DE2204446A1 - Elektrolysezelle - Google Patents

Description

betreffend
Elektrolysezelle

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle mit Diaphragma für die Elektrolyse von wässrigen Alkalimetallhalogenidlösungen mit einem Anodenboden, einem Anodenaufbau und einem Kathodenaufbau.

Bei den üblichen Elektrolysezellen oder -wannen mit Diaphragma oder Membran weisen die Anodenböden im allgemeinen Graphitenoden auf, deren unterer Abschnitt von einer Schicht aus Blei umgeben ist, die sie in einer festen Stellung hält und sie mit Strom versorgt, der von Kupferschienen zugeführt v/ird, die im allgemeinen in die Bleischicht eingebettet sind. Die derart gebildete Baugruppe aus Graphitanoden, Blei und Stromversorgungsschienen wird anschließend in einer Wanne aus Beton nngeordnet, an dor sich dann die Kathodenanordnung abstützt. Um den /nodenboden zu schützen und gleichzeitig abzudichten, wird eine Asphaltschicht in das Innere des Betonbodens gegossen, so daß das Blei und die unteren Teile der Gr-'iphitanoden abgedeckt sind, wodurch verhindert wird, daß

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die stark korrodierenden Salzlösungen während der Elektrolyse hindurchdringen können.

Seit einigen Jahren ist man dazu übergegangen, die Graphitanoden durch Metallanoden zu ersetzen, deren Oberfläche eine Edelmetallbeschichtung aufweist. Ihre Verwendung ermöglichte wichtige Verbesserungen und Vereinfachungen bei der Herstellung des Anodenbodens selbst. So war es möglich, ohne Blei und Asphalt auszukommen, wodurch das Gewicht der Elektrolysezelle beträchtlich verringert wurde.

In einem eigenen älteren Vorschlag (Patentanmeldung P 20 46 479.3) wird eine neue Elektrolysezelle beschrieben, deren Anodenanordnung einerseits besteht aus einer im allgemeinen aus Kupfer bestehenden Tragplatte, die zur Stromzufuhr dient und mit einer dünnen Folie aus gegenüber dem Anolyten beständigem Metall oder Metallegierung, vorzugsweise aus Titan ummantelt ist sowie andererseits aus einer Batterie von Metallanoden, welche auf der Tragplatte mittels Bolzen fixiert sind, die unmittelbar in die Tragplatte eingelassen sind. Diese Anodenanordnung ist in einer Zellenwanne aus Beton oder polyestergebundenem Schichtstoff angeordnet.

Dieser Anodenaufbau zeichnet sich infolge des nicht benötigten Bleis, Graphits und Asphalts durch eine Gewichtsersparnis aus und ermöglicht eine einfache Befestigungsart der Anoden. Aber die in diesem Falle verwendete herkömmliche Bauart der Wanne aus Beton oder polyestergebundenem Schichtstoff kann beim Betrieb der Wanne zu gewissen Schwierigkeiten führen.

Um nämlich ein Durchsickern oder Lecken der Salzlösung auf der Höhe des Durchgangs der Zuleitungen zu den Anoden zu verhindern, muß zwischen Wanne und ummantelter Tragplatte eine

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völlig zuverlässige Dichtung vorhanden sein. Hierzu wurde bereits versucht, einen Gürtel aus Polyesterharz an der Peripherie der Ummantelung aus korrosionsfestem Metall der als Stromzuführung dienenden Tragplatte zu vergießen. Diese Lösung hat sich aber als unbefriedigend erwiesen, weil es praktisch unmöglich ist, eine gute Haftung des Polyesterharzes sowohl an der Wanne aus Beton oder polyestergebundenem Schichtstoff als auch aus der Ummantelung aus korrosionsfestem Metall zu erhalten. Diese mangelnde Haftung, verstärkt durch Wärmestöße, ist die Ursache des Ausfließens der Salzlösung, wovon die Korrosion des Kupfers außerhalb der Zelle, dort wo es nicht mehr ummantelt ist, verursacht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Wanne üblicher Bauart durch einen neuen ebenen Boden aus Metall oder polyestergebundenem Schichtstoff (Schichtpreßstoff) ersetzt ist, der gegen den Kathodenaufbau durch ein neues Verbindungsstück elektrisch isoliert ist, das auch die Abdichtung gegenüber dem Elektrolyten ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle für wässrige Alkalimetallhalogenidlösungen mit einem Anodenboden, einem Anodenaufbau und einem Kathodenaufbau ist dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenboden zusammengesetzt ist aus einem Unterbau aus ProfilsSben, dessen Oberseite den Zellenboden bildet, einer Tragplatte für die Anoden, die auf der Oberseite des Unterbaus angeordnet ist, diesen bedeckt und mit einer dünnen korrosionsfesten Metallfolie überzogen ist, und daß ein flüssigkeitsdichtes und elektrisch isolierendes Verbindungsstück zwischen dem Kathodenaufbau und der korrosionsfesten Metallfolie an der Peripherie dieser Folie angeordnet ist.

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Die Profilstäbe, die den Unterbau bilden, können handelsübliche Metallprofilstäbe oder Profilstäbe aus polyestergebundenem Schichtstoff ![Schichtpreßstoff) sein, gegebenenfalls mit Armierung, um die Starrheit zu erhöhen. Die als Stromzuführung dienende Tragplatte bedeckt den Unterbau vollständig; dies ist von Vorteil für die allgemeine Dichtung und vermeidet die oben genannten Nachteile. Die Tragplatte ist in ihrem oberen Twil mit einer dünnen Folie aus korrosionsfestem Metall ummantelt und dieser Schutz ist dadurch verstärkt, daß die Ränder der Ummantelung auf den äußeren Umfang umgeschlagen sind.

Die Befestigung der Metallanoden auf dieser Tragplatte erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Bolzen entsprechend der in dem eigenen älteren Vorschlag (P 20 46 479.3) beschriebenen Weise. Diese Tragplatte dient auch als Träger für den Kathodenaufbau,

Das erfindungsgemäß abdichtende Verbindungsstück, das auf der Peripherie der Ummantelung aus korrosionsfestem Metall aufliegt, weist ein starres Teil auf, das vorzugsweise aus polyestergebundenem Schichtstoff (Schichtpreßstoff) besteht aber auch aus beliebig anderem korrosionsfestem und ausreichend starrem Werkstoff bestehen kann und an seiner Ober- und Unterseite mindestens je eine Auskehlung aufweist, in der eine torische Dichtung liegt. Die torischen Dichtungen sind aus korrosionsfestem und ausreichend biegsamen Werkstoff, beispielsweise aus Kautschuk. Das Verbindungsstück muß außer korrosionsfest auch elektrisch isolierend sein. Zu diesem Zweck muß der Werkstoff, aus dem das starre Teil des Verbindungsstückes und/oder der Werkstoff, aus dem die torischcn Dichtungen gefertigt sind, ein guter elektrischer Isolator sein. Des neue Verbindungsstück erfüllt eine doppelte Funktion.

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Es gestattet eine vollständige Abdichtung, mit welcher das Durchsickern oder Lecken der Salzlösungen (Elektrolyten) vermieden und außerdem eine vollständige elektrische Isolierung zwischen Kathode und Anode hergestellt wird, wodurch Kurzschlüsse vermieden werden. Das Verbindungsstück vermeidet auch die Verwendung der gebräuchlichen Dichtungskitte oder -massen, die den Nachteil haben, daß sie zur Verschmutzung der Diaphragmen beitragen.

Auf die erfindungsgemäße Anordnung aus Anodenboden und Verbindungsstück aus Schichtpreßstoff wird dann die Kathodenanordnung aufgesetzt. Grundsätzlich reicht die Anpressung des Verbindungsstücks allein unter dem einwirkenden Gewicht des Kathodenaufbaus und des Zellendeckels aus, um eine vollständige Abdichtung sicherzustellen. Sicherheitshalber kann noch eine zusätzliche Vorrichtung zum Anpressen mit Hilfe von isolierten oder isolierenden Gewindestangen vorgesehen sein, die das Anodenteil mit dem Kathodenteil fest miteinander verbinden. Ein anderer Vorteil dieser Lösung liegt in dem Umstand, daß der Zellenaufbau außerhalb der Elektrolysehalle zusammengestellt werden kann, wodurch das Instellungbringen dieser Zelle erleichtert und ein beträchtlicher Zeitgewinn bei der Montage und der Demontage erzielt wird.

Der erfindungsgemäße Anodenboden ist wesentlich leichter als ein üblicher Boden aus Beton; dies erleichtert die Handhabungen. Der Anodenaufbau besitzt den großen Vorteil einer langen Lebensdauer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. Die Zeichnung zeigt einen senkrechten Teilschnitt durch eine Zelle ohne Deckel, mit ihrem Anodenboden, ihrem Kathodenaufbau und Anodenaufbau sowie dem Verbindungsstück.

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Der Metallboden besteht aus einem Unterbau oder Rahmen 1a aus handelsüblichen Profilstäben, die miteinander verschraubt sind. Die quergerichteten Träger fixierende Winkelstücke 1b sind auf den Trägern mit Schrauben 1c befestigt. Auf der gesamten Oberfläche dieses Bodens ist eine als Stromzuführung dienende Tragplatte 2 aus Kupfer befestigt, deren Oberseite mit einer dünnen Folie 3 aus Titan überzogen ist, deren Enden an den seitlichen Wänden der Tragplatte umgeschlagen sind. Der untere Teil der Tragplatte 2 ist mittels Bolzen 4 mit dem Metallrahmen aus Profilstäben fest verbunden. Mit der als Stromzuführung dienenden Tragplatte 2 sind Metallanoden 5 mittels Befestigungsbolzen 6 verbunden.

Ein besonderes Verbindungsstück 7 aus polyestergebundenem Schichtpreßstoff mit zwei Auskehlungen, in die torische Dichtungen 8 aus Kautschuk eingreifen, liegt auf der gesamten Peripherie der Folie 3 aus Titan auf, mit der die Kupferplatte 2 überzogen ist. Das Verbindungsstück 7 kann auch mehrere Auskehlungen auf jeder Seite besitzen, so daß die Anzahl der torischen Dichtungen variiert werden kann.

Auf den Anodenaufbau und das Verbindungsstück wird dann ein Kathodenblock 9 aufgesetzt, der unter der Wirkung seines Gewichtes das Verbindungsstück 7 anpreßt. Eine zusätzliche Vorrichtung zum Zusammenpressen, die den Anodenaufbau mit dem Kathodenaufbau fest verbindet, besteht aus Verankerungsteilen 10, die am Anodenboden und am Kathodenaufbau angeordnet und mit Schrauben 11 zusammengespannt sind. Die elektrische Isolierung wird dabei mit isolierenden Buchsen 12 aus Polyester erreicht.

Ansprüche 209833/1073

Claims (6)

Ansprüche

1. Elektrolysezelle für wässrige Alkalimetallhalogenidlösungen mit einem Anodenboden, einem Anodenaufbau und einem Kathodenaufbau, dadurch gekennzeichnet , daß der Anodenboden zusammengesetzt ist aus einem Unterbau aus Profilstäben (1a), dessen Oberseite den Zellenboden bildet, einer Tragplatte (2) für die Anoden (5), die auf der Oberseite des Unterbaus angeordnet ist, diese bedeckt und mit einer dünnen korrosionsfesten Metallfolie (3) überzogen ist, und daß ein gegen Flüssigkeit dichtendes und elektrisch isolierendes Verbindungsstück (7) zwischen dem Kathodenaufbau (9) und der korrosionsfesten Metallfolie (3) an der Peripherie dieser Folie angeordnet ist.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Profilstäbe (1a) aus Metall oder aus polyestergebundenem Schichtstoff bestehen.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Verbindungsstück (7) ein starres Teil aufweist, das an seiner Ober- und Unterseite mindestens je eine Auskehlung aufweist, in der eine torische Dichtung liegt.

4. Elektrolysezelle nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das starre Teil des Verbindungsstücks (7) aus polyestergebundenem Schichtstoff besteht .

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5. Elektrolysezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die torischen Dichtungen aus Kautschuk bestehen.

6. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e kennzeichnet durch außerhalb der Zelle angeordnete Gewindestangen (11), die mit Verankerungsteilen (10) zusammenwirken, welche am Anodenaufbau und am Kathodenaufbau angebracht sind, um das Verbindungsstück (7) zwischen dem Anodenboden und dem Kathodenaufbau einzuspannen.

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