DE1949127C3

DE1949127C3 -

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Publication number: DE1949127C3
Application number: DE19691949127
Authority: DE
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1969-09-29
Publication date: 1977-12-22

Description

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der Elektrolyt fließen muß. Manchmal wird ein solcher elektrischer Ableitweg durch den Niederschlag zwischen zwei benachbarten Elektroden erzeugt, daß die durch den elektrischen Ableitstrom verursachte Erwärmung zu einer Beschädigung des Elektrodenmaterials führt.

Bei den meisten bisher bekannten Zellen der vorerwähnten Art ist es so, daß der in die Zelle eintretende Elektrolytstrom sich in mehrere parallele Wege aufteilt, so daß ein Teil zwischen der einen Anode und der benachbarten Kathode fließt, ein weiterer Teil zwischen einer weiteren Anode und der benachbarten Kathode usw. Die einzelnen Ströme vereinigen sich, um wieder einen einzigen Strom unterstromseitig der Spa'te zwischen den Elektroden zu bilden. Wenn die ,₅ Elektrolyse in angemessener Weise bei einem einzigen Durchgang des Elektrolyten durch die Zelle erfolgen soll, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten in jedem Spalt klein gehalten, wodurch die Zelle besonders anfällig dafür wird, daß sich Magnesiumhydroxid auf ihren Elektroden niederschlägt. Statt dessen könnte der Elektrolyt von neuem in Umlauf gesetzt werden, d. h. durch die Zelle wiederholt mit hoher Geschwindigkeit geleitet werden, wodurch das Problem des Niederschlags von Magnesiumhydroxid abgeschwächt wird, jedoch erhöhte Kosten für die erforderliche Hilfseinrichtung anfallen.

Nach der US-Patentschrift 15 41947 ist weiterhin eine bipolare Zelle bzw. Zelle mit bipolaren Elektroden bekannt, die ein Gehäuse besitzt, dessen Inneres gegen die Außenluft abgeschlossen ist, eine vertikale Reihe von voneinander in Abstand befindlichen Elektroden im Gehäuse, die durch eine obere und eine untere Elektrode und iwischen diesen durch einige bipolare Zwischenelektroden gebildet werden, von denen jede eine horizontale Oberseite und Unterseite aufweist, einen Einlaß in das Gehäuse am Boden des letzteren für die Zufuhr elektrolytischer Flüssigkeit, einen Auslaß aus dem Gehäuse am Boden desselben für den Austritt behandelter Flüssigkeit und eine Einrichtung, durch welche die Flüssigkeit in einer Bahn vom Einlaß zum Auslaß geleitet wird, in welcher Bahn sie aufeinanderfolgend durch alle Zwischenräume zwischen den Elektroden in der Reihe hindurch tritt und zwar in jedem Fall über die Flächen der beiden Elektroden auf entgegengesetzten Seiten des Raumes, wobei die bipolaren Zwischenelektroden im wesentlichen gebildet werden, durch eine Anodenplatte aus Aluminium, eine Kathodenplatte aus Eisen eine Isolierfolie zwischen den beiden Platten, Mittel zur Verunreinigung der Platten und öffnungen in den Platten und in der Folie.

Eine solche Zelle kann so ausgebildet werden, daß, wenn sie betrieben wird und der Elektrolyt nur einmal durch die Zelle hindurchgeleitet wird, ein geringerer Niederschlag an Magnesiumhydroxid erhalten wird als beim Betrieb in ähnlicher Weise und mit dem gleichen Durchsatz des Elektrolyten einer Zelle, bei welcher der Elektrolyt in parallelen Bahnen bei gleicher Größe, Zahl und Ausbildung der Elektroden und dem gleichen Elektrodenabstand fließt. Dies ist hauptsächlich durch die höhere Geschwindigkeit des Elektrolyten an den Elektrodenflächen bedingt. Die erwähnte bekannte Zelle und eine erfindungsgemäße Zelle können jedoch auch mit erneutem Umlauf des Elektrolyten betrieben werden.

In der beschriebenen bekannten Zelle ist, da der Elektrolyt durch die Elektrodenzwischenräume in Aufeinanderfolge fließt, dieser immer wärmer und damit von höherer Leitfähigkeit beim Fließen durch einen Raum als beim Fließen durch den vorausgehenden Raum, so daß das unterstromseitige Ende der Zelle wirksamer als das oberstromseitige Ende arbeitet. Der Temperaturanstieg ist kumulativ, ein Merkmal, das bei den bekannten Zellen mit parallelen Strömungswegen für den Elektrolyten fehlt. Es ergibt sich ferner, daß der entstehende Wasserstoff, der durch die Elektrodenzwischenräume in Aufeinanderfolge hindurchtritt, im Gegensatz zu dem, was bei den bekannten Zellen geschieht, dazu beiträgt, die Elektroden wegen seiner Scheuerwirkung die Elektroden frei von einer Magnesiumt;ydroxidabscheidung hält.

Bei der bekannten Zelle verursacht jedoch der zusammengesetzte Aufbau der bipolaren Zwischenelektrode eine Kostenerhöhung. Ferner bedeutet der Umstand, daß die Zwischenräume zwischen den Elektroden oben und unten durch horizontale Flächen begrenzt sind und der Einlaß sowie der Auslaß beide am Boden des Gehäuses vorgesehen sind, in sehr großen Teilen der Bahn des Elektrolyten dieser horizontal fließt und in einem weiteren großen Teil dieser Bahn der Elektrolyt nach unten fließt. Freigesetzter Wasserstoff kann daher im Gehäuse stagnierend bleiben. Hierdurch wird der elektrische Wirkungsgrad des Geräts herabgesetzt und erhöht sich der hydraulische Druckabfall durch die Zelle, so daß die zum Hindurchleiten des erforderlichen Elektrolytvolumens durch die Zelle notwendige Leistung erhöht wird.

Aulgabe der Erfindung ist, die vorerwähnten Nachteile der bekannten Zelle im wesentlichen zu beseitigen.

Eine erfindungsgemäße bipolare Elektrolysezelle ist dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß aus dem Gehäuse an dessen Oberseite vorgesehen ist, daß die oder jede Zwischenelektrode eine Anode und eine Kathode aufweist, die miteinander verbunden sind, welche Zwischenelektrode an ihren beiden Seiten entgegengesetzt zur Horizontalen geneigt ist, daß die Unterseite der oberen Elektrode ebenfalls zur Horizontalen geneigt ist, und daß der Aufbau der Zelle derart ist, daß Flüssigkeit in einer niemals abfallenden Bahn vom Einlaß zum Auslaß fließt, in welcher Bahn sie aufeinanderfolgend durch alle Zwischenräume zwischen den Elektroden in Reihe hindurchtritt, und in jedem Fall über die Flächen der beiden jeden Zwischenraum einschließenden Elektroden fließt.

Diese Lösung berücksichtigt die Übereinanderanordnung mehrerer Elektrodenreihen. In diesem Fall ist die untere Elektrode einer oberen Reihe gleichzeitig obere Elektrode der darüber angeordneten Reihe. Diese Elektrode ist dann, obwohl sie in der Gesamtreihenanordnung nicht ganz unten oder ganz oben liegt, keine Zwischenelektrode gemäß der in der erfindungsgemä ßen Lösung angegebenen Definition.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung kanr darin bestehen, daß die obere Elektrode eine bipolar« Elektrode ist, die eine Anode und eine fest mit diese verbundene Kathode aufweist und außerdem eim untere Elektrode in einer weiteren vertikalen Reihe voi voneinander in Abstand befindlichen Elektroden bilde zu welcher Reihe eine obere Elektrode deren Unterseit zur Horizontalen geneigt ist und mindestens ein bipolare Zwischenelektrode gehören, die eine Anod und eine fest mit dieser verbundene Kathode aufweis wobei der Aufbau der Zelle ferner so ist, daß Flüssigke auf ihrem Weg vom Einlaß zum Auslaß in einer weitere niemals abfallenden Bahn aufeinanderfolgend durch all

Zwischenräume zwischen den Elektroden der weiteren Reihe hindurchtritt und in jedem Fall über die Flächen der beiden jeden Zwischenraum einschließenden Elektroden fließt, und daß Mittel vorgesehen sind, durch welche der zu behandelnde Flüssigkeitsstrom in zwei Ströme geteilt wird, von denen der eine in der erstgenannten Bahn und der andere in der v/eiteren Bahn fließt. Diese Weiterbildung berücksichtigt also die Möglichkeit, daß der Flüssigkeitsstrom in zwei Teüströme geteilt wird. Die weitere Bahn ist in diesem Fall durch die zweite Elektroden-Reihe definiert. Der eine Teilstrom kann dabei nicht der Bahn des anderen Teilstroms folgen und umgekehrt.

Bei einer Zwischenelektrode sind, wie erwähnt, die Anode und die Kathode elektrisch miteinander verbunden, d. h. sie bestehen nicht aus einem Körper aus elektrisch isolierendem Material, auf dessen Ober- und Unterseite voneinander isolierte elektrisch leitende Schichten aufgebracht sind. Die bipolare Zwischenelektrode kann jedoch dadurch hergestellt werden, daß statt des isolierenden Körpers ein Körper verwendet wird, der aus einer Mischung von leitendem und nichtleitendem Material besteht. Beispielsweise kann Kunststoff verwendet werden, der durchgehend mit Kohlenstofffasern verstärkt ist. Die Elektroden können jedoch ganz aus Graphit hergestellt werden oder aus Graphit oder Metall mit einem Überzug, der den Graphit oder das Metall vor dem Elektrolyten schützt und widerstandsfähiger gegen chemische Einwirkung ist.

Ein weiterer Nachteil aller vorangehend beschriebenen bekannten Zellen besteht darin, daß, wenn sie zur Herstellung von Natriumhypochlorit verwendet werden, der einströmende Elektrolyt gleichzeitig in Kontakt mit der einen Seite jeder Elektrode ist und das abfließende Natriumhypochlorit gleichzeitig in Kontakt mit der anderen Seite jeder Elektrode, so daß der Elektrolyt und das Natriumhypochlorit bei Elektroden, die nicht Endelektroden sind, elektrische Ableitwege zwischen den entgegengesetzten Elektroden-Flächen bilden. Ferner bilden der Elektrolyt und das Hypochlorit elektrische Ableitwege über die Zwischenräume zwischen benachbarten Elektroden. Die resultierende elektrische Ableitung ergibt eine Zunahme im Betrag der elektrischen Energie, die zur Herstellung einer gegebenen Menge Natriumhypochlorit aufgewendet werden muß. Solche elektrischen Ableitwege können natürlich nicht vermieden werden, jedoch können wesentliche Verbesserungen in dieser Beziehung gegenüber den bekannten Zellen mit sehr dünnen Elektroden und infolgedessen kurzen Ableitwegen sowie gegenüber den bekannten Zellen mit horizontalen zusammengesetzten Elektroden aus Eisen und Aluminium erzielt werden, wenn gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung die Elektroden zumindest einen Zentimeter dick gemacht werden, wobei die Zwischenräume zwischen ihnen nur durch durchgehende öffnungen miteinander verbunden sind und Dichtungen um die Kanten der Elektroden herum zwischen diesen und der Innenfläche eines sie enthaltenden Gehäuses vorgesehen werden. Es ist außerdem wünschenswert, die durchgehenden öffnungen mit dicht sitzenden Rohren aus elektrisch isolierendem Material, z. B. Kunststoff, auszukleiden. Bei solch dicken Elektroden kann der Elektrodenabstand zwei Millimeter oder weniger gemacht werden.

Vorzugsweise haben die Endelektroden in der Reihe je eine horizontale Seite und eine zu der horizontalen Seite geneigte Seite. Ferner ist vorzugsweise jede Zwischenelektrode an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite im entgegengesetzten Sinn zur Horizontalen geneigt.

Eine weiterbildende Maßnahme, die einen leichten Einbau der Elektroden gewährleistet, kann darin bestehen, daß das Gehäuse bzw. das innere Gehäuse, wenn zwei Gehäuse vorgesehen sind, aus Abschnitten zusammengesetzt sind, deren Zahl gleich der der Elektroden ist, daß jede Elektrode mit ihrem sie umgebenden eigenen Gehäuseabschnitt zusammengebaut ist, und daß die Gehäuseabschnitte miteinander unter Verwendung von Dichtungen zusammengebaut sind, um ein Lecken zwischen benachbarten Abschnitten zu verhindern.

,j Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Inneren einer Elektrolysezelle,
κ, Fig. 2 eine Draufsicht der Zelle,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Inneren einer zweiten Elektrolysezelle,

F i g. 4 eine Draufsicht der zweiten Zelle,
F i g. 5 eine Einzelheit der zweiten Zelle und
Fig.6 eine Seitenansicht in auseinandergezogener Darstellung eines Teils des Inneren einer dritten Elektrolysezelle.

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Zelle besitzt eine vertikale Reihe von fünf keilförmigen Elektroden, von denen jede an ihrem dünnsten Teil mindestens 1 cm dick ist. Diese Elektroden sind eine Anode 4 am unteren Ende der Reihe, eine Kathode 13 am oberen Ende der Reihe und drei bipolare Elektroden 3, von denen jede als Kathode an ihrer Unterseite und als Anode an ihrer Oberseite wirkt. Diese bipolaren Elektroden und jede vorerwähnte bipolare Elektrode besitzen eine Anode und eine Kathode in fester Verbindung miteinander. Alle Elektroden sind aus Graphit hergestellt und sind in der Draufsicht kreisförmig, obwohl sie in der Draufsicht gesehen auch andere Formen haben könnten, und die Elektroden 4 und 13 sind zueinander ähnlich, da jede eine ebene Fläche aufweist, die zur Längsachse der Elektrodenreihe senkrecht ist, sowie eine entgegengesetzte ebene Fläche, die zu der genannten Achse um einen anderen Winkel als 90° geneigt ist. Die Elektroden 3 sind einander ähnlich und jede besitzt zwei entgegengesetzte ebene Flächen, die mit Bezug auf die vorerwähnte Achse im entgegengesetzten Sinn geneigt sind. Jede Elektrode 3 liegt mit ihrem dicksten Teil zwischen den dünnsten Teilen der beiden benachbarten Elektroden. Jede Elektrode 3 ist mit einer durchgehenden Öffnung 15 von der einen ebenen Fläche zur entgegengesetzten Fläche und in der Nähe des dünnstens Teils der Elektrode versehen. Jede der Elektroden 4 und 13 weist eine öffnung 16 auf, die sich von der einen ebenen Fläche zur entgegengesetzter Fläche erstreckt und sich in der Nähe des dünnsten Teils der Elektrode befindet. Bei diesem Ausführur.gsbeispie und den weiteren nachfolgend beschriebenen Ausfüh 6ο rungsbeispielen können die öffnungen durch dich sitzende Rohre aus elektrisch isolierendem Matcria ausgekleidet sein, was jedoch nicht gezeigt ist.

Die Elektroden werden voneinander in Abstanc gehalten und gehindert, sich mit Bezug aufeinandei seitlich zu bewegen durch Stifte oder Dübel 16-4 au Polytetrafluoräthylen. Es sind vier Dübel 16Λ zwischei je zwei Elektroden vorgesehen und Teile derselbe! erstrecken sich in nicht gezeigte öffnungen in del

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Elektroden. Die Elektroden sind innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 5 aus Polyvinylchlorid eingeschlossen und von Dichtungsringen 2 umgeben, welche zwischen den Elektroden und der Innenfläche des Gehäuses 5 eingeklemmt sind. Es sind, wie ersichtlich, vier eingeschlossene Räume zwischen benachbarten Elektroden vorhanden und jeder Raum steht mit dem bzw. jedem benachbarten Raum nur durch eine der öffnungen 15 in Verbindung.

An Stelle der Dübel oder Stifte 16 kann ein Ring aus Polyvinylchlorid zwischen je zwei benachbarten Elektroden vorgesehen sein, der die Innenseite des Gehäuses 5 um seinen ganzen Umfang herum berührt.

An jedem Ende des Gehäuses 5 befindet sich eine Dichtung 6 und eine starre Endplatte 7 aus elektrisch isolierendem Material, welche Endplatten durch Schrauben 14 mit Muttern 8 so miteinander verbunden sind, daß sie die sich zwischen ihnen befindende Anordnung zusammenspannen und dicht machen. Ein Einlaßrohr 17 ist an der unteren Platte 7 befestigt und Bohrungen erstrecken sich durch diese Platte und die untere Dichtung 6, so daß Elektrolyt kontinuierlich in das Rohr 17 eintreten und in einer geraden Linie durch die erwähnten Bohrungen und die öffnung 16 in der Anode 4 in den Raum zwischen der Anode 4 und der benachbarten Elektrode 3 fließen kann. Der Elektrolyt fließt dann durch alle Räume zwischen benachbarten Elektroden in Aufeinanderfolge und in jedem Fall über die ebenen Flächen zwischen den beiden Elektroden auf entgegengesetzten Seiten des Zwischenraums. Ein Auslaßrohr 11 ist an der oberen Platte 7 befestigt und Bohrungen erstrecken sich durch diese Platte und die obere Dichtung 6, so daß Elektrolyt kontinuierlich in einer geraden Linie aus dem Zwischenraum zwischen der Kathode 13 und der oberen Elektrode 3, durch die erwähnten Bohrungen und die öffnung 16 in der Kathode 13 fließen kann. Verbindende Leiter 10 und 12 sind durch Bohrungen 18 in den Endplatten 7 geführt und in die Anode 4 bzw. in die Kathode 13 eingeschraubt.

Jede Elektrode kann in der Weise abgeändert werden, daß der Graphit mit einem Überzug versehen wird, der ihn gegen den Elektrolyten schützt und widerstandsfähiger als Graphit gegen die chemische Wirkung ist, die im Betrieb der Zelle stattfindet. Statt aus Graphit können die Elektroden aus einem Metall, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium hergestellt werden, das mit einer Plattierung versehen ist, welche es gegen den Elektrolyten schützt und widerstandsfähiger als das Metall gegen die im Betrieb der Zelle in dieser auftretende chemische Wirkung ist. Geeignete Materialien zur Verwendung als Plattierung in diesen Fällen sind Titan für die Kathode 13 und die Unterseiten (unter den Dichtungsringen) der Elektroden 3 und Titan, das von einer Platinschicht bedeckt ist, für die Anode 4 und die Oberseiten (oberhalb der Dichtungsringe) der Elektroden 3. Die Sicherung der Plattierung kann dadurch erreicht werden, daß sie auf die Elektroden aufgeschraubt und/oder mit einem leitenden Klebstoff aufgeklebt wird.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, jede Elektrode aus Kunststoff, z. B. aus Epoxy- oder Polyesterharz, verstärkt mit Kohlenstoffasern, herzustellen.

Die vorstehenden Ausführungen hinsichtlich möglicher Materialien für den Bau der Elektroden gelten auch ^ für die nachfolgend beschriebenen Beispiele.

Es kann auch eine ungerade Zahl von Elektroden 3 vorgesehen werden, die größer ist ills die /.ahl i. oder

nur eine einzige Elektrode 3. Das Gehäuse 5 kann aus Polypropylen sein und dieses sowie die Stifte bzw. Dübel 16/4 können aus irgendeinem anderen Material bestehen, das gegen den Elektrolyten inert ist. Elektrolysezellen der vorangehend beschriebenen Art können zur Herstellung von Natriumhypochlorit durch Elektrolyse einer Salzlösung oder von Salzwasser bzw. Meerwasser verwendet werden und natürlich auch für andere Zwecke.

Eine erfindungsgemäße Elektrolysezelle kann eine Reihe von nur drei oder nur vier Elektroden haben. Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Elektrolysezelle in Verbindung mit F i g. 3 bis 5 beschrieben, die zwei Reihen von Elektroden aufweist, nämlich eine Reihe von vier Elektroden und eine Reihe von drei Elektroden. Eine Elektrode ist sowohl die letzte in der einen Reihe als auch die erste in der anderen, so daß insgesamt sechs Elektroden vorhanden sind. Innerhalb jeder Reihe fließt der Elektrolyt durch beide oder alle Elektrodenzwischenräume in Aufeinanderfolge, d. h. die Zwischenräume sind in Serie geschaltet. Die beiden Serienanordnungen der Elektrodenzwischenräume sind zueinander parallel.

Die Zelle besitzt eine Reihe von vier Elektroden 20-23 und eine Reihe von drei Elektroden 23-25, wobei jede Elektrode an ihrem dünnsten Teil eine Dicke von mindestens 1 cm hat. Die Elektroden 20 und 25 haben die gleiche Form wie die Elektroden 4 und 13 in F i g. 1 mit der Ausnahme, daß die öffnungen 16 fehlen. Die Elektroden 21 —24 haben die gleiche Form wie die Elektroden 3 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß nur die Elektroden 21, 22 und 24 durchgehende öffnungen 15 aufweisen. Die Bezugsziffern 2 und 16/4 in Fig. 3 und 4 haben die gleiche Bedeutung wie in F i g. 1 und 2.

Die Elektroden nach F i g. 3 und 4 sind innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 26 eingeschlossen, das aus Polyvinylchlorid hergestellt und mit vier Schlitzen 27, 28,29 und 30 ausgebildet ist, von denen jeder horizontal ist, wenn die Achse des Gehäuses 26 vertikal ist und wie in F i g. 5 für den Fall des Schlitzes 30 gezeigt. Die Schlitze sind dem ersten und dem letzten Elektrodenzwischenraum in den Elektrodenreihen benachbart. Die Schlitze 27 und 29 bilden Einlasse für die Salzlösung bzw. das Meerwasser, so daß dieses in die Elektrodenzwischenräume aus einer Kammer 31 fließen kann. Die Schlitze 28 und 30 bilden Auslässe für behandelte Flüssigkeit, damit diese aus den Elektrodenzwischenräumen in eine Kammer 32 ausströmen kann. Ein weiteres rohrförmiges Gehäuse 33 aus Polyvinylchlorid umgibt das Gehäuse 26 und die Kammern 31 und 32 sind zwischen der Innenfläche des Gehäuses 33 und der Außenfläche des Gehäuses 26 begrenzt. Die Kammern sind durch Wände 34 getrennt, die sich längs der Gehäuse erstrecken.

Endplatten 35 aus elektrisch isolierendem Materia sind an den Enden der Gehäuse 26 und 33 vorgeseher und mit Ausnehmungen zur Aufnahme von Dichtungs ringen 36 geformt, welche die Gehäuse mit Bezug au die Endplatten abdichten. Die Endplatten sind durcl Schrauben 37, die mit Muttern 38 versehen sine miteinander verbunden. Ein Einlaßrohr 39 erstreckt siel in eine Bohrung in der unteren Platte 35 und steht mi der Kammer 31 in Verbindung, während sich ei Auslaßrohr 40 in eine Bohrung in der oberen Platte 3 erstreckt und mit der Kammer 32 in Verbindung steh Verbindende Leiter 41 und 42 sind durch Bohrungen i den Fndplatten 35 geführt und in die Elektroden 20 un

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25 eingeschraubt. Dichtungsringe 43 umgeben die inneren Enden der Bohrungen durch die Platten 35 und dichten diese ab.

Es können mehr als zwei parallelgeschaltete Wege vorgesehen sein, von denen jeder eine Anzahl 5 hintereinandergeschalteter Elektrodenzwischenräume umfaßt, und unabhängig hiervon können mehr als die dargestellten Zahlen von Elektroden in den Reihen vorgesehen werden.

Fig.6 zeigt schließlich eine Zelle, die der in Fig. 1 und 2 dargestellten Zelle ähnlich ist, sich jedoch von der letzteren wie nachstehend angegeben unterscheidet. In Fig.6 sind einige Einzelheiten weggelassen worden. Die Bezugsziffern in F i g. 6, die auch in F i g. 1 und 2 erscheinen, haben die gleiche Bedeutung.

Es sind nur zwei Elektroden 3 vorhanden, und die Elektrodenreihe liegt innerhalb eines Gehäuses, das durch einzelne Abschnitte 44 und 45 gebildet wird, nämlich durch einen Abschnitt 44 für die Anode 4, einen weiteren für die Kathode 13 und einen Abschnitt 45 für jede der Elektroden 3. Wenn mehr oder weniger als zwei Elektroden 3 vorgesehen sind, wird eine entsprechende Anzahl von Abschnitten 45 verwendet, so daß Standardteile zum Aufbau der Gehäuse von Zellen von verschiedenen Größen verwendet werden können. Jeder Abschnitt 44 weist eine Nut 46 auf der einen Seite und jeder Abschnitt 45 eine Nut 46 auf jeder Seite auf. Diese Nuten dienen zur Aufnahme von Dichtungsringen 47, die zwischen den Abschnitten eingeklemmt werden und gute Abdichtungen zwischen ihnen bilden, wenn Schrauben 48 festgezogen werden, welche in die untere Platte 7 eingeschraubt sind und gegen den unteren Abschnitt 44 drücken. Es sind eigentlich drei Schrauben 48 vorgesehen, die in gleichen Abständen um die Achse der Zelle herum verteilt sind, jedoch ist nur einer gezeigt. Die Elektroden werden zuerst einzeln mit den Dichtungsringen 2 und den Abschnitten 44 und 45 zusammengebaut, was leichter ist, als die Elektroden in ein langes rohrförmiges Gehäuse einzubringen, wie es bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfiihrungsform notwendig ist, worauf die Zusammenbaugruppen miteinander vereinigt werden in der Weise, daß sich Dichtungsringe 47 und Abstandsringe 49 aus Polytetrafluoräthylen zwischen benachbarten Elektroden befinden.

Das Merkmal des Aufbaus eines Gehäuses aus einzelnen Abschnitten wie in Fig.6 gezeigt, kann auch auf die Ausführungsform nach Fig.3-5 angewendet werden.

Bei allen in den Zeichnungen gezeigten Beispielen ist eine niemals abfallende Bahn für das Fluid vom Einlaß zum Gehäuse an dessen Boden zum Auslaß des Gehäuses an der Oberseite des letzteren vorgesehen.

Eine Elektrolyse-Zelle nach der vorliegenden Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die Elektrolyse von Lösungen zur Herstellung von Natriumhypochlorit begrenzt. Bei entsprechender Gestaltung der Elektrodenflächen kann die erfindungsgemäße Zelle beispielsweise auch zur Elektrolyse von Bromid- oder Jodidlösungen oder zur Herstellung von Chromsäure verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bipolare Elektrolysezelle mit einem Gehäuse, dessen Inneres gegen die Außenluft abgeschlossen ist, einer vertikalen Reihe von voneinander in Abstand befindlichen Elektroden in diesem Gehäuse mit einer oberen und einer unteren Elektrode, zwischen weichen sich mindestens eine bipolare Zwischenelektrode befindet, einen Einlaß in das Gehäuse arn Boden desselben für die Zufuhr von Elektrolytflüssigkeit und einem Auslaß aus dem Gehäuse für den Austritt behandelter Flüssigkeit, dadurch gekenn/.eichnei, daß der Auslaß (U, 40) aus dem Gehäuse an dessen Oberseite is vorgesehen ist, daß die oder jede Zwischenelektrode (3. 2! und 22, 24) eine Anode und eine Kathode aufweist, die miteinander verbunden sind, welche Zwischenelektrode an ihren beiden Seiten entgegengesetzt zur Horizontalen geneigt ist, daß die Unterseite der oberen Elektrode (13, 23, 25) ebenfalls zur Horizontalen geneigt ist, und daß der Aufbau der Zelle derart ist, daß Flüssigkeit in einer niemals abfallenden Bahn vom Einlaß zum Auslaß fließt, in welcher Bahn sie aufeinanderfolgend durch 2s alle Zwischenräume zwischen den Elektroden in der Reihe hindurchtritt und in jedem Fall über die Flächen der beiden jeden Zwischenraum einschließenden Elektroden fließt.

2. Bipolare Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode (23) eine bipolare Elektrode ist, die eine Anode und eine fest mit dieser verbundene Kathode aufweist und außerdem eine untere Elektrode in einer weiteren vertikalen Reihe von voneinander in Abstand befindlichen Elektroden bildet, zu welcher Reihe eine obere Elektrode (25), deren Unterseite zur Horizontalen geneigt ist und mindestens eine bipolare Zwischenelektrode (24) gehören, die eine Anode und eine fest mit dieser verbundene Kathode aufweist, wobei der Aufbau der Zelle ferner so ist, daß Flüssigke't auf ihrem Weg vom Einlaß zum Auslaß in einer weiteren niemals abfallenden Bahn aufeinanderfolgend durch alle Zwischenräume zwischen den Elektroden (23 — 25) der weiteren Reihe hindurchtritt und in jedem Fall über die Flächen der beiden jeden Zwischenraum einschließenden Elektroden fließt, und daß Mittel (26, 27 und 29) vorgesehen sind, durch welche der zu behandelnde Flüssigkeitsstrom in zwei Ströme geleilt wird, von sü denen der eine in der erstgenannten Bahn und der andere in der weiteren Bahn fließt.

3. Bipolare Elektrolysezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrodenreihen in einer geraden Linie liegen und innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses (26) angeordnet sind, das seinerseits von einem weiteren rohrförmigen Gehäuse (33) umgeben ist, wobei ein Zwischenraum zwischen den beiden Gehäusen vorgesehen ist, der durch zwei Trennwände (34), die sich längs der Gehäuse ejstrecken in zwei Kammern unterteilt ist, nämlich in eine Elektrolyteinlaßkammer (31) und in eine Auslaßkammer (32) für behandelte Flüssigkeit, daü zwei öffnungen (27, 29) vorgesehen sind, die von der Einlaßkammer in die ersten Elektrodenzwi- 6s schenräume der Elektrodenreihen führen und daß zwei weitere Öffnungen (28,30) vorgesehen sind, die von den letzten Elektrodenzwischenräumen der

Elcktrod jnreihen in die Auslaßkammer führen.

4. Bipolare Elektrolysezelle nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eiektroden mindestens einen Zentimeter dick sind, daß die Zwischenräue zwischen ihnen nur durch durchgehende öffnungen (15) miteinander verbun den sind und daß Dichtungen (2) um die Kanten der Elektroden herum zwischen diesen und der Innenfläche des sie enthaltenden Gehäuses vorgesehen sind.

5. Bipolare Elektrolysezelle nach den vorangehen den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse bzw. das innere Gehäuse, wenn zwei Gehäuse vorgesehen sind, aus Abschnitten (44, 45) zusammengesetzt sind, deren Zahl gleich der der Elektroden ist, daß jede Elektrode mit ihrem sie umgebenden eigenen Gehäuseabschnitt zusammengebaut ist. und daß die Gehäuscabschnitte miteinander unter Verwendung von Dichtungen (47) zusammengebaut sind, um ein Lecken zwischen benachbarten Abschnitten zu verhindern.

Die Erfindung betrifft eine bipolare Elektrolysezelle mit einem Gehäuse, dessen Inneres gegen die Außenluft abgeschlossen ist, eine vertikale Reihe von voneinander in Abstand befindlichen Elektroden in diesem Gehäuse mit einer oberen und einer unteren Elektrode, zwischen welchen sich mindestens eine bipolare Zwischenelektrode befindet, einen Einlaß in das Gehäuse am Boden desselben für die Zufuhr von Elektrolytflüssigkeit und einen Auslaß aus dem Gehäuse für den Austriit behandelter Flüssigkeit.

Es ist bereits bekannt, eine Elektrolysezelle herzustellen, die eine Reihe von Elektroden mit Zwischenräumen zwischen sich aufweist, durch welche der Elektrolyt in jedem Fall zum Fließen über die Flächen der beiden Elektroden auf entgegengesetzten Seiten des Zwischenraums gebracht wird, wobei jede Elektrode voll aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist. Eine Potentialdifferenz wird zwischen den Endelektroden der Reihe angelegt, von denen die eine als Anode und die andere als Kathode wirkt, während jede der weiteren Elektroden oder die weitere Elektrode, wenn die Reihe nur aus drei Elektroden besteht, eine Fläche aufweist, die als Anode wirkt und eine entgegengesetzte Fläche, die als Kathode wirkt und ist daher in der Technik als »bipolare« Elektrode bekannt, während die Zelle als »bipolare« Zeile bekannt ist. Solche Zellen können beispielsweise zur Elektrolyse einer Natriumchloridlösung oder von Meereswasser zur Bildung von Natriumhypochlorit und Wasserstoff verwendet werden. Bei einer bekannten Zelle dieser Art, welche in der britischen Patentschrift 9 32 945 beschrieben ist, bestehen die Elektroden aus Titanblech mit einer Dicke von 1,6 mm (Vi₆"), das eine dünnere Plattierung aus Platin auf seiner einen Fläche trägt, und weil sie so dünn sind, darf der Abstand zwischen ihnen nicht viel kleiner als 2,5 mm (Vi₀") mit Rücksicht auf die Gefahr einer Krümmung und gegenseitigen Berührung sein.

Bei der Verwendung solcher Zellen zur Elektrolyse von Meereswasser entstehen Nebenprodukte, welche zu Schwierigkeiten fuhren, von denen eine der Hauptschwierigkeiten der Niederschlag von Magnesiumhydroxid innerhalb der Zelle ist, der eine Verengung oder Blockierung der Wege verursacht, durch welche

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