DE102021211935A1

DE102021211935A1 - electrolytic cell

Info

Publication number: DE102021211935A1
Application number: DE102021211935.2A
Authority: DE
Inventors: Roman Düssel
Original assignee: Trimet Aluminium SE
Current assignee: Trimet Aluminium SE
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-04-27
Also published as: EP4170070A2; EP4170070A3; CA3177201A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Elektrolysezelle (10) für eine Schmelzflusselektrolyseanlage, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, die eine Elektrolytwanne (12) zur Aufnahme eines geschmolzenen Elektrolyten (14) und zumindest zwei Elektroden (16, 18) aufweist, wobei die Elektroden (16, 18) jeweils Oberflächen (16.1...16.4, 18.1...18.4) aufweisen, wobei die Oberflächen (16.1...16.4, 18.1...18.4) einander zugewandt sind, um zwischen sich einen Stromfluss durch den Elektrolyten (14) zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist zumindest eine der Oberflächen (16.1...16.4, 18.1...18.4) schräg zu einer vertikalen Richtung (V) ausgerichtet, sodass die Oberflächen (16.1...16.4, 18.1...18.4) an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sind.The present application relates to an electrolysis cell (10) for a fused-salt electrolysis plant, in particular for the production of aluminum, which has an electrolyte trough (12) for receiving a molten electrolyte (14) and at least two electrodes (16, 18), the electrodes (16, 18) each having surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4), the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) facing each other to allow current flow through the electrolyte (14) between them to allow. According to the invention, at least one of the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) is oriented obliquely to a vertical direction (V), so that the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) are different at different vertical positions are far apart.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle für eine Schmelzflusselektrolyseanlage, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, die eine Elektrolytwanne zur Aufnahme eines geschmolzenen Elektrolyten und zumindest zwei Elektroden aufweist, wobei die Elektroden jeweils Oberflächen aufweisen, wobei die Oberflächen einander zugewandt sind, um zwischen sich einen Stromfluss durch den Elektrolyten zu ermöglichen.The present invention relates to an electrolytic cell for a fused-salt electrolysis plant, in particular for the production of aluminum, which has an electrolyte tank for receiving a molten electrolyte and at least two electrodes, the electrodes each having surfaces, the surfaces facing each other in order to allow a current to flow between them to allow the electrolyte.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Elektrolysezellen wie im obigen technischen Gebiet skizziert sind grundsätzlich beispielsweise aus der Grundstoffindustrie bekannt. Dort werden in diesen Zellen mithilfe der Schmelzflusselektrolyse Aluminium oder Magnesium hergestellt oder bestimmte Alkalimetalle gewonnen. Eine klassische Elektrolysezelle umfasst ein kastenförmiges Gehäuse mit einem Boden und Seitenwänden. Vor dem Hintergrund der allgemeinen Anstrengungen der Industrie, weniger klimaschädliche Prozesse zu erreichen, wurden Elektrolysezellen entwickelt, die von klassischen Hall-Heroult Elektrolysezellen abweichen und deren Anoden nicht aus Graphit bestehen. Solche Anoden werden auch als „inerte Anoden“ bezeichnet.Electrolytic cells as outlined in the above technical field are basically known, for example, from the basic industry. There, aluminum or magnesium are produced in these cells using fused-salt electrolysis, or certain alkali metals are extracted. A classic electrolytic cell comprises a box-shaped housing with a bottom and side walls. Against the background of the general efforts of the industry to achieve less climate-damaging processes, electrolysis cells were developed that deviate from classic Hall-Heroult electrolysis cells and whose anodes are not made of graphite. Such anodes are also referred to as "inert anodes".

Aus WO 2017/165838 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Elektrodenkonfiguration für eine Elektrolysezelle bekannt, die auf vertikal ausgerichteten plattenförmigen Elektroden beruht. Die vertikale Ausrichtung der Elektroden dient dazu, eine verbesserte elektrische Effizienz bei der elektrolytischen Metallherstellung zu erreichen, da mehr Elektroden pro Volumen im Elektrolytbad angeordnet werden können als bei klassischen Hall-Heroult Zellen. Da diese Elektroden sich im Gegensatz zu Graphit-Anoden durch die Elektrolyse nicht nennenswert verbrauchen, besteht die Möglichkeit die jeweiligen Abstände zwischen den Oberflächen der Elektroden ohne großen Aufwand beizubehalten.Out of WO 2017/165838 A1 in this context, an electrode configuration for an electrolytic cell is known which is based on vertically aligned plate-shaped electrodes. The vertical alignment of the electrodes serves to achieve improved electrical efficiency in electrolytic metal production, since more electrodes per volume can be arranged in the electrolyte bath than with classic Hall-Heroult cells. Since these electrodes, in contrast to graphite anodes, are not significantly consumed by the electrolysis, it is possible to maintain the respective distances between the surfaces of the electrodes without great effort.

Die für die Aufrechterhaltung des flüssigen Aggregatzustands des geschmolzenen Elektrolyten erforderliche Wärme wird grundsätzlich aufgrund des elektrischen Widerstands des Elektrolyten, also durch Strom, in den Elektrolyten eingebracht. Im Fall der Konfiguration aus WO 2017/165838 A1 wird zur Sicherstellung des Wärmehaushalts im Elektrolyten eine Eintauchtiefe der Anode in das Elektrolytbad variiert, um dadurch den elektrischen Widerstand der Elektrolysezelle zu variieren und die in das Elektrolytbad eingebrachte Wärme einzustellen.The heat required to maintain the liquid state of aggregation of the molten electrolyte is basically introduced into the electrolyte due to the electrical resistance of the electrolyte, i.e. through current. In the case of configuration off WO 2017/165838 A1 For example, to ensure the heat balance in the electrolyte, the depth of immersion of the anode in the electrolyte bath is varied in order to vary the electrical resistance of the electrolytic cell and adjust the heat introduced into the electrolyte bath.

Während der Wärmehaushalt beim klassischen Hall-Heroult Verfahren durch eine Regelung der Spannung eingestellt werden kann, ist dies bei gefächerten vertikal ausgerichteten Elektroden grundsätzlich problematisch, weil die Spannung hier nur durch einen erheblichen konstruktiven Aufwand variiert werden kann, um die relativen Abstände zwischen den Elektroden zu variieren. Deshalb wird im Stand der Technik bei solchen Elektrodenanordnungen der Wärmeeintrag durch eine Steuerung der Stromstärke realisiert, wodurch sich aber unter Umständen eine zu hohe Stromdichte im Elektrolyten ergibt, die zu einer lokal zu hohen Temperatur des Elektrolyten im Bereich der Elektroden führt und dadurch die Elektroden beschädigt. Denn je höher die Temperatur des Elektrolyten im Bereich der Elektroden, vor allem der Anode, ist, desto kürzer ist die Haltbarkeit dieser Elektroden.While the heat balance can be adjusted in the classic Hall-Heroult process by regulating the voltage, this is fundamentally problematic with vertically aligned electrodes that are fanned out, because the voltage here can only be varied with considerable design effort in order to increase the relative distances between the electrodes vary. For this reason, in the prior art, in such electrode arrangements, the heat input is implemented by controlling the current intensity, which may result in an excessive current density in the electrolyte, which leads to a locally excessive temperature of the electrolyte in the area of the electrodes and thus damages the electrodes . Because the higher the temperature of the electrolyte in the area of the electrodes, especially the anode, the shorter the service life of these electrodes.

Eine Erhöhung der Stromdichte im Elektrolyten führt im beispielhaften Fall einer Aluminiumelektrolysezelle außerdem dazu, dass die Produktionsrate von Aluminium ebenfalls steigt, was wiederum zu einer Erhöhung der Menge von an der Elektrode anhaftendem gasförmigem Sauerstoff führt. Dies erhöht den elektrischen Widerstand im Elektrolytbad und führt zu Turbulenzen im Bad, welche schädlich für die Elektroden sind.In addition, in the exemplary case of an aluminum electrolytic cell, an increase in the current density in the electrolyte leads to the production rate of aluminum also increasing, which in turn leads to an increase in the amount of gaseous oxygen adhering to the electrode. This increases the electrical resistance in the electrolyte bath and leads to turbulence in the bath, which is harmful to the electrodes.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Elektrolysezelle des obigen technischen Gebiets bereitzustellen, die eine nachhaltige, zuverlässige und effiziente Einstellbarkeit des Wärmehaushalts im Elektrolytbad ermöglicht.Against this background, an object of the present invention is to provide an electrolytic cell of the above technical field, which enables the heat balance in the electrolytic bath to be adjusted in a sustainable, reliable and efficient manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektrolysezelle nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by an electrolytic cell according to claim 1. Advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Danach ist eine Elektrolysezelle für eine Schmelzflusselektrolyseanlage, die eine Elektrolytwanne zur Aufnahme eines geschmolzenen Elektrolyten und zumindest zwei Elektroden aufweist, wobei die Elektroden jeweils Oberflächen aufweisen, wobei die Oberflächen einander zugewandt sind, um zwischen sich einen Stromfluss durch den Elektrolyten zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Oberflächen schräg zu einer vertikalen Richtung ausgerichtet ist, sodass die Oberflächen an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sind.According to this, an electrolytic cell for a fused-salt electrolysis plant, which has an electrolyte tank for receiving a molten electrolyte and at least two electrodes, the electrodes each having surfaces, the surfaces facing one another in order to enable a current flow through the electrolyte between them, characterized in that that at least one of the surfaces is oriented obliquely to a vertical direction, so that the surfaces are spaced apart by different distances at different vertical positions.

Im vorliegenden Zusammenhang ist mit dem Begriff der Elektrode eine Elektrode positiver Polarität, d.h. eine Anode, oder eine Elektrode negativer Polarität, d.h. eine Kathode, gemeint. Bei der Elektrode handelt es sich um mindestens ein Element, beispielsweise eine Platte, einer Polarität, d.h. beispielsweise eine Platte, die in Bezug auf den Elektrolyten als Anode bzw. Kathode wirkt, d.h. durch die der Stromfluss durch den Elektrolyten bewirkt wird. Es können und werden bevorzugt auch mehrere Anoden und mehrere Kathoden ähnlich wie im Stand der Technik gemäß WO 2017/165838 A1 in ein Elektrolytbad eingebracht werden.In the present context, the term electrode means a positive polarity electrode, ie an anode, or a negative polarity electrode, ie cathode. At the elec However, at least one element, for example a plate, of one polarity is involved, ie for example a plate which acts as an anode or cathode in relation to the electrolyte, ie through which the current flow through the electrolyte is effected. Multiple anodes and multiple cathodes similar to those of the prior art can, and preferably are, also used WO 2017/165838 A1 placed in an electrolyte bath.

Die Elektrolysezelle ist bevorzugt zur Herstellung von Aluminium geeignet und bevorzugt auch ausgestaltet und konfiguriert oder vorbereitet.The electrolytic cell is preferably suitable for the production of aluminum and is preferably also designed and configured or prepared.

Durch diese Ausgestaltung der Elektrolysezelle ist es möglich, den Abstand zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Elektroden effizient zu variieren, beispielsweise durch vertikales Verfahren einer der beiden Elektroden relativ zu der anderen der Elektroden. Dadurch ändert sich der Spannungsabfall im Elektrolyten zwischen den Oberflächen, so dass der Wärmehaushalt des Elektrolytbades über den Spannungsabfall im Elektrolyten, statt über die Stromstärke im Elektrolyten, regelbar ist.This configuration of the electrolytic cell makes it possible to efficiently vary the distance between the mutually facing surfaces of the electrodes, for example by vertically moving one of the two electrodes relative to the other of the electrodes. This changes the voltage drop in the electrolyte between the surfaces, so that the heat balance of the electrolyte bath can be regulated via the voltage drop in the electrolyte instead of via the current in the electrolyte.

Durch die Nutzung des Spannungsabfalls kann die Temperatur des Elektrolyten auf einem optimalen Wert gehalten werden. Die Temperatur ist so niedrig, dass die Elektroden, insbesondere die Anode, eine möglichst lange Haltbarkeit aufweisen, wobei sie gleichzeitig hoch genug ist, dass der Elektrolyt stabil im flüssigen Zustand gehalten werden kann und beispielsweise im Fall einer Aluminiumelektrolyse das Aluminiumoxid im Elektrolyten gelöst werden kann. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur des Elektrolyten sehr genau einzustellen und größere Sicherheitstoleranzen sind unnötig. So kann die Temperatur des Elektrolyten relativ knapp, knapper als im Stand der Technik, über seinem Erstarrungspunkt gehalten werden. Dies spart gegenüber Lösungen, die aus Sicherheitsgründen weiter oberhalb des Erstarrungspunkts betrieben werden, Energie, schont die Umwelt und ist wirtschaftlicher. Gleichzeitig kann auf diese Weise eine zu hohe Stromdichte vermieden werden. Die Stromdichte kann bei geeigneter Konfiguration der Ausrichtungen und Anordnungen der Elektroden während der Regelung des Wärmeeintrags durch variierenden Spannungsabfall konstant gehalten werden.By using the voltage drop, the temperature of the electrolyte can be kept at an optimal value. The temperature is so low that the electrodes, in particular the anode, have the longest possible service life, while at the same time being high enough that the electrolyte can be kept stably in the liquid state and, for example in the case of aluminum electrolysis, the aluminum oxide can be dissolved in the electrolyte . This makes it possible to set the temperature of the electrolyte very precisely and larger safety tolerances are unnecessary. The temperature of the electrolyte can thus be kept relatively just above its freezing point, more just than in the prior art. Compared to solutions that are operated further above the freezing point for safety reasons, this saves energy, protects the environment and is more economical. At the same time, an excessively high current density can be avoided in this way. With a suitable configuration of the orientations and arrangements of the electrodes, the current density can be kept constant by varying the voltage drop while controlling the heat input.

Gerade bei inerten Elektroden ist es von besonders großem Vorteil, dass es durch die vorliegende Erfindung möglich ist, den Wärmehaushalt in der Elektrolytwanne über den Spannungsabfall im Elektrolyten, anstatt wie herkömmlich über die Stromstärke zu steuern oder zu regeln.In the case of inert electrodes in particular, it is of particularly great advantage that the present invention makes it possible to control or regulate the heat balance in the electrolyte trough via the voltage drop in the electrolyte, instead of via the current intensity as is conventional.

Ferner lässt sich durch die vorliegende Erfindung mittels Anodenstrommessung die Stromverteilung in der Elektrolysezelle sehr genau einstellen, so dass bestenfalls eine gleichmäßige Verteilung des Stroms im Elektrolytbad erreicht wird. Wenn beispielsweise über eine erste Anode ein größerer Strom in das Elektrolytbad fließt als durch eine andere, zweite Anode, so führt dies zu einer lokal höheren Temperatur im Bereich der ersten Anode, was die oben geschilderte Folge einer erhöhten Abnutzung der ersten Anode mit sich bringt. Wenn beispielsweise andererseits über die erste Anode ein kleinerer Strom in das Elektrolytbad fließt als durch die zweite Anode, so führt dies unter Umständen zu einem Einfrieren des Elektrolyten im Bereich der zweiten Anode. Dies würde zu noch weniger Stromfluss durch die erste Anode führen und den Effekt somit verstärken.Furthermore, the current distribution in the electrolytic cell can be set very precisely by the present invention by means of anode current measurement, so that at best a uniform distribution of the current in the electrolyte bath is achieved. For example, if a larger current flows into the electrolyte bath via a first anode than through another, second anode, this leads to a locally higher temperature in the area of the first anode, which results in the above-described consequence of increased wear of the first anode. On the other hand, if, on the other hand, a smaller current flows into the electrolyte bath via the first anode than through the second anode, this may lead to the electrolyte freezing in the region of the second anode. This would lead to even less current flowing through the first anode and thus increase the effect.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik liegt darin, dass eine flexiblere Reaktion auf zunehmende Anforderungen des Stromnetzes möglich ist. Da eine zunehmend geringere Zuverlässigkeit der Verfügbarkeit von elektrischer Energie aus dem Stromnetz zu beobachten ist, die sich beispielsweise in Anforderungen der Netzbetreiber zeigt, bei Bedarf die Stromentnahme aus dem Netz zu drosseln oder vollständig einzustellen, stellt es einen Vorteil dar, zumindest auch den Spannungsabfall innerhalb der Elektrolysezelle variieren zu können.A further advantage of the present invention over the prior art is that a more flexible response to increasing demands of the power grid is possible. Since the availability of electrical energy from the power grid is becoming increasingly less reliable, which is reflected, for example, in the requirements of the grid operators to throttle or completely stop the power drawn from the grid if necessary, it represents an advantage, at least also the voltage drop within to be able to vary the electrolytic cell.

Bevorzugt ist die Position zumindest einer der Elektroden, insbesondere einer Anode, entlang der vertikalen Richtung relativ zu der anderen der Elektroden verstellbar. Alternativ ist auch oder nur die Kathode in vertikaler Richtung verstellbar, um den Abstand zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Elektroden zu variieren. Weiter alternativ kann auch eine andere Verstellbarkeit der Position, z.B. eine horizontale oder schräge Verstellbarkeit der Position zumindest einer der Elektroden, für eine Variierung des Abstands zwischen den Elektroden genutzt werden. Schließlich muss der Abstand zwischen den Elektroden auch nicht variierbar sein, damit die Elektrolysezelle arbeiten kann.The position of at least one of the electrodes, in particular an anode, is preferably adjustable along the vertical direction relative to the other of the electrodes. Alternatively, or only the cathode can be adjusted in the vertical direction in order to vary the distance between the mutually facing surfaces of the electrodes. As a further alternative, another adjustability of the position, e.g. a horizontal or oblique adjustability of the position of at least one of the electrodes, can also be used to vary the distance between the electrodes. Finally, the distance between the electrodes does not have to be variable for the electrolytic cell to work.

Mit Vorteil sind die Oberflächen schräg zueinander ausgerichtet. Durch ein schräges Ausrichten der Oberflächen zueinander ist es besonders gut möglich, dass die Oberflächen an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sind. Dies kann alternativ und zusätzlich durch eine stufige Gestaltung der Elektrode oder Elektroden erzielt werden. Hierbei können also vertikal verlaufende Oberflächen in vertikaler Richtung stufenförmig zueinander versetzt sein. Es können auch schräg zur vertikalen Richtung ausgerichtete Oberflächen stufenförmig zueinander versetzt sein. Besonders bevorzugt weisen die Oberflächen der Elektroden schräg nach oben. An den Anoden gebildeter Sauerstoff kann somit leichter nach oben entweichen und sich von der Anodenoberfläche lösen, was eine Herabsetzung der Wirksamkeit der Anode verhindert oder zumindest abschwächt. Insbesondere falls die Anodenoberflächen schräg nach unten weisen, wird bevorzugt, dass die Oberflächen der Anoden vertikal verlaufende Nuten oder Schlitze aufweisen. Dadurch können Sauerstoffbläschen, die sich an der Oberfläche der Anode sammeln leicht nach oben entweichen und führen nicht zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands an der Oberfläche der Anode. Somit kann sichergestellt werden, dass sich der Sauerstoff von der Anode entfernt und diese somit ihre inerte Eigenschaft sicher behalten kann.The surfaces are advantageously aligned at an angle to one another. By aligning the surfaces at an angle to one another, it is particularly possible for the surfaces to be at different distances from one another at different vertical positions. Alternatively and additionally, this can be achieved by a stepped design of the electrode or electrodes. In this case, therefore, vertically running surfaces can be stepped in relation to one another in the vertical direction. Surfaces oriented obliquely to the vertical direction can also be stepped offset from one another. Particularly preferably, the surfaces of the electrodes point obliquely upwards. Oxygen formed at the anodes can thus be more easily escape upwards and detach from the anode surface, preventing or at least mitigating a reduction in the effectiveness of the anode. In particular, if the anode surfaces point obliquely downwards, it is preferred that the surfaces of the anodes have vertically running grooves or slits. As a result, oxygen bubbles that collect on the surface of the anode can easily escape upwards and do not lead to an increase in the electrical resistance on the surface of the anode. It can thus be ensured that the oxygen is removed from the anode and that it can thus safely retain its inert property.

Im Fall der Kathoden haben schräg nach oben weisende Oberflächen den Vorteil, dass sich hierauf Aluminium oder anderes durch die Elektrolyse hergestelltes Material leichter ablegen kann. Somit kann ein Benetzen der Kathode z.B. mit Aluminium oder einem anderen durch die Elektrolyse herzustellenden Metall eine inerte Eigenschaft der Kathode sicher aufrechterhalten.In the case of the cathodes, surfaces pointing upwards at an angle have the advantage that aluminum or other material produced by electrolysis can be deposited more easily on them. Thus, wetting the cathode with, for example, aluminum or another metal to be produced by electrolysis can safely maintain an inert property of the cathode.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Elektroden plattenförmig mit zwei Haupterstreckungsrichtungen und einer sich senkrecht zu den Haupterstreckungsrichtungen erstreckenden Dicke ausgestaltet, wobei sich die Dicke entlang der vertikalen Richtung verändert. Mit anderen Worten ist die zumindest eine der Elektroden keilförmig ausgestaltet. Dieser Form können die vorstehend genannten Nuten oder Schlitze überlagert sein.In a preferred embodiment, at least one of the electrodes is plate-shaped with two main directions of extent and a thickness extending perpendicularly to the main directions of extent, the thickness changing along the vertical direction. In other words, the at least one of the electrodes is wedge-shaped. Superimposed on this shape may be the grooves or slits mentioned above.

Diese bevorzugte Ausführungsform ermöglicht es einerseits, dass die einander zugewandten Oberflächen an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sind, ohne die Elektroden schräg anzuordnen oder mit Stufen zu versehen. Andererseits ist es auf diese Weise auch möglich, den ohm'schen Widerstand der keilförmigen Elektrode oder Elektroden entlang der vertikalen Richtung unterschiedlich einzustellen. Dies kann zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Stromdichte und damit einer Reduzierung von lokalen Stromspitzen im Elektrolyt beitragen.On the one hand, this preferred embodiment makes it possible for the mutually facing surfaces to be spaced apart by different distances at different vertical positions, without arranging the electrodes at an angle or providing them with steps. On the other hand, it is also possible in this way to set the ohmic resistance of the wedge-shaped electrode or electrodes differently along the vertical direction. This can contribute to a further equalization of the current density and thus to a reduction in local current peaks in the electrolyte.

Alternativ können die Elektroden auch anders geformt sein und beispielsweise kreisförmige, ovale oder rennbahnförmige Grundrisse aufweisen.Alternatively, the electrodes can also be shaped differently and have, for example, circular, oval or racetrack-shaped outlines.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Oberflächen zumindest teilweise innerhalb der Elektrolytwanne angeordnet, um vom Elektrolyt umgeben zu sein. Die Elektrolysezelle ist also bevorzugt so ausgestaltet, dass ein innerhalb der Elektrolytwanne befindlicher Elektrolyt als Bad fungieren kann, in den die Oberflächen der Elektroden eingetaucht sind.In a preferred embodiment, the surfaces are at least partially located within the electrolyte pan to be surrounded by the electrolyte. The electrolytic cell is therefore preferably designed in such a way that an electrolyte located within the electrolyte trough can function as a bath in which the surfaces of the electrodes are immersed.

Bevorzugt umfassen die Elektroden eine Anode und eine Kathode, wobei die Anode und/oder die Kathode inert ist. Eine inerte Anode bzw. eine inerte Kathode zeichnet sich dadurch aus, dass sie im Gegensatz zu klassischen Elektroden auf Kohlenstoffbasis während des Elektrolyseverfahrens nahezu nicht verbraucht wird. In Fachkreisen hat sich für diese Art von Elektroden der Begriff der „inerten Elektrode“ etabliert, auch wenn diese streng genommen nicht völlig inert ist, da ein wenig des Materials beim Betrieb verbraucht wird. Das Maß dieses Verbrauchs ist aber so deutlich unter dem einer herkömmlichen Elektrode, dass dem Fachmann klar ist, ob eine Elektrode inert ist oder konventionell.The electrodes preferably comprise an anode and a cathode, the anode and/or the cathode being inert. An inert anode or an inert cathode is characterized by the fact that, in contrast to classic carbon-based electrodes, it is almost never consumed during the electrolysis process. In professional circles, the term "inert electrode" has become established for this type of electrode, even if strictly speaking it is not completely inert, since a little of the material is consumed during operation. However, the extent of this consumption is so significantly below that of a conventional electrode that it is clear to a person skilled in the art whether an electrode is inert or conventional.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anode CuNiFe auf. Dieses Material hat sich für eine inerte Anode als besonders geeignet herausgestellt. Bevorzugt ist die Kathode benetzbar. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kathode TiB₂ auf. Dieses Material hat sich für eine inerte Kathode als besonders geeignet herausgestellt.In a preferred embodiment, the anode has CuNiFe. This material has proven to be particularly suitable for an inert anode. The cathode is preferably wettable. In a preferred embodiment, the cathode comprises TiB ₂ . This material has proven to be particularly suitable for an inert cathode.

Bei einer inerten Elektrode ist die Vermeidung von zu hohen Temperaturen im Bad des Elektrolyten besonders vorteilhaft, weil gerade die inerten Eigenschaften der Elektroden, vor allem der Anode, bei zu hohen Temperaturen verloren gehen und die Elektrode somit verbraucht wird.In the case of an inert electrode, avoiding excessively high temperatures in the bath of the electrolyte is particularly advantageous because the inert properties of the electrodes, especially the anode, are lost at excessively high temperatures and the electrode is thus consumed.

Bevorzugt ist zumindest eine der Elektroden, insbesondere eine Anode, von oben elektrisch angeschlossen. Hierdurch ist eine vertikale Verfahrbarkeit der zumindest einen Elektrode leichter möglich als bei einem elektrischen Anschließen von unten, da die Zuleitung der Elektrode nicht durch den Elektrolyt führen muss und somit selbst vor Verschleiß geschützt ist und keine Dichtigkeitsprobleme bei der Elektrolytwanne hervorruft.At least one of the electrodes, in particular an anode, is preferably electrically connected from above. This makes it easier to move the at least one electrode vertically than with an electrical connection from below, since the supply line to the electrode does not have to run through the electrolyte and is therefore itself protected from wear and does not cause any sealing problems in the electrolyte pan.

Weiter bevorzugt sind die zumindest zwei Elektroden beide von oben elektrisch angeschlossen und sind die Oberflächen an einer oberen Position weiter voneinander beabstandet als an einer darunter liegenden unteren Position. Weiter bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn die Oberflächen an einer oberen Position weiter voneinander beabstandet sind als an jeder darunter liegenden unteren Position.More preferably, the at least two electrodes are both electrically connected from above and the surfaces are spaced further apart at an upper position than at an underlying lower position. In this context, it is further preferred if the surfaces are spaced further apart from one another at an upper position than at any underlying lower position.

Durch diese Ausgestaltungen der Elektroden in Kombination mit den Positionen der Elektroden, an denen diese elektrisch angeschlossen sind, d.h. an denen der Anschluss der Elektroden an ihre Energiequelle stattfindet, kann eine weitere Vergleichmäßigung der Stromdichte im Elektrolyt erreicht und eine mögliche Ungleichheit der Abnutzung der Elektroden verringert werden. Dies hängt auch mit dem elektrischen Potentialverlauf innerhalb der Elektroden auf Grund ihres jeweiligen ohm'schen Widerstands zusammen, jedoch auch mit dem jeweiligen ohm'schen Widerstand durch den Elektrolyten. Diesbezüglich ist davon auszugehen, dass ein größerer Abstand zwischen den benachbarten Oberflächen einen größeren Widerstand für den Stromfluss durch den Elektrolyten bedeutet. Daher wird sich ein relativ kleinerer Stromfluss in der Nähe des Anschlusses der Elektroden durch den Elektrolyten einstellen als im Fall von gleich beabstandeten Oberflächen. Durch diese Maßnahme kann also verhindert oder wenigstens vermindert werden, dass die Stromdichte durch den Elektrolyten in der Nähe der benachbarten elektrischen Anschlüsse der Elektroden, d.h. bei einer besonders großen Potentialdifferenz, besonders groß ist.These configurations of the electrodes in combination with the positions of the electrodes at which they are electrically connected, ie at which the electrodes are connected to their energy source, further equalize the current density in the electrolyte and possible uneven wear of the electrodes be reduced. This is also related to the course of the electrical potential within the electrodes due to their respective ohmic resistance, but also to the respective ohmic resistance due to the electrolyte. In this regard, it can be assumed that a greater distance between the adjacent surfaces means a greater resistance to the flow of current through the electrolyte. Therefore, there will be relatively less current flow through the electrolyte near the junction of the electrodes than in the case of equally spaced surfaces. This measure can therefore prevent or at least reduce the current density through the electrolyte being particularly high in the vicinity of the adjacent electrical connections of the electrodes, ie in the case of a particularly large potential difference.

Mit Vorteil weist die Elektrolysezelle mehr als zwei Elektroden auf, so dass Anoden und Kathoden abwechselnd kämmend nebeneinander angeordnet sind.Advantageously, the electrolytic cell has more than two electrodes, so that anodes and cathodes are arranged next to one another so that they alternately intermesh.

Somit kann eine sehr effiziente Nutzung der Elektroden im Elektrolyten mit höherer Stromstärke bei gleichbleibender Stromdichte und damit verbunden ein geringerer Energiebedarf beispielsweise bei der Herstellung von Aluminium sichergestellt werden.In this way, a very efficient use of the electrodes in the electrolyte with a higher current intensity at the same current density and, associated with this, a lower energy requirement, for example in the production of aluminum, can be ensured.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Elektrolytwanne und die Elektroden so bemessen, dass durch ein Verändern einer vertikalen Position zumindest einer der Elektroden, vorzugsweise mehrere oder alle Elektroden einer ersten Polarität, gegenüber zumindest einer anderen der Elektroden, vorzugsweise mehrerer oder aller Elektroden einer anderen zweiten Polarität, in der Elektrolytwanne nach unten ein Abstand zwischen den Oberflächen der Elektroden vergrößert wird.In a preferred embodiment, the electrolyte tray and the electrodes are dimensioned such that by changing a vertical position, at least one of the electrodes, preferably several or all electrodes of a first polarity, in relation to at least one other of the electrodes, preferably several or all electrodes of a different second polarity , a distance between the surfaces of the electrodes is increased downwards in the electrolyte pan.

Mit anderen Worten befindet sich unterhalb der zumindest einen der Elektroden noch ein Freiraum in der Elektrolytwanne, in den die zumindest eine der Elektroden durch vertikales Verschieben nach unten vordringen kann. Dadurch, dass die zumindest eine der Elektroden nach unten verstellt wird, vergrößert sich der Abstand zwischen den Oberflächen der Elektroden, die Stromdichte im Elektrolyten wird geringer und es wird weniger Wärme in das Elektrolytbad eingebracht. Dies kann in dieser bevorzugten Ausführungsform nicht nur dadurch geschehen, dass eine Elektrode teilweise aus dem Elektrolytbad herausgezogen wird, sondern auch durch tieferes Hineinschieben. Dadurch kann eine Konzentration des Stroms auf den im Elektrolyten verbleibenden Teil der Elektrode und damit ein Erhöhen der Stromdichte über einen kritischen Wert vermieden werden.In other words, there is still a free space in the electrolyte trough below the at least one of the electrodes, into which the at least one of the electrodes can penetrate by moving it vertically downwards. Because the at least one of the electrodes is adjusted downwards, the distance between the surfaces of the electrodes increases, the current density in the electrolyte decreases and less heat is introduced into the electrolyte bath. In this preferred embodiment, this can be done not only by partially pulling an electrode out of the electrolyte bath, but also by pushing it in deeper. As a result, a concentration of the current on the part of the electrode remaining in the electrolyte and thus an increase in the current density above a critical value can be avoided.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung und der Gesamtheit der Ansprüche.Further advantages and developments of the invention result from the following description of the figures and the entirety of the claims.

Figurenlistecharacter list

1 shows a first preferred embodiment of an electrolysis cell for a fused-salt electrolysis plant in a side sectional view.
2 shows a second preferred embodiment of an electrolysis cell for a fused-salt electrolysis plant in a lateral sectional view.
3 shows a third preferred embodiment of an electrolysis cell for a fused-salt electrolysis plant in a lateral sectional view.
4 shows a fourth preferred embodiment of an electrolysis cell for a fused-salt electrolysis plant in a side sectional view.
5 shows a fifth preferred embodiment of an electrolysis cell for a fused-salt electrolysis plant in a side sectional view.
6 FIG. 14 is a plan view of the fifth preferred embodiment 5 .

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS TO CARRY OUT THE INVENTION

Die nachfolgende Figurenbeschreibung beschreibt Figuren, die zum Verständnis der Erfindung hilfreich sind. Die Figuren sind schematische Darstellungen, die qualitativ Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen illustrieren. Gleiche Elemente und Merkmale werden dabei durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet und eine wiederholende Beschreibung wird weitgehend vermieden.The following description of figures describes figures that are helpful for understanding the invention. The figures are schematic representations that qualitatively illustrate aspects of the preferred embodiments. Identical elements and features are identified by the same reference symbols and a repeated description is largely avoided.

1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Elektrolysezelle 10 für eine Schmelzflusselektrolyseanlage. Die Elektrolysezelle 10 weist eine Elektrolytwanne 12 zur Aufnahme eines geschmolzenen Elektrolyten 14 auf. Ferner weist die Elektrolysezelle 10 in der in 1 gezeigten Ausführungsform vier Elektroden 16, 18, nämlich zwei Kathoden 16 und zwei Anoden 18, auf, die von oben in das Innere der Elektrolytwanne 12 hineinragen und in der hier dargestellten Ausführungsform von oben elektrisch angeschlossen sind. Grundsätzlich können einzelne oder alle der Elektroden 16, 18 von oben oder von unten angeschlossen sein. Grundsätzlich kann auch von der Seite angeschlossen werden, was aber konstruktiv und funktional weniger vorteilhaft als ein elektrisches Anschließen von oben oder unten ist. 1 shows a first preferred embodiment of an electrolysis cell 10 for a fused-salt electrolysis plant. The electrolytic cell 10 has an electrolyte pan 12 for receiving a molten electrolyte 14 . Furthermore, the electrolytic cell 10 in FIG 1 The embodiment shown has four electrodes 16, 18, namely two cathodes 16 and two anodes 18, which protrude from above into the interior of the electrolyte pan 12 and are electrically connected from above in the embodiment shown here. In principle, some or all of the electrodes 16, 18 can be connected from above or from below. In principle, it is also possible to connect from the side, but this is less advantageous in terms of design and function than electrical connection from above or below.

Jede der Elektroden 16, 18 weist Oberflächen 16.1...16.4, 18.1...18.4 auf, die in der seitlichen Schnittansicht der 1 senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Die Oberflächen 16.1...16.3, 18.2...18.4 sind in der in 1 gezeigten Ausführungsform einander zugewandt, so dass zwischen diesen Oberflächen der gegenpoligen Elektroden 16, 18 jeweils ein Stromfluss durch den Elektrolyten 14 bewirkt wird. Die Oberflächen 16,4 und 18.1 weisen in der in 1 gezeigten Ausführungsform zu den jeweiligen Rändern der Elektrolytwanne 12 und bewirken daher keinen direkten Stromfluss durch den Elektrolyten 14.Each of the electrodes 16, 18 has surfaces 16.1...16.4, 18.1...18.4 which are shown in the side sectional view of FIG 1 perpendicular to the plane of the drawing. The surfaces 16.1...16.3, 18.2...18.4 are in the in 1 shown embodiment facing each other, so that between these surfaces of opposite polarity electrodes 16, 18 in each case a current flow through the electrolyte 14 is effected. The surfaces 16.4 and 18.1 show in the in 1 shown embodiment to the respective edges of the electrolyte pan 12 and therefore cause no direct current flow through the electrolyte 14.

In der in 1 gezeigten Ausführungsform verlaufen die Oberflächen 18.1...18.4 der Anoden parallel zu einer vertikalen Richtung V, aber haben die Kathoden 16 entlang der vertikalen Richtung V unterschiedliche Dicken 22.3, 22.4, 22.7, 22.8, so dass die die Oberflächen 16.1...16.4 der Kathoden 16 schräg zu der vertikalen Richtung V ausgerichtet sind und die Oberflächen 16.1...16.3, 18.2...18.4 an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sind. Die Kathoden 16 sind also keilförmig ausgebildet, während die Anoden 18 eine Quaderform haben. In 1 ist zu erkennen, dass ein erster Anoden-Kathoden-Abstand 20.1, 20.3, 20.5 zwischen den Elektroden 16, 18 an einer oberen Stelle näher an der Stelle der jeweiligen Elektroden 16, 18, an der diese elektrisch angeschlossen sind, größer ist als ein zweiter Anoden-Kathoden-Abstand 20.2, 20.4, 20.6 an einer unteren Stelle der jeweiligen Elektroden 16, 18. Dadurch liegt zunächst ein größerer elektrischer Widerstand durch den Elektrolyten 14 im oberen Bereich der Elektrolytwanne 12 zwischen den beteiligten Elektroden 16, 18 als im unteren Bereich der Elektrolytwanne 12 zwischen den beteiligten Elektroden 16, 18 vor, weil ein größerer Abstand einen insgesamt größeren Widerstand bedeutet und bei annähernd gleicher Potentialdifferenz zwischen den Elektroden zu einer gegenüber dem unteren Bereich der Elektrolytwanne niedrigeren Stromdichte im Elektrolyten 14 führt. Hieraus resultiert eine gleichmäßigere Abnutzung der Elektroden.in the in 1 In the embodiment shown, the surfaces 18.1...18.4 of the anodes are parallel to a vertical direction V, but the cathodes 16 have different thicknesses 22.3, 22.4, 22.7, 22.8 along the vertical direction V, so that the surfaces 16.1...16.4 of cathodes 16 are aligned obliquely to the vertical direction V and the surfaces 16.1...16.3, 18.2...18.4 are spaced apart by different distances at different vertical positions. The cathodes 16 are wedge-shaped, while the anodes 18 have a cuboid shape. In 1 it can be seen that a first anode-cathode distance 20.1, 20.3, 20.5 between the electrodes 16, 18 is greater than a second at an upper point closer to the point of the respective electrodes 16, 18 at which they are electrically connected Anode-cathode distance 20.2, 20.4, 20.6 at a lower point of the respective electrodes 16, 18. As a result, there is initially a greater electrical resistance through the electrolyte 14 in the upper area of the electrolyte pan 12 between the electrodes 16, 18 involved than in the lower area of the Electrolyte pan 12 between the electrodes 16, 18 involved, because a larger distance means a greater overall resistance and leads to a lower current density in the electrolyte 14 compared to the lower region of the electrolyte pan with approximately the same potential difference between the electrodes. This results in more even wear of the electrodes.

Übergänge zwischen Oberflächen sind in 1 als gerade und scharfe Kanten dargestellt. Ecken und Kanten der Elektroden, allgemeiner kleine Krümmungsradien der Elektroden, führen zu einer intensiven Verstärkung des elektrischen Felds und einer Verdichtung des Stroms an diesen Stellen, was zu einer lokalen Überhitzung und Zerstörung der Ecken bzw. Kanten an diesen Stellen führen kann. Dieser Effekt ist auch als „fanning effect“ bekannt. Deshalb ist es in der Praxis fachüblich und natürlich auch vorliegend vorgesehen, Ecken und Kanten der Elektroden abzurunden.Transitions between surfaces are in 1 shown as straight and sharp edges. Corners and edges of the electrodes, more generally small radii of curvature of the electrodes, lead to an intensive amplification of the electric field and a compression of the current at these points, which can lead to local overheating and destruction of the corners or edges at these points. This effect is also known as the "fanning effect". It is therefore customary in practice and of course also provided here to round off the corners and edges of the electrodes.

Unterhalb der Elektroden 16, 18 in ihrer in 1 gezeigten Stellung befindet sich ein Freiraum 24, in den die Elektroden 16, 18 wahlweise nach unten entlang der vertikalen Richtung V verschoben werden können, um den Abstand 20.1...20.6 zwischen den einander zugewandten Oberflächen 16.1...16.3, 18.2...18.4 effektiv zu vergrößern und damit den Spannungsabfall pro Strecke im Elektrolyten 14 zu reduzieren, was wiederum zu einer Reduzierung des Wärmeeintrags in den Elektrolyten 14 führt.Below the electrodes 16, 18 in their in 1 In the position shown there is a free space 24 into which the electrodes 16, 18 can optionally be slid downwards along the vertical direction V in order to increase the distance 20.1...20.6 between the facing surfaces 16.1...16.3, 18.2... 18.4 to effectively increase and thus to reduce the voltage drop per section in the electrolyte 14, which in turn leads to a reduction in the heat input into the electrolyte 14.

2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Elektrolysezelle 10 für eine Schmelzflusselektrolyseanlage. Gegenüber der ersten Ausführungsform sind die Anoden 18 und Kathoden 16 hinsichtlich ihrer Form vertauscht, so dass die Oberflächen 16.1...16.4 der Kathoden 16 parallel zu der vertikalen Richtung V verlaufen, aber die Anoden 18 entlang der vertikalen Richtung V unterschiedliche Dicken 22.1, 22.2, 22.5, 22.6 haben, so dass die Oberflächen 18.1...18.4 der Anoden 18 schräg zu der vertikalen Richtung V ausgerichtet sind und die Oberflächen 16.1...16.3, 18.2...18.4 an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sind. Hier sind also die Anoden 18 keilförmig ausgebildet, während die Kathoden 16 eine Quaderform haben. 2 shows a second preferred embodiment of an electrolysis cell 10 for a fused-salt electrolysis plant. Compared to the first embodiment, the anodes 18 and cathodes 16 are swapped in terms of their shape, so that the surfaces 16.1...16.4 of the cathodes 16 run parallel to the vertical direction V, but the anodes 18 along the vertical direction V have different thicknesses 22.1, 22.2 , 22.5, 22.6 such that the surfaces 18.1...18.4 of the anodes 18 are aligned obliquely to the vertical direction V and the surfaces 16.1...16.3, 18.2...18.4 are spaced apart by different distances at different vertical positions. Here, the anodes 18 are wedge-shaped, while the cathodes 16 have a cuboid shape.

3 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Elektrolysezelle 10 für eine Schmelzflusselektrolyseanlage. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform verlaufen die in der ersten Ausführungsform noch parallel zur vertikalen Richtung V verlaufenden Oberflächen 18.1...18.4 der Anoden 18 in der zweiten Ausführungsform schräg zur vertikalen Richtung V. In dieser dritten Ausführungsform sind also auch die Anoden 18 keilförmig ausgebildet, wobei aber die Oberflächen 18.1, 18.2 und 18.3, 18.4 der Anoden 18 jeweils nach unten aufeinander zulaufen, so dass die Anoden 18 in ihrem oberen Bereich eine größere Dicke 22.1, 22.5 haben als eine Dicke 22.2, 22.6 in einem unteren Bereich der Anoden 18. Die Anoden 18 verjüngen sich also nach unten hin, während die Kathoden 16 sich nach oben hin verjüngen. Die Oberflächen 16.1...16.4 der Kathoden 16 schließen dabei einen größeren Winkel mit der vertikalen Richtung V ein als die Oberflächen 18.1...18.4 der Anoden 18, d.h. die Anoden 18 sind spitzer ausgestaltet, die Oberflächen 18.1, 18.2 und 18.3, 18.4 laufen langsamer aufeinander zu als die Oberflächen 16.1, 16.2 und 16.3, 16.4. Die Oberflächen 18.1...18.4 sind nicht-parallel zu den Oberflächen 16.1...16.4 ausgerichtet. Ein erster Anoden-Kathoden-Abstand 20.1, 20.3, 20.5 zwischen den Elektroden 16, 18 an einer oberen Stelle ist größer als ein zweiter Anoden-Kathoden-Abstand 20.2, 20.4, 20.6 an einer unteren Stelle der jeweiligen Elektroden 16, 18. 3 shows a third preferred embodiment of an electrolysis cell 10 for a fused-salt electrolysis plant. In contrast to the in 1 shown embodiment, the surfaces 18.1...18.4 of the anodes 18, which are still parallel to the vertical direction V in the first embodiment, run obliquely to the vertical direction V in the second embodiment Surfaces 18.1, 18.2 and 18.3, 18.4 of the anodes 18 each converge downwards, so that the anodes 18 have a greater thickness 22.1, 22.5 in their upper area than a thickness 22.2, 22.6 in a lower area of the anodes 18. The anodes 18 thus taper towards the bottom, while the cathodes 16 taper towards the top. The surfaces 16.1 . . . 16.4 of the cathodes 16 enclose a larger angle with the vertical direction V than the surfaces 18.1 converge more slowly than surfaces 16.1, 16.2 and 16.3, 16.4. Surfaces 18.1...18.4 are oriented non-parallel to surfaces 16.1...16.4. A first anode-cathode distance 20.1, 20.3, 20.5 between the electrodes 16, 18 at an upper point is greater than a second anode-cathode distance 20.2, 20.4, 20.6 at a lower point of the respective electrodes 16, 18.

Um den Abstand 20.1...20.6 zwischen benachbarten Elektroden effektiv zu vergrößern, können die Kathoden 16 nach unten oder die Anoden 18 nach oben verstellt werden.In order to effectively increase the distance 20.1...20.6 between adjacent electrodes, the cathodes 16 can be adjusted downwards or the anodes 18 can be adjusted upwards.

4 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer Elektrolysezelle 10 für eine Schmelzflusselektrolyseanlage. Gegenüber der dritten Ausführungsform sind die Anoden 18 und Kathoden 16 hinsichtlich ihrer Form vertauscht, so dass die Oberflächen 16.1...16.4 der Kathoden 16 schräg zu der vertikalen Richtung V verlaufen, so dass sich die Kathoden 16 nach unten hin verjüngen, während sich die Anoden 18 nach oben hin verjüngen. Die Oberflächen 16.1...16.3, 18.2...18.4 sind wiederum an unterschiedlichen vertikalen Positionen unterschiedlich weit voneinander beabstandet. 4 shows a fourth preferred embodiment of an electrolysis cell 10 for a fused-salt electrolysis plant. Compared to the third embodiment, the anodes 18 and cathodes 16 are reversed in terms of their shape, so that the surfaces 16.1 ... 16.4 of the cathodes 16 are inclined to the vertical direction V, so that the cathodes 16 taper downwards, while the Anodes 18 taper towards the top. The surfaces 16.1...16.3, 18.2...18.4 are in turn spaced apart by different distances at different vertical positions.

5 zeigt eine fünfte bevorzugte Ausführungsform einer Elektrolysezelle für eine Schmelzflusselektrolyseanlage in einer seitlichen Schnittansicht. Im Unterschied zur dritten Ausführungsform gemäß 3 weisen die Anoden 18 vertikal verlaufende Schlitze 26 oder Nuten auf, die insbesondere in der Draufsicht gemäß 6 zu erkennen sind. Diese Schlitze 26 oder Nuten verlaufen vertikal und sind in die jeweiligen Oberflächen 18.1...18.4 der Anoden 18 eingebracht, so dass sich an den Oberflächen 18.1...18.4 sammelnder Sauerstoff durch die Schlitze 26 oder Nuten besser nach oben entweichen kann als ansonsten durch die schräg nach unten weisenden Oberflächen 18.1...18.4 ermöglicht wird. 5 shows a fifth preferred embodiment of an electrolysis cell for a fused-salt electrolysis plant in a side sectional view. In contrast to the third embodiment according to 3 the anodes 18 have vertical slots 26 or grooves, which are shown in particular in the top view according to FIG 6 are recognizable. These slits 26 or grooves run vertically and are made in the respective surfaces 18.1...18.4 of the anodes 18 so that oxygen collecting on the surfaces 18.1...18.4 can escape upwards through the slits 26 or grooves better than otherwise the surfaces 18.1...18.4 pointing obliquely downwards.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Elektrolysezelleelectrolytic cell
1212: Elektrolytwanneelectrolyte pan
1414: Elektrolytelectrolyte
1616: Kathode (Elektrode)cathode (electrode)
16.1...16.416.1...16.4: Oberfläche (der Kathode)surface (of the cathode)
1818: Anode (Elektrode)anode (electrode)
18.1...18.418.1...18.4: Oberfläche (der Anode)surface (of the anode)
20.1...20.620.1...20.6: Anoden-Kathoden-Abstandanode-cathode distance
22.1...22.822.1...22.8: Dickethickness
2424: Freiraumfree space
2626: Schlitzslot
VV: vertikale Richtungvertical direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2017/165838 A1 [0003, 0004, 0010]

Claims

Electrolytic cell (10) for a fused-salt electrolysis plant, in particular for the production of aluminum, which has an electrolyte trough (12) for receiving a molten electrolyte (14) and at least two electrodes (16, 18), the electrodes (16, 18) each having surfaces ( 16.1...16.4, 18.1...18.4), the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) facing each other to allow a current flow through the electrolyte (14) between them, characterized that at least one of the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) is oriented obliquely to a vertical direction (V), so that the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) are at different vertical positions are spaced apart at different distances.

Electrolytic cell (10) after claim 1 , wherein at least one of the electrodes (16, 18), in particular an anode (18), along the vertical direction (V) is adjustable.

Electrolytic cell (10) after claim 1 or 2 , wherein the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) are aligned at an angle to one another.

Electrolytic cell (10) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the electrodes (16, 18) is plate-shaped with two main directions of extent and a thickness (22.1...22.8) extending perpendicularly to the main directions of extent, the thickness (22.1. ..22.8) along the vertical direction (V).

An electrolytic cell (10) as claimed in any preceding claim, wherein the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) are at least partially located within the electrolyte pan (12) to be surrounded by the electrolyte (14).

Electrolytic cell (10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrodes (16, 18) comprise an anode (18) and a cathode (16), wherein the anode (18) and / or the cathode (16) is inert, in particular wherein the anode (18) has CuNiFe, in particular the cathode (16) has TiB ₂ .

Electrolytic cell (10) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the electrodes (16, 18), in particular an anode (18), is electrically connected from above.

Electrolytic cell (10) according to one of Claims 1 until 5 wherein the at least two electrodes (16, 18) are both electrically connected from above and the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) are spaced further apart at an upper position than at one, preferably each, underlying one lower position.

Electrolytic cell (10) according to one of the preceding claims, which has more than two electrodes (16, 18), so that anodes (18) and cathodes (16) are arranged alternately intermeshing next to one another.

Electrolytic cell (10) according to one of the preceding claims, wherein the electrolyte pan (12) and the electrodes (16, 18) are dimensioned such that by changing a vertical position of at least one of the electrodes (16, 18) relative to at least one other of the electrodes (16, 18) in the electrolyte trough (12) downwards, a distance between the surfaces (16.1...16.4, 18.1...18.4) of the electrodes (16, 18) is increased.