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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrolytische Zelle gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Patentanspruchs 1.
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Es ist eine große Reihe von Diaphragmazellen bekannt, die im Prinzip aus einer Reihe von Anoden und einer Reihe von Kathoden bestehen, die parallel zueinander in alternierender Weise angeordnet sind und voneinander durch ein im wesentlichen vertikales Diaphragma getrennt sind. In Zellen jüngerer Bauart besitzen die Anoden im wesentlichen die Form von Platten aus einem filmbildenden Metall (üblicherweise Titan), wobei sie einen elektrokatalytisch aktiven Belag (beispielsweise ein Platinmetalloxid) tragen. Die Kathoden besitzen dabei in geeigneter Weise die Form einer perforierten Platte oder eines perforierten Metallrohrs (üblicherweise Weichstahl). Die Diaphragmen, die üblicherweise auf der Oberfläche der Kathoden angeordnet oder auf diesen befestigt sind, bestehen üblicherweise aus Asbest oder einem synthetischen organischen polymeren Material, wie z. B. Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid.
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Die im Oberbegriff des vorstehenden Patentanspruchs 1 beschriebene Diaphragmazelle ist aus der DE-OS 20 59 868 bekannt. Bei ihr verlaufen die Blätter auf der Anode waagerecht, wobei ihre Ebene mit einem Winkel zur Vertikalen geneigt ist, derart, daß die aufsteigenden Gasblasen in das Innere des Anolytraums geleitet werden. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, daß sich die zahlreichen quer verlaufenden Blätter einem raschen Aufsteigen des Elektrolyts entgegenstellen, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit beträchtlich herabgesetzt wird. Ein weiterer Nachteil besteht in der verhältnismäßig schwierigen Herstellung der Anodenplatten.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die bekannte elektrolytische Zelle so abzuwandeln, daß sie die vorstehenden Nachteile nicht aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des vorstehenden Patentanspruchs 1.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der elektrolytischen Zelle gestattet die Verwendung von extrem kleinen Anoden/Kathoden- Abständen und damit von hohen Stromdichten, ohne daß die dadurch bedingte starke Gasbildung den Elektrolyt aus der Zelle treibt und die Elektrolyse verlangsamt.
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Der Abstand zwischen benachbarten Blättern ist im wesentlichen konstant. Der Blattabstand kann beispielsweise im Bereich von 1,5 bis 10 mm liegen, liegt aber vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5 mm.
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Es kann eine große Reihe von Trägern verwendet werden. Der Träger kann eine Grundplatte aufweisen, beispielsweise ein im wesentlichen starres Metallblech, das mit Öffnungen für die Rückführung des Anolyts versehen ist. Bei einer bevorzugten Anordnung kann der Träger aus einem Rahmen bestehen.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Kombination aus Blättern und einem Träger eine im wesentlichen offene Anodenstruktur darstellt, d. h. also, daß eine Vielzahl von offenen Durchgängen von der Vorderseite zur Rückseite vorhanden ist, welche durch die Räume zwischen den benachbarten Blättern definiert werden. Eine solche Anode in einer elektrolytischen Diaphragmazelle ergibt eine Vielzahl von Durchgängen zwischen der aktiven Oberfläche der Anode (in enger Nachbarschaft zum Diaphragma) und dem Raum hinter der Anode, wodurch Anolytflüssigkeit durch die Anode hindurchfließen kann.
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Unter dem Ausdruck "ein filmbildendes Metall" ist eines der Metalle Titan, Zirconium, Niob, Tantal oder Wolfram oder eine Legierung, die hauptsächlich aus einem dieser Metalle besteht und ähnliche Polarisationseigenschaften aufweist wie das reine Metall, gemeint. Es wird bevorzugt, Titan alleine oder eine Legierung auf Titanbasis, die ähnliche Polarisationseigenschaften wie Titan aufweist, zu verwenden. Beispiele für solche Legierungen sind Titan/ Zirkonium-Legierungen, die bis zu 14% Zirkonium enthalten, Legierungen von Titan mit bis zu 5% eines Platingruppenmetalls, wie z. B. Platin, Rhodium oder Iridium, und Legierungen aus Titan mit Niob oder Tantal, die bis zu 10% des Legierungsbestandteils aufweisen.
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Der elektrolytisch aktive Belag ist ein leitender Belag, der gegenüber einem elektrochemischen Angriff widerstandsfähig ist und die Übertragung von Elektronen zwischen Elektrolyt und Anode bewirkt.
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Das elektrokatalytisch aktive Material besteht zweckmäßig aus mindestens einem Metall der Platingruppe oder einer Legierung dieser Metalle. Bevorzugt werden Oxide dieser Metalle verwendet. Diese werden vorzugsweise auch mit Oxiden anderer Metalle gemischt. Geeignete solche Oxide sind z. B. Oxide der filmbildenden Metalle, insbesondere Titan.
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Die Kathode kann in geeigneter Weise die Form eines perforierten Metallblechs aufweisen. Vorzugsweise besitzt jedoch die Kathode die gleichen räumlichen Merkmale wie die Anode. Als Material für die Kathode wird insbesondere Weichstahl verwendet.
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Die erfindungsgemäßen Diaphragmazellen können mit einem Anoden/Kathoden-Abstand von 6 mm oder weniger betrieben werden, wobei eine niedrige Zellenspannung erhalten wird.
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Bei der Elektrolyse von Natriumchloridlösungen kann beispielsweise ein wirksamer Anoden/Kathoden-Abstand von 1,5 bis 3 mm aufrechterhalten werden, was mit ungefähr 7 mm zu vergleichen ist, wenn eine glatte Blechanode verwendet wird. Die Zellenspannung liegt im Bereich von 2,6 bis 2,8 Volt bei 2 kA/m² und bei 80 bis 85°C (normalerweise 3,0 bis 3,2 Volt, wenn glatte Blechanoden und Polytetrafluoräthylen- Diaphragmen verwendet werden).
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anode einer erfindungsgemäßen elektrolytischen Zelle;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Elektrodenelements, das sich für die Herstellung der Anoden von Fig. 1 oder 5 oder der Kathode von Fig. 8 eignet;
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Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung der Bestandteile einer Diaphragmazelle gemäß der Erfindung zur Elektrolyse von Natriumchlorid, welche eine Anode nach Fig. 1 aufweist;
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Fig. 4 ein schematisches Fließbild der obigen Diaphragmazelle, wobei das Anolytrückführungssystem zu sehen ist;
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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anode einer erfindungsgemäßen elektrolytischen Zelle;
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Fig. 6 eine auseinandergezogene Darstellung der Bestandteile einer Diaphragmazelle gemäß der Erfindung zur Elektrolyse von Natriumchlorid, welche eine Anode nach Fig. 5 aufweist;
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Fig. 7 ein schematisches Fließbild der Diaphragmazelle von Fig. 6, wobei das Anolytrückführungssystem zu sehen ist;
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Fig. 8 eine auseinandergezogene Darstellung der Bestandteile einer Diaphragmazelle gemäß der Erfindung zur Elektrolyse von Natriumchlorid, welche eine Anode von Fig. 5 und eine Kathode, die derjenigen von Fig. 5 ähnlich ist, aufweist;
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Fig. 9 ein schematisches Fließbild der Diaphragmazelle von Fig. 8, wobei das Anolytrückführungssystem zu sehen ist;
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Fig. 10 eine auseinandergezogene Darstellung der Bauteile einer Diaphragmazelle gemäß der Erfindung für die Elektrolyse von Natriumchlorid, wobei eine doppelseitige Anode enthalten ist, die eine Vielzahl von Blättern, die auf einer Grundplatte befestigt sind, und einem Asbestdiaphragma aufweist;
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Fig. 11 ein schematisches Fließbild der Diaphragmazelle von Fig. 10, wobei das Anolytrückführungssystem zu sehen ist; und
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Fig. 12 eine perpektivische Ansicht einer Anodenzusammenstellung einer Diaphragmazelle gemäß der Erfindung, wobei jede Anode eine Vielzahl von Doppelblättern aufweist, die auf einer Grundplatte befestigt sind, wobei Anodenpaare an Schienen befestigt sind, die auf der Grundplatte der Zelle angebracht sind.
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Gemäß Fig. 1 besteht die Anode aus einer Grundplatte 1, die aus einem filmbildenden Metall, wie z. B. Titan, hergestellt ist, und aus einer Vielzahl von Doppelblättern 2, die aus einem filmbildenden Metall, wie z. B. Titan, hergestellt sind, wobei die genannten Blätter durch Punktschweißen an der Platte befestigt sind. Die Blätter 2 sind mit einem elektrokatalytisch aktiven Material, wie z. B. einem Rutheniumoxid/Titandioxid- Belag beschichtet. Die Anode ist weiterhin mit Schlitzen 3, 4 für den inneren Kreislauf der Anolytflüssigkeit (wie weiter unten beschrieben) versehen. Weiterhin sind Laschen 5 vorhanden, die Löcher 6 aufweisen, so daß der Anodenanschluß befestigt werden kann.
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Gemäß Fig. 2 besteht ein Doppelblatt (das eines der Vielzahl solcher Blätter von Fig. 1 darstellt) aus einem Paar einzelner Blätter 7, Brückenteilen 8, mit denen das Doppelblatt durch Punktschweißen an der Platte 1 befestigt werden kann, und Brückenteilen 9 für Verfestigungszwecke.
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Gemäß Fig. 3 ist ein Katholytraum 10, der in geeigneter Weise aus Polyvinylchlorid oder Polypropylen besteht und der einen Austritt 11 für die Abführung von Wasserstoff und einen Austritt 12 für die Abführung von Natriumhydroxidlösung (Zellenflüssigkeit) aufweist, zwischen und in der Nachbarschaft zu einer Grundplatte 13 (in geeigneter Weise aus Weichstahl) und einer Kathode 14 (in geeigneter Weise aus einem Weichstahlnetz) angeordnet. Die Kathode 14 ist mit Laschen 15 versehen, die Löcher 16 aufweisen, damit die Kathode an einer Stromzuführung (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Die Kathode 14 trägt ein Diaphragma 17, beispielsweise ein Polytetrafluoräthylen-Diaphragma, und ist ihrerseits von der Anode mit Hilfe einer Abstandshalterplatte 18 (in geeigneter Weise aus Polyvinylidenchlorid) getrennt. Die Abstandshalterplatte 18 bestimmt den Anoden/Kathoden-Abstand. Der Anolytraum 19, der in geeigneter Weise aus Polyvinylidenchlorid oder Polypropylen besteht und der einen Austritt 20 für Chlor (in der Praxis als Schaum aus Chlor und Anolytflüssigkeit), einen Ablauf 21 für Anolytflüssigkeit und einen Eintritt 22 für rückgeführte Anolytflüssigkeit (siehe weiter unten) aufweist, ist zwischen und in der Nachbarschaft der Rückseite der Anode 1 und der Grundplatte 23 (in geeigneter Weise aus Titan) zugeordnet.
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Gemäß Fig. 4 weist die oben erwähnte Diaphragmazelle den Katholytraum 10, den Anolytraum 19 und den Anoden/Kathoden-Abstand 24 auf. Der Anolytraum 19 ist über den Austritt 20 mit einem Flüssigkeit/Gas-Separator 25 verbunden, in welchem der Schaum aus Chlor und Anolytflüssigkeit in seine Bestandteile getrennt wird. Der Separator 25 ist mit einem Austritt 26 für Chlor, einem Eintritt 27 für frische Kochsalzlösung und einem Austritt 22 ausgerüstet, der mit dem Anolytraum 19 verbunden ist, so daß die abgetrennte Anolytflüssigkeit durchgeführt werden kann. Beim Betrieb der Zelle fließt die Anolytflüssigkeit im Anoden/Kathoden-Abstand 24 nach oben, geht dann durch den Schlitz 3 hindurch und wird dann in zwei Teile gespalten (wie durch die Pfeile angedeutet), wobei ein Teil direkt in den Anolytraum 19 und dann nach innen zum Schlitz 4 (innerer Kreislauf) fließt und wobei der andere Teil außen über den Separator 25 geleitet und dann zurück zum Anolytraum geschickt wird.
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Gemäß Fig. 5 besteht die Anode aus einem rechteckigen Metallgrundrahmen 28 mit Halterippen 29 (mit gestrichelten Linien dargestellt) und einer Vielzahl von Doppelblättern 30 (der in Fig. 2 gezeigten Art). Der Rahmen 28, die Rippen 29 und die Blätter 30 bestehen aus einem filmbildenden Metall, wie z. B. Titan, wobei die Blätter 30 am Rahmen 28 und an den Rippen 29 mit Hilfe ihrer Stegteile bzw. Brückenteile durch Punktschweißen befestigt sind. Die Blätter 30 sind mit einem elektrokatalytisch aktiven Material, wie z. B. einem Rutheniumoxid/Titandioxid-Belag, beschichtet. Die Anode ist mit Laschen 31, die Löcher 32 besitzen, versehen, damit der Anodenstromanschluß (nicht gezeigt) befestigt werden kann.
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Die Anordnung gemäß Fig. 6 ist ähnlich wie in Fig. 3, außer daß die Anode 1 durch eine Anode 1&min;, wie in Fig. 5 gezeigt, ersetzt ist.
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Gemäß Fig. 7 ist ersichtlich, daß beim Betrieb der Zelle die Anolytflüssigkeit durch den Anoden/Kathoden-Abstand 24 fließt und durch die Blätter 30 der Anode (wie durch Pfeile angedeutet) strömt.
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Gemäß Fig. 8 besteht die Kathode 14 aus einem rechteckigen Metallgrundrahmen 28&min;, der seitliche Trägerrippen 29&min; und eine Vielzahl von Doppelblättern 30&min; aufweist. Der Rahmen 28&min;, die Rippen 29&min; und die Blätter 30&min; bestehen aus Weichstahl, wobei die Blätter 30&min; durch Punktschweißen am Rahmen 28&min; und den Rippen 29&min; befestigt sind, und zwar mit Hilfe der Brückenteile. Die Kathode ist mit Laschen 15, die Löcher 14 aufweisen, versehen, so daß der Anodenstromanschluß (nicht gezeigt) angebracht werden kann. Die Anode ist wie in Fig. 5 beschrieben.
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Gemäß Fig. 9 wird ersichtlich, daß beim Betrieb der Zelle die Analytflüssigkeit durch den Anoden/Kathoden-Abstand 24 hindurchfließt und dann durch die Blätter 30 der Anode und die Blätter 30&min; der Kathode verläuft (wie dies durch Pfeile angedeutet ist).
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Gemäß Fig. 10 umfaßt die Diaphragmazelle einen Weichstahlkathodenkasten 33 mit zwei Halbweichstahl-Kathodenplatten 34, 35 und einer zentralen Weichstahlkathodenplatte 36 und einem Anodenkasten 37, der zwei Anoden umfaßt, von denen jede aus zwei Paaren von Titandoppelblättern 38 besteht, die Rücken an Rücken zueinander auf einer gemeinsamen Titangrundplatte 39 befestigt sind. Asbestdiaphragmen 40 (wie in Fig. 11 zu sehen) passen zwischen die entsprechenden Kathodenplatten und Anoden und befinden sich in dichter Nachbarschaft zu den Doppelblättern 38. Der Anodenkasten 37 und der Kathodenkasten 33 sind mit Hilfe von Flanschen 41, 42 verbunden, und Gummidichtungen 43 sind zwischen den genannten Anoden- und Kathodenkästen angeordnet. Der Kathodenkasten 33 ist mit einem Austritt 44 für Wasserstoff verbunden. Die obere Abdeckung 45 ist mit einem Austritt 46 für Chlor und einem Eintrittsrohr 51 für Natriumchloridlösung verbunden. Die Zelle besitzt weiterhin ein Grundteil 47 mit einem Austritt 48 für Ätznatron. Dichtungen 49, 50 sind zwischen der oberen Abdeckung 45 und der Anoden/Kathoden- Einheit und zwischen dem Unterteil 47 und der Anoden/Kathoden- Einheit angeordnet. Der Anodenkasten 37 und der Kathodenkasten 33 sind so konstruiert, daß sie im zusammengebauten Zustand eine zentrale Anolytrückführungspassage ergeben, wobei ein Anoden/Kathoden-Abstand von 6 mm entsteht.
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Fig. 11 zeigt nur ein Paar der rinnenförmigen Blattanoden 38, wobei zu sehen ist, daß beim Betrieb der Zelle die Anolytflüssigkeit in der durch Pfeile angedeuteten Richtung fließt.
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Gemäß Fig. 12 besitzt die Diaphragmazelle eine Anodenzusammenstellung, die aus einer Reihe von paarigen Anoden 52, 53; 52&min;, 53&min; besteht, wobei jedes Paar an der Basis mit Hilfe einer Halteplatte 54 befestigt ist. Jede Anode besteht aus einer Vielzahl von Doppelblättern 55 aus Titan auf einer Titangrundplatte 56. Die Verbindungsplatte 54 besteht ebenfalls aus Titan. Jedes Anodenpaar ruht auf der Titangrundplatte 57. Die elektrische Verbindung zwischen dem Anodenpaar und der Grundplatte 57 wird dadurch geschaffen, daß die Verbindungsplatte 54 an eine L-förmige Titanschiene 58 angeschweißt ist, die ihrerseits mit einer Titanschiene 59 verschweißt ist, deren unteres Ende mit der Grundplatte 57 verschweißt ist. Die Anoden sind so angeordnet, wie es in Fig. 12 zu sehen ist, so daß benachbarte Anoden, beispielsweise 53, 52&min; einander gegenüberliegen. Weichstahlplattenkathoden (nicht gezeigt), die mit den zugehörigen Diaphragmen versehen sind, sind zwischen einander gegenüberliegenden Anodenpaaren eingefügt.
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Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
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Die Anode (welche von der in Fig. 1 gezeigten Art war) bestand aus einer Titanplatte (0,46 mm dick, 92 cm lang und 7,6 cm breit), an welcher durch Punktschweißen 8 Doppelblätter befestigt waren. Jedes Blatt bestand aus einem Paar von flachen rechteckigen Titanstreifen (0,46 mm dick, 90 cm lang, 6 mm tief und 4 mm Abstand). Die Blätter waren mit einem Gemisch aus Rutheniumoxid/Titandioxid beschichtet.
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Die so hergestellte Anode wurde in eine vertikale Diaphragmazelle der in Fig. 3 gezeigten Art eingebaut (Laborgröße). Die Zelle war mit einer Weichstahlgaze-Kathode und einem Polytetrafluoräthylen-Diaphragma ausgerüstet. Der Anoden/Kathoden- Abstand war 1,5 bis 2,0 mm.
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Die Zelle wurde mit gesättigter Natriumchloridlösung gefüllt. Ein Strom entsprechend einer Kathodendichte von 2 kA/m² wurde durch die Zelle hindurchgeführt. Die Zellenbetriebsspannung betrug 2,68 Volt. Die Elektrolyse wurde mit verschiedenen Salzumwandlungen (durch Modifizierung der Kochsalzlösungszuführung) ausgeführt. Der Wirkungsgrad (Stromausbeute) war wie folgt: &udf53;sb18&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;ta3:9:15&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;H@&udf53;sg8&udf54;\Wirkungsgrad&udf50;(%)\ Salzumwandlung&udf50;(%)&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\98,4\ 40&udf53;tz&udf54; \96,7\ 50&udf53;tz&udf54; \94,5\ 60&udf53;tz&udf54; \91,6\ 70&udf53;tz&udf54; \87,3\ 80&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb18&udf54;&udf53;el&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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Ein pH von 3,1 bis 3,2 (50% Umwandlung) wurde im Anolytraum aufrechterhalten. Es konnte kein Verlust der Diaphragmadurchlässigkeit nach einem 24tägigen Betrieb der Zelle bei einer 50%igen Umwandlung festgestellt werden.
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Zum Vergleich wurde eine Zelle mit einer flachen Titanblechanode der gleichen Gesamtabmessungen wie bei der oben verwendeten Anode betrieben, die den gleichen Rutheniumoxid/Titandioxid-Belag trug. Es wurde ein normaler Anoden/Kathoden-Abstand von 7,0 mm verwendet.
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Bei einer Stromdichte von 2 kA/m² war die Zellenbetriebsspannung viel höher als bei der Verwendung der "blattartigen" Anode, nämlich 3,10 Volt anstelle von 2,68 Volt. Der Abfall im Wirkungsgrad (Stromausbeute) mit Zunahme der Salzumwandlung war ebenfalls viel größer, wie es in der Folge zu sehen ist: &udf53;sb18&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;ta3:9:15&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;H@&udf53;sg8&udf54;\Wirkungsgrad&udf50;(%)\ Salzumwandlung&udf50;(%)&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\97,8\ 40&udf53;tz&udf54; \95,5\ 50&udf53;tz&udf54; \92,5\ 60&udf53;tz&udf54; 87,0\ 70&udf53;tz&udf54; \80,0\ 80&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb18&udf54;&udf53;el&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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Ein pH von 3,90 bis 4,50 (bei 50% Umwandlung) wurde im Anolytraum aufrechterhalten. Ein allmählicher Verlust von Diaphragmadurchlässigkeit wurde schon nach 10 Tagen beobachtet. Nach 10 Tagen war es nämlich schon nötig, das Diaphragma zu säubern, beispielsweise durch Waschen mit Kochsalzlösung.
Beispiel 2
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Die Anode besaß die gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1. In diesem Fall waren aber die Doppelblätter an einen rechteckig geformten Titanrahmen und nicht an einem Titanblech durch Punktschweißen befestigt (d. h., daß die Anode die in Fig. 5 gezeigte Art aufwies). Hierdurch wurde die direkte innerliche Zirkulation, wie in Fig. 4 gezeigt, beseitigt. Die Anode war mit dem gleichen Rutheniumoxid/Titanoxid-Belag beschichtet, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist.
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Ein Anoden/Kathoden-Abstand von 1,5 bis 2,0 mm wurde (wie in Beispiel 1) verwendet. Bei einer Stromdichte von 2 kA/m² war die Zellenbetriebsspannung 2,76 Volt. Der Abfall des Wirkungsgrads bei der Zunahme der Salzumwandlung war etwas größer als bei der Verwendung der "blattartigen" Anode von Beispiel 1, aber nicht so groß wie der Abfall, der mit einer Titanblechanode zu beobachten war. Die Resultate waren wie folgt: &udf53;sb18&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;ta3:9:15&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;H@&udf53;sg8&udf54;\Wirkungsgrad&udf50;(%)\ Salzumwandlung&udf50;(%)&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\98,0\ 40&udf53;tz&udf54; \96,0\ 50&udf53;tz&udf54; \93,5\ 60&udf53;tz&udf54; \90,5\ 70&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb18&udf54;&udf53;el&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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Ein pH von 3,3 bis 3,4 (bei 50%Umwandlung) wurde im Anolytraum aufrechterhalten. Ein allmählicher Verlust von Diaphragmadurchlässigkeit wurde während 25 Tagen beobachtet, worauf es nötig war, das Diaphragma, beispielsweise durch Waschen mit einer Kochsalzlösung, zu reinigen.
Beispiel 3
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Die Anode (die von der in Fig. 5 gezeigten Type war), bestand aus 58 Titanblättern (0,46 mm Durchmesser), was 29 Doppelblätter ergab. Jedes Blatt war 43 cm lang und 7 mm tief. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Blättern war 4 mm. Die Doppelblätter waren durch Punktschweißen am Titanrahmen 28 und an zwei Titanrippen 29 befestigt. Die Blätter waren mit einem Gemisch aus Rutheniumoxid/Titandioxid beschichtet.
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Die auf diese Weise hergestellte Anode wurde in eine vertikale Labordiaphragmazelle der in Fig. 6 gezeigten Type eingearbeitet, wie sie oben dargestellt ist. Die Zelle war mit einem Weichstahlnetz als Kathode und einem Polytetrafluoräthylen- Diaphragma ausgerüstet. Der Anoden/Kathoden-Abstand war 2,5 bis 3,0 mm.
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Die Resultate waren wie folgt: &udf53;sb18&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;ta3:9:15&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;H@&udf53;sg8&udf54;\Wirkungsgrad&udf50;(%)\ Salzumwandlung&udf50;(%)&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\98,6\ 45&udf53;tz&udf54; \98,0\ 50&udf53;tz&udf54; \96,0\ 60&udf53;tz&udf54; \92,0\ 70&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb18&udf54;&udf53;el&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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Die Zelle wurde mit gesättigter Natriumchloridlösung gefüllt, und ein Strom entsprechend einer Kathodendichte von 2 kA/m² wurde durch die Zelle hindurchgeschickt. Die Zellenbetriebsspannung wurde mit 2,7 Volt ermittelt.
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Wenn die Zelle bei einer 50%igen Salzumwandlung betrieben wurde, dann wurde ein pH von 3,4 im Anolytraum aufrechterhalten. Außerdem wurde keinerlei Nachlassen der Durchlässigkeit des Diaphragmas nach einem 24tägigen Betrieb beobachtet.
Beispiel 4
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Die Anode bestand aus 58 (0,46 mm Durchmesser) Titanblättern, was 29 Doppelblätter ergibt. Jedes Blatt war 43 cm lang und 7 mm tief. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Blättern war 4 mm. Die Doppelblätter waren am Titanrahmen 1 und an zwei Titanrippen 2 angeschweißt. Die Blätter waren mit einem Gemisch aus Rutheniumoxid/Titandioxid beschichtet.
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Die Kathode bestand aus 58 Weichstahlblättern, was 29 Doppelblätter ausmacht. Jedes Blatt war 43 cm lang und 7 mm tief. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Blättern war 4 mm. Die Doppelblätter waren durch Punktschweißen am Weichstahlrahmen 1 und an zwei Weichstahlrippen 2 befestigt.
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Die Anode und die Kathode, die auf diese Weise hergestellt worden waren, wurden in einer vertikalen Diaphragmazelle von Laborgröße der in Fig. 6 gezeigten Type (wie oben beschrieben) zusammengestellt. Die Zelle war mit einem Polytetrafluoräthylen- Diaphragma ausgerüstet. Der Anoden/Kathoden- Abstand war 1,5 bis 2,0 mm.
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Die Zelle wurde mit gesättigter Natriumchloridlösung gefüllt. Ein Strom entsprechend einer Kathodenstromdichte von 2 kA/m² wurde durch die Zelle hindurchgeschickt. Die Zellenbetriebsspannung wurde mit 2,65 bis 2,7 Volt ermittelt.
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Wenn die Zelle bei einer 50%igen Salzumwandlung betrieben wurde, dann wurde ein pH von 3,2 bis 3,4 im Anolytraum aufrechterhalten. Es wurde keinerlei Verlust der Durchlässigkeit des Diaphragmas nach einem 24tägigen Betrieb festgestellt.
Beispiel 5
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Eine Anode mit den Abmessungen 100 cm Höhe und 32 cm Breite wurde dadurch hergestellt, daß 30 Doppelblätter an einer festen Titanplatte durch Punktschweißen befestigt wurden. Zwei derartige Anoden wurden Rücken an Rücken mit Hilfe eines vertikalen U-förmigen Abstandshalters aus Titan an einem Anodenkasten befestigt, so daß eine innere Zirkulation im Inneren des Kastens nach unten möglich war. Die erhaltene Anodenstruktur wurde mit dem gleichen Rutheniumoxid/Titanoxid- Belag, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, beschichtet.
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Zwei derartige Anodenstrukturen wurden in einer vertikalen Diaphragmazelle der in Fig. 10 gezeigten Art zusammengebaut, die zwei Halbkathodenfinger mit den Abmessungen 100 cm Höhe und 32 cm Breite und einen zentralen Kathodenfinger aufwies. Die Kathodenzusammenstellung war vorher mit einem Chrysotilasbest- Diaphragma mit einer Dicke von 2 bis 3 mm bedeckt worden. Der Anoden/Kathoden-Abstand war 6 mm.
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Die Zelle wurde mit gesättigter Natriumchloridlösung gefüllt. Ein Strom entsprechend einer Kathodenstromdichte von 2,5 kA/m² wurde durch die Zelle hindurchgeschickt. Die Zellenbetriebsspannung (Titan oder Weichstahl) wurde mit 3,33 Volt ermittelt. Der Wirkungsgrad (Stromausbeute) war wie folgt: &udf53;sb18&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;ta:9:15&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg8&udf54;\Wirkungsgrad&udf50;%\ Salzumwandlung&udf50;%&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\97,1\ 50,6&udf53;tz&udf54; \94,5\ 58,4&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb18&udf54;