particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante des figures annexées qui représentent, à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation particulière de la cellule suivant l'invention.
La figure 1 est une vue partielle, en section longitudinale verticale, d'une forme de réalisation de l'assemblage anodique et du socle d'une cellule conforme à l'invention, destinée à la production de chlore par électrolyse d'une saumure de chlorure de sodium ou de potassium ; La figure 2 est une vue latérale, dans le sens de la flèche II de la figure 1.
Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
La cellule représentée aux figures comprend, sur une embase 1 en béton armé, un socle 2 formant la scie 3 de la cellule et supportant les anodes. Celles-ci sont constituées de rangées parallèles de plaques 4 en métal filmogène ou en un alliage de métal filmogène, recouvertes, sur une partie au moins de chaque face, d'un revêtement électrocatalytique, catalysant la décharge des ions chlore.
De manière connue en soi, le métal filmogène peut être choisi parmi le groupe du titane, du tantale, du niobium, du zirconium et du tungstène. Le revêtement électrocatalytique peut comprendre un métal ou un composé d'un métal du groupe du platine, tel que le platine, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium et l'iridium.
Les plaques d'anodes 4 sont engagées et serrées, à leur partie inférieure, entre des barres d'amenée de courant 5, de préférence en cuivre ou en aluminium, noyées et scellées dans le socle 2. Les barres 5 traversent une face latérale 6 du socle 2, de manière permettre leur connexion à la borne positive d'une source de courant continu, ou en s�rie avec une cellule d'électrolyse voisine.
Dans la direction transversale aux plaques d'anodes 4, les rangées de plaquée 4 et les barres 5 qui y sont fixées, sont réparties en plusieurs ensembles anodiques distincts,- en l'occurrence quatre ensembles de cinq anodes
et quatre barres, dans le cas de la figure 2.
Suivant l'invention, une encoche 7 est ménagée dans le socle 2,.autour
des barres métalliques 5 de chaque ensemble anodique, en avant des plaques d'anodes 4, ladite encoche 7 s'ouvrant à travers la face 6 susdite du socle 2. Les encoches 7 sont remplies d'un joint souple et élastique 8, adhérant aux parois de l'encoche et aux barres métalliques S.
Pour réduire davantage les effets des contraintes d'origine thermique au sein du socle 2, la partie inférieure des plaques 4 et les barres 5 de chaque ensemble anodique sont avantageusement enveloppées dans une membrane élastique, non représentée, comme décrit et revendiqué dans le brevet principal. Cette membrane élastique est de préférence étanche et inerte vis-à-vis de l'électro-
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Pour fabriquer la cellule représentée aux figures, on construit plusieurs et.sembles anodiques, en assemblant des plaques d'anodes 4 entre des barres métalliques 5. On engage un manchon en verre cellulaire autour des barres 5 de chaque ensemble anodique ainsi réalisé, en avant des plaques 4, ces manchons ayant des dimensions correspondant à celles des encoches 7 précitées.
On réalise par ailleurs un béton en mélangeant par exemple 75 !! en poids de sable et de graviers siliceux et 25 Z en poids de microsphères en verre,
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sation sous vide, on ajoute à ce mélange une résine de polyester,connue sous la marque déposée Atlac (Atlas Chemical Industries).
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le béton autour des barres métalliques 5 et des manchons en verre cellulaire, en appliquant le procédé décrit et revendiqué dans le brevet principal.
Après prise et durcissement du béton, on extrait le verre cellulaire pour former les encoches 7 dans le socle 2, puis on fait pivoter l'assemblage anodique et son socle de manière à placer les barres 5 verticalement, les encoches 7 étant orientées vers le haut. On coula ensuite dans celles-ci un élastomère capable de polymériser in situ à l'air, par exemple le caoutchouc
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on replace l'assemblage anodique dans sa position normale, puis on continue le montage de la cellule, en appliquant le procède du brevet principal.
Dans une variante non représentée de l'invention, un presse-étoupe est engagé dans chaque enceinte 7, autour des barres 5, pour retenir et comprimer les joints 8.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux formes de réalisation qui précèdent, de nombreuses modifications pouvant y être apportées.
REVENDICATIONS
The present invention relates to an electrolysis cell with electrodes
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aqueous solutions of alkali metal halides.
In main Belgian patent 780 912 of March 20, 1972, in the name of the Applicant, an electrolysis cell is described and claimed comprising
cathodes alternating with substantially vertical and substantially parallel anodes, the anodes comprising plates or rows of plates in one
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two sides; a layer comprising a metal or a compound of a metal from group
plate, and the lower part of which is fixed to a base forming the sole
of the cell, and is connected to a current lead, said cell being characterized in that the current lead comprises metal bars which respectively extend between the plates or the rows of plates, and which
are clamped between these plates by a clamping member known per se, the lower part of the plates, the metal bars and the clamping member being
embedded and sealed in a case made of a rigid material non-conductive of electricity and heat, constituting the aforementioned base and vertically and laterally retaining the anodes.
The cell according to the main patent is of simple and economical construction and has a minimum bulk. It also reduces to
minimum the risk of deformation of the anodes, in service, under the action of thermal stresses.
In the cell of the main patent, the metal bars are protected by the base against the corrosive action of the electrolyte, and they can
therefore be made of a material that is a good conductor of electricity,
for example copper or aluminum. The base can be easily manufactured
concrete poured around the metal bars and the lower part of the anode plates. A concrete is preferably used in which the binder contains
a polyester resin resistant to the corrosive action of the electrolyte and the products of electrolysis.
While the cell is in operation, the metal feed bars
current are the site of heating by the Joule effect, leading to expansion of the bars and the appearance of tensile tensions in the base. When the cell is operating under high current density, the importance
of these internal tensions can sometimes become sufficient to cause cracking of the base with, as a consequence, infiltration of the electrolyte to the metal bars, followed by rapid corrosion thereof.
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in the vicinity of the face of the base, which is crossed by the metal bars for supplying current.
The invention aims to improve the cell which is the subject of the main patent, so as to reduce the risk of the base cracking, in service. To this end, it relates to an electrolysis cell according to claim.! of the main patent, comprising cathodes alternating with
substantially vertical and substantially parallel anodes, the anodes comprising plates or rows of plates made of a film-forming material, which are each coated, on at least part of their two faces, with a layer comprising a metal or a compound of a metal of the platinum group, and the lower part of which is fixed to a base forming the bottom of the cell, and is connected to a current lead, said current lead comprising metal bars which respectively extend between the plates or the plates. rows of plates, and which are clamped between these plates by a clamping member known per se, the lower part of the plates, the metal bars and the clamping member being embedded and sealed in a mass of a rigid non-conductive material of the electricity and heat,
constituting the aforementioned base and vertically and laterally retaining the anodes. According to the invention, the base has a notch which opens through a face of the base, crossed by the metal bars, and which is crossed by said bars, said notch being filled with a flexible and elastic seal, surrounding the bars. and adhering thereto and the walls of the notch.
In the cell according to the invention, the flexible and elastic seal elastically takes up part of the tensile stresses exerted by the expansion of the metal bars in the base. All other things being equal, the invention thus reduces the effects of stresses of thermal origin within the base, mainly in the zone adjacent to its aforesaid face which is crossed by the metal bars for supplying current.
In a preferred embodiment of the invention, the flexible and elastic seal is an elastomer cast in the notch and polymerized in situ, in contact with ambient air. It may include, for example, rubber
DPR 336 (registered trademark of H.V. Hardman Co.), or a silicone-based gum such as those known under the trademarks Silopren KI and Silopren K3
(Bayer) and Silastic RTV 589 (DOW Corning Corp.).
In an advantageous embodiment of the invention, intended to improve the mechanical strength of the base, the latter is made of a concrete comprising, in addition to sand and siliceous gravel, glass microspheres, the binder being a polyester resin. resistant to corrosion by electrolyte and electrolysis products. The presence of the glass microspheres has the effect of improving the mechanical characteristics of the base. They preferably have a particle size of between 100 and 300 microns, and their content among the constituents of the concrete, without the binder, is advantageously
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Features and details of the invention will become apparent from the following description of the appended figures which represent, by way of example only, a particular embodiment of the cell according to the invention.
FIG. 1 is a partial view, in vertical longitudinal section, of an embodiment of the anode assembly and of the base of a cell according to the invention, intended for the production of chlorine by electrolysis of a brine of sodium or potassium chloride; Figure 2 is a side view, in the direction of arrow II of Figure 1.
In these figures, the same reference notations designate identical elements.
The cell shown in the figures comprises, on a base 1 made of reinforced concrete, a base 2 forming the saw 3 of the cell and supporting the anodes. These consist of parallel rows of plates 4 of film-forming metal or of a film-forming metal alloy, covered, on at least part of each face, with an electrocatalytic coating, catalyzing the discharge of chlorine ions.
In a manner known per se, the film-forming metal can be chosen from the group of titanium, tantalum, niobium, zirconium and tungsten. The electrocatalytic coating can comprise a metal or a compound of a platinum group metal, such as platinum, ruthenium, rhodium, palladium, osmium and iridium.
The anode plates 4 are engaged and clamped, at their lower part, between current supply bars 5, preferably of copper or aluminum, embedded and sealed in the base 2. The bars 5 pass through a side face 6 of base 2, so as to allow their connection to the positive terminal of a direct current source, or in series with a neighboring electrolysis cell.
In the direction transverse to the anode plates 4, the rows of cladding 4 and the bars 5 which are fixed thereto are distributed into several distinct anode sets, - in this case four sets of five anodes
and four bars, in the case of figure 2.
According to the invention, a notch 7 is provided in the base 2, around
metal bars 5 of each anode assembly, in front of the anode plates 4, said notch 7 opening through the aforementioned face 6 of the base 2. The notches 7 are filled with a flexible and elastic seal 8, adhering to the notch walls and metal bars S.
To further reduce the effects of thermal stresses within the base 2, the lower part of the plates 4 and the bars 5 of each anode assembly are advantageously enveloped in an elastic membrane, not shown, as described and claimed in the main patent. . This elastic membrane is preferably waterproof and inert with respect to the electro-
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To manufacture the cell shown in the figures, several anode sets are constructed, by assembling anode plates 4 between metal bars 5. A cellular glass sleeve is engaged around the bars 5 of each anode assembly thus produced, forward. plates 4, these sleeves having dimensions corresponding to those of the aforementioned notches 7.
Concrete is also produced by mixing for example 75 !! by weight of sand and siliceous gravels and 25% by weight of glass microspheres,
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Under vacuum, a polyester resin, known under the trademark Atlac (Atlas Chemical Industries), is added to this mixture.
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the concrete around the metal bars 5 and the cellular glass sleeves, by applying the process described and claimed in the main patent.
After setting and hardening of the concrete, the cellular glass is extracted to form the notches 7 in the base 2, then the anode assembly and its base are rotated so as to place the bars 5 vertically, the notches 7 being oriented upwards. . An elastomer capable of polymerizing in situ in air, for example rubber, was then poured into them.
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the anode assembly is replaced in its normal position, then the assembly of the cell is continued, by applying the procedure of the main patent.
In a variant not shown of the invention, a cable gland is engaged in each enclosure 7, around the bars 5, to retain and compress the seals 8.
The invention is obviously not limited to the preceding embodiments, numerous modifications being able to be made thereto.
CLAIMS