DE114391C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Elcklrolysirt man die wässerige Lösung eines Elektrolyten, so wcifs man, dafs die Ausbeute eine um so bessere ist (im Vergleich zur angewendeten Elektricilätsmengc), erstens je näher die Elektroden einander sind, zweitens wenn eine schwächere Stromdichte angewendet wird (d. h. wenn der Apparat billig ist), und drittens wenn die Flüssigkeiten in dünner Schicht gleichinaTsig über die ganze Fläche der Elektrode und im Sinne der Gasausströmungen circuliren.

Wir haben Elektrolysirapparate mit grofser Ausbeute dargestellt, indem wir neue Elektrodensysteme anwenden, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen und grofse Vortheile vor allen bis jetzt bekannten Apparaten, welche demselben Zwecke dienen, besitzen. Bis jetzt war wohl kein Apparat im Stande, eine so hohe Ausbeute zu geben, wie der vorliegende. Elektrolysirt man nämlich Chlornatriumlösung im vorliegenden Apparat, so erhält man eine Ausbeute von 320 g Natriumhydrat (Na O H) in Form einer aus dem Elektrolysator strömenden Lösung mit 100 g Na OH im Liter, für jede Kilowattstunde innerhalb des Elektrolysators, und zwar bei industriellem Betrieb.

Die Elektrodensysteme bestehen aus zwei Theilen, von denen der eine als Träger für den anderen dient, welch letzterer die eigentliche Elektrode ist.

Der Träger ist aus irgend einem Körper oder einer Masse, welche der Wirkung der Anoden- bezw. Kathodenflüssigkeit und der entstehenden Producte widersteht, hergestellt.

Dieser Trüger (Fig. 1, 2 und 3) besteht aus einer Platte, vorzugsweise von rechteckiger Form, welche oben und unten Kanäle b und c besitzt, die mit einander durch Auskehlungen / (Fig. 3) verbunden sind. Diese Auskehlungen können irgend eine Form haben: entweder zickzackförmigen, gewellten oder viereckigen Schnitt. Die Kanüle sind mit dem äufsercn Behälter durch Tubulirungen ä und e verbunden, und zwar dient die untere Tubulirung zum Eintritt der zu elcktrolysirenden Lösung und die obere zur Entfernung der Gase und der elektrolysirten Lösung.

Die Elektrode ist dicht gegen den Trflger gedrückt und besteht aus einem Drahtnetz g g, welches mit der Elektricitätsquelle in Verbindung steht, z. B. durch eine Metallplatte f (F¹Ig. 2), an welche das Drahtnetz gelöthet ist, oder, wenn der Träger selbst Elektricitätsleiter ist, durch den Träger. In diesem Falle ist die Elektrode auf den Träger geschraubt oder genietet oder auch einfach gedrückt; der Träger bekommt dann die elektrische Verbindung. Dies, kann z. B. der Fall sein, wenn die Elektrode als Kathode dient und der Träger aus Gufseisen hergestellt ist.

Bei Elektroden aus Drahtnetz mit dickem Schufs kann man die Auskehlungen im Träger weglassen, die Kanäle aber bleiben (Fig. 4); der Flüssigkeitsdurchgang ist in diesem Falle genügend ohne Auskehlungen.

Das Drahtnetz kann auch, wenn nöthig, durch ein gelochtes, gewelltes Blech ersetzt werden. Auch kann eine Art Drahtnetz aus Kohlenstäben und Asbestbändern gebildet wer-

den; ein solches System aus hölzernem Träger und Kohlenelektrode ist in Fig. 6, 7 und 13 abgebildet. Die Kohlenstäbe selbst reichen durch den Rand der Platte nach oben hindurch, gehen aber nicht ganz bis unten im Rahmen. Ein Asbest- oder Gummiring ρ (Fig. 13) dichtet jede Gasöffnung nach oben ab. Die Asbestbänder haben den Zweck, einen Bruch der Kohlenstäbe zu vermeiden. Bei Benutzung gewisser Diaphragmen aus präparirter Asbestpappe können diese Bänder weggelassen werden, die Kohlen werden dann durch das Diaphragma selber gehalten. Die elektrische Verbindung wird oben auf den Köpfen der Kohlenstäbe gemacht. Ferner ist in s s (Fig. 6) Raum gelassen, um ein Zurücktreten der elektrolysirten Flüssigkeit und der Gase nach dem Kanal b zu gestatten.

Die Platte der Träger ist mit einem flachen Rande α α α (Fig. ι und 6) umgeben, auf welchen die Verbindung der Diaphragmen gedrückt wird, so dafs man aus zwei Trägerplatten, gedrückt auf ein Diaphragma und umgeben durch die U -förmige Verbindung, einen wasserdichten Kasten erhält, der in zwei Theile durch das Diaphragma getheilt ist. Fig. 9, 10, 11 und 12 zeigen einen so erhaltenen Elektrolysator, wie er z. B. zur Elektrolyse von Chlornatrium dient. Pig. 9 ist eine Vorderansicht, Fig. 10 eine Seitenansicht, Fig. 11 ein Schnitt durch C-D, Fig. 12 ein Schnitt durch A-B der Fig. 9.

Wie aus den Figuren ersichtlich, besteht ein einfacher Elektrolysator aus drei Theilen: zwei Elektrodensystemen und einem Diaphragma, alles mittelst Bolzen zusammen gedrückt.

Im Schnitte 1 1 ist der rechte Theil die Kathode, der linke die Anode. Die Kathode bestellt aus einem Träger A aus Gufseisen oder Steinzeug mit unterem Kanal c, oberem Kanal b und Auskehlungen /, die Elektrode g besteht aus einem eisernen Drahtnetz, dessen oberer Theil an eine Kupferplatte f gelöthet ist. Die Kupferplatte ist mit dem negativen Pol verbunden. Die in Fig. 9 sichtbare Tubulirung d dient zum Eintritt der Kathodenflüssigkeiten (Chlornatriumlösung) und Tubulirung e zum Austritt des Wasserstoffes und der elektrolysirten, Natriumhydrat enthaltenden Clornatriumlösung. Das positive Elektrodensystem besteht in gleicher Weise aus dem Elektrodenträger B aus Holz oder Steinzeug oder irgend einem anderen, dem Chlor widerstehenden Material, wie z. B. emaillirtem Gufseisen, ebonitirtem Eisen u. s. w. Die Kohlenstäbe g' dienen als Elektroden, sie gehen oben durch den Trägerrahmen hindurch und erhalten dort die positive Verbindung.

Kanal c' dient zum Eintritt der Chlornatriumlösung und Kanal b' zur Sammlung derselben Lösung nach Durchgang durch die active Zone. Tubulirung e' dient zur Ableitung der Gase und Anodenflüssigkeiten (Chlor und Chlornatriumlösung). Um die Aushöhlungen V (Fig. 12) besser zu füllen — dies ist eine Haüptbedingung, um gute Ausbeute zu erhalten —, füllt man sie mit Kohlenstäben \\ die nicht ganz bis oben im Rahmen reichen; sie werden dann durch das Diaphragma leicht gegen die Kohlen g' gedrückt und wirken dann ebenfalls als Elektrode. Diese Kohlenstäbe %' können durch zerbrochene Kohlenstabstücke, z. B. Lichtkohlenstücke, gebildet sein.

In einem auf diese Weise erhaltenen Elektrolysator ist so wenig Flüssigkeit wie möglich enthalten, und das ist eine Hauptbedingung, um eine relativ schnelle Circulation im Elektrolysafor zu erzielen, und nur durch grofse Geschwindigkeit der Circulation der Flüssigkeit von unten nach oben erreicht man, dafs die Gaspartikel leicht von der Elektrode abgehen und so kein Hindernifs für den Durchgang der Elektricität verursachen. Ein weiterer Vorzug ist der, dafs der Apparat billig ist, und das wird erreicht durch unseren Apparat, bei welchem man sehr grofse Elektrodenfläche bei wenig Kosten erhalten kann, besonders wenn man Holz und Gufseisen als Träger benutzt. Das Diaphragma ist gewöhnlich aus besonders präparirter Asbestpappe und Asbestluch hergestellt; diese Diaphragmen lassen sich nicht zertrümmern, noch zerreifsen, da sie auf ihrer ganzen Oberfläche beiderseits durch die Elektrode selbst gehalten werden.

Unser Apparat verbindet also in praktischer Weise mit der Billigkeit den wesentlichen Vorzug, dafs die Elektroden einander möglichst nahe angeordnet sind und eine sehr schnelle und gleichmäisige Circulation über die ganze Oberfläche der Elektroden im Sinne der Gasausströmungen erzielt wird; dabei ist noch der Vortheil erreicht, dafs die Diaphragmen durch etwaige Flüssigkeitsstöfse nicht zerreifsen können, indem dieselben beiderseits durch die Elektrode selbst gehalten werden.

Selbstverständlich können, wie die Fig. 5 und 8 zeigen, die Elektrodenträger doppelseitig wirken, und man kann so zusammengesetzte Elektrolysatoren erhalten, die ' sehr wenig Platz einnehmen und doch äufserst grofse Elektrodenoberfläche besitzen.

Aus diesen Elektroden können Elektrolysatoren für die Elektrolyse jeder Lösung zusammengestellt werden, so lange keine Ausscheidung fester Körper stattfindet.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Zum Aufbau elektrolytischer Zersetzungsapparate geeignetes Elektrodensystem, be-

   . stehend in einer aus irgend einem Materiale hergestellten Platte mit vorspringendem

   Rande fa), welche oben und unten mit eventuell durch Auskehlungen (i) mit einander verbundenen Kanälen (b b' bezw c c'J versehen ist, und der an der Innenflache dieser Platte angeordneten, aus einem Drahtnetz oder einem gelochten, gewellten Blech oder aus einzelnen Kohlensüiben gebildeten eigentlichen Elektrode (g g'J.
   Ein elektrolytischer Zersetzungsapparat, welcher mittelst nach Auspruch ι eingerichteter Elektrodenplatten unter Zwischenlegung von Diaphragmen filterpressenartig aufgebaut ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.