CH180682A - Process and device for the electrolytic production of fluorine. - Google Patents

Process and device for the electrolytic production of fluorine.

Info

Publication number
CH180682A
CH180682A CH180682DA CH180682A CH 180682 A CH180682 A CH 180682A CH 180682D A CH180682D A CH 180682DA CH 180682 A CH180682 A CH 180682A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
anode
electrolyte
container
cathode
nickel
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
E I Du Pont De Nemours And Co
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of CH180682A publication Critical patent/CH180682A/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

  

  Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung von Fluor.    Vorliegende Erfindung bezieht sich auf  ein Verfahren und eine Vorrichtung zur  elektrolytischen Herstellung von Fluor.  



  Moissan stellte zuerst in seinem Labora  torium Fluor her durch die Elektrolyse eines  Gemisches von Fluorwasserstoffsäure und  Kaliumfluorid in einer U-förmigen Platin  röhre, welche später durch eine Kupferröhre  ersetzt wurde, in welcher die Elektroden aus  Platin gebildet wurden. Meslans schlägt in  der britischen Patentschrift Nr. 21557/1900  die Anwendung eines aus Anoden- und     Ka-          thodenraum    gebildeten Apparates vor, wobei  der eine im andern angeordnet war und beide  voneinander durch eine Metallwand, zum  Beispiel aus Kupfer, getrennt waren.

   Diese  Wand gestattete den Stromdurchgang durch  den Elektrolyten, während sie die Gase  trennte; sie war mit der Anode verbunden  und von Beginn des Betriebes an elektrisch  inaktiv gemacht, indem sie mit einer Lage  von isolierendem Fluorid, zum Beispiel Kup-    ferfluorid, überzogen war. Bei diesem Ap  parat bildete die äussere Wand der Zelle die  Kathode oder war mit ihr verbunden, wäh  rend die Anode durch eine organische Sub  stanz, zum Beispiel Kautschuk, von der Ka  thode isoliert war.  



  In der britischen Patentschrift Nr. 315768  schlägt     Fredenhagen    unter Benutzung von       Kohlenelektroden    die Elektrolyse von Schmel  zen saurer     Alkalimeta.llfluoride    vor, welche  einen Überschuss von     Wasserstofffluorid    über  den im     Alkalimetallbifluorid    vorhandenen  Betrag enthalten, aber unter jenem Betrag,  bei welchem die     Kohlenelektroden    durch die  Schmelze angefeuchtet werden.

   Er konsta  tiert,     da.B    Anoden aus Kupfer oder Nickel  in der Elektrolyse einer wasserfreien     Ka-          liumbifluoridschmelze    mit 2,2     Mol.        FIF-          Geha.lt    auf jedes     Mol.        KF    stark angegriffen  werden.  



  In der britischen Patentschrift Nr. 346774  wird die Anwendung eines festen Elektro-      lyten als Verbindungs- und Isoliermaterial  zur Einführung von Elektroden beider Her  stellung von Fluor aus sauren     Fluoriden    von  Alkalimetallen, einschliesslich der mehr als  1 Mol. Wasserstofffluorid enthaltenden, vor  geschlagen.  



  Vorliegende Erfindung fusst auf der Be  obachtung, dass Lösungen von Fluoriden in  zur Hauptsache wasserfreier Fluorwasser  stoffsäure mit befriedigendem Resultat in  der Grossproduktion von Fluor angewendet  werden können. Dies wird gemäss der vor  liegenden Erfindung dadurch erreicht, dass  man als Elektrolyt Fluoridlösungen anwen  det, welche bei der Betriebstemperatur un  gesättigt sind, in Verbindung mit der Ver  wendung einer aus Nickel bezw. einer sol  chen Nickellegierung bestehenden Anode,  welche nicht polarisierbar und gegen Fluor  wasserstoffsäure und Fluor     widerstandsfähig     ist.

   In Anbetracht der erwähnten Erfahrun  gen früherer Forscher war es nicht zu er  warten, dass Nickelanoden in der Grosselek  trolyse von Lösungen von Fluoriden in zur  Hauptsache wasserfreier Fluorwasserstoff  säure angewandt werden konnten; doch kön  nen offensichtlich Nickelanoden, vorausge  setzt, dass die Lösung weniger Fluorid ent  hält, als erforderlich ist, um eine vollstän  dige Sättigung bei der     Betriebstemperatur     zu bewirken, mit grossem Vorteil angewendet  werden. Eine reine Nickelanode kann an  gewendet oder an deren     Stelle    eine Nickel  legierung benutzt werden, in welcher die  andern Metalle als Nickel, wie zum Beispiel  Eisen, Chrom, Kobalt, in relativ kleinen  Mengen vorhanden sind.

   Der in der Legie  rung vorhandene Nickelgehalt ist empirisch  zu bestimmen; er soll aber stets genügend  sein, um die Legierung     unter    den Bedingun  gen der Reaktion nichtpolarisierbar zu  machen.  



  Je grösser die Menge des aufgelösten     Fluo-          rids    ist, desto höher ist das Leitvermögendes  Elektrolyts und desto besser ist der Wir  kungsgrad der Zelle. Um ein maximales Leit  vermögen bei der     Betriebstemperatur    zu er  halten, ist es daher vorzuziehen, einen Elek-    trolyten anzuwenden, welcher zur Haupt  sache aus wasserfreier Fluorwasserstoffsäure  zusammengesetzt ist, die genügend     Fluorid     in Lösung enthält, um bei einer etwas tie  feren Temperatur als die     Betriebstemperatur     gesättigt zu werden. 30 bis 50 Gewichts  prozente des Fluorids (als KHF2 berechnet)  enthaltende Elektrolyte werden vorgezogen.

    Die Temperatur, bei welcher die Elektrolyse  durchgeführt werden kann, variiert innerhalb       relativ    weiten, im grossen und ganzen von der       Zusammensetzung    des Elektrolyts und der       gewünschten    Resultate abhängigen Grenzen.  Die obere Grenze wird durch die     kritische     Temperatur (zirka<B>230'</B> C) ,der     Fluorwasser-          stoffsäure    festgesetzt.

   Die untere Grenze .der       Betriebstemperatur    ist mehr oder weniger  durch die Löslichkeit des     Fluorids    in -der       Fluorwassenstoffsäure        bestimmt,    da es wün  schenswert ist,     dass    die Temperatur ge  nügend hoch ist,     um    ein Ausfallen des     Fluo-          rids    aus der Lösung zu vermeiden. Zu die  sem Zwecke soll die Temperatur nicht unter  zirka -20   C sein. Da     Fluorwasserstoff-          säure    bei zirka 19,5   C siedet, verursachen       relativ    hohe Temperaturen eine rasche Ver  flüchtigung der Säure.

   Wenn beim     Betrieb          unter    atmosphärischem Druck ein Rück  gewinnen des verdampften HF gewünscht  ist, ist eine umso grössere Kondensator  kapazität erforderlich, je höher die Tem  peratur ist. Es ist .daher vorzuziehen, die  Zelle mit Temperaturen unter zirka 100   C  und zweckmässig im Bereiche von zirka 15  bis zirka 50   C arbeiten zu lassen.  



  Zur Ausübung des Verfahrens nach der  vorliegenden Erfindung können verschiedene  Vorrichtungen verwendet werden, welche im  nachstehenden näher beschrieben und für den  Wirkungsgrad des neuen Verfahrens von er  heblicher Bedeutung sind.  



  Eine bevorzugte     Vorrichtung    besitzt die  Form einer     elektrolytischen    Zelle mit einem       Behälter    für den Elektrolyten, den beiden  Elektroden und einer Scheidewand, welche  den Behälter in einen Anoden-     und    einen  Kathodenraum teilt. Die     .genannte    .Scheide  wand ist zweckmässig über dem Spiegel des      Elektrolyts gasdicht, während sie unter die  sem Spiegel zweckmässig durchlässig ist, um  dem Elektrolyten den Durchlass durch sie zu  gestatten.

   Der Behälter ist mit der Anode  zweckmässig elektrisch verbunden und der  Behälter und die Scheidewand sind zweck  mässig anodisch passiv oder     #passivierbar".     Mit diesem Ausdruck soll die Fähigkeit ge  meint sein, unter den Bedingungen des Pro  zesses der Elektrolyse passiv zu werden. Vor  zugsweise sind der Behälter, die Scheide  wand und die Anode miteinander elektrisch  verbunden. Obwohl für die Scheidewand und  den Behälter verschiedene Metalle     verwendet     werden können, ist es sehr vorteilhaft, Eisen  oder Stahl oder Legierungen dieser Metalle  zu verwenden. Die Kathode ist vorzugsweise  aus Eisen, Stahl, Nickel, oder Stahl und  Nickel hergestellt.  



  Beiliegende Zeichnung veranschaulicht  verschiedene Vorrichtungen zur Ausführung       des    Verfahrens.  



  Fig. 1 stellt eine zur Durchführung des  Verfahrens nach der Erfindung geeignete  Vorrichtung in Seitenansicht und teilweise  im Schnitt schematisch dar;  Fig. 2 zeigt, teilweise im Schnitt, eine  andere Ausführungsform eines Teils der in  Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;  Pig. 3 ist eine perspektivische Darstel  lung, teilweise im Schnitt, einiger Teile der  Vorrichtung gemäss Fig. 1;  Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform  eines Teils der in Fig. 1 dargestellten An  zeigevorrichtung;  Fig. 5 zeigt eine weitere Abänderung der  in Fig. 1 dargestellten Anzeigevorrichtung;  Fig. 6 zeigt, teilweise im Schnitt, einen  Teil der in Fig. 1 dargestellten Anzeigevor  richtung;  Fig. 7 zeigt eine Abänderung eines Teils  der in Fig. 1 und 6 dargestellten Anzeige  vorrichtung;

    Fig. 8 zeigt, teilweise im Schnitt, eine ab  geänderte Anordnung eines Teils der in       Fig.    1 dargestellten Anzeige- und     Elektro-          lysiervorrichtung;            Fig.    9 ist eine perspektivische Darstel  lung der zur Zirkulation der Flüssigkeiten  in der Apparatur gemäss     Fig.    1 dienenden  Vorrichtungen;       Fig.    10 zeigt im Schnitt einen Teil der  in     Fig.    2     dargestellten    Apparatur sowie die  Vorrichtungen, um eine der Elektroden in  ihrer Lage zu halten;

         Fig.    11 zeigt in einem andern Schnitt  noch eine weitere Abänderung der Vorrich  tung, um eine der in     Fig.    2 dargestellten  Elektroden in ihrer Lage zu halten.  



  Die in     Fig.    1 dargestellte Vorrichtung  besitzt einen den Elektrolyten enthaltenden       Behälter    2, an dessen Gehäuse ein abnehm  barer Oberteil oder Deckel 4     mittelst    der bei  6 angedeuteten     Verschraubungen    befestigt  ist. Das Gehäuse 2 ist von einem mit Ein  lass 10 und     Auslass    12 versehenen Mantel  umgeben, durch den zum Zwecke des Wärme  austausches eine Heiz- oder Kühlflüssigkeit  zirkuliert, welche die     Temperatur    innerhalb  der Zelle auf der     gewünschten    Höhe halten  soll.

   Der Deckel 4 trägt an seiner Unterseite  eine ringförmige     Schiedewand    aus Metall  (13), von der ein     Diaphragma    in Form eines  Netzes 1.4 herabhängt. Diese ringförmige       Scheidewand    teilt die Zelle in zwei Kam  mern, in deren innerer sich die am Deckel  passend befestigte Anode 16 befindet.

   Der  Anodenraum hat drei Öffnungen; durch 18  wird der Elektrolyt zugeführt, durch 20 ent  weicht das in Freiheit     gesetzte    Fluor, wäh  rend 22 in Verbindung mit .dem weiter unten  beschriebenen     Standanzeiger    für den Elek  trolyten     steht.    In .der Aussenkammer befindet  sich die am Deckel in geeigneter Weise iso  liert befestigte Kathode 24, die in der Zeich  nung als ein an senkrechten Stangen 26 be  festigtes Netz dargestellt ist. Diese Stangen  werden     mittels    der bei 28 angedeuteten Stopf  büchsen in ihrer Lage gehalten. Zur Isolie  rung der Kathode 24 von dem Deckel 4 dient  die innerhalb der Stopfbüchse befindliche  Packung 30.

   Der Kathodenraum ist mit den       Öffnungen    32 und 34     versehen,    durch die der       Elektrolyt    zugeführt wird.      Im gewöhnlichen Arbeitsgang wird die  Zelle vorzugsweise bis zu der in Fig. 1 an  gedeuteten Höhe mit dem     Elektrolyten    ge  füllt, doch kann man den Flüssigkeitsstand  weitgehend variieren. Die     Stromzuführung     zu der Zellenwandung und zum Deckel er  folgt durch eine     geeignete    Klemme 38 und  zur Kathode 24 durch einen passenden An  schluss 40. An der Anode entwickelt sich  Fluor, das durch die Öffnung 20 und die  Rohrleitung 42 entweicht.

   Letztere teilt sich  bei 44 in zwei     Abzweigungen,    von denen die  eine mit einem U-förmigen Manometerrohr 46  in Verbindung steht, das mit einer geeig  neten Flüssigkeit 48,     wie    zum Beispiel  wasserfreier, mit einem löslichen     Fluorid    ge  sättigter Fluorwasserstoffsäure, gefüllt ist.  Die andere Abzweigung führt zu einem     Ab-          scheider    50. Das Fluor strömt aus dem  Anodenraum durch die Öffnung 20 und das  Rohr 42 in den Abscheider 50 und dann  durch das Rohr 52 und die Schlange 54  in einen passenden (nicht gezeichneten)  Vorratsbehälter. Die Schlange 54 befindet  sich in einem     Behälter    56, der mit einer  (nicht gezeichneten) Kühlflüssigkeit ge  füllt ist.

   Der innere Durchmesser der  Schlange wird zweckmässig genügend gross  gewählt, um den     Durchgang    des     entwickelten     Fluors und gleichzeitig den Rückfluss von  etwa in der Schlange verdichteter Flüssig  keit, zum Beispiel Fluorwasserstoffsäure,  nach dem Abscheider 50 zu gestatten. Letz  terer ist am Boden mit einem Ablauf 58 ver  sehen, von dem die beiden Leitungen 60     und     62 abzweigen.

   Will man das Kondensat in  den Anodenraum von oben zurückführen, so  schliesst man Ventil 64 in     Leitung    62 und  öffnet Ventil 66 in     Leitung    60, was zur  Folge hat, dass das Kondensat durch Lei  tung 42 und die     ,Öffnung    20 in den Anoden  raum     eintritt.    Will man das Kondensat in  den Anodenraum von unten     durch    .die Öff  nung 18 eintreten lassen, so kann man dies       bewerkstelligen,    indem man Ventil 66  schliesst und Ventil 64 öffnet, so dass die  Flüssigkeit durch Leitung 62 läuft.  



  Der im     Kathodenraum        entwickelte    Was-         serstoff    entweicht zusammen mit vorhandenen       a        a        ndern        Gasen        oder        Dämpfen,        wie        zum        Bei-          spiel        Fluorwasserstoffsäure,    durch die Öff  nung 36 und     tritt    über die     Leitung    68 in  die Leitung 70, die einerseits mit dem Mano  meter 46,

   anderseits mit dem     Abscheider    72 in  Verbindung steht. Aus der Leitung 70 treten  die Dämpfe in den     Abscheider    72 und dann  in die Schlange 74, welche von einem (nicht       gezeichneten)    passenden     Kühlmittel    umgeben  ist, das sich in dem     Behälter    76 befindet.  Die Temperatur der beiden Schlangen 74  und 54     wird    zweckmässig so geregelt, dass  sich die     Fluorwasserstoffsäuredämpfe    nieder  schlagen.

   Ebenso wie die Schlange 54 wird  auch die Schlange 74 zweckmässig genügend  gross gewählt, um das Aufwärtsströmen der  Gase     gleichMitig    mit dem     Rückfluss    des     Kon-          densates    zu     gestatten.    Das im     Abscheider    72  gesammelte     Kondensat    kann man (wenn Ven  til 80 geschlossen ist) durch .die Bodenent  leerung 75, Leitung 77,     Ventil    78, Leitung  68 und Öffnung 36 in den Kathodenraum  zurückführen.

   Will man das Kondensat aus  dem     Abscheider    72 ganz oder     teilweise    von  unten anstatt     von    oben in den Kathodenraum  zurückführen, so schliesst man Ventil 78 und  öffnet Ventil 80, wodurch die Flüssigkeit in  Leitung 82 und durch die Öffnung 32 in den  Kathodenraum     tritt.     



  Ein     Flüssigkeitsstand-Anzeiger    ist vorge  sehen, der den Stand des     Elektrolyts    in der  Zelle anzeigt. Derselbe besteht aus einem  Zylinder 84, der oben einen Stutzen 86 trägt,  welcher durch das Rohr 88 mit der     obern     Öffnung 22 des     Anodenraumes    in Verbin  dung     steht.    Ausserdem hat der Zylinder noch  eine untere Öffnung, von der die     Leitung    90  zur Leitung 92 führt, die ihrerseits wieder mit  der Öffnung 34 des Kathodenraumes in Ver  bindung     steht.    Infolgedessen ist der Stand  des Elektrolyten im Zylinder 84 der gleiche  wie im     Behälter    2.

   In den Zylinder 84 tau  chen verschieden tief     eine    Anzahl von Dräh  ten, die bei 94     angedeutet    sind und mit den  Kontakten 93 einzeln in leitender Verbindung  stehen. Sie sind innerhalb des Deckels 95  in .geeigneter Weise gegen den Zylinder      isoliert. Eine (nicht gezeichnete) Strom  quelle steht mit dem Anzeiger 97 durch den  Draht 98 und anderseits mit der Wandung  von Zylinder 84 durch den Draht 99 in lei  tender Verbindung. Der Stand des Elek  trolyts wird ermittelt, indem man den Wahl  schalter 96 an den Kontakten 93 entlang be  wegt, bis der Anzeiger 97 Stromdurchgang  durch den Elektrolyten im Zylinder 84  meldet.  



  Die Zelle kann je nach Wahl intermittie  rend oder kontinuierlich betrieben werden,  ebenso kann auch die Bauart der Vorrich  tung erhebliche Abänderungen erfahren. Es  kann sich z. B. als wünschenswert her  ausstellen, das Kondensat aus den Kühlern  54 und 74 mit Hilfe von (nicht     gezeich-          rreten)    Pumpen durch die Rohre 62 bezw.  82 zu drücken. Die Füllung der Zelle mit  dem Elektrolyten, bezw. dessen Auffüllen,  zum Beispiel mit Fluorwasserstoffsäure,  kann durch die mit Ventilen versehenen Zu  leitungen 33, 63 und 83 erfolgen.  



  Die in Fig. 2 dargestellte andere     Aus-          Führungsform    der Vorrichtung zeigt Anode  und Kathode in umgekehrter Anordnung, das  heisst der     Kathodenraum    bildet den zentralen  Teil, der von dem Anodenraum umgeben ist.  Der Behälter 102 in Fig. 2 ist mit einem  Deckel 104 versehen, der mittels geeigneter  Verschraubungen, die bei 106 angedeutet  sind, befestigt wird. Wie in Fig. 1 ist der  Behälter von einem Mantel 108 umgeben,  der mit einem Einlass 110 und einem Aus  lass 112 versehen ist und durch den zum  Zwecke des Wärmeaustausches eine Flüssig  keit zirkuliert, welche die Temperatur inner  halb der Zelle auf der gewünschten Höhe zu  halten gestattet.

   Der Oberteil oder Deckel  104 trägt an seiner Unterseite eine ring  förmige Scheidewand, die aus der Wandung  113 mit dem herabhängenden Netz 114 be  steht und die Zelle in zwei Kammern teilt.  In der innern Kammer befindet sich, am     Dek-          kel    in der bei 115 angedeuteten Weise be  festigt, eine Kathode 124, die als ringför  miges Netz oder Rost dargestellt ist und  nahezu bis auf den Boden der Zelle herab-    reicht. Gegen den Deckel ist die Kathode  durch eine geeignete Isoliermasse isoliert,  welche sich in einer Stopfbüchse 128 be  findet.

   Der Kathodenraum ist mit einer Öff  nung 123 versehen, welche mit einem (nicht  gezeichneten) Flüssigkeitsstand-Anzeiger in  Verbindung steht, wie er bei der Erläuterung  von Fig. 1 beschrieben ist, sowie mit einer  zweiten Öffnung 136 zum Entweichen der  Gase, die sich in der Zelle während des Be  triebes entwickeln. Diese zweite Öffnung  136 steht in Verbindung mit einem (nicht  gezeichneten) Kühler,     wie    er bei     Fig.    1 be  schrieben wurde. Gegebenenfalls kann man  das Kondensat aus dem Kühler durch diese  Öffnung in den Kathodenraum zurücklaufen  lassen. Oder man kann auch, wie bei der Er  läuterung von     Fig.    1 angegeben, das Konden  sat durch Leitung 132 und Öffnung 134 von  unten in den Kathodenraum zurückführen.  



  In dem äussern Raum befindet sich, am  Deckel 1.04 mittels der senkrechten Stangen  126 befestigt, eine Anode 116. Der Anoden  raum trägt am Deckel einen     Stutzen,    der zum  Ableiten des an der Anode     entwickelten     Fluors durch die Leitung 120 dient. Letztere  kann mit einem geeigneten     Abscheider    und  Kühler (beide nicht     gezeichnet)    verbunden  werden, wie sie bei der Erläuterung von       Fig.    1 beschrieben wurden; gegebenenfalls       kann    man das Kondensat durch diese     Leitung     in den Anodenraum zurückführen.

   Andern  falls kann man das Kondensat auch durch  Leitung 162 und Öffnung 118 von     unten    in  den Anodenraum zurückleiten.     Leitung    192  entspricht Leitung 92 in     Fig.    1 und führt  zu einem (nicht gezeichneten)     Flüssigkeits-          stand-Anzeiger    und einem (gleichfalls nicht  gezeichneten) Vorratsbehälter für den Elek  trolyten, wie in     Fig.    1. Die Stromzuführung  für die Elektrolyse wird an zwei passend  angebrachten     Klemmen    der Zelle angeschlos  sen, wie sie beispielsweise bei 138 und 140  angedeutet sind.

   Die nicht gezeichneten  Teile der Vorrichtung von     Fig.    2 entsprechen  den in Verbindung mit     Fig.    1 beschriebenen.  Was Art und Menge des     Elektrolyts,    Strom  dichte, Temperaturen und Drucke beim Be-      triebe der in Fig. 1 und 2 dargestellten Zellen  anlangt, so sind dieselben praktisch die glei  chen.  



  Fig. 3 zeigt einige Teile der in Fig. 1  dargestellten Vorrichtung in perspektivischer  Darstellung. Es sind dies der Behälter 2, die  Kathode 24 und die Scheidewand zwischen  Kathode und Anode, die aus einem ringför  migen Drahtnetz 14 besteht, welches von dem  am Deckel 4 befestigten Metallzylinder 13  herabhängt. Die Anode in Fig. 3 ist bei 16  wiedergegeben.  



  Die in Fig. 4 dargestellte andere Aus  führung des Flüssigkeitsstand-Anzeigers un  terscheidet sich von der in Fig. 1 insofern,  als die mit den Klemmen 293 verbundenen  und verschieden tief in den Zylinder 284  herabreichenden Drähte 294 jeder für sich  mit einem Anzeiger 297, zum Beispiel einer  elektrischen Lampe, versehen sind. Die zu  einer Stromquelle führenden Drähte 298 und  299 sind mit dem Schalter 296 bezw. dem  Zylinder 284 verbunden. Zur besseren Ver  deutlichung sind Teile des Zylinders 284 und  der Drähte 294 weggelassen. Die Drähte 294  sind gegen den Zylinder 284 in geeigneter  Weise isoliert, zum Beispiel wie weiter unten  in Verbindung mit Fig. 6 und 7 beschrieben  ist. Die Arbeitsweise dieses Flüssigkeits  stand-Anzeigers ist im wesentlichen die glei  che wie die des in Fig. 1 angegebenen.  



  Bei der Ausführungsform des Stand  anzeigers für den Elektrolyten, wie sie in  Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Solenoid 400  einerseits mit dem Zylinder 384 (teilweise  gezeichnet) und anderseits mit einer Strom  quelle durch den Draht 399 verbunden. Ein  anderer Draht (398) führt von der Strom  quelle zu einem Wahlschalter<B>396.</B> Letzterer  kann an den Kontakten 393     entlangbewegt     werden, die ihrerseits mit den verschieden  tief in den Zylinder 384 eintauchenden Dräh  ten 394 in Verbindung stehen. Letztere sind  gegen den Zylinder 384 in geeigneter Weise  isoliert. Geht Strom durch das     Solenoid,    so  wird der Kern 391 in dasselbe hineingezogen  und schliesst den Strom einer Batterie, die in  Verbindung mit einem Anzeiger 397 steht.

           Fig.    6 veranschaulicht ein Verfahren, um  die verschieden tief in den Zylinder 484 hin  eintauchenden Drähte 494 zu isolieren. Diese  Isolierung kann auf irgendeine geeignete  Weise bewerkstelligt werden, zum Beispiel       mittels    Pfropfen 495, die aus einem     Gemis,@h     gepulverten     Aluminiumfluorids    mit einem  Wachs, zum Beispiel     Ceresin,    bestehen. Eine  andere Ausführung der Isolierung ist in       Fig.    7 dargestellt, bei der der in den Zylinder  584 hineinführende Draht durch eine die Iso  liermasse enthaltende Stopfbuchse 595 hin  durchgeht. Die übrigen (nicht gezeichneten)  Drähte werden in ähnlicher Weise isoliert.  



  Gegebenenfalls kann der     Flüssigkeits-          stand-Anzeiger    auch unmittelbar im Behälter  der Zelle angebracht werden. Dies ist bei  spielsweise in     Fig.    8 dargestellt, welche eine  obere Ecke der Zelle teilweise im     Schnitt     unter Weglassung einiger Teile zeigt. In       Fig.    8 ist der Zellenbehälter bei 602 ange  deutet, während der Deckel 604 in passender  Weise, zum Beispiel mit Hilfe der Bolzen  606, befestigt ist. Eine senkrechte Wand 605  bildet mit dem Gehäuse 602 das Standgefäss.

    Die mit einer passenden Anzeigevorrichtung,  wie sie zum Beispiel in     Fig.    1, 4 und 5  dargestellt ist, verbundenen Drähte 694 gehen  durch die Isolierung 695 hindurch und tau  chen verschieden tief in das Gefäss ein.  



  Stellt es sich als wünschenswert heraus,  den Elektrolyten     @    zu bewegen, um örtliche  Konzentration zu vermeiden, so kann man  dies mittels geeigneter mechanischer Vorrich  tungen oder durch Zirkulation des Elektro  lyts bewerkstelligen, zum Beispiel in der in       Fig.    9 veranschaulichten Weise.     Fig.    9 zeigt  eine Rohrleitung 727, die vom Boden der  Zelle 702 zu einer Pumpe 729 führt, die  ihrerseits durch die Leitung 731 zu einer  weiter oben in der Zelle befindlichen Stelle  führt. Auf diese Weise kann man den Elek  trolyten ständig oder mit Unterbrechungen  zirkulieren lassen.  



       Fig.    10 zeigt eine obere Ecke der Zelle  teilweise im Schnitt und unter Weglassung  einiger Teile. Die Vorrichtung ist eine an  dere     Ausführungsform    der in     Fig.    2 darge-      stellten. 802 ist ein Teil des Gehäuses, wäh  rend 804 ein Teil des Deckels ist, der in  seiner Lage durch die Bolzen 806 festge  halten wird. Ein Teil der Trennungswand  813 ist gleichfalls unter Weglassung einiger  Teile dargestellt. Bei dieser Ausführungs  form ist die unter Weglassung einiger Teile  bei 816 dargestellte Anode an einem Vor  sprung 817 angeschweisst, der seinerseits wie  der an das Gehäuse 802 angeschweisst ist.  



  Eine andere Ausführungsform der Be  festigung der Anode innerhalb der Zelle an  Fig. 2 ist in Fig. 11 wiedergegeben, in     wel-          eber    das Gehäuse bei 902, der Deckel bei  904, die Trennungswand bei 913 und die  Anode bei 916, sämtlich unter Weglassung  einiger Teile, angedeutet sind. Der Deckel  wird mittelst der Bolzen 906 in seiner Lage  festgehalten. Bei dieser Ausführungsform  ist ein bei 917 angedeutetes L-förmiges Stück  an der Anode befestigt, während das Ge  häuse 902 ein anderes L-förmiges Stück 919  in umgekehrter Lage trägt. Dadurch, dass  das L-förmige Stück 917 auf dem umgekehr  ten L-förmigen Stück 919 ruht, wird die  Anode in ihrer Lage gehalten und kann  gleichzeitig gegebenenfalls mit Leichtigkeit  ausgewechselt werden.  



  Die Anwendung einer Zelle mit Metall  behälter und einem Metalldiaphragma zwi  schen der Anode und der Kathode, wobei Be  hälter und Metalldiaphragma anodisch passiv  sind, ist insofern besonders vorteilhaft, als sie  die Isolierung der Anode gegen die umgeben  den Teile eliminiert und die Korrosion des  Behälters und des Metalldiaphragmas erheb  lich reduziert. Es wurde in der Praxis ge  funden, dass eine Zelle mit einer zur Haupt  sache reinen Nickelanode lange Zeit hindurch  dauernd oder intermittierend betrieben wer  den kann. Wie oben erwähnt, können auch  Niekellegierungen, vorzugsweise solche, die  Fremdmetalle nur in vergleichsweise ge  ringen Mengen enthalten, als Baustoff  für die Anode dienen.

   Es ist zu be  merken, dass viele Stoffe, wie zum Beispiel  Platin oder Graphit, welche sich in zahl  reichen Typen von elektrolytischen Zellen    als nützliche Baustoffe für Anoden erwiesen  haben, für die technische Elektrolyse wasser  freier     Fluorwasserstoffsäuren    praktisch un  brauchbar sind, da sie gegen die Einwirkung  von     Fluorwasserstoffsäure    und Fluor nicht  genügend widerstandsfähig sind.  



  Die Kathode kann aus irgendeinem elek  trisch leitenden beständigen Stoff bestehen,  welcher gegen die Einwirkung von wasser  freier     Fluorwasserstoffsäure    und Wasserstoff  widerstandsfähig ist. Als besondere Beispiele  verwendbarer Baustoffe seien erwähnt: Eisen  (einschliesslich grauen und weissen Guss  eisens), Nickel, Kobalt, Kupfer, Chrom, Mag  nesium, sowie     Legierungen    von zwei oder  mehreren dieser Metalle. Beim Betriebe der  Zelle mit einer Nickelanode und einer Eisen  kathode ist die Beobachtung gemacht worden,  dass sich das Nickel zu Beginn der     Operation     auf dem Eisen niederschlägt. Gegebenen  falls kann auch anfänglich eine     nickelplat-          tierte    Kathode verwendet werden.

   Im all  gemeinen empfiehlt sich die Verwendung  einer Kathode aus Eisen oder einer Eisen  legierung.  



  Die Scheidewand zwischen dem     Anoden-          und        Kathodenraum    kann aus irgendeinem       nichtanodischen    Stoff bestehen der gegen die  Einwirkung von wasserfreier     Fluorwa.sser-          stoffsäure,    Fluor und Wasserstoff wider  standsfähig ist. Wie in der vorstehenden Be  schreibung bereits ausgeführt, soll diese  Scheidewand oberhalb des Spiegels des Elek  trolyts     undurchlässig    oder gasdicht sein, da  man natürlich die Vereinigung gasförmigen  Fluors und Wasserstoffes, die mit explosions  artiger Heftigkeit von statten gehen kann,  unbedingt verhindern muss.

   Unterhalb der  Oberfläche des Elektrolyts besteht die  Scheidewand zwischen Anoden- und Ka  thodenraum zweckmässig aus einem durch  lässigen     Diaphragma,    beispielsweise einem  Netz oder Rost, dessen Öffnungen genügend  klein sind, um den Durchgang grosser Blasen  von Fluor zu verhindern. Zweckmässig be  steht die ganze     Scheidewand    aus einem gegen  die Einwirkung von     Fluorwasserstoffsäure,     Fluor und Wasserstoff widerstandsfähigen      Metall. Der oberhalb der Oberfläche des  Elektrolyts liegende Teil der Scheidewand  kann aus dem gleichen oder     einem    andern  Stoff bestehen wie der unter die Oberfläche  des Elektrolyts reichende Teil. Gegebenen  falls kann man die Scheidewand gegen das  Gehäuse der Zelle isolieren.

   Im allgemeinen  ist es jedoch zweckmässiger, eine Metall  scheidewand anzuwenden, die unmittelbar  mit dem Deckel der Zelle verbunden ist, wie  dies durch die Zeichnungen veranschaulicht  und weiter oben beschrieben wurde. Als Bei  spiele von Metallen für den Bau der Scheide  wand seien erwähnt: Eisen (einschliesslich  weissen und grauen Gusseisens), Stahl, Ko  balt, Chrom oder     anodisch    passive Legierun  gen dieser Metalle miteinander und Nickel.       Besonders    günstige Resultate wurden bei der  Verwendung von Scheidewänden aus Eisen  und Stahl erhalten. Bei Verwendung von  Gusseisen erhielt man mit weissem Gusseisen  etwas bessere Ergebnisse als mit grauem.  



  In gleicher Weise ist auch der Behälter  bezw. das Gehäuse der Zelle und der Deckel  aus irgend einem anodisch passiven oder     pas-          sivierbaren    Stoff gebaut, der gegen die Ein  wirkung von wasserfreier     Fluorwasserstoff-          säure,    Fluor und Wasserstoff widerstands  fähig ist.

   Ausserordentlich günstige     Ergeb-          nisse    hat man bei der Verwendung von Me  tallen für diesen Zweck erhalten, und zwar  seien als besondere Beispiele erwähnt: Eisen,  Stahl, Kobalt, Chrom, Magnesium, Kupfer  und Legierungen aus zwei oder mehreren von  diesen Metallen,     bezw.        anodis.ch    passive Le  gierungen eines oder mehrerer     dieser    Metalle  mit Nickel. Ganz besonders gute Ergebnisse  wurden bei Verwendung von Eisen, Stahl  und deren Legierungen erhalten. Beim Be  triebe kann man den Behälter gegen die  Anode oder gegen -die Kathode,     bezw.    gegen  beide elektrisch isolieren.

   Betreffs zweck  mässiger     Konstruktion    und geringer Korro  sion wurde jedoch gefunden, dass besonders  gute Ergebnisse beim Bau einer aus einem       Metallbehälter,    einer Anode, einer Kathode  und einer Metallscheidewand zwischen Ano  den- und Kathodenraum der     beschriebenen       Art bestehenden Zelle erhalten wurden, bei  der die Anode und die Metallscheidewand  stets mit dem Metallgehäuse des Behälters  elektrisch verbunden sind, während die Ka  thode stets elektrisch isoliert ist.

   Verschie  dene von den besonderen Metallen, die sich  für den Bau des Metallbehälters und der  Scheidewand zwischen Anoden- und Ka  thodenraum eignen, sind durch die Eigen  schaft gekennzeichnet, dass sie passiv werden  oder sich polarisieren, wenn ein elektrischer  Strom durch sie in Kontakt mit wasserfreier       Fluorwasserstoffsäure    geschickt wird. Daher  sind der Metallbehälter und die Scheidewand,  wenn man sie mit der Anode verbindet und  aus Metallen dieser Gruppe baut, stets       anodisch    passiv. Anscheinend führt die Ver  wendung     anodisch    passiver Metalle dazu, die  Korrosion verschwindend klein zu machen.  



  Grösse und     Form    der verschiedenen Teile  dieser Zelle, einschliesslich Gehäuse oder Be  hälter, Anode, Kathode und Scheidewand       zwischen    Anoden- und Kathodenraum     können     mit Rücksicht auf den bequemen Betrieb und  die besonderen Erfordernisse bei     Verwendung     der Zelle sehr verschieden gewählt     -=erden.     Der Behälter kann rechteckigen, zylindri  schen oder irgendeinen andern passenden  Querschnitt haben, und das Gleiche trifft  für die Anode, die Kathode und die Scheide  wand     zwischen    Anoden- und Kathodenraum  zu.

   Beispielsweise kann die Anode massiv,  mit Vertiefungen versehen oder netzförmig  sein, sowie eine zylindrische oder irgendeine  andere geeignete Form besitzen. Das Gleiche  trifft für die Kathode zu. Im allgemeinen  wird die Bauart so gewählt, dass man hohe  Stromdichten und -ausbeuten erreicht, was  weitgehend von der Oberfläche der Elek  troden und ihrem Abstand voneinander ab  hängt. Diese Faktoren lassen sich regeln     und     der gewünschten     Fluorproduktion    anpassen.  Mit Hilfe der in     Fig.    1 und 2 veranschau  lichten Zellen wurden sehr gute     Ergebnisse     erreicht, und zwar dadurch, dass man Anode  und Kathode in-annähernd gleicher Entfer  nung von der Trennungswand, zweckmässig  etwa 1,25 bis 3,81 cm davon anbrachte.

        Handelt es sich darum, irgend einen Teil  der Vorrichtung, beispielsweise die Kathode,  elektrisch zu isolieren, so wählt man als Iso  liermaterial zweckmässig einen Stoff, der von  Fluorwasserstoffsäure und Fluor nicht merk  lich angegriffen wird. Beim Bau der Vor  richtung wurde gefunden, dass man sehr  günstige Resultate durch     Verwendung    an  organischer fester Stoffe als Isoliermateria  lien erhält, welche in wasserfreier Fluor  wasserstoffsäure unlöslich sind, weder von  ihr noch von Fluor angegriffen werden und  elektrisch nicht leitend sind.

   Als besondere  Beispiele solcher Isoliermaterialien seien er  wähnt Alumi ium luorid,     Kupfer(2)-Fluo-          rid,    Kupfer(2)-Nitrat, Kobaltnitrat, Zink  sulfat, Silbersulfat, geschmolzenes Chlor  silber, Bromsilber, Wolframtrioxyd und  Zinn(4)-Oxyd. Im allgemeinen verwendet  man vorzugsweise Metalloxyde und Salze,  deren Metall ein spezifisches Gewicht gleich  dem oder grösser als das des Aluminiums  (2, 7 ) besitzt. Verbindungen der beschrie  benen Art können entweder als solche oder  in Mischung miteinander, bezw. mit gewissen  andern Stoffen, zum Beispiel Wachsen, An  wendung finden.

   Sehr vorteilhafte Ergeb  nisse wurden bei Anwendung von geschmol  zenem Chlorsilber als Isoliermaterial, sowie  bei Verwendung einer Mischung aus     Alu-          miniumfluorid    und einem Wachs, wie     Cere-          sin,    erreicht. Eine besondere Mischung der  letztgenannten Art, die erwähnt sei, besteht  aus 30 Teilen     Aluminiumfluorid    und 70 Tei  len     Ceresin.    Die Befestigung der Isolierung  kann eine sehr verschiedene sein. Hinsicht  lich der Isolierung der Kathode, sowie der  Drähte des Standanzeigers für den Elektro  lyten werden mit den in Verbindung mit der  Zeichnung beschriebenen Methoden gute Er  gebnisse erhalten.  



  Wie bereits bei der Beschreibung mit Be  zug auf die Zeichnung angegeben wurde, ist  es beim Betriebe der Zelle wünschenswert,  wenn auch nicht notwendig,     Kontrollvorrich-          tungen    vorzusehen, wie zum Beispiel     einen          Standanzeiger    für den Elektrolyten in der  Zelle. Ferner ist es wünschenswert und von    grösster Wichtigkeit für den Dauerbetrieb der  Zelle, dem Elektrolyten zur Hauptsache  wasserfreie     Fluorwasserstoffsäure    zuzufügen,  um die verdampfte und durch die Elektro  lyse zersetzte Menge zu ersetzen. Natürlich  können die diesem Zwecke dienenden Vor  richtungen sehr verschiedener Art sein.

   Bei  den verschiedenen Vorrichtungen zur Mes  sung des Standes des     Elektrolyts,    wie sie in  Verbindung mit der     Zeichnung    beschrieben  wurden, bestehen die Drähte, welche ver  schieden tief in den     elektrolytischen    Behälter  eintauchen, zweckmässig aus einem Stoff, der  von wasserfreier     Fluorwasserstoffsäure    nicht  wesentlich angegriffen wird, und zwar vor  zugsweise aus Nickel. Als an den Stand  anzeiger     angeschlossene    Stromquelle, die  durch den Linienwähler eingeschaltet wird,  dient zweckmässig Wechselstrom.  



  Das Verfahren' gemäss der     Erfindung     kann in bezug auf seine praktische Durch  führung     beträchtliche    Abweichungen er  fahren, besonders was die Art des Elektro  lyts, Stromdichte, Betriebstemperatur und  -druck anlangt. Das Verfahren gemäss der  Erfindung wird anhand der folgenden Bei  spiele näher erläutert.         Beispiel     Ein Elektrolyt aus annähernd 40     Ge-.     



       wichtsprozent        Kaliumbifluorid        (KHP!!)    und  60 Gewichtsprozent zur Hauptsache wasser  freier     Fluorwasserstoffsäure    wurde in eine  Zelle der in     Fig.    1 dargestellten Art einge  füllt, wobei die Flüssigkeitshöhe     etwa    der in  der Figur angegebenen entsprach. Die Anode  der Zelle bestand zur Hauptsache aus Nickel,  während Behälter und Kathode aus Eisen  bestanden.

   Die Kathode war gegen den     Dek-          kel    des Behälters mit Hilfe einer aus     etwa     30 Teilen     Aluminiumfluorid    und 70 Teilen       Ceresin        bestehenden    Isoliermasse elektrisch       isoliert.    Die verschieden tief in den Behälter  des Standanzeigers     hineinreichenden    Drähte  bestanden aus Nickel und waren gegen die  Behälterwand durch eine aus dem gleichen  Stoff bestehende Masse isoliert,     wie    sie zur  Isolierung der Kathode diente. Der Stand-      anzeiger wurde mit Wechselstrom betrieben.  Die Scheidewand zwischen Anoden- und Ka  thodenraum bestand zur Hauptsache aus  Eisen.

   Der unterhalb der Oberfläche des       Elektrolyts    liegende und bis auf den Boden  der Zelle reichende Teil der Scheidewand be  stand aus einem eisernen Drahtnetz von etwa  40 Maschen, die Kathode aus einem solchen  von etwa 8 Maschen. Die Scheidewand war  gleich weit, das heisst etwa 1,25 cm, von der  Anode und der Kathode entfernt. Eine  Gleichstromquelle wurde an den Behälter und  die Kathode angeschlossen, wobei die Ano  denstromdichte etwa 200 Amp. pro 0,0929 m2  (engl. Quadratfuss) betrug. Die Temperatur  des Elektrolyts wurde auf etwa 30 bis 35   C  gehalten. In der Anode entwickelte sich  Fluor, an der Kathode Wasserstoff.

   Die ent  wickelten Gase wurden getrennt     voneinander     durch Kühler geleitet, in denen mitgeführte  Fluorwasserstoffsäure verdichtet und dauernd  dem Elektrolyten wieder zugeführt wurde.  Zum Ersatz des durch die Elektrolyse zer  setzten Elektrolyts wurde ständig frische  wasserfreie Fluorwasserstoffsäure zugesetzt.  Beispiel 2:  Arbeitsweise und Vorrichtung waren die  gleichen wie im Beispiel 1, mit dem Unter  schiede, dass der Elektrolyt zur Hauptsache  aus 30% Kaliumbifluorid und 70% wasser  freier Fluorwasserstoffsäure bestand. Die  Stromdichte betrug etwa 300 Ampere per  0,0929 m2, während die Temperatur der Zelle  auf etwa 15   C gehalten wurde.  



  Beispiel 3:  Arbeitsweise     und    Vorrichtung waren die  gleichen wie im Beispiel 1, nur mit dem  Unterschiede, dass die Kathode aus Nickel       anstatt    aus Eisen bestand.  



  <I>Beispiel</I>  Arbeitsweise und Vorrichtung waren die  gleichen wie im Beispiel 1, nur mit dem  Unterschiede, dass das Anoden- und Ka  thodenraum trennende Diaphragma zur  Hauptsache aus Kobalt anstatt aus Eisen be  stand.    Beispiel 5:  Arbeitsweise und Vorrichtung waren die  gleichen wie im Beispiel 1, nur mit dem  Unterschiede, dass das Anoden- und Ka  thodenraum trennende Diaphragma zur  Hauptsache aus Magnesium anstatt aus Eisen  bestand.  



  <I>Beispiel 6:</I>  Arbeitsweise und Vorrichtung waren die  gleichen wie im Beispiel 1, nur mit dem Un  terschiede, dass die Anode aus einer nicht       polarisierbaren,    zur Hauptsache aus Nickel  und Eisen bestehenden Legierung bestand.  <I>Beispiel</I>  Bei der im Beispiel 1 beschriebenen  Arbeitsweise und Vorrichtung wurden der  Metallbehälter und das Anoden- und Ka  thodenraum trennende     Diaphragma        anodisch     passiv gemacht, bevor .die Zelle in Betrieb  gesetzt wurde.  



  <I>Beispiel 8:</I>  Arbeitsweise und Vorrichtung waren die  g     01          leichen    wie im Beispiel 1, nur mit dem  Unterschiede, dass an Stelle der Mischung aus       Aluminiumfluorid    und Wachs als Isolier  material geschmolzenes Chlorsilber diente.  



  Die Art des Elektrolyts kann innerhalb  verhältnismässig weiter Grenzen geändert  werden. Es ist vorteilhaft, wenn die zu ver  wendende, zur Hauptsache wasserfreie Fluor  wasserstoffsäure einen hohen     Reinheitsgrad     aufweist. Als besondere Beispiele löslicher       Fluoride,    die angewendet werden können,  seien erwähnt:

       Rubidiumfluorid,        Kobaltfluo-          rid,        Kaliumfluorid,        Kaliumbifluorid,    Chrom  fluorid,     Natriumfluorid    und     Silberfluorid.     Besonders günstige Resultate wurden bei  Verwendung eines Elektrolyts erreicht, der  aus zur Hauptsache wasserfreier     Fluorwasser-          stoffsäure    und dem     Fluorid    eines Alkali  metalles, insbesondere     Kaliumfluorid    oder       Kaliumbifluorid,    bestand.  



  Die Zelle kann unter sehr verschiedenen  Drücken     betrieben    werden. Im allgemeinen  erweist sich ein höherer Druck als vorteil  haft zur Regelung der Verflüchtigung von       Fluorwasserstoffsäure    aus dem Elektrolyten.      Dadurch, dass man Drucke anwendet, die  höher sind als der Partialdruck der Fluor  wasserstoffsäure im Elektrolyten, kann die  Kühlungskapazität der zur     Kondensation     von Fluorwasserstoffsäure, die aus dem Elek  trolyten verdampft, dienenden Kühler weit  gehend verringert werden.

   So ist die Tem  peratur eines Kühlers, der zur Kondensation  von Fluorwasserstoffsäure unter atmosphä  rischem Druck (Siedepunkt 19,5   C) dient,  niedriger als die Temperatur, die zur Kon  densation unter einem absoluten Druck von  1,4 kg/cm2 (20 Pfund engl. per Quadratzoll  engl.) (Siedepunkt 47   C) bezw. 5,25 kg/cm2  (75 Pfund engl. per Quadratzoll engl.) (Sie  depunkt etwa 82' C) erforderlich ist. Küh  ler können beim Bau der Apparatur in Weg  fall kommen, insbesondere beim Arbeiten bei  vergleichsweise niedrigen Temperaturen oder  unter höheren Drucken; auch kann man ge  gebenenfalls eine teilweise Kondensation vor  nehmen.

   Auf jeden Fall ist es notwendig,  den Elektrolyten mit wasserfreier Fluor  wasserstoffsäure aufzufüllen, um ihn in  leichtflüssigem Zustande zu erhalten. Über  atmosphärische Drucke kann man auf irgend  eine geeignete Weise erreichen, zum Bei  spiel durch ganzes oder teilweises Schliessen  der Zellenauslässe, so dass der gesamte  Dampfdruck des Elektrolyts bei der Be  triebstemperatur höher als der atmosphä  rische Druck ist; auch kann man eine un  abhängige Druckquelle, zum Beispiel ein in  differentes Gas, anwenden.  



  Die beim Betriebe der Zelle verwendete  Stromdichte kann weitgehend abgeändert  werden, je nach der Menge von Fluor, die  man erzeugen will. Unter sonst gleichen  Umständen liefert eine niedrige Stromdichte  eine niedrige Erzeugung an Fluor, während  eine hohe Stromdichte eine hohe Erzeugung  an Fluor ergibt. Eine hohe     Stromdichte    hat  auch einen hohen Heizeffekt zur Folge, so  dass es erwünscht sein kann, die Stromdichte  in Übereinstimmung mit der erwünschten  Betriebstemperatur zu regeln. Allgemein ge  sprochen empfiehlt sich die Anwendung einer  Stromdichte unter etwa 300 Amp. per    0,0929 m2 (engl. Quadratfuss), vorzugsweise  eine solche im Bereich von etwa 100 bis  200     Amp.    per 0,0929     m2.     



  Die. Erfindung hat den Vorzug, dass sie  ein technisch .durchführbares Verfahren zur       Herstellung    von Fluor liefert. Soweit be  kannt ist, ist bisher Fluor nicht in kommer  ziellem     Massstabe    hergestellt worden. Früher       vorgeschlagene    Verfahren zur     Herstellung     von Fluor haben sich aus verschiedenen Grün  den als nicht durchführbar erwiesen. Die  sogenannten     Schmelzflusszellen,    das heisst  elektrolytische Zellen mit einem Elektro  lyten aus geschmolzenem     Fluorid,    haben den  Nachteil einer aussergewöhnlich hohen Be  triebstemperatur, beispielsweise von 150 bis  400' C.

   Ferner besitzen derartige Zellen  auch noch den Nachteil,     da.ss    der Elektrolyt  vor dem Gebrauch zusammengestellt und ge  trocknet wird, sowie, dass man ihn nach der  Erschöpfung an     Fluorwasserstoff    aufarbeiten  muss. Es ist bis jetzt kein Anodenmaterial  in Vorschlag gebracht worden, welches der  Einwirkung von     Fluorwasserstoffsäure    und  Fluor in einem solchen Masse widersteht, dass  sich .die kommerzielle Verwendung lohnt.  Wie bereits erwähnt, zeigen die Baustoffe  für Anoden gemäss der Erfindung einen grö  sseren Widerstand gegen die Einwirkung von  wasserfreier     Fluorwasserstoffsäure    und Fluor  als Stoffe wie Platin und Graphit.

   Das Mass,  in .dem verschiedene Baustoffe für     Anoden     von Fluor und     Fluorwasserstoffsäure    ange  griffen werden, kann erheblich schwanken,  je nach der Zusammensetzung des Elektro  lyts, der Temperatur und sonstigen Bedin  gungen der Elektrolyse. Natürlich können  selbst die Anodenbaustoffe gemäss der Er  findung in gewissem Masse von     Fluorwasser-          stoffsäure    oder Fluor angegriffen werden,  aber die bei einem derartigen Angriff     ge-          bildete    Menge an     Metallfluorid    ist nicht we  sentlich genug, um ihre Verwendung im  Grossbetriebe zu verhindern, wogegen für  Stoffe wie Platin das     Gegenteil    zutrifft.

    Beispielsweise kann bei gegebenen Bedin  gungen der Elektrolyse und bei Verwendung  eines Elektrolyts der hier beschriebenen Art      ein Anodenbaustoff,     wie    Nickel, die Gewin  nung von 80 bis 90% des bei der Elektro  lyse entwickelten Fluors ermöglichen, wo  gegen Platin die Gewinnung von nur 20 bis  30% des entwickelten Fluors gestattet, wäh  rend der Rest mit dem Platin reagiert und  das Platinfluorid in Lösung geht.  



  Ein     weiterer    Vorzug der Erfindung be  ruht in der Möglichkeit der Verwendung  billiger Werkstoffe beim Bau der verschie  denen Apparateteile der Vorrichtung.



  Process and device for the electrolytic production of fluorine. The present invention relates to a method and an apparatus for the electrolytic production of fluorine.



  Moissan first produced fluorine in his laboratory by electrolysing a mixture of hydrofluoric acid and potassium fluoride in a U-shaped platinum tube, which was later replaced by a copper tube in which the electrodes were made of platinum. In British patent specification No. 21557/1900, Meslans proposes the use of an apparatus made up of anode and cathode compartment, one being arranged in the other and the two being separated from one another by a metal wall, for example made of copper.

   This wall allowed current to pass through the electrolyte while separating the gases; it was connected to the anode and made electrically inactive from the start of operation by covering it with a layer of insulating fluoride, for example copper fluoride. In this apparatus, the outer wall of the cell formed the cathode or was connected to it, while the anode was isolated from the cathode by an organic substance, for example rubber.



  In British Patent No. 315768, Fredenhagen proposes, using carbon electrodes, the electrolysis of melts of acidic alkali metal fluorides which contain an excess of hydrogen fluoride over the amount present in the alkali metal bifluoride, but below the amount at which the carbon electrodes are moistened by the melt will.

   He states that B anodes made of copper or nickel are severely attacked in the electrolysis of an anhydrous potassium bifluoride melt with 2.2 moles of FIF content for every mole of KF.



  In British Patent No. 346774, the use of a solid electrolyte as a connecting and insulating material for the introduction of electrodes in the production of fluorine from acidic fluorides of alkali metals, including those containing more than 1 mole of hydrogen fluoride, is proposed.



  The present invention is based on the observation that solutions of fluorides in mainly anhydrous hydrofluoric acid can be used with satisfactory results in the large-scale production of fluorine. This is achieved according to the present invention in that one uses fluoride solutions as the electrolyte, which are unsaturated at the operating temperature, in conjunction with the use of a nickel or nickel. an anode consisting of such a nickel alloy, which is non-polarizable and resistant to hydrofluoric acid and fluorine.

   In view of the experiences of earlier researchers mentioned, it was not to be expected that nickel anodes could be used in the large-scale electrolysis of solutions of fluorides in mainly anhydrous hydrofluoric acid; however, nickel anodes can evidently be used to great advantage, provided that the solution contains less fluoride than is necessary to bring about complete saturation at the operating temperature. A pure nickel anode can be applied or a nickel alloy can be used in its place, in which the metals other than nickel, such as iron, chromium, cobalt, are present in relatively small quantities.

   The nickel content in the alloy must be determined empirically; but it should always be sufficient to make the alloy non-polarizable under the conditions of the reaction.



  The greater the amount of dissolved fluoride, the higher the conductivity of the electrolyte and the better the efficiency of the cell. In order to keep a maximum conductivity at the operating temperature, it is therefore preferable to use an electrolyte, which is mainly composed of anhydrous hydrofluoric acid, which contains enough fluoride in solution, at a slightly lower temperature than the operating temperature to be satiated. Electrolytes containing 30 to 50 weight percent of the fluoride (calculated as KHF2) are preferred.

    The temperature at which the electrolysis can be carried out varies within relatively wide limits, which are largely dependent on the composition of the electrolyte and the desired results. The upper limit is set by the critical temperature (approx. 230 'C) of the hydrofluoric acid.

   The lower limit of the operating temperature is more or less determined by the solubility of the fluoride in the hydrofluoric acid, since it is desirable that the temperature is sufficiently high to prevent the fluoride from precipitating out of the solution. For this purpose, the temperature should not be below about -20 C. Since hydrofluoric acid boils at around 19.5 C, relatively high temperatures cause the acid to volatilize quickly.

   If a recovery of the evaporated HF is desired when operating under atmospheric pressure, the higher the temperature, the greater the capacitor capacity required. It is therefore preferable to let the cell work at temperatures below approx. 100 C and expediently in the range of approx. 15 to approx. 50 C.



  To carry out the method according to the present invention, various devices can be used, which are described in more detail below and are of considerable importance for the efficiency of the new method.



  A preferred device has the form of an electrolytic cell with a container for the electrolyte, the two electrodes and a partition which divides the container into an anode and a cathode compartment. The mentioned .Schide wall is expediently gas-tight above the level of the electrolyte, while it is expediently permeable under this level in order to allow the electrolyte to pass through it.

   The container is expediently electrically connected to the anode and the container and the partition are expediently anodically passive or #passivatable ". This expression is intended to mean the ability to become passive under the conditions of the electrolysis process the container, the septum and the anode are electrically connected to each other. Although different metals can be used for the septum and the container, it is very advantageous to use iron or steel or alloys of these metals. The cathode is preferably made of iron, steel, Nickel, or steel and nickel made.



  The accompanying drawing illustrates various devices for carrying out the method.



  1 shows a device suitable for carrying out the method according to the invention in a side view and partially in section; Fig. 2 shows, partly in section, another embodiment of part of the device shown in Fig. 1; Pig. 3 is a perspective representation, partly in section, of some parts of the device according to FIG. 1; Fig. 4 is another embodiment of part of the display device shown in Fig. 1; Fig. 5 shows a further modification of the display device shown in Fig. 1; Fig. 6 shows, partly in section, part of the display device shown in Fig. 1; Fig. 7 shows a modification of part of the display device shown in Figs. 1 and 6;

    FIG. 8 shows, partly in section, a modified arrangement of part of the display and electrolysis device shown in FIG. 1; 9 is a perspective representation of the devices used for circulating the liquids in the apparatus of FIG. 1; Fig. 10 shows in section a portion of the apparatus shown in Fig. 2 and the means for holding one of the electrodes in place;

         Fig. 11 shows in a different section yet another modification of the device Vorrich to hold one of the electrodes shown in Fig. 2 in its position.



  The device shown in Fig. 1 has a container 2 containing the electrolyte, on the housing of which a removable upper part or cover 4 is attached by means of the screw connections indicated at 6. The housing 2 is surrounded by a jacket provided with an inlet 10 and outlet 12 through which a heating or cooling liquid circulates for the purpose of heat exchange, which is intended to keep the temperature within the cell at the desired level.

   The cover 4 has on its underside an annular partition made of metal (13), from which a diaphragm in the form of a network 1.4 hangs down. This annular septum divides the cell into two chambers, in the interior of which is the anode 16 suitably attached to the lid.

   The anode compartment has three openings; 18 the electrolyte is added, 20 ent gives way to the released fluorine, while 22 stands in connection with the level indicator described below for the electrolyte. In .der outer chamber is the lid in a suitable manner insulated attached cathode 24, which is shown in the drawing voltage as a network attached to vertical rods 26 be. These rods are held in place by means of the stuffing boxes indicated at 28. The packing 30 located inside the stuffing box is used to isolate the cathode 24 from the cover 4.

   The cathode compartment is provided with openings 32 and 34 through which the electrolyte is supplied. In the usual operation, the cell is preferably filled up to the height indicated in Fig. 1 with the electrolyte, but you can vary the liquid level largely. Power is supplied to the cell wall and to the cover through a suitable clamp 38 and to the cathode 24 through a suitable connection 40. Fluorine develops at the anode and escapes through the opening 20 and the pipe 42.

   The latter divides at 44 into two branches, one of which is in communication with a U-shaped manometer tube 46 which is filled with a suitable liquid 48, such as anhydrous hydrofluoric acid saturated with a soluble fluoride. The other branch leads to a separator 50. The fluorine flows from the anode compartment through the opening 20 and the tube 42 into the separator 50 and then through the tube 52 and the coil 54 into a suitable storage container (not shown). The snake 54 is located in a container 56 which is filled with a (not shown) cooling liquid.

   The inner diameter of the coil is expediently chosen to be sufficiently large to allow the passage of the developed fluorine and, at the same time, the backflow of liquid, for example hydrofluoric acid, which has been compressed in the coil, downstream of the separator 50. The latter is seen ver on the ground with a drain 58, from which the two lines 60 and 62 branch off.

   If you want to return the condensate to the anode space from above, you close valve 64 in line 62 and open valve 66 in line 60, which has the consequence that the condensate enters through line 42 and the opening 20 in the anode space. If the condensate is to be allowed to enter the anode space from below through the opening 18, this can be achieved by closing valve 66 and opening valve 64 so that the liquid runs through line 62.



  The hydrogen developed in the cathode compartment escapes, together with other gases or vapors present, such as hydrofluoric acid, through the opening 36 and enters the line 70 via the line 68, which is connected to the manometer 46,

   on the other hand is connected to the separator 72. From the line 70, the vapors pass into the separator 72 and then into the coil 74, which is surrounded by a suitable coolant (not shown) which is located in the container 76. The temperature of the two coils 74 and 54 is expediently regulated so that the hydrofluoric acid vapors precipitate.

   As with the coil 54, the coil 74 is expediently chosen to be large enough to allow the gases to flow upwards at the same time as the condensate flows back. The condensate collected in the separator 72 can (when valve 80 is closed) through .die Bodenent emptying 75, line 77, valve 78, line 68 and opening 36 return to the cathode compartment.

   If the condensate from separator 72 is to be wholly or partially returned to the cathode compartment from below instead of from above, valve 78 is closed and valve 80 is opened, whereby the liquid enters line 82 and through opening 32 into the cathode compartment.



  A liquid level indicator is provided to show the level of electrolyte in the cell. The same consists of a cylinder 84 carrying a connecting piece 86 at the top, which is in connec tion through the tube 88 with the upper opening 22 of the anode compartment. In addition, the cylinder has a lower opening from which the line 90 leads to the line 92, which in turn is connected to the opening 34 of the cathode chamber in Ver. As a result, the level of the electrolyte in cylinder 84 is the same as that in container 2.

   In the cylinder 84 a number of wires dipping at different depths, which are indicated at 94 and are individually in conductive connection with the contacts 93. They are isolated from the cylinder in a suitable manner within the cover 95. A (not shown) power source is connected to the indicator 97 through the wire 98 and on the other hand with the wall of the cylinder 84 through the wire 99 in lei tender connection. The level of the electrolyte is determined by moving the selector switch 96 along the contacts 93 until the indicator 97 reports the passage of current through the electrolyte in the cylinder 84.



  The cell can be operated intermittently or continuously, depending on the choice, and the design of the device can also experience considerable changes. It can e.g. B. exhibit as desirable forth, the condensate from the coolers 54 and 74 with the help of (not shown rreten) pumps through the pipes 62 respectively. 82 to press. The filling of the cell with the electrolyte, respectively. its filling, for example with hydrofluoric acid, can be done through the valves to lines 33, 63 and 83.



  The other embodiment of the device shown in FIG. 2 shows the anode and cathode in an inverted arrangement, that is to say the cathode space forms the central part which is surrounded by the anode space. The container 102 in FIG. 2 is provided with a lid 104 which is fastened by means of suitable screw connections, which are indicated at 106. As in Fig. 1, the container is surrounded by a jacket 108 which is provided with an inlet 110 and an outlet 112 and through which a liquid circulates for the purpose of heat exchange, which increases the temperature within the cell at the desired level hold permitted.

   The top or cover 104 carries on its underside a ring-shaped septum, which is from the wall 113 with the hanging network 114 be and divides the cell into two chambers. In the inner chamber, attached to the lid in the manner indicated at 115, there is a cathode 124, which is shown as a ring-shaped mesh or grate and extends almost to the bottom of the cell. The cathode is insulated from the cover by a suitable insulating compound, which is located in a stuffing box 128.

   The cathode compartment is provided with an opening 123, which is connected to a liquid level indicator (not shown), as described in the explanation of FIG. 1, and with a second opening 136 for the escape of the gases that are in of the cell during operation. This second opening 136 is in communication with a (not shown) cooler, as it was written in Fig. 1 be. If necessary, the condensate can be allowed to run back from the cooler through this opening into the cathode compartment. Or, as indicated in the explanation of FIG. 1, the condensate can be returned through line 132 and opening 134 from below into the cathode compartment.



  An anode 116 is located in the outer space, attached to the cover 1.04 by means of the vertical rods 126. The anode space has a connection piece on the cover which serves to discharge the fluorine developed at the anode through the line 120. The latter can be connected to a suitable separator and cooler (both not shown), as described in the explanation of FIG. 1; if necessary, the condensate can be returned to the anode compartment through this line.

   Otherwise, the condensate can also be fed back through line 162 and opening 118 from below into the anode compartment. Line 192 corresponds to line 92 in Fig. 1 and leads to a (not shown) liquid level indicator and a (also not shown) storage container for the electrolyte, as in Fig. 1. The power supply for the electrolysis is matched to two attached clamps of the cell ruled out, as indicated for example at 138 and 140.

   The parts of the device of FIG. 2 not shown correspond to those described in connection with FIG. As for the type and quantity of electrolyte, current density, temperatures and pressures when operating the cells shown in FIGS. 1 and 2, they are practically the same.



  Fig. 3 shows some parts of the device shown in Fig. 1 in perspective. These are the container 2, the cathode 24 and the partition between the cathode and anode, which consists of a ringför shaped wire mesh 14, which depends from the metal cylinder 13 attached to the cover 4. The anode in FIG. 3 is shown at 16.



  The other implementation of the liquid level indicator shown in Fig. 4 differs from that in Fig. 1 in that the wires 294 connected to the terminals 293 and descending different depths into the cylinder 284 each have an indicator 297 for Example of an electric lamp. The wires 298 and 299 leading to a power source are connected to the switch 296 respectively. connected to cylinder 284. For better clarity, parts of the cylinder 284 and the wires 294 are omitted. The wires 294 are suitably insulated from the cylinder 284, for example as described further below in connection with FIGS. 6 and 7. The operation of this liquid level indicator is essentially the same surface as that indicated in FIG.



  In the embodiment of the level indicator for the electrolyte, as shown in Fig. 5, a solenoid 400 is connected on the one hand to the cylinder 384 (partially drawn) and on the other hand to a power source through the wire 399. Another wire (398) leads from the power source to a selector switch 396. The latter can be moved along the contacts 393, which in turn are connected to the wires 394 immersed in the cylinder 384 at different depths. The latter are isolated from the cylinder 384 in a suitable manner. If current passes through the solenoid, the core 391 is drawn into it and closes the current of a battery which is connected to an indicator 397.

           FIG. 6 illustrates a method for insulating the wires 494 which dip into the cylinder 484 to different depths. This isolation can be accomplished in any suitable manner, for example by means of plugs 495, which consist of a Gemis, @h powdered aluminum fluoride with a wax, for example ceresin. Another embodiment of the insulation is shown in FIG. 7, in which the wire leading into the cylinder 584 passes through a packing gland 595 containing the insulating compound. The remaining wires (not shown) are insulated in a similar manner.



  If necessary, the liquid level indicator can also be attached directly to the cell's container. This is shown for example in Fig. 8, which shows an upper corner of the cell partially in section with some parts omitted. In Fig. 8, the cell container is indicated at 602, while the lid 604 in a suitable manner, for example with the aid of the bolts 606 is attached. A vertical wall 605 and the housing 602 form the standing vessel.

    The wires 694 connected to a suitable display device, as shown for example in FIGS. 1, 4 and 5, go through the insulation 695 and immerse at different depths into the vessel.



  If it proves to be desirable to move the electrolyte @ in order to avoid local concentration, this can be done by means of suitable mechanical devices or by circulating the electrolyte, for example in the manner illustrated in FIG. 9 shows a conduit 727 which leads from the bottom of the cell 702 to a pump 729 which in turn leads through the conduit 731 to a location further up in the cell. In this way you can let the electrolyte circulate continuously or intermittently.



       Fig. 10 shows an upper corner of the cell partly in section and with some parts omitted. The device is another embodiment of that shown in FIG. 802 is part of the housing, while 804 is a part of the cover that is held in place by bolts 806. Part of the partition wall 813 is also shown with some parts omitted. In this embodiment, the anode shown with the omission of some parts at 816 is welded to a protrusion 817, which in turn is welded to the housing 802 like that.



  Another embodiment of the fastening of the anode within the cell in FIG. 2 is shown in FIG. 11, in which the housing at 902, the cover at 904, the partition wall at 913 and the anode at 916, all with the omission of some Parts, are indicated. The cover is held in place by bolts 906. In this embodiment, an L-shaped piece indicated at 917 is attached to the anode, while the housing 902 carries another L-shaped piece 919 in an inverted position. Because the L-shaped piece 917 rests on the inverted L-shaped piece 919, the anode is held in its position and at the same time can be replaced with ease if necessary.



  The use of a cell with a metal container and a metal diaphragm between the anode and the cathode, with the container and metal diaphragm being anodically passive, is particularly advantageous in that it eliminates the insulation of the anode from the surrounding parts and the corrosion of the container and of the metal diaphragm significantly reduced. It has been found in practice that a cell with a mainly pure nickel anode can be operated continuously or intermittently for a long time. As mentioned above, non-ferrous alloys, preferably those that contain foreign metals only in comparatively small amounts, can also serve as building materials for the anode.

   It should be noted that many substances, such as platinum or graphite, which have proven to be useful building materials for anodes in numerous types of electrolytic cells, are practically useless for the technical electrolysis of anhydrous hydrofluoric acids, as they are used against the Exposure to hydrofluoric acid and fluorine are not sufficiently resistant.



  The cathode can consist of any electrically conductive, permanent material which is resistant to the action of anhydrous hydrofluoric acid and hydrogen. Special examples of building materials that can be used are: iron (including gray and white cast iron), nickel, cobalt, copper, chromium, magnesium, and alloys of two or more of these metals. When operating the cell with a nickel anode and an iron cathode, the observation has been made that the nickel is deposited on the iron at the beginning of the operation. If necessary, a nickel-plated cathode can also be used initially.

   In general, it is recommended to use a cathode made of iron or an iron alloy.



  The partition between the anode and cathode compartments can consist of any non-anodic material that is resistant to the action of anhydrous hydrofluoric acid, fluorine and hydrogen. As already stated in the description above, this septum above the level of the electrolyte should be impermeable or gas-tight, since of course the union of gaseous fluorine and hydrogen, which can be equipped with explosive violence, must absolutely be prevented.

   Below the surface of the electrolyte, the septum between the anode and cathode compartment is conveniently made of a permeable diaphragm, for example a mesh or grate, the openings of which are sufficiently small to prevent the passage of large bubbles of fluorine. The entire septum is expediently made of a metal that is resistant to the effects of hydrofluoric acid, fluorine and hydrogen. The part of the septum lying above the surface of the electrolyte can consist of the same or a different substance as the part reaching below the surface of the electrolyte. If necessary, the septum can be isolated from the housing of the cell.

   In general, however, it is more convenient to use a metal partition that is directly connected to the cover of the cell, as illustrated by the drawings and described above. Examples of metals used in the construction of the vaginal wall are: iron (including white and gray cast iron), steel, cobalt, chromium or anodic passive alloys of these metals with one another and nickel. Particularly favorable results have been obtained when using iron and steel partitions. When using cast iron, white cast iron gave slightly better results than gray cast iron.



  In the same way, the container is BEZW. the housing of the cell and the cover are made of any anodically passive or passivatable material, which is resistant to the action of anhydrous hydrofluoric acid, fluorine and hydrogen.

   Exceptionally favorable results have been obtained with the use of metals for this purpose, and may be mentioned as special examples: iron, steel, cobalt, chromium, magnesium, copper and alloys of two or more of these metals, respectively. anodis.ch passive alloys of one or more of these metals with nickel. Particularly good results have been obtained when using iron, steel and their alloys. When loading you can the container against the anode or against -the cathode, respectively. electrically isolate against both.

   With regard to appropriate construction and low corrosion it was found, however, that particularly good results were obtained in the construction of a cell consisting of a metal container, an anode, a cathode and a metal septum between the anode and cathode compartment of the type described, in which the anode and the metal septum are always electrically connected to the metal housing of the container, while the Ka method is always electrically isolated.

   Various of the special metals that are suitable for the construction of the metal container and the partition between the anode and cathode compartments are characterized by the fact that they become passive or polarize when an electric current passes through them in contact with anhydrous Hydrofluoric acid is sent. Therefore, the metal container and the partition, if they are connected to the anode and built from metals of this group, are always anodically passive. Apparently, the use of anodic passive metals leads to the corrosion being negligible.



  The size and shape of the different parts of this cell, including the housing or container, anode, cathode and septum between the anode and cathode compartment, can be chosen very differently, taking into account the convenience of operation and the special requirements when using the cell. The container can have a rectangular, cylindrical or any other suitable cross-section, and the same applies to the anode, the cathode and the sheath wall between the anode and cathode compartments.

   For example, the anode can be solid, indented, reticulated, cylindrical, or any other suitable shape. The same is true for the cathode. In general, the design is chosen so that high current densities and yields are achieved, which largely depends on the surface of the electrodes and their distance from one another. These factors can be regulated and adapted to the desired fluorine production. With the aid of the cells illustrated in FIGS. 1 and 2, very good results were achieved, namely by attaching anode and cathode at approximately the same distance from the partition wall, expediently about 1.25 to 3.81 cm from it.

        If it is a question of electrically isolating any part of the device, for example the cathode, it is expedient to choose a substance that is not noticeably attacked by hydrofluoric acid and fluorine as the insulating material. During the construction of the device it was found that very favorable results are obtained by using solid organic substances as insulating materials which are insoluble in anhydrous hydrofluoric acid, are not attacked by it or fluorine and are not electrically conductive.

   Particular examples of such insulating materials are aluminum luoride, copper (2) fluoride, copper (2) nitrate, cobalt nitrate, zinc sulfate, silver sulfate, molten chlorine silver, bromine silver, tungsten trioxide and tin (4) oxide. In general, preference is given to using metal oxides and salts whose metal has a specific gravity equal to or greater than that of aluminum (2, 7). Compounds of the type described can either as such or in a mixture with one another, respectively. find application with certain other substances, for example wax.

   Very advantageous results were achieved when using molten chlorine silver as an insulating material, and when using a mixture of aluminum fluoride and a wax such as ceresine. A special mixture of the latter type, which should be mentioned, consists of 30 parts of aluminum fluoride and 70 parts of ceresin. The fastening of the insulation can be very different. With regard to the insulation of the cathode and the wires of the level indicator for the electrolyte, good results are obtained with the methods described in connection with the drawing.



  As already stated in the description with reference to the drawing, it is desirable, if not necessary, to provide control devices, such as a level indicator for the electrolyte in the cell, when operating the cell. Furthermore, it is desirable and of the greatest importance for the continuous operation of the cell to add mainly anhydrous hydrofluoric acid to the electrolyte in order to replace the amount that has evaporated and decomposed by the electrolysis. Of course, the devices used for this purpose can be of very different types.

   In the various devices for measuring the level of the electrolyte, as described in connection with the drawing, the wires, which are differently immersed in the electrolytic container, are expediently made of a substance that is not significantly attacked by anhydrous hydrofluoric acid, and preferably before made of nickel. As a power source connected to the level indicator that is switched on by the line selector, alternating current is useful.



  The method 'according to the invention can with regard to its practical implementation, he experience considerable deviations, especially as far as the type of electrolyte, current density, operating temperature and pressure is concerned. The method according to the invention is explained in more detail with reference to the following examples. Example An electrolyte made up of approximately 40 Ge.



       weight percent potassium bifluoride (KHP !!) and 60 weight percent mainly anhydrous hydrofluoric acid was filled into a cell of the type shown in FIG. 1, the liquid level corresponding approximately to that indicated in the figure. The anode of the cell consisted mainly of nickel, while the container and cathode were made of iron.

   The cathode was electrically insulated from the lid of the container with the aid of an insulating compound consisting of about 30 parts of aluminum fluoride and 70 parts of ceresin. The wires, which reached different depths into the container of the level indicator, were made of nickel and were insulated from the container wall by a compound made of the same material as that used to insulate the cathode. The level indicator was operated with alternating current. The dividing wall between the anode and cathode compartment consisted mainly of iron.

   The part of the septum below the surface of the electrolyte and reaching to the bottom of the cell was made of an iron wire mesh of about 40 meshes, the cathode of one of about 8 meshes. The septum was the same distance, i.e. about 1.25 cm, from the anode and the cathode. A source of direct current was connected to the container and the cathode, the anode current density being approximately 200 amps per square foot. The temperature of the electrolyte was kept at about 30 to 35 ° C. Fluorine evolved in the anode and hydrogen on the cathode.

   The gases developed were passed separately from one another through coolers in which the hydrofluoric acid carried along was compressed and continuously fed back into the electrolyte. Fresh anhydrous hydrofluoric acid was continuously added to replace the electrolyte decomposed by the electrolysis. Example 2: The procedure and device were the same as in Example 1, with the difference that the electrolyte mainly consisted of 30% potassium bifluoride and 70% anhydrous hydrofluoric acid. The current density was about 300 amps per 0.0929 m2 while the temperature of the cell was maintained at about 15C.



  Example 3: The procedure and device were the same as in Example 1, the only difference being that the cathode was made of nickel instead of iron.



  <I> Example </I> The mode of operation and device were the same as in Example 1, the only difference being that the diaphragm separating the anode and cathode compartment was mainly made of cobalt instead of iron. Example 5: The procedure and device were the same as in Example 1, the only difference being that the diaphragm separating the anode and cathode compartment consisted mainly of magnesium instead of iron.



  <I> Example 6: </I> The procedure and device were the same as in Example 1, with the only difference that the anode consisted of a non-polarizable alloy consisting mainly of nickel and iron. <I> Example </I> In the procedure and device described in Example 1, the metal container and the diaphragm separating the anode and cathode compartment were made anodically passive before the cell was put into operation.



  <I> Example 8: </I> The method of operation and the device were the same as in Example 1, with the only difference that, instead of the mixture of aluminum fluoride and wax, molten silver chloride was used as the insulating material.



  The type of electrolyte can be changed within relatively wide limits. It is advantageous if the mainly anhydrous hydrofluoric acid to be used has a high degree of purity. Specific examples of soluble fluorides that can be used are:

       Rubidium fluoride, cobalt fluoride, potassium fluoride, potassium bifluoride, chromium fluoride, sodium fluoride and silver fluoride. Particularly favorable results were achieved when an electrolyte was used which consisted mainly of anhydrous hydrofluoric acid and the fluoride of an alkali metal, in particular potassium fluoride or potassium bifluoride.



  The cell can be operated at very different pressures. In general, a higher pressure is found to be advantageous in controlling the volatilization of hydrofluoric acid from the electrolyte. By using pressures which are higher than the partial pressure of the hydrofluoric acid in the electrolyte, the cooling capacity of the cooler used for the condensation of hydrofluoric acid which evaporates from the electrolyte can be reduced to a large extent.

   For example, the temperature of a condenser used to condense hydrofluoric acid under atmospheric pressure (boiling point 19.5 C) is lower than the temperature required for condensation under an absolute pressure of 1.4 kg / cm2 (20 pounds engl . per square inch) (boiling point 47 C) resp. 75 pounds per square inch (5.25 kg / cm2) (at about 82 ° C) is required. Coolers can be eliminated in the construction of the apparatus, especially when working at comparatively low temperatures or under higher pressures; if necessary, partial condensation can also be used.

   In any case, it is necessary to fill up the electrolyte with anhydrous hydrofluoric acid in order to keep it in a slightly liquid state. Atmospheric pressures can be achieved in any suitable way, for example by completely or partially closing the cell outlets so that the total vapor pressure of the electrolyte at the operating temperature is higher than the atmospheric pressure; you can also use an independent pressure source, for example a different gas.



  The current density used in operating the cell can be varied widely depending on the amount of fluorine that one wishes to produce. All other things being equal, a low current density gives a low production of fluorine, while a high current density gives a high production of fluorine. A high current density also results in a high heating effect, so it may be desirable to regulate the current density in accordance with the desired operating temperature. Generally speaking, it is advisable to use a current density below about 300 amps per 0.0929 m2 (English square feet), preferably in the range from about 100 to 200 amps. Per 0.0929 m2.



  The. The invention has the advantage that it provides a technically feasible process for the production of fluorine. As far as is known, fluorine has not yet been produced on a commercial scale. Previously proposed methods of making fluorine have proven impractical for a variety of reasons. The so-called melt flow cells, i.e. electrolytic cells with an electrolyte made from molten fluoride, have the disadvantage of an unusually high operating temperature, for example from 150 to 400 ° C.

   Furthermore, such cells also have the disadvantage that the electrolyte is put together and dried before use, and that it has to be worked up after it has been exhausted with hydrogen fluoride. No anode material has yet been proposed which can withstand the action of hydrofluoric acid and fluorine to such an extent that it is worthwhile for commercial use. As already mentioned, the building materials for anodes according to the invention show a greater resistance to the action of anhydrous hydrofluoric acid and fluorine than substances such as platinum and graphite.

   The extent to which different building materials for anodes are attacked by fluorine and hydrofluoric acid can vary considerably, depending on the composition of the electrolyte, the temperature and other conditions of the electrolysis. Of course, even the anode building materials according to the invention can be attacked to a certain extent by hydrofluoric acid or fluorine, but the amount of metal fluoride formed in such an attack is not essential enough to prevent their use in large-scale operations, as is the case with substances like platinum the opposite is true.

    For example, given the conditions of electrolysis and when using an electrolyte of the type described here, an anode building material such as nickel can enable 80 to 90% of the fluorine developed during electrolysis to be obtained, whereas compared to platinum, only 20 to 30 are obtained % of the fluorine evolved is allowed, while the rest reacts with the platinum and the platinum fluoride goes into solution.



  Another advantage of the invention lies in the possibility of using cheap materials in the construction of the various parts of the apparatus which the device.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von Fluor durch Elektrolyse einer Lösung eines Fluo- rids in zur Hauptsache wasserfreier Fluor wasserstoffsäure, dadurch gekennzeichnet, dass man als Elektrolyt Fluoridlösungen an wendet, welche bei der Betriebstemperatur ungesättigt sind, in Verbindung mit der Ver wendung einer aus Nickel bezw. einer sol chen Nickellegierung bestehenden Anode, welche nicht polarisierbar und gegen Fluor wasserstoffsäure und Fluor widerstandsfähig ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Claim I: Process for the production of fluorine by electrolysis of a solution of a fluoride in mainly anhydrous hydrofluoric acid, characterized in that the electrolyte used is fluoride solutions which are unsaturated at the operating temperature, in conjunction with the use of one made of nickel respectively an anode consisting of such a nickel alloy, which is non-polarizable and resistant to hydrofluoric acid and fluorine. SUBCLAIMS: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zur Elek trolyse eine Lösung von Fluorid in HF verwendet, welche 30 bis 50 Gew.-Pro- zente Fluorid, als KHF2 berechnet, ent hält. 2. Process according to patent claim I, characterized in that a solution of fluoride in HF is used for the electrolysis which contains 30 to 50 percent by weight of fluoride, calculated as KHF2. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die ange wandte elektrolytische Zelle einen Be hälter für den Elektrolyten, die beiden Elektroden und eine Scheidewand auf weist, welche den Behälter in einen Anoden- und einen Kathodenraum teilt, welche Scheidewand über dem Spiegel des Elektrolyts gasdicht ist, während sie unter diesem Spiegel durchlässig ist, um dem Elektrolyten den Durchgang durch dieselbe zu gestatten, wobei der Behälter mit der Anode elektrisch verbunden ist und der genannte Behälter und die Scheidewand anodisch passiv oder passi- vierbar sind. 3. The method according to claim I, characterized in that the applied electrolytic cell has a container for the electrolyte, the two electrodes and a partition which divides the container into an anode and a cathode compartment, which partition is above the level of the electrolyte is gas-tight, while it is permeable under this level to allow the electrolyte to pass therethrough, the container being electrically connected to the anode and said container and the partition being anodically passive or passivable. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Behälter, die Scheidewand und die Anode elek trisch miteinander verbunden sind. 4. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Scheide wand aus Eisen oder Stahl oder einer Le gierung derselben hergestellt ist. 5. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Behälter aus Eisen oder Stahl oder einer Legie rung derselben hergestellt ist. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass von einer aus Eisen bestehenden Kathode Gebrauch ge macht wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass von einer aus Nickel bestehenden Kathode Gebrauch gemacht wird. B. Method according to dependent claim 2, characterized in that the container, the partition and the anode are electrically connected to one another. 4. The method according to dependent claim 2, characterized in that the scabbard wall made of iron or steel or an alloy of the same is made. 5. The method according to dependent claim 2, characterized in that the container is made of iron or steel or an alloy tion thereof. 6. The method according to claim I, characterized in that use is made of a cathode made of iron. 7. The method according to claim I, characterized in that use is made of a cathode made of nickel. B. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass von einer aus Eisen und Nickel bestehenden Kathode Gebrauch gemacht wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass von einer aus mindestens einem inerten, nichtleitenden. anorganischen Festkörper bestehenden elektrischen Isolierung Gebrauch gemacht wird. 10. Verfahren nach Unteranspruch 9, da durch gekennzeichnet, dass als elektrische Isolierung geschmolzenes Silberchlorid verwendet wird. 11. Method according to claim I, characterized in that use is made of a cathode consisting of iron and nickel. 9. The method according to claim I, characterized in that one of at least one inert, non-conductive. inorganic solids existing electrical insulation use is made. 10. The method according to dependent claim 9, characterized in that molten silver chloride is used as electrical insulation. 11. Verfahren nach Unteranspruch 9, da durch gekennzeichnet,,dass als elektrische Isolierung Aluminiumfluorid, dem min destens ein Wachs beigegeben ist, ver wendet wird. 12. Verfahren nach Unteranspruch 11, , da durch gekennzeichnet, dass als Wachs Ceresin verwendet wird. 13. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Elektro lyse bei einer Temperatur von 15 bis 50 C durchgeführt wird. 14. Method according to dependent claim 9, characterized in that aluminum fluoride, to which at least one wax is added, is used as electrical insulation. 12. The method according to dependent claim 11, characterized in that ceresin is used as the wax. 13. The method according to claim I, characterized in that the electrolysis is carried out at a temperature of 15 to 50 C. 14th Verfahren nach Patentanspruch I, da .durch gekennzeichnet, dass die Standhöhe des Elektrolyts während der tlektrolyse durch Zusatz von wasserfreier Fluor wasserstoffsäure zur Hauptsache kon stant erhalten wird. PATENTANSPRUCH Il: Vorrichtung zur Ausübung des Verfah rens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine elektrolytische Zelle mit einer aus Nickel bezw. einer solchen Nickellegierung bestehenden Anode, welche nicht polarisier bar und gegen Fluorwasserstoffsäure und Fluor widerstandsfähig ist. UNTERANSPRÜCHE: 15. A method according to patent claim I, characterized in that the level of the electrolyte is kept constant during the electrolysis by adding anhydrous hydrofluoric acid. PATENT CLAIM II: Device for exercising the procedural rens according to claim I, characterized by an electrolytic cell with a bezw made of nickel. such a nickel alloy anode, which is not polarizable and resistant to hydrofluoric acid and fluorine. SUBCLAIMS: 15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die elektro lytische Zelle aus einem anodisch pas siven Behälter besteht, der von wasser freier Fluorwasserstoffsäure und Fluor zur Hauptsache nicht angegriffen wird und den Elektrolyten enthält, in welchen eine Nickelanode, sowie eine zur Haupt sache inerte und von der Anode elek trisch isolierte Kathode eintauchen, und mit Vorrichtungen versehen ist, um die bei der Elektrolyse entwickelten Gase abzuleiten, ohne sie miteinander in Be rührung zu bringen. 16. Device according to claim II, characterized in that the electrolytic cell consists of an anodically passive container which is mainly not attacked by anhydrous hydrofluoric acid and fluorine and which contains the electrolyte, in which a nickel anode and one which is mainly inert and immerse the cathode electrically insulated from the anode, and is provided with devices to discharge the gases developed during the electrolysis without bringing them into contact with one another. 16. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass die elektrolytische Zelle im Innern des Behälters eine zwischen Anode und Kathode angeordnete anodisch pas sive, weder Anode noch Kathode berüh rende Scheidewand enthält, welche der art an dem Behälter befestigt ist, .dass sie denselben in einen Anoden- und einen Kathodenraum teilt, und welche oberhalb der Oberfläche des Elektrolyts zur . Hauptsache gasdicht, unterhalb derselben aber so durchlässig ist, dass ein Über- tritt des Elektrolyts von einer Kammer in die andere erfolgen kann. 17. Device according to claim II and dependent claim 15, characterized in that the electrolytic cell in the interior of the container contains an anodically passive partition between the anode and cathode, which does not touch either the anode or the cathode and which is attached to the container it divides the same into an anode and a cathode compartment, and which above the surface of the electrolyte for The main thing is that it is gas-tight, but below it is so permeable that the electrolyte can pass from one chamber to the other. 17th Vorrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass .die elektro- lytische Zelle mit Mitteln zur Ergänzung des Elektrolyts während des Betriebes versehen ist. 1.8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die elektro lytische Zelle mit Anzeigevorrichtungen für .den Stand des Elektrolyts versehen ist. Device according to patent claim II, characterized in that .the electrolytic cell is provided with means for replenishing the electrolyte during operation. 1.8. Device according to patent claim II, characterized in that the electrolytic cell is provided with display devices for .the level of the electrolyte.
CH180682D 1932-10-31 1933-05-23 Process and device for the electrolytic production of fluorine. CH180682A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US180682XA 1932-10-31 1932-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH180682A true CH180682A (en) 1935-11-15

Family

ID=21786072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH180682D CH180682A (en) 1932-10-31 1933-05-23 Process and device for the electrolytic production of fluorine.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH180682A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108516544A (en) * 2018-06-01 2018-09-11 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 It is electrolysed HF and KHF2Generate the method and system of fluorine gas purification graphite

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108516544A (en) * 2018-06-01 2018-09-11 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 It is electrolysed HF and KHF2Generate the method and system of fluorine gas purification graphite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2611324C3 (en) Electrolysis cell for the production of fluorine
DE2745033C2 (en) Chlorine accumulator
DE2818971A1 (en) IMPROVED DEVICE AND PROCESS FOR SEPARATING A METAL FROM A SALT
DE19504632A1 (en) Process and device to electrolyse a fluid electrolyte
DE975825C (en) Device for carrying out electrochemical processes, in particular for the production of supersulfuric acid and its compounds
DE1272901B (en) Method for operating an electrolytic cell with porous gas diffusion electrodes
DE19859563A1 (en) Production of an alkali metal originating from alkali metal amalgam uses electrolysis using an anode containing an alkali metal amalgam, an alkali metal ion conducting solid electrolyte and a liquid alkali metal as cathode
DE2510396C3 (en) Process for the electrolysis of aqueous sodium chloride solutions
CH180682A (en) Process and device for the electrolytic production of fluorine.
DE2725738C2 (en) Process for storing chlorine and chlorine accumulators developed during the recharging phase of a chlorine accumulator and to be used during the discharge phase for carrying out this process
DE1109653B (en) Process and device for the continuous production of water rich in deuterium by means of gradual enrichment of deuterium and electrolysis of water
DE2159246B2 (en) DEVICE FOR GENERATING A MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN
DE846993C (en) Process and device for the electrolytic production of fluorine
DE1483338B2 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION OF ALUMINUM OR ITS ALLOYS
DE948414C (en) Electrolytic production of sodium chlorate
DE2756569C3 (en) Process and electrolysis cell for the production of hydrogen and oxygen
EP0192718B1 (en) Process and device for the production of ozone
DE869195C (en) Process and device for the electrolytic production of fluorine
DE2610148C3 (en) Process for the preparation of perfluoroethyl iodide
DE672851C (en) Device for electrolyte circulation in water decomposers, in particular pressure decomposers
DE4034137C1 (en)
DE3432684C2 (en)
DE1147761B (en) Method and device for the production of titanium by reducing titanium tetrachloride with liquid magnesium produced by means of fused-salt electrolysis
DE38612C (en) Galvanic battery
DE198626C (en)