DE2446314A1 - Elektrode fuer aluminium-reduktionszellen - Google Patents

Elektrode fuer aluminium-reduktionszellen

Info

Publication number
DE2446314A1
DE2446314A1 DE19742446314 DE2446314A DE2446314A1 DE 2446314 A1 DE2446314 A1 DE 2446314A1 DE 19742446314 DE19742446314 DE 19742446314 DE 2446314 A DE2446314 A DE 2446314A DE 2446314 A1 DE2446314 A1 DE 2446314A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal
oxide
ceramic material
electrically conductive
electrode according
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.)
Withdrawn
Application number
DE19742446314
Other languages
English (en)
Other versions
DE2446314B2 (de
Inventor
Tadanori Hashimoto
Kazuo Horinouchi
Koichi Yamada
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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 Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of DE2446314A1 publication Critical patent/DE2446314A1/de
Publication of DE2446314B2 publication Critical patent/DE2446314B2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B42/00—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means
    • G03B42/02—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means using X-rays
    • G03B42/04—Holders for X-ray films
    • G03B42/045—Holders for X-ray films apparatus for loading or unloading the holders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE 244 O J
HENKEL, KERN, FEILER& HÄNZEL
BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND
TELEX: 05 29 802 HNKL O ΡΠΠΔΡΓ» ^ΓΗΜΙΠ STRASSF ° WECHSHLBANKMCNCHbN Nr. 318-85 Ul
TtTPPfiN H)KO1 fifi 31 97 66 10 91 ^ LDUAKU-bl-HMlU MKAWt . DRESDNER BANK MÜNCHEN 3 914
nxhFON. (UW) GbJiv/, ουju»ι - ν.- D-8000 MÜNCHEN 90 postschpck: München i62i4?-8os
TIl FORAMME: hl-.I.lPSOID MÜNCHEN
Sumitomo Chemical Company, Limited Osaka, Japan
Elektrode für Aluminium-Reduktionszellen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für Aluminium-Reduktions zellen und betrifft insbesondere eine Elektrode, speziell eine Anode, für Aluminium-Reduktionszellen, die aus elektrisch leitenden Oxidkeramikmaterialien besteht oder damit überzogen ist.
Es ist bekannt, Aluminium nach der Schmelzsalzelektrolyse von Aluminiumoxid in Lösung in einem Bad aus Aluminiumnatriumfluorid (AlF,·3NaF) bzw. sog. Kryolith unter Verwendung einer Kohlenstoffanode herzustellen. Diese Elektrolyse wird üblicherweise bei einer Temperatur von etwa 900 - 10000C durchgeführt.
Bei der Aluminiumherstellung unter Verwendung einer Kohlenstoffanode wird letztere oxidiert und infolge des bei der Zersetzung des Aluminiumoxids erzeugten Sauerstoffs theoretisch in einer Menge von etwa 330 kg und praktisch in einer Menge von etwa 400 - 450 kg pro Tonne Aluminium verbraucht. Aus diesem Grund muß die Position der Elektrode kontinuierlich nachgestellt werden, um sie auf einer konstanten Höhe zu-halten, und außerdem muß die Anode durch eine neue ersetzt werden, bevor sie vollständig abgebrannt bzw. verbraucht ist. Dies stellt aber einen wirtschaftlichen und betrieblichen Nachteil dar.
Ke/Bl/ro - 2
509816/0757
2U63U
Zur Vermeidung der genannten Nachteile der Kohlenstoffelektroden sind in letzter Zeit verschiedene nicht-abschmelzende Elektroden entwickelt worden. Beispielsweise ist bereits ein Verfahren unter Verwendung einer Sauerstoff ionen-leitenden Anode aus hauptsächlich £irkonoxid vorgeschlagen worden (britische Patentschrift 1 151 124). Dieses Verfahren ist jedoch insofern nachteilig, als es eine Vorrichtung zur Entfernung des gebildeten Sauerstoffs erfordert und die Arbeitsweise kompliziert ist. Außerdem wurde ein Verfahren unter Verwendung einer Anode, die aus einem elektrisch leitenden Metalloxid mit mindestens 80 Gew.-% Zinnoxid besteht, vorgeschlagen (britische Patentschrift 1 295 117). Dieses Verfahren ist ebenfalls nachteilig, weil die Anode eine mangelhafte chemische Beständigkeit gegenüber dem Schmelzsalz besitzte
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine sog. nicht-abschmelzende Elektrode zu schaffen, die nicht mit dem bei der Schmelzsalzelektrolyse1 von Aluminiumoxid gebildeten Sauerstoff reagiert und die eine chemische Beständigkeit gegenüber dem Schmelzsalz besitzt.
Diese Aufgabe wird bei einer Elektrode für Aluminiumreduktionszellen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ihr mit einem Schmelzsalzbad in Berührung gebrachter Abschnitt aus einer Zusammensetzung mit mindestens etwa 50 Gewo-% eines elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials mit chemischer Beständigkeit gegenüber dem geschmolzenen Salz besteht oder damit überzogen 1st, und daß das Oxid- bzw. Keramikmaterial aus Spinellstrukturoxiden mit der allgemeinen Formel XYYO^ (worin X ein zwei- oder ein vierwertiges Metall bedeutet, Y und Y1 jeweils gleich oder verschieden sind und drei- oder zweiwertige Metalle bedeuten und 0 Sauerstoffatome bedeutet, wobei, wenn X
509816/0757
für ein zweiwertiges Metall steht, Y und Y1 dreiwertige Metalle darstellen, jedoch mit Ausnahme der Spinellstrukturoxide, bei denen sowohl Y als auch Y1 dreiwertiges Eisen (Fe(III)) darstellen; und, wenn X ein vierwertiges Metall ist, Y und Y' zweiwertige Metalle darstellen), Perowskitstrukturoxiden der allgemeinen Formel RMCU (worin R ein ein-, zwei- oder dreiwertiges Metall, M ein fünf-, ein vier- oder ein dreiwertiges Metall und 0 Sauerstoffatome "bedeuten, wobei, wenn R ein einwertiges Metall ist, M ein fünfwertiges Metall darstellt, wenn R ein zweiwertiges Metall ist, M ein vierwertiges Metall darstellt, und wenn R ein dreiwertiges Metall ist, M ein dreiwertiges Metall darstellt) oder aus einem Gemisch davon besteht.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen von speziellen Ausführungsformen einer Elektrode mit Merkmalen nach der Erfindung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Aluminiumreduktionszelle mit erfindungsgemäßen Elektroden.
Erfindungsgemäß wurden ausgedehnte Untersuchungen angestellt, um nicht-abschmelzende Elektroden für die Schmelzsalzelektrolyse von Aluminiumoxid zu schaffen. Dabei hat es sich herausgestellt, daß Oxide mit Spinellstruktur oder Perowskitstruktur eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit bei Temperaturen von etwa 900 - 10000C besitzen, eine katalytische Wirkung für die Erzeugung von Sauerstoff zeigen und zudem eine chemische Beständigkeit gegenüber dem Schmelzsalz be-
509816/0757
24A63U
sitzen. Auf der Grundlage dieser Feststellung wurden nicht-abschmelzende Elektroden für Aluminiumelektrolysezellen geschaffen.
Erfindungsgemäß ist die Elektrodenbasis zumindest in dem mit dem Schmelzsalz kontaktierten Bereich mit einer Zusammensetzung überzogen, die mindestens etwa 50 Gew.-% eines elektrisch leitenden Oxidkeramikmaterials mit Spinellstruktur der allgemeinen Formel XYY1O^ (wobei X, Y, Y1 und 0 die vorher angegebene Bedeutung besitzen), Perowskitstruktur der allgemeinen Formel RMO-* (wobei R, M und 0 die vorher angegebene Bedeutung besitzen) oder Gemischen davon enthält. Wahlweise kann der genannte Teil der Elektrode aus den genannten Keramikmaterialien bestehen.
Bei Oxiden mit Spinellstruktur mit der allgemeinen Formel XYY1O^ bedeutet X normalerweise ein zweiwertiges Metall, wie Barium, Magnesium, Kalzium, Strontium, Zink, Blei, Kupfer, Molybdän, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel o.dgl. und vorzugsweise Kupfer, Molybdän, Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel, oder ein vierwertiges Metall, wie Titan, Vanadium, Zinn, Germanium o.dgl. und vorzugsweise Titan oder Vanadium, während Y und Y' dreiwertige Metalle, v/ie Aluminium, Gallium, Indium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Vanadium, Rhodium, Lanthan, Yttrium o.dgl. und vorzugsweise Indium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Rhodium oder Lanthan, oder zweiwertige Metalle wie Magnesium, Zink, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel o.dgl. und vorzugsweise Eisen, Kobalt oder Nickel bedeuten (unter der Voraussetzung, daß dann, wenn X ein zweiwertiges Metall ist, Y und Y1 aus dreiwertigen Metallen gewählt werden, und wenn X ein vierwertiges Metall ist, Y und Y1 aus zweiwertigen Metallen gewählt werden). Im Fall der Oxide mit Perowskitstruktur mit der allgemeinen Formel RMO, bedeuten R ein einwertiges Metall, wie Lithium,
509816/0757
Natrium, Kalium o.dgl., oder ein zweiwertiges Metall, wie Kalzium, Magnesium, Barium, Blei o.dgl., oder ein dreiwertiges Metall, wie Lanthan, Yttrium, Chrom, Aluminium, Mangan, Kobalt, Nickel o.dgl., M ein fünfwertiges Metall, wie Niob, Tantal o.dgl., oder ein vierwertiges Metall, wie Zirkon, Titan, Zinn o.dgl., oder ein dreiwertiges Metall, wie Lanthan, Yttrium, Chrom, Aluminium, Mangan, Kobalt, Nickel o.dgl. (unter der Voraussetzung, daß, wenn R ein einwertiges Metall ist, M ein fünfwertiges Metall darstellt; wenn R ein zweiwertiges Metall ist, M ein vierwertiges Metall darstellt; und wenn R ein dreiwertiges Metall ist, M ein dreiwertiges Metall darstellt). Die Oxide mit Perowskitstruktur, bei denen R und M dreiwertige Metalle darstellen, werden bevorzugt.
Genauer gesagt, sind Oxide mit Spinellstruktur, wie MgV2O4, FeV2O4, ZnV2O4, MgCr2O4, MnCr2O4, FeCr2O4, CoCr2O4, NiCr2O4, CuCr2O4, ZnCr2O4, ZnMn2O4, MnMh2O4, FeAlFeO4, MgCo2O4, CuCo2O4, ZnCo2O4, FeNi2O4, MgRh2O4, CoRh2O4, CuRh2O4, MnRh2O41 NiRh2O4, ZnRh2O4, MgAl2O4, SrAl2O4, MoAl2O4, FeAl2O4, CoAl2O4, NiAl2O4, CuAl2O4, ZnAl2O4, MgGa2O4, ZnGa2O4, CaGa2O4, MgIn2O4, MnIn2O4, FeIn2O4, CoIn2O4, NiIn2O4, MgFeAlO4, NiFeAlO4, CuLa2O4, CoLa2O4, NiLa2O4, TiMg2O4, TiMn2O4, TiCo2O4, TiFe2O4, TiNi2O4, TiZn2O4, SnMg2O4, SnZn2O4, SnCo2O4, VMg2O4 (Anmerkung: Obgleich reiner Spinell, wie MgAl2O4, SrAl2O4 oder TiMg2O4, im allgemeinen eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt und daher schwierig als elektrisch leitendes Material anzuwenden ist, kann er durch Zugabe einer anderen Komponente hoch leitfähig gemacht werden. Der aujjuiese Weise leitfähig gemachte Spinell wird herkömmlicherweise mit MgAl2O4 usw. bezeichnet. Dieser Ausdruck wird daher auch für die .Erfindung verwendet), oder Oxide mit Perowskitstruktur, wie LiNbO3, KNbO3, NaNbO3, iO3, PbTiO3, I
3 oder LaCoO3
509816/0757
LiTaO3, BaTiO3, PbTiO3, PbZrO3, LaCrO3, LaAiO3, LaNiO3, LaYO-z, YCrO^ oder LaCoO^ verwendbar.
2U63U
Die vorgenannten Spinell- und/oder Perowskitstruktur-Oxide sind elektrische Leiter und unterscheiden sich bezüglich der Elektroleitfähigkeit von anderen bekannten ionenleitenden Elektroden, und sie besitzen außerdem ein anderes Kristallgefüge als Zinnoxidelektroden, so daß sie Elektroden aus vollkommen neuartigen Bestandteilen gewährleisten. Die aus diesen elektrisch leitenden Keramikmaterialien hergestellten Elektroden besitzen unter den Elektrolysebedingungen eine ausgezeichnete Leitfähigkeit und außerdem eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber dem Schmelzbad.
Die erfindungsgemäßen Elektroden bestehen als Ganzes oder in einem Überzug an zumindest dem mit dem Schmelzsalz in Berührung gebrachten Abschnitt aus einer Zusammensetzung, die mindestens 50 Ge\r.-% und vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, vorteilhafterweise mindestens 80 Gew.-%, des Oxides mit Spinellstruktur oder des Oxides mit Peiowekitstruktur oder eines Gemisches aus diesen beiden Oxiden enthält*
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode können den elektrisch leitenden Keramikmaterialien zur Verbesserung der Elektrodendichte, der Wärmebeständigkeit, der Wärmeschockfestigkeit, der Beständigkeit gegenüber dem Schmelzbad und der elektrischen Leitfähigkeit erforderlichenfalls Oxide, Karbide, Nitride, Boride oder Suizide von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen, Metallen der Platingruppe, Seltenerdmetallen ο.dgl. zugesetzt werden. Wenn die Menge des Zusatzes 50 Gew.-JN» übersteigt, werden jedoch die elektrische Leitfähigkeit, die Beständigkeit gegenüber der Schmelze sowie die Oxidationsbeständigkeit der Elektrode verschlechtert. Aus diesem Grund sollte die Menge des Zusatzes auf 50 Gew.-<& oder darunter gehalten werden. Besonders bevorzugte Zusätze sind Übergangsmetalloxide, wie Manganoxid, Nickeloxid, Kobaltoxid und Eisenoxid, Oxide der
509816/0757
2U63U
Platingruppenmetalle, wie Ruthenium-, Palladium- und Rhodiumoxid, und Oxide von Seltenen Erdmetallen, wie Yttrium-, Ytterbium- und Neodiumoxid, sowie Titannitrid, Titanborid und Wolframsilizid.
Der optimale elektrische Widerstand der für die Herstellung der Elektrode benutzten, elektrisch leitenden Keramikmaterialien variiert in Abhängigkeit von der Form der Elektrode, etwa der Dicke des Überzugs und dgl., doch wird normalerweise ein Material mit einer Leitfähigkeit von mindestens etwa 0y1ΛΓ1cm"1 (bei 10000C) bevorzugt.
Das elektrisch leitende Keramikmaterial für die Beschichtung oder die Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode kann einen über der Betriebstemperatur der Elektrolysezelle liegenden Schmelzpunkt besitzen, üblicherweise einen Schmelzpunkt von über etwa 10000C und vorzugsweise von über 1200°C.
Die erfindungsgemäße Elektrode kann aus einer Elektrodenbasis bzw. einem -substrat aus einem leitfähigen Werkstoff, etwa einem Metall oder'einer Legierung z.B. aus Titan, Nickel oder Kupfer, oder Kohlenstoff, Graphit oder einem Karbid, Nitrid, Borid, Silizid, Titan, Molybdän oder Wolfram, bestehen, auf deren bzw. dessen Oberfläche eine die Keramikmaterialien enthaltende Masse aufgeschichtet ist. Wahlweise kann die gesamte Elektrode aus dem genannten Keramikmaterial bestehen.
Zum Auftragen der Keramikmaterialien auf die Oberfläche der Elektrodenbasis wird eine das Oxid mit Spinell- und/oder Perowskitstruktur enthaltende Zusammensetzung durch Flammen- oder Plasmaspritzen aufgetragen und erforderlichenfalls einer Wärmebehandlung oder einer Elektroplattierung bzw. Galvanisierung unterworfen. Wahlweise wird eine anorganische oder
509816/0757
organische Metallverbindung, welche beim Sintern ein Spinell- und/oder Perowskitstrukturoxid bildet, durch Aufstreichen, Tauchen, Sprühen bzw. Spritzen oder Wärmezersetzungsaufdampfen aufgetragen, worauf die so behandelte Elektrodenbasis gesintert wird. Als weitere Alternative wird eine Elektrodenbasis aus einer Legierung, die bei Oxydation ein Oxid mit Spinell- und/oder Perowskitstruktur bildet, oder eine mit einer solchen Legierung beschichtete Basis oxydiert. Hierbei ist zu beachten, daß bei der Beschichtung der Elektrodenbasis mit dem Keramikmaterial eine Zwischenschicht aus einem Metalloxid der Platingruppe ο.dgl. vorgesehen werden kann, um die Adhäsion zwischen dem Keramikmaterial und der Basis zu verbessern.
Die Oxide mit Spinell- und/oder Perowskitstruktur lassen sich zweckmäßig durch Brennen eines Gemisches mit der entsprechenden Zusammensetzung von Oxiden, Hydroxiden, Chloriden, Sulfaten, Nitraten, Karbonaten, Oxalaten dieser Metalle bei einer Temperatur von 50O0C oder darüber und vorzugsweise von 800 - 25000C herstellen. Das Sintern erfolgt durch Heißpressen in einem Hochfrequenz-Induktionsofen oder einem Widerstandsheizofen bei einer Temperatur von etwa 500°C oder mehr und vorzugsweise von 800 - 250O0C unter reduziertem Druck, bei Atmosphärendruck oder bei erhöhtem Druck, vorzugsweise unter einem Druck von 50 - 1000 kg/cm durch Heißpressen.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrode für die Aluminiumelektrolyse kann eine beliebige herkömmliche ■Verbindungseinrichtung zwischen der Elektrode und einer Leitung oder Anschlußschiene verwendet werden. Die Verbindung kann durch Schraub-, Schweiß- oder Gußverbindung oder mittels eines Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Aluminium, Zinn oder Kupfer oder einer Legierung oder Verbindung dieser Metalle, erfolgen.
509816/0757
2U63U
Im folgenden ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrode als Anode bei der Aluminiumherstellung anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode, bei welcher eine Stromschiene 1 in eine Anodenbasis aus einem leitfähigen Material, etwa einem Metall, einer Legierung, Kohlenstoff oder Graphit, mit einem über der Elektrolysetemperatur liegenden Schmelzpunkt eingelassen ist. Auf die Oberfläche der Anodenbasis 2 ist nach einem zweckmäßigen Verfahren ein Überzug 3 aus den erfindungsgemäßen, elektrisch leitenden Oxiden bzw. Keramikmaterialien aufgebracht worden.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Anode 4 vollständig aus dem erfindungsgemäßen, elektrisch leitenden Oxid- oder Keramikmaterial besteht, wobei eine Stromschiene 1 in diese Anode eingelassen ist.
Fig. 3 veranschaulicht den Betriebszustand bei der Elektrolyse von Aluminiumoxid unter Anwendung einer in eine Reduktionszelle eingesetzten erfindungsgemäßen Anode. Die Reduktionszelle weist einen Außenmantel aus Stahl, eine Wärmeisolation 5 aus einem geeigneten Isoliermaterial und eine Auskleidung oder Ausmauerung 6 aus einem kohlenstoffhaltigen Material, Karbid, Borid oder einem erfindungsgemäßen Keramikmaterial auf. In die Ausmauerung 6 ist eine Stromschiene 7 eingebettet. Geschmolzenes Aluminium 8 schlägt sich am Boden des geschmolzenen Elektrolyten 9 nieder, dessen Oberfläche mit einer Kruste oder Schlackeschicht 10 bedeckt ist. Die an den Stromschienen 1 aufgehängten erfindungsgemäßen Anoden 4 sind im geschmolzenen Elektrolyten 9 und in einem zweckmäßigen Abstand von der
509816/0787
2U63H - ίο -
Oberfläche des ausgefällten Aluminiums angeordnet. Die Stromschienen 1 sind jeweils bewegbar mit einer Sammelschiene 11 verbunden. In einer Reduktionszelle mit dem beschriebenen Aufbau wird Aluminium ausgefällt, wenn Strom in die Zelle eingeführt wird.
Obgleich die erfindungsgemäße Elektrode in Fig. 3 als Anode dargestellt ist, kann sie ersichtlicherweise auch als Kathode für eine Aluminium-Elektrolysevorrichtung verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Elektrode besitzt gegenüber der bekannten Kohlenstoffanode die folgenden Vorteile: 1. Da die erfindungsgemäße Elektrode nicht wie die bekannten, abschmelzenden Kohlenstoffanöden verbraucht wird, kann sie ohne Austausch einige Monate lang oder länger, üblicherweise ein halbes bis ein ganzes Jahr, in Betrieb bleiben. Folglich wird die Austauschhäufigkeit der Elektrode ganz erheblich vermindert. 2. Aus dem gleichen Grund wird die Häufigkeit der Einstellung des Abstands zwischen der Anode und dem ausgefällten Aluminium beträchtlich herabgesetzt, wodurch der Elektrolysebetrieb vereinfacht wird, die Produktionskosten gesenkt werden und eine Fehlbedienung durch die Bedienungspersonen vermieden wird.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von speziellen Beispielen näher erläutert, in denen sich Teileangaben, soweit nicht anders angegeben, auf Gewicht beziehen.
Beispiel 1
Ein Oxidpulvergemisch aus 62,3 Teilen Chromoxid, 35,7 Teilen Kobalt(II)oxid und 2 Teilen Nickelmonoxid wurde in einer
2 Kugelmühle 15 Std. trocken gemischt, unter Druck (1000 kg/cm ) mittels einer Gummipresse geformt und dann zwei Stunden lang
509816/0757
bei 180O0C in einem Hochfrequenz-Induktionsofen gesintert, wobei eine Elektrode erhalten wurde, die vorwiegend aus einem Oxid mit Spinellstruktur, wie CoC^O^ bestand. Die gesinterte Anode war starr und kompakt, und sie besaß eine Leitfähigkeit von 1,0A"1 cm" bei 10000C. Die Anode wurde sodann mit Bohrungen versehen, in welche Kupfer eingegossen wurde. Der Kupfereinguß wurde mit einer Platin-Zuleitung verbunden, wodurch die Anode zur Verwendung bei der Aluminium-Elektrolyse vervollständigt wurde.
Unter Verwendung der auf diese Weise hergestellten Anode wurde ein Kryolithbad, gesättigt mit Aluminiumoxid bei einer Temperatur von 9500C,drei Monate lang unter fortlaufender Zugabe von Aluminiumoxid bei einer Stromdichte von 1 A/cm und 5,7 V kontinuierlich elektrolysiert. Die Zersetzungsspannung betrug 2,2 V und lag mithin dicht am theoretischen Wert von 2,1 V (bei 95O0C), und die Überspannung war niedrig. Der Stromwirkungsgrad betrug 95%, und es war keine Korrosion der Anode nach der Elektrolyse zu beobachten.
Beispiel 2
Ein Oxidpulvergemisch aus 60,2 Teilen Lanthanoxid, 33»9 Teilen Chromoxid und 5,9 Teilen Strontiumkarbonat wurde 15 Std. lang in einer Kugelmühle trocken gemischt,unte_r
Druck (1000 kg/cm )■ in einer Gummipresse formgepreßt und dann eine Stunde lang bei 19000C in einem Hochfrequenz-Induktionsofen gesintert, wobei eine Elektrode erhalten wurde, die hauptsächlich aus einem Oxid mit Perowskitstruktur, wie,LaCrO, bestand. Die gesinterte Anode war starr und kompakt, und sie besaß eine Leitfähigkeit von
-1-1 ο
1QfL cm bei 1000 C. Die Anode wurde dann mit Bohrungen versehen, in welche Kupfer eingegossen wurde. Zur Vervollständigung der Anode für die Elektrolyse wurde dann der Kupfereinguß mit einem Platin-Leitungsdraht verbunden.
509816/0757

Claims (9)

2U63H - 16 Patentansp r ü c he
1. Elektrode für Aluminium-Reduktionszellen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ihr mit einem Schmelzsalzbad in Berührung gebrachter Abschnitt aus einer Zusammensetzung mit mindestens etwa 50 Gew.-% eines elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials mit chemischer Beständigkeit gegenüber dem geschmolzenen Salz besteht oder damit überzogen ist, und daß das Oxidbzw. Keramikmaterial aus Spinellstrukturoxiden mit der allgemeinen Formel XYY1O^ (worin X ein zwei- oder ein vierwertiges Metall bedeutet, Y und Y1 jeweils gleich oder verschieden sind und drei- oder zweiwertige Metalle bedeuten und 0 Sauerstoffatome bedeutet, wobei, wenn X für ein zweiwertiges Metall steht, Y und Y1 dreiwertige Metalle darstellen, jedoch mit Ausnahme der Spinellstrukturoxide, bei denen sowohl Y als auch Y1 dreiwertiges Eisen (Fe(III)) darstellen; und, wenn X ein vierwertiges Metall ist, Y und Y1 zweiwertige Metalle darstellen) , Perowskitstrukturoxiden der allgemeinen Formel RMO, (worin R ein ein-, zwei- oder dreiwertiges Metall, M ein fünf-, ein vier- oder ein dreiwertiges Metall und 0 Sauerstoffatome bedeuten, wobei, wenn R ein einwertiges Metall ist, M ein fünfwertiges Metall darstellt, wenn R ein zweiwertiges Metall ist, M ein vierwertiges Metall darstellt, und wenn R ein dreiwertiges Metall ist, M ein dreiwertiges Metall darstellt) oder aus einem Gemisch davon besteht.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest an dem Abschnitt, der mit dem Schmelzsalzbad in Berührung gebracht wird, mit einer Zusammensetzung beschichtet ist, die mindestens etwa 50 Gew.-% des elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials enthält.
50 98 16/0757
- 17 -
3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest in dem Abschnitt, welcher mit dem Schmelzsalzbad in Berührung gebracht wird, aus einer Zusammensetzung besteht, die mindestens etwa 50 Gew.-96 des elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials enthält.
4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die mindestens 70 Gew.-% des elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials enthält.
5. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrisch leitenden Oxid- oder Keramikmaterial ein Oxid, Karbid, Nitrid, Borid oder Silizid eines Elements wie eines Alkalimetalls, eines Erdalkalimetalls, eines Übergangsmetalls, eines Metalls der Platingruppe und eines Elements der Seltenen Erden zugesetzt ist.
6. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit des elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials mindestens 0,1 Λ~ cm~ (bei 10000C) beträgt.
7. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterials mindestens 1200°C beträgt.
8. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Oxid- bzw. Keramikmaterial aus Oxiden mit Spinellstruktur, wie CoCr2O., TiFe2O^, CoY2O^, NiCr2O^ und NiCo2O^, Oxiden mit Perowskitstruktur, wie LaCrO^ und LaNiO.,, oder einem Gemisch davon besteht.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
dem elektrisch leitenden Oxid- bzw. Keramikmaterial Nickeloxid, Strontiumoxid, Manganoxid, Indiumoxid oder Titannitrid zugesetzt ist.
509816/0757
Leerseite
DE2446314A 1973-10-05 1974-09-27 Elektrode für die Verwendung in Aluminium-Reduktionszellen Withdrawn DE2446314B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11258973A JPS5536074B2 (de) 1973-10-05 1973-10-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2446314A1 true DE2446314A1 (de) 1975-04-17
DE2446314B2 DE2446314B2 (de) 1981-04-16

Family

ID=14590509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2446314A Withdrawn DE2446314B2 (de) 1973-10-05 1974-09-27 Elektrode für die Verwendung in Aluminium-Reduktionszellen

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS5536074B2 (de)
BR (1) BR7408156D0 (de)
CA (1) CA1037420A (de)
CH (2) CH608036A5 (de)
DE (1) DE2446314B2 (de)
FR (1) FR2246657B1 (de)
GB (1) GB1461155A (de)
NO (1) NO743603L (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4456519A (en) * 1979-07-20 1984-06-26 C. Conradty Nurnberg Gmbh & Co. Regeneratable, non-consumable electrode for high temperature uses
US6030518A (en) * 1997-06-26 2000-02-29 Aluminum Company Of America Reduced temperature aluminum production in an electrolytic cell having an inert anode
WO2022038172A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-24 Technische Universität Bergakademie Freiberg Kohlenstoffärmere und kohlenstofffreie elektroden-wabenkörper-werkstoffverbunde für den einsatz in der metallurgie

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD137365A5 (de) * 1976-03-31 1979-08-29 Diamond Shamrock Techn Elektrode
JPS52140411A (en) * 1976-05-19 1977-11-24 Sumitomo Chem Co Ltd Electrode to be used for production of aluminium by electrolysis
JPS5555079A (en) * 1978-10-17 1980-04-22 Honda Motor Co Ltd Engine support structure of autobicycle
JPS57972A (en) * 1980-06-02 1982-01-06 Honda Motor Co Ltd Power unit suspension system for autobicycle
CA1181616A (en) * 1980-11-10 1985-01-29 Aluminum Company Of America Inert electrode compositions
JPS62160977A (ja) * 1986-08-21 1987-07-16 本田技研工業株式会社 自動二輪車のエンジン支持構造
US5279715A (en) * 1991-09-17 1994-01-18 Aluminum Company Of America Process and apparatus for low temperature electrolysis of oxides
FR2830856B1 (fr) * 2001-10-15 2004-07-30 Pechiney Aluminium Precurseur de revetement et procede pour revetir un substrat d'une couche refractaire
AU2002362826B2 (en) * 2001-10-15 2007-10-18 Aluminium Pechiney Coating precursor and method for coating a substrate with a refractory layer
FR2830857B1 (fr) 2001-10-15 2004-07-30 Pechiney Aluminium Precurseur de revetement et procede pour revetir un substrat d'une couche refractaire
US7235161B2 (en) * 2003-11-19 2007-06-26 Alcoa Inc. Stable anodes including iron oxide and use of such anodes in metal production cells
US10927465B2 (en) 2016-11-21 2021-02-23 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Brownmillerite oxides for oxygen evolution catalyst

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1151124A (en) * 1966-05-06 1969-05-07 Lumalampan Ab Improvements in Hair Dryers.
DE2059866A1 (de) * 1969-12-05 1971-06-09 Alusuisse Verfahren zur Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid und Anode zur Durchfuehrung des Verfahrens
US3711382A (en) * 1970-06-04 1973-01-16 Ppg Industries Inc Bimetal spinel surfaced electrodes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1151124A (en) * 1966-05-06 1969-05-07 Lumalampan Ab Improvements in Hair Dryers.
DE2059866A1 (de) * 1969-12-05 1971-06-09 Alusuisse Verfahren zur Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid und Anode zur Durchfuehrung des Verfahrens
GB1295117A (de) * 1969-12-05 1972-11-01
US3711382A (en) * 1970-06-04 1973-01-16 Ppg Industries Inc Bimetal spinel surfaced electrodes

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4456519A (en) * 1979-07-20 1984-06-26 C. Conradty Nurnberg Gmbh & Co. Regeneratable, non-consumable electrode for high temperature uses
US6030518A (en) * 1997-06-26 2000-02-29 Aluminum Company Of America Reduced temperature aluminum production in an electrolytic cell having an inert anode
WO2022038172A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-24 Technische Universität Bergakademie Freiberg Kohlenstoffärmere und kohlenstofffreie elektroden-wabenkörper-werkstoffverbunde für den einsatz in der metallurgie

Also Published As

Publication number Publication date
FR2246657B1 (de) 1977-07-08
JPS5536074B2 (de) 1980-09-18
FR2246657A1 (de) 1975-05-02
CH608036A5 (en) 1978-12-15
NO743603L (de) 1975-05-05
BR7408156D0 (pt) 1975-07-22
GB1461155A (en) 1977-01-13
CA1037420A (en) 1978-08-29
DE2446314B2 (de) 1981-04-16
CH613231A5 (en) 1979-09-14
JPS5062114A (de) 1975-05-28
AU7388674A (en) 1976-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4173518A (en) Electrodes for aluminum reduction cells
DE2446314A1 (de) Elektrode fuer aluminium-reduktionszellen
DE2126840C3 (de) Elektroden
DE3783408T2 (de) Elektrode, verfahren und zelle zur schmelzflusselektrolyse.
DE2300422C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
US4039401A (en) Aluminum production method with electrodes for aluminum reduction cells
DE69308396T2 (de) Elektrode mit verbesserter Lebensdauer
DE2331949C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
DE2714488C2 (de)
DE2438891A1 (de) Verfahren zur schmelzflusselektrolyse mit unverbrauchbaren bipolaren elektroden
DE2752875C2 (de) Elektrode für elektrochemische Prozesse und Verfahren zu deren Herstellung
DE2213083A1 (de) Elektroden für elektrochemische Verfahren
DE2137632C3 (de) Verfahren zum Behandeln von Elektroden
DE2210065C2 (de) Anode und ihre Verwendung in elektrolytischen Zellen
DE2843147C2 (de) Verfahren zum Elektrolysieren eines geschmolzenen Chlorids
DE2113676A1 (de) Elektrode fuer elektrochemische Prozesse
DE69210962T2 (de) Elektrolytische Elektrode
DE1092215B (de) Kathode und Zelle zur Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxyd durch Schmelzflusselektrolyse
DE69922924T2 (de) Kohlenstoff-freie anoden auf basis von metallen für aluminium-elektrogewinnungszellen
DE60202264T2 (de) Material für eine dimensionsstabile anode für die elektrolytische gewinnung von aluminium
DE2757808C2 (de) Gesinterte Elektrode
EP0050681B1 (de) Elektrode für Schmelzflusselektrolyse
DE3004080C2 (de) Verfahren zum Beschichten einer porösen Elektrode
DE2844558A1 (de) Elektrode fuer die verwendung in einem elektrolytischen verfahren
DE69921491T2 (de) Mehrschichtige, kohlenstofffreie anoden auf basis von metallen für aluminium-elektrogewinnungszellen

Legal Events

Date Code Title Description
OGA New person/name/address of the applicant
8263 Opposition against grant of a patent
8281 Inventor (new situation)

Free format text: YAMADA, KOICHI HASHIMOTO, TADANORI HORINOUCHI, KAZUO, NIIHAMA, JP

8228 New agent

Free format text: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZEL, W., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8239 Disposal/non-payment of the annual fee