Elektrode für elektrolytisehe Zellen. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode, die für elektrolytische Zel len, insbesondere in %sserzersetzungszellen, bestimmt ist.
Die neue Elektrode besteht aus einer An zahl von Taschen, deren elektrolytisch wirk same Wand aus einem elektrisch leitenden Material besteht und gasdurchlässig ist, wobei mehrere solcher Taschen, die überein anderliegen, durch Kanäle verbunden sind, die jeweils in den obern Teil einer untern Tasche etwas hineinragen, so dass sich in dieser Tasche ein Gaskissen bilden kann.
In der beiliegenden Zeichnung ist der Er findungsgegenstand in mehreren Ausfüh rungsbeispielen dargestellt, und es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Aus führungsbeispiel, Fig. \3 eine Ansicht des ersten Ausfüh rungsbeispiels, Fig. 3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eine Ansicht dieses zweiten Aus führungsbeispiels; Fig. 5 bis 7 zeigen Schnitte durch ver schiedene Ausführungsbeispiele.
In diesen Figuren bezeichnet a die Ta schen, die in einer oder mehreren Reihen übereinander angeordnet, die Elektrode bil den. Die eine Breitseite der Taschen, die der Gegenelektrode bezw. dem dazwischen liegenden Diaphragma zugekehrt ist (die Vorderwand b, siehe Fig. 1), besteht; aus Metall und ist gasdurchlässig, indem sie in bekannter Weise perforiert oder geschlitzt oder sonstwie mit zweckentsprechenden Öff nungen versehen (zum Beispiel Fig. 1 bis 4) oder auch aus Drahtgewebe gebildet ist.
Wenn beide Breitseiten der Elektrode zur Zersetzung benutzt werden, sei es als zwei seitige Unipolarelektrode, oder als Bipolar- elektrode, müssen beide Breitseiten elektrisch leitend und gasdurchlässig sein. Aber auch, wenn nur eine Seite benützt wird, werden die Taschen zweckmässig ganz aus Metall hergestellt; doch ist es in diesem Falle nicht notwendig.
Der grösste Teil des abgeschiedenen Gases wird an der Aussenseite in Form feiner Bläschen entwickelt, die zum Teil durch die Offnungen hindurch, auf die Rückseite der Wand und somit in das Innere der Tasche hinein gelangen. Den Rest, der sich nicht freiwillig in das Tascheninnere begibt, zwingt man hierzu durch geeignete Führungsstücke, zum Beispiel durch Einbau horizontaler Trennstücke <I>lt.,</I> zwischen Elektrodenwand und Diaphragma i, die gleichzeitig als Halt für das Diaphragma dienen können (zum Beispiel Fig. 6).
Als Baustoff für diese Trennstücke kann jedes elel@trolytbeständige Material dienen. Die senkrechte Entfernung der Trennstücke von den obern Schmalseiten der Taschen, denen sie zugeordnet sind, ist je nach Bauart der betreffenden Taschen vorderwand verschieden.
Die im Innern der Tasche sich sammeln den Gase werden durch die obere Schmal wand ,jeder Tasche in geeigneter Weise ab geführt und im allgemeinen in die nächst höhere Tasche geleitet. Die Gasabführungs- rohre oder Kanäle, die beliebigen Querschnitt haben können, sind so gestaltet, da.ss ihr un teres Ende ein geringes Stück: in den Ober teil der untern Tasche hineinragt. Ebenso bleibt der obere Teil der Vorder- und Rück band der Tasche um einen entsprechenden Betrag gasundurchlässig. Hierdurch wird bewirkt, dass sich die im Tascheninnern auf steigenden feinen Gasbläschen am obern Ende jeder Tasche zu einem Gaskissen sam meln.
Sobald dessen Höhe durch weiter hinzukommendes Gas grösser wird als der Be trag, um den die Gasabfuhrrohre oder Ka näle in die Tasche hineinragen, entlädt es sich durch diese in Form grosser Gasblasen. Diese können ihren Weg nach oben dllreh alle darüber befindlichen weiteren Taschen neh men. Es wird dadurch vermieden, dass' sich eine sehr dichte Emulsion des Elektrolyten mit feinen Gasbläschen bildet, die nicht nur zum Schäumen. neigt, sondern auch leicht ,vieder nach aussen- gelangt und infolge ihrer geringen elektrischen Leitfähigkeit den Wider stand der Zelle erhöht.
Da die Gasmenge natur gemäss von unten nach oben zunimmt, so kann es zweckmässig sein, Zahl oder Querschnitt der Kanäle in den obern Taschen gegenüber den untern zu vergrössern. In manchen Fällen erscheint es zwcckinissi"" die grossen Gas blasen all den obern Taschen vorbei, zwi schen oder hinter ihnen oder durch diese selbst hindurchzuleiten, sei es durch beson dere Rohre oder Kanäle,
sei es einfach in den Zwischenräumen zwischen den Taschen oder sie durch längere Verbindungskanäle durch mehrere Taschen hindurch unmittel bar in die obersten oder auch durch diese hindurch bis zur Austrittsstelle des Gases zu leiten (siehe zum Beispiel Fig. 7).
Bei der Gasabgabe aus den Sammel- räumen jeder Tasche werden von den Gas blasen auch grössere Mengen des Elektrolyten der betreffenden Tasche mitgerissen. Der in dieser entstellende U nterdruch bewirkt sofortigen Ersatz durch Naehsaugen von Elektrolytflüssigkeit aus andern Laschen, wodurch eine Durchmischung des Elektro lyten zwischen den einzelnen Taschen statt findet.
LTm diesen Ersatz zu ermöglichen, ist es zweckmässig, für die Elektrolyt strömungen besonders geeignete Kanäle oder Rohre passend geformten Querschnittes ein zubauen (zum Beispiel /' und g in Fig. ?).
Derartige Kanäle oder Rohre müssen nicht unbedingt zwei vertikal benachbarte Taschen miteinander verbinden. Es kann auch zweck mässig sein, in. vertikaler Richtung weiter auseinanderlie-ende Taschen an die Kanäle f und g anzuschliessen, die in diesem Falle. zwischen oder hinter den Taschen oder durch die benachbarten Taschen hindurch geführt werden können (beispielsweise in in Fig. <B>7).</B>
Durch zweckmässige Anordnung und Di mensionierung aller Kanäle oder Rohre wird erreicht, dass aus jeder Tasche nur sehr ge ringe Mengen der Emulsion feiner Gasbläs chen mit der Elektrolytflüssigkeit in die übrigen darüber oder darunter befindlichen Taschen gelangen. Ferner wird dauernder Umlauf des Elektrolyten erzielt, der alle Ta schen umfasst und zum Iion7entrationsaus- tausch zwischen den Taschen sehr wesentlich beiträgt.
Den Konzentrationsaustausch zwischen dem Anolyten und dem Katholyten kann man dadurch fördern, dass man die einem Diaphragma zugeordneten Anoden- und Ka thodentaschen gegenseitig in vertikaler Rich tung verschoben anordnet.
Die obersten Taschen können als Haupt- gassammelraum d (zum Beispiel Fig. 2 und 4) ausgebildet werden. Der obere Teil ihrer Vorderwand wird zu diesem Behufe undurch lässig gebaut.
Der'Vorteil der geschilderten Anordnung besteht darin, dass nahezu beliebig grosse Leistungen durch Zusammenstellen einer entsprechenden Anzahl von Taschen in ver tikaler und horizontaler Richtung zu einer Einheit vereinigt werden können, ohne dass anderweitige Nachteile in Kauf genommen werden müssten, wie dies bei andern Zellen der- Fall ist, wenn man einfach deren Di mensionen vergrössern wollte.
Anstatt einer Vertikalreihe von Taschen können zwei in zwei Ebenen angeordnete Taschenreihen mit den Rückseiten gegen einander gekehrt werden (Fig: 3 und 4), so dass man eine doppelseitig wirkende Elek trode erhält (zum Beispiel Fig. 4 und 7).
Diese kann sowohl als Unipolarelektrode, -,vie als Bipolarelektrode verwendet werden. Im letzteren Falle muss bei der Zusammen stellung der Taschen dafür Sorge getragen werden, dass eine Anoden- vom Kathoden raum trennende, gasundurchlässige Wand vorhanden ist, wodurch eine Trennung des Elektrolyten' und der Gase der beiden be nachbarten Abteilungen bewirkt wird und wozu gegebenenfalls Abdichtungen 1c (Fig. 7) zwischen den Taschen vorzusehen sind.
Die Taschen einer Elektrode 'können alle oder gruppenweise aus einem ,Stück oder wenigen Einzelstücken hergestellt werden; zum Beispiel kann dies durch Guss ge schehen, wobei zweckmässig die Vorderwände aus perforiertem Blech oder dergleichen nachher metallisch leitend aufgesetzt werden. Bei\ dieser Herstellung aus einem Stück ist gleichzeitig die Aufgabe der metallischen Verbindung der Vorderwände mit dem Pol ohne weiteres gelöst.
Bei Bipolarelektroden können auch gleich die Trennwände ' zwischen den einzelnen nebeneinander gestellten Taschen mit dem Rahmen aus einem Stück bestehen. Doppel seitig wirkende Unipolarelektroden (zum Beispiel Fig. 5 und 6) können auch aus nur einer Schicht von Taschen bestehen, indem bei den einzelnen Taschen a (Fig. 1) die Rückwand, wie die Vorderwand mit Öff nungen versehen wird (Fig. 5), durch welche die Gase in den Taschenraum eintreten können.
Die Anordnung kann ferner auch so aus gebildet werden, dass alle Taschen von einer gemeinsamen Wandung umschlossen werden, so dass die Elektrode aus einer grossen Kam mer besteht, die im Innern durch Horizon tal- oder Vertikalwände oder beides in eine Anzahl von Taschen aufgeteilt ist. Die ho rizontal angeordneten Trennwände sind, wie oben beschrieben, mit Gasabführungsrohren oder Kanälen in der Weise versehen, dass Gassammelräume gebildet werden, und eben so können Flüssigkeitsleitungen zu dem er wähnten Zweck vorgesehen sein, genau wie wenn besondere getrennte Taschen verwendet werden. Eine beispielsweise Ausführungs form dieser Art wird in Fig. 6, die keiner weiteren Erläuterung bedarf, veranschau licht.
Das verbrauchte Wasser kann durch automatische Vorrichtungen ersetzt werden, derart, dass eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in jeder Zelle erhalten bleibt.
Zur Kühlung, die bei grossen Leistungen notwendig werden kann, können in oder zwischen einigen Taschen Hohlräume in be liebiger Form vorgesehen werden, die von dem Elektrolyten vollständig getrennt sind und ein flüssiges Kühlmittel aufnehmen.