DE1112048B - Elektrode zur elektrolytischen Zerlegung von waessriger Salzsaeure und Verfahren zur Herstellung der Elektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine plattenförmige Elektrode zur elektrolytischen Zerlegung wäßriger Salzsäure in bipolarer Anordnung aus Graphit.

Es ist bekannt, die Elektrolyse mit vertikal angeordneten bipolaren Graphitelektroden durchzuführen, die auf der einen Seite anodisch und auf der anderen Seite kathodisch wirksam sind, so daß sich an der anodischen Fläche Chlor und an der kathodischen Fläche Wasserstoff abscheidet. Es ist ferner bekannt, zur Vergrößerung der wirksamen Flächen, insbesondere der Anodenfläche, eine Schüttung aus Graphitbrocken zu verwenden oder die Flächen mit Schlitzen oder Rillen zu versehen.

Die Anordnung der Elektroden wird in analoger Weise wie bei einem elektrolytischen Wasserzersetzer durchgeführt. Hierbei werden die Elektroden in Rahmen befestigt, die mittels einer Dichtung elektrisch isolierend mit Schlaudern oder Zugankern zusammengedrückt werden.

Zur Trennung der Elektrolysegase Chlor und Wasserstoff im Flüssigkeitsraum dient ein Diaphragma, welches den Raum zwischen Anode und Kathode teilt. Dieses Diaphragma wird im Gasraum imprägniert. Es kann auch im Gasraum mit einer Folie gasundurchlässig ausgeführt werden, wodurch ein Vermischen der Elektrolysegase vermieden wird.

Bei den bekannten Zellenanordnungen für die elektrolytische Zerlegung wäßriger Salzsäure besteht ein wesentlicher Nachteil darin, daß die bipolaren Elektroden aus Graphit im Gegensatz zur Wasserelektrolyse, bei welcher Metallelektroden verwendet werden, eine Ionenleitung besitzen. Diese Ionenleitung ist durch die Porosität des Graphitmaterials gegeben, da im Betrieb der Zelle die Poren des Graphits mit Säure aufgefüllt werden.

Der Nachteil der Ionenleitung besteht darin, daß ein Teil des gesamten Stromes infolge der Ionenwanderung in der Flüssigkeit durch die Elektrode hindurchgeht, ohne daß eine elektrochemische Zersetzung der Flüssigkeit erfolgt. Daraus resultiert eine Verminderung der Stromausbeute, die bis zu 40% betragen kann.

Es wurde nun gefunden, daß die angeführten Nachteile der bekannten Graphitelektroden für die elektrolytische Zerlegung wäßriger Salzsäure, insbesondere deren Ionenleitfähigkeit, vermieden werden durch eine plattenförmige, bipolar angeordnete Graphitelektrode, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine säure- und chlorbeständige, kompakte, die Ionenwanderung verhindernde Kunstharzschicht in ihrem Inneren enthält.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Elektrode zur elektrolytischen

Zerlegung von wäßriger Salzsäure

und Verfahren zur Herstellung

der Elektrode

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Dr, Alfred Heymann, Dipl.-Ing. Waldemar Ziemer,

Frankfurt/M.-Höchst,

und Dr. Josef Schücker, Dortmund,

sind als Erfinder genannt worden

Erfindung stellt eine Graphitelektrode dar, die aus einer Graphitplatte besteht, in deren innerem Teil die Poren mit einer chlor- und säurebeständigen, kompakten Kunstharzschicht ausgefüllt sind.

Erfindungsgemäß stellt man eine solche Elektrode auf die Weise her, daß man eine unbehandelte Graphitplatte zunächst im Vakuum entgast, beispielsweise 2 Stunden lang, noch im Vakuum mit einem flüssigen Kunstharz oder dessen Lösung überflutet und schließlich unter Druck die Imprägnierung durchführt. Anschließend wird die mit Kunstharz imprägnierte Elektrode mit einem geeigneten Lösungsmittel behandelt, z. B. bei einem Phenolformaldehydkunstharz 10 Stunden lang mit Methanol, um das nach der Imprägnierung sich unmittelbar auf der Platte und sich bis zu einem geringen Abstand von der Plattenoberfläche im Inneren der Platte befindliche Kunstharz herauszulösen und somit die für den Stromdurchgang erforderliche, elektrisch gut leitende Plattenoberfläche zu schaffen. Schließlich wird das im Inneren der Graphitplatte verbleibende, die Poren verschließende Kunstharz in einem Autoklav unter Druck, z. B. bei 6 atü, und gegebenenfalls unter Beheizung, bei dem Phenolformaldehydharz, auf etwa 130⁰C, ausgehärtet. Die Aushärtung des Kunstharzes wird deswegen unter Druck vorgenommen, weil dadurch verhindert wird, daß das sich im Inneren der Graphitplatte befindende Kunstharz an die

109 650/371

Oberfläche der Graphitplatte tritt und dadurch die Plattenoberfläche elektrisch nichtleitend macht.

Für die Imprägnierung der Graphitplatte sind alle Kunstharze geeignet, die chlor- und säurebeständig sind, nach der Aushärtung keine chemischen Umwandlungen mehr erfahren und während der Elektrolyse ihr Volumen nicht merklich vergrößern, wie beispielsweise Phenol-Formaldehyd-Harze, Epoxyharze, Harze auf Polyvinylbasis, wie Polyvinylchlorid, Polyacrylsäureester usw. Die Kunstharze können sowohl schmelzflüssig als auch in Form von Lösungen verwendet werden, letzterenfalls insbesondere zur Herabsetzung der Viskosität, so daß ein beseres Eindringen des Harzes in die Poren des Graphits ermöglicht wird.

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Graphitelektrode dar, die aus zwei mit einem chlor- und säurebeständigen Kunstharz zusammengekitteten Graphitplatten besteht, wobei beide Graphitplatten durch die Kunstharzschicht hindurch mit einer für den Stromdurchgang genügenden Anzahl gleichmäßig über die gesamte Plattenoberfläche verteilten, metallisch leitenden und mit einem Paraffin- oder einem anderen bekannten Imprägniermittel unporös gemachten as Schrauben, Bolzen oder Konussen aus Graphit oder aus einem chlor- und säurebeständigen Metall, wie z. B. Titan oder Tantal, verbunden sind.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung verhindert die sich zwischen den beiden Graphitplattenflächen befindliche Kunstharzschicht jegliche Ionenwanderung durch die Elektroden hindurch, so daß hierdurch entstehende Stromausbeuteverluste sicher vermieden werden, während durch die die beiden Graphitplatten durch die Kunstharzschicht hindurchgehenden Bolzen, Schrauben oder Konusse aus Graphit, die vorzugsweise noch mit Paraffin oder einem üblichen Imprägniermittel nachträglich unporös gemacht sind, der für die Elektrolyse erforderliche Stromdurchgang durch die Graphitelektrode gewährleistet ist.

In den Abb. 1 und 2 ist eine aus zwei Graphitplatten bestehende Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar in Abb. 1 im Schnitt und in Abb. 2 in Ansicht. In den Abbildungen sind mit la und Ib die zwei Graphitplatten bezeichnet. Schraubenbolzen 2 halten die Platten la und Ib zusammen. In der Mitte befindet sich die säureundurchlässige, chlor- und säurebeständige Kunstharzschicht 3. Diese kann beispielsweise aus einem Kunststoff auf Phenolformaldehydbasis bestehen und wird vorzugsweise in einer etwa 0,5 bis 2 mm starken Schicht angewendet.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Plattenförmige, bipolar angeordnete Graphitelektrode zur elektrolytischen Zerlegung wäßriger Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine säure- und chlorbeständige, kompakte, die Ionenwanderung verhindernde Kunstharzschicht in ihrem Inneren enthält.

2. Graphitelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Graphitplatte besteht, in deren innerem Teil die Poren mit einer chlor- und säurebeständigen, kompakten Kunstharzschicht ausgefüllt sind.

3. Graphitelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei mit einem chlor- und säurebeständigen Kunstharz zusammengekitteten Graphitplatten besteht und daß beide Graphitplatten durch die Kunstharzschicht hindurch mit einer für den Stromdurchgang genügenden Anzahl gleichmäßig über die gesamte Plattenfläche verteilter, metallisch leitender und mit einem Paraffin- oder einem anderen bekannten Imprägniermittel unporös gemachter Schrauuen, Bolzen oder Konusse aus Graphit oder aus einem chlor- und säurebeständigen Metall verbunden sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer aus einer Graphitplatte bestehenden Graphitelektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine unbehandelte Graphitplatte zunächst im Vakuum entgast, anschließend unter Druck mit einem flüssigen Kunstharz oder dessen Lösung imprägniert, das sich unmittelbar auf der Platte und das sich bis zu einem geringen Abstand von der Plattenoberfläche im Inneren der Platten befindliche Kunstharz mit einem Lösungsmittel herauslöst und schließlich das im Inneren der Graphitplatte verbleibende Kunstharz in einem Autoklav unter Druck und gegebenenfallls unter Beheizung aushärtet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 900 210.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 650/371 7.61