DE139661C - - Google Patents

Description

Die Verwendung zweipoliger Elektroden, d. h. solcher, bei denen die eine Seite der Elektrode als Anode, die entgegengesetzte als Kathode dient, und die Zusammenfügung einer Anzahl von Zellen mit zweipoligen Elektroden nach Art der Filterpressen ist nicht neu.

Der Vorteil solcher Apparate gegenüber denen mit einpoligen Elektroden besteht darin, daß die für die Reihenschaltung nötige Verbindung der ungleichnamigen Pole durch metallene Zwischenleiter und damit eine, gewöhnlich sehr große, Zahl schwierig in Ordnung zu erhaltender Kontakte fortfällt. Ferner kann den Elektroden durch Zusammensetzen aus mehreren Teilen eine große Flächenausdehnung gegeben und die entgegengesetzten Pole können sehr angenähert werden.

Wenn trotz dieser Vorzüge derartige Apparate nicht allgemein — und solche mit Diaphragmen versehene wohl überhaupt noch nicht ■— angewendet werden, so liegt der Grund darin, daß die vielseitigen Anforderungen, welche im Großbetriebe an elektrolytische Apparate gestellt werden, leichter bei Apparaten mit einpoligen Elektroden zu erfüllen sind.

Unter diesen Anforderungen sind hervorzuheben : dauerhafte, nach außen kontaktfreie Befestigung der Elektroden in nichtleitender Fassung und die Möglichkeit, schadhaft gewordene Elektroden leicht auswechseln zu können, Anbringung und Befestigung der Diaphragmen und Schutz derselben gegen einseitigen Druck der Flüssigkeiten und Gase, Getrennthalten der verschiedenen Flüssigkeiten und Gase und Abführung derselben ohne Belästigung des Arbeitsraums, leichte Zugänglichkeit der Innenräume des Apparats, . und die Möglichkeit, das Ganze oder einzelne Teile des Apparats leicht und schnell füllen oder entleeren, auseinandernehmen oder zusammensetzen zu können. - ■

Allen Apparaten mit zweipoligen Elektroden ist gemeinsam, daß ihre Elemente plattenförmige Körper sind und daß diese aus einer die Elektrizität nicht leitenden, etwas hervorragenden Fassung bestehen, welche die —■ gewöhnlich plattenförmigen — Elektroden' derartig umschließt, daß durch das Aneinanderfügen der Elemente zwischen den Elektroden Hohlräume zur Aufnahme der Elektrolyte vorhanden sind. Diese Hohlräume können durch zwischengefügte Diaphragmen in zwei Abteilungen geschieden werden, von denen die eine einen Anodenraum, die andere einen Kathodenräum bildet. Die äußere Begrenzung oder der Umfang der plattenförmigen Elemente ist kreisförmig oder vieleckig, mit einer metallenen Hülle versehen oder ohne solche. Kanäle und , Öffnungen in der Fassung der Elektroden und den Wandungen der Hohlräume vermitteln den Zu- und Austritt und die Zirkulation der Elektrolyte, sowie das Entweichen der durch die Elektrolyse erzeugten Gase.

Die Neuerungen, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung ausmachen und die Erfüllung der erwähnten Anforderungen besser als bisher ermöglichen, beziehen sich auf die ■ Gestaltung der Elemente solcher. Apparate mit

doppelpoligen Elektroden, welche mit Diaphragmen versehen sind und bei denen die Elektrolyte in stetiger Strömung sämtliche gleichnamige Zellen der Reihe, nach durchfließen.

Zu der Zeichnung, welche zur Erläuterung und Beschreibung der Neuerungen dienen soll, ist zu bemerken, daß sie beispielsweise einen Apparat darstellt, dessen Elemente kreisförmige

ίο Gestalt haben und bei denen die Elektroden aus vier Platten zusammengesetzt sind, daß aber das Wesentliche der Einrichtung auch für Apparatelemente von rechteckiger oder vieleckiger Form und mit anderer Teilung der Elektroden gültig ist.

Wiewohl die Elektrodenräume auf jeder Seite einer Platte durch senkrechte Sprossen f aus nichtleitendem Materiale in vier Abteilungen α, α, α, α (Fig. 1) geschieden sind, so bilden sie

doch vermöge von Öffnungen g in den über die Elektrodenflächen hinausragenden Teilen der Sprossen auf jeder Seite einen gemeinschaftlichen Raum, auf der einen Stirnseite der Platte den Anodenraum, auf der anderen den Kathodenraum. Die zwischen je zwei benachbarten Platten einander zugekehrten ungleichnamigen Elektrodenräume sind getrennt durch das zwischenliegende Diaphragma.

Über den beiden Elektrodenräumen jeder Platte sind, von diesen durch eine wagerechte Scheidewand b, b getrennt, zwei sogenannte Schäumkammern d, d vorhanden. Eine derselben steht durch Kanäle e (in Fig. 1, 2 und 5) mit dem Kathodenraume, die andere durch gleiche Kanäle mit dem Anodenraume der Platte in Verbindung. Diese Kanäle, welche von der oberen Begrenzung der Elektrodenräume ausgehen, verlaufen in etwas schräger Richtung ansteigend in der Scheidewand b, b und öffnen sich nach den Schäumkammern in der Weise, daß in allen Elementen des Apparats die Schäumkammern der gleichnamigen Elektrodenräume auf derselben Seite, d. h. rechts oder links liegen. Jede der Schäumkammern hat im Innern eine im allgemeinen den Stirnflächen der Platten parallel verlaufende Scheidewand c, welche vom Boden der Kammer nicht ganz bis zur Decke reicht. In der Decke der Schäumkammern befindet sich eine nach außen führende Öffnung m (Fig. 1), welche während des Betriebes durch einen Deckel η dicht verschlossen ist. Da die Kammern nach beiden Stirnseiten der Platten offen sind, so erhalten sie einen Abschluß erst durch das Aneinanderfügen der Platten, und zwar nur in ihrem unteren Teile vermöge der Querwände c, c. In ihrem oberen Teile dagegen bleiben sämtliche gleichnamigen Schäumkammern über den Scheidewänden in Verbindung und bilden zwei

Kanäle zur Ansammlung der verschiedenen Gase und ihrer Abführung nach außen. Die Anbringung der Schäumkammern hat den Zweck, daß erstens die Oberfläche der Elektrolyte in ihnen und nicht in den Elektrodenräumen liegt, und zweitens, daß die Flüssigkeit, welche durch die von den Elektroden aufsteigenden Gase ins Schäumen gerät, sich setzt. Jede der Schäumkammern steht außen mit dem gleichnamigen Elektrodenraume derselben Platte (mittels der Kanäle e) auch mit demjenigen der nächstfolgenden Platte in Verbindung, und zwar auf folgende Weise: Von dem Boden der Kammern führt in der zwischen zwei Elektrodenteilen befindlichen Sprosse f,f ein Kanal h (Fig. 3 und 5) abwärts, welcher seitliche Öffnungen g, g nach den Elektrodenteilräumen hat. Die zu jeder Kammer gehörige Scheidewand c umfaßt auf dem Boden der Kammer die Mündung des abwärts führenden Kanals h (Fig. 5) derartig, daß dieser in die Schäumkammer der vorhergehenden Platte mündet, wie dieses in den Schnitten B-B und E-E ersichtlich ist. Diese Anordnung der Scheidewand c bewirkt, daß die Elektrolyte sämtliche Elektrodenräume der Reihe nach durchströmen und verhindert, daß die auf verschiedenem elektrischen Potential stehenden gleichnamigen Elektrolyte benachbarter Schäumkammern sich unmittelbar berühren.

Die elektrolytische Flüssigkeit fließt also beispielsweise aus der einen Schäumkammer der Anodenreihe durch die Kanäle h und Öffnungen g der nächsten Platte in den Anodenraum dieser Platte, steigt in diesem nach oben und durch die Kanäle e in die zugehörige Anodenschäumkammer, durchströmt diese und geht durch die Kanäle h wieder abwärts zu dem folgenden Anodenraum usw. Natürlich kann der Weg der Flüssigkeit auch umgekehrt verlaufen.

Unter den Elektrodenräumen ist jede Platte zweckmäßig von· zwei Öffnungen i,i (Fig. 1, 2 und 5) durchbrochen. Diese Öffnungen bilden nach dem Aneinanderfügen der Platten zwei durch den ganzen Apparat verlaufende Kanäle, welche durch die Endflächen des Apparats nach außen führen Und dort einen Verschluß und Anschluß an äußere Rohrleitungen haben. Die Längskanäle stehen durch die seitlichen Abzweigungen k, k in Verbindung mit den von jeder Schäumkammer in der Fassung der Elektroden abwärts führenden Kanälen h und durch deren seitliche Öffnungen g mit den Elektrodenräumen, der eine mit den Anodenräumen, der andere mit den Kathodenräumen. Die Kanäle dienen zum Entleeren oder Füllen der Elektrodenräume am Anfang oder Ende einer Betriebsperiode. Während des Betriebes sind sie gegen die Elektrodenraume durch das konische Ende eines in dem senkrechten Kanäle stehenden Stabes / (Fig. 3) abgesperrt. Die Stäbe bestehen aus Glas, Porzellan oder einem

anderen durch die Elektrolyte nicht angreifbaren Materiale. Sie ragen mit ihrem oberen Ende bis unter die von den Schäumkammern nach außen führenden Öffnungen. Zum Zwecke des Füllens oder Entleerens des Apparats werden die Stäbe nach Öffnen des Deckelverschlusses herausgenommen oder angehoben. Damit während des Füllens oder Entleerens die Höhe des Flüssigkeitsstandes zu beiden

ίο Seiten der Diaphragmen stets dieselbe ist, sind auf beiden Kanälen bezw. auf den äußeren Rohranschlüssen Wasserstandsröhren zur Beobachtung aufgesetzt, um durch Regelung der Absperrvorrichtungen stets gleich hohen Flüssigkeitsstand in sämtlichen inneren Räumen zu erhalten.

Die Platten für die Aufnahme der einpoligen Elektroden (an denen die Zuleitung der Elektrizität geschieht) haben dieselben inneren Einrichtungen wie die der zweipoligen, nur daß in ihnen nur ein Elektrodenraum vorhanden ist.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Elektrolytischer Apparat für kontinuierlichen Betrieb mit filterpressenartig zusammengefügten und voneinander durch Diaphragmen getrennten doppelpoligen Elektrodenplatten, dadurch gekennzeichnet, daß über der Gesamtheit der Elektrodenräume sich zwei parallele, beim Zusammenlegen der Einzelplatten entstehende, gegeneinander vollkommen abgeschlossene Reihen von durch Durchbrechungen (d, d) in der oberen Elektrodenfassung gebildeten Schäumkammern hinziehen, von denen jede einzelne Kammer von der benachbarten, zu derselben Reihe gehörigen durch eine nicht bis zur Decke reichende Scheidewand (c) getrennt ist und, soweit sie der einen Reihe angehört, nur mit den Anodenräumen und, soweit sie der anderen Reihe angehört, nur mit den Kathodenräumen in Verbindung steht, und zwar durch Kanäle, welche sich einerseits von der Oberkante der Elektrodenräume durch die sie von den Schäumkammern trennende Wand (b) und andererseits von dem unteren Teile der Elektrodenräume durch die senkrechte Fassung der Elektroden nach dem Boden der Schäumkammern erstrecken (e bezw. g und f), so daß der Elektrolyt auf seinem Wege von dem einen nach dem nächstfolgenden gleichnamigen Elektrodenraum immer eine Schäumkammer passieren muß.
2. 2. Eine Ausführungsform des elektrolytischen Apparates gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte unterhalb der Elektrodenräume von zwei Öffnungen (i) durchbrochen ist, welche nach dem Aneinanderfügen der Platten zwei den ganzen Apparat durchziehende und durch dessen Endplatten nach außen sich öffnende Kanäle bilden, und daß von diesen Kanälen durch Abzweigungen (k) der eine mit sämtlichen Anodenräumen, der andere mit samtliehen Kathodenräumen des Apparats in Verbindung steht, welche Verbindung während des Betriebs durch das untere Ende von in den senkrechten Kanälen (h) stehenden und von den Schäumkammern aus anzuhebenden oder zu senkenden Stäben (I) aufgehoben, während des Füllens und Entleerens des Apparats aber durch Anheben der Stäbe (I) hergestellt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.