DE2538000C3 - Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle - Google Patents
Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose ElektrolysezelleInfo
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- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/75—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having bipolar electrodes
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
«in Alkalimetallchlorat, Hypochlorid oder Perchlorat tu 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 sich 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 Elektrolyse
kammer 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 erforder-
lieh, ein Aktivierungsmittel bei der Elektrode anzuwenden, welches aufplattiert oder anderweitig aufgetragen wird, und dt 3 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 Basisplane der Verbundmetallplatte, so daß es schwierig wird, einen einheitlichen
Abstand der Elektroden beizubehalten, und ebenso schwierig wird, eine flüssigkeitsdichte und ebenso gas-
dichte Anordnung der Elektrolytzellen sicherzustellen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 262173 ist
eine auseinandernehmbare bipolare Elektrode bekannt, deren anodisch aktiver Tei' 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 bekann'c 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
λ 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 Bauteilaggre-
gate 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 Ausführungsform 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 ein-
b-, fach, 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 elektrolytischen Korrosion und es ergeben sich daraus Fehler an der mechanischen
Verbindung.
Da darüber hinaus der Verbindungsabscbnitt 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 tv befestigen bzw. eine solche bekannte
bipolare Elektrode herzustellen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 003 885 ist
eine Elektrolysezelle aus einer Kathode mit einer gegen die Vertikale geneigten durchlässigen Platte und
ebenso ein Verfahren /ur 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 Offnungen 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 2 4OS 392 eine Anodenkonstruktion für elektro-chemische Verfahren, insbesondere Anoden bekannt, weiche aus einem filmbildenden Metall
hergestellt sind und welche einen elektro-katalytisch wirksamen Belag aufweisen. LHe bekannte Anode ist
von durchlöcherter Struktur und kann aus einer Mehrzahl von sich in der Längsrich'ung 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 Bnirkenplatte 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 Elektrodenkonstruktion der
eingangs definierten Art hinsichtlich eines einfachen Aufbaus und der Hersttllbarkeit als auch hinsichtlich
der Produktivität pro Einheitsbodenraum von elektrolytischen Zellen wesentlich zu verbessern.
struktion der eingangs definierten Art wird diese Auf-
ϊ gäbe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl die
einer Seite einer korrosionsbeständigen und elektrisch
leitenden Basisplatte über mehrere Verbindungsteile,
von denen wenigstens eines aus einem Verbundmetali
ίο besteht, unter Belassungeines 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 Halte-
rung 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 Elektrolysezelle in sehr vor-
teilhafter Weise anordnen.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnun
gen naher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Anordnung der Elemente in auseinandergezogener Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel von Elektrolytzellen vom Filter-Preßso Typ, die in der eingangs erwähnten japanischen
Patentschrift Nr. 734615 beschrieben sind,
Fig. 2A eine Schnittdarstellung der Elektrodenkonstruktion gemäß einer Ausführungsform nach der
Erfindung,
J5 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 An-Ordnung einer Elektrolytzelle vom Filter-Pressen-Typ
gemäß Fig. 1, wobei die Elektrodenkonstruktion gemäß den Fig. 2 A, 2B und 2C verwendet sind,
F i g. 4 A und 4 B erläuternde schematischc Darstellungen eines Stromversorgungssystems für eine bipolare Elektrolytzelle, wie sie in der erwähnten japani
schen Patentschrift erläutert ist, wobei die Elektrodenkonstruktion nach der Erfindung zur Anwendung
gelangt,
Fig. 5 eine schematische Darstellung, welche die ίο Verbindung der Bahnen der Elektrolytzufuhr und
-abfuhr veranschaulicht,
rungsform der Elektrodenkonstruktion gemäß den
v, mit einem Abstandshalter ausgestattet ist, der in der
Fig. 6 B eine Schnittdarstellung der bipolaren Einheit entsprechend der Schnittebene a-a in Fig. 6 A,
Fig. 6C eine Schnittdarstellung der bipolaren Einbo heit entlang der Schnittebene b-b,
Fig. 7 A eine Teildarstellung einer Draufsicht auf eine bipolare Einheit gemäß Fig. 6A, die. mit einer
Dichtung ausgestattet ist,
Fig. 7B eine Schnittdarstellung entsprechend der ή Schnittebene c-c in Fig. 7 A,
Fig. 8 A, 8B, 9 A, 9B, 1OA und 1OB Draufsichten
und Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von monoDolaren Einheiten, die in der monoDolaren
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- bzw. 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 Vieizani von Steiien direki 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, wobei beide Elektroden in Grillform oder
Gitterform vorliegen und jeweils auf beiden Seiten der Basisplatte 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 Verbundmetallplatten unter Verwendung
dieser Metalle hergestellt werden und diese Basisplatte kann, wenn erforderlich, an der Oberfläche aktiviert
werden; die 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, rostfreiem Stahl oder ans 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 Titanbasisplatte, einer aktivierten Titankathode 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 aann 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 hindurchgelangen
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
ίο 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 Spannungserhöhung aufgrund des Niederschlages
von Hammerschlag auf der Elektrode (speziell der Kathode) und die Bedeckung der Eiek-
-'<> 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,
r> so daß also die Produktivität pro Einheitsbodenraum erhöht wird.
Die erzeugten Gase verlassen schnell die Elektrode nf lä ;he und gelangen in den Raum, der zwischen
der Elektrode und der Basisplatte gebildet ist, und
i» 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.
r> 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,
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
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 Gitterforrn effektiv, bevor sie zur Bildung
einer Elektrodenkonstruktion angeordnet wird, aktiviert werden und kann dann genau an der Basisplatte
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 einhehliche Verteilung des Versorgungsstromes über die
gesamte Elektrode hinweg erreichen.
Der Ausdruck »Grillform«, wie er verwendet wurde, bedeutet nicht nur eine Konstruktion bzw.
Struktur entsprechend dem Mustereines sogenannten
Binsenschirmes (rattan screen), der aus geradlinigen Teilen zusammengesetzt ist, sondern auch eine Konstruktion,
die aus gekrümmten Teilen zusammengesetzt ist. Die Bezeichnung »Gitterform oder Schirm- '
form« soll weiter auch nicht nur ein üblich gewebtes oder geknüpftes Netzwerk umfassen, sondern auch
andere netzförmige Strukturen, wie beispielsweise ein ausgeweitetes Metallmaterial.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform nach der i"
Erfindung gelangt eine Verbundmetallplatte als Verbindungsteil zur Anwendung, welche durch Explosionsschweißen
hergestellt wird. Wenn eine Elektrode und eine Basisplatte nicht durch direktes Schweißen
miteinander verbunden werden können, wie dies bei ι · Kombinationen von Eisen und Titan der Fall ist, so
ist es möglich, beide Metalle durch Schweißen dadurch 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- ->>
lung hervorgerufen wird. Das Schweißen kann je nach Belieben durchgeführt werden. Eine Verbindung von
Titan mit Titan kann durch elektrisches Schweißen unter einer Edelgasatmosphäre durchgeführt werden.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform nach der «>
Erf.iidung 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 π
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. 4>
Elektrolytzellen 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 Leckstromes 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 besteht der Umfang der Elektrode aus einem Elektrodenbasisplattenteil,
der gegenüber der Elektrodenreaktion neutral ist, die nicht wesentlich bei der Elektrolytwirkung
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,
Vinylchiorid-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 Stromleitungsteil aus einem korrosionsbeständigen elektrischen
Leiter, der einheitlich ausgeführt ist und mit dem Elektrodenteil der monopolaren Konstruktion
abschließt, hergestellt und weiter 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 Elektrodenteil ausgerichtet bzw. mit diesem 711m Fluchten oehracht wnrHp 11m Ha« Flplrtrndenteil
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 öffnungen 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
Elektrolysefläche 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, ii dem 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, sehr einfach ist; und
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 Elektrodenrahmen 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 Poly-
vinylchlorid oder einem anderen Isoliermaterial bestehende Dichtung bezeichnet und besitzt eine öffnung
3' für die Aufnahme eines Klemmbolzens, besitzt weiter eine öffnung 4' 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 dadurch erhalten, indem man die Dichtung zwischen zwei benachbarte
Elektrodenrahmen 1 anordnet, von denen jeder eine Elektrode 6' trägt, so daß die Dichtuüg
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 il' 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 Elektrolytzuführkanal, der
durch Elektrolytzuführöffnungen 4 und 4' in dem Elektrodenrahmen 1 und der Dichtung ? geformt ist,
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u O l·· la·« 4«i
leneinheit 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 Elektrolytzuführöffnungen
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 Elektrodenrahmen 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 Einheitszellen 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 ge- i> wünschte Kapazität haben kann.
Gemäß Fig 4B gelangt der elektrische Strom zur zentralen monopolaren Anode und wird in zwei gleich
große Teilströme aufgeteilt, wobei jeder Teilstrom durch η Einheitszeiten fließt, die einen Zellenblock -'"
bilden, und iie 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 aneinander- -'"> klemmt.
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 Re- w
üuzierung 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 r> 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. 4d
Ein Beispiel der bipolaren Elektrodenkonstruktion, die in den Fig. 2A, 2B und 2C gezeigt ist, soll
In den Figuren ist mit 19 eine Elektrodenbasisplatte aus Titan bezeichnet; mit 20 ist eine Anode bezeich- v,
net, 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 >o 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 kürzer 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 b5
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einheitszelle vom Filter-Pressen-Typ, wie,diese in der zuvor
erwähnten japanischen Patentschrift 734615 beschrieben ist und die unter Verwendung der
Elektrodenkonstruktion 6' in der zuvor erwähnten Ausführungsform 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 abzuführen, 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 verfaßt. Ein Satz von Elektrolytzellen wird durch Aneinanderklemmen von η Zellenblöcken
erhalten.
In den Fig. 6 A, 6B, 6C, 7 A und 7B ist ein elektrisch
isolierender Elektrodenrahmen mit 1 bezeicnnet, von dem eine Anzahl unter Zwischenfügung der
Dichtung 7 angeordnet werden. Die zentrale Öffnung 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 Flüssigdichiuiig
ι ist jeweils iiiii ouilitzcii ο unu 7 am uucicii ich
und am unteren Teil ausgestattet. Wenn die ? 'ektrodenrahmen
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 Elektrödenbasisplattenabschnitt 19' 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 Aneinanderklemmung am oberen Abschnitt des Elektrodenrahmens J und des Abstandshalters 35 und an
die Flüssigdichtung 7 minimal halten. Auch ist der Leckwiderstand hoch, 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 6r 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 Elektrode nstruktur besitzt somit außerordentliche Vorteile.
DieFig. 8A.8B,9A,9B. 1OA, lOBund 11 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 trogförmigen Öffnungen 4
und 9 sind jeweils in jeder nutenförrnigen 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 flächenmaßig aktiviert wurde (wie in den Fig. 8 A und 8B gezeigt ist), oder kann aus einer
porösen Konstruktion bestehen, 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.
Dte Elektrodenkonstruktion nach der vorliegenden Erfindung kann für eine membranlose bipolare EIe ktrolvtzelle verwendet werden, um Alkalimetallhypocnlorite, Chlorate und Perchlorate usw. zu erzeugen, und ebenso für die Elektrolyse von Meerwasser.
Es läßt sich erkennen, daß die Elektrodenkonstruktion 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 trogförmigen Öffnungen 4,4', 5 und
5' und der Schlitze 8 und 9 in Fig. 1 verbindet mit einer Membran (die ebenfalls trogfömige Öffnungen
enthält). Weiter ist offensichtlich, daß sich die bipolare
Konstruktion gemäß Fig. 2 in Form einer bipolaren Elektrode für die Elektrolytzelle verwenden läßt, wie
sie in der US-Patentschrift 3468789, der japanischen Patentschrift Nr. 3750/74 beschrieben ist.
'' triebsweise der Elektrodenkonstruktion nach der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Betriebsbeispiel 1
Es wurden 120 Tonnen Natriumchlorat pro Monat
-i> dadurch hergestellt, indem man einen Strom vor
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.
- · (Gesamtkapazität 264 kA, effektive Stromdichte 29 A/dm:). Bei einer Stromkonzentration von 12 A Ί
einer Temperatur der Flüssigkeit von 60° C mit einei Zusammensetzung der Flüssigkeit entsprechend
120 g/l von NaQ und 450 g/l von NaQO, ergab sich
s» ein gutes Ergebnis entsprechend einem Stromwirkungsgrad von 95 Prozent und einer elektrischer
Energie von 5200 kWh pro Tonne von NaClO1.
r< Es wurden 4,08 Tonnen pro Monat Natriumchlorai
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)
welche entsprechend einer Anordnung einer grillför migen Ti-Fe-Elektrodenkonstruktion gemäß der
Fig. 6 A bis 7 B konstruiert war. (Gesamtkapazitäi 9 kA. effektive Stromdichte 27,8 A/dm2). Bei einei
Zusammensetzung des Elektrolyten entsprechen
ι-, 200 g/l von NaCl und 240 g/l von NaOO, betrug die
Temperatur der Flüssigkeit 55-60° C mit einei Stromkonzentration von 7.5 A/l, wobei sich eir
Stromverlust aufgrund des Leckstromes von wenigei als 0.5 Prozent ergab und an den Elektroden, insbe
v> sondere den Kathoden und den Elektrode nbasisplat
ten, keine Korrosion feststellbar war.
Die Erfindung schafft somit eine Elektrodenkon struktion für die Verwendung hauptsächlich in bipola
ren Elektrolytzellen vom Filter-Pressen-Typ für die
r, Elektrolyse von wäßriger Alkalihalogenidlösung, die
dadurch gekennzeichnet ist. daß eine Elektrode ir Grillform oder in Schirmform auf wenigstens ein«
Seite einer korrosionsbeständigen und elektrisch lei tenden Basisplatte unter Belassung eines geeignete ι
mi Spaltes angeordnet wird, und daß dann die Elektrode
an mehreren Stellen direkt oder über ein Verbindungs teil an die Basisplatte angeschweißt wird.
Claims (5)
1. Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle vom Rlter-Preß-Typ mit isolierendem Rahmen und mit räumlich
voneinander getrennten und durchbrochenen aktiven 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 Belassungeines 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. Elektrodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteü
(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 Basisplatte (19) mit zwischengesetzten
Dichtungen (7) in einer zentralen öffnung eines Elektrodenrahmens (1) eingepaßt ist, und daß ein
Abstandshalter (35/ an eaiem Basisplattenabschnitt vorgesehen ist, der zwischen dem Rahmen
(1) und der Elektrode (6') ge. :gen 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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