DE2622068A1 - Rahmen fuer bipolare elektrolysezellen - Google Patents

Description

"Rahmen für bipolare Elektrolysezellen"

Die Erfindung bringt einen Rahmen für bipolare Elektrolysezellen in der Art von Filterpressen, der einen unteren der Elektrolyse zugeordneten Teil und einen oberen Teil zur Gasabführung besitzt. Eine Platte oder eine Druckstange oder Drücker erstreckt sich quer durch den Rahmen unmittelbar über den unteren Teil zur Trennung von Anolyt und Katholyt und zur Begünstigung der Gasentwicklung. Der Rahmen umfaßt auch getrennte Kammern in dem oberen Teil zum Auffangen der bei der Elektrolyse aus dem Elektrolyt entwickelten Gasen.

Bekanntlich stellt der Rahmen bei Filterpressen-Elektrolysezellen das grundlegende, sich immer wiederholende Element dar. Der Rahmen wirktals Trennung zwischen Anode der einen

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Zelle und Kathode der benachbarten Zelle. Insgesamt stellt also eine Filterpressen-Zelle eine Reihe von Kathoden, Anoden und dazwischen angeordnetem Rahmen dar". Bisher wurde bei Filterpressen-Zellen das Hauptgewicht der Entwicklung der Elektrodenkonstruktionen und dem Diaphragma beigemessen und nur sehr wenig Beachtung dem Rahmen und dessen Verbesserungsmöglichkeiten geschenkt. Aus der US-PS 3 836 448 ist ein Rahmen für Filterpressen-Zellen bekannt, der unterteilt ist in eine obere und eine untere Zone. Die obere Zone dient zum Auffangen der Gase bei der Elektrolyse, die im Bereich der unteren Zone stattfindet. Eine Vielzahl von Öffnungen befinden sich in den Rahmen, um eine Kommunikation oder Verbindung dieser zwei Zonen zu ermöglichen. Bei diesen bekannten Zellen müssen die Rahmen von der Kathode und Anode getrennt sein und dürfen keine elektrisch isolierenden Trennungen aufweisen. Die Rahmenkonstruktion ist komplexer Art, da getrennte Rahmen für Anode und Kathode zur Verfügung stehen müssen. Auch die Notwendigkeit, keine elektrisch-isolierende Trennung zu haben, erfordert eine spezielle Konstruktion und dies macht diese und deren Herstellung aufwendig.

Aus der US-PS 3 252 883 ist ein Rahmen für eine Diaphragma-Elektrolysezelle bekannt. Die bei der Elektrolyse entwickelten Gase werden durch seitliche, im Abstand angeordnete Abführungen abgeleitet. Das Diaphragma muß im wesentlichen den ganzen Raum innerhalb des Rahmens erfüllen. Man kann also einen solchen Rahmen nicht anwenden bei einem Elektrolyseverfahren, welches ohne Diaphragma arbeitet oder dessen Diaphragma nicht den gesamten Raum innerhalb des Rahmens einnimmt. Dadurch wird die allgemeine Anwendbarkeit der Rahmen e inge s chränkt.

Die Erfindung wird nun näher beschrieben an einem Rahmen verbesserter Konstruktion für die Elektrolyse einer Kochsalzlösung. Der Rahmen zeichnet sich aus durch lange Arbeits-

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fähigkeit und leichte Montage.

Wie erwähnt, umfaßt der erfindungsgemäße Rahmen einen ersten oder unteren Teil und einen zweiten oder oberen Teil. Der untere Rahmenteil "begrenzt den Elektrodenbe.-reich, in dem die Elektrolyse stattfindet. Der obere Teil ist unterteilt und jede Kammer dient zur Aufnahme eines Gases. Innere Sammelrohre leiten das Gas in die entsprechende Kammer. Quer über dem Rahmen erstreckt sich eine Platte zwischen dem oberen und dem unteren Teil. Diese Platte trennt die Anolyt- und Katholytprodukte unmittelbar über dem unteren Teil. Der erfindungsgemäße Rahmen zeichnet sich auch aus durch besondere Maßnahmen zur Abdichtung und zur Handhabung.

Die Erfindung wird an den Figuren weiter erläutert.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Rahmen für eine Filterpressen-Elektrolysezelle und Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Rahmens aus Figur 1 entlang 2-2.

Der Rahmen 10 für eine bipolare Filterpressen-Elektrolysezelle besteht aus einem ersten oder unteren Teil oder Zone und einem zweiten oder oberen Teil oder Zone 14. Der untere Teil 12 begrenzt den Elektrodenbereich, in dem die Elektrolyse stattfindet. Der obere Teil dient zum Auffangen der Gase. Der Rahmen 10 wird gebildet von einer integralen Einheit, die beispielsweise durch Spritzgießen aus einem Kunststoff hergestellt worden ist, der mit den Elektrolyten verträglich ist wie gegebenenfalls verstärktes oder gefülltes Polypropylen.

Der Rahmen weist einen Rand 16 am Umfang und einen Mittenbereich 18 auf. Der Teil des Rahmens, der sich abwärts vom Mittenbereich 18 erstreckt, begrenzt den unteren Teil 12.

Wie deutlich aus der Figur 2 hervorgeht, ist der Mittenbereich 18 aufgebaut aus einem T-Stück 20, aufgebaut aus Längsteil 22 und den Querstücken 24,26, wovon das Querstück 24 zur Anodenseite und das Querstück 26 zur Kathodenseite liegt.

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Die Querstücke 24,26 weisen eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 23,25 auf, über die die Gasabführung, wie später erläutert wird, möglich ist.

Der Längsteil 22 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 28 versehen, durch die bipolare Verbindungen 30 reichen. Obwohl beliebige bipolare Verbindungen brauchbar sind, wird ein Mittenbereich · zur Aufnahme der bipolaren Verbindungen nach US-PS 3 788 966 bevorzugt.

Bekanntlich tragen die bipolaren Verbindungen 30 die Anode 32 und die Kathode 34. Der Abstand zwischen Anode 32 und Längsteil 22 bildet die . Anodenkammer und der Raum zwischen Kathode 34 und Längsteil 22 die Kathodenkammer.

Für übliche entwickelte Elektroden

vorgesehen, die ist eine Vielzahl von Stütznasen 36 zur weiteren Abstützung der Elektroden aus dem Mittenbereich vorstehen können. Diese Stütznasen sind im allgemeinen angeformt an den Längsteilen 22 und stehen von diesem im wesentlichen senkrecht ab.

Unterhalb des freien Endes des Querstücks 24 befindet sich eine Platte 38, die sich über den Mjttenbereich des Rahmens 10 erstreckt und an das Querstück 24 z.B. angeschweißt ist. Diese Platte trennt unmittelbar über dem Mittenbereich die Anolyt- und Katholytprodukte benachbarter Zellen. Wie aus Figur 2 hervorgeht, weist die Platte an ihrem freien Ende eine Vertiefung 40 auf, die für die Aufnahme von z.B. einem Diapharagma 42 dienen kann. Die Fixierung des Diaphragmas 42 in der Vertiefung 40 kann auf beliebige Weise geschehen.

Der obere Teil 14 des Rahmens weist eine Vielzahl von Kammern oder Sammelkanälen 44,46,48 auf, welche entweder mit der Anolyt- oder Katholytseite des unteren Teils 12 über die Öffnungen 23 oder 25 in Verbindung stehen. Wie aus der Figur

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hervorgeht, stehen die Sammäkanäle 44,48 mit der Anodenseite und der Sammelkanal 46 mit der KathodenseitetLn Verbindung. An den Endplatten der Filterpressen-Zelle finden sich die entsprechenden Gasabführungen.

Die Platte ist besonders wirksam bei Zellen mit Asbestdiaphragmen, da sie einen Raum über dem Diaphragma zur Ableitung der Gase in den oberen Teil 14 bietet. Die Ableitung der Gase auf diese Weise verringert die Turbulenz des Elektrolyten an der oberen Kante des Diaphragmas, wodurch dessen Arbeitsfähigkeit verlängert wird. Die entwickelten Gase gelangen über die Öffnungen 23,24 in den oberen Teil.

Der Rahmen 10 hat am unteren Rand die Sammelkanäle 50,52, die über die Öffnungen 54,56 mit den Bohrungen 58,60 verbunden sind. Die Bohrungen 58,60 sind enger als ihre Öffnungen 54,54, um Stromverluste zwischen den Zellen durch Elektrolyten zu verringern. Die eine Bohrung geht in die Anodenkammer und die andere in die Kathodenkammer. Der eine Sammelkanal 50 bzw. 52 führt somit Elektrolyt zu und der andere ab.

Wie bereits erwähnt, ist der Mittenbereich vertieft innerhalb des Randes 16. Dadurch kann das Tragnetz von einem abgeschiedenen Diaphragma in den Rahmen montiert werden, wobei sich das Tragnetz innerhalb der Vertiefung der Platte befindet. Die Befestigung des Diaphragmas kann mit Hilfe von Stiften in die Ecklöcher 62 erfolgen. Auch läßt sich eine Kunststoffolie als Diaphragma verwenden. In diesem Fall wird eine Abdichtung am Rand vorgenommen sowie zwischen Platte und Drücker. Zur Verhinderung einer Zerstörung durch entwickelte Gase an der Kathodenseite und zur Erleichterung der Gasabführung sowie für eine sichere Abdichtung am oberen Ende des Diaphragmas ist erfindungsgemäß ein Druckstab oder Drücker vorgesehen. Dieser Druckstab 64 erstreckt sich quer über den Rahmen 10, in dessen vertieften Teil. Die Anwendung eines

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Druckstabes ist in einer anderen Anmeldung näher beschrieben.

Wie den Figuren entnommen werden kann, befinden sich auf beiden Seiten des Rahmens Handgriffe 66,68, die über die Schultern 70,72 auf d§i Trägemder Filterpressen, wie sie im allgemeinen üblich sind, aufsitzen. Die Handgriffe sind vorzugsweise an den Rand des Rahmens angeformt. Auf den Seiten des Rahmens befinden sich ein Paar von Vorsprüngen 74,76,78,80 unterhalb der Handgriffe 66,68 und weisen vorzugsweise Bohrungen 82 auf.

Die Vorsprünge 74,76,78 und 80 tragen die Schutzstäbe (nicht gezeigt) der Filterpressen-Zelle, die sich durch die Bohrungen 82 erstrecken. Diese Sicherheitsstäbe werden bekanntlich angewandt, um ein Öffnen der Presse Infolge eines Fehlers zu vermeiden. Der Stab hält auch den Rahmen in der Zelle, wenn die Presse aufgemacht wird, um einen beschädigten Rahmen oder ein Diaphragma oder dergleichen auszuwechs ein.

Über dem oberen Bereich 14 befindet sich eine Öffnung 84 (Figur 1),mit deren Hilfe ein Aufheben des Rahmens während des Zusammenbaus der Filterpresse möglich ist.

In der Figur ist dies zwar nicht angedeutet, jedoch kann sich um den Rahmen eine Dichtung befinden. Die Sammelkanäle und Leitungen können jeweils mit Dichtungen versehen sein. Eine Rahmendichtung wird an beiden Seiten des Rahmens vorgesehen.

Der Rahmen nach der Erfindung eignet sich besonders für diefcihloralkalielektrolyse aufgrund der automatischen Trennung der Reaktionsprodukte.

Patentansprüche:

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Rahmen für eine bipolare Filterpressen-Elektrolysezelle, gekennzeichnet durch einen äußeren Rand, ein T-Stück, welches in dem Rand angeordnet ist und zur Trennung der Kathoden- und Anodenseite dient, wobei der untere Teil des Rahmens den Bereich begrenzt, in der die Elektrolyse stattfindet_tund der obere Teil zum Sammeln und Abführen der bei der EMctrolyse gebildeten Gase dient, und eine Platte vorgesehen ist, die mit dem T-Stück an der Anodenseite verbunden ist.

2. Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Rahmens über dem mittleren T-Stück zumindest einen Sammelkanal in Verbindung mit der Kathodenkammer und zumindest einen mit der Anodenkammer aufweist, welche in den Rahmen eingeformt sind und den oberen Teil begrenzen.

3. Rahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstücke des T-Stücks eine Vielzahl von Öffnungen 23,25 zur Abführung der bei der Elektrolyse gebildeten Gase aus den Kammern in die Sammelkanäle aufweisen.

4. Rahmen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite des Rahmens ein Handgriff vorgesehen ist, der eingreift in die Tragvorrichtung der Filterpressen-Elektrolysezelle, zumindest an jeder Seite des Rahmens ein Vorsprung vorliegt, welche die Sicherheitsstäbe der Filterpressen-Zelle tragen und eine Öse oben am Rahmen für dessen Handhabung vorgesehen ist„

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