DE2313683A1 - Elektrolysezelle - Google Patents

Description

Wesseling, den 16. März 1973 VP/Dr.Sch.-B./Fu

Unser Zeichen; TIK 278

Elektrolysezelle

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle für die Durchführung chemischer Reaktionen in zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten aus organischer Verbindung und Elektrolyt.

Die Elektrolyse von zwei nicht mischbaren Phasen aus einer organischen Verbindung und einem Elektrolyt bietet gegenüber der Elektrolyse von homogenen Gemischen erhebliche Schwierigkeiten. Man hat versucht, diese z.B. durch Rühren des Zweiphasengemisches, gegebenenfalls unter Susatz von Emulgatoren zu vermindern, doch bedingt dies erhöhte Aufwendungen. Außerdem können durch die Emulgatoren Störungen im Reaktionsverlauf, z.B. durch Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, hervorgerufen werden. Um eine Entmischung in der Zelle zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, den Durchflußquerschnitt des Elektrolyten in ein bestimmtes Verhältnis zur Querschnittsfläche der Zwischenelektrodenspalten zu bringen (OS 1 67I kGO) .

Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise elektrochemische Reaktionen an festen Elektroden bei turbulenter Strömung in einer Emulsion (Dispersion) aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, bestehend aus einer organischen Verbindung und einem Elektrolyten, durchführen kann, wenn man eine Elektrolysezelle einsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus zueinander parallel in einem Abstand zwischen 0,2 - 5 mm angeordneten Lamellen aus stromleitendem Material mit einer Breite zwischen 3 <- 35 mm besteht und derart in der Zelle angeordnet ist, daß die Lamellen von der Emulsion in Längsrichtung umströmt werden.

Die anderen Abmessungen der Lamellen liegen zweckmäßig in folgenden Bereichen: Länge 100 - 1000 mm, Dicke 0,2 - 5 mm. Eine bevorzugte Dimensionierung ist z.B. 500 χ 10 χ 1 mm. Dabei kann die Dicke der einzelnen Lamellen variiert werden, z.B. vorteilhaft zur Mitte hin zunehmend.

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Dadurch wird auch die gießtechnische Herstellung der Lamellenpakete erleichtert. Der Abstand der Lamellen zueinander soll bevorzugt 0,5 2,0 mm betragen. Die Lamellen können aus einem für Elektroden üblichen Material, z.B. aus Blei, Blei/PbO₂ oder Bleilegierungen, auch aus Streckmetall mit aufgelegter PbOp-Schicht, bestehen. Sie können s.B. in einem Rahmen aus gleichem Material angebracht sein. Dabei können sich am unteren und oberen Ende der Lamellen Befestigungen mit dem Rahmen befinden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Lamellen zusätzlich durch Querstege zu halten. Diese Querstege, welche z.B. die Lamellen untereinander und mit dem Rahmen verbinden, können eine beliebige Form aufweisen. Sie sollen jedoch so beschaffen sein, daß die Turbulenz im durch die Lamellenzwischenräume fließenden Elektrolyten erhöht wird oder zumindest erhalten bleibt. So hat sich z.B. eine Dreieckform der Stege bewährt. Auch die Zahl und die Anordnung der Stege kann beliebig sein, z.B. gegeneinander versetzt. Es muß in jedem Fall eine ausreichend feste Halterung der Lamellen gegeben sein. Die Dicke des Rahmens kann der Lamellenbreite entsprechen, doch kann sie selbstverständlich aus Gründen der Gewichtseinsparung auch geringer als die Lamellenbreite gewählt werden.

Beide Seiten der Lamellenelektrode können z.B. mit netzförmigen Abstandhaltern, die zweckmäßig aus geeigneten Kunststoffen, z.B. Polyolefinen, bestehen, versehen werden. Auf diesen können gegebenenfalls stromdurchlässige Membrane, z.B. Ionenaustauschermembrane, angebracht sein. Durch eine·sich wiederholende Anordnung von Elektrode, Abstandhalter, Membran, Abstandhalter usw. werden Zellenpakete erhalten, wobei die Elektroden unipolar als Ano-de und Kathode geschaltet werden können. Die Abdichtung erfolgt z.B. durch Polyolefinrahmen, die durch Dichtungen und Zusammenpressen mit den Elektrodenrahmen fest verbunden werden können. Die Stromzufuhr erfolgt zweckmäßig durch die Elektrodenrahmen. Zur Verteilung des Elektrolytstromes zwischen die Lamellen können in die Rahmen Kanäle eingebettet werden. Es kann an der Elektrolyteintrittsstelle auch eine Verteilerschiene angebracht werden, die den Elektrolytstran gleichmäßig auf die Lamellenkanäle verteilt.

In der Figur ist eine Lamellenelektrode echematisch gezeigt. An einem Rahmen (2) aus stromleitendem Werkstoff sind die äußeren Lamellen (1)

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fest angebracht. Durch das Lamellenpaket führen Querstege (3)_t die die Lamellen parallel zueinander- festhalten. Im vorliegenden Fall besitzen die Querstege einen kreisförmigen Querschnitt.

Elektroden der erfindungsgemäßen Konstruktion besitzen gegenüber anderen erhebliche Vorteile. So ergeben sie bei großer Oberfläche turbulente
Strömungsverhältnisse im gesamten Elektrodenbereich. Sie benötigen
nur eine niedere Betriebsspannung und damit geringen Energieverbrauch. Die Gefahr einer Versetzung der Elektrode durch während des Prozesses
auftretende Feststoffe ist gering.

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Claims (3)

1. UK 278

   Patentansprüche

   /i.) Elektrolysezelle für die Durchführung elektrochemischer Reaktionen an festen Elektroden bei turbulenter Strömung in einer Emulsion aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, bestehend aus einer organischen Verbindung und einem Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus zueinander parallel in einem Abstand zwischen 0,2 - 5 mm angeordneten Lamellen aus stromleitendem Material mit einer Breite

   ■zwischen 3 - 35 mm besteht und derart in der Zelle angeordnet ist, daß die Lamellen von der Emulsion in Längsrichtung umströmt werden.
2. 2. Elektrolysezelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (1) in einem Rahmen (2) aus stromleitenden Material angeordnet sind, wobei sie gegebenenfalls durch einen oder mehrere Querstege (3) mit einer Form, die die Turbulenz förderten ihrer Lage festgehalten werden.
3. 3. Elektrolysezelle gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen des Lamellenpakets Einrichtungen zur Verteilung der Emulsion in die .Lamellenzwischenräume besitzt.

   h. Elektrolysezelle gemäß Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle zwei oder mehrere feste Lamellen-Elektroden besitzt, zwischen denen ionenleitende, für die Reaktionsteilnehmer undurchlässige Membranen angeordnet sind.

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