DE1948803C - Elektrolytische Zelle zur Verwendung bei der Elektrolyse von Alkalimetallhalo genlosungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine eluktrolytische Zelle mit Berührungspunkt zum Gesamtwiderstand summier! Zellboden, Badkasten, Anoden und mit einer Membran wird. Ein zusätzlicher und offenkundiger Nachteil überzogene Kathode, zur Verwendung bei der Elektro- liegt darin, daß die Anoden selbst langsam schlechter lyse von Alkalimetallhalogenlösungen. werden und nach einer gewissen Zeitdauer ausZellen zur Elektrolyse wäßriger Alkalimetallhalogen- 3 gewechselt werden müssen. Dieses Auswechseln erlaugen mit Membranaufbau benutzen im allgemeinen fordert ziemlich viel Mühe und Kosten, da die restlichen eine gelochte oder perforierte metallische Kathode Teile der Anodenblätter von Hand au* dem Zellboden und eine fluiddurchlässtge Membran, die die Kathode entfernt werden müssen, ehe neue Anoden eingebettet überdeckt, wodurch eine Strömung des Elektrolyten werden können.

von der Anodenkammer durch die Membran und io Weitere Nachteile und Beschränkungen ergeben

Kathode in die Kathodenkammer ermöglicht ist. Da- sich aus der Art des Anodenwerkstoffs selbst. Zum

durch, daß die fluiddurchlässige Membran die Anoden- Beispiel ist Graphit nicht vollkommen stabil gegen

und Kathodenkammer trennt, verhindert sie dk die korrodierende Wirkung der Lauge, besonders

störenden Wirkungen von Konvektionsströmen und nicht bei den hohen Temperaturen, die der Betrieb

Gasevolution und unterbindet im allgemeinen das 15 mit hohen Stromdichten mit sich bringt. Aus diesem

Wandern von Hydroxyl-Ionen zur Anode. Die heut- Grund werden Graphitanoden schlechter, wobei sie

zutage am meisten verwendeten Zellen mit Membran- die Zellgase mit Kohlenstoffdioxyd und organischen

aufbau sehen eine Zirkulation des Elektrolyten vor, Verbindungen verunreinigen. Die Lauge in der Zelle

wobei die Membrane und die Kathoden waagerecht wird außerdem mit organischen Verbindungen ver-

oder senkrecht angeordnet sein können. In vielen 20 schmutzt, von denen einige dem Ätzmittel bei Konzen-

Fällen ist die Anordnung senkrecht. Trotz ihrer trationen bis zu 50°/₀ eine blaue Farbe geb;n. Diese

großen Verbreitung erfüllen diese Zellen dennoch Verbindungen übermitteln dem Ätzmittel auch fluores-

nicht alle Anforderungen und haben gewisse Nachteile, zierende Eigenschaften, an denen viele Verbraucher

die weitere Abwandlungen und eine noch weiter- des Ätzmittels Anstoß nehmen. Außerdem ist zu

gehende Verbesserung begrenzen. 25 bedenken, daß Graphit, wenn es auch ein wirksamer

Größtenteils ist diese Begrenzung der Tatsache Leiter für Elektrizität ist, dennoch im Vergleich zu

zuzuschreiben, daß die meisten heutzutage in Betrieb einigen der in neuerer Zeit zur Verfügung stehenden

befindlichen Zellen Graphit als Anodenwerkstoff Werkstoffe einen hohen Widerstand hat. Zum Beispiel

verwenden. Im allgemeinen haben die Anoden die kann der Widerstand von Graphit bis zu 500mal so

Form flacher senkrecht angeordneter Blätter, deren 30 groß sein wie der von Kupfer.

untere Enden im Zellboden bzw. in der Zellbasis ein- Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, gebettet sind. Eine typische einrichtung zum Ein- daß die Zellflüssigkeit und das Chlorgas mit gepflanzen dieser Anodenblätter in den Zellenboden chlorten organischen Stoffen verunreinigt werden, ist in der USA.-Patentschrift 2 987 563 (entsprechende die aus der Chlorierung des Graphits, der Graphitdeutsche Patentschrift 1 108 673) beschrieben, welche 35 imprägniermittel, des Asphalts oder anderer zum vorsieht, die Anodenblätter in Schlitze einzusetzen, Abdichten und Isolieren de,, Zellbodens verwendeter die von einer Vielzahl leitfähiger Metallgitter, üblicher- Stoffe herrühren.

weise Kupfergitter, gebildet sind. Um den elektrischen In jüngster Zeit hat es in der Chlor-Ätzmittel-Kontakt zu verbessern, ist es dann üblich, eine ver- Industrie eine Entwicklung dimensionsstabiler Anoden bindende Schicht aus einem elektrisch leitfähigen 40 gegeben. Wie schon der Name besagt, haben diese Werkstoff, beispielsweise geschmolzenem Blei, auf- Anoden die vorteilhafte Eigenschaft, Strom mit zubringen, die gleichzeitig zum Erhöhen der elek- verhältnismäßig niedrigen Chlor-Überspannungen zu trischen Leitfähigkeit und zum festen Anordnen der leiten, während sie selbst von großer Korrosions-Anodenblätter im leitfähigen Gitter dient. Auf diese beständigkeit gegenüber den in Chlor-Ätzmittel-Zellen elektrisch leitfähige verbindende Schicht wird dann 45 herrschenden Bedingungen sind. Wenn auch dimencin elektrisch isolierender Überzug, z. B. aus Asphalt, sionsstabile Anoden bisher größtenteils in Quecksilberaufgebracht, der den Zugang des korrodierenden zellen verwendet worden sind, so bieten doch die Anolytcn zum Metall verhindert. Daraufhin wird eine Eigenschaften dieser Anoden bedeutsame Vorteile, Zemcntschicht auf die Asphaltschicht aufgebracht, wenn man sie in Zellen mit Membranaufbau veriim den Grundaufbau zu vervollständigen. Es liegt 50 wendet.

auf der Hand, daß ein derartig kompliziertes Verfahren Der Erfindung liegt infolgedessen die Hauptaufgabe eine Reihe Nachteile mit sich bringt. Zum Beispiel zugrunde, eine elektronische Zelle mit Membrangeht ein Teil der wirksamen Anodenoberfläche, der aufbau zu schaffen, die besonders für die Verwendung im allgemeinen bis zn 20°/₀ reicht, für die Verwertung von dimcnsionsstabilen Anoden geeignet ist, mit verloren, da er von den verschiedenen, den Grund- 55 erhöhter Leistungsfähigkeit und höheren Stromuufbau bildenden Stoffen überdeckt ist. Lin weiterer dichten arbeiten kann und doch einfach im Aufbau Nachteil liegt darin, daß die Zementschicht sich im ist.

Gebrauch verschlechtert und daß Teilchen derselben Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung

die Membran verstopfen, wodurch der wirksame vorgesehen, daß der leitende und stützende Zellboden

Obcrflächcnfccrcich derselben beträchtlich verringert 60 Löcher zur Aufnahme von Anodenzwischenstficken

und cmc Spannungscrliöhting nötig wird, wenn eine besitzt, daß über dem Boden eine Lage aus einem

gleichbleibende Stromdichte beibehalten werden soll. elektrisch nichtleitenden Werkstoff, die den ganzen

IJn weiterer bedeutsamer Nachteil dieser Konstruktion Zcllbodcn abdeckt, vorgesehen ist, die zugleich als

liegt darin, daß ein beträchtlicher Widerstand gegen zusammenprcUbarc Dichtung zwischen den Anoden

den Durchlaß von Strom daraus resultiert, daß der 65 und dem Zellboden und über einen Vorsprung

Strom vom äußeren Leiter durch die Kupferbasis, zwischen dem Badkaslen und dem Zellboden dient,

die leitfähige verbindende Schicht und schließlich in und daß dimensionsstabile Anoden jeweils eine

die Graphitanode selbst fließen muß, wobei jeder elektrisch leitfähige Oberfläche, einen die leitfähige

Oberfläche stutzenden Werkstoff und ein Anoden- aus der aus Kupfer und Aluminium bestehenden zwischenstück umfassen, dessen unterer Bereich sich Gruppe hergestellt und besteht lediglich aus einer durch die dichtende Lqge _m die Aufnahmelöcher im flachen, einheitlichen Konstruktion, in dereine Anzahl Zellboden erstreckt und mit einem Flansch auf der Löcher vorgesehen ist, durch die sich die Anodenc° ^au^^stutzV 5 Zwischenstücke erstrecken. Die äußere elektrische ^{hine de}.^rar.^{tlße Zelle b|etet} einen außerordentlich Quelle (Sammelschiene) wird direkt an der. Zellboden niedrigen Widerstand gegen den Durchlaß von Strom angeschlossen, und Strom fließt durch den Boden zu von der !sammelschiene zur Anode, läßt sich leicht den Anodenzwischenstücken. Bei einem zweiten zusammenbauen und rasch auseinandernehmen, hat Ausführungsbeispiel besteht die Zallbodeneinrichtung eine gute Dimensionsgenauigkeit, kann mit höheren io aus einem etwas weniger leitfähigen Werkstoff, Mromdicnten betneben werden, liefert eine größere beispielsweise aus Eisen oder Stahl, und dient haupt-Zellkraft, bessere Natnumchloridumwandlung und sächlich als Stütze für die Zelle. Dieses weniger Sfromausnutzung, ermöglicht die Herstellung höherer leitfähige Material ist wiederum als einheitliche /eilen und damit eine Einsparung an Bodenfläche Konstruktion vorgesehen, in der Löcher angeordnet bietet eine verhältnismäßig konstante Spannung 15 sind, durch die sich die Anodenzwischenstücke wahrend der gesamten Lebensdauer der Zelle, und erstrecken. Allerdings vervollständigt in diesem Fall .his alles im Vergleich zu herkömmlichen Zellen mit eine Reihe von verbindenden Leitern, an die die .'ombranaufbau, in denen Graphitanoden verwendet einzelnen Anodenzwischenstücke anschlicßbar sind, ^;'"· so daß eine direkte aTomverteilung zu den Anoden Vorzugsweise ist vorgesehen daß der Zellboden 20 erfolgt, die Zellbodeneinrichtung.
is einem weniger leitfähigen Metall wie Eisen oder Bei der vereinfachten Konstruktion gemäß der •ahl besteht und eine Anzahl verbindender Leiter Erfindung ist über der gesamten Oberfläche des ZeIlis einem hochleitfähigen Metall über Stifte die bodens eine dünne, elektrisch nicht leitfähige Lage nzelnen Anoden mit Strom versorgt. oder Platte aus einem Werkstoff, vorzugsweise Gummi, Die Erfindung wird im folgenden an Hand von 35 vorgesehen. Titan, welches im allgemeinen unter den Dehnungen eines Ausführungsbeispiels noch näher Bedingungen des Zellbetriebs nicht leitfähig ist, ist läutert. ebenfalls verwendbar, vorausgesetzt, daß Mittel für F i g. 1 ist eine vereinfachte Endansicht einer eine zusammenpreßbare Dichtung, wie Ringe und pischen elektrolytischen Zelle mit Membranauibau Packungen, vorgesehen sind. Auch in dieser nicht-.•.'■:mäß der Erfindung, wobei der Badkasten und die 30 leitenden Lage eines Werkstoffs sind Löcher vori athode aus Gründen der Klarheit weggelassen sind; gesehen, die den Löchern im Zellboden zum Einsetzen F i g. 2 ist eine vereinfachte Seitenansicht eines Teils der Anodenzwischenstücke entsprechen. Im aligner typischen elektrolytischen Zelle mit Membran- gemeinen sind diese Löcher etwas größer als die ii 1 aufbau gemäß der Erfindung, wobei wiederum der Zellboden, um eine Metall-(Zwischenstück)Metall-Radkasten und die Kathode nicht gezeigt sind; 35 (Zellboden)Berührung zu schaffen und gute Maß-F i g. 3 ist eine vereinfachte Ansicht einer Art deckung zu erhalten. Wenn Tuan die nichtleitende Verbindung gemäß der Erfindung zwischen einem Schicht bildet, braucht das Loch jedoch nur die Anodenzwischenstück und dem Zellboden und zeigt gleichen Abmessungen wie die Löcher im Zellboden auch die direkte Verbindung des verbindenden Leiters zu haben. Dieses nichtleitende Material soll als mit dem Anodenzwischenstück, die angewendet wird, 40 Dichtung dienen, um einen Leckverlust der Lösung wenn der Zellboden aus einem weniger leitfähigen um die Anodenzwischenstücke herum in die Löcher, Metall besteht und nicht gleichzeitig als Stütze und durch die sie sich erstrecken, zu verhindern. Gleich-L einrichtung dient; zeitig dient diese nichtleitende Lage auch als Dichtung, F i g. 4 bis 6 zeigen Ausführungsformen der Anoden, um einen Leckverlust der Lösung zwischen dem ZeIldic erfindungsgemäß verwendbar sind. 45 boden und dem Badkasten zu verhindern, und isoliert Aus Gründen der Erläuterung und zum besseren den positiv aufgeladenen Zellboden gegenüber dem Verständnis sei hier auf die Art Konstruktion hin- negativ aufgeladenen Badkasten. Wenn die nichtgewicsen, die in der USA.-Patentschrift 2 987 463 leitende Lage aus Gummi oder einem ähnlichen beschrieben ist, bei der die Kathoden die Form Werkstoff besteht, kann die Fläche, die mit dem Badparalleler, hohler Finger haben, die horizontal on 50 kasten in Berührung steht, mit einer gerippten Oberden beiden einander gegenüberliegenden Seiten des fläche verschen sein, die als Dichtung dient, um eir Badkastens vorstehen und so angeordnet sind, daß Entweichen der Lösung aus der Zelle zu verhindern sie mit den Anoden abwechseln. Die Membran ist Andererseits kann auch ein Wulst an der Gummihierbei auf dem perforierten oder gelochten Kathoden- oberfläche vorgesehen sein, der sich unter dem Ge werkstoff selbst niedergeschlagen. Der Badkasten be- 55 wich* des Badkastens leicht zusammenpressen läßi steht aus einer Innenwand und einer Außenwand aus und eine Dichtung bildet, die durch Aufbringen einei elektrisch leitfähigem Material, wodurch eine Um- geringen Menge eines chemisch inerten Kitts um der fangskammcr zum Sammeln von Kathodenflüssigkeit inneren Umfang der Zelle herum noch wirksamei und Kathodengas gebildet ist. über Schweißnähte gestaltet ist. Sollte die nichtleitende Lage oder Platte sind die Kathodenröhren mit dem Badkasten an 60 aus einem starreren Werkstoff wie Titan bestehen mindestens einer Seite elektrisch verbunden. so muO eine Dichtung aus Gummi od. dgl. vor Die leitende und stützende erfindungsgemäße Zeil- gesehen sein, die dazu beiträgt, das Entweichen dei bodeneinrichtung kann aus einer von zwei Grund- Lösung aus der Zelle zu verhindern,
konstruktionen gewählt sein. Beim ersten und be- Die für die Erfindung verwendbaren, dimensions vorzugtcn Ausführungsbeispiel dient die einheitliche 65 stabilen Anoden umfassen eine elektrisch leitfähig« Konstruktion sowohl als Stutzeinrichtung als auch Oberfläche, einen diese elektrisch leitfähige Oberflächi als elektrisch leitende Einrichtung. Bei diesem Aus- stützenden Werkstoff und ein mit diesem Werkstof führungsbeispiel ist der Boden aus einem Werkstoff in Berührung stehendes Anodenzwischenstück, welche:

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die elektrisch leitfähige Oberfläche stützt und im aus einem als Kathode leitenden und als Anode nichtunteren Bereich einen Flansch hat, wobei sich das leitenden Metall aufweist. Dies ist sowohl wegen der Zwischenstück selbst unterhalb des Flansches so weit niedrigeren Kosten für Kupfer. Natrium oder Aluerstreckt, daß es durch den Zellboden ragt. Die minium vorzuziehen als auch, weil derartige Metalle elektrisch leitende Oberfläche der dimensionsstabilen 5 von Natur aus bessere t-lektrizitälsleiter sind als die Anoden kann aus einem beliebigen Werkstoff be- als Kathode leitenden und als Anode nichtleitenden stehen, der eine ausreichend niedrige Chlor-Über- Metalle. Das Zwischenstück hat im unteren Beteich spannung hat und gegenüber dem Elektrolyten einen flansch, der dazu dient, mit der nichtleitenden chemisch inert und gegenüber den korrodierenden Lage, die den Zellboden überdeckt, in Berührung /u Bedingungen der Zelle widerstandsfähig ist. Diese io treten und gegenüber dem Zellboden eine zusammenelektrisch leitende Oberfläche besteht aus Metallen. preßbare Dichtung zu bilden, durch die ein EntLegierungen. Oxyden, Oxydgemischen von Metallen weichen des Anolyten durch den Zellboden verhindert der Platingruppe und Legierungen, die Gemische wird. Das Zwischenstück hat eine weitere Verlängerung, aus Metalloxyden und Metallen der Platingruppe dar- auf Grund der es durch den Zetlboden hindurchragt, stellen. Möglich und zur Zeit besonders bevorzugt 15 Diese Verlängerung kann entweder ein integraler sind auch elektrisch leitende Oberflächen aus Ge- Bestandteil des Zwischenstücks sein oder kann z. B. mischen von Metalloxyden von Metallen der Platin- aus einem elektrisch leitenden Metallstift, beispielsgruppe und Metalloxyden aus der Platingruppe. Als weise einem Kupferstift, bestehen, der in den Boden Beispiele für die als Anodenoberfläche zur Zeit des Anodenzwischenstücks eingeschraubt ist und sich besonders bevorzugten Werkstoffe seien genannt: *o von ihm erstreckt. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel, bei [Platinmetall, Platin-Palladiummetallegierung, Platin- dem der Zellbodcn beispielsweise aus Aluminium Iridium-Legierung, Platinoxyd, Rutheniumoxyd, Ge- hergestellt ist und folglich sowohl als Stütze als auch mische aus Platin* und Rutheniumoxyden, Titanoxyd- als Leiter dient, ist die Verlängerung des Anoden- Rutheniumoxyd-»Legierungen«, Titanoxyd-Iridium- Zwischenstücks mittels einer Mutter an der Unterseite Rutheniurnoxyd-tLegierungen« u. dgl. Wiederum hängt as des Zellbodens befestigt, wobei die Mutter dazu dient, die Erfindung nicht von der besonderen Art der <k-ft Flansch am AnodenzwischenstUck in enge Be gewählten, elektrisch leitenden Oberfläche ab, sondern rUhrung mit der Lage aus nichtleitendem Material /u es ist nur wichtig, daß sie eine entsprechend niedrige bringen, wodurch eine Flüssigkeitsdichtung hergestellt Chlor-Überspannung und gute Widerstandseigen- wird. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel, bei dem der schäften gegenüber den Bedingungen in der Zelle hat. 30 Boden aus einem weniger leitfähigen Material wie Stahl Die Anwendung von aktivierten Titananoden mit hergestellt ist, ist gleichfalls eine Mutter vorgesehen. Edelmetalloxyden als Überzug in der Alkalielektrolyse die mit der Unterseite des Zellbodens in Berührung ist bekannt. tritt und die Kraft bietet, die zur Schaffung der Der Werkstoff, der die elektrisch leitende Oberfläche zusammenpreßbaren Dichtung nötig ist, wobei d.is stützt, umfaßt üblicherweise ein als Kathode leitendes 35 Zwischenstück sich weiter durch einen verbindenden und als Anode nichtleitendes Metall oder eine Leiter erstreckt. Dabei ist an der Unterseite die - Legierung desselben. Mit dem Ausdruck als Kathode Leiters eine weitere Mutter zum festen Anziehen d.·■ leitendes und als Anode nichtleitendes Metall sind Zwischenstücks gegenüber dem Leiter und / hier Überzüge bildende Metalle wie Titan, Tantal. Schaffung eines elektrischen Kontakts vor,·...· Zirkonium. Niobium u. dgl. gemeint, ein solcher 4» sehen.

Werkstoff hat vorzugsweise die Form einer durch- In den Zeichnungen ist in F i g. 1 eine Endansu in

gehenden Metallfolie und kann gelocht oder perforiert einer typischen Zelle gemäß der Erfindung dargeste'ii

sein, um eine Zirkulation des Anolyten zu ermöglichen. wobei die bekannten Kathoden und der bekamt'-

Diese Metalle haben die Eigenschaft gemeinsam, daß Badkasten weggelassen sind. Bei dem hier dargestell·- 1

sie selbst unter den Betriebsbedingungen der Zelle 45 Ausführungsbeispiel ist dfer Zellboden 1 aus einen.

nichtleitend sind (ein Oxyd des als Kathode leitenden Werkstoff wie Aluminium oder Kupfer hergesk ι

und als Anode nichtleitenden Metalls bildet sich und dient folglich als Stützeinrichtung für die Zc'1·:

rasch auf der Oberfläche desselben und verhindert ebenso wie als Leiter. An diesem Boden ist die Stro-τι-

damit das Durchlassen von Strom), daß sie jedoch zufuhr? mittels einer Mutter9 und eines Schraub-

imstande sind, Strom zu leiten, wenn ein elektrisch 50 bolzens 11 direkt befestigt. Die nichtleitende Lage λ

leitendes Material mit einem Bereich ihrer Oberfläche überdeckt im wesentlichen den ganzen Zellboden 1

in Berührung steht. und ist aus einem elastischen Werkstoff wie Gun!

Der die elektrisch leitende Oberfläche stützende hergestellt. Vorsprünge 5 und 6 an dieser πι, ;

Werkstoff ist, und zwar im allgemeinen durch leitenden Lage 3 üben verschiedene Funktionen .·. -

Schweißen, mit dem Anodenzwischenstück in Be- 55 Der Vorsprung 5 dient ais Dichtung, auf der der B ir

rührung gebracht. Das Zwischenstück dient dazu. kasten ruht. Eine geringe Menge Kitt 29 ist läng=· ^ "

die Anode in richtiger Weise innerhalb der Zelle Innenseite des Vorsprungs vorgesehen, um zu eewah-

anzuordnen und elektrischen Strom zur Anoden- leisten, daß kein Leckverlust auftritt. Der Vorspnir. a '

Oberfläche zu bringen. Vorzugsweise ist das Zwischen- hingegen dient als Ablenkmittel, um zu verhindere

stück mindestens in seinen äußeren Bereichen aus 60 daß Lauge oder Wasser zwischen die nichtleitend

einem als Kathode leitenden und als Anode nicht- Lage 3 und den Zellboden 1 gerät. Die Anode 1'

leitenden Metall, wie Titan oder Tantal, hergestellt. ist beispielsweise durch Schweißen mit dem Anoder

Als Alternative zur Verwendung eines aus einem zwischenstück 13 verbunden, welches sich durch d>>

festen, als Kathode leitenden und als Anode nicht- nichtleitende Lage und den Zellboden erstreckt un<

■'enden Metall hergestellten Zwischenstücks bietet 65 an der Unterseite des Zellbodens mittels einer Mutter Γ

sic! die Möglichkeit an, ein Zwischenstück mit einem befestigt ist. Das Zwischenstück weist außerdem eine;

Kern aus Kupfer. Natrium ode^r Aluminium zu ver- Flansch 15 auf, der beim Anziehen der Mutter 17 ein

wenden, welches an der Außenseite eine Schicht Flüssigkeitsdichtung mit der nichtleitenden Läse

**,. wodurch ein En.-H», J. Anoden ,tan* £ Α&Γ£ SShS

*„ Zelftoden verh.nckrl i_fl Wenn auchη F^ Mnme Sammelschiene zu den Graphit-

JngeoMte. «daß Mch ;.«.=, Anodej , ^b«^'^e 8=»™le _ausIug|_ei_chen, _im Bereich von 200 mV liegt,

ircile der Zelle enlrecken. so ist diese AniaiJi mcm _{d w} ? _{zn 50 der} Erfindung, in der

.„!scheidend und kann ,c nach den nötigen Detnete- 5 J»™.^^ _A„_od/_{n u}„_{d el}„ _verbesserte, Zeil-

^ÄÄd., hod» Ä^Ä

leitende Oberfläche21 aerdmgs au n« mc g |, ,

und eine AnodenanordnuntJähnhchwie F mj..nmd2 vpn ι ^_{n hejß( d}„ _{daß die}

Jedoch mit dem Uⁿ ₁^5ji^i_oftäS3nibt. Produktion einer Zelle verdoppelt werden kann. Da-

tu* einem weniger leitfÄhigcn'7*™*°^^^ S ao mit ist es also offenkundig möglich, eine viel höhere

Daher ist es nöt.g, eine Reihe ve redender ^ter« a m« Flächenbedarf zu erzielen,

tür Zufuhr des ^roms zu den e^elnen Anoden zu Kapa^ ^ ^^.8 _{Widemands den St} „

verwenden. Folglich ist d e Stromzulunr / mn β ^ _{djmensionsstabilen Anoden und} be.

Leitern 23 m.ttels e.ner MuUer 9 "J^d ₁₇ ^ei"^*ⁿ^ _den verbesserten elektrischen Verbindungen, die die

bl 11 ^v«^bundcn ""^^^i i lih k h di Höhe

Leitern 23 J₁₇^^ _den verbesserten elektrischen Verbindungen, die die

bolzen» 11 ^v«^bundcn'. ""^^^erni und di a₅ Lehre der Erfindung ermöglicht, kann auch die Höhe einen Kontakt zw_ISchen den Le em 23 »^nö ^ ⁵ _{der Anoden grö}ßer gewählt werden. Da keine Werk-Vlä des Anoto.schenstucks 13 m diesem der g ^ ^ ^.^ ^ ^

^^^ern

einen Kontakt zw_ISchen den Le em ^ _{der Anoden grö}ß

Verlängerung des Anoto.schenstucks 13 m diesem der g^ ^^ ^ ^ ^^ ^ ^

Fall einem Kupferst.ft 25 ^her™^en;_n ¹^^J _korrodieren, haben die Membranen eine längere Figur ist auch gezeigt, daß die Löcher^ in^der nie _Lebensdauer. _{Aus diese}m Grund muß die Membran leitenden Lage 3 etwas ^".^^^nQrad 30 viel weniger häufig ersetzt werden. Ein weiterer Zellboden 1 sind, wodurch zu einem g*™»«¹' "™ _wichtieer Vorteil beim Betrieb gemäß d«r Erfindung eine Metall-Metall-Berührung zwischen^m Anoden- JJ^™ Z _Reinheit |_{es in der} Zelle herrwischenstück 13 und ^.J'^S'S gestellten Chlors wie auch der Lauge der unter Verwird. Diese Berührung wt ^^h'^^uQ\nt7ncr Sendung von Graphitanoden erzielbaren Reinhe.t sie einen zusätzlicher.Weg fur den Stro^u" in em ^g .^ ^^ ^ _{sich herausgestel|t da0}

Konstruktion wie in den F ig.j ^und ^^"„„-, _dve Chlondnheit beträchtlich erhöht werden kann,

ist auch wichtig fur «™&"£™™™™^{_{3 2}. _B. um 98,5 bis 99·/. bei typ.schem Betrieb der

Der Kupferst.ft 25 ist im ^An°^d"7'^S _nd ^eJf_e\_{et cin} erfindungsgemäßen Zelle, und daß die Anoden-

mittels eines Gewmdes ^-^eJ ^{und b}J^etJ^l ™ i_eistungs?_äh,gkeit im allgemeinen um 1.0·/. ver-

leistungsfähiges, «;°"^lcite .ί"Α_βηζΑίίΑ 4o bessert werden kann, d.h., bei einer 87 5u0 Tonnen

komplizierte Bearbe.tung des Anodenz»«l«n.t ^ _{jahr erzeugenden AnIage jcht das}

nötig ware. Dieser Kupierst It α ιη j zusätzlichen 875 Tonnen Chlor pro Jahr,

unbedingt nöt.g. denn ^ώ^^~"^5ΐ"Χ_Γ^_η um Die F i g. 4 bis 6 zeigen Ausführungsbeisp.ele der

sich a·«^^dure^^de",^^l'Seί1?iίriΛ"SΓherzu. Anodenform und -gestalt gemäß der Erfindung. Kontakt mit den stromle.ienden F.inr.cmungen η ^ ^^ F i g. 4 bis 6 stellen Draufsichten auf die Anoden 19

stellen. ₇ .. ·. _Memhran- dar, die typischerweise durch Schweißen an den

Wie 0^" _η ^β^^3Η"¹:_η^''^_ηβ 5ih™oJ!Vorteilen Anodenzwischenstücken 13 befestigt sind. Wie F i g.

aufbau gemäß der Erfindung eine Reihe von ^ _Am)de „ _{aus emem kontinuierlic} ,_n

bktn Z el^n d es erB auart i« ^

stellen. ₇ .. ·. _Memhran- dar, die typischerweise durch Schweißen an den

Wie 0^" _η ^β^^3Η"¹:_η^''^_ηβ 5ih™oJ!Vorteilen Anodenzwischenstücken 13 befestigt sind. Wie F i g.

aufbau gemäß der Erfindung eine Reihe von ^ _Am)de „ _{aus emem kontinuierlic} ,_n

gegenüber bekannten Z el^n d es er^B auart i« _ß]^_h ^ _{vent(lartjg wirkendeni MelaH} ,^^^

Craph.tanodcn in du ^"^ιρ''"^εΓ^_η5,_ΓΙΙ^_{ίοη auf}. ₅₀ welches bei 33 in Form eines .Z* gebogen «st. welches

»liehen, oben beschriebenen Bodenkon:J^uKtion _{den Anodenaufbau zu sch!ießen und zu}

^eisen.AuBerdenofTenkund.genVo^ _p. _{dje Verwendu g von zwei}

einfachere Konstruktion der e.l^d^gema U_{förmigen aus ah} Kathode leitenden, und als Anode

^eisen.AuBerde^ _p. _{dje Verwendu g von zwei}

einfachere Konstruktion der e.l^d^gema U._förmigen. _{aus ah} Kathode leitenden, und als Anode

richtung ergehen sich eine Reihe u- g nichtleitendem Metall hergestellten Te.Ien 31. d.e s.ch il In erster Linie "¹^f ^SIC^ ^flk d Ad 19 Bd dlb

richtug g nichtleitendem Metall hergestellten Te.Ien 3.

vorteile. In erster Linie "¹^f ^SIC^ ^fl _Membranauf_bl,u 55 von der Oberkante der Anode 19 zum Boden derselben ß d Erfd^g :n O ^ ^ J dh

vorteile. ^f ^ _Membranauf_bl,u 55 von der Oberkante der Anode 19 zum Boden derselbe

gemäß der Erfnd^g :n O ^ ^ J₁₁₅₁₁₁^, _erstrecken. Diese Teile 31 sind wiederum durch

und dimensions.tabnen A.ioden eine ^nai * Schweißen an der Anode 19 befestigt. F i g. 6 zeigt

lihblibde Spannung ^nd £ f _d b d dh i Til

und dime ^ Schweißen an der Anode 19 befestigt. F i g. 6 zeigt

gleichbleibende Spannung ^nd £ f^ _{ejner eine ähnIiche Anode}. be, der jedoch nur ein Teil

Lebensdauer der /clic n-iou a ■ ^^ Erhöhen der verwendet ist. Es kann auch wünschenswert sein, die Zeile mit Graphitanoclen .. .; ^ _{omdjchte Eieich}. _6o Anoden mit Klammern zu versehen, um eine mecha-

imnnijng enorue'iicii i-i. um υ.- - ^ - _j -^"h" ^v'^<*rforrnⁱⁱn¹¹ ^er Anod^nobprflache zu ver-

mäßig zu halten, da die Anod cn^"-J""^_n" hSndiTrn.'Dies kann auT verschiedene'Art und Weise

Membran \erstop.t- wanrenu «1 ^^ 770 Taeen bei verwirklicht werden, indem z. B. drei Paare U-förmige.

Schwankung über einen /ei.rauη j ■-· .- eezeiete Klammern zwischen zwei Anoden-

einer Zelle gemäß der Jr ncgng .m ^ »^ _{flächen βίΐΓ} ^ _werden. _{wobel d} Boden des .U-

bis 0.2 V liegt, ist bei <.mcr ^"f.."¹" ^l _{djokcit n}, _arn Anodenzwischenstück befestigt ist.

während der gleichen Zeitdauer d,e Notv.nd ^e,t ^ _El-_rmdunE wird an Hand eines Beispiels näher

warten, ^f ^„^"hS KzLeHe_n. daß die erläutert. ~

werden mn!*. Haru, c. 209621/301

Tabelle I

Merkmal

Zellbelastui'g, Ampere

Anodenstrurvidichte, Ampere pro

Quadratzoll

Anodenstromausbeute, %

Kathodenstromausbeute, % ... Zel!flüS9igkeit9temperatur, "C... Chlorproduktion, Tonnen/Tag NapH-Produktion, Tonnen/Tag Durchschnittliche Membran-

Lebensdauer, Tage

Durchschnittliche Zellspannung Strombedarf, MkW-Std./Tonne

σ,

Beispiel

Krfindung

40 000

1,04 98,5 96,5 96,11 1,345 1,50

150 3,33

2390

Stand der Technik

40 000

1,04
97,5
96,5
96,11
1,33
1,50

10

Es wird eine Zelle hergestellt, die einen Badkasten und Kathoden gemiß der USA.-Patentschrift 2987463 umfaßt und 22 Kathodenröhren sowie zwei Halb' kathoden enthält. Ein Zellboden wird aus einem as durchgehenden Aluminiumblech in einer Größe von 215,65 · 109,22 cm und mit einer Stärke von 3,81 cm hergestellt. In diesen Zellboden werden 46 Löcher gebohrt, die einen Durchmesser von 1,956 cm haben und in die 46 Anoden angeordnet in 23 Reihen eingesetzt werden. Diese Anoden bestehen aus platin überzogenen Titanblechen, welche auf TitanzwischenstUcken mit Kupferkern angebracht sind, und ihre Gestalt entspricht der in F i g. 6 gezeigten Ausführung. Der Abstand von der Oberkante der Anode zum Zellboden beträgt 69,85 cm, und der Durchmesser des Zwischenstücks ist 3,175 cm (Zwischenstück plus Flanschdurchmesser — 5,08 cm). In den Boden des Anodenzwischenstücls ist 5,08 cm weit ein Kupferstift mit einem Durchmesser von 1,905 cm hinein- geschraubt, der sich durch den Zellboden und 5,08 cm darüber hinaus erstreckt. Der nicht leitende Werkstoff, der den Boden überdeckt, besteht aus einer durchgehenden Lage aus Neoprenkautsch.uk, in dem 46 Löcher vorgesehen sind, die den Löchern im Zeil- boden entsprechen, jedoch einen Durchmesser von 3,175 cm haben. Diese Lage ist mit Wulsten versehen, von denen einer als Dichtung zur Aufnahme des Bad kastens und der andere als Ablenkmittel dient, um das Eindringen von Flüssigkeiten zwischen die nicht leitende Schicht und den Zellboden zu verhindern. Nach dem Zusammenbau wird der Zelle eine Lösung lugeführt, die etwa 320 g pro Liter Natriumchlorid mit einem pH-Wert von 3,5 und einer Temperatur

von 65,56"C enthält. In der Tabelle I oben ist die Arbeitsleistung dieser Zelle beim Betrieb mit gleichbleibender Zellbelastung von 40 000 A wiedergegeben. Dabei bietet die Tabelle einen Vergleich mit Werten, wie sie bei einer typischen bekannten Zelle mit Membranaufbau und unter Verwendung von Graphitanoden erhalten werden, wenn die Zelle gleichfalls mit einer Zellbelastung von 40 000 A betrieben wird. Die Tabelle II zeigt die Werte, die mit den gleichen Zellen erhalten wurden, wenn sie bei gleicher Zellspannung von 4,17 V betrieben wurden.

Tabelle II

125 4,17

3000 Merkmal

Zellspannung Zellbelastung, Ampere

Chlorproduktion, Tonnen/Tag.. NaOH-Produktion, Tonnen/Tag

Erfindung

4,17

63 900

2,13

2,40

Stand der Technik

4,17

40 000

1,33

1,50

Aus diesen Tabellen geht klar hervor, daß die Anwendung der Erfindung zu bedeutsamen Verbesserungen beim Zellbetrieb führt und beträchtliche Einsparungen im Betrieb ermöglicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrolytische Zelle mit Zellboden, Badkasten, Anoden und mit einer Membran überzogene Kathode, zur Verwendung bei der Elektrolyse von Alkalimetallhalogenlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende und stützende Zellboden (1) Löcher zur Aufnahme von Anodenzwischenstücken (13) besitzt, daß über dem Boden (1) eine Lage (3) aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, die den ganzen Zellboden abdeckt, vorgesehen ist, die zugleich als zusammen preßbare Dichtung zwischen de.. Anoden (19) und dem Zellboden (1) und über einen Vorsprung (5) zwischen dem Badkasten und dem Zellboden (1) dient, und daß dimensionsstabile Anoden (19) jeweils eine elektrisch leitfähige Oberfläche (21). einen die leitfähige Oberfläche stützenden Werk stoff und ein Anodenzwischenstück (13) umfassen, dessen unterer Bereich sich durch die dichten Je Lage (3) in die Aufnahmelöcher im Zellboden erstreckt und mit einem Flansch (15) auf dei Lage (3) aufstützt

2. Zelle nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellboden (1) aus einem wenigei leitfähigen Metall wie Eisen oder Stahl bestehl und eine Anzahl verbindender Leiter (23) au; einem hochleitfähigen Metall über Stifte (25) dk einzelnen Anoden mit Strom versorgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen