DE1671477B2

DE1671477B2 - Depolarisierte Kathode

Info

Publication number: DE1671477B2
Application number: DE1671477A
Authority: DE
Inventors: Roland Lyon Bachelard; Marc Griffon Du Saintgenis-Laval Bellay
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1965-08-16
Filing date: 1966-08-13
Publication date: 1974-09-19
Also published as: SE329999B; NO116199B; US3527690A; CH461444A; FR1453980A; DE1671477A1; GB1153302A; DE1671477C3

Description

von Löchern 3 von 0,1 mm Durchmesser durchbohrt, die im Abstand von 5 bis 10 cm angeordnet sind. Der Lufteintritt 4 ist mit einem Mengenmesser 5 versehen. Der Luftaustritt 6 ist mit dem Manometer 7 und einem Regelventil 8 versehen. In den Innenraum der Elektrode führt von oben ein Wasserzuführungsrohr oder Abzugsrohr 9, das mit einem Ventil 10 versehen ist. Durch die Löcher 3 tioten Luftblasen 11 nach außen, die beim Aufstieg an der freien Oberfläche das Elektrolysenbad 12 homogenisieren.

Beispiel 1

Eine Kathode des vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 beschnei „.,en Typs wird für die Herstellung von Natriumchlorat verwendet. Sie arbeitet mit einer Stromdichte von 4 A/dm-' in einem Elektrolyt, der eine Dichte von 1,33 und folgende Zusammensetzung hat:

NaClO₃ 400 g/l

NaCl .' 135 g/l

Na₂Cr₃O₇ 7,5 g/l

NaClO 2 7 a/l

Der Elektrolyseur ist mit Graphitanoden versehen. Die porösen Platten bestehen aus Silberfritten von 80 X 80 X 3 mm, die an Messingrahmen befestigt und mit Zinn verlötet sind. Die Lötverbindung und der Rahmen sind mit einer Schutzschicht aus Acrylharz überzogen. Die Gesamtanordnung aus porösen Platten und Rahmen hat eine Höhe von 820 mm und eine Breite von 250 mm. Der Innenraum hat an jeder Seite drei Löcher von 0,1 mm Durchmesser.

Die Werte des Kathodenpotentials am oberen und unteren Ende der Kathode sowie der Klemmenspannung wurden bei Normalbetrieb der Kathode ermittelt und mit den Werten verglichen, die für eine gleiche Kathode ermittelt wurden, die jedoch am unteren Teil nicht mit kalibrierten Löchern versehen war.

	Druck der	Gesamt
Kathode	zuge führten	luft
	Luft	menge
	g/cm²	1/Std.
Ohne
Löcher	300	100
Mit
Löchern	300	112

Kahoden-

potential

mV

oben

unten

830
855

930
955

Klemmenspannung

3,15
2,70

Die Bewegung, die durch das Einblasen von Luft am unteren Teil der Elektrode hervorgerufen wird, bewirkt die Homogenisierung des Elektrolyten. Die Wirksamkeit der Vorrichtung ergibt sich aus dem Gewinn, der hinsichtlich des Wertes der Klemmenspannung des Elektrolyseurs ermittelt wurde. Ein weiterer Vorteil der Homogenität, der hier nicht erscheint, ist ebenfalls den Chloratherstellern bekannt. Es handelt sich um den Gewinn, der hinsichtlich der Faraday-Ausbeute erzielt wird. Zwischen einer Zelle ohne Bewegung und einer Zelle mit Bewegung laut sich zur Zeit ein Unterschied von fünf Punkten in der Ausbeute zugunsten des homogenisierten Bades feststellen.

Beispiel 2

Eine Elektrode, die mit der in Beispiel 1 beschriebenen identisch ist, wird vorher geflutet, indem die Luftzufuhr 10 Minuten unterbrochen wird. Der Elektrolyt dringt in den Innenraum ein und füllt ihn fast vollständig aus. Nach 10 Minuten wird Luft unter einem Druck von 500 g/cm² eingeblasen. Der Innenraum der Elektrode ist in 5 Minuten geleert, und 3 Minuten später treten Luftblasen durch die kalibrierten Löcher aus. Die Kathode arbeitet nunmehr mit einer Luftzufuhr von 1201/Std. unter einem Druck von 330 g/cm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 öffnungen aufweist, durch die Blasen des depolari- Patentanspiiiche: sierenden Gases, das in den Innenraum der Kathode ein°eführt wird, entweichen.

1. Senkrechte, durch em ins Innere eingeführ- Die Erfindung ist auf ^^^^^"^ tes sauerstoffhaltiges Gas depolarisierte poröse 5 Elektrode, die auf threr ganzen se.thchen Oberflache Kathode für mit wäßrigen Elektrolyten betriebene arbeitet (hierbei s.nd die Locher über den ganzen Elektrolysezellen, insbesondere für die Herstel- Umfang des Fußes verteiU, anwendbar.

lung von Alkalichloraten, gekennzeichnet Der Innenraum der elektrode hat ferner einen

durch im unteren Kathodenteil angeordnete oberen Gasaustntt mrt Regelventü und Manometer,

kalibrierte, gleichmäßig verteilte öffnungen sowie io Die Regelung der m die Elektrode eintretenden Luft-

jeweils einer Gaseintritts-Austrittsleitung. menge und der oben austretenden Gasmenge in

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Kombination mit der Bemessung der Locher ermogzeichnet, daß die kalibrierten Öffnungen unterhalb licht die Einstellung des Gasdruckes, der dem Elekdes unteren Endes der aktiven K^thodenober- trolyten durch die Poren der Elektrode entgegenfläche angeordnet sind. 15 wirkt, und der Menge dieses Gases, das durch das

3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Bad zwischen den Elektroden nach oben steigt
gekennzeichnet, daß in der Gasaustrittsleitung ein Diese Vorrichtung hat unter anderem den Vorte:!. Regelventil und Manometer angeordnet sind. daß sie die Homogenisierung des Elektrolysenbades

4. Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 3. da- in den schwierig .zugänglichen Räumen zwischen den durch gekennzeichnet, daß im Innenraum der 20 Elektroden ermöglicht. Die Gasblasen ersetzen hie·- Kathode Leitunsen zum Ein- oder Ableiten von bei die Wasserstoffentwicklung an der Kathode, die Wasser angeordnet sind. durch die Verwendung der Depolansationskathocie

unterdrückt wird. Die Homogenisierung des Bades, die für gutes Funktionieren des Elektrolyseurs sehr

25 wichtig "ist. wird auf diese Weise wieder erreich:.

Ferner ist diese Bewegung des Bades regelbar.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß cl:r

Bei gewissen in Lösung durchgeführten Elektro- Erfindung ist die Leichtigkeit, mit der die Elektrode lysen tritt eine Polarisationserscheinung der Elek- in Fällen", in denen sie als Folge einer unbeabsichtroden auf, die einen nicht unbeachtlichen Energie- 30 tigten Unterbrechung der Zufuhr des Depolarisatiomverlust bedeutet. Dies ist um so unangenehmer, als gases gefüllt und durchtränkt wird, wieder in de α diese Energie, wenn sie an der Kathode wirksam normalen Betriebszustand gebracht und gewaschen wird, häufig für die Entwicklung von Wasserstoff, werden kann. Da die Elektrode im allgemeinen der in manchen Fällen schwierig zu verwerten ist, hydrophob ist, können eine Waschung und Spülung völlig verlorengeht. Es wurde bereits vorgeschlagen. 35 mit enthärtetem Wasser in gewissen Fällen genügen, poröse Kathoden zu verwenden, die durch Sauerstoff um sie wieder in den Betriebszustand zu bringen. Die depolarisiert werden, um diesen Energieverlusl zu erfindungsgemäße Elektrode, die am oberen Teil mit begrenzen. Diese Kathoden bestehen aus porösen einer Vorrichtung zur Einführung von Wasser unter Elementen mit katalytischen Eigenschaften und wer- Druck versehen ist. das im unteren Teil des mittleren den von innen mit Sauerstoff oder einem sauerstoff- 40 Innerraums der Elektrode austritt, ermöglicht die haltigen Gas gespeist, das durch die Elektrode auf Durchführung der Waschung und Spülung in situ Grund ihrer porösen Struktur diffundiert. Die Ent- unter ausgezeichneten Bedingungen. Nach der Einwicklung von Wasserstoff wird auf diese Weise unter- stellung des oberen Luftaustrittsventils wird Luft drückt. Diese Arbeitsweise, die vom Brennstoffele- eingeblasen, um den Elektrolyten durch die unteren ment entlehnt wurde, ermöglicht die Rückgewinnung 45 kalibrierten Löcher nach außen zu drücken. Aneines kleinen Teils der Energie, die für die Wasser- schließend wird der Innenraum der Elektrode mit Stoffentwicklung eingesetzt wird. Beim technischen Wasser gefüllt, das anschließend mit Luftdruck ausEinsatz ergeben sich jedoch Schwierigkeiten auf getrieben wird. Dieser Vorgang wird nach Bedarf Grund der Abmessung der notwendigen Elektroden. wiederholt, und das Luftaustrittsventil wird vor der Es besteht die Gefahr, daß die poröse Kathode 50 Wiederaufnahme des normalen Betriebs wieder auf »ersäuft«, d. h., daß Flüssigkeit durch ihre porösen die Anfangseinstellung gebracht.
Wände in das Innere der Kathode eindringt. Ferner Wenn der Elektrolyt so lange im Innern der Kaverläuft die Elektrolyse ungleichmäßig in Richtung thode geblieben ist, daß Kristalle die Löcher verder Höhe, wenn die Elektrode senkrecht angeordnet stopfen, wird zuerst der Elektrolyt im Innern der ist, was im allgemeinen der Fall ist. 55 Kathode entfernt und durch reines Wasser ersetzt, Die Erfindung ermöglicht es, den Betrieb von um die verstopfenden Kristalle aufzulösen. Diese Elektrolyseuren mit Depolarisationselektroden zu er- Anordnung ermöglicht die Spülung der Kathode, leichtern. Sie betrifft eine Verbesserung von porösen ohne sie auszubauen.

senkrechten Kathoden für die Depolarisation durch In F i g. 1 ist schematisch im Schnitt eine Ausfüh-

ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft oder ein belie- 60 rungsform der erfindungsgemäßen Kathode mit Zu-

biges anderes Brenngas, und ihre Anwendung auf behör dargestellt.

Elektrolysezellen, die mit wäßrigem Elektrolyt arbei- Die Depolarisationskathode 1 besteht aus zwei ten und insbesondere für die Herstellung von Alkali- porösen Platten von 3 mm Dicke. Der Porenraum chloraten verwendet werden. beträgt insgesamt etwa 50 %. Der Porendurchmesser Die erfindungsgemäße Kathode ist dadurch ge- 65 beträgt 2 bis 10 μ. Diese Platten sind an einem Mekennzeichnet, daß sie am unteren Teil, vorzugsweise tallrahmen befestigt, der gegebenenfalls durch eine in einer Höhe unterhalb des unteren Endes ihrer Isolierharzschicht geschützt ist. Der Boden des Innenaktiven Oberfläche, kalibrierte, gleichmäßig verteilte raums 2 hat Wände einer Dicke von 1 mm. Er ist