DE2538000B2 - Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle - Google Patents
Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose ElektrolysezelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle
vom Filterpreßtyp mit isolierenden Rahmen und mit räumlich voneinander getrennten und durchbrochenen
aktiven Teilen.
In Verbindung mit einem Elektrolytgerät vom FiI-ter-Preß-Typ
wurde bereits ein Gerät entwickelt, um ein Alkalimetallchlorat, Hypochlorid oder Perchlorat
zu erzeugen (japanisches Patent Nr. 734615), bei welchem der üblicherweise bei diesem Gerätetyp auftretende
elektrische Leckstrom auf einfache Weise nahezu dadurch vollständig eliminiert wurde, indem
man an der Stelle eine Dichtung zur Anwendung brachte, an welcher das Lecken stattfindet, was zu einer
verminderten Elektrolysespannung, vereinfachten Anordnung, freien Auswahl der Kapazität des Gerätes
und zu weiteren Vorteilen führt. Man hat jedoch später bei diesem Gerät festgestellt, daß noch weiterhin
die Möglichkeit für Verbesserungen besteht, da
dann, wenn Graphit als Elektrodenmaterial verwendet wird, wobei sM Schwierigkeiten bei der Herstellung
einer Elektrode mit großen Abmaßen oder einer dünnen Elektrode ergeben, eine Abnahme in dem
Spannungs- und/oder Stromwirkungsgrad einstellt, was sich auf die Bedeckung der Elektrodenfläche mit
bei der Elektrolyse erzeugten Gasen, den Niederschlag vom Hammerschlag an der Kathode und die
Ermüdung des Elektrolyts, der durch die Elektrolysekammer strömt, zurückführen läßt
Wenn anstelle des Graphits Metall für die Elektrode verwendet wird, so ist es im Gegensatz zu Graphit
möglich, eine sehr große oder dünne Elektrode anzufertigen; Materialien, die für die Verwendung als
Elektroden entweder als Kathode oder Anode geeignet sind, wurden jedoch bis jetzt noch nicht geschaffen.
Zwei Metalle, die als Elektrode geeignet wären, wie beispielsweise Titan und Eisen, lassen sich, obwohl
man diese Metalle nicht durch herkömmliche Schweißtechnik miteinander verbinden kann, durch
Explosionsschweißen in eine zusammengesetzte Platte (Verbundmetallplatte) bringen. Um die Fläche
einer Elektrode zu aktivieren, die aus der Verbundmetallplatte hergestellt wurde, ist es jedoch erforderlieh,
ein Aktivierungsmittel bei der Elektrode anzuwenden, welches aufplattiert oder anderweitig aufgetragen
wird, und daß man dann die Elektrode bei einer hohen Temperatur mit Wärme behandelt. Die bei einer
derartigen Wärmebehandlung jedoch auftretende thermische Spannung führt jedoch unvermeidbar zu
einer Deformation der Basisplatte der Verbundmetallplatte, so daß es schwierig wird, einen einheitlichen
Abstand der Elektroden beizubehalten, und ebenso schwierig wird, eine flüssigkeitsdichte und ebenso gasdichte
Anordnung der Elektrolytzellen sicherzustellen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrif12 262173 ist
eine auseinandernehmbare bipolare Elektrode bekannt, deren anodisch aktiver Teil aus Titan oder aus
einem Metall oder einer Legierung mit analogen anodischen Eigenschaften hergestellt und mit einer leitenden,
beständigen Schicht überzogen ist, und deren kathodisch aktiver Teil aus einem kathodisch verwendbaren
Metall besteht.
Die bekannte auseinandernehmbare bipolare Elektrode ist dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven
Teile räumlich voneinander getrennt sind, daß wenigstens einer von ihnen durchbrochen ist und daß die
elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen durch zwei Gruppen von Bauteilen hergestellt ist, von denen
jedes mechanisch und elektrisch mit einem der aktiven Teile fest verbunden ist, und daß die jeweils einander
entsprechenden Bauteile jeder Gruppe so gestaltet sind, daß aus ihnen zusammengefügte Bauteilaggregate
eine abgedichtete Höhlung ergeben, in der sich eine Vorrichtung oder ein Mittel zum Herstellen einer
elektrischen Verbindung zwischen den Bauteilen jedes Aggregats aufnehmen läßt. Bei einer Ausführungsforrn
dieser bekannten Konstruktion gelangt eine Trennwand aus einem Kunststoff zur Anwendung,
die elektrisch isolierende Eigenschaften besitzt und die mit einer öffnung versehen ist, bei welcher
die Anode und die Kathode über einen Bolzen miteinander verbunden sind. Es ist jedoch keineswegs einfach,
die (genannten Teile flüssigkeitsdicht miteinander zu verbinden. Wenn jedoch der Verbindungsabschnitt
nicht ausreichend flüssigkeitsdicht ist, so erhöht sich der elektrische Widerstand an diesem Ab-
schnitt aufgrund einer ejektrolytischen Korrosion und
es ergeben sieb daraus Fehler an der mechanischen Verbindung,
Da darüber hinaus der Verbindungsabschnitt dieser
bekannten bipolaren Elektrode mit einem Bolzen ausgestattet ist, wird die ganze Konstruktion vergleichsweise
kompliziert und es erfordert viel Arbeitszeit und Geschick, die einzelnen Teile anzuordnen und
miteinander zu befestigen bzw. eine solche bekannte bipolare Elektrode herzustellen.
Aus der deutschen OfferJegungsschrift 2 003 885 ist
eine Elektrolysezelle aus «bier Kathode mit einer gegen
die Vertikale geneigten durchlässigen Platte und ebenso ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung
von Alkalimetallchloraten aus Alkalimetallchloriden unter Verwendung dieser Zelle bekannt. Die
Elektrolysezelle besteht aus Flüssigkeit aufnehmenden Vorrichtungen mit Ein- und Auslassen für die
Flüssigkeit, einer Anode und einer Kathode in den die Flüssigkeit aufnehmenden Vorrichtungen, wobei
die Anode eine undurchlässige Platte umfaßt und die Kathode im Abstand von der Anode angeordnet ist
und eine durchlässige Platte aufweist. Mindestens ein Teil der durchlässigen Platte ist in einem sich nach
oben zu öffnenden Winkel zur Senkrechten angeordnet und die öffnungen in der durchlässigen Platte bilden
Kanäle, die von der Anode weg und nach oben führen, so daß die fließfähigen, zwischen der durchlässigen
Platte und der Anode geleiteten Produkte aus dem Raum zwischen Anode und der durchlässigen
Platte und durch die Kanäle strömen können. Gemäß dieser bekannten Konstruktion ist beispielsweise die
Kathode an der einen Fläche einer hinteren Platte über Metallstäbe befestigt. Dabei wird als Material
für die hintere Platte das gleiche Material wie dasjenige der Kathode verwendet. Diese bekannte Konstruktion
beansprucht auch vergleichsweise sehr viel Raum.
Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
2408392 eine Anodenkonstruktion für elektro-chemische Verfahren, insbesondere Anoden bekannt,
welche aus einem filmbildenden Metall hergestellt sind und welche einen elektro-katalytisch
wirksamen Belag aufweisen. Die bekannte Anode ist von durchlöcherter Struktur und kann aus einer
Mehrzahl von sich in der Längsrichtung erstreckenden Teilen des filmbildenden Metalls aufgebaut sein, die
mit ihren Längsachsen parallel zueinander und getrennt angeordnet sind, wobei jeder Teil beispielsweise
durch Punktschweißen mit einem Leiterteil verbunden ist. Der Leiterteil kann beispielsweise in Form
einer Brückenplatte von umgekehrter Kanalform vorliegen, wobei die sich längserstreckenden Glieder,
welche die durchlöcherte Struktur bilden, gewöhnlich die Form von beispielsweise flachen Streifen oder
Klingen besitzen. Bei einer bevorzugten Anode dieser Art besteht die durchlöcherte Struktur aus einer Anzahl
von Kanalklingenteilen, von denen jedes aus einem Paar paralleler Klingen mit einem oder mehreren
Brückenteilen besteht, die zur Befestigung an einem Leiterteil bestimmt sind, und wobei jeder dieser Teile
eine umgekehrte U-Form in der Nähe der Brückenteile besitzt, wenn die Anode in der Zelle in Gebrauch
ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die bipolare iilektrodenkonstruktion der
eingangs definierten Art hinsichtlich eines einfachen Aufbaus und der Herstellbarkeit als auch hinsichtlich
der Produktivität pro Einheitsbodenraum von elektrolytischen Zellen wesentlich zu verbessern.
Ausgehend von der bipolaren Elektrodenkonstruktion der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl die Anode als auch die Kathode in Grillform jeweils auf
einer Seite einer korrosionsbeständigen und elektrisch leitenden Basisplatte über mehrere Verbindungsteile,
von denen wenigstens eines aus einem Verbundmetall besteht, unter Belassung eines Spaltes angeordnet ist.
Durch die vorliegende Erfindung werden die folgenden
Vorteile realisiert:
1. Es ergibt sich eine vorteilhafte einfache mechanische und elektrische Einrichtung für die Halterung
und Verbindung von Anode und Kathode;
2. das Verfahren zur Herstellung und zur Installation der Elektroden wird äußerst einfach; und
3. die Elektroden lassen sich in einem sehr begrenzten Raum der Elektrolyse/eile in sehr vorteilhafter
Weise anordnen.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
2 bis 5.
Im feigenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Anordnung der Elemente in auseinandergezogener Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel
von Elektrolytzellen vom Filter-Preß-Typ, die in der eingangs erwähnten japanischen
Patentschrift Nr. 734615 beschrieben sind,
Fig. 2 A eine Schnittdarstellung der Elektrodenkonstruktion
gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung,
Fig. 2B und 2C Draufsichten auf die Elektrodenkonstruktion,
wobei ein Teil der Frontseite und ein Teil der Rückseite zu sehen ist,
Fig. 3 eine perspektivische bzw. schräge Ansicht in teilweise weggebrochener Darstellung, deren Anordnung
einer Elektrolytzelle vom Filter-Pressen-Typ gemäß Fig. 1, wobei die Elektrodenkonstruktion gemäß
den Fig. 2A, 2B und 2C verwendet ~>ind,
Fig. 4Aund4B erläuternde schematiche Darstellungen eines Stromversorgungssystems für eine bipolare
Elektrolytzelle, wie sie in der erwähnten japanischen Patentschrift erläutert ist, wobei die Elektrodenkonstruktion
nach der Erfindung zur Anwendung gelangt,
Fig. 5 eine schematische Darstellung, welche die Verbindung der Bahnen der Elektrolytzufuhr und
-abfuhr veranschaulicht,
Fi g. 6 A eine teilweise Draufsicht auf eine Aasführungsform
der Elektrodenkonstruktion gemäß den Fig. 2A, 2B und 2C in einer bipolaren Eiiiheit, die
mit einem Abstandshalter ausgestattet ist, der in der Elektrolytzelle nach Fig. 1 befestigt wird,
Fig. 6B eine Schnittdarstellung der bipolaren Einheit
entsprechend der Schnittebene a-a in Fig. 6 A,
Fig. 6Ceine Schnittdarstellung der bipolaren Einheit
entlang der Schnittebene b-b,
Fig. 7 A eine Teildarstellung einer Draufsicht auf eine bipolare Einheit gemäß Fig. 6 A, die mit einer
Dichtung ausgestattet ist,
Fig. 7B eine SchnittdarsSellung entsprechend der
Schnittebene c-c in Fig. 7A,
Fig. 8 A, 8B, 9 A, 9B, 1OA und 10B Draufsichten
und Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von monoDolaren Einheiten, die in de.· mononolaren
Anode 12 (welche eine monopolare Einheit auf der anderen Seite enthält) in Fig. 1 und die Elektrode
6' in Fig. IA gezeigt sind, wobei die vorliegende Elektrodenkonstruktion verwendet wurde, und
Fig. 11 eine perspektivische bzw. schräge Ansicht,
teilweise weggebrochen, einer Anordnung von Elektrolytzellen vom Filter-Pressen-Typ, wobei die vorliegende Elektrodenkonstruktion, wie beispielsweise die
Elektrode 6 in Fig. 4 A verwendet ist.
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Elektrodenkonstruktion, die
hauptsächlich bei Elektrolytzellen vom Filter-Pressen-Typ verwendet werden kann, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Elektrode in Grillform oder
in Gitter- bzvr. Schirmform auf wenigstens einer Seite einer korrosionsfesten und elektrisch leitenden Basisplatte aufgelegt ist, und zwar unter Einhaltung eines
geeigneten Spaltes, und daß diese beiden Teile an einer Vielzah! von Stellen direkt oder über ein Verbindungsteil miteinander verschweißt sind.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann nicht nur bei einer monopolaren Konstruktion, sondern ebenso bei einer bipolaren Konstruktion Verwendung finden, die aus einer aktivierten Basisplatte
als Anode und einer Kathode in Grillform oder Gitterbzw. Schirmform besteht, die parallel und im Abstand
zu der Basisplatte angeordnet wird; bei einer weiteren bipolaren Konstruktion, die aus einer aktivierten Titanbasisplatte: als Anode (Titan kann als Kathodenmaterial verwendet werden, obwohl dies aufgrund deren hoher Überspannung nicht empfehlenswert ist)
und einer Kathode in Grillform oder Gitter- bzw. Schirmform, die im Abstand zur Basisplatte in Lage
gehalten ist; eine noch weitere bipolare Konstruktion besteht aus einer Basisplatte, einer Anode und einer
Kathode, woljei beide Elektroden in Grillform oder Gitterform vorliegen und jeweils auf beiden Seiten
der Basisplatle im Abstand zu dieser Platte angeordnet sind.
Das für die vorliegende Elektrodenkonstruktion verwendete Material kann aus korrosionsfesten und
leitenden Metallen mit ausreichender mechanischer Festigkeit ausgewählt werden. Speziell kann die Basisplatte, die in den meisten Fällen 0,5 auf 10 mm
Dicke aufweist, aus Titan, Tantal, Zirkon oder aus Legierungen dieser Metalle als primäre Komponente
oder aus Veirbundmetallplatten unter Verwendung dieser Metalle hergestellt werden und diese Basisplatte kann, wenn erforderlich, an der Oberfläche aktiviert werden; dit Anode kann aus Titan, Tantal oder
Zirkon oder aus Legierungen dieser Metalle als Hauptkomponente hergestellt sein und kann oberflächenmäßig aktiviert sein; die Kathode kann aus Eisen,
Nickel, rostfn;iem Stahl oder aus Legierungen dieser
Metalle als Hauptkomponente bestehen und kann, wenn erforderlich, oberflächenmäßig aktiviert werden. Die Aktivierung kann auf herkömmliche Weise
durchgeführt werden. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ist die bipolare Konstruktion in Form einer
Kombination aus einer Trtanbasisplatte, einer aktivierten Titanücathode und einer Eisenanode vorteilhaft.
Bei der vorliegenden Elektrodenkonstruktion wird eine Elektrode in Grillform oder Gitterform in einem
geeigneten Abstand von der Basisplatte in Lage gebracht, und es werden dann die Elektroden und die
Basisplatte an mehreren Stellen miteinander verbunden. Der Grund für diese spezifische Konstruktion
besteht darin, daß die Elektroden-Basisplatte als Abstützteil für die Elektrode, als Zwischenwand zwischen Elektrolyse-Zonen und als Stromverteiler für
die Elektrode dienen kann, und daß der Elektrolyt ■> und die Gase durch den Zwischenraum hindurchgelangcn können, der zwischen der Elektrode und der
Basisplatte gebildet ist. Verglichen mit herkömmlichen Zellen des bipolaren Typs, speziell des Kamm-Typs, bestehen die Vorteile der erfindungsgemäßen
ι« Konstruktion darin, daß erstens der Spannungsabfall in der Elektrode niedriger ist, zweitens die erzeugten
Gase schnell von der Elektrodenfläche entfernt werden können und ebenso einfach aus der Elektrolysekammer herausgebracht werden können, drittens die
ι ■■> effektive Elektrodenfläche auf das Zweifache der Fläche einer Plattenelektrode vergrößert werden kann,
viertens die Spannuneserhöhune aufgrund des Niederschlages von Hammerschlag" auf "der Elektrode
(speziell der Kathode) und die Bedeckung der Elek-
:» trode mit Gasen minimal gehalten werden kann, und
fünftens die einzelne Elektrode dünn und genau hergestellt werden kann, so daß eine Anordnung einer
gegebenen Zahl von derartigen Elektroden in einem kleineren Zellenbehälter untergebracht werden kann,
.'■> so daß also die Produktivität pro Einheitsbodenraum
erhöht wird.
Die eizeugten Gase verlassen schnell die Elektrodenflnche und gelangen in den Raum, der zwischen
der Elektrode und der Basisplatte gebildet ist, und
m weiter erfolgt die Verteilung der Gase sehr viel
schneller, speziell dann, wenn die Elektrode die Form eines Grills hat, bei welcher die Strömung der Gase
entlang der Bahn beschleunigt wird, die zwischen den vertikal verlaufenden Stäben des Grills vorgesehen ist.
n Man hat festgestellt, daß die Spannungserhöhung bei
der erfindungsgemäßen Elektrodenkonstruktion kleiner ist als bei einer ebenen Plattenelektrode, und zwar
um 200 mV bei einer Stromdichte von 20 Amp/dm2. Ein geeigneter Durchmesser des stabförmigen Teiles,
4« aus welchem der Grill oder der Draht des Gitters bzw.
Schirmes gebildet ist, beträgt 1 bis 100 mm, und zwar im Hinblick auf die mechanische Festigkeit, elektrischen Widerstand und Erhöhung der Elektrodenfläche. Obwohl die Querschnittsgestalt nicht kritisch ist,
ist der Stab oder der Draht des Grills bzw. des Gitters in bevorzugter Weise kreisförmig im Querschnitt, der
auch verfügbar ist. Speziell bei einer Elektrode in Form eines Grills ist es wünschenswert, die stabförmigen Teile in Richtung der Strömung des Elektrolyts
so und der erzeugten Gase anzuordnen, das heißt also
in vertikaler Richtung,
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die Elektrode durch Schweißen mit der
Basisplatte über ein zwischengesetztes Verbindungs-
teil verbunden. Durch die Verwendung des Verbindungsteiles kann die Fläche einer Elektrode in Grillform oder in Ghterform effektiv, bevor sie zur Bildung
einer Elektrodenkonstruktion angeordnet wird, aktiviert werden und kann dann genau an der Basisplatte
μ befestigt werden. Ein Verbindungsteil in Form eines
Stabes oder einer Platte kann auch als Abstandshalter dienen. Dieser kann auch die erforderliche Verbindungsfläche vorsehen. Durch geeignete Wahl der Anordnung der Verbindungspunkte, läßt sich eine ein-
herrliche Verteilung des Versorgangsstromes über die
gesamte Elektrode hinweg erreichen.
Der Ausdruck »GriUform«, wie er verwendet
wurde, bedeutet nicht nur eine Konstruktion bzw.
Struktur entsprechend dem Muster eines sogenannten
Binsenschirmes (lattan screen), der aus geradlinigen Teilen zusammengesetzt ist, sondern auch eine Konstruktion, die aus gekrümmten Teilen zusammengesetzt ist. Die Bezeichnung »Gitterform oder Schirm- >
form« ,-Al weiter auch nicht nur ein üblich gewebtes
oder geknüpftes Netzwerk umfassen, sondern auch andere netzförmige Strukturen, wie beispielsweise ein
aasgeweitetes Metallmaterial.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform nach der to
Erfindung gelangt eine Verbundmetallplatte als Verbindungsteil zur Anwendung, welche durch Explosionsschweißen hergestellt wird. Wenn eine Elektrode
und eine Basisptatte nicht durch direktes Schweißen miteinander verbunden werden können, wie dies bei ι ϊ
Kombinationen von Eisen und Titan der Fall ist, so ist es !Hö°Mch beide Nietsüe durch SchwsiSsn d&durch
miteinander zu verbinden, indem man eine zwischengesetzte Verbundmetallplatte als Verbindungsteil
verwendet. In diesem Fall sollten die Flächen der -'" Elektrode und der Basisplatte vor dem Schweißen aktiviert werden. Wenn sie nach ihrer Anordnung aktiviert werden, so kann sich die Elektrodenstruktur
manchmal etwas verziehen, und zwar aufgrund der thermischen Spannung, die durch die Wärmebehand- .'i
lung hervorgerufen wird. Das Schweißen kann je nach Belieben durchgeführt werden. Eine Verbindung von
Titan mit Titan kann durch elektrisches Schweißen unter r'ner Edelgasatmosphäre durchgeführt werden.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform nach der in
Erfindung werden Elektroden mit einer kleineren Höhe als die Basisplatten verwendet, derart, daß laminare Strömungszonen des Elektrolyts an dem oberen und/oder dem unteren Ende der Elektrodenkonstruktion geformt werden. Beispielsweise wird ein
>"> Unterschied von 20 bis 200 mm zwischen den Höhen der Enden der Elektrode und der Basisplatte realisiert. Bei Filter-Pressen-Typ-Zellen erfolgt die Zufuhr und die Abfuhr des Elektrolyts allgemein örtlich.
Durch die Bildung einer laminaren Strömungszone läßt sich ein toter Raum beseitigen, und es wird ferner
eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyts entlang der Fläche der Elektrode sichergestellt
und damit wird auch der Spannungs- und/oder Stromwirkungsgrad verbessert.
blektrolytzellen vom Filter-Pressen-Typ sind mit den Nachteilen behaftet, daß die Elektrolytwirkung
strukturell an Stellen reduziert wird, welche dem Umfang der Elektrode und der elektrochemischen Korrosion entsprechen, und zwar aufgrund eines Leckstro- »
mes oder einer chemischen Korrosion durch Niederdrücken der Elektrode direkt vermittels einer
Dichtung, wobei diese Reduzierung an diesen Stellen bevorzugt auftritt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ss besteht der Umfang der Elektrode aus einem Elektrodenbasisplattentefl, der gegenüber der Elektrodenreaktion neutral ist, die rricbt wesentlich bei der Elektrolvtwirkung teilnimmt, und weiter wird die Elektrode
durch eine Dichtung über einen Abstandshalter, der an den Teilen vorgesehen ist, nach unten gepreßt Dadurch läßt sich die elektrochemische Korrosion der
Elektrode durch Leckstrom nahezu vollständig verhindern und ebenso kann die chemische Korrosion
der Elektrode merklich reduziert werden. Auch trägt der Abstandshalter dazu bei, eine Korrosion im Spalt
zu verhindern, da der Elektrolyt durch den Raum entlang dem Abstandshalter strömt.
Der Abstandshalter ist aus einem korrosionswiderstandsfähigen Material hergestellt, wie beispielsweise
Gummi, Polyvinylchlorid, anderen Kunststoffen, Titan, Tantal usw., und ist an die Elektroden-Basisplatte
mit Hilfe eines korrosionswiderstandsfähigen Klebemittels gebunden, wie beispielsweise Epoxy-Klebstoff, Vinylchlorid-Klebstoff.
Es besteht jedoch ein technisches Problem bei der monopolaren Konstruktion nach der vorliegenden
Erfindung, welches darin besteht, daß die Dicke der Konstruktion aus Gründen der kompakten Ausführung der Elektrolytzelle reduziert werden muß; das
Verfahren zur flüssigkeitsdichten Abdichtung des elektrischen Leiterteiles vereinfacht werden muß; und
ein ohmscher Abfall so weit wie möglich abgesenkt werden muß. Daher wird ein elektrisches Stromlei-
!ungstsi! aus sinsiR kcrrcsicRsbssisridigsr: elektrischen Leiter, der einheitlich ausgeführt ist und mit
dem Elektrodenteil der monopolaren Konstruktion abschließt, hergestellt und wetter wird eine Stromschienenverbindung und eine trogförmige öffnung für
die Zufuhr und Abfuhr des Elektrolyten dort vorgesehen. Auch liegt das elektrische Stromleiterteil auf der
Seite der Strömungsbahn, die durch das Teil in Verbindung mit dem Schlitz der Dichtung gebildet wird.
Bei dieser Konstruktion tritt eine elektrochemische Korrosion stärker an Stellen auf, die näher bei der
trogförmigen öffnung gelegen sind, obwohl nahezu überhaupt keine elektrochemische Korrosion am Teil
des elektrischen Stromleiters nahe bei dem Elektrodenteil beobachtet werden kann. Der Grund hierfür
könnte in dem Leckstrom zu suchen sein, der durch den Elektrolyt in der trogförmigen öffnung hervorgerufen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird eine monopolare Konstruktion, die
mit den zuvor erläuterten Nachteilen nicht mehr behaftet ist, dadurch erreicht, indem man ein elektrisches Stromleiterteil eines korrosionsbeständigen
elektrischen Leiters, der einheitlich gestaltet wurde und mit dem Elektxodenteil ausgerichtet bzw. mit diesem zum Fluchten gebracht wurde, um das Elektxodenteil anordnet und indem man nutenförmige öffnungen, die größer als das einen Strömungspfad formende Teil sind, vorsieht, um den Elektrolyt zusammen mit der Dichtungsanordnung an der oberen und
der unteren Seite des elektrischen Stromleiterteiles jeweils zuzuführen und abzuführen, indem man korrosionsbeständige Isolierplatten mit trogförmigen
öffnongen jeweils innerhalb jeder nutenförmigen
öffnung installiert und indem man eine Stromschiene auf der einen Seite des elektrischen Stromleiterteiles
installiert Im Hinblick auf die Stromversorgung zum Elektrodenteil und der Festigkeit einer monopolaren
Konstruktion ist es wünschenswert, daß die Endfläche der korrosionsbeständigen Isolierplatte um 20 bis
100 mm außerhalb der Grenzlinie der effektiven Eiektrolysefläche in Lage gebracht wird. Die Länge
des Flüssigkeitspfades beträgt allgemein 100 bis 500 mm. Die Grenze des Teiles, bei welcher eine
elektrochemische Korrosion auftritt, wird durch einen elektrischen Widerstand bewirkt, was von dem Querschnitt und der Länge des Flüssigpfades abhängig ist,
beträgt jedoch allgemein bis zu V, der Länge der Strömungsbahn. Es ist daher keine Wirkung der elektrochemischen Korrosion vorhanden. Alternativ kann
die korrosionsbeständige Isolierplatte an der Grenzlinie der effektiven Elektrolyse-Fläche beginnen.
Wie bereits oben beschrieben wurde, muß die nutenförmige
öffnung, innerhalb welcher eine Isolierplatte installiert ist, größer sein als das Teil, welches
einen Kanal für die Zufuhr und Abfuhr des Elektrolyten zusammen mit der Dichtung formt. Speziell sollte
die nutenförmige öffnung wenigstens 10 mm größer sein. Da diese Elektrolytzelle dadurch zusammengebaut
wird, indem man die jeweiligen Teile eins auf das andere aufstapelt, diese dann dicht miteinander
verbindet und dann die Verbindungsanordnung vorsieht, ist es vorteilhaft, die Isolierplatte mit einem
Epoxyklebstoff, Polyester- oder einem ähnlichen korrosionsbeständigen
Klebstoff zu befestigen, obwohl die Isolierplatte lediglich in die nutenförmige öffnung
eingeschoben zu werden braucht.
Die genannte korrosionsbeständige Isolierplatte muß einer Temperatur von wenigstens ca. 70° C
standhalten können. Beispielsweise kann Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyfluoräthylenharz,
harter Gummi, Polyester, Polypropylen, Epoxyharz, usw. als Material für die Isolierplatte verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bedeckt die Dichtung, welche die Elektrolytkammer und den Kanal
für die Zufuhr und Abfuhr des Elektrolyten bildet,
sowohl das elektrische Stromleiterteil aus einem korrosionsbeständigen elektrischen Leiter, als auch die
korrosionsbeständige Isolierplatte, um dadurch eine Flüssigkeitsdichtung zu erreichen. Selbst wenn die
Flüssigkeit von diesem Teil während des Betriebes durchsickert, ist der elektrische Widerstand der Flüssigkeit
in dem Spalt bei der Befestigungsstelle des Teiles sehr klein. Es besteht daher im wesentlichen nicht
die Möglichkeit einer elektrochemischen Korrosion. Auch besitzt die Elektrodenkonstruktion dahingehend
einen besonderen Vorzug, daß sie eine geringe Dicke besitzt, und zwar in Form einer monopolaren
Konstruktion, daß der Spannungsabfall aufgrund eines Kontaktwiderstandes sehr klein ist, und zwar aufgrund
der großen Kontaktfläche mit der Stromschiene; daß das Verfahren, einen elektrischen Strom
zum elektrischen Teil hinzuleiten, seht einfach ist; und daß ein ohmscher Spannungsabfall reduziert werden
kann, da eine Verbindungsstelle durch einen Kontakt weggelassen werden kann.
Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung werden im folgenden die
Ausführungsbeispiele gemäß der Zeichnung näher erläutert.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Elektrodenrahrnen aus Polyvinylchlorid oder einem anderen elektrisch isolierenden
Material bezeichnet und ist mit einer Reihe von öffnungen 3 entlang dem Umfang ausgestattet, um
Befestigungsbolzen 2 in diesen öffnungen aufzunehmen.
In dem Rahmen 1 ist eine trogförmige öffnung
mit einer vorbestimmten Größe ausgebildet, um den Elektrolyt an einer vorbestimmten Stelle am unteren
Abschnitt zuführen zu können, und weiter ist eine trogförmige öffnung 5 mit einer vorbestimmten
Größe vorgesehen, um den Elektrolyt und die erzeugten Gase an einer vorbestimmten Stelle im oberen
Abschnitt ableiten zu können. In der zentralen öffnung
10 ist eine Elektrode mit einer Dicke, die gleich oder geringfügig kleiner als diejenige des Rahmens
ist, mit ihren vier Kanten in engem Kontakt mit den vier Ecken der öffnung dicht eingepaßt, wobei die
Seite der Elektrode in derselben Ebene wie diejenige des Rahmens zu liegen kommt Mit 7 ist eine aus PoIyvinylchlorid
oder einem anderen Isoliermaterial bestehende Dich'ung bezeichnet und besitzt eine öffnung
3' für die Aufnahme eines Klemmbolzens, besitzt weiter eine öffnung4' für die Zufuhr des Elektrolyts
und eine öffnung 5' für die Abfuhr des Elektrolyts und der erzeugten Gase, wobei die Größe und
die Lage der genannten öffnungen den betreffenden öffnungen in dem Rahmen 1 entsprechen. In der
Dichtung 7 sind nutenförmige Schlitze 8 und 9 vorgesehen, um die zentrale öffnung 10 des Elektrodenrahmens
1 mit der öffnung 4' für die Elektrolytzufuhr zu verbinden und um die öffnung 5' für die Abfuhr
des Elektrolyten und der erzeugten Gase zu verbinden.
Eine Einheit einer Elektrolytzelle 11 wird dadurcn erhalten, indem man die Dichtung zwischen zwei benachbarte Elektrodenrahmen 1 anordnet, von denen
jeder eine Elektrode 6 trägt, so daß die Dichtung dicht in Berührung mit den Elektrodenrahmen 1 und
einem Teil der Elektroden gelangt. Verschiedene der Zelleneinheiten 11 sind Seite an Seite mit einer monopolaren
Kathode und einer monopolaren Anode an beiden Enden angeordnet, um einen Zellenblock 11'
zu bilden. Mehrere dieser Zellenblöcke 11' sind mit Hilfe von Klemmbolzen oder anderen Befestigungsmitteln zusammengehalten, um auf diese Weise einen
ganzen Satz von Elektrolytzellen zu erhalten, die eine vorbestimmte Kapazität besitzen. Mit 12 ist beispielsweise
eine Kathodenplatte bezeichnet, die aus Eisen oder anderen Metallen besteht und die bei jedem
Ende eines Zellenblocks 11' oder einem Satz von Zellen
angeordnet ist und auch als Verstärkungsmittel beim Zusammenklemmen der Zellen dient. Die Kathode
kann ähnlich wie die Elektrode 6 ausgeführt sein, und zwar mit einer Verstärkungsplatte an der
äußeren Seite.
Eine Alkalimetallchloridlösung als Elektrolyt wird einem Elektrolyteinlaß 13 am unteren Teil der Kathodenplatte
12 am Ende eines Zellensatzes zugeführt, gelangt dann zu einem EIektrolvtzufühi'.;anal, der
durch Elektrolytzuführöffnungen 4 und 4' in dem Elektrodenrahmen 1 und der Dichtung 7 geformt ist,
und gelangt schließlich über den Schlitz 8 in die Zelleneinheit 11.
Ein Elektrolyt aus einer Alkalimetallchloridlösung wird einer Elektrolyteinlaßöffnung 13 zugeführt, die
im unteren Abschnitt einer Kathodenplatte 12 am Ende des Zellensatzes vorgesehen ist, gelangt dann
zum Elektrolytzuführkanal, der durch die Elektrolytzuführöüf
nungen 4 und 4' in dem Elektrodenrahmen 1 und die Dichtung 7 gebildet ist, und gelangt
schließlich über den Schlitz 8 zur Zelleneinheit 11.
Der Elektrolyt und die erzeugten Gase gelangen durch den Schlitz 9 zum Elektrolytauslaßkanal, der
durch die Elektrolyt- und Gasauslaßöffnungen 5 und 5' gebildet ist, und verlassen schließlich über einen
Elektrolyt- und Gasauslaß 16, der im oberen Teil der Kathodenplatte ausgebildet ist, das System.
Der elektrische Strom gelangt von einem Anschluß
17 in das System, fließt durch eine Kathodenplatte 6', dann durch aufeinanderfolgende bipolare Elektroden,
die als Kathoden und Anoden polarisiert wurden, wobei dann eine Elektrolyse des Alkalimetallchlorids
in jeder Zelleneinheit 11 herbeigeführt wird, und verläßt dann das System von einem Kathodenanschluß
18 in einer Kathode 12.
Gemäß Fig. 4A ist eine begrenzte Anzahl von Elektroden 6', die in jedem Elektrodenrahrnen 1 ein-
gepaßt sind, Seite an Seite mit einer Elektrode 6 angeordnet, welche einen Elektrodenanschluß besitzt,
und zwar an jedem Ende der Anordnung, um somit einen Zellenblock 11' zu schaffen, in welchem die zwischen
jeder Elektrode vorgesehenen Einheitszeiten in Reihe geschaltet sind. Die Kathode kann wie bei
Fig. 1 aus einer Metallplatte bestehen. Mehrere Blocks 11' sind weiter in Reihe geschaltet, um eine
Gruppe von Blöcken zu erhalten. Die Zufuhr von Elektrizität wird derart vorgenommen, daß die gleiche
Polarität bei jedem anderen Elektrodenanschluß beibehalten wird, so daß dies zu bipolaren Elektrolytzellen
in jedem Block führt. Es ist daher möglich, einen Satz von Blöcken zu erhalten, die elektrisch parallelgeschaltet
sind, wobei dieser Satz irgendeine gewünschte Kapazität haben kann.
Gemäß Fig. 4B gelangt der elektrische Strom zur zentralen monopoiaren Anode und wird in zwei gleich
große Teilströme aufgeteilt, wobei jeder Teilstrom durch η Einheitszellen fließt, die einen Zellenblock
bilden, und die Anordnung der Zellen an beiden monopolaren Kathoden verläßt, die an den beiden Enden
der Anordnung vorgesehen sind. Ein Satz von Elektrolytzellen wird dadurch gebildet, indem man η
Blöcke Seite an Seite anordnet und aneinanderklemmt.
Theoretisch läßt sich der Leckstrom dadurch minimal gestalten, indem man die Breite und die Länge
der Schlitze 8 und 9 in der Dichtung 7 in geeigneter Weise einstellt. Ein praktischeres Verfahren zur Reduzierung
des Leckstromes besteht darin, daß man jeweils zwei oder mehr Zuführkanäle 14 für den Elektrolyt,
das heißt eine Alkalimetallchloridlösung, vorsieht und ebenso einen Auslaßkanal 15 für den Elektrolyt,
wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, und indem man abwechselnd den Zuführschlitz 8 und den Abführschlitz
9 mit diesen Kanälen verbindet, um dadurch die Länge des Leckstrom-Kreislaufes zu vergrößern,
so daß also dadurch der elektrische Widerstand des Stromlaufs erhöht wird.
Ein Beispiel der bipolaren Elektrodenkonstruktion, die in den Fig. 2A, 2B und 2C gezeigt ist, soll
nun im folgenden beschrieben werden.
In den Figuren ist mit 19 eine Elektrodenbasisplatte aus Titan bezeichnet; mit 20 ist eine Anode bezeichnet,
die durch Anschweißen einer Anzahl von Titanstäben 22 senkrecht zu vier Titanstäben 21 und durch
anschließendes Aktivieren der Fläche erhalten wird. Eine mit 23 bezeichnete Kathode wird durch Anschweißen
einer Anzahl von Eisenstäben 25 senkrecht an ein Bandeisen 24 erhalten; mit 26 sind Verbindungsteile
aus einer Titan-Eisen-Verbundmetallplatte bezeichnet, die durch Explosionsschweißen erhalten
werden. Wie sich aus den Zeichnungen entnehmen läßt, belassen die Anode 20 und die Kathode
23, die hinsichtlich ihrer Länge kurzer sind als
die Basisplatte 19, die Abstandsstreifen 27 und 28 unterhalb der unteren Enden und oberhalb der oberen
Enden. Die Stäbe 21 sind fest an eine Seite der Basisplatte
19 angeschweißt, während die beiden Enden der Stäbe 25 der Kathode mit den Eisenseiten 31 der
Verbindungsteile 26 verschweißt sind, so daß jeweils Spalte 29 und 30 gebildet werden. Die Titanseiten
32 der Verbindungsteile sind an eine andere Seite der Basisplatte 19 angeschweißt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einheitszelle vom Fflter-Pressen-Typ, wie diese in der zuvor
erwähnten japanischen Patentschrift 734615 be-
schrieben ist und die unter Verwendung der Elektrodenkonstruktion 6' in der zuvor erwähnten
Ausfiihrungsform zusammengebaut ist. Um einen Block mit einer monopolaren Elektrode (in Fig. 3
nicht gezeigt) an jedem Ende zu formen, sind elektrische Isolierrahmen 1, die an die Elektrodenstruktur
6' in der zentralen öffnung angepaßt sind, und Dichtungen 7 abwechselnd Seite an Seite angeordnet. Eine
Vielzahl derartiger Blöcke werden dann aneinandergeklemmt. In den Fig. 3, 4 und 5 sind trogförmige
Öffnungen gezeigt, um jeweils den Elektrolyt zuzuführen und abzurühren, und weiter sind mit 8 und 9
Schitze bezeichnet, um den Elektrolyt zuzuführen und abzuleiten, wobei die Schlitze in der Dichtung 7 ausgebildet
sind. Der elektrische Strom (2i) fließt durch die monopolare Anode, wie in Fig. 4B gezeigt ist,
hinein und wird in zwei gleich große Teilströme aufgeteilt, von denen jeder durch η Einheitszellen fließt
und die Anordnung durch eine monopolare Kathode an jedem Ende verläßt. Ein Satz von Elektrolytzellen
wird durch A neinanderklemmen von η Zellenblöcken erhalten.
In den Fig. 6 A, 6 B, 6C, 7 A und 7 B ist ein elektrisch
isolierender Elektrodenrahmen mit 1 bezeichnet, von dem eine Anzahl unter Zwischenfügung der
Dichtung 7 angeordnet werden. Die zentrale Offnung 10 des Rahmens 1 ist an eine Basisplatte 19 angepaßt,
die auf jeder Seite eine Elektrode trägt. Wie bereits an früherer Stelle erwähnt wurde, ist die Basisplatte
19 aus einem Metall hergestellt, welches gegenüber der Elektrodenreaktion neutral ist, wie beispielsweise
Titan. Mit 19' ist der Abschnitt der Basisplatte bezeichnet, der zwischen dem Elektrodenrahmen 1 und
der Elektrode 6' liegt, wobei die Breite des Abschnitts 19' beispielsweise 10 bis 50 mm beträgt. Wie sich aus
den Zeichnungen entnehmen läßt, sind an dem Basisplattenabschnitt 19' Abstandshalter 35 derart vorgesehen,
um Spielräume 33 und 34 zwischen dem Rahmen 1 und dem Abstandshalter und zwischen dem
Abstandshalter und der Elektrode 6' vorzusehen. Der Abstandshalter 35 ist mit Nuten 36 ausgestattet, um
die Flüssigkeitskanäle zu bilden. Die Flürvgdichtung 7 ist jeweils mit Schlitzen 8 und 9 am oberen Teil
und am unteren Teil ausgestattet. Wenn die Elektrodenrahmen 1 mit zwischengesetzten Dichtungen 7
angeordnet sind, können die Nuten 36 in dem Abstandshalter 35 und die Schlitze 8 und 9 in den Dichtungen
7 die gleiche relative Position einnehmen, und die Dichtung 7 und der Rahmen 1 werden am oberen
Abschnitt des Abstandshalters 35 zusammengeklemmt, so daß dadurch eine Vielzahl von Elektrolysekammern
gebildet werden.
Das Zuführen und Abführen des Elektrolyten wird mit Hilfe einer Zuführöffnung 4 und einer Abführöffnung
5 erreicht, die jeweils im oberen Teil und unteren Teil des Elektrodenrahmens ausgebildet sind. Der
Elektrolyt gelangt von der Zuführöffnung 4 durch den
Schlitz 8 in der Dichtung 7 zur Elektrolysekammer. Der Elektrolyt steigt zusammen mit den erzeugten
Gasen auf, erreicht den Schlitz 9 und verläßt das System durch die Abführöffnung 5. Da der Abstandshalter
35, der eine zur Zone des Basisplattenabschnitts 19' offene Nut 36 aufweist, Zwischenräume 33 und
34 zwischen dem Elektrodenrahmen 1 und der Elektrode 6' formt, läßt sich die gleiche Atmosphäre wie
diejenige der Elektrolysekammer um den gesamten Elektrodenbasisplattenabschnittli)' beibehalten, und
zwar aufgrund der Strömung des Elektrolyten durch
diese Zwischenräume, Der durch den Spalt zwischen dem Elektrodenrahmen 1 und der Elektrodenbasisplatte 19 leckende Strom läßt sich aufgrund der Aneinanderklemmmig am oberen Abschnitt des Elektrodenrahmens 1 und des Abstandshalters 35 und an
die Flüssigdichtung 7 minimal halten. Auch ist der Leckwiderstandhoch, und zwar aufgrund der Erstrekkung der Elektrodenbasisplatte 19, die gegenüber der
Elektrodenreaktion neutral ist, jenseits des Umfangs der Elektrode 6'. Auf diees Weise kann die elektrochemische Korrosion aufgrund des Leckstromes nahezu vollständig verhindert werden. Auch ist die chemische Korrosion sehr gering aufgrund der Tatsache,
daß die Elektrode 6' nicht in direktem Kontakt mit der Dichtung 7 steht Da der Elektrolyt durch den
Zwischenraum 33 und 34 strömt, läßt sich eine Spaltkorrosion verhindern, wenn eine oxydierende Atmosphäre aufrechterhalten wird. Die vorliegende Elektrodenstruktur besitzt somit außerordentliche Vorteile.
DieFig. 8A,8B,9A,9B,10A,10Bundll zeigen
eine monopolare Konstruktion bzw. Struktur, bei welcher ein elektrisches Stromleiterteil 40 aus einem
korrosionsbeständigen elektrischen Leiter, der vereinheitlicht und mit einem Elektrodenteil 6 abschließend gemacht wurde, um das Elektrodenteil 6 angeordnet ist; es sind weiter nutenförmige Offnungen
37, die größer sind als das Teil, welches in Verbindung mit der Dichtung 7 einen Kanal für die Zufuhr und
Abfuhr des Elektrolyten formt, an der oberen und der unteren Seite des elektrischen Stromleiterteiles 40
jeweils vorgesehen; korrosionswiderstandsfähige Isolierplatten 38 und 39 mit trogfönnigen öffnungen 4
und 9 sind jeweils in jeder nuteitförmigen Öffnung 3
ausgebildet; auf einer Seite des elektrischen Stromleiterteiles 40 ist eine Stromschiene 41 installiert. Mit
6' ist eine bipolare Konstruktion bzw. Struktur bezeichnet. Aus den Zeichnungen läßt sich entnehmen,
daß das elektrische Stromleiterteil 40 auch als Basis dieser Elektrodenkonstruktion dient.
Das Elektrodenteil 6 kann irgendeine geeignete Form haben. Beispielsweise kann es aus einem Blatt
aus korrosionsbeständigem elektrischem Leitermaterial in Form eines zentralen Plattenteiles bestehen,
welches optimal flächenmäßig aktiviert wurde (wie in den Fig. 8 A und 8B gezeigt ist), oder kann aus einer
porösen Konstruktion besteher., wie beispielsweise einem Netz oder einem gedehnten Metall usw. (wie
in den Fig. 9 A und 9B gezeigt ist), oder kann die Form eines Grills haben (wie in den Fig. 1OA und
1OB gezeigt ist). Im Falle der letzteren beiden Ausführungen hat das elektrische Stromleiterteil 40 die
Form eines Rahmens, wie beispielsweise eines Bildrahmens, der mit dem Elektrodenteil 6 durch Schweißen verbunden ist. In jedem Fall sind jedoch die korrosionsbeständigen Isolierplatten 38 und 39, wie sich
dies den Figuren entnehmen läßt, vorgesehen.
Die Elektrodenkonstruktion nach der vorliegenden Erfindung kann für eine membranlose bipolare Elektrolytzelle verwendet werden, um Alkalimetallhypochlorite, Chlorate und Perchlorate usw. zu erzeugen, und ebenso für die Elektrolyse von Meerwasser.
Es läßt sich erkennen, daß die Etektrodenkonstruktjon nach, der vorliegenden Erfindung bei einer Membranelektrolytzelle vom Filter-Pressen-Typ für Salzwasser verwendet werden kann, indem man in
> geeigneter Weise ein Verfahren entsprechend einer Verbindung der trogfönnigen öffnungen 4,4', 5 und
S' und der Schlitze 8 und 9 in Fig. ] verbindet mit einer Membran (die ebenfalls trogförmige Öffnungen
enthält). Weiter ist offensichtlich, daß sich die bipolare
ίο Konstruktion gemäß Fig. 2 in Form einer bipolaren
Elektrode für die Elektrolytzelle verwenden läßt, wie sie in der US-Patentschrift 3 468 789, der japanischen
Patentschrift Nr. 3750/74 beschrieben ist
Die folgenden Betriebsbeispiele sollen die Bets triebsweise der Elektrodenkonstruktion nach der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Es wurden 120 Tonnen Natriumchlorat pro Monat :n dadurch hergestellt, indem man einen Strom von
44 kA einer Elektrolytzelle zugeführt hat (2,5 m Länge X 1 m Breite X 1,6 m Höhe), die aus 26 Einheitsblöcken bestand, in welchen 5 Ti-Fe grillförmige
bipolare Elektroden gemäß Fig. 3 angeordnet waren. π (Gesamtkapazität 264 kA, effektive Stromdichte
29 A/dm-). Bei einer Stromkonzentration von 12 A/I, einer Temperatur der Flüssigkeit von 60° C mit einer
Zusammensetzung der Flüssigkeit entsprechend 120 g/l von NaCl und 450 g/l von NaClO1 ergab sich
»η ein gutes Ergebnis entsprechend einem Stromwirkungsgrad von 95 Prozent und einer elektrischen
Energie von 5200 kWh pro Tonne von NaQO3.
Γ) Es wurden 4,08 Tonnen pro Monat Natriumchlorat
während ca. eines Jahres dadurch hergestellt, indem man einen Strom von 3 kA einer bipolaren Elektrolytzelle vom Filter-Pressen-Typ zuführte (25 cm
Länge X 90 cm Breite X 160 cm Höhe = ca. 600 kg),
•40 welche entsprechend einer Anordnung einer grillfÖrmigen Ti-Fe-Elektrodenkonstniktion gemäß den
Fig. 6A bis 7B konstruiert war. (Gesamtkapazität 9 kA, effektive Stromdichte 27,8 A/dm2). Bei einer
Zusammensetzimg des Elektrolyten entsprechend
4-, 200 g/l von NaQ und 240 g/l von NaOO, betrug die
Temperatur der Flüssigkeit 55-60° C mit einer Stromkonzentration von 7,5 A/l, wobei sich ein
Stromverlust aufgrund des Leckstromes von weniger als 0,5 Prozent ergab und an den Elektroden, insbe-
>o sondere den Kathoden und den Elektrodenbasisptatten, keine Korrosion feststellbar war.
Die Erfindung schafft somit eine Elektrodenkonstruktion für die Verwendung hauptsächlich in bipolaren Elektrolytzellen vom Filter-Pressen-Typ für die
-,-> Elektrolyse von wäßriger Alkalihalogenidlösung, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Elektrode in Grillform oder in Schirmform auf wenigstens eine
Seite einer korrosionsbeständigen und elektrisch leitenden Basisplatte unter Belassung eines geeigneten
wi Spaltes angeordnet wird, und daß dann die Elektrode
an mehreren Stellen direkt oder über ein Verbindungsteil an die Basisplatte angeschweißt wird.
Claims (5)
1. Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle vom Klter-Preß-Typ
mit isolierendem Rahmen und mit räumlich voneinander getrennten und durchbrochenen aküven
Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Anode als auch die Kathode in Grillform
jeweils auf einer Seite einer korrosionsbeständigen und elektrisch leitenden Basisplatte (19)
über mehrere Verbindungsteile (21, 24, 26), von denen wenigstens eines aus einem Verbundmetall
besteht, unter Belassung eines Spaltes (29,30) angeordnet
ist
2. Elektrodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil
(21, 24) die Form eines Stabes oder einer Platte hat
3. Eiektrodenkonstruktion nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (26) aus einer Verbundmetallplatte besteht, die
durch Explosionsschweißen hergestellt ist.
4. Elektrodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20,
23) eine kleinere Höhe als die Basisplatte (19) aufweisen.
5. Elektrodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektroden
tragende Bauplatte (19) mit zwischengesetzten Dichtungen (7) in einer zentralen öffnung eines
Elektrodenrahmens (1) eingepaßt ist, und daß ein Abstandshalter (35) an einer-« Basisplattenabschnitt
vorgesehen ist, der zwischen dem Rahmen (1) und der Elektrode (6') gelegen ist, derart, daß
Zwischenräume (33, 34) zwischen dem Rahmen (1) und dem Abstandshalter (35) und zwischen
dem Abstandshalter (35) und der Elektrode (6') gebildet werden, daß weiter der Abstandshalter
(35) mit Nuten (36) zur Bildung von Flüssigkeitsdurchlaßkanälen ausgestattet ist, und daß die zwischengesetzte
Dichtung (7) und der Rahmen (1) am oberen Abschnitt unter Bildung einer Elektrolysekammer
zusammengeklemmt sind.
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