DE2521669C2 - Elektrolysezelle mit feststehenden Elektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle gemäß «0 dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Elektrolysezelle ist bekannt (US-PS 91 483). Die Stromzuführung der Anode wird hierbei durch eine in dem Boden der Elektrolysezelle ausgebildeten öffnung durchgeführt. Im unteren Teil ist die Stromzuführung mit einem Flansch versehen, mit dem sie sich an dem Boden abstützt. Um zu verhindern, daß der Elektrolyt ausfließt, ist zwischen dem Flansch und dem Boden eine Dichtung vorgesehen.

Diese Elektrolysezelle weist jedoch mehrere Nachtei-Ie auf. Zum einen ist der Boden der Elektrolysezelle nicht ideal eben, so daß die Anoden, wenn sie mittels der Flansche an der Basis befestigt werden, nicht exakt vertikal zu der stromführenden Basis angeordnet werden können. Da aber z. B. eine Abweichung der Anode von der vertikalen Lage um 1° bei einer Anodenhöhe von 1 m bereits zu einer Abweichung von etwa 2 cm bezüglich der Vertikalen führt, muß beim Zusammenbau der Elektrolysezelle ein erheblich größerer Abstand zwischen den Anoden und der Kathode vorgesehen werden.

Ein größerer Abstand zwischen der jeweiligen Anoden- und Kathodenfläche führt beim Betrieb der Elektrolysezelle jedoch zu einer Spannungserhöhung und damit verbunden zu einem erhöhten Energieverbrauch.

Als nachteilhaft erweist sich auch die Ausbildung von öffnungen in der stromführenden Basis der Elektrolysezelle, da selbst ein unbedeutendes Ausfließen des Elektrolyten zu einer Zerstörung der gesamten Elektrolysezelle führen kann. Darüber hinaus werden beim Betrieb der Elektrolysezelle hochaggressive Gase mit einer erhöhten Temperatur von ca. 90⁰C frei, was eine hermetische Abdichtung der in der Basis vorgesehenen öffnungen zwingend notwendig macht Angesichts der oft zahlreichen, gleichzeitig in Betrieb befindlichen Elektrolysezelien in der Industrie wird ersichtlich, wie aufwendig eine solche Abdichtung sein muß, damit an keiner einzigen öffnung in der stromführenden Basis ein Elektrolyt austreten kann.

Eine Anode für eine Elektrolysezelle ist auch aus der DF-AS 15 92 015 bekannt. Diese Anode weist zwei parallele Seitenplatten auf, die durch Querriegel verstärkt sind. In ihrem unteren Bereich weisen die Seitenplatten eine Reihe von senkrechten Schlitzen auf, wobei an den Wänden dieses geschlitzten Abschnitts ein Stab aus starrem Material angebolzt ist. Diese starre Anodenkonstruktion wird dann mittels eines Bleiausgusses in der Metallbasis verankert

Auch bei dieser Anodenkonstruktion kann eine exakte senkrechte Ausrichtung der Anoden nicht vorgenommen werden. Darüber hinaus ist die Verankerung der Anoden mittels eines Bleiausgusses ein äußerst arbeits- und zeitaufwendiger Vorgang, der zudem auch gesundheitsschädlich ist

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Elektrolysezelle derart weiterzubilden, daß es möglich ist unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der stromführenden Basis die Anoden exakt parallel zueinander und senkrecht zu dieser Basis anzuordnen, ohne daß die Gefahr besteht daß der Elektrolyt aus der Elektrolysezelle an den Befestigungsstellen der Anoden ausfließen kann.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in weiteren Ansprüchen aufgeführt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anodenhalter in Form zweier biegsamer Platten ist es möglich, die Anoden exakt vertikal anzuordnen und dadurch den Abstand zwischen Anode und Kathode beim Zusammenbau der Elektrolysezelle zu verringern. Eine solche Verringerung des Abstandes zwischen Anode und Kathode führt beim Betrieb der Elektrolysezelle darüber hinaus auch zu einer Senkung des Energieverbrauchs.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die oberen Teile der Stromzuführungsplatten innerhalb des Arbeitsteils der Anode geführt und an Rippen angeschweißt. Hierbei verläuft eine der Stromzuführungsplatten über die gesamte Höhe des Arbeitsteils der Anode und die andere Platte nur bis zur Mitte der Höhe des Arbeitsteils der Anoden. Auf diese Weise wird eine Stromzuführung veränderlichen Querschnitts gebildet, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Stroms über die Anode und folglich eine Vergrößerung der Stromausbeute erzielt werden kann.

Außerdem ist bei der erfindüngsgemäßen Elektrolysezelle eine optimale Betriebssicherheit gewährleistet, da ein Ausfließen des Elektrolyten und folglich die Zerstörung der Elektrolysezelle im ganzen völlig ausgeschlossen sind.

Ferner kann mit Hilfe der Erfindung die Herstellung der Elektrolysezelle vereinfacht und die Ausgabe für die Montage und Demontage der Elektrolysezelle während der Überholung bzw. Wartung reduziert werden. Dabei

ist der Zugang zu allen Kontaktstücken der Anoden zur Durchführung der Kontrolle bezüglich der Qualität des Zusammenbaus, zur Messung des Spannungsabfalls und dergleichen sichergestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht einer erfindungsgernäßen Elektrolysezelle, im Längsschnitt;

F i g. 2 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle mit abgenommenem Deckel, in Draufsicht;

F i g. 3 die erfindungsgemäße Anode;

Fig.4 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anode;

Fig.5den Schnitt V-Vder Fig.3;

F i g. 6 das Schema der Anodenanordnung nach einer Schablone;

Fig. 7 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle, im Längsschnitt;

Fig.8 eine weitere Ausführangsvariante der erfindungsgemäßen Anode, im Längsschnitt; und

F i g. 9 die Draufsicht auf die in F i g. 8 abgebildete erfindungsgemäße Anode.

Die Elektrolysezelle mit Festelektroden enthält ein Gehäuse 1 (F i g. 1), das auf einem stromleitenden Boden 2 aufgestellt ist.

Die Basis (Boden) 2 ist aus einem Metallblech mit guter elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Aluminium ausgeführt. Der Boden ist mit einem Titanblech zum Schütze desselben gegen Einwirkung des Elektrolyten bedeckt In dem Teil, der sich außerhalb des Gehäuses I befindet, weist der Boden 2 öffnungen 3 (F i g. 2) zur Befestigung einer Stromschiene mittels Bolzen (in den Figuren nicht dargestellt) auf.

Die Elektrolysezelle ist mit einem Deckel 4 (Fig. 1) abgedeckt

Im Gehäuse 1 sind eine Kathode 5 und Anode 6 angeordnet, die Festelektroden darstellen. Die Kathode 5 ist in Form eines an das Gehäuse 1 angeschweißten Metallnetzes ausgeführt. Auf das Metallnetz ist ein flüssigkeitsdurchlässiges Diaphragma aufgebracht.

Jede Anode 6 enthält einen Arbeitsteil 7 (Fig.3, 4) und einen Anodenhalter 8, der am Boden 2 (Fig. 1) befestigt ist, welcher die stromleitende Basis darstellt. Der Arbeitsteil 7 (Fig.4) jeder Anode 6 ist starr aus zwei parallelen perforierten Blechen 9 und 10 mit einem auf diese aufgetragenen aktiven Übergang ausgeführt. Diese perforierten Bleche 9 und 10 sind miteinander mittels Bewehrungsteilen starr verbunden, welche als vertikal verlaufende Rippen 11 (F i g. 5) ausgebildet sind. Diese Rippen 11 sind zwischen den perforierten Blechen 9 und 10 angeordnet und senkrecht zu diesen angeschweißt. Auf diese Weise wird die Steifigkeit des Arbeitsteils der Anoden 6 (F i g. 1) sichergestellt

Der Anodenhalter 8 (Fig.4) jeder Anode 6 ist in Form von zwei biegsamen Metallplatten 12 und 13 ausgebildet. Diese Platten 12 und 13 umfassen an den stromleitenden Boden 2 angeschweißte Fixiervorsprünge 14 (Fig= 6), und sind an ihnen mittels Schraubenbolzen 15 befestigt.

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Zur Verbesserung der Stromverteilung über die Höhe der Anode 6 und Verringerung der Elektroenergieverluste werden die oberen Teile der biegsamen Platten 12 und 13 zwischen den perforierten Blechen 9 und 10 des Arbeitsteils 7 der Anode 6 angeordnet und in der ganzen Höhe an die Rippen 11 (Fig.5) angeschweißt Hierbei verläuft die Platte 12 (Fig.4) über die gesamte Höhe der perforierten Bleche 9 und 10 des Arbeitsteils 7 der Anoden 6, während die andere Platte 13 ungefähr bis zur Mitte reicht Somit wird eine Stromzuführung veränderlichen Querschnitts gebildet was die Stromverteilung auf die Anoden 6 verbessert

Bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsvariante der Elektrolysezelle dienen als stromleitende Basis senkrechte Zwischenwände 16, die mit dem Boden 2 ein Ganzes bilden. An diesen Zwischenwänden 16 werden Anoden 17 zu beiden Seiten von jeder Zwischenwand 16 befestigt Die Anoden 17 (Fig.7, 8) sind nach ihrer Bauart den Anoden 6 (F i g. 5) ähnlich und unterscheiden sich durch die .Ausführung der Bevehningsteile zur starren Verbindung der zwei parallelen perforierten Bleche 9 (Fig.9) und 10. In diesem Falle sind die Bewehrungsteile in Form von hohlen Metallstäben 18 (Rohren) ausgebildet Diese hohlen Stäbe 18 werden zwischen den perforierten Blechen 9 und 10 vertikal über die gesamte Höhe der Anode 17 angeordnet.

Der Unterschied der Anode 17 (Fig.8) zu den Anoden 6 (Fig.5) besteht auch noch darin, daß die Platten 12 und 13 des Anodenhalters 8 (Fig.9) an die perforierten Bleche 9 und 10 längs ihrer Vertikalkante angeschweißt sind.

Die Platten 12 und 13 sind an (in der Figur nicht dargestellten) Fixiervorsprüngen, die an der senkrechten Zwischenwand 16 (F i g. 7) angebracht sind, mittels nicht abgebildeter Schraubenbolzen befestigt

Beim Zusammenbau der Elektrolysezelle werden die Arbeitsteile der Anoden mit Hilfe einer Sdiabione 19 (F i g. 6) in die erforderliche Lage eingestellt.

Bei der Anordnung der Anoden 6 werden die biegsamen Platten 12 und 13 des Anodenhalters 8 auf die Fixiervorsprünge 14 aufgesetzt, während die Arbeitsteile 7 der Anoden 6 mit Hilfe der Schablone 19 in die erforderliche Lage eingestellt werden.

Nach der Installation der Anoden 6 befestigt man die Platten 12 und 13 des Anodenhalters an den Fixiervorsprüngen 14 mit Hilfe der Schraubenbolzen 15 und entfernt die Schablone 19. Da die Fixiervorsprünge 14 praktisch immer eine Abweichung von der streng vertikalen Lage haben, so erweisen sich die Platten 12 und 13 des Anodenhalters 8 bei der Anordnung der Anoden 6 nach der Schablone 19 und bei der Befestigung der Anodenhalter 8 als gegeneinander längs des Vorsprungs 14 versetzt.

In dieser Lage werden die Platten J2 und t3 vermittels der Schraubenbolzen 15 befestigt, und nach der Abnahme der Schablone 19 bleibt der Arbeitsteil 7 der Anoden 6 in der erforderlichen Stellung.

Zwischen dem Gehäuse 1 und der stromleitenden Basis·2 ist eine Isolierzwischenlage 20 angeordnet.

Die Elektrolysezelle arbeitet in bekannter Weise.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrolysezelle mit einem Gehäuse, einer stromleitenden Basis und mehreren im Gehäuse angeordneten, feststehenden Elektroden, wobei die Anoden starr ausgebildet und mit ihren eine Stromzuführung bildenden Anodenhaltern an der stromleitenden Basis befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenhalter (8) in Form von zwei biegsamen Platten (12, 13) ausgebildet sind, und die stromleitende Basis (2) Fixiervorsprünge (14) aufweist, wobei die beiden biegsamen Platten (12,13) die Fixiervorsprünge (14) umfassen, und durch Befestigungsmittel (Schraubenbolzen 15) befestigt sind.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich die einen Anodenhalter (8) bildenden Platten (12, 13) bis ins Innere der Anode (6) erstrecken und in der ganzen Höhe mit den quer zu den Seitenplatten (Bleche 9, 10) der Anode (6) angeordneten Rippen (11) fest verbunden sind.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine der Platten (12,13) des Anodenhalters (8) über die gesamte Höhe der Seitenplatte (Bleche 9, 10) erstreckt, während die andere Platte (13, 12) ungefähr bis zur Mitte der Höhe der Seitenplatte (Bleche 9,10) reicht.

4. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Vertikalrichtung verlaufenden Rippen (11) zwischen den Seitenplatten (Bleche 9, 10) als Metallstäbe (18) ausgebildet sind, und daß die beiden einen Anode.ihalter (8) bildenden biegsamen Platten (12, ih) mit den beiden Seitenplatten (Bleche 9,10) jeweils längs ..irer Vertikalkante fest verbunden sind.