DE2041250A1

DE2041250A1 - Dimensionsstabile Anode

Info

Publication number: DE2041250A1
Application number: DE19702041250
Authority: DE
Inventors: Jhaveri Ramesh Chimanlal; Loftfield Richard Eric
Original assignee: Electronor Corp
Current assignee: De Nora Deutschland GmbH
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1970-08-19
Publication date: 1971-06-03
Also published as: FR2071647A5; DE2041250C3; DE2041250B2; GB1273486A; BE758770A; US3853738A

Description

Dr. F.Zurnsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - DlpL-Ptiys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

PATENTANWÄLTE

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BRAUHAUSaTRASSE -4/III

9/Eb

Os 173 026

E LBOTRO N OR 00 R P . , Panama Oity, Panama

Dimensionsstabile Anode

Die Erfindung betrifft eine dimensionsstabile Anode zur Verwendung bei der Elektrolyse von Alkalimetallchloriden und anderen Salzlösungen oder geschmolzenen Salzen, die unter Elektrolysebedingungen zersetzt werden.

Dimennionrjßtabile Anoden worden aus Metallen aufgebaut, die beiden in -Lilelctrolyse zollen auftretenden Bodlngungen widerstandsfähig r.irid, beiijpicloweiüü Vnatilmetalloii. Ihre Abnutzung im Gebrauch int vernachläijüigbar gering, so daß die Arbeitsoberflache unter normalen Arbeitübedingurigün/ier Zolle eine konstante Stabilität -aufweine..- Sie werden anstelle \^ron üblicherweise in Queckfiilber- oder anderen Elektrolysezollen verwendeten Graphitanoderi beraiLzt.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dimensionsotabile Anode zu schaffen, bei der das Konstruktionsmetall, beispielsweise Titan, das verhältnismäßig teuer ist, in wirtschaftlicher Weise verwendet ist, die von den Anodenzuführungen zur Anodenfläche eine gleichmäßige Stromverteilung ergibt und bei der von der Anodenzuführung zur Anodenfläche ein geringer Spannungsabfall auftritt. Die dimensionsstabilen Anoden sollen ferner mit Einrichtungen versehen sein, die dazu dienen, den Strom zur Arbeitsfläche der Anoden gleichmäßig zu verteilen und die Gasbläschenabgabe von der Arbeitsfläche der Anode nicht behindern. Das Anodengerüst soll auf einfache Welse aus Ventilinetallen hergestellt werden können.

Die erfindungsgemäßen dimensionsstabilen Anoden werden beispielsweise anhand der Verwendung zur Herstellung von Chlor und l'Tatriumhydroxyd in einer Elektrolysezelle mit Quecksilberfließkathode beschrieben. Sie können jedoch ebenso in anderen Elektrolysezellen und für andere Zwecke verwendet werden.

Die erfindungsgemäße dimensionsstabile Anode besteht vorzugsweise aus einem Titangerüst. Die Titananodenfläche ist mit einem leitfähigen elektrokatalytischen Überzug versehen, der die Titananodenfläche davor schützt, daß sich auf ihr ein passivierender Film bildet und dazu dient, dauernd Elektrolysestrom von der Anodenfläche zum Elektrolyten zu leiten und die Ohloridentladung oder eines anderen Halogenions an der Anodenfläche über eine lange Zeit zu katalysieren. Titan wird zwar für den Aufbau der erfindungsgemäßen Anode bevorzugt, es können jedoch auch andere Ventilmetalle wie beispielsweise Tantal, Zirkon oder Leglerugen derselben verwendet werden.

Der leitende elektrokatalytlsche Überzug auf der Anodenfläche beisteht vorzugsweise aus einem größeren Anteil aus i'itandloxyd (TiO₂) oder Tantalpentoxyd (Ta₂U₅) und einem geringeren Anteil aus einom uxyd eines Metalles aus der Platingruppe, durch das

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das 'iltandioxyd halbleitend gemacht wird und die Ghloridionen entladung an der Anodenfläche katalysiert wird. £s können auch andere elektrokatalytiseh aktive Überzüge verwendet werden, wie beispielsweise elektrisch oder chemisch abgeschiedene Metallüberzüge aus Metallen der Platingruppe, Diese sind jedoch, wegen ihrer Kosten und ungünstigen AbnützungseigenschaTten weniger günstig. ν

Die Anodenfläche ist vorzugsweise gelocht bzw. porös, um den Bläscheneffekt der an der Anodenfläche freiwerdenden Gasbläschen auf ein Minimum zu verringern und die Gassbdeckung der Anodenfläche zu vermeiden.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten beispielsweisen,bevorzugten Ausführungsf ormen wird die Erfindung im folgenden näher erläutpft. Es zeigen:

Fig. 1 eine Quecksilber-Blektrolysezelle, die mit einer flexiblen Zellabdeckung und erfindungsgemäßen dimensionsstabilen Anoden versehen ist; ,

Pig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Anode; Pig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Pig. 2; Pig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Pig. 2; Pig. 5 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform} Pig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Pig. 5» Pig.7 einen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Pig. 5; und Pig. 8 einen Querschnitt eiiier dritten Ausführungsform.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Elektrolysezelle 10 der in den US-Paten-' ten 2958 635 oder 3 042 602 gezeigten Art eine dauernd fließende Quecksilberkathode, die unterhalb der in eine Salzlösung

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getauchten Anoden 12 über den Zellenboden 11 fließt. Die ungefähre Salzlösungshöhe' ist durch die Linie A-A gekennzeichnet. Der Salzlösungsspiegel kann jedoch irgendwo zwischen dein oberen Ende der Anoden und dem Boden der Zellabdeckung liegen, wenn ein Gas-Abgäberaum vorgesehen ist. Der elektrische Strom wird den Anoden zugeführt, an die kathodische Zellenbasis ist ein Leiter angeschlossen, so daß sich am üpalt/'zwlsehen der Anode mid Kathode eine Potentialdiff erenz ergibt. Infol/iedesüeii wandern die Chloridionen zur Anode und die llatriumionen wandern zur Quecksilberfließkathode, mit dem das sich ergebende Natrium ein Amalgam bildet, das zu einer nicht gezeigten Zorsetzungszelle ausgeleitet wird. Das Ühlorgas steigt in Bläschen von den Gitter-Öffnungen in den Flächen der Anoden 12 zu einem Auslaß in der Zellenabdeckung, von wo es zu einer Ohlorgewinnungseinriehtung strömt.

Die Zelle 10 ist zwischen zwei !-Trägern 13 befestigt und geneigt, so daß das Quecksilber infolge der Schwerkraft über den Zellenboden 11 strömt. Die Zelle Weist eine Bodenwand 14 und zwei nach oben stehende Seitenwände 15 aus Beton, Stahl oder einem anderen geeigneten starren Material auf. Die Seitenwände 15 sind mit einem korrosionsbeständigen Isoliermaterial 16 ausgekleidet, beispielsweise mit Naturstein oder einem Harzüberzug. Der elektrisch leitende Boden 11 besteht aus Stahl oder dergleichen und bildet die innere Bodenfläche der Zelle. Eine an der Unterseite der Bodenwand 14 befestigte Leiteranordnung 17 weist nicht gezeigte, in einem Abstand voneinander stehende und nach oben ragende Leiter auf, die mit dem Metallboden 11 in, Verbindung stehen. An die Leiteranordnung 17 ist zur Vervollständigung der Schaltung eine herkömmliche Sammelschiene angeschlossen, die den negativen Anschluß der Schaltung bildet.

ORiGIfJAL

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Mehrere in einem Abstand voneinander stehende und transversal angeordnete Stützen 1'8 überspannen die Zelle oberhalb der I-Trager 13. Sie sind an einstellbaren Haltern 19 befestigt, die auf den Trägern 13 ruhen und abnehmbar an diesen befestigt sind, Die Stützen 18 tragen zwei in Längsrichtung verlaufende I-Träger 20, auf denen eine langgestreckte Platte 21 befestigt ist. Längs der Platte 21 sind in Abständen Haken 22 angebracht, in die eine herkömmliche, nicht gezeigte Winde eingreift, um den auf der Zellt liegenden Aufbau zu entfernen, wenn beispielsweise Reparaturen im Inneren der Zelle notwendig sind.

Am Unterflansch der I-Träger 20 sind auf herkömmliche Weise, Beispielsweise durch Schweißen, mehrere transversal verlaufende Anodenhalter 23 befestigt, mittels deren der Anodenaufbau in der Zelle gehalten wird. Längs der Anodenhalter 23 liegen mehrere nach unten vorstehende Zuführungen 24 aus Kupfer oder einem anderen gutfLeitenden Metall, die an den Anodenhaltern auf herkömmliche Weise lösbar befestigt sind, beispielsweise mittels Muttern 24a an den Zuführungen an Jeder Seite der Halter. An der positiven Klemme einer nicht gezeigten Spannungsquelle sind Saramelschienen 25 befestigt, über die der Strom zu den Sammelschienen 26 geleitet wird, die transversal zur Zelle liegen und an den Zuführungen 24 befestigt sind. Über der Zelle liegt ein flexibles Abdeckteil 27, beispielsweise gern«, der bereits genannten US-Patentschrift Nr. 2 958 635, das längs seiner Längskanten am oberen Flansch der Doppel-I-Trägerwände 13 befestigt ist. Die Abdeckung weist in Abständen voneinander Hegende Öffnungen auf, die mit den nach unten ragenden Zufüh-' rungen 24 fluchten und diese aufnehmen. Die Zuführungen 24 sind mittels Muttern 28 an der Abdeckung 2? befestigt. Durch die flexible Abdeckung ist eine begrenzte Einstellung der Anöden möglich, ohne daß die Abdeckung abgenommen werden muß. Jedoch kann auch eine starre Abdeckung verwendet werden.. Diese Konstruktionsmerkmale sind vollotändlger In den US-Patenten

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2 958 635 und 3 042 602 beschrieben.

Die Anodenanordnung umfaßt eine Arbeitsfläche 30 mit einer Gitterbasis aus Titan oder Tantal, die mit einem leitenden Überzug versehen ist. Der Überzug besteht beispielsweise au:.; einem größeren Anteil aus. Titandioxyd (TiO₂) oder Tantalpentoxyd (Ta₂Oc) und einem geringeren Anteil aus einem Oxyd eines Metalls aus der Platingruppe, durch das das Titandioxid leitend gemacht und die ChloridionenjmtlacHm^ an dor Fläche uu' Anode katalysiert wird. Auch können andere elektrokatalytisoh aktive Überzüge verwendet werden, wie beispielsweise elektrisch oder chemisch aufgebrachte Metallüberzüge aus Metallen aus der Platingruppe. Die Bezeichnung "Gitter" umfaßt dünne Bleche aus Titan oder Tantal oder Legierungen aus Titan oder Tam.r.i in gelochter oder gestreckter Form, Drahtgaze und dünne -gewebe, gewalzte Drahtnetze, gelochte und geschlitzte Bleche aus Titan oder Tantal oder Legierungen aus Titan oder Tantal und dergl. Die Arbeitsflächen 30 sind durch Schweißen, Nieten oder andere Verbindungen mit mehreren umgedrehten U-förmigen Leiter- oder Kanalschienen 31 aus Titan verbunden, die mittels Titanaugen. 32 mit Innengewinde, durch Schweißen oder auf andere Weise an den Kupfer-Zuführungen 24 befestigt sind.

Die umgedrehten U-förmlgen Leiterschienen 31 reichen praktisch 3η einer Richtung von einem Ende zum anderen der Arbeitsfläche 30 der Anode. Ihre Breite und ihr seitlicher Abstand längs der Anodenfläche sind in der anderen Richtung so gewählt, daß der von ihnen geführte Strom im wesentlichen gleichmäßig auf die Anodenfläche verteilt wird. In den gezeigten Ausführungsformen sind zwei umgedrehte U-förmige Leiterschiunen 31 gezeigt. Je nach der Anodenbreite und der Anzahl der verwendeten Anoden-· Zuführungen kann jedoch auch eine größere oder geringere Anzahl verwendet werden. Die Enden der Leiterschienen 31 sind offen.

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Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Abstände a, b, c und d gleich,· so daß der durch die 'rechte Leiterschiene 51 zugeführte Strom gleichmäßig auf die Hälfte der Anode verteilt wird. Dasselbe gilt für die linke Hälfte der Anode in Pig. 2. Wird nur eine einzige U-förmige Leiterschiene zur Stromverteilung auf die Anodenfläche verwendet, so sollte ihre Breite so bemessen und sie selbst so an der Anodenfläche angeordnet sein, daß der Strom gleichmäßig auf die Anodenfläche verteilt wird. So liegt eine einzelne breite U-förmige Leiterschiene 31 in der Mitte der Anodenfläche, wobei der Abstand der Schenkel 33 die Hälfte des seitlichen Abstandes von der Mitte zur Kante der Anode beträgt,und diese ebenfalls den Strom gleichmäßig über die Anodenfläche verteilt. Gemäß diesem Prinzip zur gleichmäßigen Stromverteilung auf die Anodenfläche kann eine beliebige Anzahl von Leiterschienen 31 verwendet werden. Die Zuführungen 24 müssen dabei zahlenmäßig ausreichen und in einem solchen Abstand voneinander liegen, daß sich längs der Anodenfläche eine gleichmäßige Stromverteilung ergibt.

Die Schenkel 33 der umgedrehten U-förmigen Leiterschienen bilden vorzugsweise einen gemeinsamen Teil mit den Leiterschienen und sind, wie in den Figuren 1 und 3 gezeigt, nach außen gebogen und an die Anodenfläche 30 angeschweißt oder auf andere Weise an dieser befestigt. Durch mehrere in Abständen längs den umgedrehten U-förmigenLeitersehienen 31 angeordnete Offnungen 34 können die/anterhalb der U-förmigen umgedrehten Leiterschienen entwickelten Gasbläschen entweichen und zwar in den Elektrolyten oberhalb der Anoden und von dort gelangen sie aus der Zelle indie Gasgewinnungseinrichtung. Kerben35 in den Schenkeln 33 verringern die Schweißspannungen und erlauben eine Höheneinstellung der Arbeitsfläche der Anode. Die "U-förmigen Leiterschienen können gewünschtenfalls aus einem starken ge-· lochten Metall bestehen.

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Die Leiterschienen 31 sind angrenzend an ihre Enden durch L-förmige Kreuzschienen 36 verbunden. Zur Versteifung der Anode Bind sie, wie in Figuren 2 und 4 gezeigt, vorzugsweise an die Leiterschienen angeschweißt.

Die Zuführungen 24 sind in die Augen 32 geschraubt, so daß das Ende der Zuführungen 24 in sicherein Kontakt steht mit dem oberen Teil der umgedrehten U-fc5rraigen Leiterschienen 31, so daß die Leitfähigkeit an dieser Stelle verbessert wird. Der Teil der Kupfer-Zuleitungen 24 innerhalb der Zelle 10 ist gegen korrosive Einwirkungen des Elektrolyten und der Zellengase durch Titanhülsen 37 geschützt, die entweder an die Augen 32, wie in Fig. 6 gezeigt, angeschweißt oder von diesen getrennt und in eine Nut 39 (Fig.3) im oberen Teil des Auges eingesetzt sind, wobei jeder Spalt durch einen O-Ring 3ö abgedichtet ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten AusfUhrungsform sind die Hülsen 37 von den Augen 32 getrennt, so daß die Anode getrennt von den Hülsen 37 hergestellt und versandt werden kann, wobei bei der Montage der Anoden in Zellen unterschiedlicher Höhe Hülsen 37 unterschiedlicher Höhe verwendet werden könnan. Sind die Hülsen 37 von den Augen 32 getrennt, so werden sie mittels einer fluiddichten Dichtung in Form des 0-itinges 38 aus Neopren oder einem ähnlichen Material gegeneinander abgedichtet.

Die Hülsen 37 sind mit einem flanschförmigen Oberteil 37a versehen, das beim Einbau der Anoden in eine Zelle eine fluiddichte Abdichtung mit der Zellenabdeckung 27 ergibt. Die Flansche 37a liegen an einer Dichtung 40 an, die mittels einer oberen Dichtung 41a, einer Scheibe 41b und der auf die Zuführung 24 geschraubten Mutter 2ö gegen die Zellenabd.eckung 27 abgedichtet ist.

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'■— Q -.

Bei der In den Figuren 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsform ähneln die umgedrehten U-Förmigen Leiterschienen 31 den entsprechenden Leitersoh-ienen der Figuren 1 und 4. Jeodch sind die Schenkel 33a an ihrer Basis nicht nach außen gebogen und direkt, -an die gelochte Anodenfläche 30 geschweißt.

Die Titanschutzhülsen 3.7 sind an die Augen 33 ■ geschweißt und die oberen Enden der Hülsen 37 sind mittels Verbindungsstangen 42 an die Oberseite der Flansche 37a der Hülsen 37 geschweißt oder auf andere Weise-befestigt.- An jedem !finde der umgedrehten U-.f ö'.rmi gen Leiterschienen 31 sind L-förmige Kreuzschienen 36a (Fig. 7) an die Anoden-Arbeitsfläche 30 geschweißt. Die Terblndungsstangen 42 an der Überseite: der Hülsen und die Kreuzschienen 36a verleihen der in Fig. 5 gezeigten Anode ein hohes Maß an Steifigkeit.

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der umgedrehten U-förmigen Leiterschienen 31, bei der die Schenkel 43 aus Schienen bestehen, die an eine mit Augen 32 versehene fla.che Leiterschiene 31a und an die Anoden-Arbeitsfläche 30 angeschweißt sind. Dieser Aufbau besitzt infolge der größeren Anzahl von Schweißstellen einen höheren inneren Widerstand'und bildet daher eine -weniger bevorzugte Auslührungsform.

Die Anoden-Arbeitsflächen 30 sind vorzugsweise ein gelochtes Titangitter, das an die Schenkel 33 der umgedrehten U-förmigen Leitersehienen geschweißt ist. Die Anodenflächen können jedoch auch aus einem dijnnen Blech aus Titan oder Tantal in gelochter oder gestreckter Form,- einem Drahtnetz, gewalzter Drahtga ze, gelochtem oder geschlitztem Titanblech, in Abständen angeordneten Stangen oder Halbrundstäben bestehen, wie beispielsweise in den Figuren 14 bis 17 des US-Patents 3 3O8 043 gezeigt ist.

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- ίο -

Die gezeigte Anode ist wirtsohaftlich im Verbrauch des Konstruktionsraetalls wie- beispielsweise Titan. Sie verbraucht litwa 15 '/0 weniger Metall als bekannte Titananoden, beispielsweise gemäß dem US-Patent Hr. 3 297 !361 , wobei die Stromverteilung auf die Anoden-Arbeitsfläche besser und gleicfcäßiger ist. Die Querschnittsfläche der verschiedenen Teile ist proportional zum zur Anoden-Arbeitsfläche zu leitenden Gesamtstrom gewählt, so daß kein Konstruktionsmetall verschwendet wird.

Bevor oder nachdem die Anode in der beschriebenen Weise zusammengebaut ist, wird die Vorderseite und zweckmäßigerweise die Rückseite der Arbeitsfläche 30 mit einem leitenden Überzug versehen, der den Elektrolysestrom zum Elektrolyten leitet und die Öhloridlonenentladung an der Arbeitsfläche über eine lange Zeitspanne katalysiert. Der Überzug kann die Gitterstege der Arbeitsfläche 3o umgeben. Es kann ein beliebiger geeigneter überzug verwendet werden, der fortgesetzt den Strom zum Elektrolyten leitet, ohne daß er passivlert wird, und der die Ühloriuionenentladungohne hohe Überspannungen katalysiert, z. B. elektrisch oder chemisch aufgebrachte Überzüge aus iiecallen der Platingruppe (d. h. Platin, Ruthenium, Iridium, xüiodium usw.) oder Mischungen daraus oder gemischte Oxyde aus Metallen der Platingruppe und Filme bildende Metalle. Ein solcner Überzug kann auf folgende Weise aufgebracht werden:

Beispiel 1 :

Vor oder nach dem Zusammenbau der in Fig. 2 beschriebenen Anode wird die Anodenfläche gereinigt, indem sie bei der Rückflußtemperatur von 110⁰G in einer 20 ;£igen Lösung aus Salzsäure 40 Minuten lang gekocht wird. Sie wird getrocknet und dann ein flüssiger Überzug aufgebracht, der je 50 cm² der Anodenfläche folgende Materialien enthält.*

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Ruthenium als RuCl^H₂O.'- 10 mg (Metall)

Iridium als (MH^)₂IrOl₀ 10 mg (Metall)

Titan als I¹IOl₃. 10 mg (Metall J

ü'ormamid (HOONH₂) 10 bis 12 Tropfen

Wasserstoffsuperoxyd (H₂0₂,3Ö %) 3 bis 4 Tropfen

Zur Herstellung des Überzuges werden zunächst die Ruthenium-
und Iridiumsalze mit den benötigten Mengen an JRu und Ir in einer zwei-molaren Lösung aus Salzsäure (5 ml reichen für die obigen Mengen aus) gemischt. Danach wird die Mischung bei einer Temperatur von nicht mehr als 50⁰G getrocknet, bis sieh ein trokkener Niederschlag bildet. Zu der trockenen Salzmischung wird dann bei etwa 40°G Formamid zugegeben, um die Mischung aufzulösen. Das in Salzsäure (15$ige handelsübliche Lösung) gelöste
Titanchlorid (TiOl₃) wird zu der aufgelösten Ru-Ir-Salzmisehung zugegeben. Darauf wird eine Menge Wasserstoffsuperoxyd (30 %
H₂O₂ ,.etwa 16 bis 22 ml) zugegeben, was ausreicht, die Färbung vom Blau der handelsüblichen Lösung von TiOl₃ in rötlich-braun umschlagen zu lassen.

Die so hergestellte Überzugsmischung wird auf beide Seiten der gereinigten Titanänodenfläche und auf die Seiten der Zwischenräume im Gitter aufgebracht, und zwar mittels Pinsel, Rolle
oder dergleichen und in mehrere aufeinanderfolgenden Lagen, so daß der Überzug das Gitter umgibt, lach dem Auf bringen ;jeder . Schicht wird die Anode in einem Warmluft-Zwangsumlaufofen bei einer Temperatur "zwischen 300 und 35O⁰O 10 bis I5 Minuten lang geheizt. Darauf wird zwischen dem Auf bringen jeder Schicht auf '-natürliche Weise mit Luft gekühlt. Nachdem die letzte Schicht aufgebracht ist, wird die Anode bei 450⁰O eine Stunde lang bei Luftzwangsumlaiif geheizt und darauf abgekühlt. Dies ergibt einen keramischen Halbleiterüberzug auf der Anodenfläche.

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Die Mengen der drei Metalle im Überzug entsprechen den Gewicht:."--· Verhältnissen 13,15 % Ir: 13,15 % Ru: 73,7 % Ti. Die Meliaetall-

2 menge im Überzug entspricht 0,2 mg Ir und 0,2 rag Ru pro era der profitierten Elektrodonflache. Anstelle von Huther.'ium kann ein beliebiges Metall der Platingruppe und anstelle von Titan Tantal oder Legierungen darauf?, andere Ventilmetalle und Legierungen ent-Bprechend der obigen Formulierung verwendet v/erden. Wird auf der Gitterfläche ein Metall aus der Platingruppe verwendet, so kann es elektrisch oder chemisch aufgebracht werden, und zwar entweder vor oder nach der Befestigung der Anoden-Arbeitsfläche 3Q. an den uim-o- h drehten U-förmigen Leiterschienen 31.

Die Öffnungen 34· in den umgedrehten U-förmigen Leiterschienen 31 gestatten es den im Elektrolyseprozeß gebildeten Ohiorbläschen oder anderen Ga3bläschen frei von der Arbeltsfläche der Anoden zu entweichen, so daß eine Sperrung durch Gas vermieden wird.

Im Betrieb wird der Strom über die Zuführungen 24 von der an die Sammelschiene 25 angeschlossenen Spannungsquelle zugeführt. Der Strom verteilt sich zu gleichen Beträgen auf die Zuführungen 24-, die denselben an die umgedrehten U-förmigen Leiterschienen 31 führen. Der Strom fließt dann längs den umgedrehten U-förmigen Leiterschienen in beiden Richtungen, d. h. der Strom fließt gleich- ψ mäßig in beiden Richtungen längs der Leiterschienen 31 und damit der Anoden-Arbeitsfläche 30. Der Strom wird darauf seitlich durch die Schenkel 33 der U-förmigen Leiterschienen längs der Arbeitsfläche 30 verteilt, die an den Schenkeln der Schienen 31 befestigt 1st. Die Leiterschienen 31 liegen gegenüber der Anodenarbeitsfläche in symmetrischem Abstand, so daß eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Arbeitsfläche der Anode stattfindet. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Potentialdifferenz am gesaraten Elektrodenspalt, so daß, wenn die Salzlösung durch den Spalt zwischen Anode und Kathode hindurchgeht, der elektrolytische Prozeß gleichmäßig über die gesamte Länge und Breite des Spaltes abläuft, Die

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Öhlorbläschen strömen so durch das Gitter der Anodenarbeitsfläche hindurch sowie durch die Öffnungen 34 in den umgedrehten U-förmigen Leiterschienen und zum Auslaß in der Zellenabdeckung zur Ohlorsammelsteile. Die erfindungsgemäße Anode führt somit zu einer gleichmäßigen Potentialdifferenz über den gesamten Bleietrodenspalt, so daß die freiwerdende Ohlormenge oder die Menge anderer KLektrolyseprodukte ein Maximum erreicht.

Die Verwendung der massiven gelochten Titan-Leiterschienen 31, vorzugsweise als Gitter ausgeführter Le it er schienen 31 ergibt eine bessere Leitung zur gitterförmigen Anodenarbeitsflache, die zwar als Leiter elektrisch weniger wirkungsvoll ist, jedoch wegen der gitterförmigen Ausbildung die Ableitung der öhlorbläschen von der Anodenarbeitsfläche erlaubt, so daß die ßasabdekkung der Anodenarbeitsfläche im v/esentlichen verhindert wird.

Im Sinne der vorstehenden Beschreibung umfasse», die Bezelchnvmgen "Titan" und "Tantal" ebenfalls Legierungen dieser Metalle. Die Bezeichnung "Schweißen" umfaßt"ebenso andere äquivalente Verbindungen von Metallteilen, wie beispielsweise Vernieten, Verschrauben und dergleichen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

·. Anode für Elektrolysezellen mit Quecksilberfließkathode, mit einem Boden, über den das Quecksilber fließt, mit Seitenwänden und einer Zellenabdeckung, gekennzeichnet durch Zuführungen (24), die durch die Zellenabdeckung verlaufen, durch eine Anodenarbeitsfläche (30), durch umgedrehte U-förmige Leiterschienen (30» die mit den Zuführungen (24) und der Anoden-Arbeitsfläche (30) verbunden sind und im wesentlichen von einem Ende zum anderen Ende der Anoden- ψ Arbeitsfläche reichen und im wesentlichen gleichmäßig von Seite zu Seite der Arbeitsfläche verteilt sind.
2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die umgedrehten U-förmigen Leiterschienen (31) aus massivem Titan bestehen unü mit Öffnungen versehen sind, durch die das Gas entweichen kann, und daß die Anoden-Arbeitsfläche (30) aus einem Titangitter besteht,
3. Anode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen (24) innerhalb der Zelle mit flüssiglceits- und gasdichten Hülsen (37) umgeben sind, die sich zwischen den umgedrehten U-förmigen Leiterschienen.(31)

™ und der Zellenabdeckung (27) erstrecken.
4. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuführungen (24) aus Kupfer bestehen, und daß die umgedrehten U-förmigen Leiterschienen (31 ) und die Anoden-Arbeitsfläche (30) aus Titan bestehen.
5. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schenkel (33) der U-förmigen Leiterschienen (31) in gleichmäßigen Abständen von der Mitte der U-förmigen Leiter-

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γ.

schiene liegen, und daß die Schenkel an der Arbeitsfläche mit dem halben ' seitlichen Abstand von einer Kante der Arbeitsfläche zur Mitte der U-förmigen Leiterschienen an der Arbeitsfläche befestigt sind.
6. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge k e η η ζ ei c h η e t , daß die Anoden-Arbeitsfläche (20) mit einem elektrokatalytischen leitenden Überzug versehen ist.
7. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k en η ζ eic h η et , daß die Anoden-Arbeitsfläche mit einem halbleitenden Überzug versehen ist.
8. Anode nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ze i c h η e t , daß die Anoden-Arbeitsfiache aus einm Titangitter besteht, deren Gitterstege der Überzug umgibt.
9. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n-'n ζ e 1 c h η et » daß die Hülsen (37) aus Titan bestehen und an die umgedrehten Ü-förmigen Leiterschienen (51) geschweißt sind, und daß die Hülsen einen Plansch(37a) aufweisen, der mit der Zellenabdeckung (27) eine flüssigkeits- und gasdichte Dichtung bildet.
10. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e ken ζ e i c h net, daß die Titanhülsen (37) von den umgedrehten U-förmigen Leiterschienen (31) getrennt sind, und , einen gegenüber der Zellenabdeckung (27) flüssigkeits- und gasdichten Flansch sowie eine Basis aufweisen, die mit den umgedrehten U-förmigen Leiterschienen eine flüssigkeitsdiehte Dichtung bildet.

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11. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die umgedrehten U-förraigen Leiterschienen (31) zur Befestigung der Zuführungen (24) mit Augen (32) sowie mit Öffnungen (34) versehen sind, durch die die unterhalb der umgedrehten U-förmigen Leiterschienen freiwerdenden Gasbläschen entweichen können.
12. Anode nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die umgedre hten U-förmigen Leiterschienen (31) mit Kerben versehen sind, so daß eine

W ■ gegenseitige Bewegung eines Teils der Leiterschienen gegenüber dem anderen zur Höheneinstellung möglich 1st.

cbg-c •^tty4HelyB-e~^ne^Sal^l^eung und ai», Chlorerzeugung, mit einer Anode nach einem der vorstejxsiiden Ansprüche, mit Seitenwanden, einem Boden, über*'den das Quecksilber fließt, einer Abdeckung und einer Salzlösung in der Zelle, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Stromzufuhr zur Zelle-, durch durch die Abdeckung verlaufende Leiter, die an die Stromzufuhreinrichtung angeschlossen sind, durch eine mit einem Halbleiterüberzug versehene Anoden-Arbeitsfläche und durch zwischen der Anoden-Arbeitsfläche und d.ef Stromzuführelnrichtung angeordnete Einrichtungen j&uf Verteilung des Stroms auf die Anoden-Arbelt sfläplie, wobei die Einrichtungen zur Stromverteilung umgedjceiite U-förmige Leiterschienen umfassen, die mit der S£r6"mzufuhrelnrichtung und der Anoden-Arbeitsfläche verbun-

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_u.₉.₁₉₇₀

t/ZWo

Betrifft? Patentanmeldung P 20 41 250.4 EIiECTEOBOR COEPORATION

Patentanspruch 13

Anode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in eine Elektrolysezelle zur Elektrolyse einer Salzlösung und zur Chlorerzeugung eingebaut ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Stromzufuhr zur Zelle, durch durch die Abdeckung verlaufende leiter, die an die Stromzufuhreinrichtung angeschlossen sind, durch eine mit einem Halbleiterüberzug versehene Anoden-Arbeitsfläche und durch zwischen der Anoden-Arbeitsfläche und der Stromzuführeinrichtung angeordnete Einrichtungen zur Verteilung des Stroms auf die Anoden-Arbeitsfläche, wobei die Einrichtungen zur Stromverteilung umgedrehte U-förmige Leiterschienen umfassen, die mit der Stromzufuhreinrichtung und der Anoden-Arbeitsfläche verbunden sindo

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