DE2231196A1 - Anodensatz fuer elektrolytische zellen - Google Patents

Anodensatz fuer elektrolytische zellen

Info

Publication number
DE2231196A1
DE2231196A1 DE2231196A DE2231196A DE2231196A1 DE 2231196 A1 DE2231196 A1 DE 2231196A1 DE 2231196 A DE2231196 A DE 2231196A DE 2231196 A DE2231196 A DE 2231196A DE 2231196 A1 DE2231196 A1 DE 2231196A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plate
plates
electrode
electrodes
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2231196A
Other languages
English (en)
Inventor
Jon C Delong
Richard I Evans
Walter W Ruthel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hooker Chemical Corp
Original Assignee
Hooker Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hooker Chemical Corp filed Critical Hooker Chemical Corp
Publication of DE2231196A1 publication Critical patent/DE2231196A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12347Plural layers discontinuously bonded [e.g., spot-weld, mechanical fastener, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12361All metal or with adjacent metals having aperture or cut
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12486Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611Oxide-containing component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736Al-base component
    • Y10T428/12743Next to refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component

Description

2231198
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Veickmai/n,
Dipping. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. RAAVeickmann, Dipl.-Chem. B. Huüer
8 MÜNCHEN 27, .DEN
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 4S 3921/22
CASE: Kn
HOOKER CHEMICAL CORPORATION, Niagara Palls, H.Y. 14302/uSA
"Anodensatz für elektrolytische Zellen"
Die Erfindung betrifft einen verbesserten Elektrodenaufbau, insbesondere eine verbesserte metallische oder diioensionsstabile' Elektrode,, die für die Verwendung in einem Anodensatz einer Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen geeignet ist.
In der Vergangenheit ist beträchtliche Entwicklungsarbeit in metallische oder dimensionsstabile Elektroden investiert v;orden, die insbesondere als Anoden in elektrolytischen Zellen für die Herstellung von Chlor, Hypochloriten oder Chloraten durch Elektrolyse von Alkalimetallchlcridlösurigen verwendet v/erden, als Anoden für den kathodischen Schutz von
209882/1072
BAD
in Seewasser eintauchende Eisen- und Stählkonstruktionen verwendet werden oder als Anoden für die Elektrodialyse von Brackwasser und dergleichen benutzt werden« Obgleich viele Elektroden dieses Typr. vorgeschlagen worden sind, war eine der verheißungsvollsten Elektroden, eine Elektrode mit einer Basis aus einem sogenannten Verschlußmetall, wie Titan, und einem elektrisch aktiven Überzug aus einem Edelmetall, einer Edelmetalllegierung oder einem Bdelmetalloxyd, wie Platin-, Rutheniumoxyd oder dergleichen.
Wenn auch vom Standpunkt ihrer elektrischen Eigenschaften und chemischen Beständigkeit gesehen,unter den Bedingungen, die in vielen von diesen Anwendungsfällen in Rechnung gestellt werden müssen, Elektroden dieser Art im allgemeinen zufriedenstellend waren, war ihre Anpassung 021 diese Zwecke nicht ohne gewisse Probleme. Da die elektrische Leitfähigkeit der Verachlußmetalle (valve metals), wie Titan, im Vergleich zu Materialien, wie Kupfer oder Aluminium, relativ niedrig ist, war die Größe dieser Elektroden etwas begrenzt, um die elektrischen Betriebskosten auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Obgleich Anstrengungen unternommen worden sind, dieses Problem dadurch zu überwinden, daß man die Td.ts.nelektroden mit einem Kern aus einen leitfähigeren Material, wie Kupfer, versieht, traten Schwierigkeiten bei der .Fabrikation derartiger Elektroden auf.
Eines der Probleme, das bei Elektroden dieses Typs auftrat, war das, sie'so zu montieren, daß sie den gewünschten Anodensatz für die elektrolytische Zelle bildeten. Bei vielen der bisher vorgeschlagenen Montagemaßnahraen war es schwierig, einen ausreichend festen und starren G-es&mtanodensats unter Aufrechterhaltung der gewünschten Abstände zwischen den Anoden und Kathoden zu erreichen. Wegen der Notwendigkeit, eine elektrische Verbindung, die sich aussorhalb der Zolle
2 0 9 8 8 2/1072 BAD ORIGINAL
befindet, zur Anode herzustellen, hatte man auch Probleme mit den Verschlußmaßnahnen zur Verhütung eines Auslaufens des Elektrolyten mit daraus sich ergebender Korrosion der elektrischen Anschlüsse und daraus folgenden nachteiligen Einflüssen auf die Betriebsspannungen der Zelle.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten, einheitlichen Anodensatzes aus Metalloder diraensionsstabilen Elektroden für die Verwendung in elektrolytischen Zellen für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen, wobei dieser verbesserte Anodensatz relativ einfach herstellbar sein soll und die bisher mit Anoden dieses Typs verbundenen Probleme der Ausrichtung und Abdichtung überwindet. Zur Aufgabe der Erfindung gehört auch die Schaffung einer verbesserten metallischen Elektrode des obigen Typs, die in den verschiedensten Größen ohne Verlust an elektrischer Betriebsleistung hergestellt werden kann«
Schließlich ist es auch noch Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung metallischer oder dimensionsstabiler Elektroden zu schaffen.'
IJun zu den beiliegenden Zeichnungen:
Figur 1 ist die Ansicht eines Schnittbildes einer erfindungsgemäßen Elektrode;
Figur 2 ist eine Aufsicht auf den inneren Kern aus leitfähigem Metall der erfindungsgemäßen Elektroden;
Figur 3 ist eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Elektrode, wobei die obere äußere Platte entfernt ist;
Figur 4 ist eine Aufsicht auf eine zusammengebaute Elektrode der vorliegenden Erfindung.
209882/1072 BAD
Die Erfindung betrifft somit eine Elektrode, die sich für die Verwendung in einem Anodensatz einer Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen eignet, einen mehrschichtigen Aufbau hat, eine im wesentlichen rechteckige Gestalt besitzt und folgendes aufweist:
(1) Eine Innenplatte aus einem elektrisch leitenden Metall, die zwei Sätze von im wesentlichen einander gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei eine Seite von einem der Sätze zumindest einen Schlitz aufweist, der von der einen Seite in Richtung der gegenüberliegenden Seite verläuft und kurz davor endet;
(2) zwei äußere Platten aus einem Verschlußmetall, nämlich Titan, Tantal oder Niob, wobei diese Platten auf beiden Seiten der Innenplatte liegen und eine solche Größe haben, daß sie die Innenplatte rund um ihre ganze Peripherie überlappen, die äußeren Platten entlang der Peripherie der Innenplatte miteinander verbunden sind *-f so daß sie die Innenplatte einkapseln, die äußeren Platten ausserdera zwischen den Schlitzen der Innenplatte und zwischen den Schlitzen und den äußeren Rändern der Innenplatte diskontinuierlich iuit der Innenplatte verbunden sind und diese Verbindung durch Schmelzen des Teiles der Innenplatte an der Verbindungsstelle zu den äußeren Platten hergestellt wird, wobei die äußeren Platten im wesentlichen nicht schmelzen; und
(3) einen elektrisch aktiven Belag auf der Aussenseite der äußeren Platten, wobei dieser Belag aus einem Edelmetall, einer Edelmetallegierung, einem Edelrnetalloxyd oder Gemischen davon gebildet wird und die Edelmetalle unter Platin, Palladium, Ruthenium, Rhodium und Iridium gewählt werden.
BAD ORiGINAL 209 882/107 2
Man fand, daß die erfindungsgemäßen Elektroden ausgezeichnete Betriebseigenschaften haben und in den verschiedensten Abmessungen hergestellt werden können, ohne daß irgendwelche wesentlichen nachteiligen Einflüsse auf diese Eigenschaften in Erscheinung treten.
Genauer gesagt, die erfindungsgemäßen Elektroden können in jeder geeigneten Anordnung verwendet werden, z.B. als Anoden-S^tM einer Zelle für äie Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösunger.. Diese Elektroden können jedoch je nach der ftatur der Umgebung, in der die Elektrode verwendet Werden soll, mit Verschiedenen anderen Bausätzen, die geeignete Montagevorriohtuhgen, elektrische Anschlüsse und dergleichen ergeben, verwendet werden. Obgleich diese Elektroden, wie oben bereits angedeutet, besonders für den Gebrauch bei :der Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen geeignet sind, können sie auch bei passender Aufstellung auf anderen Gebieten, z.B. für die Elektrodialyse von Brackwasser, für den kathodischen Schutz von Eisen- und Stahlkonstruktionen, die in Seewasser eintauchen,und dergleichen verwendet werden»
Die erfindungsgemäßen Elektroden sind mehrschichtige, plattenartige Gefüge, die·wünschenswert im Wesentlichen rechteckig gestaltet sind. Obgleich diese Elektroden in verschiedenen anderen Formen fabriziert werden können, hat sich die im wesentlichen rechteckige Gestalt für die meisten Gebrauchszwecke als besonders anpassungsfähig erwiesen. Im allgemeinen werden die Gesamtabmessuttgen dieser Elektroden von der speziellen Umgebung bestimmt, in der sie verwendet werden. Man fand jedoch» daß dort, wo massive litanelektroden im allgemeinen auf Abmissungen nicht wesentlich größer als etwa 30,5 χ 61 cm (1x2 feet) beschränkt waren, wegen der hohen Betriebskosten Ö-Ufgrund des relativ hohen Widerstandes des Titanes bei der ?örw©ndUftg größerer Abmessungen, die Größe der erfindungsge-
209882/1072
mäßen Elektroden keiner derartigen Einschränkung unterliegt. Mit diesen Elektroden sind daher Abmessungen von z.B. 91,4 x 91,4 cm (3 x 3 feet), 91,4 χ 122 cm (3 χ 4 feet), 152 χ 152 cm (5 χ 5 feet) oder noch größere Abmessungen ausführbar und praktisch anwendbar, ohne die"elektrischen Betriebsleistungen zu beeinträchtigen. Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Elektroden ist es daher möglich, die Größe und Gestalt der Zellenkonstruktion so zu optimalieieren, daß man maximale Produktion der Zelle pro Flächeneinheit Bodenraum, den sie einnimmt, erzielt. Ausserdera ist der Gesamtkapitalaufwand für Zellen, die diese Elektroden benutzen, ebenfalls bedeutend kleiner als für Zellen, die massive Titanelektroden benutzen.
Die erfindungsgemäßen Elektrodengefüge bestehen aus einer Innenplatte aus einem elektrisch leitenden Material, d.h. einem Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit, die größer ist als die der "Verschlußmetalle" (valve metals), wie Titan. Y/ünschenswerterweise wird die Innenplatte aus Aluminium, Kupfer, Eisen oder aus Legierungen dieser Metalle hergestellt, obgleich auch andere Metalle verwendet werden können. In vielen Pällen fand man, daß Aluminium als das elektrisch leitende Material sowohl vom Kostenstandpunkt her gesehen als auch im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften besonders vorzuziehen ist, obgleich Kupfer oder Eisen oder ihre Legierungen ebenfalls zur Zufriedenheit verwendet werden können.
Diese Innenplatte wird so hergestellt, daß sie zwei Garnituren von im wesentlichen einander gegenüber angeordneten zweiten aufweist,, Im allgemeinen werden die Gesamtdimettsionen dieser Innenplatte von den gewünschten Enddimensionen der fertigen Elektroden bestimmt. Die Dicke dieser Innanplatte wird nicht nur von den gewünschten Abmessungen der fertigen Elektrode und der speziellen Zusammenstellung» in
209882/1072
der sie verwendet werden soll, bestimmt, sondern auch von der gewünschten Festigkeit, d.h. Starrheit,"und der gewünschten elektrischen leitfähigkeit. Wenn z.B. die fertige Anode in einer Anoäenzusammenstellung einer Zelle für die Elektrolyse von AlkalimetallhalogenidlÖsungen verwendet werden soll, so werden im typischen Falle Innenplatten mit einer Dicke von etwa 3,175 - 6,35 mm (1/8 - 1/4 inch) verwendet. Diese Werte stellen jedoch lediglich Beispiele dar, da Plattendicken kleiner als und größer als dieser Bereich ebenfalls verwendet werden können, was sich nach den Erfordernissen eines jeden speziellen Falles richtet.
Diese Innenplatte ist so geformt, daß eine Seite eines der beiden Seitenpaare wenigstens einen Schlitz hat, der von der Seite ausgehend in Richtung der gegenüberliegend ange- * ordneten Seite verläuft, aber kurz vor der gegenüberliegenden Seite endet. Y/ünschenswert weist diese Innenplatte mehrere dieser Schlitze auf, deren spezielle Zahl in erster Linie von der Gesamtabmessung der Platte bestimmt wird. Im allgemeinen hat es sich £ils wünschenswert erwiesen-, so viele von diesen Schlitzen zu verwenden, daß der Abstand zwischen den Schlitzen nicht wesentlich größer als etwa 61 cm (24 inch) ist. Im typischen Falle werden etwa 3 bis 5 dieser Schlitze verwendet. Obgleich es erwünscht ist, daß diese Schlitze im wesentlichen parallel zu einander und zu einem Paar der gegenüber angeordneten Seiten und im wesentlichen senkrecht zu dem anderen Seitenpaar verlaufen, können die Schlitze auch so geformt sein, daß sie nicht parallel verlaufen. Die Länge und Breite dieser Schlitze kann gleichfalls beträchtlich schwanken, wobei Schlitzlängen nicht wesentlich mehr als etwa 4/5 des Abstandes zwischen den beiden Seiten und Schlitzbreiten von etwa 3,I75 mra - 50,8 mm (1/8 bis 2 inch) typisch sind« Vie die Angaben über die Dicke der Innenplatte, so haben auch diese Vierte lediglich beispielhaften Charakter.
209882/107.2
Diese Innenplatte aus dem elektrisch leitfähigen Material, wie Aluminium, befindet sich zwischen zwei äußeren Platten aus einem Verschlußmetall, das unter Titan, Tantal und Niob ausgewählt wird. Von diesen hat sich in vielen Fällen das Titan als das bevorzugte Metall erwiesen, aus diesem Grunde wird nachfolgend insbesondere auf Titan Bezug genommen. Dies darf jedoch nicht als eine Beschränkung der verwendbaren Verschlußmetalle aufgefaßt werden, da in vielen Fällen auch bei Benutzung von Tantal oder Niob zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können.
Die beiden äußeren Platten aus Titan haben im wesentlichen die gleiche Gestalt wie die Innenplatte aus Aluminium und haben solche Abmessungen, daß wenn sie auf beide Seiten der inneren Aluminiumplatte gelegt werden, die Innenplatte, entlang ihrer ganzen Peripherie überlappen. Obgleich der Überlappungsgrad so groß sein sollte, daß die Aussenplatten entlang der Peripherie der Innenplatte miteinander verbunden werden können, hat sich der spezielle Überlappungsgrad ausserhalb der Forderung, daß die äußeren Platten verbunden werden können, nicht als kritisch erwiesen. Dadurch, daß man die beiden äusseren Platten entlang der ganzen Peripherie der Innenplatte miteinander verbindet, wird die innere Aluminiumplatte in diese äußeren Titanplatten eingekapselt, wodurch sie vor dem chemischen Angriff durch die lösungen, in denen die Elektroden verwendet werden, geschützt ist. Dieses Verbinden der beiden äußeren Platten miteinander kann auf jede zweckdienliche Weise, die für diese Einkapselung sorgt, erfolgen, beispielsweise durch Widerstandsschweißung oder dergleichen.
Die beiden äußeren Titanplatten sind diskontinuierlich mit der Innenplatte aus Aluminium verbunden. Mit "diskontinuierlich verbunden" ist gemeint, daß die Platten nicht über ihre gesamte Innenfläche miteinander verbunden sind. Dieses Ver-
209882/1072
1 i ^. '
binden der äusseren Platten mit der Innenplatte'erfolgt zwischen den Schlitzen in der Innenplatte und zwischen den Schlitzen und den äusseren Rändern der Innenplatte. Me Verbindung wird hergestellt, indem man den Teil der Innenplatte an der Verbindungsstelle zur äußeren Platte schmilzt, wobei im wesentlichen kein Schmelzen der äußeren Platten erfolgt. Dieses Verbinden kann durch Punktsehweißtechniken oder, in einer bevorzugten Ausführungsform, mit Hilfe, einer Walzen-Naht-Widerstandsschweißung (roller seam resistance weld) erreicht werden. In jedem Falle befindet sich die Punktschweißung oder die Hahtschweißung zwischen -den Schlitzen der inneren Aluminiumplatte und zwischen den Eändern der Innenplatte und dem Schlitz, der dem Rand am nächsten liegt, wie oben bereits angedeutet. Es ist erwünscht, daß diese Verbindungen sich nicht über- die Schlitze in der inneren Aluminiumplatte hinaus erstrecken, diese Schlitze enden kurz vor der einen Seite der Platte, wie oben bereits erwähnt.
Bei der Herstellung dieser Verbindungen zwischen der inneren Aluminiumplatte und den äusseren Titanplatten werden die Schweißtemperatüren so gesteuert, daß man ein Schmelzen der inneren Platte an der Verbindungsstelle erzielt, ohne daß ein wesentliches Schmelzen der äußeren Titanplatten erfolgt. Man fand, daß wenn die angewendeten Schweißtemperatüren zu niedrig sind, das Schmelzen oder der Schmelzfluß der. Aluminiumplatte nicht ausreicht, um eine adäquate Verbindung zu bewirken. Umgekehrt, wenn die Temperaturen zu hoch sind, kann ein Schmelzen der äußeren Titanplatten erfolgen und daraus Durchlöcherung oder Bruch der Platten resultieren, was Korrosion der inneren Aluminiumplatte durch die lösungen, in denen die Elektroden verwendet werden, ermöglicht. Das Herstellen der Verbindung wird daher durch die Bewicklung· von so viel Hitze erreicht, daß das Aluminium feft der Stelle der Wärmeanwendung lokal schmilzt und im wesentlichen kein Schmelzen oder Schmelafließen von Titan er-
209 88 2/1Η 2 · ^_
'BAD
- ίο -
folgt, so daß bei der anschließenden Wiederverfestigung oder Rekristallisierung des Aluminiums eine innige Verbindung mit dem Titan gebildet wird.
Der Elektrodenaufbau mit den äußeren Titanplatten, die mit der inneren Alurainiumplatte auf die oben beschriebene Weise verbunden sind, hat als letzte Schicht einen elektrisch aktiven Belag auf der Aussenseite der äußeren Titanplatten. ■ Dieser elektrisch aktive Belag bestellt aus einem Edelmetall, einer Edelmetallegierung, Edelmetalloxyd oder Gemischen davon. Die Edelmetalle in diesen Zusammensetzungen werden unter Platin, Palladium, Euthenium, Rhodium und Iridium ausgewählt« Bevorzugte Beläge dieses Typs sind die Edelmetall", oxydbeläge, insbesondere solche, die Rutheniumoxyd enthalten. Diese elektrisch aktiven Beläge können auf beliebige Weise auf die Aussenseite der äußeren Titanplatten aufgebracht v/erden. Typische anwendbare bekannte Auftragungstechniken sind elektrolytische Applikationsverfahren, einschließlich Elektroplattierung und elektrophoretische Abscheidung, Abscheidung aus der Dampfphase, stromlose Plattierung, sowie verschiedene Verkleidungs-Plattierungstechniken und dergleichen. Im typischen Falle hat der elektrisch aktive Belag eine Dicke von etwa 1,016 χ 10~4 "bis 1,52 χ 10"'-5 mm (4 - 60 micro inches), obgleich in vielen Fällen auch größere und geringere Dicken verwendet v/erden können. Im allgemeinen jedoch benutzt man wegen des Preises derartiger Beschichungsmaterialien vorzugsweise einen Überzug, der bei gleichseitiger vernünftiger Nutaungszeit so dünn wie möglich ist.
Nun zu den Zeichnungen.
Wie in Fig. 1, die ein Sohnittbild der erfindungsgernäßen Elektrode ist, gezeigt wird, besteht diese Elektrode aus einem inneren Kern oder Platte 1, zwei äusseren Platten 3 und
209882/1072
BAD ORIGINAL
4 und einer äusseren Schicht 5 auf der Aussenseite der äusseren Platten 3 und 4. Me Innenplatte 1 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Aluminium, Kupfer, Eisen und deren Legierungen, wobei Aluminium bevorzugt ist. Die äusseren Platten 3 und 4 bestehen aus einem "Verschlußmetall", vorzugsweise aus Titan. Der äußere Belag 5 auf den Platten 3 und 4 besteht aus einem elektrisch aktiven Material, wie einem Edelmetall, einer Edelmetallegierung, einem Edelmetalloxyd und Gemischen davon, wobei Beläge, die Rutheniumoxyd enthalten, bevorzugt sind. Die Platten 3 und 4 sind miteinander verbunden, vorzugsweise durch Verschweißung, wie bei 7 dargestellt.
Nun zu den Figuren 2 und 3. Die innere Aluminiumplatte 1 hat im wesentlichen rechteckige Gestalt und besitzt zwei Paare von im wesentlichen einander gegenüber angeordneten Seiten 9 und 11 und 13 und 15. Die Seite 11 besitzt mehrere Schlitze 17, diese Schlitze verlaufen von der Seite 11 in Richtung der gegenüber angeordneten Seite 9, enden aber kurz vor dieser Seite. Obgleich diese Schlitze wünschenswerterweise im wesentlichen parallel zueinander und zu den Seiten 13 und 15 und im wesentlichen senkrecht zu den Seiten 11 und 9 verlaufen, können ^ie auch nicht parallel angeordnet sein, beispielsweise fächerartig.
Wie in Figur 3 gezeigt, liegt die innere Aluminiumplatte 1 auf einer äußeren Titanplatte 3, letztere Platte hat· im wesentlichen die gleiche Gestalt v/ie Platte 1. Die Größe der Platte 3 jedoch ist so bemessen, daß sie die Platte 1 entlang ihrer ganzen Peripherie überlappt. Wie Figur 4 zeigt, liegt die zweite äußere Titanplatte 4 oben auf dem in Figur gezeigten Aufbau und der ganze Aufbau ist miteinander verbunden. Die äußeren Titanplatten 3 und 4 sind diskontinuierlich durch die Schweißnähte 19 mit der inneren Aluminiumplatte 1 verbunden. Diese Schweißnähte 19 befinden sich 2wi-
209882/1072
sehen den Schlitten 17 der inneren Aluminiumplatte 1 und auch zwischen den äusseren Rändern 15 und 13 der Platte 1 und den Schlitzen, die diesen Rändern am nächsten liegen. Ausserdem sind die inneren Titanplatten 3 und 4 durch die Schweißnaht 7 miteinander verbunden, die rund um die ganze Peripherie der Elektrode verläuft. Die Aussenflachen der äusseren Titanplatten &ind mit dem elektrisch aktiven Belagiaaterial 5 beschichtet, wie in Figur 1 gezeigt. Es ist klar, daß obgleich in Figur 4 die äußeren Titanplatten 3 und 4 durch die Schweißnähte 19 Kit der inneren Aluminiumplatte 1 verbunden dargestellt sind, diese Schweißnähte, falls gewünscht, durch eine Reihe von Punktschweißungen ersetzt werden können, die sich in den gleichen jeweiligen Gebieten befinden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektroden wird eine Platte oder ein Blech aus Aluminium oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material in die gewünschte, im wesentlichen rechteckige Form gebracht und in der in Figur 2 dargestellten Weise mit Schlitzen versehen. Danach wird die mit Schlitzen versehene Aluminiumplatte zwischen zwei äus-Bere Platten aus Titan oder einem ähnlichen Verschlußmetall gelegt, wobei diese äußeren Platten so groß sind, daß sie die innere Aluminiumplatte entlang ihrer ganzen Peripherie überlappen. Die äußeren Titanplatten werden dann durch Widerstandsschweißung des Titan-Aluminium-Titan-Sandwichs mit der inneren Aluminiumplatte verbunden, so daß eine Schweißnaht zwischen den Schlitzen in der Aluminiumplatte und zwischen den Rändern der Aluminiumplatte und den Schlitzen, die den Rändern am nächsten liegen, gebildet wird. Wie bereits angedeutet, wird diese Schv/eißung bei solchen Temperaturen durchgeführt, daß ein Schmelzen oder Verschmelzen des Aluminiums stattfindet und dabei in wesentlichen kein Schmelzen oder Verschmelzen des Titans eintritt. Auf diese Weise
209882/1072
bestellt in jedem Abschnitt oder Finger der Aluminiumplatte eine Verbindung zwischen dem Aluminium und Titan und durch diese Verbindungen wird die elektrische Leitung zwischen dem Aluminium und Titan erreicht. Danach v/erden die beiden ausseren Titanplatten oder -bleche rund um die ganze Peripherie miteinander verbunden, vorzugsweise durch Widerstandsschweißung, so daß die innere Aluminiump.latte in einen Titanmantel eingekapselt ist und eine dichte, abgestimmte Einheit bildet, in der das Aluminium vor der korrosiven Einwirkung der lösungen, in denen die Elektroden verwendet werden, geschützt·ist. Diese versiegelte Einheit v/ird dann auf ihren Aussenflächen mit einem elektrisch aktiven Belag beschichtet, wobei es sich bei dem bevorzugten Belag um eine Mischung aus Edelmetalloxyden, die Rutheniumoxyd enthält, handelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser elektrisch aktive Belag aus Edelmetalloxyden auf der Aussenseite der äußeren Titanplatten durch elektrophoretische Abscheidung aus einer Dispersion der Edelmetalloxyde in einem lösungsmittel abgeschieden. Andere bekannte Beschichtungstechniken können je nach dem gewünschten speziellen elektrisch aktiven Belag ebenfalls angewendet werden.
Es hat sich gezeigt, daß die in der oben beschriebenen Weise hergestellten erfindungsgemäßen Elektroden ausgezeichnete elektrische Eigenschaften haben und bei der Benutzung einen merklich niedrigeren Spannungsabfall haben als beschichtete, massive Titanelektroden der gleichen Größe. Dadurch, daß man die Innenplatte und die äusceren Platten dieser Elektrode in der oben beschriebenen V,reise miteinander verbindet, findet ausserdem relativ wenig physikalische Verformung der Elektroden bei der Fabrikation statt. Man kann daher diese Elektroden in relativ größeren Abmessungen herstellen als es bisher für massive Titanelektroden möglich war und dabei dennoch die nötigen physikalischen Toleranzen und den Ge-
209882/1072
-H-
samtelektrodensatz beibehalten, ohne die elektrischen Eigenschaften au beeinträchtigen, z.B. ohne unannehmbaren Spannungsabfall in Rechnung stellen zu müssen.
Die Erfindung umfaßt auch einen Anodensatz, wie ihn Figur zeigt, die eine Aufsicht eines erfindungsgemäßen Anodensatzes darstellt, während Figur 6 eine perspektivische Darstellung eines Anodensatzes ist, der für den Gebrauch in einer Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlößungen geeignet ist. Ein derartiger erfindungsgemäßer Anodensatz ist gekennzeichnet durch
(1) eine Vielzahl von im wesentlichen parallel angeordneten plattenartigen Elektroden, von denen jede ein Paar im wesentlichen parallele, plattenartige Aussenflachen aufweist, wobei diese Elektroden eine äußere Oberfläche aus einem Verschlußmetall, das unter Titan, Tantal und Niob ausgewählt wird, besitzen, die mit einem elektrisch aktiven Material beschichtet sind, das iinter den Edelrmetallen, Edelmetallegierungen, Edelmetalloxyden und Gemischen davon ausgewählt wird, wobei die Edelmetalls unter Platin, Palladium, Ruthenium, Rhodium und Iridium ausgewählt werden und jede der Elektroden zwei Garnituren im wesentlichen einander gegenüberliegender Seiten
- aufwiist;
(2) eine Vielzahl von Montagegliedern, die sich zwischen den Elektroden befinden und an den einander gegenüberliegenden Aussenseiten benachbarter Elektroden an einem Punkt befestigt sind, der an eine Seite einer Seitengarnitur der Elektrode angrenzt, und die zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten der anderen Seitengarnitur verlaufen, wobei die Montageglieder im wesentlichen senkrecht zur Aussenseite der Elektroden, an der
209882/1072 fr-
Bad
sie befestigt sind, angeordnet sind, so daß sie die Elektroden in einer im wesentlichen parallelen Anordnung halten und mit den Elektroden einen einheitlichen Anodensatz bilden und
(3) elektrische Anschlußvorrichtungen an den plattenartigen Elektroden, die an die Montageglieder angrenzen.
Man fand, daß diese Anodensätze der vorliegenden Erfindung leicht hergestellt v/erden können und eine einheitliche Konstruktion bilden, in der die richtige Ausrichtung der Elektroden aufrechterhalten wird und eine elektrische Verbindung mit diesen Elektroden vorgesehen ist,die sich außerhalb der elektrischen Zelle befindet, in der der Satz verwendet •wird. Der Anodensatz der vorliegenden Erfindung kann insbesondere in verschiedenen Zellen für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen, für die Erzeugung von Chlor, Hypochloriten, Chloraten oder dergleichen verwendet werden. Solche Zellen können so beschaffen sein, daß die Anoden am Boden der Zelle, an der Seitenwand der Zelle oder sogar an der Decke der Zelle befestigt sind. Dieser Anodensatz hat sich jedoch als besonders geeignet für den Gebrauch in seitlich montierten Zellen oder in Zellentypen mit seitlichem Eingang erwiesen, so daß nachfolgend insbesondere auf diesen Gebrauchstyp bezug genommen wird. Dies ist jedoch nicht als eine Einschränkung aufzufassen, da der Anodensatz auch leicht dem G-ebrauch in anderen Zelltypen angepaßt werden kann.
Die im erfindungsgemäßen Anodensatz verwendeten Elektroden werden aus einem ."Verschlußmetall" hergestellt und mit einem elektrisch aktiven Material beschichtet. Zu den Verschlußmetallen, die verwendet werden können, gehören Titan, Tantal und Niob, v/obei Titan bevorzugt ist. Zu den elektrisch aktiven Materialien, mit denen das Titan beschichtet wird, ge-
2 0 9 8 8 2/1072
— IO —
hören Edelmetalle, Edelmetallegierungen, Edelmetalloxyde und Gemische davon, wobei die Edelmetalle unter Platin, Palladium, Ruthenium, Rhodium und Iridium ausgewählt.werden. Von diesen sind die bevorzugten elektrisch aktiven Überzüge diejenigen, die Rutheniumoxyd enthalten. In einer bevorzugtesten Ausführungsform besitzen diese Elektroden ausser« dem einen inneren Kern aus einem Material, das elektrisch leitfähiger ist als das Verschlußmetall, wie Titan, Beispiele derartiger elektrisch leitfähiger Materialien, die für diesen Kern verwendet werden können, sind Aluminium, Kupfer, Eisen und dergleichen. Ein Beispiel einer besonders bevorzugten Elektrode dieses letzteren Typs ist ein mehrschichtiges, plattenartiges Gefüge, das aus einer Innenplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Aluminium, Kupfer oder Eisen gebildet wird. Diese Innenplatte ist in zv/ei äußere Platten aus einem Verschlußmetall, wie Titan, Tantal oder Niob, eingekapselt. Die äußeren Platten sind diskontinuierlich mit der Innenplatte verbunden, was durch Schmelzen des Teiles der Innenplatte, der sich an der Verbindungsstelle zur äußeren Platte befindet, erreicht wird, wobei ein Schmelzen der äußeren Platte im wesentlichen nicht stattfindet. Die Aussenseite dieser äusseren Platten ist mit einem elektrisch aktiven Überzug aus einem Edelmetall, einer Edelmetallegierung, einem Edelmetalloxyd oder Gemischen davon beschichtet. Derartige Elektroden sind für den erfindungsgemäßen Anodensatz besonders bevorzugt, da sie in einer Vielfalt von wesentlich größeren Abmessungen hergestellt werden können als massive Titanelektroden, ohne daß dadurch die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.
209882/1072 ?<r ßAD
Es ist jedoch klar, obgleich es sich bei den bevorzugten Elektroden um solche des oben beschriebenen Typs handelt, daß die für den Gebrauch in den Anodensätzen der vorliegenden Erfindung geeigneten Elektroden nicht auf diesen speziellen Typ beschränkt sind. Im allgemeinen haben die verwendeten Elektroden vorzugsweise im wesentlichen rechteckige Gestalt, sie haben zwei Garnituren von im wesentlichen gegenüberliegenden Seiten und ein Paar im wesentlichen paralleler plattenartiger Aussenseiten, Die Elektroden können aus Titanblech oder -platten, entweder mit oder ohne den bevorzugten inneren Kern aus Aluminium, hergestellt worden und haben einen äusseren Belag aus dem elektrisch aktiven Material, z.B. einen, der die Eäelmecalloxyde enthält. Darüberhinaus kann die Elektrode mit Titansieb oder -netz, gestrecktem Titanmetall oder einem anderen perforierten oder porigen Titan, anstelle' von Blech oder Platten aus Titan, hergestellt werden. Diese Elektrode kann als solche oder in Kombination mit Platten oder Blechen verwendet werden und kann auch einen Kern aus einem leitfähigeren Metall, wie Aluminium, enthalten. Vo solche porigen Strukturen verwendet vierden, handelt es sich um eine Gestaltung, an der Montageglieder in der unten beschriebenen Weise befestigt werden können. Im typischen Falle gehört dazu ein Blech oder eine Platte, an der die Montageglieder und das porige Material befestigt sind.
Der erfindungsgemäße Anodensatz enthält eine Vielzahl dieser Elektroden, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Zahl und Größe der Elektroden im Anodensatz kann je nach der speziellen elektrolytischen Zelle, in der der Anodensatz verwendet werden soll, in weiten Grenzen schwanken. Ebenso schwankt auch der Abstand zwischen den parallel angeordneten Elektroden in Abhängigkeit von der Natur der Kathode, die sich zwischen den Elektroden befindet. Hit dom erfindungsgemäßen Elektrodensatz sind daher be-
209882/1072
trächtliche Variationen möglich, um sich einer Vielfalt verschiedener Betriebsbedingungen} ohne unerwünscht große Spannungsabfälle in Rechnung stellen zu müssen, anzupassen.
Zwischen den parallelen Elektroden befindet sich eine Vielzahl von Montagegliedern. Diese Montageglieder sind an den einander gegenüberliegenden Aussenseiten der benachbarten Elektroden so befestigt, daß sie die Elektroden in einer im wesentlichen parallelen Anordnung halten und mit ihnen den erfindungsgemäßen einheitlichen Anodensatz bilden. Diese Montageglieder sind an einer Stelle an den Elektrodenaussenseiten befestigt, die einer Seite von einer Seitengarnitur der Elektrode benachbart ist und zwischen den gegenüberliegenden Seiten der anderen Seitengarnitur verläuft. Die Montageglieder sind im v/esontlichen senkrecht zur Aussenseite der Elektroden, an der sie befestigt sind und bilden eine Viand, am bevorzugtesten eine Seitenwand, der elektrolytischen Zelle, in der der Anodensatz montiert ist« In der bevorzugtester.1 Ausführungsform ist ein Montageglied an jeder AussöwseitG einer jeden Elektrode an der oben beschriebenen Stelle befestigt und die Montageglieder erheben sich im wesentlichen senkrecht von der Aussenseite der Elektrode, an der sie befestigt sind, bis zu einem Abstand, der etwa die Hälfte des gewünschten Abstandes zwischen zwei benachbarten Elektroden im fertigen Anodens&ta beträgt. Das Montageglied auf der Aussenseite der einen Elektrode wird dann an dera entsprechenden Montageglied auf der Aussenseite der benachbarten Elektrode befestigt, ue die Elektroden im fertigen einheitlichen Anodensatz zu befestigen und bilden eine Wand der elektrolytischen Zelle.
Die Montageglieder können verschieden gestaltet sein, wie es später ausführlicher beschrieben wird. Die Montageglieder können aus beliebigen geeigneten Kateri? "'.ieTi, die den nötigen Halt für die Elektroden Im Ano-lensatz bieten und die dem
209882/1072 BAD0RK3lNAL
korrosiven Einfluß des Milieus, in dem sie verwendet werden, widerstehen, hergestellt werden. Vorzugsweise bestehen die Montageglieder aus Metall und am bevorzugtesten bestehen sie aus dem gleichen Versclilußmetall wie die Elektrode. Auf diese Weise wird nicht nur die maximale Korrosionsbeständigkeit erzielt, ohne daß ein korrosionsbeständiger Überzug verwendet werden muß, sondern es wird auch eine durch galvanische Wirkung zwischen zwei ungleichen Metallen bedingte korrosion vermieden.
Me Montageglieder können auf jede zweckdienliche Weise an den Elektrodenaussenflächen und im Falle der bevorzugtesten Ausführungsform aneinander befestigt werden« In vielen Fällen hat es sich als bevorzugt erwiesen, diese Elemente durch Schweissen zu befestigen, obgleich auch andere Methoden, wie Löten, Hartlöten und dergl. angewendet werden können. Der wichtige Paktor bei der Befestigung der Montageglieder an den Elektroden und aneinander ist der, ganz gleich welche Methode angewendet wird, daß dem fertigen Anodensatz ausreichende Festigkeit und Starrheit verliehen wird, um die gewünschte räumlich getrennte Anordnung aufrechtzuerhalten und ausserdem, daß das gebildete Gefüge einem Minimum an Korrosion durch das Milieu, in dem die Zeile verwendet wird, unterliegt.
Die Elektroden im erfindungsgeraäßen Anodensatz sind ausserdem mit einem geeigneten elektrischen Anschluß ausgestattet. Dieser Anschluß befindet sich wünschenswert in der Nachbarschaft der Hontageglieder, am bevorzugtesten auf der Seite der Montageglieder, die sich ausserhalb der Zelle befindet. Jeder geeignete und deia Fachmann bekannte elektrische Anschluß zur Herbeiführung des Betriebsstromes für die Zelle kann verwendet werden. Darüberhinaus ist der Anodensatz mit Vorrichtungen zur Montage des Satzes in der elektrischen
209 882/107 2 · " BAD ORIGINAL
Zelle, in der er verwendet v/erden soll, ausgestattet. Die spezielle Gestaltung solcher Hontagevorrichtungen hängt natürlich von dem speziellen elektrolytischen Zellentyp ab, in dem der Anodensatz verwendet werden soll.
Nun zu den Zeichnungen: Figur 5 stellt eine Aufsicht auf den Anodensatz der vorliegenden Erfindung dar, während 'Figur 6 eine perspektivische Ansicht dieses Satzes ist. Wie diese Figuren zeigen, ist der Anodensatz aus einer Reihe von Elektroden 21 zusammengesetzt, von denen jede ein Paar im wesentlichen paralleler plattenartiger Aussenseiten 29 aufweist. Eine Vielzahl von Montagegliedern 23 ist an den Aussenseiten 29 der Elektroden 21 so befestigt, daß sie die Elektroden halten, sie in einer im wesentlichen parallelen Beziehung zueinander halten und mit Ihnen einen einheitlichen Anodensatz bilden. Die Montageglieder 23 sind angrenzend an eine Seite der Elektrode an den Elektrodenaussenseiten be-, festigt und verlaufen im wesentlichen zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der Elektrode, die im wesentlichen senkrecht zu der Seite verlaufen, an der die Montageglieder befestigt sind.
Die Montageglieder 23 erheben sich von den Elektrodenaussenseiten 29 und sind, im Wesentlichen senkrecht dazu angeordnet. Die Montageglieder können verschiedenartig gestaltet sein. V/ie die Figuren in den Zeichnungen zeigen, sind die Montageglieder im wesentlichen L-formig gestaltet, wobei einander gegenüberliegende Montageglieder vorzugsweise durch Schweissen aneinander befestigt sind, so daß sie ein im wesentlichen U-förmiges Glied bilden, das den gewünschten Abstand zwischen den Elektroden 21 aufrechterhält. In dieser Konfiguration erheben sich daher die Montageglieder 23 auf jeder Elektrodenaussenseite bis zu einem Abstand von der Aussenseite, der ungefähr die Hälfte des gewünschten Abstandes zwischen den beiden benachbarten Elektroden beträgt.
209882/ 1072
BAD
'- 21 -
Obgleich diese I-förmige Gestaltung für die montierten Glieder besonders bevorzugt ist, da sie relativ leicht herzustellen ist, können auch andere Gestaltungen verwendet werden. Beispielsweise können die Montageglieder 23 ein einzelnes U-förmiges Glied sein, das an den einander gegenüberliegenden Aussenseiten von zwei benachbarten Elektroden befestigt ist, anstatt aus zwei I-förmigen Gliedern zu bestehen. Ebenso kann das Montageglied T-förmig gestaltet sein, wobei die Oberseite des "T" an der Aussenseite der Elektrode befestigt ist und die Basen, von zwei aneinanderstoßenden "T" aneinander befestigt sind; sie können H-förmig gestaltet sein, wobei die Beine des "II" an den Aussenseiten benachbarter Elektroden befestigt sind; ebenso können verschiedene andere Formen verwendet werden, wie sie dem Fachmann geläufig sind, einschließlich doppelwandige Gestaltungen, bei denen der Querschnitt des Gliedes quadratisch, rechteckig, kreisrund, oval oder dergleichen sein kann. Die im jeweiligen Falle verwendete spezielle Gestalt des Montagegliedes 23 richtet sich nach der gewünschten Gestaltung der Wand der elektrolytischen Zelle, die durch diese Glieder im kompletten Satz gebildet wird und sie richtet sich nach der angewendeten Fabrikationsraethode.
lieben den Montagegliedern 23 sind auch End-Montageglieder 27 vorgesehen, die an der Aussenseite der beiden Endelektroden in dem Satz befestigt sind. Dieses End-Montageglied 27 dient zur Befestigung des fertigen Anodensatzes in der elektrolytischen Zelle·, in der der Satz verwendet werden soll. In der in den Figuren 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsform ist dieses End-Montageglied so dargestellt, als habe es die gleiche Gestaltung wie die anderen Montageglieder 23. Es können jedoch auch andere Gestaltungen verwendet werden, was sich nach der speziellen elektrolytischen Zelle und der Art und V/eise, in der der Anodensatz in der Zelle montiert werden soll, richtet. Die End-Montageglieder 27, v/ie sie dargestellt
209 882/107 2 ' BAD ORIGINAL
Bind, sind speziell angepaßt, um den Anodensatz so zu montieren, daß ein elektrolytischer Zellentyp mit seitlichen] Eingang oder seitlich montierter Ausführung entsteht, wobei die Montageglieder 23 eine Seitenwand der Zelle bilden und das End-Montageflied 27 an den beiden Schlußwänden der Kammer-Zellenkonstruktion befestigt ist.
Der erfindungsgemäße Anodensatz ist ausserdem mit elektrischen Anschlußvorrichtungen ausgestattet, diese elektrischen Anschlußvorrichtungen sind als eine Reihe von Löchern 25 in der Elektrode dargestellt und grenzen an die Montageglieder an. Die Form dieser elektrischen Anschlüsse kann ebenfalls nach Gutdünken des Fachmannes variiert werden, um Vorrichtungen zu schaffen, mit denen der Strom von aiissen in den Anodensatz geleitet werden kann. Die elektrischen Anschlüsse sind so an dem Anodensatz angeordnet, daß sie an die Montageglieder grenzen, jedoch auf der Seite der Montageglieder, die sich ausserhalb der elektrolytischen Zelle befindet. Auf diese Weise können die üblichen Strorazuführungsschienen mit Hilfe von Schrauben, die in- die Löcher eingesetzt werden, an die Elektrode anschlossen werden, ohne daß verschiedenartige flüssige Abschlußmittel nötig sind, wie es bisher bei Zellen erforderlich war, in denen elektrische Anschlüsse in das Innere der Zelle gehen mußten. Es ist daher klar, daß weil die Montageglieder 23 eine Wand der elektrolytischen Zelle bilden, es wichtig ist, daß die für diene Montageglieder gewählte Gestaltung so ist, daß sie in Kombination mit dem verwendeten speziellen !Pyp von elektrischen Anschlüssen die Anordnung dieser Anschlüsse ausserhalb der Zelle ermöglicht.
Wenn auch der erfindungsgemäße Anodensatz in der Zeichnung so dargestellt ist, als sei er nur aus vier Elektroden zusammengesetzt, ist es klar, daß dies lediglich eine beispielhafte Elektrodenzahl darstellt, die verwendet werden
209882/1072 bad original
kann. Natürlich können v/eitere Elektroden und Montageglieder verwendet v>erden, was sich nach der speziellen Größe und Kapazität der gewünschten elektrolytischen Zelle richtet. In dieser Beziehung fand man, daß wegen der dem Anodensatz verliehenen Starrheit und Festigkeit, Zellen, die eine Kapazität von 150 000 amp oder mehr haben, glatt möglich sind, insbesondere vrenn die bevorzugte Elektrodenkonstruktion, wie sie oben beschrieben wurde, verwendet wird und solche Zellen können so konstruiert sein, daß sie nicht merklich mehr Bodenraum einnehmen als viele gegenwärtig bemitzte Zellen mit nur der Hälfte bis ein Drittel dieser Kapazität. Es werden daher nicht nur Einsparungen wegen der Einfachheit der Fabrikation dieser Anodensätze verwirklicht sondern darüberhinaus hat man erhebliche Einsparungen an Betriebskonten und Gesamtkapitalaufwand für die Installation einer elektrolytischen Zelle.
209882/1072

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrode, geeignet für den Gebrauch in einem Anodensatz einer Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen, gekennzeichnet durch einen mehrschichtigen Aufbau der
(1) eine Vielzahl von im wesentlichen parallel angeordneten plattenartigen Elektroden aufweist, von denen jede
(2) eine Innenplatte aus einem elektrisch leitfähigen Metall hat, wobei die Innenplatte zwei Garnituren von im wesentlichen einander gegenüberliegenden Seiten aufweist, eine Seite einer der Garnituren zumindest einen Schlitz hat, der von der Seite in Richtung zur gegenüberliegenden Seite verläuft und kurz davor endet,
(3) zwei äußere Platten aus einem "Verschlußmetall" das unter Titan, Tantal und Niob ausgewählt wird, aufweist, wobei diese Platten auf beiden Seiten der Innenplatte liegen und die äußeren Platten eine solche Größe haben, daß sie die Innenplatte entlang ihrer ganzen Peripherie überlappen und entlang der Peripherie der Innenplatte so miteinander verbunden sind, daß sie die Innenplatte einkapseln, wobei die äußeren Platten ausserdem zwischen den Schlitzen der Innenplatte und zwischen den Schlitzen und den äußeren Rändern der Innenplatte diskontinuierlich mit der Innenplatte verbunden sind und diese Verbindung durch Schmelzen des Teils der Innenplatte an der Verbindungsstelle zu den äußeren Platten hergestellt wird, ohne daß wesentliches
209882/1072..
Schmelzen der äußeren Platten stattfindet und
einen elektrisch aktiven Belag auf der Aussenseite der äußeren Platten aufweist, wobei dieser Belag aus einem Edelmetall, Edelmetallegierung, Edelmetalloxyd oder Gemischen davon gebildet wird und die Edelmetalle unter Platin,Palladium, Rhutenium, Rhodium und Iridium ausgewählt werden;
(5) eine Vielzahl von Montagegliedern aufweist, wobei diese Montageglieder sich zwischen den Elektroden befinden und an den einander gegenüberliegenden Aussenseiten benachbarter Elektroden an einer Stelle befestigt sind, die an eine Seite einer der Seitengarnituren der Elektrode angrenzt und* zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten der anderen Seitengarnitur verläuft, wobei die Montageglieder im wesentlichen senkrecht zur Stirnseite der Elektroden, an denen sie befestigt sind, verlaufen, so daß sie die Elektrode in einer im wesentlichen parallelen Anordnung halten und mit den Elektroden einen einheitlichen Anodensatz bilden und
(6) elektrische Anschlüsse an den plattenartigen Elektroden aufweist , die an die Montageglieder angrenzen.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenplatte und die äusseren Platten im wesentlichen rechteckige Form haben.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenplatte eine Vielzahl von Schlitzen, die im wesentlichen parallel zueinander und zu. einer Seitengarnitur der Platte verlaufen, aufweist.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Verbindung zwischen der Innenplatte
209882/1072
und den äusseren Platten eine durch Widerstandsschweißung erzeugte Naht ist.
5. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Verbindung zwischen der Innenplatfce und den äußeren Platten aus einer Reihe von Punktschweissungen besteht.
6. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenplatte aus Aluminium, Kupfer, Eisen und
Legierungen derselben besteht.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenplatte aus Aluminium, die äußeren Platten aus Titan und der elektrisch aktive Belag aus einem Edelmetalloxyd-Überzug, der Rutheniumoxyd enthält, besteht.
8. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, die
für den Gebrauch in einem Anodensatz einer Zelle für die
Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
(1) wenigstens ein Schlitz in einer Platte aus einem elektrisch leitfähigen Metall hergestellt wird, die Platte
zwei Garnituren von gegenüberliegenden Seiten aufweist, die Schlitze so ausgebildet sind, daß sie von einer Seite einer der Garnituren in Richtung zur gegenüberliegenden Seite verlaufen und kurz davor enden,
(2) die so geschlitzte Platte aus elektrisch leitfähigem Metall zwischen zwei Platten aus einem Verschlußmetall, das unter Titan, Tantal und Niob ausgewählt wird, gelegt
wird, die Platten aus dem Verschlußmetall eine solche
Größe haben, daß sie die erste Platte entlang ihrer gan-
209882/107 2
zen Peripherie überlappen,
(3) die erste Platte zwischen den Schlitzen in der ersten Platte und zwischen den Schlitzen und den äußeren Rändern der ersten Platte mit beiden Verschlußmetallplatten diskontinuierlich verbunden wird, diese Verbindung durch Schmelzen des Teils der ersten Platte an der Verbindungsstelle zu den Verschlußmetallplatten hergestellt wird, ohne daß wesentliches Schmelzen der Verschlußmetallplatten stattfindet,
(k) die Verschlußmetallplatten entlang der Peripherie der ersten Platte so miteinander verbunden werden, daß sie die erste Platte einkapseln und
(5) ein elektrisch aktiver Belag auf der Aussenseite der Verschlußmetallplatten abgeschieden wird, wobei der Belag aus einem Edelmetall, Edelmetallegierungs Edelmetalloxyd oder Gemischen davon gebildet wird und die Edelmetalle unter Platin, Palladium, Ruthenium, Rhodium und Iridium gewählt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitfähige Metallplatten und Verschluimetallplatten von im wesentlichen rechteckiger Form verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schlitzen, die im wesentlichen parallel zueinander und zu einer Seitengarnitur der Platte verlaufen, in der elektrisch leitfähigen Metallplatte ausgebildet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Verbindung der Platten durch Wlder-
0 9 8 8 2/1072
standsschweißung der Platten erreicht wird, so daß eine durch Widerstandsschweißung erzeugte Naht gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Verbindung der Platten durch Punktschweißung bewirkt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfähige Metallplatte eine Aluminium-, Kupfer- oder Eisenplatte oder eine Platte aus einer Legierung dieser Metalle verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfähige Metallplatte eine Aluminiumplatte, als Verschlußmetallplatte Titanplatten und als elektrisch aktiver Belag ein Edelmetalloxyd-Belag, der Rutheniumoxyd enthält, verwendet wird.
15t Anodensatz, bestehend aus einer Vielzahl von Montagegliedern, von denen eines jeweils an der Aussenseite von jeder Elektrode an einer Stelle befestigt ist, die einer Seite von einer Seitengarnitur benachbart ist und zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten der anderen Seitengarnitur verläuft, wobei die Montageglieder jeweils im wesentlichen senkrecht zur Aussenselte der Elektrode, an der sie befestigt sind, verlaufen und sich von ihr aus bis zu einem Abstand ausdehnen, der etwa die Hälfte des gewünschten Abstandes zwischen zwei benachbarten Elektroden im fertigen Elektrodensatz beträgt, die Montageglieder auf der Aussenseite einer Elektrode an dem entsprechenden Montageglied"auf der Aussenseite einer benachbarten Elektrode so befestigt sind, daß sie einen einheitlichen Anodensatz bilden.
2 0 9 8 8 2/1072
16. Anodensatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden einen inneren Kern aus einem Material, der elektrisch leitfähiger ist als das Verschlußmetall, aus dem die äußere Fläche der Elektrode besteht, aufweist,*
17» Anodensatz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kern der Elektrode Aluminium ist, die äußere Fläche der Elektrode aus Titan besteht und der elektrisch aktive Materialbelag auf dem Titan Rutheniumoxyd enthält.
18. ^ Anodensatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageglieder aus dem gleichen Metall bestehen, wie die Elektrode»
19# Anodensatz nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageglieder einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt haben.
20. Anodensatz nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Montageglieder durch Sehweissen an den Elektrodenaussenseiten und aneinander befestigt werden.
2 Q 9 8 8
DE2231196A 1971-06-30 1972-06-26 Anodensatz fuer elektrolytische zellen Pending DE2231196A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15841471A 1971-06-30 1971-06-30
US15823871A 1971-06-30 1971-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2231196A1 true DE2231196A1 (de) 1973-01-11

Family

ID=26854859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2231196A Pending DE2231196A1 (de) 1971-06-30 1972-06-26 Anodensatz fuer elektrolytische zellen

Country Status (9)

Country Link
US (2) US3761384A (de)
JP (1) JPS5210424B1 (de)
BE (1) BE785407A (de)
CA (1) CA974933A (de)
DE (1) DE2231196A1 (de)
FR (1) FR2143784B1 (de)
GB (1) GB1366429A (de)
IT (1) IT956912B (de)
NL (1) NL7208707A (de)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3898054A (en) * 1971-03-24 1975-08-05 Arco Nuclear Co Brazed assemblies
US4049532A (en) * 1971-06-02 1977-09-20 Solvay & Cie. Electrodes for electrochemical processes
GB1415793A (en) * 1973-01-26 1975-11-26 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Cathodes
FR2223083B1 (de) * 1973-03-28 1976-05-21 Solvay
US3875042A (en) * 1973-05-24 1975-04-01 Anaconda Co Electrode and method
US3981790A (en) * 1973-06-11 1976-09-21 Diamond Shamrock Corporation Dimensionally stable anode and method and apparatus for forming the same
BE802182A (fr) * 1973-07-11 1973-11-05 Solvay Electrolyseur a electrodes verticales
US3898149A (en) * 1973-10-31 1975-08-05 Olin Corp Electrolytic diaphragm cell
US3907659A (en) * 1974-04-04 1975-09-23 Holmers & Narver Inc Composite electrode and method of making same
US4036727A (en) * 1974-11-11 1977-07-19 Ppg Industries, Inc. Electrode unit
US3984304A (en) * 1974-11-11 1976-10-05 Ppg Industries, Inc. Electrode unit
FR2308700A1 (fr) * 1975-04-25 1976-11-19 Solvay Assemblage anodique pour cellule d'electrolyse
JPS5546680U (de) * 1978-09-22 1980-03-27
US4287027A (en) * 1980-05-20 1981-09-01 Tosk Jeffrey M Method of determining the concentration of reducing agents
DE3342803T1 (de) * 1982-04-28 1984-05-03 Gould Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware), 60008 Rolling Meadows, Ill. Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung elektrischer und magnetischer Felder in Salzwasser-Umgebungen
JPS5933723U (ja) * 1982-08-25 1984-03-02 星浦 正吉 ライト付釣用帽子
US4582582A (en) * 1983-04-22 1986-04-15 Gould Inc. Method and means for generating electrical and magnetic fields in salt water environment
US4627891A (en) * 1983-04-22 1986-12-09 Gould Inc. Method of generating electrical and magnetic fields in salt water marine environments
DE3421480A1 (de) * 1984-06-08 1985-12-12 Conradty GmbH & Co Metallelektroden KG, 8505 Röthenbach Beschichtete ventilmetall-elektrode zur elektrolytischen galvanisierung
DE3537575A1 (de) * 1985-10-22 1987-04-23 Conradty Nuernberg Inerte verbundelektrode, insbesondere anode fuer die schmelzflusselektrolyse
EP0286093B1 (de) * 1987-04-10 1993-06-23 Mitsubishi Materials Corporation Verfahren zur Elektrogewinnung von Metall mit einer Elektrodeneinheit aus Anoden- und Kathoden-Platten und Rahmengestell zum Bauen einer solchen Elektrodeneinheit
US4866999A (en) * 1988-08-18 1989-09-19 Conoco Inc. Corrosion cracking test specimen and assembly
US5464519A (en) * 1993-12-02 1995-11-07 Eltech Systems Corporation Refurbished electrode having an inner plate and outer envelope electrode
US6488826B2 (en) * 1996-12-09 2002-12-03 Patrick Altmeier Fluid electrode system for resistive slope sensors
JP2012533722A (ja) 2009-07-16 2012-12-27 ロッキード マーティン コーポレーション 熱交換器用螺旋管束集成装置
CA2766917C (en) * 2009-07-17 2015-06-16 Lockheed Martin Corporation Heat exchanger and method for making
US9777971B2 (en) 2009-10-06 2017-10-03 Lockheed Martin Corporation Modular heat exchanger
US9670911B2 (en) 2010-10-01 2017-06-06 Lockheed Martin Corporation Manifolding arrangement for a modular heat-exchange apparatus
CN109763146B (zh) * 2019-03-27 2021-03-26 贵州省过程工业技术研究中心 一种铝电解用钛基复合材料阳极制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB1366429A (en) 1974-09-11
FR2143784A1 (de) 1973-02-09
US3761385A (en) 1973-09-25
NL7208707A (de) 1973-01-03
JPS5210424B1 (de) 1977-03-24
US3761384A (en) 1973-09-25
FR2143784B1 (de) 1977-07-22
CA974933A (en) 1975-09-23
IT956912B (it) 1973-10-10
BE785407A (fr) 1972-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2231196A1 (de) Anodensatz fuer elektrolytische zellen
DE2262173C3 (de)
EP0189535A1 (de) Elektrolyseapparat
DE2043560A1 (de) Anodenzusammenstellung
DE1421051B2 (de) Mehrfachelektrolysezelle
EP0089475B1 (de) Beschichtete Ventilmetallanode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden
DE2538000C3 (de) Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle
DE2432546A1 (de) Bipolare elektroden mit eingebauten rahmen
CH635369A5 (de) Bipolare elektrode und verfahren zu deren herstellung.
DE2645121C3 (de) Elektrolysezelle
DE2830288C2 (de)
DE1467075B2 (de) Anode zur elektrolytischen Herstellung von Chlor
EP0135687B1 (de) Gasentwickelnde Metallelektrode
DE2603626A1 (de) Anodenzusammenbau fuer eine elektrolytische zelle
DE2125941A1 (de) Bipdare Zelle
CH654852A5 (de) Elektrode fuer elektrolysezellen.
DE19525360A1 (de) Anode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen
DE2427891B2 (de) Anode für elektrolytische Zellen
DE3406797A1 (de) Beschichtete ventilmetallanode zur elektrolytischen gewinnung von metallen oder metalloxiden
DE4241485C1 (de) Kathode zum galvanischen Abscheiden von Kupfer und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3406777C2 (de) Beschichtete Ventilmetallanode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden
DE102015105892B3 (de) Elektrode für die galvanische Metallgewinnung
EP0478718B1 (de) Elektrodenanordnung für elektrolytische zwecke
DE3632803C1 (en) Membrane electrolysis cell
DD283845A5 (de) Elektrolytische zelle von diaphragmatyp

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee