DE2721958A1 - Metallelektrode fuer elektrolyseapparate zum elektrolytischen herstellen von chlor - Google Patents

Metallelektrode fuer elektrolyseapparate zum elektrolytischen herstellen von chlor

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DE2721958A1
DE2721958A1 DE19772721958 DE2721958A DE2721958A1 DE 2721958 A1 DE2721958 A1 DE 2721958A1 DE 19772721958 DE19772721958 DE 19772721958 DE 2721958 A DE2721958 A DE 2721958A DE 2721958 A1 DE2721958 A1 DE 2721958A1
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DE
Germany
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metal
conductor rails
metals
tubes
metal electrode
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DE19772721958
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English (en)
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Werner Dipl Ing Bender
Dieter Dr Bergner
Kurt Dipl Ing Hannesen
Wolfgang Dipl Ing Mueller
Wilfried Schulte
Peter Steinmetz
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

  • Gegenstand der Erfindunq ist eine Metallelektrode für
  • Elektrolyseapparate zum elektrolytischen Herstellen von Chlor.
  • Metallelektroden für Elektrolyseapparate zum elektrolytischen Herstellen von Chlor sind bekannt. Sie bestehen aus einer meist gitterförmigen, elektrolytisch wirksamen Elektrodenfläche, die über sogenannte Sekundärleiterschienen mit sogenannten Primärleiterschienen verbunden sind. Die Primärleiterschienen weisen Gewindemuffenauf, in die die Stromzuleitungen eingeschraubt sind. Die Elektroden sind aus passivierbaren Metallen wie Titan, Niob, Tantal oder deren Legierungen gefertigt, deren wirksame Fläche mit einem Metall und/oder Metalloxid der Platingruppe aktiviert ist.
  • Von Nachteil ist bei den Metallelektroden die schlechte Stromverteilung auf der wirksamen Fläche wegen der geringen elektrischen Leitfähigkeitswerte der passivierbaren Metalle Titan, Niob und Tantal. Die elektrische Leitfähigkeit des am meisten verwendeten Titans beträgt nur ca. 1/30 der von Kupfer; das bedeutet, daß,un Spannungsverluste in den Zuführungen und innerhalb der Elektrode selbst kleinzuhalten, große Leitungsquerschnitte mit entsprechend hohen Material-und Verarbeitungskosten erforderlich werden. Weder durch verhältnismäßig massive Elektrodenplatten aus massivem oder gesintertem Metall noch durch eine entsprechend erhöhte Anzahl von durch Titan geschützten Kupferzuleitungen, wodurch kleinere Bezirke mit Strom versorgt werden können, haben zur Verbesserung der Stromverteilung bzw. zur Verringerung der Material- und Verarbeitungskosten beigetragen.
  • Es besteht demnach die Aufgabe, eine bezüglich Stromverteilung verbesserte Metallelektrode zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens die Primärleiterschienen als Rohre ausgebildet sind, in deren Innenräume Metallstäbe angeordnet sind, die in einem unter Betriebstemperatur vorwiegend flüssigen, stromleitenden Material eingebettet sind.
  • Selbstverständlich können neben den Primärleiterschienen auch die Sekundärleiterschienen als Rohre ausgebildet sein, in deren Innenräume Metallstäbe angeordnet sind, die von einem unter Betriebstemperatur vorwiegend flüssigen, stromleitenden Material umgeben sind. Die rohrförmigen Leiterschienen können aus Titan, Niob, Tantal oder einer Legierung dieser Metalle oder aus einem gesinterten Metall oder oxydkeramischen Material bestehen.
  • Wird die Metallelektrode als Kathode verwendet, können die rohrförmigen Leiterschienen aus Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom oder aus einer Legierung dieser Metalle bestehen. Die Zwischenräume zwischen den Rohren und den eingeschobenen Metallstäben sind mit vorwiegend niedrig schmelzenden Metallen oder Legierungen wie Wood's Metall, Roses Metall oder Lipowitz Metall, Natrium, Kalium oder deren Legierungen oder mit einem anderen stromleitenden Material, wie Metalloxiden oder Graphit, welche mit Metallegierungen getränkt sein können, gefüllt.
  • Die rohrförmigen Leiterschienen werden nach der Füllung mit der niedrig schmelzenden Legierung etwa durch Aufschrauben von Kappen, Zuschweißen oder dergleichen nach außen hin verschlossen.
  • Die niedrig-schmelzenden Materialien besitzen zwar im Vergleich zu Kupfer auch eine schlechte elektrische Leitfähigkeit; der Strom hät aber in ihnen nur eine kurze Weglänge zu überwinden.
  • Außerdem sind die Berührungsflächen sehr groß, so daß nur eine geringe spezifische Belastung auftritt.
  • Die erfindungsgemäße Metallelektrode läßt sich als Anode und auch als Kathode verwenden bevorzugt wird sie jedoch als Anode verwendet.
  • Die erfindungsgemäße Metallelektrode wird anhand der Figuren in beispielsweiser Ausführung erläutert: Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Elektrode in Aufsicht.
  • Figur 2 zeigt die Elektrode gemäß Figur 1 in Seitenansicht.
  • Figur 3 zeigt einen Teilausschnitt aus einer Elektrode in Seitenansicht, teilweise geschnitten.
  • Figur 4 zeigt den Schnitt IV - IV der Elektrode gemäß Figur 3.
  • Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Elektrode mit Ausgestaltung der Primärleiterschiene.
  • Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus einer Elektrode mit variierter Ausgestaltung der Primärleiterschiene.
  • Figur 7 zeigt eine Verbindung von Primär- und Sekundärleiterschiene in perspektivischer Ansicht.
  • Figur 8 zeigt den Schnitt VIII - VIII der Figur 9.
  • Figur 9 zeigt die Draufsicht von Figur 7 teilweise geschnitten.
  • Die wirksame Elektrodenfläche 1 ist über Sekundärleiterschienen 2 mit Primärleiterschienen 3 verbunden. Die Primärleiterschienen sind mit Gewindemuffen 4 zur Aufnahme der. Stromzuführungen versehen. Die Gewindemuffe 4 kann in einem Block 5 aus passivierbarem Metall angeordnet sein, der mit der Primärleiterschiene 3 verbunden ist. 6 deutet das Gewindeloch in der Gewindemuffe 4 an. Mindestens die Primärleiterschienen 3 sind als Rohre ausgebildet. Es können Rohre mit quadratischem, rechteckigem, rundem oder sonstigem Querschnitt verwendet werden. Unabhängig vom Querschnitt und der Art, ob massiv oder als Rohr ausgebildet werden diese Leiterschienen in allen Figuren mit 2 bzw. 3 bezeichnet.
  • Die wirksamen Elektrodenflächen 1 können aus Rundstäben, Streckmetall, Drahtnetzen, Lochblechen, gesintertem Material oder dergleichen bestehen.
  • Die Elektrodenfläche 1, die Blöcke 5, die Primär-3 und Sekundärleiterschienen 2 sind an den Stellen 7 miteinander verschweißt. In den rohrförmigen Leiterschienen 2 und 3 sind Metallstäbe 8 und 9 aus elektrisch gut leitendem Material, wie z.B. Cupfer, Aluminium, Silber und Legierungen, angeordnet. Ihre Querschnittsform entspricht zweckmäßigerweise dem des sie umgebenden Rohres. Der Zwischenraum zwischen Metallstab und der Innenwand der rohrförmiqen Leiterschiene ist mit einem Material 10 ausgefüllt, das bei Betriebstemperatur der Elektrode vorzugsweise flüssig ist.
  • Hieraus ergibt sich eine innige stromleitende Verbindung zwischen dem gut leitenden Metallstab (z.B. Kupfer) und dem schlechter leitenden passivierbaren Material über eine große Fläche, so daß insgesamt eine gut leitende Kombination entsteht. Nicht dargestellt ist die Stromzuführung über Kabelanschlüsse an die Gewindemuffen 4, die ihrerseits wieder geschützt werden kann durch nicht gezeichnete Hülsen aus passivierbarem Material die auf die Blöcke 5 aufgeschweißt werden.
  • In den Figuren 5 und 6 sind Alternativen gezeigt, wie die stromführenden Leiterschienen 2 und 3 aussehen können.
  • Es kann sich bei den rohrförmigen Leiterschienen 3 um kreisförmige, quadratische, rechteckige oder Rohre anderer Form handeln, ebenso können die eingeschobenen Metallstäbe 8 die verschiedenartigsten Querschnittsformen aufweisen. Auch können die Metallstäbe 8 einen Teil der wirksamen Elektrodenfläche 1 bilden oder in diese eingelassen sein (nicht dargestellt). Bedingung ist nur, daß die Zwischenräume zwischen den rohrförmigen Leiterschienen und den eingeschobenen Metallstäben mit einem gut leitenden, bei Betriebstemperatur vorzusweise flüssigen Material 10 gefüllt sind. In den Figuren 5 und 6 ist weiter dargestellt, wie die Verbindungen der Leiterschienen untereinander aussehen können. In Figur 5 ist die Primärleiterschiene 3 in eine entsprechende Auskehlung 11 der Sekundärleiterschiene 2 eingelassen und dort angeschweißt.
  • Die Sekundärleiterschiene 2 ist ihrerseits an der wirksamen Elektrodenfläche 1 angeschweißt. In Figur 6 ist die Primärleiterschiene 3 durch eine Verschränkung 12 mit der Sekundärleiterschiene 2 verbunden. Ziel dieser Maßnahmen ist, die Länge der SchweiSnaht 7 zu vergrößern, um einen guten Stromübergang zu erhalten.
  • Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen den Stromübergang von einer Leiterschiene 3 auf eine Leiterschiene 2, bei dem die Leiterschiene 2 ebenfalls rohrförmig ausgebildet und mit einem Metallstab in ihrem Innenraum versehen ist. Die Leiterscheinen, als Vierkantrohre ausgebildet, sind rechtwinklig übereinander gelegt. Die Leiterschienen 2 und 3 haben an ihren Kreuzungspunkten je eine übereinander passende Ausnehmung 13, die nach der Montage ebenfalls mit stromleitendem Material 10 gefüllt ist, wodurch die Metallstäbe 8 und 9 über dieses Material 10 elektrisch leitend mit den Rohren 2 und 3 verbunden werden.
  • L e e r s e i t e

Claims (4)

  1. Metallelektrode für Elektrolyseapparate zum elektrolytischen Herstellen von Chlor PATENTANSPRUCHE 1. Metallelektrode für Elektrolyseapparate zum elektrolytischen Herstellen von Chlor bestehend aus einer wirksamen Elektrodenfläche, die über Sekundärleiterschienen mit Primärleiterschienen verbunden ist, wobei die Primärleiterschienen mit Gewindemuffen zur Aufnahme der Stromzuleitungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Primärleiterschienen als Rohre ausgebildet sind, in deren Innenräume Metallstäbe angeordnet sind, die in einem unter Betriebstemperatur vorwiegend flüssigen, stromleitenden Material eingebettet sind.
  2. 2. Metallelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Leiterschienen aus Titan, Niob, Tantal oder einer Legierung dieser Metalle oder aus einem gesinterten Metall oder oxydkeramischen Material bestehen.
  3. 3. Metallelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Leiterschienen aus Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom oder einerLegierung dieser Metalle bestehen.
  4. 4. Metallelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den rohrförmigen Leiterschienen und den darin angeordneten Metallstäben mit niedrig schmelzenden Metallen oder Legierungen wie Wood's Metall, Roses Metall oder Lipowitz Metall, Natrium, Kalium oder deren Legierungen oder einem anderen stromleitenden Material wie Metalloxiden oder Graphit, welches mit Metalllegierungen getränkt sein kann, gefüllt sind.
DE19772721958 1977-05-14 1977-05-14 Metallelektrode fuer elektrolyseapparate zum elektrolytischen herstellen von chlor Withdrawn DE2721958A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2471423A1 (fr) * 1979-12-08 1981-06-19 Heraeus Elektroden Electrode pour cellules d'electrolyse, notamment pour cellules a cathode de mercure
EP0035131A1 (de) * 1980-03-03 1981-09-09 Conradty GmbH & Co. Metallelektroden KG Gasentwickelnde Metallelektrode für elektrochemische Prozesse
US4557818A (en) * 1983-07-13 1985-12-10 Basf Aktiengesellschaft Gas-evolving metal electrode
US5290410A (en) * 1991-09-19 1994-03-01 Permascand Ab Electrode and its use in chlor-alkali electrolysis

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US4379742A (en) 1980-03-03 1983-04-12 Conradty Gmbh Co. Metallelektroden Kg Gas-generating metal electrode for electrochemical processes
US4557818A (en) * 1983-07-13 1985-12-10 Basf Aktiengesellschaft Gas-evolving metal electrode
US5290410A (en) * 1991-09-19 1994-03-01 Permascand Ab Electrode and its use in chlor-alkali electrolysis

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