DE2262786C3 - Gehäuse für eine Filterpressen- Elektrolysezelle - Google Patents

Description

gehäuse bezeichnet Die Oberteile der Anodengehäuse 13 sind höher als die der Kathodengehäuse 14, um über die erforderliche Elektrolythöhe verfügen zu können, welche den Druckverlust im Elektrolyten iafolge seines Durchtritts durch die im folgenden beschriebenen Diaphragmen ausgleicht

Zwischen den Gehäusen angeordnete bipolare Elektroden 15 bestehen aus einem Anodenteil 16 und einem Kathodenteil 17. Der Anodenteil 16 ist eine gestreckte Titanplatte, die mit Platin beschichtet ist Der Kathodenteil 17 ist ein Netz oder Gitter aus Flußstahl. Der Anoden- und Kathodenteil jeder bipolaren Elektrode 15 ist mit einem Bimetallglied 18 verschweißt, das aus mit Titan sprengplattiertem Flußstahl besteht und die elektrische Verbindung zwischen Anodentei] 16 und Kathodenteil 17 herstellt sowie die Trennung von Katholyt und Anolyt bewirkt

Eine Abschlußelektrode 19 besteht aus einem Flußstahlgitter, das mit einer dicken, gerippten Platte aus Flußstahl verbunden ist Mit 20 sind Stromableitungen bezeichnet

An ihrem Ende ist die Elektrodenanordnung an einer Säule 21 abgestützt, an der ein Befestigungsgehäuse 22 anliegt.

Die Elektrodenöffnungen der Gehäuse 13,14 und 22 sind von Dichtgliedern 23 umgeben. Zwischen je zwei benachbarten Dichtgliedern 23 sind Diaphragmen 24 aus Asbesttuch gehalten.

Alle Gasableitungen der Anodengehäuse 13 für Chlor münden in eine Hauptleitung 25. Alle Gasableitungen der Kathodengehäuse 14 für Wasserstoff münden in eine Hauptleitung 26.

Die Einspeisung des Elektrolyten erfolgt über eine Elektrolytzulaufsammelleitung 27, die an die Elektrolytanschlußleitungen der Anodengehäuse 13 angeschlossen ist. Die Elektrolytanschlußleitungen aller Kathodengehäuse 14, die als Elektrolytableitungen dienen, sind an eine Elektrolytablaufsammelleitung 28 angeschlossen.

Bei der Montage werden die verschiedenen Bauteile so zusammengesetzt, daß die Kathodenteile und Anodenteile der bipolaren Elektroden 15 in die Unterteile der jeweiligen Gehäuse einpassen, wobei sich Kathodenteil 17 und Diaphragma 24 jeweils berühren.

Die Funktion der geschilderten Elektrolysezellenanordnung ist folgende:

Durch einen Überdruck in der Elektrolytzulaufsammelleitung 27 setzt eine Elektrolytströmung von der Elektrolytzulaufsammelleitung 27 durch jedes Anodengehäuse 13, jedes Diaphragma 24, jedes Kathodengehäuse 14 zurück in die Elektrolytablaufsammelleitung 28 ein. Dabei ist der Elektrolytpegel im Oberteil jedes Anodengehäuses 13 höher als der Elektrolytpegel im Oberteil jedes Kathodengehäuses 14, damit ein genügend großer statischer Druckunterschied zwischen jedem Anodengehäuse 13 und dem benachbarten Kathodengehäuse 14 aufrechterhalten wird, der zum Überwinden des durch jedes Diaphragma 24 gegebenen Strömungswiderstandes notwendig ist. Der Sollpegel des Elektrolyten in jedem Oberteil der Gehäuse schwankt je nach der erwünschten Elektrolytströmung von der Elektrolytzulaufsammelleitung 27 zur Elektrolytablaufsammelieitung 28, ist aber in jedem Fall deutlich unterhalb jeder Gasableitung 4 im Oberteil 2 jedes Gehäuses. In F i g. 1 gibt die strichpunktierte Linie einen Elektrolytpegel beispielsweise an.

Kommt nun durch Anlegen einer Spannung an die Abschlußelektroden 19, von denen die in F i g. 2 linke in das erste Kathodengehäuse 14 einragt und die nicht dargestellte letzte in das ebenfalls nicht dargestellte, letzte Anodengehäuse 13 einragtt, ein Stromfluß vom ersten Kathodengehäuse 14 durch das Diaphragma 24, das Anodengehäuse 13, das Bimetallglied 18 der bipolaren Elektrode, das Kathodengehäuse 14 usw. zustande, so setzt in jedem Gehäuse entsprechend dem Stromfluß infolge der Zersetzung des Elektrolyten eine Gasentwicklung ein. Diese Gasentwicklung ist auf den Innenraum jedes Unterteils 1 beschränkt Die sich von den Elektroden ablösenden Gasbläschen verursachen infolge ihres Aufsteigens und ihrer Bewegung durch die Verbindungsöffnungen 3 der Querwand 3a in den Innenraum des Oberteils 2 eine Elektrolytströmung vom Unterteil 1 durch die Verbindungsöffnungen 3 in den Oberteil 2. Bei Fehlen der Durchlässe 5a und 5b (Fig. 1) würde somit der Elektrolytpegel in jedem Oberteil 2 leicht ansteigen. In dem Oberteil 2, in dem kein neues Gas entwickelt wird, trennt sich das Gas von dem Elektrolyt und gelangt in die Gasableitung 4. Die Querwand 3a mit den Verbindungsöffnungen 3 sorgt für eine Gleichverteilung der Gasentwicklung auf den Querschnitt des Oberteils 2, so daß die Gasbläschen beim Verlassen der Elektrolytoberfläche im Oberteil 2 weniger Elektrolyt mitreißen. Das in die Gasableitung 4 gelangende Gas ist somit trocken.

Die Durchlässe 5a und 5b sowie die Elektrolytrücklaufleitung 5 ermöglichen, daß der von den Gasbläschen mitgerissene Elektrolyt durch die Elektrolytrücklaufleitung 5 rückströmt und dem Unterteil 1 durch die Öffnungen 7 wieder zugeführt wird. Der Elektrolytströmung von jedem Anodengehäuse 13 zum Kathodengehäuse 14 überlagert sich somit eine Umlauf strömung in jedem Gehäuse, die von unten aufsteigt und über die Elektrolytrürklaufleitung 5 kurzgeschlossen wird. Diese Umlaufströmung bewirkt eine erhebliche Beruhigung des Elektrolyt-Gasgemisches im Oberteil 2, da die Elektrolytrückströmung vom Oberteil in den Unterteil von der durch die aufsteigenden Gasbläschen erzeugten Elektrolytaufwärtsströmung durch die Verbindungsöffnungen 3 getrennt ist. Die mögliche Gasabfuhr wird erhöht, das in die Gasableitung 4 gelangende Gas bleibt trocken.

Eine derartige, mit Elektroden von 60 rim² bestückte Filterpressen-Elektrolysezellenanordnung, die bei 90⁰C mit einer Stromdichte von 30 A/dm² betrieben und mit einer Kochsalzlösung mit 310 g/l NaCl gespeist wurde, benötigte eine Speise- oder Netzspannung von lediglich 3,2 V je Elementarzelle.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

gleich in den beiden Elektrolysekammern erfolgt Patentansprüche: Eine Eigenart der bekannten Elektrolysezelle liegt darin, daß bei starker Gasentwicklung (Arbeiten mit

1. FUterpressen-Elektrolysezelle, insbesondere zur hoher Stromstärke) wegen der niederen Gassammei-Verwendung bei der Chloralkalielektrolyse, mit 5 räume die Gefahr besteht, daß Elektrolyt mit in die Gasmehreren nebeneinander angeordneten Rahmen zur ableitungen gelangt Eine starke Elektrolytströmuhg Halterung von Elektroden und Diaphragmen, wobei durch das Diaphragma hindurch ist wegen des Druckjede Elektrode eine sich benachbarte öffnungen be- ausgleichs zwischen den beiden Elektrolysekammern nachbarter Rahmen verschließende Grundplatte nicht möglich. Des weiteren eignet sich die Zelle nur aufweist, von der ein Anodenteil in eine durch einen 10 schlecht für die Elektrolyse von z. B. NaCl, da das Chlor-Rahmen, die Grundplatte und ein Diaphragma be- gas in großflächige Berührung mit Dichtungen kommt grenzte Anodenkammer und ein Kathodenteil in ei- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbene durch den anderen Rahmen, die Grundplatte und sondere zur Chloralkalielektrolyse geeignete Filterpresein Diaphragma begrenzte Kathodenkammer vor- senelektrolysezelle zu schaffen, die bei einfachem Aufsteht, mit unten an den Rahmen vorgesehenen Elek- 15 bau ein Arbeiten mit hohen Stromstärken bei gutem trolytanschlußleitungen in die Kammern und mit ei- Wirkungsgrad gestattet

nem Gassammeiraum über jeder Kaminer, der mit Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Ander zugehörigen Kammer über Verbindungsöffnun- Spruchs 1 gelöst

gen verbunden ist, die in einer die Kammer nach Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran-

oben begrenzenden Querwand ausgebildet sind, von 20 Sprüchen gekennzeichnet. Dabei sind die gemäß Anwelchem Gassammeiraum wenigstens einige Rück- spruch 3 vorgesehenen Dichtglieder, die nur um die öfflaufleitungen in den unteren Bereich der zugehöri- nungen umlaufen, besonders einfach handhabbar und gen Kammer abgehen und eine Gasableitung abge- kommen nicht mit Gas der Gassammeiräume in Berühhen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes rung.

Rahmenteil als ein Gehäuse mit zwei sich gegen- 25 Die Erfindung wird im folgenden anhand schematiüberliegenden öffnungen ausgebildet ist, von denen scher Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Eindie eine durch eine Grundplatte (18) und die andere zelheiten erläutert
durch ein Diaphragma (24) verschlossen ist, welches Es stellen dar

Gehäuse über der Trennwand (3a) einen geschlosse- F i g. 1 eine Seitenansicht eines Gehäuses mit gestri-

nen Gassammeiraum (Oberteil 3) aufweist, der nur 30 chelt eingetragenen Schnittlinien und
über die Rücklaufleitung (5), die Verbindungsöffnun- F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Elektrolysezeigen (3) und die Gasableitung (25, 26) zugänglich ist lenanordnung mit Gehäusen gemäß F i g. 1.
und wobei die Gassammeiräume je nach Verwen- Gemäß F i g. 1 weist ein Gehäuse insgesamt kubische

dung des Gehäuses als anodisches oder kathodisches Form auf und wird durch eine Querwand 3a in einen Gehäuse unterschiedliche Höhe aufweisen. 35 eine Elektrolysekammer bildenden Unterteil 1 und ei-

2. Filterpressenelektrolysezelle nach Anspruch 1, nen einen Gassammeiraum bildenden Oberteil 2 unterdadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (5) teilt. Im Bereich des Unterteils 1 weisen zwei sich gemit dem oberen Bereich einer zugehörigen Kammer genüberliegende Seitenwände Elektrodenöffnungen 1 a (Unterteil 1) über zusätzliche Durchlässse (5b) ver- auf, in die Elektroden eingesetzt werden können. Die bunden ist und in die Elektrolytanschlu31eitung (6) 40 Querwand 3a ist mit Verbindungsöffnungen 3 ausgebilmündet. det, über die das Innere des Unterteils 1 mit dem Inne-

3. Filterpressenelektrolysezelle nach Anspruch 1 ren des Oberteils 2 verbunden ist.

oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abdichten An den Unterteil 1 ist von unten eine Elektrolytan-

des Sitzes der Elektrode (15) bzw. des Diaphragmas Schlußleitung 6 angeschlossen, die über mehrere öff-(24) nur um jede der beiden öffnungen (ta) eines 45 nungen 7 in den Unterteil 1 einmündet. Diese Elektro-Gehäuses ein Dichtglied (23) umläuft. Iytanschlußleitung 6 dient je nach Verwendung des Ge

häuses als anodisches oder kathodisches Gehäuse als

Elektrolytzuleitung oder Elektrolytablei iung.

An den oberen Bereich des Oberteils 2 ist eine Gasab-50 leitung 4 angeschlossen.

Die Erfindung betrifft eine Filterpressenelektrolyse- Im unteren Teil der Innenwand des Oberteils 2 sind

zelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Durchlässe 5a vorgesehen, die den Innenraum des

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Elektrolyse- Oberteils 2 an eine Elektrolytrücklaufleitung 5 anschliezelle (GB-PS 6 04 100) sind die einzelnen Rahmen durch Ben, die im Inneren des Gehäuses verläuft und an die umlaufende, im Querschnitt doppel-T-förmige Träger 55 öffnungen 7 im Boden des Unterteils 1 angeschlossen gebildet, wobei jeder Träger einen Steg mit zwei Flan- ist. In der Innenwand des Unterteils 1 sind unterhalb der sehen aufweist. Vom inneren Flansch aus erstreckt sich Querwand 3a ebenfalls Durchlässe 5b vorgesehen, die eine Lippe, an der ein Diaphragma befestigt ist. Beidsei- den Innenraum des Unterteils 1 an die Elektrolytrücktig des Diaphragmas sind Elektroden angeordnet. Zum laufleitung 5 anschließen.

Ableiten von Gas führen oben durch den inneren 60 Im Oberteil 2 ist eine Klemme 8 zur Spannungsmes-Flansch öffnungen hindurch, über die mit den beiden im sung vorgesehen. Unterhalb der Querwand 3a ist im Rahmen gebildeten Elektrolysekammern je ein Gas- Unterteil 1 ein Druckfühler 9 und ein Temperaturfühler sammelraum verbunden ist, der an jeder Seite des Stegs 10 vorgesehen. Weiter ist das Gehäuse mit Auflagern 11 nach außen durch eine Dichtung begrenzt ist Durch den und einer Bedienungs- bzw. Handhabungsöffnung 12 inneren Flansch führen unten öffnungen in die Räume 65 ausgerüstet.

beidseitig des Steges, von wo aus die Elektrolytbeschik- F i g. 2 zeigt eine Hintereinanderschaltung der be-

kung erfolgt. Dabei sind in dem Steg zusätzliche Verbin- schriebenen Gehäuse zu einer Elektrolysezellenanorddungsöffnungen ausgebildet, über die ein Druckaus- nung. Mit 13 sind Anodengehäuse und mit 14 Kathoden-