DE2527874A1

DE2527874A1 - Elektrode fuer elektrolysezellen

Info

Publication number: DE2527874A1
Application number: DE19752527874
Authority: DE
Inventors: Morton Sumner Kircher; Judson Arthur Wood
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-06-23
Publication date: 1976-01-15
Also published as: ZA752356B; JPS518191A; BR7503314A; FR2276399A1; ES436949A1; US3932261A; GB1502435A; CA1048966A; IT1035495B; AU8005375A; FR2276399B1

Description

New Haven, Connecticut o65o4 / V.St.A.

"Elektrode	für	Elektrolysezellen"	Anmelde-Nr.:	482	295
Priorität:	24.	Juni 1374, V.St.A.;

Die Erfindung betrifft eine Elektrode, insbesondere für Elektrolysezellen für die Elektrolyse von wässrigen Salzlösungen und für die Elektrolyse von wässrigen Alkalimetallchloridlösungen.

Bei der Herstellung von Chlorid und Ätznatron oder von Chlorsauerstoff verbindungen, wie Chlorate, durch die Elektrolyse einer Sole werden bereits in weitem Rahmen Elektrolysezellen mit einer Anzahl verschiedener Zellenkonstruktionen verwendet. Alle diese Konstruktionen haben ein Problem gemeinsam, welches darin besteht, eine Einrichtung zu schaffen, mit welcher der Strom zwischen der Elektrodenwand oder -platte und der Elektrodenfläche in zufriedenstellender Weise geleitet werden kann.

Die Verwendung von Metallelektroden als Ersatz für Graphitelektroden, insbesondere als Anode, hat zur Entwicklung von Elektroden, beispielsweise in Diaphragma- oder Chloratzellen von zunehmender Größe geführt.

Die Höhe von Graphitanoden ist durch den elektrischen Widerstand des Graphits sowie durch den maximal zulässigen Anteil des Gashohlraums in dem Zwischenelektrodenspalt auf etwa

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76 cm (3o") begrenzt. Die Verwendung von in hohem Maße leitenden, mit Durchbrechungen versehenen Metallelektroden ermöglicht jedoch die Verwendung von Anoden mit einer Höhe von wenigstens 12o cm (48").

Es sind bereits Anodenanordnungen für den Einsatz in Elektrolysezellen bekannt, bei welchen der Zellenboden als Anodenträger dient. Von dem Zellenboden stehen Anodensäulen nach oben, die an der Anodenfläche befestigt sind (US-Psen 3 591 483 und 3 7o7 454).

Es sind weiterhin ausdehnbare Elektroden bekannt (US-PS 3 674 676), bei welchen ein an der Zellenbasis befestigter Ständer mit zwei Anodenflächen derart verbunden ist, daß der Abstand zwischen den Anodenflächen einstellbar ist, während den Anodenflächen Strom zugeführt wird.

Diese Anodenanordnungen müssen jedoch in Zellen mit einer horizontalen Grundplatte verwendet werden. Zusätzlich ermöglichen sie einen unbeschränkten bzw. nicht eingeengten Strom von Fluiden nach oben durch den Raum zwischen den Anodenflächen. Außerdem ist bei ihnen ein Ständer erforderlich, der einen ausreichend großen Durchmesser oder Querschnitt hat, um Strom zu der ganzen Anodenfläche zu führen, während er eine geeignete mechanische Abstützung bildet. Derartige Ständer erfordern hohe Herstellungskosten und führen infolge ihres hohen elektrischen Widerstandes zu hohen Stromverlusten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zu schaffen, die bei kurzer Leiter zuf ührung an der Seite von Zellen befestigbar und für gesteigerte Elektrodenhöhen einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Elektrode, die insbesondere für den Einsatz in einer Zelle für die Elektrolyse einer wässrigen Alkalimetallchloridlösung bestimmt ist, zwei Elektrodenflächen, die parallel angeordnet sind und zwischen sich einen Raum haben» und wenigstens zwei leitende Träger auf, wobei je-

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wells ein leitender Träger getrennt an jeder der Elektrodenflächen befestigt ist.

Die Elektrode kann zur Schaffung einer Elektrodenanordnung eine Elektrodenplatte mit öffnungen zum Befestigen der leitenden Träger aufweisen. Die leitenden Träger lassen sich an der Elektrodenplatte so befestigen, daß sie sich senkrecht zur Elektrodenplatte erstrecken.

Die Erfindung schafft also eine verbesserte Elektrode, die in Zellen verwendet werden kann, in welchen die Elektroden an der Seite der Zellen befestigt sind;die den Strom wirksam zwischen der Elektrodenfläche und einer Elektrodenplatte leitet; die eine geeignete Halterung für die Elektrodenfläche ausbildet; und die den Einsatz von Elektroden gesteigerter Höhe ermöglicht, während ein kurzes Längenstück eines Leiters für die Zuführung des erforderlichen elektrischen Stroms gebraucht wird. Zusätzlich kann die Elektrodenanordnung für einen deutlichen, jedoch eingeengten Strom von Fluiden nach oben durch die Elektrode sorgen.

Die erfindungsgemäße Elektrode ist besonders geeignet für Elektrolysezellen zur Herstellung von Chlor und Chlorsauerstoff verbindungen, für Elektrolysezellen mit Metallanoden, für Elektrolysezellen mit vertikal angeordneten Elektrodenplatten. Die Elektrode kann einen kontinuierlichen, jedoch beschränkten Strom von Fluiden durch den Raum zwischen den Elektrodenflächen und eine Einstellung des Abstandes zwischen den Elektroden ermöglichen. Schließlich kann die Elektrode eine teilweise Kontraktion während der Montage in der Zelle zulassen.

Die Erfindung schafft somit eine Elektrodenanordnung für die Verwendung in Elektrolysezellen mit Metallelektroden. Die

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Elektrode umfaßt zwei Elektrodenflächen, die parallel angeordnet sind und zwischen sich einen Raum haben. Die Elektrode hat wenigstens zwei leitende Träger, wobei ein leitender Träger getrennt an jeder Elektrodenfläche befestigt ist und in dem Raum zwischen den Elektrodenflächen angeordnet ist. Die leitenden Träger können weiterhin an einer Elektrodenplatte im wesentlichen senkrecht zu dieser befestigt sein. Die Elektro-

denanordnung kann in Elektrolysezellen für die Herstellung von Chlor und Natriumhydroxyd oder Chlorsauerstoffverbindungen durch die Elektrolyse von Alkalimetallchloridlösungen verwendet werden.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise naher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Elektrodenanordnung, wobei Teile weggeschnitten sind.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in einer Ansicht wie Fig. 2 eine andere Anordnung der leitenden Träger.

Die Elektrodenanordnung gemäß Fig. 2 verwendet eine Elektrodenplatte Io, an der die Elektrode 12 befestigt ist. Die Elektrode 12 ist aus der naheliegenden Elektrodenfläche 14 mit einer daran befestigten Anzahl von leitenden Trägern 18 und aus einer entfernt liegenden Elektrodenfläche 16 zusammengesetzt, an der eine Anzahl von leitenden Trägern 2o sitzen. Zwischen den Elektrodenflächen 14 und 16 befindet sich ein Raum 34. Die leitenden Träger 18 sind in dem Raum 34 längs der Elektrodenfläche 14 im gegenseitigen Abstand angeordnet. Außerdem sind die Träger 18 bezüglich weiterer leitender Träger 2o "auf Lücke" angeordnet, die ihrerseits ebenfalls in dem Raum 34 im gegenseitigen Abstand längs der Elektrodenfläche 16 angeordnet sind.

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Die leitenden Träger 18 haben Flansche 22, die in der Nähe der mit Gewinde versehenen Enden 26 befestigt sind. Die leitenden Träger 2o haben Flansche 24, die in der Nähe der mit Gewinde versehenen Enden 28 befestigt sind. Die mit Gewinde versehenen Enden 26 und 28 der leitenden Träger 18 bzw. gehen durch nicht gezeigte Öffnungen in der Elektrodenplatte Io und sind durch Muttern 3o bzw. 3 2 befestigt.

Die in Fig. 2 gezeigte Elektrodenplatte Io weist eine Elektrode 12 mit Elektrodenflächen 14 und 16 auf, die parallel angeordnet sind und zwischen sich einen Raum haben. Die leitenden Träger 18 sind an den Elektrodenflächen 14 innerhalb des Raums 34 befestigt. In gleicher Weise sind die leitenden Träger 2o an der Elektrodenfläche 16 in dem Raum 34 festgelegt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Elektrodenanordnung ist an der Platte Io die Elektrode 12 befestigt. Die Elektrode 12 hat Elektrodenflächen 14 und 16, die parallel angeordnet sind und zwischen sich einen Raum 34 bilden. Die unteren leitenden Träger 36 und 38, die an den Elektrodenflächen 14 bzw. 16 befestigt sind, sind in dem Raum 34 angeordnet und haben einen ausreichend großen Durchmesser, um den Strom von Fluiden bis durch den Kanal 37 zwischen den leitenden Trägern 36 und 38 einzuschränken. Dazwischenliegende leitende Träger 4o und 42, die ebenfalls an den Elektrodenflächen 14 bzw. 16 befestigt sind, haben Durchmesser, die kleiner sind als die unteren leitenden Träger 36 bzw. 38, schränken jedoch den Strom der Fluide nach oben durch den Kanal 41, der die leitenden Träger 36 und 38 trennt, ein. Die oberen leitenden Träger 44 und 46, die an den Elektrodenflächen 14 bzw. 16 befestigt sind, haben Durchmesser, die kleiner sind als die dazwischenliegenden leitenden Träger 4o und 42, sorgen jedoch für

eine bestimmte Einschnürung bzw. Beschränkung des Stroms von Fluiden nach oben durch den Kanal 45.

Die Anordnung der leitenden Träger in Fig. 3 erzeugt Zonen oder Abschnitte mit sich ändernden Konzentrationen an Elektrolyt und Gasen innerhalb des Innenelektrodenraums 34 wegen des Unterschiedes in der Breite der Kanäle, welche die benachbarten Paare von Trägern trennen.

Die Elektrode hat zwei Elektrodenflächen, die parallel im Abstand angeordnet sind. Der Innenabstand zwischen den Elektrodenflächen kann ein zweckmäßig gewählter Abstand sein, der besspielsweise etwa 1,2 bis etwa Io cm (o,5 bis 4") und vorzugsweise etwa 1,9 bis 3i& cm (o,75 bis 1»5") betragen kann.

Die leitenden Träger sind an den Elektrodenflächen in dem Innenraum zwischen den Elektrodenflächen so befestigt, daß wenigstens ein Träger getrennt an jeder Elektrodenfläche befestigt ist. Die Anzahl der verwendeten leitenden Träger ist im allgemeinen von der Größe der Elektrodenfläche abhängig. Wenn die Länge der Elektrodenfläche beispielsweise etwa 12o cm (48") beträgt, wird eine Vielzahl von leitenden Trägern getrennt an jeder Elektrodenfläche angebracht, beispielsweise zwei bis etwa acht und vorzugsweise drei bis etwa sechs.

Wenn die Länge der Elektrode größer ist, können gewünschtenfalls mehr leitende Träger an jeder Elektrodenfläche befestigt werden. Wenn die Länge der Elektrode geringer ist, können weniger leitende Träger verwendet werden.

Die leitenden Träger können an ihren jeweiligen Elektrodenflächen innerhalb des Raums zwischen den Elektroden so befestigt werden, daß sie einander direkt gegenüberliegen, sich gleichmäßig abwechselnd oder ungleichmäßig

abwechselnd angeordnet sind. Bei einer abwechselnden Anordnung wird der Abstand zwischen den leitenden Trägern an der gleichen Elektrodenfläche so gewählt, daß man eine optimale Stromverteilung und eine optimale mechanische Abstützung erhält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die leitenden Träger sich ungleichförmig abwechselnd angeordnet.

Die leitenden Träger können irgendeine zweckmäßige körperliche Form haben. Es werden beispielsweise Stäbe, Bänder oder Stangen verwendet. Eine bevorzugte Ausführungsform eines leitenden Trägers ist ein Stab mit einem Durchmesser von etwa 0,6 bis etwa 7*6 cm (0,25 bis 3") und vorzugsweise zwischen etwa 1,3 und etwa 3»8 cm (o,5 bis 1,5").

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung kann als Anode oder Kathode verwendet werden, beispielsweise in Elektrolysezellen für die Herstellung von Chlor und Natriumhydroxyd oder für Chlorsauerstoffverbindungen, wie Hypochlorite oder Chlorate.

Abhängig davon, ob die Elektrodenanordnung als Anode oder Kathode dient, werden die Werkstoffe für den leitenden Träger unter dem Gesichtspunkt der Widerstandsfähigkeit gegenüber den Gasen und Flüssigkeiten, denen er ausgesetzt ist, ausgewählt. Wenn die Elektrode beispielsweise als Anode dient, besteht der leitende Träger aus einem leitenden Material, wie Kupfer, Silber, Stahl, Magnesium oder Aluminium, welches mit einem gegen Chlor widerstandsfähigen Metall, wie Titan oder Tantal überzogen ist. Wenn die Elektrodenanordnung als Kathode dient, besteht der leitende Träger beispielsweise aus Stahl, Nickel, Kupfer oder beschichteten leitenden Materialien, wie mit Nickel überzogenem Kupfer.

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Obwohl die beiden Elektrodenflächen bei einer Ausführungsform getrennt und nicht miteinander verbunden sein können, können sie am vorderen Rand verbunden werden, wobei beispielsweise ein Materialabschnitt befestigt wird, wie er bei den Elektrodenflächen verwendet wird. Der Abschnitt kann durch Löten, Schweißen, Hartlöten oder dergleichen befestigt werden. Gewünschtenfalls können die Elektrodenflächen auch längs der anderen Ränder verbunden werden. Dies ist erforderlich, wenn beispielsweise die Elektrodenflächen als Kathode in einer Diaphragmazelle dienen. Die Elektrodenflächen sind längs der Ränder abgedichtet. Die Elektrodenflächen sind an der Elektrodenplatte so befestigt, daß eine flüssigkeitsundurchlässige Katholytkammer gebildet wird. An den Elektrodenflächen der Kathode wird ein Diaphragma befestigt oder abgeschieden. Für das Entfernen der gasförmigen und flüssigen Produkte aus der Kathodenkammer sind Auslässe vorgesehen.

Wenn die Elektrodenflächen als Anode dienen, kann ein nicht metallisches Material, wie Graphit, verwendet werden, bevorzugt verwendet man jedoch ein Röhrenmetall (valvemetal) , wie Titan oder Tantal, oder ein Metall, beispielsweise Stahl, Kupfer oder Aluminium, welches mit einem Röhrenmetall, wie Tantal oder Titan, plattiert ist. Das Röhrenmetall hat über wenigstens einem Teil seiner Oberfläche eine dünne Schicht eines Metalls der Platingruppe, eines Metalloxyds der Platingruppe oder einer Legierung der Metalle der Platingruppe oder eine Mischung davon. Unter dem Ausdruck Metall der Platingruppe, wie er hier verwendet wird, ist ein Element der Gruppe zu verstehen, welche Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin umfaßt.

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Die Anodenflache kann verschiedene Formen haben. Sie kann beispielsweise aus festen Blechen, perforierten Platten und bei Metall aus einem ausgebreiteten Netz bestehen, welches flach oder nicht flach ist und horizontale, vertikale oder winkelförmige Schlitze aufweist. Andere geeignete Formen sind eine Matte aus gewobenem Draht, welche abgeflacht oder nicht abgeflacht ist, Stäbe, Drähte oder Bänder, die bespielsweise vertikal angeordnet sind, und Bleche mit Durchbrechungen, Schlitzen oder geschlitzten Öffnungen.

Eine bevorzugte Anodenfläche ist ein Durchbrechungen aufweisendes Metallnetz mit guter elektrischer Leitfähigkeit in vertikaler Richtung längs der Anodenfläche.

Bei der Kathode besteht die Elektrodenfläche aus einem Metallgitter oder Netz, wobei das Metall beispielsweise Eisen, Stahl, Nickel oder Tantal ist. Gewünschtenfalls kann wenigstens ein Teil der Kathodenfläche mit einem Metall, einem Oxyd oder eine Legierung der Platingruppe, wie vorstehend erwähnt, beschichtet sein.

Die Elektrodenplatten sind aus nicht leitenden Materialien gebaut,beispielsweise aus Beton oder faserverstärktem Kunststoff,oder einem leitenden Metall, wie Stahl oder Kupfer. Zur Vermeidung von Korrosionsschäden kann das leitende Metall beispielsweise mit Hartkautschuk oder einem Kunststoff, wie Polytetrafluoräthylen oder einem faserverstärkten Kunststoff überzogen werden. Gewünschtenfalls kann Titan verwendet werden, wenn die Elektrodenplatte als Anodenplatte dient.

In der Elektrodenplatte sind zum Befestigen des einen Endes der leitenden Träger Öffnungen vorgesehen. Diese Öffnungen können Durchbrechungen sein, die etwa die

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- Io -

gleiche Größe wie der Durchmesser oder der Querschnitt des leitenden Trägers haben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ermöglichen die Öffnungen eine seitliche Bewegung des leitenden Trägers, so daß der Abstand zwischen der Anode und der Kathode einstellbar ist. Geeignete Öffnungen, um die seitliche Bewegung des leitenden Trägers zu ermöglichen, sind Schlitze, schlüssellochförmige Ausnehmungen, Nuten und dergleichen. Ein Ende des leitenden Trägers ist an der Elektrodenplatte durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise durch Verschrauben, befestigt.

Bei der Anordnung in der Elektrolysezelle können die Elektrodenplatten horizontal, vertikal oder so angeordnet werden, daß eine Elektrodenplatte, beispielsweise die Anodenplatte horizontal und die andere Elektrodenplatte vertikal angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Elektrodenplatten vertikal angeordnet .

Jede Elektrodenfläche ist an ihrem leitenden Träger beispielsweise durch Schweißen, Löten, Hartlöten oder dergleichen befestigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Elektrodenanordnung als Anode in einer Diaphragmazelle verwendet, bei welcher die Elektrodenplatten vertikal angeordnet sind. An der Anodenplatte ist eine Vielzahl von Anoden befestigt, an der Kathodenplatte, die vertikal gegenüber der Anodenplatte angeordnet ist, ist eine Vielzahl von Kathoden befestigt. Die Anoden und Kathoden stehen horizontal über die Zelle vor. Beim Zusammenbauen der Zelle wird eine Anode zwischen zwei benachbarte Kathoden eingeführt.

Beim Zusammenbau einer Zelle unter Verwendung von erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen kann der Raum innerhalb der Elektrode verringert und die Elektrode zusammengezogen werden. Diese Kontratkion ist möglich, weil die Elektrodenflächen jeweils getrennt an den leitenden Trägern befestigt sind. Die größtmöglichste Kontraktion erhält man, wenn die leitenden Träger alternierend angeordnet sind, wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wobei mit Durchbrechungen versehene Metallelektrodenflächen verwendet werden. Das Zusammenziehen ermöglicht beispielsweise in einer Diaphragmazelle das Einführen der Kathode zwischen die Anoden mit einem Mimimum von Kontakt zwischen den Anodenelektrodenflachen und dem Diaphragma, das auf den Kathodenelektrodenflachen abgeschieden ist. Wenn die Zelle zusammengebaut ist, können die Elektrodenflächen ausgeweitet werden, so daß man den gewünschten Anoden-Kathoden-Abstand erhält.

An den Elektrodenplatten sind eine Vielzahl von Elektroden befestigt. Die genaue Anzahl hängt von der Größe der Elektrodenplatte ab. In einer Elektrolysezelle, bei welcher die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung eingesetzt ist, sind beispielsweise etwa zwei bis etwa hundert oder mehr oder vorzugsweise etwa fünf bis etwa fünfzig Elektroden an der Elektrodenplatte befestigt.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung kann in Elektrolysezellen für die Elektrolyse von wässrigen Salzlösungen beispielsweise eines Alkalimetallchlorids, wie Natriumchlorid oder Kaliumchlorid, eingesetzt werden. Wenn ein Diaphragma oder eine permselektive Kationenaustauschmembran verwendet wird, werden Chlor und ein Alkaliraetallhydroxyd erzeugt. Wenn das Diaphragma oder die Membran weggelassen wird, erhält man Chlorsauerstoffverbindungen, wie Alkalimetallhypochlorite oder Alkalimetallchlorate.

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Beispiele für solche Diaphragmazellen sind in den US-PSn 1 862 2kk_% 2 37o 087, 2 987 463, 3 46l o57, 3 617 46l und 3 642 6o4 beschrieben.

Besonders geeignet sind Diaphragmazellen, in welchen die Anoden und Kathoden an gegenüberliegenden Seitenwänden der Zelle angebracht sind (US-PSn 3 247 o9o oder 3 477 938). Beispiele für Zellen, die kein Diaphragma haben, sind aus den US-PSn 3 7oo 582 und 3 732 153 bekannt.

Das nachstehende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Dabei sind alle Anteile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen, wenn es nicht anders angegeben ist.

Beispiel

Es wird eine Diaphragmazelle verwendet, die aus einem abgedichteten Behälter mit einer Anodenanordnung besteht, welche eine Anodenplatte als Zellenboden und zwei vertikal angeordnete Elektrodenflächen sowie einen vertikalen leitenden Träger aufweist, der von der Anodenplatte nach oben vorsteht und an den Anodenflächen befestigt ist. Die Elektrodenflächen sind aus zwei Blechen eines geschlitzten Titannetzes zusammengesetzt, die 12o cm lang und 3o cm breit sind, parallel zueinander angeordnet sind und einen Abstand voneinander von 2,5 cm haben. Die Außenfläche einer jeden Elektrodenfläche ist mit einem Platinmetalloxyd beschichtet. Als leitender Träger dient ein mit Titan plattierter Kupferstab mit einem Durchmesser von 2,5 cm, der an der Anodenplatte verbolzt ist. Der Stab geht zwischen den Elektrodenflächen hindurch und ist an jeder Elektrodenfläche angeschweißt.

Π 0 9 8 a 2_:/0,8 Th

In dem Raum zwischen den Anodenflacher· sind in Abständen von 3o, Go und 9o cm (12, 2'i und 3^ "} , vom Boden der Anodenoberfläche aus gerechnet, drei Paare von Glasstäben mit einem Durchmesser von 1,9 cm (o,75") horizontal angeordnet, welche leitende Träger sinulieren sollen. Alle Stäbe sind an der Rückseite der einen Anodenoberfläche befestigt. Die Stäbe sind für einen eingeschränkten, jedoch ungestörten Strom der Fluide nach oben durch den Innenraum zwischen den Elektrodenflächen vorgesehen.

Einer jeden Elektrodenfläche gegenüber ist eine Kathodenanordnung angeordnet, die aus einer Stahlkathodenplatte besteht, welche vertikal angeordnet ist und eine aus einem Stahlnetz bestehende Elektrodenfläche aufweist, die an der Kathodenplatte angeschweißt ist. Jedes Kathodengitter ist 12o cm hoch (48") und 3o cm breit (12") und mit einem Asbestdiaphragma von 1,6 mm Stärke (l/l6") überzogen.

Am Boden der Anodenplatte ist eine Kupferstromschiene verbolzt. Der Zelle wird der Strom durch ein Kabel zugeführt, das an einer Energiequelle angeschlossen ist.

Die ZeLlG wird mit einem Einlaß für Natriumchloridso1 a und mit Auslässen für Chlor, Wasserstoff und Natrjumhydroxydflüssigkeit versehen· Ein Raum über den Kiel.ti ο-den ist für einen Anoiytkopf zum Sammeln des Cliiorgaafcs vorgesehen. Ein Raum unter den Elektroden «irfiiöj; 1 Lchfc die Solezuführung zu den E l.ektroden« Vier Röhrt* mit einzelnen Steuerventilen verbinden den oberen H ium mit dem unteren Raum, so daß eine gesteuerte Rückf iihx'un& der Anolytlösung möglich ist. In die Zelle wird eine wässrige Lösung eingeführt, welche 3oo g Natriumchlorid pro Liter enthält.

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Um die Wirkung der horizontalen Stäbe auf die Solezirkulation und die Stromausbeute zu zeigen, werden drei Versuche ausgeführt, wobei die Menge der Anolytrückführung in die Zelle variiert wird. Die Ergebnisse sind für die Versuche 1 bis 3 in der Tabelle gezeigt. Aus Vergleichszwecken werden drei Versuche wiederholt, wobei die horizontalen Stäbe entfernt sind. Diese Ergebnisse sind ebenfalls als Versuche Cl-3 in. der Tabelle gezeigt.

Die nachstehende Tabelle zeigt, daß die Stromausbeute zunimmt, wenn horizontale Stäbe zur Simulierung der leitenden Träger verwendet werden. Ein Vergleich von Versuch 1 und Versuch 2 bei Verwendung von Stäben mit den Versuchen Cl und C2, bei denen keine Stäbe verwendet werden, zeigt, daß den Stromausbeuten von 99,5 % und 97,ο % Werte von 9o,8 bzw. 93,8 % gegenüberstehen. Dies zeigt beträchtliche Steigerungen, wenn die Anolytrückführung weggelassen oder eingeschränkt wird. Eine Steigerung der Stromausbeute ist auch dann zu verzeichnen, wenn eine ausgedehnte Anolytumwälzung vorliegt, was aus einem Vergleich des Versuchs 3 unter Verwendung von Stäben mit dem Versuch Cl bei fehlenden Stäben zu ersehen ist.

TABELLE

Wirkung der horizontalen Haltestäbe auf die Stromausbeute bei veränderten Mengen der Anolytrückführung

	Ver such Nr.	SoIe- t'impera- tur in	Strom dichte in η kA/ni	Zellen spannung in V	Anzahl der offenen Rohre für die Rückführung	Verhältnis von NaCl zu NaOH in der Katholyt- flüssigkeit	Stromausbeute in % basierend auf NaOH
cn	rait Stäben
co co	1	65	1,2	3,14	O	2,o6	99,5
GO	2	66	1,2	3,14	2	2,11	97, ο
'-Ο 3 CO <J	3 ohne Stäbe	66	1,2	3,11	4	2,19	95,2
	Cl	7o	1,29	3,17	O	1,6	9o,8
	C2	68	1,29	3,16	2	1,39	93,8
	C3	65	1,29	3,19	4	1,22	94,4

Claims

- 16 Ansprüche

ί1* Elektrode, insbesondere für eine Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallchloridlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zwei Elektrodenflächen (14, 16), die parallel angeordnet sind und zwischen denen ein Raum vorhanden ist, und wenigstens zwei leitende Träger (18, 2o; 36, 38, 4o, 42, 44, 46) aufweist, wobei ein Träger an der einen Elektrodenfläche und ein weiterer Träger an der anderen Elektrodenfläche angebracht und diese beiden Träger in dem Raum zwischen d^n Elektrodenflächen (14, 16) angeordnet sind.
2. Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch etwa zwei bis etwa acht leitende Träger (18, 2o; 36, 38, 4o, 42, 44, 46) pro Elektrodenfläche (14, 16).
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Träger (18, 2o) längs der Elektrodenflächen (14, 16) abwechselnd an der einen und der anderen Elektrodenfläche (14, 16) angeordnet sind.
4. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß. die leitenden Träger (36, 38, 4o, 42, 44, 46) derart an den Elektrodenflächen (14, 16) angeordnet sind, daß sich die den beiden Elektrodenflächen zugeordneten Träger jeweils gegenüberliegen.
5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leitenden Träger (18, 2o; 36, 38, 4o, 42, 44, 46) im wesentlichen senkrecht zur größten Abmessung der Elektrodenflächen (14, 16) erstrecken.

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6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Träger (18, 2o; 36, 38, 4o, 42, 44, 46) in Öffnungen einer Elektrodenplatte (lo) befestigt sind und sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Elektrodenplatte (lo) erstrecken.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der Elektrodenplatte (lo) Einrichtungen aufweisen, die eine seitliche Bewegung der leitenden Träger (18, 2o; 36, 38, 4o, 42, 44, 46) zulassen.
8. Elektrode nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (lo) vertikal angeordnet ist.
9. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Träger (36, 38, 4o, 42, 44, 46) in einander gegenüberliegenden Paaren angeordnet sind und daß zwischen den leitenden Trägern ein Kanal

(37, 41, 45) ausgebildet ist.
10. Elektrode nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ändern der Breite des Kanals (37, 41, 45) bei benachbarten Paaren der leitenden Träger (36, 38, 4o, 42, 44, 46).
11. Verwendung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis Io als Anode in einer Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallchloridlosungen.
12. Verwendung einer Elektrode nach Anspruch 7 oder Io als einstellbare Anode in einer Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallchloridlösungen .
13. Verwendung einer Elektrode nach einem der Ansprüche

1 bis Io als Anode in einer Diaphragmazelle für die Elektrolyse einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallchlorids, wobei die Diaphragmazelle wenigstens eine Kathode aufweist, die ein Diaphragma trägt und an einer vertikal sowie gegenüber der Anode vorgesehenen Elektrodenplatte angebracht ist.

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14. Verwendung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis Io als wenigstens eine Kathode in einer Diaphragmazelle für die Elektrolyse einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallchlorids, wobei diese Kathode der Diaphragmazelle auf jeder der Elektrodenflächen ein Diaphragma trägt und an einer vertikalen Kathodenplatte befestigt ist, und wobei wenigstens eine Anode der Diaphragmazelle an einer Anodenplatte befestigt ist, welche vertikal und der Kathode gegenüberliegend angeordnet ist.

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