DD285128B5

DD285128B5 - Electrode for gas-developing electrolytic processes

Info

Publication number: DD285128B5
Application number: DD32990589A
Authority: DD
Inventors: Hanno Wenske; Arnold Dipl-Ing Gallien; Wolfgang Dipl-Chem Dr Hanke; Wolfgang Dipl-Phys Lampe
Original assignee: Grimma Masch Anlagen Gmbh
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1995-04-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für gasentwickelnde elektrolytische Prozesse mit Elektrodenelementen, die parallel zueinander angeordnet sind.The invention relates to an electrode for gas-developing electrolytic processes with electrode elements which are arranged parallel to one another.

Für die Produktion verschiedener wichtiger chemischer Grundstoffe wie Natronlauge, Chlor, Wasserstoff oder Wasserstoffperoxid sind gasentwickelnde elektrolytische Prozesse von herausragender Bedeutung. Die bei der Elektrolyse von alkalischen Lösungen, Wasser, Salz- bzw. Schwefelsäure zu verwendenden Elektroden müssen einer Vielzahl von zum Teil gegensätzlich wirkenden Gebrauchsparametern entsprechen. Ein sehr wesentliches Erfordernis besteht in der schnellen Abfuhr des entwickelten Gases aus dem Raum zwischen Anode und Kathode jenseits dieser Elektroden, um einen großen, den elektrischen Widerstand des Elektrolyten erhöhenden Gasanteil zu vermeiden. Dies steht aber dem Bestreben entgegen, die zur Verfügung stehende Konstruktionsfläche maximal für eine elektrochemisch wirkende Elektrodenfläche wirksam zu nutzen.For the production of various important chemical raw materials such as caustic soda, chlorine, hydrogen or hydrogen peroxide gas-developing electrolytic processes are of paramount importance. The electrodes to be used in the electrolysis of alkaline solutions, water, hydrochloric acid or sulfuric acid must correspond to a large number of partly conflicting use parameters. A very important requirement is the rapid removal of the evolved gas from the space between the anode and cathode beyond these electrodes in order to avoid a large proportion of gas which increases the electrical resistance of the electrolyte. However, this is contrary to the endeavor to use the available construction surface for a maximum effective for an electrochemically acting electrode surface.

Es wird weiterhin angestrebt, eine möglichst gleichmäßig und fein strukturierte Elektrodenoberfläche zu realisieren, damit die Voraussetzungen für ein homogenes elektrisches Feld gegeben sind. Unstetigkeiten, wie z. B. Kanten, führen zu Feldstärkeerhöhungen und damit zu einer ungleichmäßigen Elektrodenbelastung, die nicht nur energetische Verluste, sondern auch einen vorzeitigen Verschleiß des Elektrodenmaterials bzw. der elektrokatalytischen Beschichtung (Coating) verursacht.It is further desired to realize a uniform and finely structured electrode surface, so that the conditions for a homogeneous electric field are given. Discontinuities, such. B. edges, lead to field strength increases and thus to a non-uniform electrode load, which causes not only energy losses, but also premature wear of the electrode material or the electro-catalytic coating (coating).

Wesentlich für die Gewährleistung eines optimalen Prozesses ist auch die Realisierung eines gleichmäßigen, geringen Elektrodenabstandes, ohne bei Verwendung von Membranen diese mechanisch stark zu beanspruchen oder gar zu beschädigen. Es sollte auch vermieden werden, daß Elektrodenelemente mit großer Dicke einen hohen Berührungsdruck auf die Membran ausüben und somit den Elektrolytfluß bzw. den lonentransport durch das Porensystem der Membran merklich behindern.Essential for ensuring an optimal process is also the realization of a uniform, small electrode gap, without the use of membranes this mechanically strong stress or even damage. It should also be avoided that electrode elements of large thickness exert a high contact pressure on the membrane and thus hinder the flow of electrolyte or the ion transport through the pore system of the membrane noticeably.

Zwei wichtige Grundtypen gasentwickelnder metallischer Elektroden sind bekannt: Zum einen verwendet man von Stromverteilern getragene, parallel angeordnete Profilstäbe, deren Querschnitt kreisförmig, elliptisch, tropfenförmig oder rechteckig ist (DE-OS 3 008 116, DE-OS 3 325 187, DE-PS 3 519 272, DE-OS 3 519 573). Aber auch U-förmige in Abständen aneinandergereihte Schienen gemäß der DE-AS 1 271 093 sowie der DE-OS 2 445 579, die ElektrodenelementeTwo important basic types of gas-generating metallic electrodes are known: On the one hand, use is made of current distributors, parallel arranged profile bars whose cross-section is circular, elliptical, teardrop or rectangular (DE-OS 3,008,116, DE-OS 3 325 187, DE-PS 3rd 519,272, DE-OS 3,519,573). But also U-shaped in spaced juxtaposed rails according to DE-AS 1 271 093 and DE-OS 2 445 579, the electrode elements

mit einem Abstand von z.B. 4 mm aufweisen, sind bekannt.at a distance of e.g. 4 mm are known.

Zum anderen sind perforierte Bleche mit vertikal und horizontal verlaufenden Schlitzen, mit bezüglich der Elektrodenebene abgewinkelten oder tiefgezogenen Segmenten, Lochblechelektroden und Gitterstreckmetallelektroden bekannt (DD-PS 250 026, DE-OS 3 625 506, DE-OS 2 735 238).On the other hand perforated plates with vertical and horizontal slots, with respect to the electrode plane angled or deep-drawn segments, perforated plate electrodes and grid metal electrodes are known (DD-PS 250 026, DE-OS 3,625,506, DE-OS 2,735,238).

Vertreter des erstgenannten Grundtyps verwenden parallel angeordnete Elemente, die mit Stromverteilerschienen fest verbunden sind und einen tropfenförmigen Querschnitt (DE-OS 3 325 187) bzw. einen annähernd kreisförmigen Querschnitt (DE-OS 3 008 116) aufweisen. Der kreisförmige Querschnitt wurde durch Abtrennen von Segmenten, die in der Elektrodenebene liegen, modifiziert. Beide Elektroden sollen vorzugsweise für die Chloralkalielektrolyse in Amalgamzellen Anwendung finden. Nachteilig ist, daß die Elektroden keinen wesentlich verringerten Gasblasenbedeckungsgrad aufweisen.Representatives of the former basic type use parallel elements that are firmly connected to power distribution rails and a teardrop-shaped cross-section (DE-OS 325 325) or an approximately circular cross-section (DE-OS 3 008 116). The circular cross section was modified by separating segments lying in the electrode plane. Both electrodes should preferably be used for the chloralkali electrolysis in amalgam cells. The disadvantage is that the electrodes have no significantly reduced Gasblasenbedeckungsgrad.

Der Abtransport des Gases erfolgt ausschließlich durch die Fluidströmung und den Auftrieb. Die besonderen Querschnittsgeometrien sind nicht geeignet, eine aktive Rolle beim Gastransport durch die Elektrode zu übernehmen. Zwar verhindern sie durch Vermeidung von Unstetigkeitsstellen eine Überbeanspruchung der katalytischen Beschichtung, jedoch geschieht dies durch Inkaufnahme der Nachteile infolge der radiusbedingten ungleichmäßigen Abstände der Elektrodenflächen.The removal of the gas takes place exclusively by the fluid flow and the buoyancy. The particular cross-sectional geometries are not suitable for assuming an active role in gas transport through the electrode. Although they prevent overstressing the catalytic coating by avoiding points of discontinuity, this is done by accepting the disadvantages due to the radius-related non-uniform distances of the electrode surfaces.

Die DE-OS 3 519 272 offenbart eine Elektrodenstruktur, die eine Vielzahl parallel angeordneter Elemente mit rechteckigem Querschnitt verwendet. Ein plattenförmiger Träger mit beidseitigen Ausbuchtungen dient der Befestigung der Elektrodenelemente und als Stromverteiler. Der Querschnitt der rechteckigen Elektrodenelemente soll ein Verhältnis von 1:5 aufweisen. Damit die Gasabzugsfahnen im Bereich des Spaltes nicht miteinander in Berührung kommen und verwirbeln, ist ein relativ großer Spalt zwischen benachbarten Elementen vorgesehen. Dies führt zu einer relativ geringen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Konstruktionsfläche und zu einer ungleichmäßigen Elektrodenbelastung, insbesondere im Bereich der Kanten der rechteckigen Profile, wo mit einem erhöhten Verschleiß der katalytischen Beschichtung zu rechnen ist. Die gewählte Form des Trägers der Elektrodenelemente, der gleichzeitig Stromverteiler ist, verhindert die Konzentration des Gases im Raum jenseits der reaktiven Elektrodenfläche. Infolgedessen kommt es zu einem hohen Gasanteil im Bereich der Reaktionsfläche, verbunden mit erhöhten elektrischen Verlusten.DE-OS 3,519,272 discloses an electrode structure using a plurality of parallel elements of rectangular cross-section. A plate-shaped support with bulges on both sides serves to fasten the electrode elements and as a current distributor. The cross section of the rectangular electrode elements should have a ratio of 1: 5. Thus, the gas exhaust tabs in the region of the gap do not come into contact and swirl, a relatively large gap between adjacent elements is provided. This leads to a relatively low utilization of the available construction surface and to an uneven electrode load, in particular in the region of the edges of the rectangular profiles, where increased wear of the catalytic coating is to be expected. The selected shape of the carrier of the electrode elements, which is at the same time current distributor, prevents the concentration of the gas in the space beyond the reactive electrode surface. As a result, there is a high proportion of gas in the area of the reaction surface, associated with increased electrical losses.

Eine der voran beschriebenen Elektrodenstruktur sehr ähnliche ist die in der DE-OS 3 519 573 offenbarte Elektrode. Sie besteht gleichfalls aus parallel auf einem Stromverteiler angeordneten Elementen rechteckigen Querschnitts, deren Abstand zueinander einige Millimeter beträgt. Außerdem weisen die der Membran zugewandten Stirnseiten der Elemente eine Vielzahl von Ausnehmungen auf. Die dazwischen befindlichen Stege sind nicht elektrokatalytisch beschichtet und liegen auf der Membran auf. Somit beträgt die zur Verfügung stehende reaktive Fläche nur noch etwa 10 % der Membranfläche. Die Stege können, bedingt durch Relativbewegungen zwischen Elektrode und Membran, lokale Beschädigungen der Membran verursachen.One of the above-described electrode structure is very similar to the electrode disclosed in DE-OS 3,519,573. It also consists of parallel arranged on a power distribution elements rectangular cross-section whose distance from each other is a few millimeters. In addition, the membrane facing the end faces of the elements on a plurality of recesses. The webs between them are not electrocatalytically coated and lie on the membrane. Thus, the available reactive area is only about 10% of the membrane area. Due to relative movements between the electrode and the membrane, the webs can cause local damage to the membrane.

Aus der DE-OS 2 148 337 ist eine bipolare Mehrfach-Elektrolyse-Zelle bekannt, die in Reihenanordnung eine Vielzahl von profilierten Elektroden aufweist, die sich an dem jeweils zwischen zwei benachbarten Elektroden angeordneten Diaphragma abstützen. Eine solche Lösung mit integralen Metallelektroden, die profiliert sind, führt allerdings nicht zu dem gewünschten, geringen Elektrodenabstand und führt zu einem verhältnismäßig niedrigen Flächenumsatz, der den Forderungen nach hoher elektrolytischer Effizienz bei hoher Packungsdichte nicht gerecht wird.From DE-OS 2,148,337 a bipolar multiple electrolysis cell is known, which has a plurality of profiled electrodes in series, which are supported on the respectively arranged between two adjacent electrodes diaphragm. However, such a solution with integral metal electrodes which are profiled does not lead to the desired, small electrode spacing and leads to a relatively low areal turnover, which does not meet the requirements for high electrolytic efficiency with high packing density.

Eine Elektrodenanordnung mit einer Vielzahl dünner, blattartiger Elektrodenelemente, die eng benachbart zueinander angeordnet und an ihrer Rückseite zur Befestigung an Trag- und Stromführungselementen gefalzt sind, ist aus der GB-PS 128 436 bekannt. Bei einer solchen Elektrode bereitet allerdings die hinreichende Gasabfuhr und ein erwünschter Elektrolytaustausch Schwierigkeiten.An electrode assembly having a plurality of thin, sheet-like electrode elements, which are arranged closely adjacent to each other and folded at its back for attachment to support and current-carrying elements, is known from GB-PS 128 436. In such an electrode, however, prepares the sufficient gas removal and a desired electrolyte exchange difficulties.

Als Vertreter des zweiten Grundtyps gasentwickelnder metallischer Elektroden ist in der DE-OS 2 735 238 eine Elektrode mit vertikalen jalousieartigen Elementen, die durch Herauspressen aus einem Blech erzeugt werden, beschrieben. Diese Elektrodenstruktur verursacht erhebliche Feldstärkeunterschiede und damit stark unterschiedliche Belastungen der Elektrodenfläche. An den der Membran zugewandten Kanten der jalousieartigen Elemente ist ein erhöhter Verschleiß der elektrolytischen Schicht zu erwarten.As a representative of the second basic type of gas-generating metallic electrodes in DE-OS 2,735,238 an electrode with vertical louver-like elements, which are produced by pressing out of a metal sheet, described. This electrode structure causes considerable field strength differences and thus greatly different loads on the electrode surface. At the edges of the louver-like elements facing the membrane, increased wear of the electrolytic layer is to be expected.

Jalousieartige Elemente in überwiegend horizontaler Anordnung sind in DD-PS 250 026 beschrieben worden. Das sehr scharfkantig ausgebildete Jalousieende verursacht eine starke Feldstärkeüberhöhung sowie eine erhebliche mechanische und thermische Belastung der Membran.Venetian-like elements in a predominantly horizontal arrangement have been described in DD-PS 250 026. The very sharp-edged jalousie end causes a strong field strength increase as well as a considerable mechanical and thermal load on the membrane.

Die DE-OS 3 625 506 offenbart eine Elektrode mit einer Anzahl im wesentlichen waagerechter, rechteckiger Öffnungen, denen Brücken- oder Fahnenteile zugeordnet sind. Auch diese Elektrode kann die Ausbildung eines relativ großen Gasblasenanteils im Raum zwischen der Elektrode und der Membran nicht verhindern.DE-OS 3 625 506 discloses an electrode having a number of substantially horizontal, rectangular openings, which bridge or flag parts are assigned. Also, this electrode can not prevent the formation of a relatively large gas bubble portion in the space between the electrode and the membrane.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode der eingangs genannten Art anzugeben, deren Struktur zu verbesserten Leistungsparametern führt, eine kostengünstige Herstellung ermöglicht und einen feingliedrigen Aufbau gestattet.The invention has for its object to provide an electrode of the type mentioned, whose structure leads to improved performance parameters, allows cost-effective production and allows a delicate structure.

Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode mit gleichmäßiger, feingliedriger Struktur anzugeben,In particular, the invention has for its object to provide an electrode with a uniform, delicate structure,

wobei deren Elektrodenelemente auf einfache und variable Weise zueinander positionierbar sein sollen. Überdies soll die Elektrode vorzugsweise einen gerichteten Gastransport aufgrund ihrer Struktur gestatten, so daß die Gasblasenbelastung im Elektrolyten des Reaktionsraumes erheblich verringert wird.wherein the electrode elements are to be positioned to each other in a simple and variable manner. Moreover, the electrode should preferably allow a directed gas transport due to its structure, so that the gas bubble load in the electrolyte of the reaction space is significantly reduced.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The aforementioned object is achieved according to the features of claim 1.

Vorzugsweise sind die Elektrodenelemente dünne Lamellen, Bänder, Folien od. dgl. mit einer Dicke bis zum 3fachen eines mittleren Gasblasen-Ablösedurchmessers, und ist der zwischen den parallel zueinander angeordneten Elektrodenelementen gebildete, den Kapillareffekt hervorrufende Kapillarspalt durch Profilierungen entsprechender Tiefe, die durch Verformen der Elektrodenelemente erzeugt sind, fixiert. Vorzugsweise beträgt die Breite der Elektrodenelemente der Elektrode zumindest das lOfache der realisierten Kapillarspaltbreite.Preferably, the electrode elements are thin lamellae, tapes, foils or the like with a thickness of up to 3 times a mean gas bubble peel diameter, and is the capillary gap between the electrode elements arranged parallel to one another by profilings of corresponding depth formed by deforming the capillary gap Electrode elements are generated fixed. Preferably, the width of the electrode elements of the electrode is at least 10 times the realized capillary gap width.

Zur Gewährleistung einer gerichteten Gasabfuhr auf dem Reaktionsraum in den Entgasungsraum weisen die Elektrodenelemente Profilierungen mit vorzugsweise quer zur Elektrodenebene verlaufender Struktur auf. Sie gewährleisten, daß das Gas auf dem kürzesten Wege in den Entgasungsraum gelangen kann und damit keine nennenswerte Erhöhung des Ohmschen Widerstandes des Elektrolyten im Reaktionsraum verursacht wird. Vorzugsweise können die Elektrodenelemente einseitig oder beidseitig die erfindungsgemäße Profilierung tragen. Bei einseitiger Profilierung liegen die Elektrodenelemente bezüglich ihrer Profilierungen gleichgerichtet aneinander. Bei beidseitiger Profilierung ist die wechselweise Anordnung von profilierten und glatten, d. h. nichtprofilierten Elektrodenelementen sinnvoll. Zur Einstellung eines Kapillarspaltes, der breiter ist als die Höhe der vorzugsweise stegartigen Profilierungen, kann es sinnvoll oder erforderlich sein, ausschließlich beidseitig mit Profilierungen versehene Elektrodenelemente zu verwenden. Damit die Profilierungen sicher fixiert sind und die Profilierungen sicher aufeinanderstellen, sind die Profilierungen benachbarter Elektrodenelemente vorzugsweise zueinander geneigt angeordnet, bzw. sind die Profilierungen bezüglich der Oberflächen eines Elektrodenelementes mit unterschiedlicher Neigung gegenüber deren Längsachse ausgeführt.In order to ensure a directed removal of gas on the reaction space into the degassing space, the electrode elements have profiles with preferably a structure running transversely to the electrode plane. They ensure that the gas can get into the degassing space by the shortest route and thus does not cause a significant increase in the ohmic resistance of the electrolyte in the reaction space. Preferably, the electrode elements can carry the profiling according to the invention on one or both sides. In one-sided profiling, the electrode elements are rectified with respect to their profiles together. For bilateral profiling is the alternate arrangement of profiled and smooth, d. H. Non-profiled electrode elements useful. To set a capillary gap which is wider than the height of the preferably web-like profilings, it may be useful or necessary to use only on both sides profiled with profiled electrode elements. So that the profilings are securely fixed and the profilings are securely stacked on one another, the profilings of adjacent electrode elements are preferably arranged inclined to one another, or the profilings are made with respect to the surfaces of an electrode element with different inclination with respect to their longitudinal axis.

Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrode weisen die Elektrodenelemente Profilierungen mit einer welligen Struktur auf, oder die Profilierungen können als ein- oder beidseitig beabstandet angeordnete Sicken ausgebildet sein.According to a further preferred embodiment of the electrode according to the invention, the electrode elements have profilings with a corrugated structure, or the profilings can be configured as corrugations arranged on one or both sides.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.Further, advantageous embodiments of the subject invention are set forth in the remaining subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to embodiments and associated figures. In this show

Fig. 1: zwei Kapillarspaltelektroden mit zwischenliegendem Trennelement nach einem ersten Ausführungsbeispiel der ErfindungFig. 1: two Kapillarspaltelektroden with intermediate separator according to a first embodiment of the invention

Fig. 2: Elektrodenelemente mit welliger Profilierung (M: ca. 10:1) Fig. 3: einen Ausschnitt aus einer Elektrode mit alternierend angeordneten profilierten (gewellten) und unprofilierten ElektrodenelementenFig. 2: electrode elements with wavy profiling (M: about 10: 1) Fig. 3: a section of an electrode with alternately arranged profiled (wavy) and unprofiled electrode elements

Fig. 4: ein Elektrodenelement mit beidseitig angeordneten Sicken als Profilierung und Fig. 5: ein Elektrodenelement mit einseitig angeordneten Sicken als Profilierung.FIG. 4: an electrode element with beads arranged on both sides as profiling, and FIG. 5: an electrode element with beads arranged on one side as profiling.

Zwei Kapillarspaltelektroden 8 als Kathode und Anode mit zwischenliegendem Trennelement 7 (z. B. einer Membran) im sogenannten Null-Abstand nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in Fig. 1 gezeigt. Die erfindungsgemäße Elektrodenstruktur erlaubt großflächig einen konstanten und geringen Elektrodenabstand, welcher der Dicke des Trennelementes 7 entspricht. Die Anschmiegsamkeit der Kapillarspaltelektroden 8 gewährleistet darüber hinaus eine gleichmäßige Druckverteilung über das Trennelement 7, so daß nicht nur dessen Beschädigung verhindert ist, sondern auch der lonenstrom bzw. der Elektrolytstrom durch das Trennelement 7 nicht beeinträchtigt wird. Der Raum, der sich an die Elektrodenfläche anschließt, die dem Trennelement 7 abgewandt ist, dient jeweils als Entgasungsraum für den Elektrolyten. In den Fig. 2 bis 5 sind einzelne Ausführungsformen für die Gestaltung der die Kapillarspaltelektroden 8 bildenden, vorzugsweise durch Verformen profilierten Elektrodenelemente 1, 2, 4, 5 aus dünnen Lamellen, Bändern, Folien od. dgl. dargestellt, die in einer zur Kapillarspaltelektrode 8 zusammengefaßten, geordneten dichten Packung zwischen benachbarten Elektrodenelementen (gegebenenfalls profilierten und nichtprofilierten Elektrodenelementen) 1, 2, 3, 4, 6 einen gerichteten Gastransport, vorzugsweise quer zur Elektrodenebene, ermöglichen und gewährleisten. Hierbei weisen die Elektrodenelemente 1 bis 5 vorzugsweise eine Dicke 14 bis zum 3fachen des Gasblasen-Ablösedurchmessers und eine Breite 13 von vorzugsweise mindestens dem 10fachen des Kapillarspaltes auf.Two capillary gap electrodes 8 as cathode and anode with an interposed separator 7 (eg a membrane) in the so-called zero distance according to an embodiment of the invention are shown in FIG. The electrode structure according to the invention allows a large and constant electrode spacing, which corresponds to the thickness of the separating element 7 over a large area. The conformability of the Kapillarspaltelektroden 8 also ensures a uniform pressure distribution over the separator 7, so that not only the damage is prevented, but also the ion current or the electrolyte flow is not affected by the separator 7. The space which adjoins the electrode surface, which faces away from the separating element 7, serves in each case as a degassing space for the electrolyte. 2 to 5 are individual embodiments for the design of the Kapillarspaltelektroden 8 forming, preferably profiled by deforming electrode elements 1, 2, 4, 5 of thin lamellae, tapes, films od. Like. Shown in a capillary to the gap 8 combined, ordered tight packing between adjacent electrode elements (optionally profiled and non-profiled electrode elements) 1, 2, 3, 4, 6 allow a directed gas transport, preferably transverse to the electrode plane, and ensure. In this case, the electrode elements 1 to 5 preferably have a thickness 14 to 3 times the gas bubble detachment diameter and a width 13 of preferably at least 10 times the capillary gap.

Die erfindungsgemäßen Elektrodenelemente umfassen dabei nicht nur die in diesen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 bis 5 dargestellten speziellen Ausgestaltungen und Varianten, sondern sie umfassen alle Elektrodenelemente, die unter Bildung eines den Kapillareffekt hervorrufenden und einen gerichteten Gastransport gestattenden Kapillarspaltes zwischen den Elektrodenelementen zumindest teilweise Profilierungen aufweisen. ? =In this case, the electrode elements according to the invention not only comprise the specific embodiments and variants illustrated in these exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 5, but they comprise all electrode elements which have at least partial profilings between the electrode elements to form a capillary gap which causes the capillary effect and directs a directed gas transport. ? =

Fig. 2 zeigt einen maßstäblich vergrößerten Ausschnitt einer Kapillarspaltelektrode 8 mit einer bestimmten Ausführungsform der Elektrodenelemente 1. In Fig. 2 sind die Elektrodenelemente 1 mit gewellter Struktur ausgeführt. Die Achsen 18 ihrer Profilierungen 16 sind gegenüber der Horizontalen geneigt. Durch wechselseitiges Falten einer solchermaßen profilierten Folie 9 um ihre in der vertikalen Achse 17 liegenden Faltachsen 10 kommen die Profilierungen 16 benachbarter Elektrodenelemente 1 punktweise aufeinander zu liegen. Die in der Faltachse 10 angeordneten Perforationen 11 besitzen eine2 shows an enlarged scale section of a capillary gap electrode 8 with a specific embodiment of the electrode elements 1. In FIG. 2, the electrode elements 1 are designed with a corrugated structure. The axes 18 of their profiles 16 are inclined relative to the horizontal. By mutual folding of such a profiled film 9 about their lying in the vertical axis 17 folding axes 10, the profiling 16 of adjacent electrode elements 1 are pointwise to each other. The arranged in the folding axis 10 perforations 11 have a

Breite 12, die sich an der Breite des Kapillarspaltes bzw. dem Grad der Verformung der Folie 9 (d. h. der Höhe der Profilierungen 16) orientiert.Width 12, which is based on the width of the capillary gap or the degree of deformation of the film 9 (i.e., the height of the profiles 16).

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Kapillarspaltelektrode 8, die aus einer Packung mit alternierend angeordneten profilierten und nichtprofilierten Elektrodenelementen 2, 3 besteht. Die Profilierungen des Elektrodenelementes 2 weisen eine wellige Struktur auf, welche einen sich stetig verändernden Kapillarspalt verursacht. Als mittlere Kapillarspaltbreite kann der halbe Abstand 15 zwischen zwei benachbarten, nichtprofilierten Elektrodenelementen 3 angesehen werden. Die Breite des Kapillarspaltes sollte vorzugsweise zwischen 200 μπη und 600 μπ\ liegen.FIG. 3 shows a detail of a capillary gap electrode 8, which consists of a packing with alternately arranged profiled and non-profiled electrode elements 2, 3. The profiles of the electrode element 2 have a wavy structure, which causes a continuously changing capillary gap. As the mean capillary gap width, half the distance 15 between two adjacent non-profiled electrode elements 3 can be considered. The width of the capillary gap should preferably be between 200 μπη and 600 μπ \ .

In den Fig. 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele von Elektrodenelementen 4, 5 mit beidseitig bzw. einseitig gesickten Profilierungen 6, deren Achsen 18 orthogonal zu den Längsachsen 17 der Elektrodenelemente 4, 5 verlaufen, dargestellt. Das Elektrodenelement 4 wird in dieser Form in Kombination mit nichtprofilierten Elektrodenelementen 3 zu einer Elektrode zusammengesetzt. Eine Kombination dieser Elektrodenelemente 4 mit gegenüber der Horizontalen geneigten Achsen 18 der gesickten Profilierungen 6 untereinander führt zu Elektrodenstrukturen, die denjenigen von Fig. 2 sehr ähnlich sind. Die Vorteile der Elektroden, die mit Elektrodenelementen nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, besteht darin, daß sich die Elektrodenelemente dank ihrer Profilierungen ohne separate Abstandshalter zu dichten, fein- und gleichmäßig strukturierten Packungen zusammenfügen lassen. Der Kapillarspalt zwischen benachbarten Elektrodenelementen, fixiert durch deren Profilierungen, gewährleistet einen gerichteten Gastransport und einen intensiven Elektrolytaustausch.FIGS. 4 and 5 show further exemplary embodiments of electrode elements 4, 5 with profilings 6 which are beaded on both sides or on one side and whose axes 18 are orthogonal to the longitudinal axes 17 of the electrode elements 4, 5. The electrode element 4 is assembled in this form in combination with non-profiled electrode elements 3 to form an electrode. A combination of these electrode elements 4 with respect to the horizontal inclined axes 18 of the beaded profiles 6 with each other leads to electrode structures which are very similar to those of FIG. The advantages of the electrodes, which are constructed with electrode elements according to the present invention, is that the electrode elements, thanks to their profiles without separate spacers, can be assembled to form dense, finely and uniformly structured packings. The capillary gap between adjacent electrode elements, fixed by their profiles, ensures a directed gas transport and an intensive electrolyte exchange.

Claims

Electrode for gas-producing electrolytic processes with electrode elements arranged parallel to one another, characterized in that the electrode elements (1, 2, 4, 5) provide a capillary gap between the electrode elements (1, 2, 4, 5) at least partially profilings (6,16).

2. An electrode according to claim 1, characterized in that the electrode elements (1, 2, 4, 5) have the profiles (6,16) on one or both sides.

3. An electrode according to claim 1 or 2, characterized in that alternately profiled and non-profiled electrode elements (1, 2, 4, 5) are arranged.

4. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the electrode elements (1, 2.3, 4.5) at least partially have a wavy profiling.

5. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) are profiled by deformation and form the profilings in particular spaced beads.

6. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) are thin fins.

7. Electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) are thin bands.

8. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) are thin films.

9. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) have a thickness up to three times a mean gas bubble diameter of a gas bubble, which under the given electrolysis conditions of the Capillary gap electrode (8) detaches or moves along the electrode surface.

10. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) have a width which is at least ten times the width of the capillary gap.

11. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the capillary gap is about 200 pm to 600 pm.

12. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the profilings of the electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) are formed substantially transversely to the electrode plane. _v ,

13. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 12, characterized in that profilings of adjacent electrode elements (1, 2, 3, 4, 5) are arranged inclined to each other.

14. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that the electrode elements (1) are formed by a profiled, meander-shaped folded film (9) along its folded edges perforations (11) whose width (12) substantially corresponding to that of the capillary gap between the adjacent electrode elements (1).

15. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 14, characterized in that the capillary gap is fixed by profiling at least one of two successively arranged electrode elements (1, 2, 3, 4, 5).

16. An electrode according to at least one of the preceding claims 1 to 15, characterized in that the capillary gap electrode (8) gap-free on a separating element (7), in particular a membrane, is applied.

For this 1 page drawings