DE2420011C2 - Sinter-Elektrode für elektrochemische Prozesse - Google Patents
Sinter-Elektrode für elektrochemische ProzesseInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Sinter-Elektrode für elektrochemische Prozesse nach Patent 24 05 010.
Gegenstand des Hauptpatents 24 05 010 sind Slnterelektroden fü: elektrochemische Prozesse mit einer aus
einem Titanoxid TlO, testeher.-'en Basis wobei χ = 0,25
bis 1.5 bedeutet, und eine wenigstens ein Metall aus der
Gruppe Platin, Palladium, Iridlurr-,Ruthenium, Osmium,
Rhodium, Gold und Silber oder Verbindungen dieser Metalle, wie Oxide, Nitride und Sulfide, enthaltenden
Deckschicht. Die in dem gestörten Kristallgitter der
Basissubstanz fest verankerte Deckschicht Ist unter den Bedingungen etwa einer Elektrolysezelle gegen Ablösung
und Verschleiß wellgehend bestandig und ändert Ihre Aktivität auch nach längerer Betriebszelt nicht. Zum
Herstellen derartiger Elektroden ist es bekannt, Tüan- und Titandloxidpulver Im Verhältnis 7:1 bis I : 3 zu
mischen, mit einem Bindemittel zu versetzen und durch Pressen zu formen. Die Preßlinge werden durch Erhitzen
in einer Argonatmosphäre auf etwa 1100 bis 1400° C gesintert, zerkleinert und das TiO,-Pulver zu einer Elekirodenbasls verpreßt, die in Form und Abmessung der
gewünschten Elektrode entspricht. Die Basii wird
anschließend gesintert und dann mit einer aktivierende Stoffe enthaltenden Deckschicht versehen. Es Ist ebenfalls bekannt. In die Basis Gasabzugskanäle, Versteifungsrippen und dergleichen mittels geeigneter Preßwerkzeuge einzupressen.
Für die Durchführung elektrochemischer Reaktionen
Ist es Im allgemeinen vorteilhaft, zur Vermeidung einer
Verschlechterung des Wirkungsgrades die Reaktionsprodukte schnell und möglichst vollständig von den Elektrodenoberflächen zu entfernen und gleichzeitig für die
stetige und Intensive Zuführung von frischem Elektrolyten Sorge zu tragen. In der wäßrigen Elektrolyse von
Alkalihalogenlden nach dem Quecksilberverfahren wird beispielsweise der Spannungsabfall der Zelle durch an der
Anodenoberfläche haftende Gasbiasen und Gasfilme In •.inerwünschtem Maße erhöht Zur Vermeidung dieses
i ff'ekts sind zahlreiche, Ablösung und Transport der Ciasblasen fördernde Anodenformen mit Anodenbasen
aus Graphit oder aus massiven Metallen, wie z. B. Titan, vorgeschlagen worden, die wegen des erforderlichen verhältnismäßig großen Bearbeitungsaufwandes für Elektroden aus einem gesinterten Metall oder einer metallischen
Verbindung weniger geeignet sind.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herstellbare und die Gasblasenpolarisation wesentlich vermindernde Elektrodenform für Elektroden der
eingangs genannten Art mit einer Basis aus einem Titan
oxid TlOx zu schaffen, die besonders als Anode für die
Elektrolyse von Alkalihalogenlden in Quecksilberzellen geeignet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer eine rechteckige Bodenflänhe aufweisenden Elektrode gelöst,
is in die eine Folge von sich zwischen zwei gegenüberliegenden Elektrodenselten erstreckenden In ihrer Tiefe von
der einen Seite zur gegenüberliegenden Seite gleichmäßig zunehmenden Schlitze eingelassen ist.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind die Kopffläche der Elektrode ebenfalls gegen die
Bodenfläche geneigt und die durch Bodenfläche und vertikaie Schiitzfiächen gebildeten Kanten gerundet. Nach
einer weiteren Ausführungsform ist an der Elektrodenselte mit der größten Schiitztlefe eine sich bis knapp
unterhalb des Elektrolytspiegels erstreckende Blende angebracht.
Die erfindungsgemäße Elektrodenform bewirkt ein Entweichen der sich in den Schlitzen sammelnden Gasblasen an der Seite der größten Schlitztiefe, wodurch auf-
grund der Gasströmung sowie der hydrostatischen Druckdifferenz in der Zelle eine frische, gasblasenarme
Sole von der Elektrodenoberfläche zu deren Unterseile transponierende Zirkulationsströmung entsteht, die
gleichzeitig an der Elektrodenunterseite gebildete Gasbla
sen mitreißt. Die verkürzte Verweilzeit der Gasblasen
führt zu einer Verminderung der schädlichen Bedeckung der Elektrodenoberfläche durch Gase und damit zur Verminderung des Spannungsabfalls durch Gasblasenpolarisation.
Die In Abhängigkeit von der jeweiligen .Stromdichte
einen maximalen Zirkulationseffekt ergebende Schlitzneigung sowie das günstigste Schlitzvolumen können
durch einfache Versuche ermittelt werden. Das Schlitzvolumen Ist der verwendeten Stromdichte oder der in der
*5 Zelteinheit gebildeten Gasmenge direkt proportional, die
Schlitzneigung für In horizontalen Quecksilberzellen verwendeten Anoden etwa I bis 15°. Noch größere Neigungswinkel erbringen keine zusatzlichen Vorteile, da
mit zunehmenden Austrittsquerschnitt der Schlitze die
Strömungsgeschwindigkeit und damit die Elektrolytzirkulation abnimmt. Die Anordnung einer sich bis knapp
an den Elektrolytspiegel erstreckenden, an der Llektrodenseite mit der größten Schlitztiefe befestigten Blende,
durch die ein schlitzförmiger Kanal zwischen Blende und
Zellenwandung bzw. zwischen den Blenden zweier
benachbarter Elektroden gebildet wird, ergibt einen die Zirkulation verstärkenden zusätzlichen Auftrieb.
Die Herstellung geschlitzter PJcktrodenformen aus
massiven Metallen, wie z. B. Titan, erfordert einen hohen Bearbeitungsaufwand und bedingt größere Materialverlusle.
Metallblech, wie ι. B Titanbleche, sind
wegen der mangelhaften mechanischen Stabilität für diese vorteilhafte Elektrodenform ebenfalls nicht geeignet. Schließlich wird die Schlltzlänge von Elektroden aus
einem nicht-dlmensionsstabllen Werkstoff, wie z. B.
Graphit, durch Abbrand oder Abrieb Im Verlaufe des
Elektrolyseprozesses verkürzt, wodurch der Zirkulationseffekt mit der Betriebszeit zunehmend geringer wird
Erfindungsgernäße Elektroden s!nU fOr Elektrolysen
jeder Art geeignet, z. B. die Elektrolyse von Chlorwasserstoffsaure
und von Wasser, insbesondere aber for die wäßrige Chloralkalielektrolyse nach dem Quecksilberverfahren.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Elektrodenformen werden Titan- und Titandloxidpulver im Verhältnis 7:1
bis 1:3 und einer Korngröße von beispielsweise < 0,06 μιτι bzw.
< 0,01 μη\ mit einem Bindemittel, wie
z. B. einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung gemischt
und mit einem Druck von ca. 50 kp/cm2 zu brikettähnlichen Körpern verpreßt, die nach einer Trocknung bei
einer Temperatur von ca. 105 bis 120° C in einer Argonaimosphäre
auf etwa 1200 bis 1400° C erhitzt werden, wobei die Ausgangsstoffe unter Bildung eines Titanoxids
TiO1 mit .ν = 0,25 bis 1,50 reagieren. Die Vorpreßlinge
werden dann gebrochen und gemahlen. Zum Herstellen der Elektrodenbasis wird das Pulver dann mit einem
Druck voii ca. 300 bis 2500 kp/cm2 in einem Gesenk verpreßt,
das eine Folge von Stegen aufweist, deren Breite, Höhe und Neigung unter Berücksichtigung des Sinterschwundes
den gewünschten Schlitzfoimen und Maßen entspricht. Die Platten werden dann in einer A*2onatrnosphäre
auf 1100 bis 1400° C erhitzt und nach dem Abkühlen mit einer Aktivierungsschicht versehen. Ausführungsformen
sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform mit paralleler Kopf- und
Bodenfläche
Fi g. 2 eine Ausführungsform mit geneigter Kopffläche
Fi g. 3 den Strömungsverlauf von Sole und Gasblasen.
1 ist eine Elektrode aus gesintertem Titanoxid TlO,, Zeichnerisch nicht dargestellt sind die aktivierende
Stoffe enthaltende Deckschicht sowie die Verbindung der Elektrode mit der Stromquelle, Zwischen den Selten 3
und 4 der Elektrode erstrecken sich gegen die Bodenfläche geneigte Schlitze 2, deren Tiefe an der Seite 3 kleiner
ist als an der Seite 4.
Hinsichtlich des Materialaufwandes ist die Elektrodenform
nach Flg. 2 vorteilhaft, nach der die Kopffläche 5 ebenfalls gegen die Bodenfläche geneigt ist. Die Neigung
der Kopffläche entspricht zweckmäßig der Schlitznei-• gung. Zur Vergrößerung des Gasblasenauftriebs Ist an
der Elektrodenseite 4 das Titanblech 6 befestigt, das sich bis knapp unter den nicht dargestellten Elektrolytspiegel
erstreckt.
In Fig. 3 Ist 7 der mit einem Elektrolyten gefüllte Trog, in den die Elektrode 1 eintaucht. Die an der Seite 4
aufsteigenden Gasblasen bewirken eine Bewegung des verbrauchten Elektrolyten in der gleichen Richtung,
während frische, gasblasenarme Sole von der Oberseite 5 der Elektrode nach unten strömt, die r-n der Elektrodenunterseite
gebildeten Gasblasen ablösr und als gashlasenreiche Sole zwischen der Fläche 4 und der Trogwand aufsteigt.
Der Spannungsabfall einer horizontalen Chloralkalizelle
mit Quecksilberkathode und einer Anode in der Ausführung nach Fig. 1 betrug bei einer Stromdichte
von 10 kA/m2 und einem K-Wert von 0,09 V mVkA 4,0 bis 4,1 V. Unter den gleichen Bedingungen war der Spannungsabfall
einer Zelle mit einer aus einer Folge parallel angeordneter, vertikaler Titanbänder bestehenden Anode
4,25 bis 4,30 V.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Sinter-Elektrode für elektrochemische Prozesse
nach Patent 2405 010, dadurch gekennzeichnet, daß in die rechteckige Bodenfläche der Elektrode eine Folge von sich zwischen gegenüberliegenden Elektrodenseiten erstreckenden in Ihrer Tiefe von
der einen Seite zur gegenüberliegenden Seite gleichmäßig zunehmenden Schlitzen eingelassen Ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopffläche der Elektroden gegen die
Bodenfläche geneigt Ist.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Bodenfläche und vertikale Schlitzflächen gebildeten Kanten gerundet sind.
4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der die
größte Schlltzfläche aufweisenden Elektrodenseite eine sich bis knapp unter den Elektrolytspiegel
erstreckende Blende befestigt ist.
5. Verwendung einer Elektrode nach Anspruch Ί
bis 3 als Anode in einer Elektrolysezelle mit einer Quecksilberkathode.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2420011A DE2420011C2 (de) | 1974-04-25 | 1974-04-25 | Sinter-Elektrode für elektrochemische Prozesse |
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NL7417054A NL7417054A (nl) | 1974-02-02 | 1974-12-31 | Elektrode voor elektrochemische processen. |
CH104375A CH613995A5 (en) | 1974-02-02 | 1975-01-29 | Electrode for electrochemical processes, and method for producing the electrode |
GB441875A GB1443502A (en) | 1974-02-02 | 1975-01-31 | Electrode |
CA219,144A CA1040137A (en) | 1974-02-02 | 1975-01-31 | Electrode for electrochemical processes and method of producing the same |
IT19809/75A IT1031341B (it) | 1974-02-02 | 1975-01-31 | Elettrodo per processi elttrechimici |
SE7501094A SE398894B (sv) | 1974-02-02 | 1975-01-31 | Poros sinterelektrod for elektrokemiska processer samt forfarande for framstellning av densamma |
FR7503334A FR2259921B1 (de) | 1974-02-02 | 1975-02-03 | |
JP1419775A JPS5642675B2 (de) | 1974-02-02 | 1975-02-03 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2420011A1 DE2420011A1 (de) | 1975-11-13 |
DE2420011C2 true DE2420011C2 (de) | 1983-05-11 |
Family
ID=5913917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2420011A Expired DE2420011C2 (de) | 1974-02-02 | 1974-04-25 | Sinter-Elektrode für elektrochemische Prozesse |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2420011C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19816334A1 (de) * | 1998-04-11 | 1999-10-14 | Krupp Uhde Gmbh | Elektrolyseapparat zur Herstellung von Halogengasen |
-
1974
- 1974-04-25 DE DE2420011A patent/DE2420011C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19816334A1 (de) * | 1998-04-11 | 1999-10-14 | Krupp Uhde Gmbh | Elektrolyseapparat zur Herstellung von Halogengasen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2420011A1 (de) | 1975-11-13 |
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