Bipolare Elektrode für Druckelektrolyseure der Filterpressen-Bauart Wasserzersetzer der sog. Filterpressen- Bauart bestehen bekanntlich aus einer Viel zahl von aneinandergereihten elektrolytischen Zellen, welche mechanisch zu einem Paket zusammengespannt und elektrisch dadurch in Reihe geschaltet sind, dass die metallischen, zwischen benachbarten Zellen liegenden Trenn wände gleichzeitig für die eine Zelle als Anode und für die danebenliegende Zelle als Kathode wirken.
Man bezeichnet diese Trenn wände als bipolare Elektroden und rüstet sie auf beiden Seiten mit sog. Vorelektroden aus, welche über metallische Distanzkörper in elektrischem Kontakt mit der bipolaren Elek trode stehen. Innerhalb jeder Zelle liegt dabei zwischen den ungleichnamigen Vorelektroden ein Diaphragma (Asbestgewebe), das die ent wickelten Gase voneinander getrennt hält.
Die bipolaren Elektroden bestanden an fänglich aus Gusseisenplatten mit vertikalen Rippen, welche den elektrischen Kontakt mit den aus Eisendrahtgewebe bestehenden Vor elektroden herstellten und zwischen denen der Elektrolyt zirkulierte. Bipolare Elektroden dieser Art sind jedoch sehr kostspielig und schwer; sie haben sich auch technisch nicht be währt, weil sieh die anodenseitig erforderliche Vernickelung auf Gusseisen nicht korrosions fest herstellen lässt und weil Gussplatten unter den hohen Drucken der an ihrer Umrandung angreifenden mechanischen Einspannung leicht zu Bruch gehen.
In Druckelektroly- seuren der Filterpressen-Bauart können Guss- elektroden aus diesem Grunde überhaupt nicht verwendet werden.
Man ging später dazu über, die bipolaren Elektroden aus Eisenblech herzustellen und baute zwischen diesen und den beidseitig vor gelagerten, aus durchbrochenen Metallflächen bestehenden Vorelektroden Distanzkörper ein, um den erforderlichen freien Elektrolytraum zu schaffen. Da bei modernen Elektrolyseuren hohe Stromstärken zur Anwendung kommen, musste man nicht nur eine Vielzahl solcher Distanzstücke über die Oberfläche des Elek- trodensystems verteilen, sondern auch eine innige metallische Verbindung der drei Kon struktionselemente durch Vernieten, Ver schrauben oder Verschweissen herstellen.
Um den hiermit verbundenen grossen Arbeitsauf wand zu verringern, reduzierte man die "An zahl der Distanzkörper, musste aber dann als Vorelektroden entsprechend dicke perforierte Eisenbleche verwenden, damit sich der über die Distanzkörper zugeführte Strom ohne allzu grossen Ohmsehen Spannungsverlust ange nähert gleichmässig über die Vorelektrode verteilen konnte. Es ist offensichtlich, dass die Herstellung so komplizierter Zellengebilde sehr kostspielig und zeitraubend ist.
Die Erfindung betrifft eine bipolare Elek trode mit Distanzkörpern zur StromÜbertra- gung auf die Vorelektroden der Zellen von Druckelektrolyseuren der Filterpressen-Bau- art. Sie besteht darin, dass die Oberfläche der aus Eisenblech bestehenden Elektrode mit ab wechselnd nach beiden Seiten herausgedrück ten Warzen bedeckt ist, deren Köpfe dazu dienen, den Kontakt mit den beidseitigen Vor elektroden herzustellen.
Wählt man hierzu ein entsprechend dünnes Blech, so erweisen sich diese gegeneinander versetzt liegenden Warzen als federnde Elemente, von denen jedes einzelne die an den Warzenköpfen an liegende, durchbrochene Vorelektrode elastisch gegen das Diaphragma presst, welches zwi schen den gegenpoligen Vorelektroden liegt.
Da man das Herausdrücken der als Distanz körper wirkenden Warzen auf einer hydrau lischen Presse praktisch in einem einzigen Arbeitsgang ausführen kann, ist es möglich, ohne hohen Kostenaufwand eine sehr grosse Anzahl solcher Distanzwarzen vorzusehen, so dass auch bei der Übertragung hoher Strom stärken auf den einzelnen Kontakt nur sehr kleine Teilströme entfallen. Infolgedessen kann man als Vorelektroden das elektrolytisch besonders wirksame und billige Eisengewebe verwenden; denn trotz der kleinen Leitungs querschnitte eines Metallgewebes kann man mit Hilfe der vielen Kontaktpunkte auch hohe Ströme bei kleinem Ohmschem Spannungsver lust anwenden.
Erst durch diese elastischen Distanzkörper ist es möglich geworden, eine praktisch ver lustfreie Stromübertragung von der Kathode der einen Zelle über die Scheidewand zur Anode der nachfolgenden Zelle und so fort durchzuführen, ohne dass die Kontaktstellen dieser drei Elektroden untereinander durch Vernieten, Verschweissen oder dergleichen mechanisch verfestigt werden müssen. Dabei werden die Vorelektroden mit ihrer ganzen Oberfläche individuell gegen das zugehörige Diaphragma gepresst.
Eine weitere Bedeu tung erlangen die elastischen Distanzwarzen noch dadurch, dass sie auch diejenigen Ab standsänderungen kompensieren, welche sich durch die unter dem Anpressdruck veränder liche Dicke der zwischen den Zellenrahmen lie genden Dichtungen ergeben. Da unter einem Druck von mehr als 5 atü das den Blektrolytraum beanspruehende Gas volumen bereits sehr klein ist, kann man bei Druckelektrolyseuren die einzelnen Zellen sehr schmal halten, so da.ss die Warzenköpfe nur wenig über die Mittelebene der Elektrode hin ausragen müssen.
Zweckmässig bemisst man die Warzenhöhe auf weniger als 10 mm, so dass man in der Lage ist, auch bei grossen Flä chen hierfür Eisenbleehe von weniger als 2 mm Stärke zu verwenden.
Durch die Erfindung werden also auf der einen Seite erhebliche Einsparungen an Ma terial und Arbeitsaufwand erzielt; auf der andern Seite erfüllt sie alle Bedingungen, welche Voraussetzung für eine verlustfreie Stromübertragung sind.
Die Abbildung zeigt als Ausführungsbei spiel der Erfindung schematisch einen ver grösserten, in vertikaler Richtung verlaufen den Teilquersehnitt durch eine Zelle (Z) eines Druckelektrol.y seurs der Filterpressen-Bauart. Die beiden angrenzenden Zellen sind dabei nur bis zum Diaphragma gezeichnet. Die Zelle Z liegt zwischen den beiden bipolaren Elek troden 1 und \?; sie wird durch das z. B. aus Asbestpappe bestehende Diaphragma 3 in den Anodenraum A und den Kathodenraum K unterteilt.
Bei der Wasser-Elektrolyse sind diese Räume (A, K) mit Kalilauge gefüllt, und es entsteht links vom Diaphragma 3 Sauerstoff sowie rechts vom Diaphragma 3 Wasserstoff. Auf den beiden Oberflächen des Diaphragmas 3 liegen die aus engmasehigen Eisendrahtgeweben bestehenden Vorelektro- den 4 und 5.
Die anodisehen Vorelektroden 4, 4b und die anodischen Seiten der bipolaren Elektroden 1, 2 sind durch eine porendichte Vernieklung geschützt.
Die rechts und links anschliessenden Zellen sind in völlig gleicher Weise wie die Zelle Z ausgeführt; ihre Diaphragmen sind mit. 3a und 3b, ihre angrenzenden Vorelektroden mit 4b (Anode) und 5a (Kathode) bezeichnet. Das Zellenpaket wird vom Strom in Richtung des Pfeils P durchflossen.
Die bipolaren Elektroden 1, 2 werden von relativ dünnen Blechplatten gebildet,. aus denen warzenförmige Erhebungen 1a, 1b bzw. 2a, 2b abwechselnd nach beiden Seiten derart herausgedrückt sind, dass die Köpfe dieser Warzen den Kontakt mit den beiderseitigen Vorelektroden aus Eisendrahtgewebe herstel len.
Der Kopf der Warze la berührt links die kathodische Vorelektrode 5a, während die Köpfe der Warzen 1b rechts die anodische Vorelektrode 4 berühren; der Strom (Pfeil P) fliesst also von der Vorelektrode 5a der vor angehenden Zelle über die Warze la unmittel bar durch die bipolare Elektrode 1 und die Warzen 1b zur anodischen Vorelektrode 4 der Zelle Z.
In gleicher Weise fliesst der Strom von der kathodischen Vorelektrode 5 der Zelle Z über die Warze 2a durch die bipolare Elektrode 2 und die Warzen 2b unmittelbar der katlrodisehen Vorelektrode 4b der nachfol genden Zelle zu. Die Gasbildung erfolgt hier bei fast ausschliesslich an den Vorelektroden (4, 5), zwischen denen der elektrolytische Widerstand der Zelle liegt, während die bipolaren Elektroden 1, 2 im wesentlichen nur als Scheidewände für den Elektrolyt und als elektrische Verbindungsglieder zwischen den angeschlossenen Vorelektroden dienen.
LTm den Distanzelementen eine möglichst hohe Elastizität zu geben, empfiehlt es sich, ihre Dicke d kleiner als 2 mm zu bemessen. Da die verformten Bleche 1, 2 dem Elektro- lytraum lediglich eine veränderte Gestalt geben, ohne sein Volumen zu beengen, braucht die Höhe lt der herausgedrückten Warzen bei Druckelektrolyseuren nur 6-10 mm zu betragen.
Hierdurch wird es möglich, den Abstand a zwischen benachbarten, auf der gleichen Seite liegenden Warzen (1b, 2b) relativ klein zu wählen; man bemisst ihn zweck mässig auf weniger als 50 mm, so dass man ein sehr dichtes Raster von Kontaktpunkten er hält, welche sich gleichmässig über die ganze Oberfläche der Vorelektroden (4, 5 bzw. 5a, 4b) verteilen. Die bipolaren Elektroden 1, 2 werden am besten als kreisförmige Scheiben ausgeführt und in ringförmige Zellenrahmen eingesetzt.
Um die dichte Verbindung mit den Zellen rahmen zu erleichtern, sieht man am Rande dieser Scheiben zweckmässig in etwa 50 bis 60 mm Breite eine ebene Ringzone vor, welche frei von herausgedrückten Warzen ist.