DE102011086044A1 - Cathode block with curved and / or rounded surface - Google Patents

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DE102011086044A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle insbesondere auf der Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit mit zumindest einer an einer der Seiten des Kathodenblocks angeordneten und in Längsrichtung des Kathodenblocks verlaufenden Nut zur Aufnahme einer Stromschiene, wobei wenigstens ein Abschnitt der Oberfläche der der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks, im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen, bogenförmig nach außen gekrümmt ist, wobei der Scheitelpunkt des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über der wenigstens einen Nut angeordnet ist. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung einen Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle insbesondere auf der Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit, welcher eine im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet wannenförmige Oberfläche aufweist, wobei die Wanne zwei Randbereiche und einen, in Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, zwischen den Randbereichen angeordneten und bezogen auf die Randbereiche abgesenkten Bodenbereich aufweist, wobei zwischen den beiden Randbereichen und dem Bodenbereich jeweils ein den entsprechenden Randbereich und den Bodenbereich verbindender Seitenwandbereich vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen und/oder wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist, wobei der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt eine Länge von mehr als 2 cm aufweist.The present invention relates to a cathode block for an aluminum electrolytic cell, in particular based on carbon and / or graphite with at least one arranged on one of the sides of the cathode block and extending in the longitudinal direction of the cathode block groove for receiving a busbar, wherein at least a portion of the surface of the the vertex of the at least one arcuate outwardly curved portion, relative to the in cross section of the cathode block perpendicular to the said at least one groove, the arcuate side of the at least one groove having side opposite the cathode block, curved in the cross section of the cathode block extending side extending direction over which at least one groove is arranged. In addition, the present invention relates to a cathode block for an aluminum electrolytic cell, in particular on the basis of carbon and / or graphite, which has a trough-shaped surface viewed in the longitudinal section of the cathode block, wherein the trough two edge regions and, seen in the longitudinal direction of the cathode block, between the Arranged at the edge regions and lowered relative to the edge regions bottom region, wherein between the two edge regions and the bottom region in each case a corresponding edge region and the bottom region connecting side wall region is provided, wherein at least one of the two connection regions between the edge regions and the side wall regions and / or at least one of both connecting regions between the bottom region and the side wall regions is designed arcuately curved, wherein the at least one arcuately curved portion has a length of more than 2 cm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kathodenblock, welcher insbesondere zur Verwendung in einer Elektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium geeignet ist.The present invention relates to a cathode block which is particularly suitable for use in an electrolytic cell for the production of aluminum.

Elektrolysezellen werden beispielsweise zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium, welche industriell üblicherweise nach dem Hall-Héroult-Verfahren durchgeführt wird, eingesetzt. Bei dem Hall-Héroult-Verfahren wird eine aus Aluminiumoxid und Kryolith zusammengesetzte Schmelze elektrolysiert. Dabei dient der Kryolith, Na3[AlF6], dazu, den Schmelzpunkt von 2.045°C für reines Aluminiumoxid auf ca. 950°C für eine Kryolith, Aluminiumoxid und Zusatzstoffe, wie Aluminiumfluorid und Calciumfluorid, enthaltende Mischung zu senken.Electrolysis cells are used, for example, for the electrolytic production of aluminum, which is usually carried out industrially by the Hall-Héroult process. In the Hall-Héroult process, a melt composed of alumina and cryolite is electrolyzed. The cryolite, Na 3 [AlF 6 ], serves to lower the melting point from 2045 ° C. for pure aluminum oxide to approximately 950 ° C. for a mixture containing cryolite, aluminum oxide and additives such as aluminum fluoride and calcium fluoride.

Die bei diesem Verfahren eingesetzte Elektrolysezelle weist einen Kathodenboden auf, der aus einer Vielzahl von aneinander angrenzenden, die Kathode ausbildenden Kathodenblöcken zusammengesetzt sein kann. Um den bei dem Betrieb der Zelle herrschenden thermischen und chemischen Bedingungen standzuhalten, ist die Kathode üblicherweise aus einem kohlenstoffhaltigen Material zusammengesetzt. An den Unterseiten der Kathode sind üblicherweise jeweils Nuten vorgesehen, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist, durch welche der über die Anoden zugeführte Strom abgeführt wird. Etwa 3 bis 5 cm oberhalb der auf der Kathodenoberseite befindlichen, üblicherweise 15 bis 50 cm hohen, Schicht aus flüssigem Aluminium ist eine, insbesondere aus einzelnen Anodenblöcken ausgebildete, Anode angeordnet, zwischen der und der Oberfläche des Aluminiums sich der Elektrolyt, also die Aluminiumoxid und Kryolith enthaltende Schmelze, befindet. Während der bei etwa 1.000°C durchgeführten Elektrolyse setzt sich das gebildete Aluminium aufgrund seiner im Vergleich zu der des Elektrolyten größeren Dichte unterhalb der Elektrolytschicht ab, also als Zwischenschicht zwischen der Oberseite der Kathode und der Elektrolytschicht. Bei der Elektrolyse wird das in der Schmelze gelöste Aluminiumoxid durch elektrischen Stromfluss zu Aluminium und Sauerstoff aufgespalten. Elektrochemisch gesehen handelt es sich bei der Schicht aus flüssigem Aluminium um die eigentliche Kathode, da an dessen Oberfläche Aluminiumionen zu elementarem Aluminium reduziert werden. Nichtsdestotrotz wird nachfolgend unter dem Begriff Kathode nicht die Kathode aus elektrochemischer Sicht, also die Schicht aus flüssigem Aluminium verstanden, sondern das den Elektrolysezellenboden ausbildende, beispielsweise aus einem oder mehreren Kathodenblöcken zusammengesetzte Bauteil.The electrolytic cell used in this method has a cathode bottom, which may be composed of a plurality of adjacent, forming the cathode cathode blocks. In order to withstand the thermal and chemical conditions prevailing in the operation of the cell, the cathode is usually composed of a carbonaceous material. On the lower sides of the cathode, grooves are usually provided, in each of which at least one bus bar is arranged, through which the current supplied via the anodes is removed. About 3 to 5 cm above the located on the cathode top, usually 15 to 50 cm high, layer of liquid aluminum is formed, in particular of individual anode blocks, anode, between the and the surface of the aluminum, the electrolyte, ie the alumina and Cryolite-containing melt is located. During the electrolysis carried out at about 1000 ° C., the aluminum formed is deposited below the electrolyte layer due to its greater density compared to that of the electrolyte, ie as an intermediate layer between the upper side of the cathode and the electrolyte layer. In the electrolysis, the dissolved in the melt aluminum oxide is split by electric current flow to aluminum and oxygen. From an electrochemical point of view, the layer of liquid aluminum is the actual cathode because aluminum ions are reduced to elemental aluminum on its surface. Nevertheless, the term cathode will not be understood below to mean the cathode from an electrochemical point of view, ie the layer of liquid aluminum, but rather the component forming the base of the electrolytic cell, for example composed of one or more cathode blocks.

Ein wesentlicher Nachteil des Hall-Héroult-Verfahrens ist es, dass dieses sehr energieintensiv ist. Zur Erzeugung von 1 kg Aluminium werden etwa 12 bis 15 kWh elektrische Energie benötigt, was bis zu 40% der Herstellungskosten ausmacht. Um die Herstellungskosten senken zu können, ist es daher wünschenswert, den spezifischen Energieverbrauch bei diesem Verfahren so weit wie möglich zu verringern.A major disadvantage of the Hall-Héroult process is that it is very energy-intensive. To produce 1 kg of aluminum about 12 to 15 kWh of electrical energy is needed, which accounts for up to 40% of the manufacturing cost. In order to reduce the manufacturing costs, it is therefore desirable to reduce the specific energy consumption in this process as much as possible.

Aufgrund des insbesondere im Vergleich zu der Schicht aus flüssigem Aluminium und dem Kathodenmaterial relativ hohen elektrischen Widerstands der Schmelze treten vor allem in der Schmelze relativ hohe ohmsche Verluste in der Form von Joule'scher Dissipation auf. In Anbetracht der vergleichsweise hohen spezifischen Verluste in der Schmelze besteht eine dahingehende Bestrebung, die Dicke der Schmelzeschicht und somit den Abstand zwischen der Anode und der Schicht aus flüssigem Aluminium so weit wie möglich zu reduzieren. Allerdings besteht aufgrund der bei der Elektrolyse vorliegenden elektromagnetischen Wechselwirkungen und der dadurch in der Schicht aus flüssigem Aluminium hervorgerufenen Wellenbildung bei einer zu geringen Dicke der Schmelzeschicht die Gefahr, dass die Schicht aus flüssigem Aluminium mit der Anode in Berührung kommt, was zu Kurzschlüssen der Elektrolysezelle und zu unerwünschter Rückoxidation des gebildeten Aluminiums sowie zur elektrischen Instabilität des Elektrolysebetriebs und insbesondere einer Fluktuation der Zellenspannung führen kann. Auftretende Kurzschlüsse führen ferner zu einem erhöhten Verschleiß und somit zu einer verringerten Standzeit der Elektrolysezelle. Aus diesen Gründen kann der Abstand zwischen der Anode und der Schicht aus flüssigem Aluminium nicht beliebig verringert werden.Due to the relatively high electrical resistance of the melt, in particular in comparison with the layer of liquid aluminum and the cathode material, relatively high ohmic losses in the form of Joule dissipation occur, especially in the melt. In view of the relatively high melt specific losses, there is a desire to reduce as much as possible the thickness of the melt layer and thus the distance between the anode and the layer of liquid aluminum. However, due to the present in the electrolysis electromagnetic interactions and thereby caused in the layer of liquid aluminum wave formation at too low a thickness of the melt layer the risk that the layer of liquid aluminum comes into contact with the anode, causing short circuits of the electrolytic cell and can lead to undesired reoxidation of the aluminum formed and to the electrical instability of the electrolysis operation and in particular a fluctuation of the cell voltage. Occurring shorts also lead to increased wear and thus to a reduced service life of the electrolysis cell. For these reasons, the distance between the anode and the liquid aluminum layer can not be arbitrarily reduced.

Treibende Kraft für die Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium ist die inhomogene Verteilung der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Flussdichte über die Oberfläche der Kathode, die zu einer die Wellenbildung begünstigenden Verteilung der Lorentzkraftdichte in der Schicht aus flüssigem Aluminium führt. Dabei ist die Lorentzkraftdichte als das Vektorprodukt der an einer bestimmten Stelle vorliegenden elektrischen Stromdichte und der an dieser Stelle vorliegenden magnetischen Flussdichte definiert. Ursache für die inhomogene Verteilung der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Flussdichte an der Oberseite der Kathode wiederum ist es unter anderem, dass der Strom in der Kathode und in dem Aluminiumbad vorzugsweise den Pfad des geringsten elektrischen Widerstandes folgt. Aus diesem Grund konzentriert sich der durch die Kathode fließende elektrische Strom typischerweise vornehmlich auf die seitlichen Randbereiche der Kathode, wo die Verbindung der Kathode mit den diese kontaktierenden Stromschienen erfolgt, da der resultierende elektrische Widerstand bei dem Stromfluss über die Randbereiche bis zu der Oberfläche der Kathode geringer ist als bei dem Stromfluss über die Mitte der Kathode bis zu der Oberfläche der Kathode, bei dem ein längerer Weg bzw. elektrischer Pfad zurückgelegt werden muss als bei dem Stromfluss über die Randbereiche bis zu der Oberfläche der Kathode.The driving force for the wave formation in the layer of liquid aluminum is the inhomogeneous distribution of the electric current density and the magnetic flux density over the surface of the cathode, which leads to a wave formation favorable distribution of the Lorentz force density in the layer of liquid aluminum. In this case, the Lorentz force density is defined as the vector product of the electrical current density present at a specific location and the magnetic flux density present at this location. One of the reasons for the inhomogeneous distribution of the electrical current density and the magnetic flux density at the top of the cathode is that the current in the cathode and in the aluminum bath preferably follows the path of least electrical resistance. For this reason, the electric current flowing through the cathode typically concentrates primarily on the lateral edge regions of the cathode, where the connection of the cathode with the contact rails contacting them, since the resulting electrical resistance in the flow of current across the edge regions to the surface of the cathode less than the current flow across the center of the cathode to the surface of the cathode, where a longer path or electrical path must be traveled than in the flow of current over the edge regions to the surface of the cathode.

Neben einer verstärkten Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium führt die inhomogene Stromdichteverteilung und insbesondere die erhöhte Stromdichte an den in Querrichtung der Kathode betrachtet seitlichen Randbereichen der Kathode im Vergleich zu der Stromdichte in der Mitte der Kathode auch zu einem verstärkten Verschleiß der Kathode in den seitlichen Randbereichen, was nach längerem Betrieb der Elektrolysezelle typischerweise zu einem charakteristischen im Querschnitt der Kathode etwa W-förmigen Verschleißprofil der Kathode führt.In addition to increased wave formation in the layer of liquid aluminum, the inhomogeneous current density distribution and in particular the increased current density at the lateral edge regions of the cathode viewed in the transverse direction of the cathode also lead to increased wear of the cathode in the lateral compared to the current density in the middle of the cathode Edge regions, which typically leads to a characteristic in cross-section of the cathode about W-shaped wear profile of the cathode after prolonged operation of the electrolysis cell.

Um den spezifischen Energieverbrauch einer Elektrolysezelle zu verringern, ist es in jüngster Zeit vorgeschlagen worden, in Elektrolysezellen Kathoden mit profilierter Oberfläche einzusetzen, und zwar beispielsweise solche, deren Oberseite – im Querschnitt der Kathode betrachtet – in der Form einer V-förmigen Wanne ausgestaltet sind. Dabei führt die in der Form einer V-förmigen Wanne ausgebildete Vertiefung in der Kathodenoberfläche dazu, dass die Stromdichte in den seitlichen Randbereichen der Kathode verringert wird, wodurch in diesen Bereichen das Wellenbildungspotential und auch der Verschleiß verringert werden. Allerdings lösen auch diese Kathoden und die Kathodenblöcke, aus denen diese Kathoden zusammengesetzt sind, die Wellenbildungs- und Verschleißproblematiken nicht zufriedenstellend.In order to reduce the specific energy consumption of an electrolytic cell, it has recently been proposed to use in electrolytic cells cathodes with profiled surface, for example those whose top - viewed in cross-section of the cathode - are designed in the form of a V-shaped trough. In this case, the depression formed in the form of a V-shaped well in the cathode surface causes the current density in the lateral edge regions of the cathode to be reduced, thereby reducing the wave formation potential and also the wear in these regions. However, these cathodes and the cathode blocks composing these cathodes also do not solve the wave formation and wear problems satisfactorily.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kathodenblock bereitzustellen, der, wenn dieser bei einer Schmelzflusselektrolyse in einer Elektrolysezelle eingesetzt wird, einen verringerten spezifischen Energieverbrauch bewirkt sowie eine erhöhte Standzeit aufweist. Insbesondere soll ein Kathodenblock bereit gestellt werden, der es erlaubt, in der Elektrolysezelle die Dicke der Schmelzeschicht zwischen dem Aluminium und der Anode zu verringern, ohne dass infolge dadurch erhöhter Wellenbildungstendenz in der Schicht aus flüssigem Aluminium Instabilitäten, wie Kurzschlüsse oder Rückoxidationen des gebildeten Aluminiums oder Fluktuationen der Elektrolysezellenspannung, auftreten.The object of the present invention is therefore to provide a cathode block which, when used in a fused-salt electrolysis in an electrolytic cell, causes a reduced specific energy consumption and has an increased service life. In particular, a cathode block is to be provided, which allows to reduce the thickness of the melt layer between the aluminum and the anode in the electrolytic cell, without as a result of increased wave formation tendency in the layer of liquid aluminum instabilities, such as short circuits or reoxidations of the aluminum or Fluctuations in electrolysis cell voltage occur.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines Kathodenblocks insbesondere für eine Aluminium-Elektrolysezelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 mit zumindest einer an einer der Seiten des Kathodenblocks angeordneten und in Längsrichtung des Kathodenblocks verlaufenden Nut zur Aufnahme einer Stromschiene, wobei wenigstens ein Abschnitt der Oberfläche der der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks, im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen, bogenförmig nach außen gekrümmt ist, wobei der Scheitelpunkt des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über der wenigstens einen Nut angeordnet ist.According to a first aspect of the present invention, this object is achieved by the provision of a cathode block, in particular for an aluminum electrolytic cell having the features of claim 1, with at least one groove arranged on one of the sides of the cathode block and extending in the longitudinal direction of the cathode block for receiving a bus bar, wherein at least a portion of the surface of the side of the cathode block opposite the one having at least one groove is arcuately curved outward as seen in cross section of the cathode block, the apex of the at least one arcuately outwardly curved portion relative to the cross section of the cathode block perpendicular to the at least one groove having side extending direction over which at least one groove is arranged.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine, im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet, bogenförmig nach außen gekrümmte Ausgestaltung der der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks, d. h. bei der Verwendung des Kathodenblocks in einer Kathode einer Elektrolysezelle durch eine bogenförmig nach außen gekrümmte Ausgestaltung der Oberseite des Kathodenblocks, eine Vergleichmäßigung der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Flussdichte an der Oberfläche des Kathodenblocks erreicht wird. Dies deshalb, weil durch die bogenförmig nach außen gekrümmte Ausgestaltung der Oberseite des Kathodenblocks der Abstand zwischen der Oberkante der Nut und dem vertikal darüber liegenden Abschnitt auf der Oberseite des Kathodenblocks den Abständen zwischen der neben der Nut verlaufenden Unterseite des Kathodenblocks und den vertikal darüber liegenden Abschnitten auf der Oberseite des Kathodenblocks angeglichen wird und dadurch die Länge des elektrischen Pfades des geringsten Widerstands, der von der Oberkante der Nut zu dem vertikal über der Nut angeordneten Bereich der Oberseite des Kathodenblocks führt, an die Länge der elektrischen Pfade der größeren Widerstände angeglichen wird, die von der Unterkante des Kathodenblocks neben dem die Nut umfassenden Abschnitt der Unterseite des Kathodenblocks zu der Oberseite des Kathodenblocks führen. Bei einer herkömmlichen rechteckigen Ausgestaltung des Kathodenblocks ist die Länge des elektrischen Pfades zwischen der Oberkante der an der Unterseite des Kathodenblocks mittig eingefrästen Nut mit rechteckigem Querschnitt und dem vertikal darüber liegenden Abschnitt auf der Oberseite des Kathodenblocks wesentlich kürzer als die Längen der elektrischen Pfade, die von der Seitenfläche der Nut zu der Oberseite des Kathodenblocks führen. Da der Strom in dem Kathodenblock dem Pfad des geringsten elektrischen Widerstandes folgt, fließt in einem zuvor beschriebenen Kathodenblock der Strom vorwiegend in dem Bereich zwischen der Oberkante der Nut und dem vertikal darüber liegenden Abschnitt auf der Oberseite des Kathodenblocks, wohingegen der Stromfluss in den beiden daran angrenzenden Abschnitten des Kathodenblocks stark reduziert ist, so dass sich – über die Oberfläche des Kathodenblocks gesehen – eine inhomogene Stromdichte ergibt, welche bei dem Betrieb einer Elektrolysezelle zu einem stärkeren Verschließ oberhalb der Nut als an den Nahtstellen der Blöcke führt. Die Kathodenoberfläche nimmt dadurch eine wellenartige Gestalt an, welche zu einer erhöhten Wellenbildung in der auf dem Kathodenblock angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium führen kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kathodenblockoberfläche wird der elektrische Pfad zwischen der Oberseite der Nut und der Kathodenoberfläche vergrößert sowie zwischen der Seitenfläche der Nut und der Kathodenoberfläche verringert. Dadurch wird der Stromfluss direkt oberhalb der Nut zu den Seiten verdrängt, so dass – über die Oberfläche des Kathodenblocks gesehen – eine gleichmäßige Stromdichte vorliegt, so dass bei dem Betrieb einer den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle die Wellenbildung in der auf dem Kathodenblock angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium verringert ist und auch der Verschleiß des Kathodenblocks über dessen Oberfläche gleichmäßig ist. Insgesamt wird so bei dem Betrieb einer den erfindungsgemäßen Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle eine Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium wirksam vermieden und eine hohe Energieeffizienz bei gleichzeitiger hoher Stabilität und Zuverlässigkeit des Elektrolysebetriebs erzielt. Aufgrund der Verringerung der Wellenbildung in der oberhalb des Kathodenblocks angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium kann der Abstand zwischen der Anode und der Schicht aus flüssigem Aluminium reduziert werden, was zu einer zusätzlichen Energieeinsparung bei dem Betrieb einer den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle führt, Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die vorstehend beschriebene zur Vergleichmäßigung der elektrischen Stromdichte an der Kathodenoberseite eingesetzte Maßnahme, nämlich das Vorsehen wenigstens eines bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts, einfach so bemessen werden kann, dass sich der erfindungsgemäße Kathodenblock in einer Elektrolysezelle so einsetzen lässt, dass sich – auch bei verringertem Abstand zwischen der Anode und der Schicht aus flüssigem Aluminium – dasselbe Badvolumen ergibt, wie bei dem Einsatz einer herkömmlichen Kathode.According to the invention, it has been recognized that, as viewed in the cross-section of the cathode block, an arcuately outwardly curved configuration of the side of the cathode block which has the at least one groove, ie when the cathode block is used in a cathode of an electrolytic cell by an arcuately outwardly curved configuration the top of the cathode block, an equalization of the electric current density and the magnetic flux density at the surface of the cathode block is achieved. This is because the distance between the upper edge of the groove and the vertically overlying portion on the top of the cathode block by the arcuate outwardly curved configuration of the top of the cathode block, the distances between the running next to the groove bottom of the cathode block and the vertically overlying sections is adjusted to the top of the cathode block and thereby the length of the electrical path of the least resistance, which leads from the top of the groove to the vertically above the groove arranged portion of the top of the cathode block is matched to the length of the electrical paths of the larger resistors which lead from the lower edge of the cathode block next to the portion comprising the groove of the underside of the cathode block to the top of the cathode block. In a conventional rectangular configuration of the cathode block, the length of the electrical path between the upper edge of the groove of rectangular cross-section centered at the bottom of the cathode block and the portion vertically above it on the top of the cathode block is substantially shorter than the lengths of the electrical paths taken by the side surface of the groove lead to the top of the cathode block. Since the current in the cathode block follows the path of least electrical resistance, in a cathode block described above, the current flows predominantly in the region between the top of the groove and the vertically overlying portion on the top of the cathode block, whereas the current flow in the two adjacent sections of the cathode block is greatly reduced, so that - seen over the surface of the cathode block - results in an inhomogeneous current density, which leads in the operation of an electrolytic cell to a stronger closure above the groove than at the junctions of the blocks. The cathode surface decreases thereby a wave-like shape, which can lead to increased wave formation in the arranged on the cathode block layer of liquid aluminum. Due to the inventive design of the cathode block surface, the electrical path between the top of the groove and the cathode surface is increased and reduced between the side surface of the groove and the cathode surface. Thereby, the current flow is displaced to the sides directly above the groove, so that - seen over the surface of the cathode block - a uniform current density is present, so that in the operation of an electrolysis cell comprising the cathode block, the wave formation in the arranged on the cathode block layer of liquid aluminum is reduced and also the wear of the cathode block is uniform over its surface. Overall, in the operation of an electrolytic cell comprising the cathode block according to the invention, a wave formation in the layer of liquid aluminum is effectively avoided and a high energy efficiency is achieved with simultaneous high stability and reliability of the electrolysis operation. Due to the reduction in the formation of waves in the layer of liquid aluminum arranged above the cathode block, the distance between the anode and the layer of liquid aluminum can be reduced, which leads to an additional energy saving in the operation of an electrolysis cell comprising the cathode block Advantage that the measure described above, used to equalize the electric current density at the cathode top, namely the provision of at least one arcuate outwardly curved portion, can be easily sized so that the cathode block according to the invention can be used in an electrolytic cell so that - also at a reduced distance between the anode and the layer of liquid aluminum - the same bath volume results, as with the use of a conventional cathode.

Darunter, dass die Oberfläche des Kathodenblocks im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen bogenförmig nach außen gekrümmt ist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die im Querschnitt des Kathodenblocks durch die Kathodenoberfläche definierte Schnittkurve eine in Bezug auf das Kathodenblockinnere nach außen gerichtete konvex verlaufende Krümmung aufweist, wobei unter einem gekrümmten Abschnitt ein Abschnitt der Schnittkurve verstanden wird, in dem sich die Richtung kontinuierlich ändert, allerdings ohne, dass in dem gekrümmten Bereich eine winkelige bzw. kantige oder eckige Richtungsänderung vorhanden ist.The intersecting curve defined by the cathode surface in the cross-section of the cathode block, as seen in the cross-section of the cathode block, has an outwardly directed convex curvature with respect to the cathode block inside in which a curved section is understood to mean a section of the cutting curve in which the direction changes continuously, but without an angular or angular direction change being present in the curved region.

Ferner bezeichnet der Begriff ”Scheitelpunkt” eines gekrümmten Abschnitts im Rahmen der vorliegenden Erfindung den – senkrecht von der Unterseite des Kathodenblocks aus gesehen – am weitesten entfernten Punkt des gekrümmten Abschnitts.Further, the term "vertex" of a curved portion in the present invention refers to the farthest point of the curved portion as seen perpendicularly from the bottom of the cathode block.

Vorzugsweise ist der Kathodenblock auf der Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit aufgebaut, wobei der Kathodenblock insbesondere bevorzugt zu wenigstens 30 Gew.-%, weiter bevorzugt zu wenigstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zu wenigstens 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 60 Gew.-% und höchst bevorzugt vollständig aus Kohlenstoff und/oder Graphit zusammengesetzt ist.Preferably, the cathode block is constructed on the basis of carbon and / or graphite, wherein the cathode block is particularly preferably at least 30 wt .-%, more preferably at least 40 wt .-%, particularly preferably at least 50 wt .-%, very particularly preferably at least 60% by weight and most preferably entirely composed of carbon and / or graphite.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung weist der Kathodenblock genau eine Nut zur Aufnahme einer Stromschiene mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei vorzugsweise zumindest der, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die Nut aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über der Nut liegende Abschnitt der der die Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks bogenförmig nach außen gekrümmt ist. Dadurch werden, wie vorstehend beschrieben, die Längen der elektrischen Pfade zwischen der Oberkante der Nut und den vertikal oberhalb der Nut angeordneten Bereichen der Oberfläche des Kathodenblocks einerseits und den daneben angeordneten Bereichen der Oberfläche des Kathodenblocks andererseits vereinheitlicht, so dass der Kathodenblock bei der Verwendung in einer Elektrolysezelle eine – über seine Oberfläche gesehen – homogene Stromdichte aufweist.According to a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the cathode block has exactly one groove for receiving a busbar with a substantially rectangular cross-section, preferably at least the, relative to the direction in the cross section of the cathode block perpendicular to the side having the groove, overlying the groove portion of the groove side facing the opposite side of the cathode block is curved arcuately outward. As a result, as described above, the lengths of the electrical paths between the upper edge of the groove and the vertically disposed above the groove areas of the surface of the cathode block on the one hand and the adjacently disposed areas of the surface of the cathode block on the other hand unified, so that the cathode block when used in an electrolytic cell has - seen over its surface - homogeneous current density.

Alternativ zu der vorstehenden Ausführungsform kann der Kathodenblock auch zwei Nuten zur Aufnahme jeweils einer Stromschiene mit jeweils einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei jeder der beiden, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die beiden Nuten aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über den Nuten liegenden Abschnitte der der die beiden Nuten aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks bogenförmig nach außen gekrümmt ist, wobei jeder der Scheitelpunkte der beiden bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitte, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die beiden Nuten aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über jeweils einer der beiden Nuten angeordnet ist. Auf diese Weise werden bei einem zwei Nuten aufweisenden Kathodenblock die Längen der elektrischen Pfade zwischen der Oberkante der jeweils nächstgelegenen Nut und den vertikal darüber angeordneten Bereichen der Oberfläche des Kathodenblocks einerseits und den daneben angeordneten Bereichen der Oberfläche des Kathodenblocks andererseits vereinheitlicht, so dass der Kathodenblock bei der Verwendung in einer Elektrolysezelle eine – über seine Oberfläche gesehen – homogene Stromdichte aufweist.As an alternative to the preceding embodiment, the cathode block may also have two grooves for receiving a respective busbar, each having a substantially rectangular cross section, each of the two, based on the cross-section of the cathode block perpendicular to the side having the two grooves extending direction over the Grooves lying portions of the side facing the two grooves opposite side of the cathode block is curved arcuate outwards, wherein each of the vertices of the two arcuate outwardly curved portions, based on the cross-section of the cathode block perpendicular to the side having the two grooves side, is arranged above each one of the two grooves. In this way, in a two-slot cathode block, the lengths of the electrical paths between the upper edge of each nearest groove and the vertically disposed areas of the surface of the cathode block on the one hand and the adjacently disposed areas of the surface of the cathode block on the other hand unified, so that the cathode block at the use in an electrolytic cell has a - seen over its surface - homogeneous current density.

Alternativ dazu ist es auch möglich, dass der Kathodenblock zwei Nuten zur Aufnahme jeweils einer Stromschiene mit jeweils einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei vorzugsweise zumindest der, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die Nuten aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über den Nuten liegende Abschnitt der der die Nuten aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks einmal bogenförmig nach außen gekrümmt ist, also an der Kathodenoberseite ein bogenförmig nach außen gekrümmter Abschnitt vorliegt, welcher die beiden Nuten überspannt. Alternatively, it is also possible that the cathode block has two grooves for receiving in each case a busbar, each having a substantially rectangular cross-section, preferably at least the, relative to the cross-section of the cathode block perpendicular to the grooves having the side extending direction over the Grooves lying portion of the side facing the grooves of the opposite side of the cathode block is curved once arcuately outwards, so there is an arcuate outwardly curved portion on the cathode top, which spans the two grooves.

Gute Ergebnisse hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Verteilung der elektrischen Stromdichte auf der Kathodenblockoberfläche bei Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle werden insbesondere erreicht, wenn der Scheitelpunkt des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts der Oberfläche des Kathodenblocks, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite verlaufendon Richtung, über einem Bereich der wenigstens einen Nut angeordnet ist, welcher sich von 20 bis 80% der Breite der wenigstens einen Nut und bevorzugt von 40 bis 60% der Breite der wenigstens einen Nut erstreckt, und besonders bevorzugt über dem Mittelpunkt der wenigstens einen Nut angeordnet ist. Dabei bezeichnet der Bereich von 20 bis 80% der Breite der Nut den Abschnitt der Nut, der im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet, bei 20% der von einem seitlichen Ende der Nut aus in Breitenrichtung des Kathodenblocks gemessenen Erstreckung der Nut beginnt und bei 80% der von diesem seitlichen Ende der Nut aus in Breitenrichtung des Kathodenblocks gemessenen Erstreckung der Nut endet. In diesem Zusammenhang wird unter Mittelpunkt der Nut der Punkt verstanden, welcher, im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet, in der Mitte der Nut, also bei 50% der von einem seitlichen Ende der Nut aus in Breitenrichtung des Kathodenblocks gemessenen Erstreckung der Nut, angeordnet ist.Good results in the uniformity of distribution of the electric current density on the cathode block surface using the cathode block in an electrolytic cell are particularly achieved when the vertex of the at least one arcuately outwardly curved portion of the surface of the cathode block, with respect to the in the cross section of the cathode block perpendicular to the the at least one groove-having side extends in the direction over a region of the at least one groove which extends from 20 to 80% of the width of the at least one groove and preferably from 40 to 60% of the width of the at least one groove, and more preferably is arranged above the center of the at least one groove. In this case, the range of 20 to 80% of the width of the groove, the portion of the groove, which viewed in the cross section of the cathode block, at 20% of the measured from a lateral end of the groove in the width direction of the cathode block extension of the groove begins and at 80% of from this lateral end of the groove ends in the width direction of the cathode block measured extension of the groove ends. In this context, the center of the groove is understood to be the point which, viewed in cross-section of the cathode block, is arranged in the center of the groove, ie 50% of the extension of the groove measured from a lateral end of the groove in the width direction of the cathode block.

Um möglichst über den gesamten vertikal über der Nutbreite des Kathodenblocks angeordneten Bereich des Kathodenblocks eine gleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte zu erreichen, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass sich der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Bereich der Oberfläche des Kathodenblocks über zumindest 20%, bevorzugt über zumindest 40%, besonders bevorzugt über zumindest 60%, ganz besonders bevorzugt über zumindest 80% und höchst bevorzugt über 100% des Bereichs erstreckt, welcher, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite verlaufenden Richtung, über der Breite der Nut angeordnet ist.In order to achieve a uniform distribution of the electric current density as possible over the entire region of the cathode block arranged vertically above the slot width of the cathode block, it is proposed in a development of the invention that the at least one arcuately outwardly curved region of the surface of the cathode block cover at least 20%. , Preferably over at least 40%, more preferably over at least 60%, most preferably over at least 80% and most preferably over 100% of the range extending, based on the cross-section of the cathode block perpendicular to the at least one groove having side Direction, is arranged over the width of the groove.

Im Hinblick auf eine über die gesamte Kathodenblockoberfläche gleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle ist es besonders bevorzugt ist, dass sich der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Bereich der Oberfläche des Kathodenblocks über zumindest 20%, bevorzugt über zumindest 40%, besonders bevorzugt über zumindest 60% und höchst bevorzugt über zumindest 100% der, im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen, der der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks erstreckt.With regard to a uniform distribution of the electric current density over the entire cathode block surface when using the cathode block in an electrolysis cell, it is particularly preferred that the at least one arcuately outwardly curved portion of the surface of the cathode block be at least 20%, preferably at least 40 %, more preferably over at least 60%, and most preferably over at least 100%, of the cross-section of the cathode block extending from the side of the cathode block opposite the at least one groove.

Falls der Kathodenblock genau eine Nut zur Aufnahme einer Stromschiene aufweist, weist die Kathodenblockoberfläche im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet bevorzugt genau einen gekrümmten Bereich auf, der die vorstehend in Bezug auf die Breite des Kathodenblocks beschriebenen Werte erfüllt. Falls der Kathodenblock zwei Nuten zur Aufnahme jeweils einer Stromschiene aufweist, weist die Kathodenblockoberfläche, im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet, bevorzugt einen die beiden Nuten überspannenden gekrümmten Bereich auf, der die vorstehend in Bezug auf die Breite des Kathodenblocks angegebenen Werte erfüllt, oder dieser weist zwei gekrümmte Bereiche auf, die zusammen genommen die vorstehend in Bezug auf die Breite des Kathodenblocks angegebenen Werte erfüllen.If the cathode block has exactly one groove for receiving a bus bar, the cathode block surface viewed in the cross section of the cathode block preferably has exactly one curved area which fulfills the values described above with respect to the width of the cathode block. If the cathode block has two grooves for receiving a respective bus bar, the cathode block surface, viewed in cross-section of the cathode block, preferably has a curved region spanning the two grooves, which fulfills the values given above with respect to the width of the cathode block, or has two curved portions which, taken together, satisfy the values given above with respect to the width of the cathode block.

Eine flächendeckende Vergleichmäßigung der Verteilung der elektrischen Stromdichte ergibt sich im Rahmen der Erfindung insbesondere dann, wenn sich der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Bereich der Oberfläche des Kathodenblocks beispielsweise über zumindest 60%, bevorzugt über zumindest 80%, besonders bevorzugt über zumindest 90% und höchst bevorzugt über zumindest 100% der Länge des Kathodenblocks erstreckt.A comprehensive homogenization of the distribution of the electric current density results in the context of the invention in particular when the at least one arcuate outwardly curved portion of the surface of the cathode block, for example over at least 60%, preferably over at least 80%, more preferably over at least 90% and most preferably extends over at least 100% of the length of the cathode block.

Eine besonders gut an die elektrischen Strömungsverhältnisse in dem Kathodenblock beim Einsatz desselben in einer Elektrolysezelle angepasste Kathodenoberfläche wird nach einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt der Oberfläche des Kathodenblocks, bezogen auf den Querschnitt des Kathodenblocks, ovalsegmentförmig, insbesondere kreisbogenförmig, cosinusförmig, in der Form einer Gauß'schen Normalverteilung, ellipsensegmentförmig, in der Form einer Bézier-Kurve, parabelabschnittförmig oder in der Form einer Cosinus-Kurve höherer Potenz gekrümmt ist.A particularly well adapted to the electrical flow conditions in the cathode block when using the same in an electrolytic cell cathode surface is achieved according to a further embodiment of the first aspect of the present invention, characterized in that the at least one arcuate outwardly curved portion of the surface of the cathode block, based on the cross section of the cathode block, oval-segment-shaped, in particular circular-arc-shaped, cosinusoidal, in the shape of a Gaussian normal distribution, elliptical segment-shaped, curved in the shape of a Bezier curve, parabolic section-shaped or in the form of a cosine curve of higher power.

Den typischerweise symmetrischen elektrischen Strömungsverhältnissen in dem Kathodenblock bei dem Einsatz desselben in einer Elektrolysezelle entsprechend ist es bevorzugt, wenn der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt der Oberfläche des Kathodenblocks, bezogen auf den Querschnitt des Kathodenblocks, symmetrisch zu der Mittelsenkrechtebene der wenigstens einen Nut ausgebildet ist. Dadurch wird außerdem eine einfache Herstellbarkeit des Kathodenblocks sowie eine universelle Einsetzbarkeit des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle erreicht.The typically symmetrical electrical flow conditions in the cathode block in the use of the same in one According to electrolysis cell, it is preferred if the at least one curved outwardly curved portion of the surface of the cathode block, based on the cross section of the cathode block, is symmetrical to the mid-perpendicular plane of the at least one groove. This also achieves easy manufacturability of the cathode block and universal applicability of the cathode block in an electrolysis cell.

Um eine besonders homogene Verteilung der Stromdichte über der Kathodenblockoberfläche zu erreichen und dadurch eine Wellenbildung in einer oberhalb des Kathodenblocks angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle besonders wirkungsvoll zu verringern, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, die Kathodenblockoberfläche so auszugestalten, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt die Form eines Ellipsensegments mit einer Breite des Intervalls des Polarwinkels zwischen 10° und 180°, bevorzugt zwischen 30° und 160°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 140° und ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 120° aufweist, und/oder, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt die Form einer Cosinus-Kurve mit einer Breite des Intervalls des Winkels zwischen 10° und 180°, bevorzugt zwischen 30° und 160°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 140° und ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 120° aufweist, und/oder, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt die Form eines Kreisbogensegments mit einer Breite des Intervalls des Mittelpunktswinkels zwischen 10° und 180°, bevorzugt zwischen 30° und 160°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 140° und ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 120° aufweist, und/oder, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt die Form einer Gauß'schen Normalverteilung mit einem Quotienten aus der Halbwertsbreite der Gauß'schen Normalverteilung und der Breite der wenigstens einen Nut von 0.5 bis 1.5, bevorzugt von 0,6 bis 1,4, besonders bevorzugt von 0,7 bis 1,3, ganz besonders bevorzugt von 0,8 bis 1,2 und höchst bevorzugt von 0,9 bis 1,1 aufweist.In order to achieve a particularly homogeneous distribution of the current density over the cathode block surface and thereby particularly effectively reduce a wave formation in a layer of liquid aluminum arranged above the cathode block when using the cathode block according to the invention in an electrolytic cell, it is proposed in development of the invention, the cathode block surface in such a way that the at least one arcuate outwardly curved portion is in the form of an ellipse segment having a width of the interval of the polar angle between 10 ° and 180 °, preferably between 30 ° and 160 °, more preferably between 50 ° and 140 ° and most preferably between 70 ° and 120 °, and / or that the at least one arcuate outwardly curved portion is in the form of a cosine curve having a width of the interval of the angle between 10 ° and 180 °, preferably between 30 ° and 160 °, especially Favor gt between 50 ° and 140 ° and most preferably between 70 ° and 120 °, and / or that the at least one arcuate outwardly curved portion is in the form of a circular arc segment having a width of the interval of the midpoint angle between 10 ° and 180 °, Preferably, between 30 ° and 160 °, more preferably between 50 ° and 140 ° and most preferably between 70 ° and 120 °, and / or that the at least one arcuate outwardly curved portion in the form of a Gaussian normal distribution Ratios of the half-width of the Gaussian normal distribution and the width of the at least one groove of 0.5 to 1.5, preferably from 0.6 to 1.4, more preferably from 0.7 to 1.3, most preferably from 0.8 to 1,2 and most preferably from 0.9 to 1.1.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Quotient aus dem Abstand von dem Scheitelpunkt des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts der Oberfläche des Kathodenblocks zu dem niedrigsten Punkt der Nut und dem Abstand von dem niedrigsten Punkt der der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks zu dem niedrigsten Punkt der Nut zwischen mehr als 1:1 bis maximal 2:1, bevorzugt 1,0 bis 1,5, besonders bevorzugt 1,0 bis 1,3 und ganz besonders bevorzugt 1,0 bis 1,2 beträgt.According to another preferred embodiment of the present invention, it has been found advantageous that the quotient of the distance from the vertex of the at least one arcuately outwardly curved portion of the surface of the cathode block to the lowest point of the groove and the distance from the lowest point of the groove the side of the cathode block opposite the at least one groove side to the lowest point of the groove between more than 1: 1 to a maximum of 2: 1, preferably 1.0 to 1.5, particularly preferably 1.0 to 1.3, and especially preferably 1.0 to 1.2.

Um die für die Elektrolyse nutzbare Kathodenblockoberfläche zu maximieren, ist es bevorzugt, wenn sich die wenigstens eine Nut über wenigstens 40%, bevorzugt über wenigstens 60%, besonders bevorzugt über wenigstens 80%, ganz besonders bevorzugt über wenigstens 90% und höchst bevorzugt über die gesamte Länge des Kathodenblocks erstreckt.In order to maximize the cathode block surface useful for electrolysis, it is preferred that the at least one groove be at least 40%, preferably at least 60%, more preferably at least 80%, most preferably at least 90%, and most preferably above entire length of the cathode block extends.

Um die erreichbare Vergleichmäßigung der Verteilung der elektrischen Stromdichte an der Kathodenblockoberfläche noch weiter zu steigern, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass die wenigstens eine insbesondere im Querschnitt rechteckig ausgestaltete Nut eine über ihre Länge variierende Tiefe aufweist, wobei die wenigstens eine Nut besonders bevorzugt an ihren längsseitigen Enden eine geringere Tiefe aufweist als in ihrer Mitte. Die Nut kann dabei insbesondere einen im Längsschnitt des Kathodenblocks etwa dreieckförmigen Verlauf aufweisen. Durch eine solche Ausgestaltung wird eine durch die üblicherweise im Bereich der längsseitigen Enden der Nut erfolgende Kontaktierung einer in der Nut angeordneten Stromschiene hervorgerufene Erhöhung der elektrischen Stromdichte an den längsseitigen Endbereichen der Kathodenoberfläche gegenüber den weiter innen gelegenen Oberflächenbereichen wirksam vermieden.In order to further increase the achievable equalization of the distribution of the electric current density on the cathode block surface, it is proposed in development of the invention that the at least one in particular rectangular cross-section groove has a varying depth over its length, the at least one groove particularly preferred has a smaller depth at its longitudinal ends than at its center. In particular, the groove may have a triangular shape in longitudinal section of the cathode block. Such an embodiment effectively prevents an increase in the electric current density at the longitudinal end regions of the cathode surface from the surface areas located further inwardly by the contacting of a bus bar arranged in the groove, which usually takes place in the region of the longitudinal ends of the groove.

Um gleichzeitig sowohl in der Querrichtung als auch in der Längsrichtung des Kathodenblocks eine gleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte an der Kathodenblockoberfläche bei dessen Einsatz in einer Elektrolysezelle zu erreichen, ist es bevorzugt, wenn die Oberfläche der der die wenigstens eine Nut aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite, im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, wannenförmig ausgestaltet ist. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Kathodenblock mit der wannenförmigen Oberfläche gemäß dem nachfolgend beschriebenen zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Insofern gelten die nachfolgend in Bezug auf den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung geschilderten vorteilhaften Ausführungsformen und Vorteile entsprechend auch für den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.In order to simultaneously achieve a uniform distribution of the electric current density at the cathode block surface in its use in an electrolytic cell both in the transverse direction and in the longitudinal direction of the cathode block, it is preferable that the surface of the opposite side of the at least one groove in the Viewed longitudinal section of the cathode block, trough-shaped configuration. It is particularly preferred when the cathode block is configured with the trough-shaped surface according to the second aspect of the present invention described below. In this respect, the advantageous embodiments and advantages described below in relation to the second aspect of the present invention also apply correspondingly to the first aspect of the present invention.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs erläuterte Aufgabe durch die Bereitstellung eines Kathodenblocks für eine Aluminium-Elektrolysezelle gelöst, welcher eine im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet wannenförmige Oberfläche aufweist, wobei die Wanne zwei Randbereiche und einen, in Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, zwischen den Randbereichen angeordneten und bezogen auf die Randbereiche abgesenkten Bodenbereich aufweist, wobei zwischen den beiden Randbereichen und dem Bodenbereich jeweils ein den entsprechenden Randbereich und den Bodenbereich verbindender Seitenwandbereich vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen und/oder wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist, wobei der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt eine Länge von mehr als 2 cm aufweist.According to a second aspect of the present invention, the object described above is achieved by providing a cathode block for an aluminum electrolysis cell, which has a trough-shaped surface viewed in the longitudinal section of the cathode block, wherein the trough two edge regions and one, seen in the longitudinal direction of the cathode block between arranged the edge regions and based on the At least one of the two connecting regions between the edge regions and the side wall regions and / or at least one of the two connecting regions between the bottom region and the arcuate curved side of the area, wherein the at least one arcuately curved portion has a length of more than 2 cm.

Dabei ist es bevorzugt, wenn der Kathodenblock auf der Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit aufgebaut ist, wobei der Kathodenblock insbesondere bevorzugt zu wenigstens 30 Gew.-%, weiter bevorzugt zu wenigstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zu wenigstens 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 60 Gew.-% und höchst bevorzugt vollständig aus Kohlenstoff und/oder Graphit zusammengesetzt ist.It is preferred if the cathode block is based on carbon and / or graphite, wherein the cathode block is particularly preferably at least 30 wt .-%, more preferably at least 40 wt .-%, particularly preferably at least 50 wt. %, more preferably at least 60% by weight and most preferably entirely composed of carbon and / or graphite.

Vorzugsweise ist die wannenförmige Oberfläche die Oberfläche des Kathodenblocks, welche der die wenigstens Nut zur Aufnahme einer Stromschiene aufweisenden Oberfläche des Kathodenblocks gegenüber liegend angeordnet ist. Mit anderen Worten befindet sich die wannenförmige Oberfläche des erfindungsgemäßen Kathodenblocks auf der – im Hinblick auf den Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle – Oberseite des Kathodenblocks, also der Seite des Kathodenblocks, auf welcher die Schicht aus flüssigem Aluminium vorgesehen ist.Preferably, the trough-shaped surface is the surface of the cathode block, which is arranged opposite to the at least the groove for receiving a bus bar having surface of the cathode block opposite. In other words, the trough-shaped surface of the cathode block according to the invention is located on the top side of the cathode block, in other words the side of the cathode block on which the liquid aluminum layer is provided, with regard to the use of the cathode block in an electrolysis cell.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es durch eine bogenförmig gekrümmte Ausgestaltung wenigstens eines der Verbindungsbereiche eines wannenförmig ausgebildeten Kathodenblocks, also durch eine bogenförmig gekrümmte Ausgestaltung wenigstens eines der Verbindungsbereiche, welche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen sowie zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen vorgesehen sind, erreicht wird, dass die elektrische Stromdichte und die magnetische Flussdichte bei der Verwendung des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle vergleichmäßigt werden. Dies deshalb, weil bei einer wannenförmigen Ausgestaltung des Kathodenblocks der Strom – im Gegensatz zu einem quaderförmigen Kathodenblock – nicht vornehmlich in den seitlichen Randbereichen des Kathodenblocks fließt, sondern der Stromfluss, weil bei der wie vorstehend beschrieben realisierten wannenförmigen Ausgestaltung der elektrische Widerstand der Randbereiche aufgrund der größeren Höhe der Randbereiche im Vergleich zu der Höhe des Bodenbereich in Bezug auf den elektrischen Widerstand des Bodenbereichs des Kathodenblocks erhöht wird, über die Oberfläche des Kathodenblocks homogen verteilt ist. Dies ist wiederum eine Konsequenz der Tatsache, dass der Strom in dem Kathodenblock den Pfad des geringsten elektrischen Widerstandes folgt. Zudem wird durch die bogenförmig gekrümmte Ausgestaltung wenigstens eines der Verbindungsbereiche erreicht, dass auch im Bereich des wenigstens einen Verbindungsbereichs, welcher bei einer aus dem Stand der Technik bekannten wannenförmigen Ausgestaltung winklig verläuft, keine inhomogen verteilten Stromdichten auftreten. Vielmehr wird die bogenförmig gekrümmte Ausgestaltung die bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle an der Oberfläche des Kathodenblocks auftretende Verteilung der elektrischen Stromdichte im Vergleich zu einem Kathodenblock mit einer winkeligen Ausgestaltung gerade auch in den Verbindungsbereichen vergleichmäßigt, so dass eine Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium beim Betrieb der Elektrolysezelle und damit einhergehende Instabilitäten des Elektrolysebetriebs effektiv vermieden werden. Dies deshalb, weil aufgrund der bogenförmig gekrümmten Ausgestaltung wenigstens eines der Verbindungsbereiche im Unterschied zu einer winkligen Ausgestaltung der Verbindungsbereiche an diesen Bereichen Spitzen oder Täler der durch die Oberfläche des Kathodenblocks fließenden elektrischen Stromdichte vermieden werden, welche sich bei einer winkligen Ausgestaltung der Verbindungsbereiche als Konsequenz der Tatsache ergeben, dass der Strom den Pfad des geringsten elektrischen Widerstandes folgt. Insgesamt wird so bei dem Betrieb einer den erfindungsgemäßen Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle eine Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium wirksam vermieden und eine hohe Energieeffizienz bei gleichzeitiger hoher Stabilität und Zuverlässigkeit des Elektrolysebetriebs erzielt. Aufgrund der Verringerung der Wellenbildung in der oberhalb des Kathodenblocks angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium kann der Abstand zwischen der Anode und der Schicht aus flüssigem Aluminium reduziert werden, was zu einer zusätzlichen Energieeinsparung bei dem Betrieb einer den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle führt.According to the invention, it has been recognized that it is achieved by an arcuately curved configuration of at least one of the connecting regions of a trough-shaped cathode block, ie by an arcuately curved configuration of at least one of the connecting regions which are provided between the edge regions and the sidewall regions and between the bottom region and the sidewall regions in that the electric current density and the magnetic flux density are made uniform in the use of the cathode block in an electrolytic cell. This is because in a trough-shaped embodiment of the cathode block, the current - in contrast to a cuboid cathode block - not primarily flows in the lateral edge regions of the cathode block, but the current flow, because in the trough-shaped configuration realized as described above, the electrical resistance of the edge regions due to greater height of the edge portions is increased in relation to the height of the bottom portion with respect to the electrical resistance of the bottom portion of the cathode block, is homogeneously distributed over the surface of the cathode block. This, in turn, is a consequence of the fact that the current in the cathode block follows the path of least electrical resistance. In addition, at least one of the connecting regions is achieved by the arcuately curved configuration that no inhomogeneously distributed current densities occur even in the region of the at least one connecting region, which runs at an angle in a trough-shaped configuration known from the prior art. Rather, the arcuately curved configuration that occurs when using the cathode block in an electrolytic cell occurring at the surface of the cathode block distribution of electric current density compared to a cathode block with an angular configuration even in the connecting areas, so that a wave formation in the layer of liquid Aluminum can be effectively avoided during operation of the electrolysis cell and the associated instabilities of electrolysis. This is because due to the arcuately curved configuration of at least one of the connecting regions, unlike an angled configuration of the connecting regions at these regions, peaks or valleys of the current flowing through the surface of the cathode block electric current density are avoided, which in an angular configuration of the connecting portions as a consequence of Fact that the current follows the path of least electrical resistance. Overall, in the operation of an electrolytic cell comprising the cathode block according to the invention, a wave formation in the layer of liquid aluminum is effectively avoided and a high energy efficiency is achieved with simultaneous high stability and reliability of the electrolysis operation. Due to the reduction in undulation in the layer of liquid aluminum disposed above the cathode block, the distance between the anode and the layer of liquid aluminum can be reduced, resulting in additional energy savings in the operation of an electrolytic cell comprising the cathode block.

Wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist unter einem bogenförmig gekrümmten Abschnitt ein Abschnitt zu verstehen, bei dem die im Querschnitt des Kathodenblocks durch die Kathodenoberfläche definierte Schnittkurve eine in Bezug auf das Kathodenblockinnere konvex verlaufende Krümmung aufweist, wobei unter einem gekrümmten Abschnitt ein Abschnitt der Schnittkurve verstanden wird, in dem sich die Richtung kontinuierlich ändert, allerdings ohne, dass in dem gekrümmten Bereich eine winkelige Richtungsänderung vorhanden ist.As in the first aspect of the present invention, an arcuate portion is understood to mean a portion in which the sectional curve defined in the cross section of the cathode block by the cathode surface has a convex curvature with respect to the cathode block interior, with a portion of the curved portion below Cut curve is understood in which the direction changes continuously, but without that in the curved portion an angular change in direction is present.

Dabei bezeichnet die Länge des bogenförmig gekrümmten Abschnitts im Sinne der vorliegenden Erfindung die in der Längsrichtung des Kathodenblocks gemessene Erstreckung des bogenförmig gekrümmten Abschnitts von dessen Anfang bis zu dessen Ende, d. h. von dem Punkt des Übergangs des bevorzugt geradlinig ausgebildeten Randbereichs in den bogenförmig gekrümmten Verbindungsbereich bis zu dem Punkt von dessen Übergang in einen bevorzugt geradlinigen Abschnitt des Seitenwandbereichs bzw. von dem Punkt des Übergangs eines bevorzugt geradlinigen Abschnitts des Seitenwandbereichs in den bogenförmig gekrümmten Verbindungsbereich bis zu dem Punkt von dessen Übergang in den bevorzugt geradlinig ausgebildeten Bodenbereich.In this case, the length of the arcuately curved portion according to the present invention, in the longitudinal direction of the Cathode block measured extension of the arcuate curved portion from the beginning to the end thereof, ie, from the point of transition of the preferably rectilinear edge portion in the arcuately curved connecting portion to the point of its transition into a preferably rectilinear portion of the side wall portion or from the point the transition of a preferably rectilinear portion of the side wall portion in the arcuately curved connecting portion to the point of its transition into the preferably rectilinearly shaped bottom portion.

Gute Ergebnisse im Hinblick auf die Vergleichmäßigung der Stromdichte werden insbesondere erhalten, wenn der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt eine Länge von mehr als 2 cm bis 100 cm, bevorzugt von 3 bis 50 cm, insbesondere bevorzugt von 4 bis 30 cm, besonders bevorzugt von 5 bis 20 cm, ganz besonders bevorzugt von 7 bis 15 cm und höchst bevorzugt von 10 cm aufweist, da durch eine solche Dimensionierung des gekrümmten Abschnitts Spitzen oder Täler der elektrischen Stromdichte oberhalb des gekrümmten Abschnitts besonders zuverlässig vermieden werden.Good results with regard to the equalization of the current density are obtained, in particular, if the at least one arcuately curved section has a length of more than 2 cm to 100 cm, preferably 3 to 50 cm, particularly preferably 4 to 30 cm, particularly preferably 5 to 20 cm, most preferably from 7 to 15 cm and most preferably 10 cm, since peaks or valleys of the electric current density above the curved portion are particularly reliably avoided by such a dimensioning of the curved portion.

Wenn der bogenförmig gekrümmte Abschnitt in wenigstens einem der Verbindungsbereiche zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen der wannenförmigen Oberfläche des Kathodenblocks vorgesehen ist, ist der bogenförmig gekrümmte Abschnitt vorzugsweise, bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach innen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet, wohingegen dieser, wenn der Abschnitt in wenigstens einem der Verbindungsbereiche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen der wannenförmigen Oberfläche des Kathodenblocks vorgesehen ist, bevorzugt nach außen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mithin wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen und sind bevorzugt beide Verbindungsbereiche zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen, bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach innen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet. Alternativ dazu oder zusätzlich dazu ist wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen und bevorzugt beide Verbindungsbereiche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen, bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach außen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist/sind.When the arc-shaped curved portion is provided in at least one of the joint portions between the bottom portion and the sidewall portions of the trough-shaped surface of the cathode block, the arcuate portion is preferably arcuately curved inwardly with respect to the cathode block as viewed in the longitudinal section, whereas if the arcuate portion Section is provided in at least one of the connecting portions between the edge regions and the side wall portions of the trough-shaped surface of the cathode block, preferably outwardly arcuately curved. Accordingly, according to a preferred embodiment of the present invention, at least one of the two connection regions between the bottom region and the side wall regions and preferably both connection regions between the bottom region and the side wall regions are curved inwards in an arcuate manner, relative to the cathode block considered in longitudinal section. Alternatively or in addition to this, at least one of the two connection regions between the edge regions and the sidewall regions and preferably both connection regions between the edge regions and the sidewall regions are / is configured outwardly arched with respect to the cathode block viewed in longitudinal section.

Eine im Hinblick auf eine sehr homogene Verteilung der elektrischen Stromdichte besonders vorteilhafte Ausführungsform des Kathodenblocks gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die beiden Verbindungsbereiche zwischen dem Bodenbereich und den Seitenwandbereichen, bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach innen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet sind sowie die beiden Verbindungsbereiche zwischen den Randbereichen und den Seitenwandbereichen, bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach außen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet sind.A particularly advantageous embodiment of the cathode block according to the second aspect of the invention, with regard to a very homogeneous distribution of the electrical current density, provides that the two connection regions between the bottom region and the side wall regions are configured curved inwards in relation to the cathode block viewed in longitudinal section as well as the two connecting regions between the edge regions and the side wall regions, based on the cathode block considered in longitudinal section, are configured curved in an outwardly arcuate manner.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass wenigstens ein bogenförmig gekrümmter Abschnitt einen minimalen Krümmungsradius von wenigstens 2 cm, bevorzugt von wenigstens 10 cm und besonders bevorzugt von wenigstens 20 cm aufweist. Dadurch wird ein besonders sanfter Verlauf der Kathodenblockoberfläche innerhalb des gekrümmten Abschnitts erreicht, wodurch bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle eine besonders gleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte erreicht wird.In a further development of the inventive concept, it is proposed that at least one arcuately curved section has a minimum radius of curvature of at least 2 cm, preferably of at least 10 cm and particularly preferably of at least 20 cm. As a result, a particularly gentle course of the cathode block surface is achieved within the curved portion, whereby a particularly uniform distribution of the electric current density is achieved when using the cathode block in an electrolytic cell.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein bogenförmig gekrümmter Abschnitt, bezogen auf den Längsschnitt des Kathodenblocks, ovalsegmentförmig, insbesondere kreisbogenförmig, cosinusförmig, in der Form einer Gauß'schen Normalverteilung, ellipsensegmentförmig oder in der Form einer Bézier-Kurve ausgestaltet ist.According to a further preferred embodiment of the second aspect of the present invention provides that at least one arcuate portion, with respect to the longitudinal section of the cathode block, oval segment, in particular circular arc, cosinus, in the form of a Gaussian distribution, elliptical segmental or in the shape of a Bézier curve is configured.

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen, mit dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erreichenden Effekte, hat es sich zudem als besonders vorteilhaft erwiesen, das Verhältnis zwischen der, bezogen auf die in der Längsrichtung verlaufende Querschnittsebene, größten Höhe in den Randbereichen und der geringsten Höhe in dem Bodenbereich des Kathodenblocks zwischen 1,1 und 4, bevorzugt zwischen 1,1 und 2,5 und besonders bevorzugt zwischen 1,1 und 2,1 einzustellen. Dabei bezeichnet die in der Längsrichtung verlaufende Querschnittsebene die senkrecht zu der Breitenrichtung des Kathodenblocks und parallel zu der Längsrichtung des Kathodenblocks verlaufende Vertikalebene.In view of the above-described effects to be achieved with the second aspect of the present invention, it has moreover been found to be particularly advantageous to determine the ratio between the greatest height in the edge regions and the lowest height in relation to the longitudinal cross-sectional plane in the bottom region of the cathode block between 1.1 and 4, preferably between 1.1 and 2.5 and more preferably between 1.1 and 2.1 set. In this case, the cross-sectional plane extending in the longitudinal direction denotes the vertical plane running perpendicular to the width direction of the cathode block and parallel to the longitudinal direction of the cathode block.

Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Verteilung der elektrischen Stromdichte an der Oberfläche des Kathodenblocks werden ferner erzielt, wenn der Winkel zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende des wenigstens einen bogenförmig gekrümmten Abschnitts des wenigstens einen Verbindungsbereichs des erfindungsgemäßen Kathodenblocks 95 bis 175°, bevorzugt 110 bis 160° und besonders bevorzugt 125 bis 150° beträgt. Der Winkel zwischen den beiden Enden des gekrümmten Abschnitts bezeichnet dabei den größeren der beiden Winkel, den zwei fiktive, an den beiden Enden des Abschnitts ansetzende und, im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, jeweils tangential zu dem gekrümmten Abschnitt verlaufende Geraden einschließen.Particularly good results with regard to the distribution of the electric current density at the surface of the cathode block are also achieved if the angle between the one end and the other end of the at least one arcuately curved portion of the at least one connecting region of the cathode block according to the invention 95 to 175 °, preferably 110 to 160 ° and more preferably 125 to 150 °. The angle between the two ends of the curved section designates the larger of the two angles, the two fictitious, on the two Including ends of the section and, viewed in the longitudinal section of the cathode block, each tangent to the curved portion extending straight lines.

Um insbesondere auch innerhalb der Randbereiche des Kathodenblocks eine gleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte zu erreichen, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass wenigstens einer der beiden Randbereiche und bevorzugt beide Randbereiche, im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, in der Längsrichtung des Kathodenblocks zur Mitte des Kathodenblocks hin abfallend geneigt verläuft/verlaufen, wobei der Neigungswinkel des Randbereichs bzw. der Randbereiche bezogen auf diese Ebene bevorzugt zwischen 1° und 30°, besonders bevorzugt zwischen 2° und 15° und ganz besonders bevorzugt zwischen 3° und 10° beträgt.In order to achieve a uniform distribution of the electric current density, in particular within the edge regions of the cathode block, it is proposed in development of the invention that at least one of the two edge regions and preferably both edge regions, viewed in longitudinal section of the cathode block, in the longitudinal direction of the cathode block to the center of the The inclination angle of the edge region or the edge regions with respect to this plane is preferably between 1 ° and 30 °, more preferably between 2 ° and 15 ° and most preferably between 3 ° and 10 °.

Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass wenigstens einer der beiden Randbereiche und bevorzugt beide der Randbereiche über wenigstens 30%, bevorzugt über wenigstens 50%, besonders bevorzugt über wenigstens 75% und ganz besonders bevorzugt über 100% der in Längsrichtung des Kathodenblocks gemessenen Länge des Randbereichs bzw. der Randbereiche, im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet in der Längsrichtung des Kathodenblocks, zur Mitte des Kathodenblocks hin abfallend geneigt verläuft/verlaufen.In this embodiment, it is preferred that at least one of the two edge regions and preferably both of the edge regions over at least 30%, preferably over at least 50%, more preferably over at least 75% and most preferably over 100% of the length measured in the longitudinal direction of the cathode block Edge region or the edge regions, viewed in a longitudinal section of the cathode block in the longitudinal direction of the cathode block, sloping towards the center of the cathode block extends / run.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bodenbereich zumindest bereichsweise geradlinig verläuft, wobei die Oberfläche des Bodenbereichs, bezogen auf die Längsrichtung einen Winkel zwischen –20° und 20°, bevorzugt zwischen –10° und 10° und besonders bevorzugt von 0° aufweist.According to a further preferred embodiment of the second aspect of the invention, it is provided that the bottom region extends at least in regions in a straight line, wherein the surface of the bottom region, with respect to the longitudinal direction an angle between -20 ° and 20 °, preferably between -10 ° and 10 ° and more preferably of 0 °.

Eine sich bei dem Einsatz des erfindungsgemäßen Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle ergebende, homogene Verteilung der elektrischen Stromdichte über die Oberfläche des Kathodenblocks wird insbesondere erzielt, wenn sich jeder der beiden Randbereiche über 5 bis 40%, bevorzugt 10 bis 35% und besonders bevorzugt 15 bis 30% der Länge des Kathodenblocks erstreckt und/oder sich der Bodenbereich über 10 bis 90%, bevorzugt 20 bis 70% und besonders bevorzugt 30 bis 60% der Länge des Kathodenblocks erstreckt.A homogeneous distribution of the electric current density over the surface of the cathode block resulting from the use of the cathode block according to the invention in an electrolysis cell is achieved in particular if each of the two edge regions is more than 5 to 40%, preferably 10 to 35% and particularly preferably 15 to 30 % of the length of the cathode block extends and / or the bottom region extends over 10 to 90%, preferably 20 to 70% and particularly preferably 30 to 60% of the length of the cathode block.

Um die Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung der Kathodenoberfläche zu steigern, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass der Kathodenblock eine, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, variierende Materialzusammensetzung aufweist, wobei das Material in den beiden Randbereichen bevorzugt einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als das Material in dem Bodenbereich des Kathodenblocks. So wird bereits durch das eingesetzte Material des Kathodenblocks eine Begünstigung des Stromflusses in der Mitte des Kathodenblocks in Bezug auf die Randbereiche, so dass der Höhenunterschied zwischen den Randbereichen und dem Bodenbereich der Kathodenblockoberfläche vergleichsweise gering sein kann, um die angestrebte Vergleichmäßigung der Stromdichte über die Kathodenblockoberfläche zu erreichen.In order to increase the flexibility in terms of the design of the cathode surface, it is proposed in development of the invention that the cathode block has a, seen in the longitudinal direction of the cathode block, varying material composition, wherein the material in the two edge regions preferably has a higher electrical resistivity than the material in the bottom area of the cathode block. Thus, already by the material used of the cathode block favoring the flow of current in the middle of the cathode block with respect to the edge regions, so that the height difference between the edge regions and the bottom portion of the cathode block surface may be comparatively small to the desired equalization of the current density over the cathode block surface to reach.

Gute Ergebnisse werden bei dieser Ausführungsform insbesondere erhalten, wenn der Kathodenblock in den beiden Randbereichen 5 bis 50 Gew.-% und bevorzugt zwischen 10 bis 30 Gew.-% Acetylenkoks enthält. Der Acetylenkoks ändert seine elektrischen Eigenschaften bei dem während der Herstellung des Kathodenblocks durchgeführten Graphitierungsschritt nicht oder nur wenig, so dass die Randbereiche des Kathodenblocks Graphit mit einem geringeren Graphitierungsgrad und damit mit einem größeren spezifischen elektrischen Widerstand enthalten als in dem Fall der Graphitierung ohne Zusatz des Acetylenkokses.In this embodiment, good results are obtained in particular if the cathode block contains 5 to 50% by weight and preferably between 10 to 30% by weight of acetylene coke in the two edge regions. The acetylene coke does not or only slightly changes its electrical properties in the graphitization step carried out during the manufacture of the cathode block, so that the edge regions of the cathode block contain graphite with a lower degree of graphitization and thus with a higher electrical resistivity than in the case of graphitization without addition of the acetylene coke ,

Ferner ist es bevorzugt, dass der Kathodenblock in dem Bodenbereichen 5 bis 50 Gew.-% und bevorzugt zwischen 10 bis 40 Gew.-% Titandiborid, Siliciumoxid und/oder Chromoxid enthält. Das Titandiborid, Siliciumoxid bzw. Chromoxid fördert bei dem während der Herstellung des Kathodenblocks durchgeführten Graphitierungsschritt die Ausbildung der Graphitstruktur, so dass der Bodenbereich des Kathodenblocks Graphit mit einem höheren Graphitierungsgrad und damit mit einem niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand enthält als in dem Fall der Graphitierung ohne Zusatz des Titandiborids, Siliciumoxids bzw. Chromoxids.Further, it is preferred that the cathode block in the bottom regions contain from 5 to 50% by weight and preferably between 10 to 40% by weight of titanium diboride, silica and / or chromium oxide. The titanium diboride, silica or chromium oxide promotes formation of the graphite structure in the graphitizing step performed during the manufacture of the cathode block so that the bottom portion of the cathode block contains graphite having a higher degree of graphitization and hence a lower electrical resistivity than in the case of graphitization without addition of titanium diboride, silica or chromium oxide.

Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung kann mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kombiniert werden, d. h. gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Kathodenblock die in Bezug auf den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale sowie die in Bezug auf den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale auf.The second aspect of the present invention may be combined with the first aspect of the present invention, i. H. According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the cathode block has the features described in relation to the first aspect of the present invention as well as the features described in relation to the second aspect of the present invention.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kathodenanordnung, insbesondere für eine Aluminium-Elektrolysezelle, welche wenigstens zwei wie vorstehend beschrieben ausgestaltete Kathodenblöcke umfasst.Another object of the present invention is a cathode assembly, in particular for an aluminum electrolysis cell, which comprises at least two configured as described above cathode blocks.

Zudem betrifft die vorliegenden Erfindung eine Elektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, welche eine zuvor beschriebene Kathodenanordnung, eine auf der Oberseite der Kathodenanordnung angeordnete Schicht aus flüssigem Aluminium, darauf eine Schmelzeschicht und oberhalb der Schmelzeschicht eine Anode umfasst.In addition, the present invention relates to an electrolytic cell, in particular for the production of aluminum, which comprises a previously described cathode arrangement, one on top of the Cathode arranged layer of liquid aluminum, on a melt layer and above the melt layer comprises an anode.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, the present invention will be described purely by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Kathodenblocks gemäß dem Stand der Technik, 1 a perspective sectional view of a cathode block according to the prior art,

2 eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Kathodenblocks gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, 2 3 is a perspective sectional view of a cathode block according to an embodiment of the first aspect of the present invention;

3 eine Vorderansicht des in der 2 gezeigten Kathodenblockausschnitts, 3 a front view of the in the 2 shown cathode block section,

4 eine Querschnittsansicht eines Kathodenblocks gemäß einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, 4 a cross-sectional view of a cathode block according to another embodiment of the first aspect of the present invention,

5 eine Darstellung möglicher Ausgestaltungen des bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts eines Kathodenblocks gemäß verschiedenen Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung, 5 FIG. 4 is an illustration of possible embodiments of the arcuately outwardly curved portion of a cathode block according to various embodiments of the first aspect of the invention. FIG.

6 eine Längsschnittansicht eines Kathodenblocks gemäß dem Stand der Technik, 6 a longitudinal sectional view of a cathode block according to the prior art,

7 eine Längsschnittansicht eines Kathodenblocks gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung, 7 FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a cathode block according to an embodiment of the second aspect of the present invention; FIG.

8 eine Längsschnittansicht eines Kathodenblocks gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung, 8th a longitudinal sectional view of a cathode block according to another embodiment of the second aspect of the present invention,

9a–e schematische Darstellungen der sich an der Oberfläche verschiedener Kathodenblöcke bei dem Einsatz des jeweiligen Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle einstellenden Verteilung der elektrischen Stromdichte, 9a -E schematic representations of the on the surface of different cathode blocks in the use of the respective cathode block in an electrolysis cell adjusting distribution of the electric current density,

10 eine perspektivische Ansicht des in der 6 gezeigten Kathodenblocks gemäß dem Stand der Technik, 10 a perspective view of the in the 6 shown cathode blocks according to the prior art,

11 eine perspektivische Ansicht eines Kathodenblocks gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung, 11 a perspective view of a cathode block according to an embodiment of the second aspect of the present invention,

12 eine perspektivische Ansicht eines Kathodenblocks gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung und 12 a perspective view of a cathode block according to another embodiment of the second aspect of the present invention and

13 eine perspektivische Ansicht eines Kathodenblocks gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung. 13 a perspective view of a cathode block according to another embodiment of the second aspect of the present invention.

1 zeigt eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Kathodenblocks gemäß dem Stand der Technik. Der Kathodenblock weist eine an einer Seite 10a des Kathodenblocks angeordnete und in Längsrichtung y des Kathodenblocks verlaufende Nut 12a zur Aufnahme einer Stromschiene auf. Der Kathodenblock weist außerdem eine der die Nut 12a aufweisenden Seite 10a gegenüberliegenden Seite 14a mit einer Oberfläche 16a auf, die bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle der über dem Kathodenblock angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium zugewandt ist. Bei der in der 1 dargestellten Ausgestaltung des Kathodenblocks ist die Oberfläche 16a eben ausgebildet. Bei dem Betrieb eines solchen Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle ergibt sich an der Oberfläche 16a eine – insbesondere in Breitenrichtung x des Kathodenblocks gesehen – ungleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte, wodurch eine Wellenbildung in der darüber angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium begünstigt wird. In der 1 sind wie in den anderen den Stand der Technik betreffenden Figuren die Bezugszeichen mit dem Index a versehen, um diese Bezugszeichen von den entsprechenden Bezugszeichen der die vorliegende Erfindung darstellenden Figuren zu unterscheiden. 1 shows a perspective sectional view of a cathode block according to the prior art. The cathode block has one on one side 10a arranged in the cathode block and running in the longitudinal direction y of the cathode block groove 12a for receiving a busbar. The cathode block also has one of the grooves 12a having a page 10a opposite side 14a with a surface 16a which, when the cathode block is used in an electrolysis cell, faces the layer of liquid aluminum arranged above the cathode block. When in the 1 illustrated embodiment of the cathode block is the surface 16a just trained. In the operation of such a cathode block in an electrolytic cell results on the surface 16a a - seen in particular in the width direction x of the cathode block - uneven distribution of the electric current density, whereby a wave formation in the overlying layer of liquid aluminum is favored. In the 1 For example , as in the other prior art figures, the numerals a are provided with the subscript a to distinguish these reference numerals from the corresponding reference numerals of the figures representing the present invention.

2 zeigt eine perspektivische geschnittene Ansicht eines Kathodenblocks gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung. Die in der Breitenrichtung x gemessene Breite B1 des in der 2 gezeigten Kathodenblocks beträgt etwa 42 cm und die Breite B2 der Nut 12 etwa 20 cm. Die in der Längsrichtung y gemessene Länge L des Kathodenblocks kann beispielsweise 2,5 bis 4,0 m betragen. Der in der 2 gezeigte Kathodenblock unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten dadurch, dass ein Abschnitt der Oberfläche 16 der der die wenigstens eine Nut 12 aufweisenden Seite 10 gegenüberliegenden Seite 14 des Kathodenblocks, im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen, bogenförmig nach außen gekrümmt ist. Die sich im Querschnitt des Kathodenblocks ergebende Schnittkurve der Oberfläche 16 ist in der 1 mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Diese Schnittkurve 18 ist über ihre gesamte in Breitenrichtung x gemessene Breite B1 bogenförmig ausgestaltet und stellt somit einen bogenförmig gekrümmten Abschnitt 20 der im Querschnitt betrachteten Oberfläche 16 dar. Wie zudem in der 1 dargestellt, ist der Scheitelpunkt 22 des bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts 20 bezogen auf die in dem Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut 12 aufweisenden Seite 10 verlaufenden Richtung z vertikal über der Nut 12 angeordnet. Der in der Richtung z über der Nut 12 angeordnete Bereich der Oberfläche 16 ist in der 2 mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. Durch die bogenförmige Ausgestaltung der Oberfläche 16 wird die Verteilung der elektrischen Stromdichte bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle im Vergleich zu dem in der 1 gezeigten Kathodenblock vergleichmäßigt und dadurch eine Wellenbildung in der oberhalb des Kathodenblocks angeordneten Schicht aus flüssigem Aluminium reduziert. 2 shows a perspective sectional view of a cathode block according to an embodiment of the first aspect of the invention. The measured in the width direction x width B 1 of the in the 2 shown cathode block is about 42 cm and the width B 2 of the groove 12 about 20 cm. The length L of the cathode block measured in the longitudinal direction y may be, for example, 2.5 to 4.0 m. The Indian 2 Cathode block shown differs from that in the 1 shown by a section of the surface 16 that of the at least one groove 12 having a page 10 opposite side 14 of the cathode block, seen in cross-section of the cathode block, is curved arcuately outward. The resulting in cross section of the cathode block sectional curve of the surface 16 is in the 1 with the reference number 18 characterized. This average curve 18 is designed arcuately over its entire measured in the width direction x width B 1 and thus provides an arcuate curved section 20 the surface viewed in cross-section 16 As well as in the 1 represented is the vertex 22 the arcuate outwardly curved portion 20 relative to the in the cross section of the cathode block perpendicular to the at least one groove 12 having a page 10 extending direction z vertically above the groove 12 arranged. The in the direction z over the groove 12 arranged area of the surface 16 is in the 2 with the reference number 24 characterized. Due to the arcuate design of the surface 16 the distribution of the electric current density in the use of the cathode block in an electrolytic cell compared to that in the 1 shown uniformed cathode block and thereby reduces a wave formation in the arranged above the cathode block layer of liquid aluminum.

In der 3 ist der in der 2 dargestellte Kathodenblockausschnitt im Querschnitt dargestellt. Wie aus der 3 ersichtlich beträgt der Quotient aus dem Abstand h1 von dem Scheitelpunkt 22 des gekrümmten Abschnitts 20 zu dem niedrigsten Punkt der Nut 12 und dem Abstand h2 von dem niedrigsten Punkt der der die Nut 12 aufweisenden Seite 10 gegenüberliegenden Seite 14 zu dem niedrigsten Punkt der Nut 12 bei dieser Ausführungsform etwa 1,4:1.In the 3 is the one in the 2 illustrated cathode block cutout shown in cross section. Like from the 3 it can be seen that the quotient of the distance h 1 from the vertex 22 of the curved section 20 to the lowest point of the groove 12 and the distance h 2 from the lowest point of the the groove 12 having a page 10 opposite side 14 to the lowest point of the groove 12 in this embodiment about 1.4: 1.

In der 4 ist ein Kathodenblock gemäß einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung im Querschnitt dargestellt. Der in der 4 gezeigte Kathodenblock weist zwei Nuten 12, 12' zur Aufnahme jeweils einer Stromschiene auf und die Oberfläche 16 des Kathodenblocks weist im Querschnitt betrachtet zwei bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitte 20, 20' auf, wobei der Scheitelpunkt 22, 22' jedes bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts 20, 20' in der senkrecht zu der die Nuten 12, 12' aufweisenden Seite 10 orientierten Richtung z oberhalb der entsprechenden Nut 12, 12' angeordnet ist. Auf diese Weise kann auch bei einem Kathodenblock mit zwei Nuten 12, 12' bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle eine über die gesamte Breite B des Kathodenblocks gleichmäßige Verteilung der elektrischen Stromdichte an der Oberfläche 16 des Kathodenblocks erreicht werden.In the 4 a cathode block according to another embodiment of the first aspect of the invention is shown in cross-section. The Indian 4 shown cathode block has two grooves 12 . 12 ' for receiving a respective busbar and the surface 16 the cathode block has two arcuate outwardly curved sections viewed in cross-section 20 . 20 ' on, with the vertex 22 . 22 ' each arcuate outwardly curved section 20 . 20 ' in the perpendicular to the grooves 12 . 12 ' having a page 10 oriented direction z above the corresponding groove 12 . 12 ' is arranged. In this way, even with a cathode block with two grooves 12 . 12 ' when using the cathode block in an electrolysis cell over the entire width B of the cathode block uniform distribution of the electric current density at the surface 16 of the cathode block can be achieved.

5 zeigt eine Darstellung möglicher Ausgestaltungen des bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts eines Kathodenblocks gemäß verschiedener Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung. Genauer zeigt die 5 mögliche Schnittkurven 18a–e, die ein bogenförmig gekrümmter Abschnitt der Kathodenblockoberfläche im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet bilden kann. Die x-Werte reichen dabei von (–0,5)-mal der Kathodenblockbreite bis 0,5-mal der Kathodenblockbreite und die y-Werte geben die Höhe der Kathodenoberfläche relativ zu einer fiktiven mittleren Horizontalen an. Dabei weist die Schnittkurve 18a die Form eines Halbkreises auf, die Schnittkurve 18b die Form eines Parabelabschnitts, die Schnittkurve 18c die Form einer Halbellipse, die Schnittkurve 18d die Form einer Cosinus-Kurve und die Schnittkurve 18e die Form einer Cosinus-Kurve in der vierten Potenz, d. h. der Funktion cos4(x). 5 FIG. 11 is an illustration of possible configurations of the arcuate outwardly curved portion of a cathode block according to various embodiments of the first aspect of the invention. FIG. Exactly shows the 5 possible cutting curves 18a E, which may form an arcuately curved portion of the cathode block surface in the cross section of the cathode block. The x values range from (-0.5) times the cathode block width to 0.5 times the cathode block width and the y values indicate the height of the cathode surface relative to a fictitious middle horizontal. The cutting curve shows 18a the shape of a semicircle, the intersection curve 18b the shape of a parabolic section, the intersection curve 18c the shape of a semi-ellipse, the cutting curve 18d the shape of a cosine curve and the intersection curve 18e the form of a cosine curve in the fourth power, ie the function cos 4 (x).

In der 6 ist ein Ausschnitt eines im Längsschnitt dargestellten Kathodenblocks nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Kathodenblock gemäß der 6 weist eine im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet wannenförmige Oberfläche 16a auf, die bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle der oberhalb des Kathodenblocks angeordneten und von dem Kathodenblock getragenen Schicht aus flüssigem Aluminium zugewandt ist. Dabei umfasst die Wanne zwei Randbereiche 26a, von denen in der geschnittenen Darstellung der 6 nur einer gezeigt ist, und einen, in der Längsrichtung y des Kathodenblocks gesehen zwischen den Randbereichen 26a angeordneten und bezogen auf die Randbereiche 26a abgesenkten Bodenbereich 28a, wobei zwischen den beiden Randbereichen 26a und dem Bodenbereich 28a jeweils ein den entsprechenden Randbereich 26a und den Bodenbereich 28a verbindender Seitenwandbereich 30a vorgesehen ist. Wie in der 6 gezeigt, gehen die Randbereiche 26a und der Bodenbereich 28a dabei jeweils über winkelige Übergänge in die Seitenwandbereiche 30a über. Dabei treten bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle Täler in der Verteilung der elektrischen Stromdichte im Bereich der winkeligen Übergänge zwischen den Randbereichen 26a' und dem entsprechenden Seitenwandbereich 30a der Oberfläche 16a auf sowie Spitzen in der Verteilung der elektrischen Stromdichte im Bereich der winkeligen Übergänge zwischen dem Bodenbereich 28a und den entsprechenden Seitenwandbereichen 30a. Diese Spitzen und Täler führen zu einer inhomogenen Verteilung der elektrischen Stromdichte über die Kathodenoberfläche und dadurch zu einer unerwünschten Wellenbildung in der auf der Kathodenoberfläche vorgesehenen Schicht aus flüssigem Aluminium.In the 6 is a section of a cathode block shown in longitudinal section shown in the prior art. The cathode block according to the 6 has a trough-shaped surface viewed in the longitudinal section of the cathode block 16a which, when the cathode block is used in an electrolysis cell, faces the layer of liquid aluminum arranged above the cathode block and carried by the cathode block. The tub comprises two edge areas 26a of which in the sectional representation of the 6 only one is shown, and one, seen in the longitudinal direction y of the cathode block between the edge regions 26a arranged and related to the edge areas 26a lowered floor area 28a , being between the two border areas 26a and the floor area 28a one each the corresponding edge area 26a and the floor area 28a connecting side wall area 30a is provided. Like in the 6 shown, the edge areas go 26a and the floor area 28a each with angled transitions in the sidewall areas 30a above. When using the cathode block in an electrolysis cell, valleys occur in the distribution of the electric current density in the region of the angular transitions between the edge regions 26a ' and the corresponding sidewall area 30a the surface 16a and peaks in the distribution of electric current density in the area of the angular transitions between the floor area 28a and the corresponding sidewall areas 30a , These peaks and valleys lead to an inhomogeneous distribution of the electric current density over the cathode surface and thereby to an undesirable wave formation in the provided on the cathode surface layer of liquid aluminum.

In der 7 ist ein Ausschnitt eines im Längsschnitt dargestellten Kathodenblocks gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der in der 7 gezeigte Kathodenblock unterscheidet sich von dem in der 6 gezeigten Kathodenblock dadurch, dass, im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, der Verbindungsbereich 32 zwischen dem Randbereich 26 und dem Seitenwandbereich 30 bogenförmig nach außen gekrümmt ausgestaltet ist, wobei der bogenförmig gekrümmte Abschnitt 34 eine in Längsrichtung y des Kathodenblocks gemessene Länge L1 von mehr als 2 cm aufweist. Durch diesen gekrümmten Übergang zwischen dem Randbereich 26 und dem Seitenwandbereich 30 wird ein Tal der elektrischen Stromdichte in diesem Bereich der Kathodenblockoberfläche 16 bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle vermieden und somit die Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium reduziert. In dem in der 7 gezeigten Kathodenblock beträgt der Quotient aus der größten Höhe h3 in dem Randbereich 26 und der geringste Höhe h4 in dem Bodenbereich 28 des Kathodenblocks etwa 2:1. Ferner beträgt der Winkel α zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende des bogenförmig gekrümmten Abschnitts 34 etwa 120°.In the 7 FIG. 2 shows a section of a cathode block shown in longitudinal section according to an embodiment of the second aspect of the present invention. FIG. The Indian 7 Cathode block shown differs from that in the 6 shown cathode block in that, as viewed in longitudinal section of the cathode block, the connection area 32 between the border area 26 and the sidewall area 30 arcuately outwardly curved, wherein the arcuate curved section 34 has a length L 1 of more than 2 cm measured in the longitudinal direction y of the cathode block. Through this curved transition between the edge area 26 and the sidewall area 30 becomes a valley of electric current density in this area of the cathode block surface 16 avoided in the use of the cathode block in an electrolytic cell and thus reduces the formation of waves in the layer of liquid aluminum. In the in the 7 shown cathode block is the quotient of the highest height h 3 in the edge region 26 and the lowest height h 4 in the floor area 28 of the cathode block about 2: 1. Further, the angle α is between the one end and the other end of the arc-shaped curved portion 34 about 120 °.

8 zeigt einen Ausschnitt eines im Längsschnitt dargestellten Kathodenblocks gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung, Der in der 8 gezeigte Kathodenblock unterscheidet sich von dem in der 7 gezeigten dadurch, dass im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, anstelle des Verbindungsbereich 32 zwischen dem Randbereich 26 und dem Seitenwandbereich 30 der Verbindungsbereich 36 zwischen dem Seitenwandbereich 30 und dem Bodenbereich 28 als bogenförmig nach innen gekrümmter Abschnitt 34 ausgestaltet ist, wobei der bogenförmig gekrümmte Abschnitt 34 eine in Längsrichtung y des Kathodenblocks gemessene Länge L1 von mehr als 2 cm aufweist. Durch diesen gekrümmten Übergang zwischen dem Seitenwandbereich 30 und dem Bodenbereich 28 wird eine Spitze der elektrischen Stromdichte in diesem Bereich der Kathodenblockoberfläche 16 bei dem Einsatz des Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle vermieden und somit die Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium weiter reduziert. 8th shows a section of a cathode block shown in longitudinal section according to another embodiment of the second aspect of the present invention, in the 8th Cathode block shown differs from that in the 7 shown in that, viewed in the longitudinal section of the cathode block, instead of the connection region 32 between the border area 26 and the sidewall area 30 the connection area 36 between the sidewall area 30 and the floor area 28 as an arcuate inwardly curved section 34 is configured, wherein the arcuate curved section 34 has a length L 1 of more than 2 cm measured in the longitudinal direction y of the cathode block. Through this curved transition between the sidewall area 30 and the floor area 28 becomes a peak of the electric current density in this area of the cathode block surface 16 avoided in the use of the cathode block in an electrolytic cell and thus further reduces the formation of waves in the layer of liquid aluminum.

Die in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen können auch dahingehend kombiniert werden, dass sowohl die beiden Übergang zwischen den Randbereichen 26 und den Seitenwandbereichen 30 als auch die Übergange zwischen den Seitenwandbereichen 30 und dem Bodenbereich 28 bogenförmig gekrümmt ausgestaltet sind. Dadurch lässt sich eine im Hinblick auf die Wellenbildung in der Schicht aus flüssigem Aluminium besonders homogene Verteilung der elektrischen Stromdichte an der Oberfläche 16 des Kathodenblocks erreichen.The in the 7 and 8th Embodiments shown can also be combined in that both the two transition between the edge regions 26 and the sidewall areas 30 as well as the transitions between the sidewall areas 30 and the floor area 28 arcuately curved are designed. This makes it possible to achieve a particularly homogeneous distribution of the electric current density at the surface with regard to the formation of waves in the layer of liquid aluminum 16 reach the cathode block.

9a–e zeigen eine schematische Darstellung der sich an der Oberfläche verschiedener Kathodenblöcke bei dem Einsatz des jeweiligen Kathodenblocks in einer Elektrolysezelle einstellenden Verteilung der elektrischen Stromdichte, Genauer zeigen die 9a–e jeweils die in die Horizontalebene projizierte Verteilung der an der Oberfläche des jeweiligen Kathodenblocks bei dem Betrieb der Elektrolysezelle auftretende elektrische Stromdichte. Die in den 9a–e gezeigte Legende 38 gibt an, welche Schraffur in den 9a–e jeweils welcher elektrischen Stromdichte entspricht. 9a -E show a schematic representation of the on the surface of different cathode blocks in the use of the respective cathode block in an electrolysis cell adjusting distribution of the electric current density, More specifically show the 9a In each case, the distribution of the electrical current density, which is projected onto the surface of the respective cathode block during the operation of the electrolytic cell, projected into the horizontal plane. The in the 9a -E legend shown 38 indicates which hatch in the 9a Each corresponds to which electric current density.

In der 9a ist die Verteilung der Stromdichte bei der Verwendung eines wie in den 6 und 10 gezeigten wannenförmigen Kathodenblocks gemäß dem Stand der Technik gezeigt.In the 9a is the distribution of current density when using a like in the 6 and 10 shown trough-shaped cathode block according to the prior art.

In der 9b ist die Verteilung der elektrischen Stromdichte bei der Verwendung eines wie in der 2 gezeigten Kathodenblocks gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit einer nach außen gekrümmten Oberfläche 16 (siehe 2) und ansonsten gleicher Ausgestaltung wie der Kathodenblock von 10 dargestellt. Wie in der 9b durch die gestrichelten Kästen 40 hervorgehoben, ergibt sich durch die Krümmung der Kathodenblockoberfläche vor allem in dem in der Längsrichtung y des Kathodenblocks betrachtet mittleren Bereich eine wesentlich homogenere Verteilung der elektrischen Stromdichte über die Breite (x-Richtung) des Kathodenblocks als bei dem in der 9a dargestellten Kathodenblock.In the 9b is the distribution of electric current density when using a like in the 2 shown cathode block according to the first aspect of the present invention having an outwardly curved surface 16 (please refer 2 ) and otherwise the same configuration as the cathode block of 10 shown. Like in the 9b through the dashed boxes 40 emphasized, results in the curvature of the cathode block surface, especially in the viewed in the longitudinal direction y of the cathode block middle region a much more homogeneous distribution of the electric current density across the width (x-direction) of the cathode block than in the 9a illustrated cathode block.

In der 9c ist die Verteilung der elektrischen Stromdichte bei der Verwendung eines wie in der 11 gezeigten Kathodenblocks gezeigt, der gleichzeitig gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist als auch gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Genauer weist die Oberfläche 16 des Kathodenblocks gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine im Längsschnitt betrachtet wannenförmige Oberfläche 16 (siehe 11) auf, wobei die Wanne zwei Randbereiche 26, 26' und einen in der Längsrichtung y des Kathodenblocks gesehen zwischen den Randbereichen 26, 26' angeordneten und bezogen auf die Randbereiche 26, 26' abgesenkten Bodenbereich 28 auf, wobei zwischen den Randbereichen 26, 26' und dem Bodenbereich 28 jeweils ein den entsprechenden Randbereich 26, 26' und den Bodenbereich 28 verbindender Seitenwandbereich 30, 30' vorgesehen ist. Bei der in der 11 gezeigten Ausführungsform sind, im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, sowohl beide Verbindungsbereiche 32, 32 zwischen den Randbereichen 26, 26' und den Seitenwandbereichen 30, 30' als auch die beiden Verbindungsbereiche 36, 36' zwischen dem Bodenbereich 28 und den Seitenwandbereichen 30, 30' bogenförmig gekrümmt ausgestaltet, wobei die beiden bogenförmig gekrümmten Abschnitte 34, 34' eine Länge von mehr als 2 cm aufweisen. Die Verbindungsbereiche 32, 32' zwischen den Randbereichen 26, 26' und den Seitenwandbereichen 30, 30' sind dabei bogenförmig nach außen gekrümmt und die Verbindungsbereiche 36, 36' zwischen dem Bodenbereich 28 und den Seitenwandbereichen 30, 30' sind bogenförmig nach innen gekrümmt ausgestaltet. Zusätzlich weist die in der 11 gezeigte Ausführungsform eine, im Querschnitt des Kathodenblocks betrachtet, nach außen gerichtete Krümmung der Oberfläche 16 auf, die aber in 11 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Wie aus der 9c ersichtlich, führt die in der 11 gezeigte Ausgestaltung der Kathodenblockoberfläche 16 zu einer weiteren Homogenisierung der Verteilung der elektrischen Stromdichte, insbesondere im Bereich der in 9c eingezeichneten Kästen 40.In the 9c is the distribution of electric current density when using a like in the 11 shown cathode block, which is formed simultaneously according to the first aspect of the invention as well as formed according to the second aspect of the invention. More precisely, the surface indicates 16 of the cathode block according to the second aspect of the invention, a trough-shaped surface viewed in longitudinal section 16 (please refer 11 ), wherein the tub has two edge areas 26 . 26 ' and one seen in the longitudinal direction y of the cathode block between the edge regions 26 . 26 ' arranged and related to the edge areas 26 . 26 ' lowered floor area 28 on, being between the edge areas 26 . 26 ' and the floor area 28 one each the corresponding edge area 26 . 26 ' and the floor area 28 connecting side wall area 30 . 30 ' is provided. When in the 11 shown embodiment, viewed in longitudinal section of the cathode block, both both connection areas 32 . 32 between the border areas 26 . 26 ' and the sidewall areas 30 . 30 ' as well as the two connection areas 36 . 36 ' between the floor area 28 and the sidewall areas 30 . 30 ' arcuately curved, wherein the two arcuate curved sections 34 . 34 ' have a length of more than 2 cm. The connection areas 32 . 32 ' between the border areas 26 . 26 ' and the sidewall areas 30 . 30 ' are curved arcuately outward and the connecting areas 36 . 36 ' between the floor area 28 and the sidewall areas 30 . 30 ' are curved in an arc shape inwards. In addition, the points in the 11 shown embodiment, viewed in the cross section of the cathode block, outward curvature of the surface 16 on, but in 11 for the sake of simplicity is not shown. Like from the 9c can be seen in the 11 shown embodiment of the cathode block surface 16 to a further homogenization of the distribution of the electric current density, in particular in the range of 9c marked boxes 40 ,

9d zeigt die Verteilung der elektrischen Stromdichte bei der Verwendung eines wie in der 12 gezeigten Kathodenblocks. Der in der 12 gezeigte Kathodenblock entspricht im Wesentlichen der in der 11 gezeigten Ausführungsform, wobei in der 12 die eben ausgestalteten Randbereiche 26, 26' im Längsschnitt der Kathode betrachtet gegenüber der Horizontalen um einen Winkel β zur Mitte des Kathodenblocks hin geneigt verlaufen. Wie aus der 9d ersichtlich, wird dadurch die Verteilung der elektrischen Stromdichte im Bereich der Kästen 40, d. h. an den längsseitigen Ende des Kathodenblocks zusätzlich deutlich homogenisiert. 9d shows the distribution of the electric current density when using a like in the 12 shown cathode block. The Indian 12 shown cathode block substantially corresponds to that in the 11 shown embodiment, wherein in the 12 the newly designed border areas 26 . 26 ' viewed in the longitudinal section of the cathode with respect to the horizontal by an angle β to the center of the cathode block inclined towards. Like from the 9d can be seen, thereby the distribution of the electric current density in the area of the boxes 40 , ie additionally clearly homogenized at the longitudinal end of the cathode block.

9e zeigt die Verteilung der elektrischen Stromdichte bei Verwendung eines wie in der 13 gezeigten Kathodenblocks. Der in der 13 gezeigte Kathodenblock entspricht im Wesentlichen der in der 12 gezeigten Ausführungsform, wobei der in der 13 gezeigte Kathodenblock eine örtlich variierende Materialzusammensetzung aufweist, wobei konkret den unterhalb der Randbereiche 26, 26' angeordneten Kathodenblockabschnitten 42, 42', d. h. den einfach schraffiert dargestellten Bereichen 42, 42' des Kathodenblocks, Acetylenkoks zugesetzt sind und dem unterhalb des Bodenbereichs 28 angeordneten, in der 13 doppelt schraffiert gekennzeichneten Bereich 44 des Kathodenblocks Titandiborid zugesetzt ist. Wie in der 9e gezeigt, wird durch diese Maßnahme die Verteilung der elektrischen Stromdichte in dem durch den Kasten 40 gekennzeichneten mittleren Bereich der Kathodenoberfläche gegenüber der in 9d gezeigten Verteilung noch einmal zusätzlich homogenisiert. 9e shows the distribution of the electric current density when using a like in 13 shown cathode block. The Indian 13 shown cathode block substantially corresponds to that in the 12 shown embodiment, wherein in the 13 Cathode block shown has a spatially varying material composition, specifically the below the edge regions 26 . 26 ' arranged cathode block sections 42 . 42 ' ie the areas shown in hatched form 42 . 42 ' of the cathode block, acetylene coke and below the bottom area 28 arranged in the 13 double hatched area marked 44 of the cathode block titanium diboride is added. Like in the 9e shown by this measure, the distribution of electric current density in the through the box 40 marked central region of the cathode surface opposite to in 9d homogenized once again shown distribution.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 10a10, 10a
(Unter)seite des Kathodenblocks(Under) side of the cathode block
12, 12', 12a12, 12 ', 12a
Nutgroove
14, 14a14, 14a
(Ober)seite des Kathodenblocks(Top) side of the cathode block
16, 16a16, 16a
Oberfläche des KathodenblocksSurface of the cathode block
1818
Schnittkurvesection curve
20, 20'20, 20 '
bogenförmig gekrümmter Abschnittarcuate curved section
22, 22'22, 22 '
Scheitelpunkt des bogenförmig gekrümmten AbschnittsVertex of the arcuate section
24, 24'24, 24 '
über der Nut angeordneter Bereichover the groove arranged area
26, 26', 26a26, 26 ', 26a
Randbereichborder area
28, 28a28, 28a
Bodenbereichfloor area
30, 30', 30a30, 30 ', 30a
SeitenwandbereichSidewall region
32, 32'32, 32 '
Verbindungsbereichconnecting area
34, 34'34, 34 '
bogenförmig gekrümmter Abschnittarcuate curved section
36, 36'36, 36 '
Verbindungsbereichconnecting area
3838
LegendeLegend
4040
Kastenbox
42, 42'42, 42 '
Bereiche mit zugesetztem AcetylenkoksAreas with added acetylene coke
4444
Bereiche mit zugesetztem TitandiboridAreas with added titanium diboride
B, B1 B, B 1
Breitewidth
h1–h4 h 1 -h 4
Abstand, HöheDistance, height
L, L1 L, L 1
Längelength
x, y, zx, y, z
Breiten-, Längs- und HöhenrichtungWidth, length and height direction
α, βα, β
Winkelangle

Claims (35)

Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle mit zumindest einer an einer der Seiten (10, 14) des Kathodenblocks angeordneten und in Längsrichtung (y) des Kathodenblocks verlaufenden Nut (12, 12') zur Aufnahme einer Stromschiene, wobei wenigstens ein Abschnitt (20, 20') der Oberfläche (16) der der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) des Kathodenblocks, im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen, bogenförmig nach außen gekrümmt ist, wobei der Scheitelpunkt (22, 22') des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts (20, 20'), bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über der wenigstens einen Nut (12, 12') angeordnet ist.Cathode block for an aluminum electrolytic cell with at least one on one side ( 10 . 14 ) of the cathode block and extending in the longitudinal direction (y) of the cathode block groove ( 12 . 12 ' ) for receiving a bus bar, wherein at least one section ( 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of which the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) of the cathode block, seen in cross-section of the cathode block, is arc-shaped outwardly curved, wherein the vertex ( 22 . 22 ' ) of the at least one arcuate outwardly curved portion ( 20 . 20 ' ), relative to the cross section of the cathode block perpendicular to the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) extending direction (z), above the at least one groove ( 12 . 12 ' ) is arranged. Kathodenblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zu wenigstens 30 Gew.-%, bevorzugt zu wenigstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zu wenigstens 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 60 Gew.-% und höchst bevorzugt vollständig aus Kohlenstoff und/oder Graphit zusammengesetzt ist.Cathode block according to claim 1, characterized in that it is at least 30 wt .-%, preferably at least 40 wt .-%, more preferably at least 50 wt .-%, most preferably at least 60 wt .-% and most preferably is completely composed of carbon and / or graphite. Kathodenblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Nut (12) zur Aufnahme einer Stromschiene mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei zumindest der, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die Nut (12) aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über der Nut (12) liegende Abschnitt (24) der der die Nut (12) aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) des Kathodenblocks bogenförmig nach außen gekrümmt ist.Cathode block according to claim 1 or 2, characterized in that this one groove ( 12 ) for receiving a bus bar having a rectangular cross-section, wherein at least the, relative to the cross-section of the cathode block perpendicular to the groove ( 12 ) ( 10 ) extending direction (z), above the groove ( 12 ) section ( 24 ) of which the groove ( 12 ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) of the cathode block is curved arcuately outward. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Nuten (12, 12') zur Aufnahme jeweils einer Stromschiene mit jeweils einem rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei zumindest der, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die Nuten (12, 12') aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über den Nuten (12, 12') liegende Abschnitt (20, 20') der der die beiden Nuten (12, 12') aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) des Kathodenblocks einmal bogenförmig nach außen gekrümmt ist, oder, wobei jeder der beiden, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die beiden Nuten (12, 12') aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über den Nuten (12, 12') liegenden Abschnitte (24, 24') der der die beiden Nuten (12, 12') aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) des Kathodenblocks bogenförmig nach außen gekrümmt ist, wobei jeder der Scheitelpunkte (22, 22') der beiden bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitte (20, 20'), bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die beiden Nuten (12, 12') aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über jeweils einer der beiden Nuten (12, 12') angeordnet ist.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that these two grooves ( 12 . 12 ' ) each for receiving a bus bar, each having a rectangular cross-section, wherein at least the, relative to the cross-section of the cathode block perpendicular to the grooves ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) extending direction (z), over the grooves ( 12 . 12 ' ) section ( 20 . 20 ' ) of the two grooves ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) of the cathode block is curved outwardly arcuately outwards, or, wherein each of the two, relative to the cross-section of the cathode block perpendicular to the two grooves ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) extending direction (z), over the grooves ( 12 . 12 ' ) sections ( 24 . 24 ' ) of the two grooves ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) of the cathode block is curved arcuately outward, each of the vertices ( 22 . 22 ' ) of the two arcuate outwardly curved sections ( 20 . 20 ' ), relative to the cross section of the cathode block perpendicular to the two grooves ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) extending direction (z), in each case one of the two grooves ( 12 . 12 ' ) is arranged. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelpunkt (22, 22') des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über einem Bereich der wenigstens einen Nut (12, 12') angeordnet ist, welcher sich von 20 bis 80% der Breite (B1) der wenigstens einen Nut (12, 12') und bevorzugt von 40 bis 60% der Breite (B1) der wenigstens einen Nut (12, 12') erstreckt, und besonders bevorzugt über dem Mittelpunkt der wenigstens einen Nut (12, 12') angeordnet ist.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the vertex ( 22 . 22 ' ) of the at least one arcuate outwardly curved portion ( 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block, relative to the cross section of the cathode block perpendicular to the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) extending direction (z), over a region of the at least one groove ( 12 . 12 ' ), which is from 20 to 80% of the width (B 1 ) of the at least one groove ( 12 . 12 ' ) and preferably from 40 to 60% of the width (B 1 ) of the at least one groove ( 12 . 12 ' ), and more preferably over the center of the at least one groove ( 12 . 12 ' ) is arranged. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Bereich (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks über zumindest 20%, bevorzugt über zumindest 40%, besonders bevorzugt über zumindest 60%, ganz besonders bevorzugt über zumindest 80% und höchst bevorzugt über 100% des Bereichs (24, 24') erstreckt, welcher, bezogen auf die im Querschnitt des Kathodenblocks senkrecht zu der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) verlaufenden Richtung (z), über der Breite (B1) der Nut (12, 12') angeordnet ist.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arcuate outwardly curved region (FIG. 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block over at least 20%, preferably over at least 40%, more preferably over at least 60%, most preferably over at least 80% and most preferably over 100% of the range ( 24 . 24 ' ), which, relative to the cross-section of the cathode block perpendicular to the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) extending direction (z), over the width (B 1 ) of the groove ( 12 . 12 ' ) is arranged. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Bereich (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks über zumindest 20%, bevorzugt über zumindest 40%, besonders bevorzugt über zumindest 60% und höchst bevorzugt über zumindest 100% der, im Querschnitt des Kathodenblocks gesehen, der der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) des Kathodenblocks erstreckt.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arcuate outwardly curved region (FIG. 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block over at least 20%, preferably over at least 40%, more preferably over at least 60% and most preferably over at least 100% of, seen in the cross section of the cathode block, the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) of the cathode block. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Bereich (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks über zumindest 60%, bevorzugt über zumindest 80%, besonders bevorzugt über zumindest 90% und höchst bevorzugt über zumindest 100% der Länge (L) des Kathodenblocks erstreckt.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arcuate outwardly curved region (FIG. 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block extends over at least 60%, preferably over at least 80%, more preferably over at least 90%, and most preferably over at least 100% of the length (L) of the cathode block. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks, bezogen auf den Querschnitt des Kathodenblocks, ovalsegmentförmig, insbesondere kreisbogenförmig, cosinusförmig, in der Form einer Gauß'schen Normalverteilung, ellipsensegmentförmig, in der Form einer Bézier-Kurve, parabelabschnittförmig oder in der Form einer Cosinus-Kurve höherer Potenz gekrümmt ist.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arcuately outwardly curved section (FIG. 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block, based on the cross section of the cathode block, oval segment, in particular circular arc, cosinus, in the form of a Gaussian normal distribution, ellipsensegmentförmig, curved in the shape of a Bezier curve, parabolic section or in the form of a cosine curve of higher power , Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks, bezogen auf den Querschnitt des Kathodenblocks, symmetrisch zu der Mittelsenkrechtebene der wenigstens einen Nut (12) ausgebildet ist.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arcuately outwardly curved section (FIG. 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block, based on the cross section of the cathode block, symmetrically to the mid-plane of the at least one groove ( 12 ) is trained. Kathodenblock nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt (20, 20') die Form eines Ellipsensegments mit einer Breite des Intervalls des Polarwinkels zwischen 10° und 180°, bevorzugt zwischen 30° und 160°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 140° und ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 120° aufweist, und/oder der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt (20, 20') die Form einer Cosinus-Kurve mit einer Breite des Intervalls des Winkels zwischen 10° und 180°, bevorzugt zwischen 30° und 160°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 140° und ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 120° aufweist, und/oder der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt (20, 20') die Form eines Kreisbogensegments mit einer Breite des Intervalls des Mittelpunktswinkels zwischen 10° und 180°, bevorzugt zwischen 30° und 160°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 140° und ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 120° aufweist, und/oder der wenigstens eine bogenförmig nach außen gekrümmte Abschnitt (20, 20') die Form einer Gauß'schen Normalverteilung mit einem Quotienten aus der Halbwertsbreite der Gauß'schen Normalverteilung und der Breite der wenigstens einen Nut von 0.5 bis 1.5, bevorzugt von 0,6 bis 1,4, besonders bevorzugt von 0,7 bis 1,3, ganz besonders bevorzugt von 0,8 bis 1,2 und höchst bevorzugt von 0,9 bis 1,1 aufweist.Cathode block according to claim 9 or 10, characterized in that the at least one arcuate outwardly curved portion ( 20 . 20 ' ) has the shape of an ellipse segment having a width of the interval of the polar angle between 10 ° and 180 °, preferably between 30 ° and 160 °, more preferably between 50 ° and 140 ° and most preferably between 70 ° and 120 °, and / or the at least one arcuately outwardly curved section ( 20 . 20 ' ) has the shape of a cosine curve with a width of the interval of the angle between 10 ° and 180 °, preferably between 30 ° and 160 °, more preferably between 50 ° and 140 ° and most preferably between 70 ° and 120 °, and or the at least one arcuately outwardly curved section (FIG. 20 . 20 ' ) has the shape of a circular arc segment having a width of the interval of the midpoint angle between 10 ° and 180 °, preferably between 30 ° and 160 °, more preferably between 50 ° and 140 ° and most preferably between 70 ° and 120 °, and / or the at least one arcuately outwardly curved section ( 20 . 20 ' ) the form of a Gaussian normal distribution with a quotient of the half-width of the Gaussian normal distribution and the width of the at least one groove of 0.5 to 1.5, preferably from 0.6 to 1.4, particularly preferably from 0.7 to 1, 3, very particularly preferred from 0.8 to 1.2 and most preferably from 0.9 to 1.1. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem Abstand (h1) von dem Scheitelpunkt (22, 22') des wenigstens einen bogenförmig nach außen gekrümmten Abschnitts (20, 20') der Oberfläche (16) des Kathodenblocks zu dem niedrigsten Punkt der Nut (12, 12') und dem Abstand (h2) von dem niedrigsten Punkt der der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) des Kathodenblocks zu dem niedrigsten Punkt der Nut (12, 12') zwischen mehr als 1:1 bis maximal 2:1, bevorzugt 1,0 bis 1,5, besonders bevorzugt 1,0 bis 1,3 und ganz besonders bevorzugt 1,0 bis 1,2 beträgt.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the quotient of the distance (h 1 ) from the vertex ( 22 . 22 ' ) of the at least one arcuate outwardly curved portion ( 20 . 20 ' ) of the surface ( 16 ) of the cathode block to the lowest point of the groove ( 12 . 12 ' ) and the distance (h 2 ) from the lowest point of the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) of the cathode block to the lowest point of the groove ( 12 . 12 ' ) between more than 1: 1 to a maximum of 2: 1, preferably 1.0 to 1.5, particularly preferably 1.0 to 1.3 and very particularly preferably 1.0 to 1.2. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Nut (12, 12') über wenigstens 40%, bevorzugt über wenigstens 60%, besonders bevorzugt über wenigstens 80%, ganz besonders bevorzugt über wenigstens 90% und höchst bevorzugt über die gesamte Länge des Kathodenblocks erstreckt.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one groove ( 12 . 12 ' ) extends over at least 40%, preferably over at least 60%, more preferably over at least 80%, most preferably over at least 90% and most preferably over the entire length of the cathode block. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine bevorzugt im Querschnitt rechteckig ausgestaltete Nut (12, 12') eine über ihre Länge variierende Tiefe aufweist, wobei die wenigstens eine Nut (12, 12') besonders bevorzugt an ihren längsseitigen Enden eine geringere Tiefe aufweist als in ihrer Mitte.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one preferably rectangular cross-section groove ( 12 . 12 ' ) has a depth varying over its length, wherein the at least one groove ( 12 . 12 ' ) particularly preferably has a smaller depth at its longitudinal ends than at its center. Kathodenblock nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser, im Längsschnitt betrachtet, auf der der die wenigstens eine Nut (12, 12') aufweisenden Seite (10) gegenüberliegenden Seite (14) wannenförmig ausgestaltet ist.Cathode block according to at least one of the preceding claims, characterized in that, viewed in longitudinal section, on which the at least one groove ( 12 . 12 ' ) ( 10 ) opposite side ( 14 ) is designed trough-shaped. Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle, welcher eine im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet wannenförmige Oberfläche (16) aufweist, wobei die Wanne zwei Randbereiche (26, 26') und einen, in Längsrichtung (y) des Kathodenblocks gesehen, zwischen den Randbereichen (26, 26') angeordneten und bezogen auf die Randbereiche (26, 26') abgesenkten Bodenbereich (28) aufweist, wobei zwischen den beiden Randbereichen (26, 26') und dem Bodenbereich (28) jeweils ein den entsprechenden Randbereich (26, 26') und den Bodenbereich (28) verbindender Seitenwandbereich (30, 30') vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche (32, 32') zwischen den Randbereichen (26, 26') und den Seitenwandbereichen (30, 30') und/oder wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche (36, 36') zwischen dem Bodenbereich (28) und den Seitenwandbereichen (30, 30') bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist, wobei der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt (34, 34') eine Länge (L1) von mehr als 2 cm aufweist.Cathode block for an aluminum electrolysis cell, which has a trough-shaped surface viewed in the longitudinal section of the cathode block ( 16 ), wherein the trough two edge regions ( 26 . 26 ' ) and one, seen in the longitudinal direction (y) of the cathode block, between the edge regions ( 26 . 26 ' ) and related to the edge regions ( 26 . 26 ' ) lowered ground area ( 28 ), wherein between the two edge regions ( 26 . 26 ' ) and the floor area ( 28 ) one each the corresponding edge area ( 26 . 26 ' ) and the floor area ( 28 ) connecting side wall area ( 30 . 30 ' ) is provided, wherein at least one of the two connection areas ( 32 . 32 ' ) between the border areas ( 26 . 26 ' ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ) and / or at least one of the two connection regions ( 36 . 36 ' ) between the floor area ( 28 ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ) is arcuately curved, wherein the at least one arcuately curved portion ( 34 . 34 ' ) has a length (L 1 ) of more than 2 cm. Kathodenblock nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zu wenigstens 30 Gew.-%, bevorzugt zu wenigstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zu wenigstens 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 60 Gew.-% und höchst bevorzugt vollständig aus Kohlenstoff und/oder Graphit zusammengesetzt ist.Cathode block according to claim 16, characterized in that it is at least 30 wt .-%, preferably at least 40 wt .-%, more preferably at least 50 wt .-%, most preferably at least 60 wt .-% and most preferably is completely composed of carbon and / or graphite. Kathodenblock nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt (34, 34') eine Länge (L1) von mehr als 2 cm bis 100 cm, bevorzugt von 3 bis 50 cm, insbesondere bevorzugt von 4 bis 30 cm, besonders bevorzugt von 5 bis 20 cm, ganz besonders bevorzugt von 7 bis 15 cm und höchst bevorzugt von 10 cm aufweist.Cathode block according to claim 16 or 17, characterized in that the at least one arcuately curved portion ( 34 . 34 ' ) has a length (L 1 ) of more than 2 cm to 100 cm, preferably of 3 to 50 cm, more preferably of 4 to 30 cm, more preferably of 5 to 20 cm, most preferably of 7 to 15 cm and most preferably of 10 cm. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche (36, 36') zwischen dem Bodenbereich (28) und den Seitenwandbereichen (30, 30') und bevorzugt beide Verbindungsbereiche (36, 36') zwischen dem Bodenbereich (28) und den Seitenwandbereichen (30, 30'), bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach innen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist/sind.Cathode block according to at least one of claims 16 to 18, characterized in that at least one of the two connection regions ( 36 . 36 ' ) between the floor area ( 28 ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ) and prefers both connection areas ( 36 . 36 ' ) between the floor area ( 28 ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ), based on the viewed in longitudinal section cathode block, is configured inwardly arcuate curved / are. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Verbindungsbereiche (32, 32') zwischen den Randbereichen (26, 26') und den Seitenwandbereichen (30, 30') und bevorzugt beide Verbindungsbereiche (32, 32') zwischen den Randbereichen (26, 26') und den Seitenwandbereichen (30, 30'), bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach außen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet ist/sind.Cathode block according to at least one of claims 16 to 19, characterized in that at least one of the two connection regions ( 32 . 32 ' ) between the border areas ( 26 . 26 ' ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ) and prefers both connection areas ( 32 . 32 ' ) between the border areas ( 26 . 26 ' ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ), Based on the viewed in longitudinal section cathode block, outwardly arcuately designed is / are. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbindungsbereiche (36, 36') zwischen dem Bodenbereich (28) und den Seitenwandbereichen (30, 30'), bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach innen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet sind sowie die beiden Verbindungsbereiche (32, 32') zwischen den Randbereichen (26, 26') und den Seitenwandbereichen (30, 30'), bezogen auf den im Längsschnitt betrachteten Kathodenblock, nach außen bogenförmig gekrümmt ausgestaltet sind.Cathode block according to at least one of claims 16 to 20, characterized in that the two connecting regions ( 36 . 36 ' ) between the floor area ( 28 ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ), based on the viewed in longitudinal section cathode block, are designed curved inwardly arcuate and the two connection areas ( 32 . 32 ' ) between the border areas ( 26 . 26 ' ) and the sidewall areas ( 30 . 30 ' ), Based on the viewed in longitudinal section cathode block, arcuately outwardly curved are designed. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt (34, 34') einen minimalen Krümmungsradius von wenigstens 2 cm, bevorzugt von wenigstens 10 cm und besonders bevorzugt von wenigstens 20 cm umfasst.Cathode block according to at least one of claims 16 to 21, characterized in that the at least one arcuately curved portion ( 34 . 34 ' ) comprises a minimum radius of curvature of at least 2 cm, preferably of at least 10 cm and more preferably of at least 20 cm. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bogenförmig gekrümmte Abschnitt (34, 34'), bezogen auf den Längsschnitt des Kathodenblocks, ovalsegmentförmig, insbesondere kreisbogenförmig, cosinusförmig, in der Form einer Gauß'schen Normalverteilung, ellipsensegmentförmig oder in der Form einer Bézier-Kurve ausgestaltet ist.Cathode block according to at least one of claims 16 to 22, characterized in that the at least one curved section ( 34 . 34 ' ), based on the longitudinal section of the cathode block, oval segment, in particular circular arc, cosinus, in the form of a Gaussian distribution, elliptical segment-shaped or in the form of a Bézier curve is designed. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der, bezogen auf die in der Längsrichtung (y) verlaufende Querschnittsebene, größten Höhe (h3) in den Randbereichen (26, 26') und der geringsten Höhe (h4) in dem Bodenbereich (28) des Kathodenblocks zwischen 1,1 und 4, bevorzugt zwischen 1,1 und 2,5 und besonders bevorzugt zwischen 1,1 und 2,1 beträgt.Cathode block according to at least one of Claims 16 to 23, characterized in that the ratio between the greatest height (h 3 ) in the edge regions (h 3 ) relative to the cross-sectional plane extending in the longitudinal direction (y) ( 26 . 26 ' ) and the lowest height (h 4 ) in the floor area ( 28 ) of the cathode block is between 1.1 and 4, preferably between 1.1 and 2.5, and more preferably between 1.1 and 2.1. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen einem Ende und dem anderen Ende des wenigstens einen bogenförmig gekrümmten Abschnitts (34, 34') 95 bis 175°, bevorzugt 110 bis 160° und besonders bevorzugt 125 bis 150° beträgt.Cathode block according to at least one of claims 16 to 24, characterized in that the angle (α) between one end and the other end of the at least one arcuately curved portion ( 34 . 34 ' ) 95 to 175 °, preferably 110 to 160 ° and particularly preferably 125 to 150 °. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Randbereiche (26, 26') und bevorzugt beide Randbereiche (26, 26'), im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet, in der Längsrichtung (y) des Kathodenblocks, zur Mitte des Kathodenblocks hin abfallend geneigt verläuft/verlaufen, wobei der Neigungswinkel (β) des Randbereichs bzw. der Randbereiche bezogen auf diese Ebene bevorzugt zwischen 1° und 30°, besonders bevorzugt zwischen 2° und 15° und ganz besonders bevorzugt zwischen 3° und 10° beträgt.Cathode block according to at least one of claims 16 to 25, characterized in that at least one of the two edge regions ( 26 . 26 ' ) and prefers both edge regions ( 26 . 26 ' ), viewed in the longitudinal section of the cathode block, in the longitudinal direction (y) of the cathode block, sloping inclined towards the center of the cathode block, wherein the inclination angle (β) of the edge region or the edge regions with respect to this plane preferably between 1 ° and 30 °, more preferably between 2 ° and 15 °, and most preferably between 3 ° and 10 °. Kathodenblock nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Randbereiche (26, 26') und bevorzugt beide der Randbereiche (26, 26') über wenigstens 30%, bevorzugt über wenigstens 50%, besonders bevorzugt über wenigstens 75% und ganz besonders bevorzugt über 100% der in Längsrichtung (y) des Kathodenblocks gemessenen Länge des Randbereichs (26, 26') bzw. der Randbereiche (26, 26'), im Längsschnitt des Kathodenblocks betrachtet in der Längsrichtung (y) des Kathodenblocks, zur Mitte des Kathodenblocks hin abfallend geneigt verläuft/verlaufen.Cathode block according to claim 26, characterized in that at least one of the two edge regions ( 26 . 26 ' ) and preferably both of the edge regions ( 26 . 26 ' ) over at least 30%, preferably over at least 50%, more preferably over at least 75% and most preferably over 100% of the longitudinal edge (y) of the cathode block measured length of the edge region ( 26 . 26 ' ) or the border areas ( 26 . 26 ' ), viewed in the longitudinal section of the cathode block in the longitudinal direction (y) of the cathode block, sloping inclined towards the center of the cathode block. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (28) zumindest bereichsweise geradlinig verläuft, wobei die Oberfläche des Bodenbereichs (28), bezogen auf die Längsrichtung (y), einen Winkel zwischen –20° und 20°, bevorzugt zwischen –10° und 10° und besonders bevorzugt von 0° aufweist.Cathode block according to at least one of claims 16 to 27, characterized in that the bottom region ( 28 ) is at least partially rectilinear, wherein the surface of the bottom region ( 28 ), relative to the longitudinal direction (y), an angle between -20 ° and 20 °, preferably between -10 ° and 10 ° and particularly preferably of 0 °. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder der beiden Randbereiche (26, 26') über 5 bis 40%, bevorzugt 10 bis 35% und besonders bevorzugt 15 bis 30% der Länge (L) des Kathodenblocks erstreckt und/oder sich der Bodenbereich (28) über 10 bis 90%, bevorzugt 20 bis 70% und besonders bevorzugt 30 bis 60% der Länge (L) des Kathodenblocks erstreckt.Cathode block according to at least one of claims 16 to 28, characterized in that each of the two edge regions ( 26 . 26 ' ) extends over 5 to 40%, preferably 10 to 35% and particularly preferably 15 to 30% of the length (L) of the cathode block and / or the bottom area ( 28 ) extends over 10 to 90%, preferably 20 to 70% and particularly preferably 30 to 60% of the length (L) of the cathode block. Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenblock eine, in der Längsrichtung (y) des Kathodenblocks gesehen, variierende Materialzusammensetzung aufweist, wobei das Material in den beiden Randbereichen (26, 26') bevorzugt einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als das Material in dem Bodenbereich (28) des Kathodenblocks.Cathode block according to at least one of claims 16 to 29, characterized in that the cathode block has a varying material composition, viewed in the longitudinal direction (y) of the cathode block, wherein the material in the two edge regions ( 26 . 26 ' ) preferably has a higher specific resistance than the material in the bottom region ( 28 ) of the cathode block. Kathodenblock nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenblock in den beiden Randbereichen (26, 26') 5 bis 50 Gew.-% und bevorzugt zwischen 10 bis 30 Gew.-% Acetylenkoks enthält.Cathode block according to claim 30, characterized in that the cathode block in the two edge regions ( 26 . 26 ' ) Contains from 5 to 50% by weight and preferably between 10 to 30% by weight of acetylene coke. Kathodenblock nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenblock in dem Bodenbereich (28) 5 bis 50 Gew.-% und bevorzugt zwischen 10 bis 40 Gew.-% Titandiborid, Siliciumoxid und/oder Chromoxid enthält,Cathode block according to claim 30 or 31, characterized in that the cathode block in the bottom region ( 28 ) Contains from 5 to 50% by weight and preferably between 10 and 40% by weight of titanium diboride, silica and / or chromium oxide, Kathodenblock nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenblock auch wie in zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15 spezifiziert ausgebildet ist.Cathode block according to at least one of claims 16 to 32, characterized in that the cathode block is also designed as specified in at least one of claims 1 to 15. Kathodenanordnung für eine Aluminium-Elektrolysezelle, welche wenigstens zwei Kathodenblöcke nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.A cathode assembly for an aluminum electrolytic cell comprising at least two cathode blocks according to at least one of the preceding claims. Elektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium umfassend eine Kathodenanordnung nach Anspruch 34, eine auf der Oberseite der Kathodenanordnung angeordnete Schicht aus flüssigem Aluminium, darauf eine Schmelzeschicht und oberhalb der Schmelzeschicht eine Anode.An electrolytic cell for producing aluminum, comprising a cathode assembly according to claim 34, a layer of liquid aluminum disposed on top of the cathode assembly, a melt layer thereon, and an anode above the melt layer.
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