DE1592031A1 - Power supply and sealing of the electrodes in an electrolysis cell - Google Patents

Power supply and sealing of the electrodes in an electrolysis cell

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DE1592031A1
DE1592031A1 DE19661592031 DE1592031A DE1592031A1 DE 1592031 A1 DE1592031 A1 DE 1592031A1 DE 19661592031 DE19661592031 DE 19661592031 DE 1592031 A DE1592031 A DE 1592031A DE 1592031 A1 DE1592031 A1 DE 1592031A1
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anodic
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Umberto Giacopelli
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Solvay SA
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    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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    • C25B9/60—Constructional parts of cells
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Description

V.V.

Societa Chimica Dell'Aniene,
Rosignano-Solvay» Livorno / ItalienSocieta Chimica Dell'Aniene,
Rosignano-Solvay »Livorno / Italy

Stromzuführungen und.Versiegelung der Elektroden in einer Elektrolysenzelle,Power supply and sealing of the electrodes in an electrolysis cell,

Priorität j Belgische PatentschriftPriority j Belgian patent specification

Wr. 22X211 vom 29.12*1965.Wr. 22X211 from December 29th * 1965.

674 452674 452

Die Erfindung betrifft eine neue Art der Speisung mit elektrischem Strom und der Versiegelung der Elektroden in einer Elektrolysenzelle von dem Typ, welcher eine Reihenfolge paralleler Elektroden umfaßt·The invention relates to a new way of supplying electricity and sealing the Electrodes in an electrolytic cell of the type which has a series of parallel electrodes includes

Obwohl sie sich in einer allgemeinen Art auf die Befestigung ύοώ. Elektroden in einer beliebigen waagerechten, senkrechten oder schrägen Trennwand einer Zelle anwenden läßt, bezieht sich die Erfindung ganz besonders auf die Speisung und Versiegelung von Anoden in der Basis einer Diaphragmazelle, welche für die Elektrolyse wassriger Lösungen- von Alkalihalogeniden bestimmt ist.Though they relate to the attachment ύοώ in a general way. Electrodes can be used in any horizontal, vertical or inclined dividing wall of a cell, the invention relates particularly to the feeding and sealing of anodes in the base of a diaphragm cell, which is intended for the electrolysis of aqueous solutions of alkali halides.

In den üblichen Zellen dieses Typs sind die Anodenplatten senkrecht in der Basis mittels einer Bleischicht befestigt, welche die elektrischen Kontakte sichert, und mit einer Zement- und einer Asphaltschicht überzogen. In dieser Bleischicht sind Zuführungsstangen für den Strom senkrecht zu den Anodenplatten eingebetteteIn the usual cells of this type, the anode plates are perpendicular in the base by means of a lead layer attached, which secures the electrical contacts, and with a cement and an asphalt layer overdrawn. In this lead layer, feed rods for the current are perpendicular to the Embedded anode plates

Diese Art der Speisung mit elektrischem Strom undThis type of supply with electricity and

00984 3/149/ ~ 2 " '00984 3/149 / ~ 2 "'

4 BAD4 BA D

Versiegelung der Anoden ist mit ernsthaften Mangeln verbunden, deren hauptsächlichsten die folgendenSealing of the anodes is associated with serious defects, the main ones of which are as follows

- Bei der Blektrolysentemperatur erleidet die Ae- ' phaltschicht eine Erweichung, welche eine Verschiebung hervorrufen kann·- At the electrolysis temperature, the aphalt layer undergoes a softening, which a shift can cause

- Durch Umsetzung mit dem an den Anoden gebildeten Halogen kann die Asphaltschicht Veranlassung zur Bildung organischer halogenierter Verbindungen geben, welche sie verunreinigen»- By reaction with the halogen formed on the anodes, the asphalt layer can give rise to Formation of organic halogenated compounds which contaminate them »

- Bs ist unmöglich, während der Elektrolyse eine bestimmte Anode (oder Anodenreihe), welche zu zerfallen oder sich zu verschlechtern beginnt, zu ersetzen. Tatsächlich erfordert das Ersetzen der Anoden nicht nur das völlig Zerstören der Schutzschichten sondern auch das Schmelzen der gesamten Bleimasse, welche die Stromzuführungen umgibt ehenso wie die Basen aller Anoden. Aus diesen schwerwiegenden wirtschaftlichen Erwägungen wird ein derartiger Ersatz nur am Ende eines Lebenszyklus der Zelle ausgeführt»- Bs is impossible, during the electrolysis, a certain anode (or anode row) which to decay or deteriorate begins to replace. In fact, that requires replacing of the anodes not only completely destroys the protective layers but also melts the total lead mass, which surrounds the power supply lines, as do the bases of all anodes. the end Such serious economic considerations will only end up with such a replacement Life cycle of the cell carried out »

- Die gewaltige in die Basis der Zelle gegossene Bleimasse zieht sich bei der Verfestigung zusammen· Hieraus ergibt sich ein unvollständiger Kontakt Blei - Anode, «elcher kitelH bedeutenden Spannungsabfall verurascht. Der Ersatz des Bleie durch eine sich beim Abkühlen ausdehnende Legierung, beispielsweise eine Blei-Bismuth-Legierung, würde aber einen beträchtlichen Kostenaufwand bedeuten, welcher sich unweigerlich auf die Produktionskosten auswirken würde·- The huge mass of lead poured into the base of the cell contracts when it solidifies This results in incomplete contact between the lead and anode, which is important Voltage drop. The replacement of the leads by an alloy that expands on cooling, for example a lead-bismuth alloy, but would mean considerable costs, which inevitably arise would affect production costs

- Beim Gießen des Bleis kann sich an der Zwischenfläche Blei - Anode oder Blei - Stromzuführung ein Oxydfilm bilden, welcher nicht von der Art ist, den elektrischen Widerstand des Ganzen zu verbessern«- When the lead is poured, there may be lead - anode or lead - power supply at the interface form an oxide film which is not of the kind to increase the electrical resistance of the whole to enhance"

Die Erfindung ermöglicht alle diese übelstände zu beseitigen. Sie betrifft ein neues Verfahren der Speisung mit elektrischem Strom und der Versiegelung 009843/U9A BADORIG.NALThe invention makes it possible to eliminate all of these inconveniences. It concerns a new method of supplying electricity and sealing 009843 / U9 A BADORIG.NAL

der Anoden in der Basis (oder im Deckel) einer Diaphragmazelle, welche insbesondere für die Elektrolyse wässriger Lösungen von Natriumchlorid bestimmt ist·the anodes in the base (or in the lid) of a diaphragm cell, which is used in particular for electrolysis aqueous solutions of sodium chloride is intended

Gemäß der Erfindung setzt sich die anodische Gesamtheit aus mehreren Blöcken zusammen, wobei jeder Block von einer Stromzuführungsstange, angelötet an ein oder mehrere TJ-Profile, dargestellt wird, weiche sich parallel zu der Stange über die ganze Breite der Zelle erstrecken und dazu bestimmt sind, das Ende der Anodenplatten aufzunehmen, welche darin mittels einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt versiegelt werden·According to the invention, the anodic assembly settles from several blocks together, each block from a power supply rod, soldered on on one or more TJ profiles, which are parallel to the rod over the whole Extend width of the cell and are designed to accommodate the end of the anode plates, which are sealed inside by means of an alloy with a low melting point

Die folgende Beschreibung, erläutert durch die Zeichnungen, betrifft eine,Zelle mit Graphitanoden, welche in der Basis befestigt sind«. Selbstverständlich kann die Erfindung sich auch auf andere Elektroden, beispielsweise aus platiniertem Titan, beziehen, welche in einer beliebigen Wand der Zelle oder in ihrem Deckel befestigt sind*The following description, explained by the Drawings, relates to a "cell with graphite anodes fixed in the base". Of course The invention can also apply to other electrodes, for example made of platinum-plated Titanium, refer to which in any wall are attached to the cell or in its lid *

Die Zeichnungen stellen dar:The drawings show:

Fig. 1 eine Aufsicht auf die gesamte anodische Anordnung einer Elektrolysenzelle;Fig. 1 is a plan view of the entire anodic arrangement an electrolysis cell;

Fig. 2 einen Anodenblock in der Aufsicht;·2 shows a top view of an anode block;

Fig. 3 und 4 senkrechte Schnitte durch den Block, der erste nach Linie a-a', der zweite nach Linie b-*';Fig. 3 and 4 vertical sections through the block, the first according to line a-a ', the second according to Line b- * ';

Fig. 5 einen Querschnitt in größerem Maßstab von einer Abwandlung der Erfindung mit den . Anodenblöcken befestigt nebeneinander in der Basis der Zelle·FIG. 5 is a larger-scale cross-section of FIG a modification of the invention with the. Anode blocks attached side by side in the base of the cell

In den fünf Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen auch die gleichen Teile· In the five figures, the same reference numerals also denote the same parts

Die Anodenblöcke werden außerhalb der Zelle in Formen hergesteilt. Jeder Block umfaßt eine Stromzuführung 1, im allgemeinen aus Kupfer, einen oder mehrere U-Proflie 2 aus einem den Strom gut leiten-The anode blocks are in outside the cell Shapes made. Each block includes a power supply 1, generally made of copper, one or more U-profiles 2 from one that conduct the current well-

■ a 4 «. ■ a 4 «.

den Material (Kupfer, Aluminium, Eisen usw) angebracht oberhalb der Stromzuführung in Kontakt mit dieser und in seiner. Verlängerung eine oder mehrere parallele Reihen von Anoden 3» welche an ihrer Basis in diesen Profilen mittels einer Legierung mit wesentlich niedrigerem Schmelzpunkt als Blei versiegelt sind, und schließlich eine Bleischicht welche um die Profile gegossen ist, zu der Zusammenstellung gehört und an der Starrheit des Blocks ebenso wie an der elektrischen Verbindung zwischen Stromzuführungsstange und Profilen teilhat»the material (copper, aluminum, iron, etc.) attached above the power supply in contact with this and in his. Extension one or more parallel rows of anodes 3 »which at their These profiles are based on an alloy with a significantly lower melting point than lead are sealed, and finally a layer of lead cast around the profiles, belonging to the assembly and to the rigidity of the block as well as participating in the electrical connection between the power supply rod and the profiles »

Die Anodenblöcke sind in die Basis aus Beton 6 eingesetzt (Fig. 5). Sie werden nebeneinander mittels eines gegebenenfalls bewehrten Zementmörtels oder.eines Polyesterharzes befestigt, welche gegen die warme chlorhaltige Lauge widerstandsfähig sind» Zwecks größerer Bequemlichkeit kann man wie oben angegeben arbeiten, aber ohne die Anoden zuvor zu befestigen. In diesem Falle erwärmt man die U-Pr" of lie. bis zum Schmelzen der Versiegelungslegierung, welche sie einsehließen, und man führt mittels eines geeigneten Formbretts die Enden der Graphitplatten dort ein, welche zuvor verkupfert und verzinnt wurden·The anode blocks are in the base made of concrete 6 used (Fig. 5). They are placed side by side by means of an optionally reinforced cement mortar or attached to a polyester resin, which is resistant to the warm chlorine-containing lye » For greater convenience, one can operate as indicated above, but without first closing the anodes attach. In this case, the U-Pr "of lie. Is heated until the sealing alloy melts, which they locked in, and the ends of the graphite plates, which were previously copper-plated and tinned, are introduced by means of a suitable molding board became·

Schließlich gießt man auf das Blei und die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt eine Schutzschicht 8. Dieser Überzug kann wie in den üblichen Zellen aus einer Schicht Zement und Asphalt bestehen, aber dieser oder diese werden vorteilhafterweise durch ein Polyesterharz ersetzt, welches feuchtem Chlor und chlorhaltiger warmer Lauge widersteht·Finally, a protective layer is poured over the lead and the low melting point alloy 8. This coating can consist of a layer of cement and asphalt, as in the usual cells, but this or these will be beneficial replaced by a polyester resin, which contains moist chlorine and warm lye containing chlorine resists

Die unmittelbare Nachbarschaft Anoden - Profil läßt die Benutzung von Versiegelungslegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt zu, welche ein leichtes Zusammenziehen bei der Verfestigung (Pb-Sn Legierung) aufweisen, ohne daß man einen nennenswerten Spannungsverlust befürchten muß·The immediate vicinity of the anode profile allows the use of sealing alloys with a low melting point, which causes a slight contraction during solidification (Pb-Sn alloy) without having to fear a significant loss of voltage

Andererseits die Mindestmenge" .an erforderlichemOn the other hand, the minimum amount "of required

0 098 43/U940 098 43 / U94

BAD ORiGtNALBAD ORiGtNAL

Material für die Versiegelung der Anoden macht die Benutzung von verhältnismäßig kostspieligen sich bei der Verfestigung ausdehnenden legierungen möglich, was einen besseren Kontakt zwischen Anoden und Profilen zur Folge hat· Eine solche Legierung wird in der belgischen Patentschrift 647 406 erwähnt und besteht aus 44,5$ Pb und 55,5$ Bi mit Schmelzpunkt I24°0oiMaterial for sealing the anodes makes the use of relatively expensive ones Alloys expand during solidification, allowing better contact between anodes and profiles results in · Such an alloy is mentioned in Belgian patent specification 647 406 and consists of $ 44.5 Pb and $ 55.5 Bi with Melting point 124 ° 0oi

IJm den Ersatz einer Anode oder einer Anodenreihe vorzunehmen, genügt es, die Legierung indem entsprechenden Prof il zu schmelzen, beispielsweise durch Joule-Effekt»In order to replace an anode or a row of anodes, it is sufficient to replace the alloy with the appropriate To melt the profile, for example by means of the Joule effect »

Wenn die Zelle einen völligen Zyklus vollendet hat und die Graphitanoden ersetzt werden müssen, ist es nicht mehr nötig, wie bei den bisherigen Zellen, das ganze Blei der Basis zu schmelzen und wieder zu gewinnen, was Temperaturen in der Größenordnung von 45O0G erfordert· Es genügt, die Anodenblöcke an Ort und Stelle auf eine Temperatur zwischen 150 und 25O0O gemäß der benutzten Versiegelungslegierung zu erwärmen, die abgenutzten Anoden aus den Profilen herauszunehmen und die neuen Anoden— rei&hen einzusetzen«If the cell has completed a complete cycle and the graphite anodes have to be replaced, it is no longer necessary, as to melt at the previous cells, all lead to the base and to win again, which requires temperatures of the order of 45O 0 G · It is sufficient to heat the anode blocks on the spot to a temperature between 150 and 25O 0 O according to the sealing alloy used, remove the worn anodes from the profiles and insert the new anode rows «

IJm den elektrischen Widerstand des Blocks zu verringern, werden die Profile auf den Stromzuführungs stab gelötet. Da das Blei in diesem Falle nicht mehr eine wichtige Rolle in der Leitfähigkeit 'des Ganzen spielt, kann es durch ein nichtleitendes Material, z.B. ein Harz mit hohem Erweichungspunkt, ersetzt werden·In order to reduce the electrical resistance of the block, the profiles on the power supply rod soldered. Since lead no longer plays an important role in the conductivity of the The whole thing can be caused by a non-conductive material, e.g. a resin with a high softening point, be replaced·

Schließlich, da die Stromzuführungsstangen parallel zu den Anodenreihen und den Kathoden angeordnet sindj ist jedes Verrutschen der Anoden, verursacht durch aufeinanderfolgendes Zusammenziehen und Ausdeken der Stangen, ohne Wirkung auf den Abstand der ElektrodenFinally, since the power supply rods are parallel are arranged to the anode rows and the cathodesj any slipping of the anodes is caused through successive contraction and exploration of the rods, with no effect on the distance of the electrodes

009843/U94009843 / U94

BADBATH

Claims (5)

PatentansprücheClaims 1. Anodische Zusammenstellung gebildet aus Reihen paralleler Platten und bestimmt für die Elektrolyse wässriger Lösungen von Alkalihalogeniden in Diaphragmazellen ,dadurch gekennzei chn e t , daß sie durch die Nebeneinanderlage von parallelen Anodenblöcken gebildet ist, von denen jeder »ufait eine Stromzuführungstange in elektrischem Kontakt mit einem oder mehreren U-Profilen aus einem gut leitenden Metall umfaßt, welche parallel zu der Stange angeordnet sind und das Ende der Anodenplatten aufnehmen können, welche darin mittels einer unter 25O0C schmelzenden Legierung versiegelt werden»1. Anodic assembly formed from rows of parallel plates and intended for the electrolysis of aqueous solutions of alkali halides in diaphragm cells, characterized in that it is formed by juxtaposing parallel anode blocks, each of which has a power supply rod in electrical contact with an or comprises several U-profiles made of a highly conductive metal, which are arranged parallel to the rod and can accommodate the end of the anode plates, which are sealed therein by means of an alloy that melts below 25O 0 C » 2· Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 1 , d a durch gekennzeichnet, daß ptiM Sie Anoden von Graphitplatten gebildet sind, deren zu versiegelnde Enden verkupfert und verzinnt sind.2 × Anodic combination of claim 1, a d by in that PTIM They are formed anodes of graphite plates, which are copper-plated and tinned ends to be sealed. 3. Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß jede Stromzuführungsstange und da3 bzw. die entsprechenden U-Profile in eine Masse aus Blei oder Kunstharz hohen Erweichungspunkts eingehüllt sind unter Bildung eines kompakten Blocks, welcher bei seinem Einsetzen in die Zelle sich in eine der in der Wand zu diesem Zweck vorgesehenen Vertiefungen einfügt·3. Anodic assembly according to claim 1, characterized in that each power supply rod and da3 or the corresponding U-profiles are encased in a mass of lead or synthetic resin with a high softening point with the formation of a compact block which, when it is inserted into the cell, becomes one of the in inserts into the wall provided indentations for this purpose 4. Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 1 ,4. Anodic assembly according to claim 1, da durch gekennzeichnet, daß die Anodenplatten in den Profilen nach dem Einsetzen der Blöcke aus Stange - Profil in die Zelle versiegelt werden, und daß eine Schicht aus Polyesterharz dann auf die Versiegelungsbasis gegossen wird, um diese Basis, die Profile und Legierungen gegen den Angriff des feuchten Chlors und der warmen Lauge zu schützen»as characterized in that the anode plates in the profiles after insertion the blocks of rod-profile sealed in the cell and that a layer of polyester resin is then poured onto the sealing base, around this base, the profiles and alloys against the attack of the moist chlorine and the warm To protect lye » 5. Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 4 ,5. anodic assembly according to claim 4, dadurch gekennzeichnet, 00 9 843/U94characterized by 00 9 843 / U94 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL daß eine Zementschicht vor der Schicht aus Polyesterharz gegossen wird, um die Starrheit der Zusammenstellung zu gewährleisten«that a layer of cement in front of the layer of polyester resin is poured to ensure the rigidity of the assembly " 009843/U9A009843 / U9A BADBATH
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