DE2823556A1

DE2823556A1 - Elektrolysezellen-reihe aus einer vielzahl von elektrolysezellen-einheiten

Info

Publication number: DE2823556A1
Application number: DE19782823556
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph Kubrin; Gerald Reuben Pohto
Original assignee: Diamond Shamrock Corp
Current assignee: Diamond Shamrock Corp
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1978-12-14
Also published as: FR2393082A1; GB1571272A; NL7805862A; US4108752A; JPS53149174A; SE7806196L

Description

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Anmelder:

Diamond Shamrock Corporation, 1100 Superior Avenue, Cleveland, Ohio, USA

Titel:

Elektrolysezellen-Reihe aus einer Vielzahl von Elektrolysezellen-Einheiten.

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Beschreibung

Elektrolysezellen-Reihe aus einer Vielzahl von Elektrolvsezellen-Einheiten

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrolysezellen und bezieht sich insbesondere auf eine Elektrolysenzellen-Reihe, die aus einer Vielzahl von einzelnen, in sich abgeschlossenen Elektrolysezellen-Einheiten und Vorrichtungen zum elektrischen Verbinden derselben zusammengesetzt ist.

Die Herstellung großer Mengen von Chlor und Natronlauge (Natriumhydroxid), die zur Deckung des Bedarfs einer modernen Gesellschaft benötigt werden, hat für die Erzeugung dieser wesentlichen Produkte zur Entwicklung und nahezu ausschließlichen Anwendung der Elektrolyse von wäßrigen Lösungen von Natriumchlorid geführt.

Drei Haupttypen von Elektrolysezellen sind allgemein im Einsatz. Anfänglich wurde die sogenannte Quecksilberzelle benutzt, in der eine den Elektrolyten bildende Sole oder Salzlösung in einer Zelle elektrolysiert wurde, die mit einer Kathode aus flüssigem Quecksilber und einer von dessen Oberfläche im Abstand angeordneten Anode arbeitete, um Chlorgas und Natriumamalgam zu erzeugen. Das Produkt-Amalgam wurde dann aufgearbeitet, um das Natrium in Form von Natriumhydroxid zu gewinnen.

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In jüngerer Zeit wurden Diaphragma-Elektrolysezellen entwickelt, die heute den größten Teil der Chlor- und Natronlaugeproduktion liefern.

Eine Diaphragma-Elektrolysezelle besteht aus einem Paar Elektrodenkammern, die durch ein Diaphragma, das gewöhnlich aus Asbest oder modifiziertem Asbest hergestellt ist, voneinander getrennt sind, wobei die eine Kammer eine Anode, die andere eine Kathode enthält. Im Betrieb der Elektrolysezelle wird in die Anodenkammer eine Sole oder Salzlösung (wäßrige Natriumchloridlösung) kontinuierlich eingespeist. Der hydraulische Druck bewirkt, daß die Salzlösung durch das Diaphragma hindurch in die Kathodenkammer strömt. Um die Rückwanderung von Hydroxylionen so gering wie möglich zu halten, wird eine Strömungsgeschwindigkeit der Salzlösung größer als die Umsetzungsgeschwindigkeit gehalten. An der Anode wird Chlorgas erzeugt, während sich an der Kathode Wasserstoffgas entwickelt, wobei sich Natriumionen mit der durch die Elektrolyse des Wassers entstehenden Hydroxylgruppe verbinden, um Natriumhydroxidlösung zu bilden. Der Katholyt ist somit eine Lösung von Natriumhydroxid, nicht umgesetztem Natriumchlorid und anderen Verunreinigungen, die weiter behandelt werden muß, um "reine" konzentrierte Natriumhydroxidlösung zu erhalten. Restnatriumchloridlösung wird zur weiteren Behandlung in die Elektrolysezelle zurückgeleitet.

Dimensionsbeständige Anoden und verschiedene Beschichtungsmassen hierfür haben höhere Zellen-Wirkungsgrade ermöglicht, da der Zwischenabstand zwischen der Anode und der Kathode bedeutend verkleinert werden kann.

Verglichen mit der Verwendung eines Trenndiaphragmas ermöglicht die Anwendung der dimensionsbeständigen Anode mit einer im wesentlichen hydraulisch undurchlässigen Ionenaustausch-Membran als Trennteil zwischen Anode und Kathode einen noch höheren Zellen-Wirkungsgrad und eine beträchtliche Senkung der Produktionskosten.

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Membran-Elektrolysezellen lassen eine Wanderung vom Anolythen zum Katholyten nur für "bestimmte Ionen zu. Daraus ergibt sich eine wesentliche Erhöhung des Reinheitsgrades der Natronlauge im Katholyten, da die meisten metallischen Verunreinigungen und Chlor im Anolythen zurückgehalten werden. Die Kosten für die nach der Elektrolyse vorgenommene Reinigung werden somit beträchtlich gesenkt. Außerdem erzeugen Membran-Elektrolysezellen eine Natronlauge von höherer Konzentration als Diaphragma-Elektrolysezellen, wodurch die Kosten für eine Anreicherung nach der Elektrolyse gesenkt oder vermieden werden.

Für die Erzeugung von Chlor, Alkalihydroxiden und Wasserstoff sind zur Erhöhung der Produktion und des Wirkungsgrades von Elektrolysezellen Filterpressen-Bauweisen vorgeschlagen worden, mit dem Ziel, mehrere Elektrolysezellen in Reihe oder parallel zu schalten.

Bei einer Elektrolysezelle in Filterpressen-Bauweise mit bipolaren Elektroden sind mehrere Elektrolysezellen-Einheiten nach Art einer Filterpresse in Hintereinanderanordnung miteinander verbunden, wobei jede Elektrode, ausgenommen die Elektroden an den Enden der Reihe, an einer Seite als Anode und an der anderen Seite als Kathode wirkt. Der Raum zwischen einander benachbarten bipolaren Elektroden ist durch ein Trennteil, z.B. ein Diaphragma, ein modifiziertes Diaphragma oder eine Membran in Anoden- und Kathodenkammern unterteilt. In den meisten Fällen wird eine Alkalihalogenid-Lösung in die Anodenkammer oder den Anodenraum eingespeist, in der an der Anode Halogengas erzeugt wird. Alkaliionen wandern durch das Trennteil hindurch zur Kathodenkammer oder Kathodenraum, um dort Alkalihydroxid zu bilden, während an der Kathode Wasserstoffgas freigesetzt wird. Das Produkt Alkalihydroxid im Katholyten wird dann je nach Bedarf aufgearbeitet, um die angestrebte Reinheit zu erhalten.

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Eine bipolare Elektrode ist eine Elektrode ohne direkte metallische Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle und von der, wenn elektrischer Strom durch die Elektrolysezelle geleitet wird, eine Fläche als Anode und die entgegengesetzte Fläche als Kathode wirkt.

Zwar ermöglicht die nach Art einer Filterpresse aufgebaute Elektrolysezelle gewisse Einsparungen bei den Betriebskosten, jedoch muß der gesamte Zellenaufbau demontiert werden, damit irgendwelche gestörte Zellen bauteile ausgebaut und ausgewechselt werden können. Während dieser Zeit ist die gesamte Elektrolysezelle für die zur Wartung und Reparatur benötigte Zeitspanne außer Betrieb. Der Verlust an Betriebszeit verringert somit die Betriebskosteneinsparungen, die durch die Anwendung dieser Bauweise gewonnen wurden.

In der US-PS 3 242 059 ist eine Elektrolysezellen-Reihe in Filterpressen-Bauweise beschrieben, bei der eine Vielzahl von Anoden-Kathoden-Paaren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei die Elektroden in Reihe geschaltet sind, um bipolare Elektroden zu bilden. Die Verbindung ist durch gewellte Bleche aus Titan hergestellt, welche auch die Elektrolyte einander benachbarter Elektrolysezellen trennen. Wenn irgendein Bauteil der Elektrolysezellen-Reihe dieses Typs ausgewechselt werden muß, muß die gesamte Reihe abgeschaltet werden, da sie aufbaumäßig eine Einheit bildet.

Zur Milderung des in der völligen Abschaltung und Demontage einer Elektrolysezellen-Reihe liegenden Problems sind verschiedene Typen von geschlossenen, von Einzelzellen gebildeten und in Reihe geschalteten Einheiten vorgeschlagen worden. Die Zellen-Einheiten sind jedoch im allgemeinen mittels einer Vielzahl von schweren, außenliegenden Stromleitungsstangen oder -schienen in Reihe miteinander verbunden, wodurch eine Anode einer Zelle mit der Kathode einer benachbarten Zelle verbunden ist. Ein Verbinder dieses Typs ist in der US-PS 3 565 783 beschrieben. Selbst bei Verwendung

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des außenliegenden Verbinders dieses Typs bleibt ein beträchtlicher Verlust an Produktionszeit durch das Entfernen und Wiederanbringen der Befestigungsmittel, mit denen die
Stromleitungsschienen mit den Zellen-Einheiten verbunden
sind.

In der US-PS 4 017 375 ist eine Zellen-Einheit eines anderen Typs beschrieben; mehrere Zellen-Einheiten sind miteinander verschweißt, um eine nach Art einer Filterpresse aufgebaute Elektrolysezellen-Reihe mit bipolaren Elektroden zu erhalten. Bei dieser Bauweise sind zwischen zwei benachbarten Zellen-Einheiten elektrisch leitende Streifen oder Bänder angeordnet, die an beide Zellen-Einheiten angeschweißt sind, um
zwischen ihnen eine elektrische Verbindung herzustellen und einen Luftspalt für Kühlluft zu schaffen. Der gesamte
Filterpressenaufbau wird dann mit Beton ummantelt, um gegen Korrosion zu schützen und eine kräftige Konstruktion zu
schaffen, welche die Klemmkräfte bei einem Filterpressen-Aufbau aufzunehmen vermag. Wie bei anderen Filterpressen-Bauweisen ist eine Demontage der gesamten Elektrolysezellen-Reihe notwendig, damit irgendein gestörtes oder abgenutztes Bauteil ausgewechselt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Elektrolysezellen-Reihe mit einer Vielzahl von einzelnen Zellen-Einheiten zu
schaffen, bei der eine beliebige Zellen-Einheit gegen eine
gleiche Zellen-Einheit rasch und bequem auswechselbar ist,
ohne daß der Betrieb der übrigen Zellen in der Reihe während eines längeren Zeitraumes unterbrochen wird, und die hinsichtlich der Materialkosten wirtschaftlich herstellbar ist und mit geringen Kosten installiert und gewartet werden
kann. Ferner soll bei einer Elektrolysezellen-Reihe in
Filterpressen-Bauweise die Vielzahl der einzelnen Zellen
nicht durch schwere, außenliegende elektrische Verbinder
oder durch Miteinanderverschweißen verbunden sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet.

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Erfindungsgemäß hat eine ausbaubare Elektrolysezellen-Einheit für eine nach Art einer Filterpresse aufgebaute Elektrolysezellen-Reihe ein Paar zueinanderpassender Schalen mit je einer schalenförmigen Vertiefung und einem die Vertiefung umschließenden Umfangsflansch, wobei die Schalen an ihrem Umfang an den Umfangsflanschen so miteinander verbunden sind, daß die Vertiefung jeder Schale gegen die Vertiefung der mit ihr verbundenen Schale weist. Dazwischen ist ein im wesentlichen ebenes Trennteil angeordnet. Die Vertiefung einer Schale und die entsprechende ebene Seite des Trennteils bilden eine erste Kammer, und die Vertiefung der anderen Schale und die entgegengesetzte Seite des Trennteils bilden eine zweite Kammer. In jeder Kammer ist parallel zur Ebene des Trennteils eine ebene Elektrode angeordnet und mit der entsprechenden Schale elektrisch und organisch verbunden. Jede der Kammern hat wenigstens eine Zugangsöffnung zum Zugeben von Salzlösungen und Ableiten von Produkten.

Durch Ausrichten einer Vielzahl von Elektrolysezellen-Einheiten des beschriebenen Typs in der Weise, daß die ebenen, außenliegenden Flächen der Schalen parallel sind, wird eine Elektrolysezelle in Filterpressen-Bauweise erhalten. Zwischen benachbarten, einander zugewandten Schalenflächen ist wenigstens ein elektrisch leitendes Band mit mehreren Beriihrungs- oder Kontaktstellen so angeordnet, daß, wenn die Elektrolysezellen-Einheiten zusammengepreßt werden, die elektrisch leitenden Bänder zwischen ihnen an beiden Seiten anliegend angeordnet sind, um zwischen benachbarten Elektrolysezellen an einer Vielzahl von Stellen eine sichere elektrische Verbindung herzustellen, ohne Schweißverbindungen, schwere außenliegende Verbinder oder Befestigungsmittel nötig zu machen. Auf diese Weise läßt sich eine einzelne Elektrolysezellen-Einheit durch einfaches Herausschieben der alten Einheit und Einschieben einer gleichen Austauscheinheit bequem und rasch auswechseln.

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Ferner ist erfindungsgemäß die Gestalt des elektrisch leitenden Bandes vom beschriebenen Typ so gewählt, daß sie im Band, wenn es zwischen den einander zugewandten Flächen der Elektrolysezellen zusammengedrückt wird, eine federkraft-ähnliche Kraft erzeugt, um zur Herstellung einer sicheren elektrischen Verbindung zwischen einander benachbarten Elektrolysezellen beizutragen.

Ferner kann das elektrisch leitende Band vom beschriebenen Typ erfindungsgemäß eine Vielzahl von in seiner Längsrichtung mit Zwischenabstand angeordnete Schlitze oder Lamellen aufweisen, von denen Randabschnitte an den Elektrolysezellenflächen anliegen, um eine sichere elektrische Verbindung mit ihnen herzustellen. Ein Verbinder dieses allgemeinen Typs ist in der US-PS 3 454 507 im Zusammenhang mit einer anderen Zweckbestimmung beschrieben.

Nach einem anderen Lösungsgedanken der Erfindung zeichnet sich ein elektrisch leitendes Band des beschriebenen Typs sowohl durch eine gewellte Gestalt als auch durch eine Vielzahl von in seiner Längsrichtung mit Zwischenabstand angeordnete Schlitze oder Lamellen aus, wobei Randabschnitte der Lamellen elastisch verformbar sind, um sich an die Flächen einander benachbarter Elektrolysezellen-Einheiten sicher anzulegen und die gewellte Form eine zusätzliche Federwirkung erzeugt, um einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen den Elektrolysezellen sicherzustellen.

Nach einem weiteren Lösungsgedanken der Erfindung sind Elektrolysezellen-Einheiten in einer Elektrolysezellen-Reihe dadurch elektrisch in Reihe geschaltet, daß zwischen den außenliegenden Flächen einander benachbarter Elektrolysezellen-Einheiten wenigstens ein Mehrfachkontakt-Band aus Berylliumkupfer angeordnet ist, um eine Elektrolysezellen-Reihe in Filterpressen-Bauweise zu bilden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: 809850/0811

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Fig. 1 eine Seitenansicht einer Elektrolysezellen-Reihe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

den Querschnitt 2-2 in Fig. 1, den Querschnitt 3-3 in Fig. 1, den Querschnitt 4-4 in Fig. 3»

eine Draufsicht einer "bevorzugten Ausführungsform des für die Durchführung der Erfindung verwendeten elektrisch leitenden Bandes,

eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des elektrisch leitenden Bandes gemäß Fig. 5,

eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausführungsform des elektrisch leitenden Bandes nach der Erfindung, und

Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer weiteren Ausführungsform des elektrisch leitenden Bandes nach der Erfindung.

Die in Fig. 1 in vereinfachter Form dargestellte Elektrolysezellen-Reihe A ist aus einer Vielzahl von einzelnen Elektrolysezellen-Einheiten B zusammengesetzt, die durch zwischen einander benachbarten Elektrolysezellen-Einheiten B angeordnete elektrisch leitende Bänder C elektrisch in Reihe geschaltet sind, um eine Elektrolysezellen-Reihe mit bipolaren Elektroden zu bilden.

Die Elektrolysezellen-Einheiten B können beliebig, z.B. als Quecksilber- oder Diaphragma-Elektrolysezellen ausgebildet sein; die Erfindung wird jedoch im Zusammenhang mit einer Membran-Elektrolysezelle für die Chlor-Natronlauge-Produktion beschrieben. Diese Beschreibung darf jedoch nicht als Beschränkung hinsichtlich der Anwendbarkeit der Erfindung auf andere Elektrolysezellen-Typen oder andere elektrolytische Prozesse verstanden werden.

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Eine Elektrolysezellen-Einheit B ist von einem Paar gleich. gestalteter Schalen 10 und 12 mit je einer außengelegenen ebenen Fläche 14 bzw. 16 gebildet. Jede der Schalen 10 und 12 hat eine Vertiefung 18 bzw. 20, die von einem Umfangsflansch 22 bzw. 24 umschlossen ist, welcher zur zugehörigen ebenen Fläche 14 bzw. 16 im wesentlichen parallel ist.

Die Schalen 10 und 12 sind zur Bildung von Elektrolysezellen-Einheiten B so zusammengefügt, daß ihre zugehörigen Vertiefungen 18 und 20 einander zugewandt sind und die Umfangsflansche 22 und 24 aneinander anliegen. Zwischen den Umfangsflanschen 22 und 24 ist ein beim gezeigten Beispiel als Membran ausgebildetes Trennteil 26 so angeordnet, daß jede der Schalen 10 und 12 und das Trennteil 26 eine Kammer D bzw. E darin bilden. Die Umfangsflansche 22 und 24 sind vorzugsweise mit Befestigungsmitteln, z.B. Muttern 28 und Bolzen 30 aneinander befestigt, welche gegen sie durch isolierende Zwischenscheiben 32 elektrisch isoliert sind. Die Umfangsflansche 22 und 24 sind auch gegeneinander elektrisch isoliert, vorzugsweise durch ein Elastomer-Dichtglied 34, das entlang der Außenseite des Trennteils 26 zwischen den Umfangsflauschen 22 und 24 angeordnet ist.

In der Kammer D ist eine ebene Anode 36, vorzugsweise vom dimensionsbeständigen Typ aus Titan-Maschenwerk, angeordnet, die, je nach Bedarf, mit einem aktiven Material beschichtet sein kann. Die Anode 36 ist parallel zu und in geringem Abstand von dem ebenen Trennteil 26 angeordnet. Die Anode 36 ist mit der Wand der Vertiefung 18 der Schale 10 durch wenigstens eine Anoden-Stromleitungsstange 38 verbunden. Die Anoden-Stromleitungsstange 38 und die Schale 10 sind beide vorzugsweise aus weiter unten deutlich werdenden Gründen der Korrosionsbeständigkeit aus Titan hergestellt. Die Anoden-Stromleitungsstange 38 erfüllt bei der Durchführung der Erfindung eine doppelte Aufgabe, insofern sie auch als tragendes Verstärkungselement wirkt, das eine Verringerung der Werkstoffdicke der Schale 10 gestattet, woraus sich eine entsprechende Senkung sowohl der Kosten als auch des Gewichtes der Elektrolysezellen-Einheit B ergibt.

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In ähnlicher Weise hat die Kammer E eine ebene Kathode 40, die vorzugsweise aus einem Stahl-Maschenwerk hergestellt und parallel zu und in geringem Abstand von der Anode 36 und dem Trennteil 26 angeordnet ist. Die Kathode 40 ist mit der Wand der Vertiefung 20 der Schale 12 durch wenigstens eine Kathoden-Stromleitungsstange 42 verbunden. Die Schale 12 und die Kathoden-Stromleitungsstange 42 sind vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Wie die Anoden-Stromleitungsstange 38 wirkt die Kathoden-Stromleitungsstange 42 als tragendes Verstärkungselement für die Schale 12, wodurch sie eine Senkung der G-esamtkosten und des Gesamtgewichtes der Elektrolysezellen-Einheit B gestattet.

Die Schalen 10 und 12 sind von gleicher Gestalt und lassen sich somit mit einem einzigen Formwerkzeug herstellen, wodurch die Werkzeugkosten herabgesetzt werden. Außerdem lassen sich die Schweißverbindungen zwischen den Elektroden Anoden 36 und Kathoden 40 - und den zugehörigen Stromleitungsstangen 38 und 42 in automatischen Schweißvorrichtungen herstellen, wodurch die Herstellkosten gesenkt werden.

Jede der Kammern D und E hat wenigstens eine in sie mündende Zugangsöffnung, z.B. Zuleitungen 44 und/oder Auslässe 46, zum Zugeben und/oder Ableiten von fließfähigen Stoffen in bzw. aus den Kammern D und E.

Die Arbeitsweise dieses Elektrolysezellen-Typs ist folgende: Eine Sole oder Salzlösung, z.B. Natriumchloridlösung, wird in die Anoden-Kammer D eingespeist, während die Kammer E mit Wasser oder einer schwachen Natriumhydroxid-Lösung gefüllt ist. Durch elektrisches Verbinden der Anode 36 und der Kathode 40 über die zugehörigen Stromleitungsstangen 38 bzw. 42 und die Schalen 10 und 12 mit einer zweckdienlichen Gleichstromquelle werden Chloridionen im Anolythen an der Anode 36 oxydiert, um Chlorgas zu bilden, während Natriumionen durch das Trennteil 26 hindurch zur Kathode 40 wandern, um dort Natriumhydroxid-Lösung zu bilden und an

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der Kathode 40 Wasserstoffgas zu entwickeln. Als Elektrolyseprodukte können Chlor und Wasserstoff aufgefangen und Natriumhydroxid ausgepumpt werden.

Der Fachwelt ist bekannt, daß sich aus den vorstehend beschriebenen Elektrolysezellen eine Reihe durch Verbinden der Anode 36 einer Elektrolysezelle mit der Kathode 40 einer benachbarten Elektrolysezelle aufbauen läßt, wobei ein bipolarer Aufbau geschaffen wird. Bisher machte eine solche Zwischenverbindung eine Vielzahl von außenliegenden, zwischen einander benachbarten Elektrolysezellen sich erstreckenden Stromschienen und Befestigungsmittel zum Verbinden der Stromschienen mit den notwendigen Stellen an jeder Elektrode oder das Aneinanderschweißen der Elektrolysezellen-Einheiten in Hintereinanderanordnung nötig.

Erfindungsgemäß werden zur Herstellung der elektrischen Verbindung nur elektrisch leitende Bänder C und Druckkontakt zwischen ihnen und benachbarten Elektrolysezellen-Einheiten B benutzt. Wie in Einzelheiten in Fig. 5 bis 7 dargestellt, kann an einem elektrisch leitenden Band C eine Vielzahl von Schlitzen oder Lamellen 50 ausgebildet sein.

Die Lamellen 50 werden durch Einschneiden einer Vielzahl von U-förmigen Schlitzen quer zum Band C und Auswärtsbiegen des zwischen zusammengehörigen Schlitzpaaren gelegenen lappenförmigen Abschnitts des Bandwerkstoffes erhalten, so daß Randabschnitte 52 der Lamellen 50 frei und außerhalb der Ebene des Bandes C liegen. Wenn die Randabschnitte 52 der Lamellen 50 zwischen einem Paar einander benachbarter Flächen 14 und 16 der Schalen 10 und 12 angeordnet sind, wirken sie mit einer elastischen Federkraft, um sich an jede der Flächen 14 und 16 anzulegen und zwischen ihnen eine elektrische Verbindung herzustellen, so daß die beiden Schalen 10 und 12 eine bipolare Elektrode bilden.

Die Bänder C können beliebig gestaltet sein, beispielsweise mit der geradlinigen Form gemäß Fig. 5 und 6, mit gewellter Form gemäß Fig. 7 oder als die schiefgestellte Wendel gemäß Fig. 8. 809850/0811

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Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten geradlinigen Ausführungsform des elektrisch leitenden Bandes C ragt eine Vielzahl von Lamellen 50 paarweise abwechselnd an der einen und der anderen Seite aus der zugehörigen ebenen Fläche des Bandes C nach außen. Gemäß Fig. 6 stellen die Lamellen 50 zwischen mit gestrichelten Linien 54 gezeichneten, an ihnen anliegenden parallelen Flächen Kontakt her. Die Linien 54 können ebene Schalen 10 und 12 darstellen. Um eine sichere elektrische Verbindung zu gewährleisten, sind die Randabschnitte 52 der Lamellen an den mit den Linien 54 dargestellten zugehörigen, anliegenden Flächen durch Kompressionsdruck angelegt, so daß in den Lamellen 50 eine elastische Biegekraft oder federkraft-ähnliche Kraft erzeugt wird, um eine zuverlässige elektrische Verbindung sicherzustellen.

Durch Verwendung der gewellten Ausführungsform gemäß Fig. hat die Wirkung zusammengehörender Ebenen, z.B. der Schalen 10 und 12, die durch Kompressionsdruck an den Randabschnitten 52 der Lamellen 50 anliegen, zur Folge, daß über die durch die Biegung der Lamellen 50 allein hervorgerufene Federkraft hinaus durch die gewellte Form eine zusätzliche Federkraft erzeugt wird. Diese beiden voneinander unabhängigen Federkräfte tragen zur Sicherstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung zwischen den durch die Linien 54 dargestellten parallelen, einander zugewandten Flächen bei.

Eine elektrische Verbindung an einer Vielzahl von Kontaktstellen läßt sich auch durch Verwendung einer schiefgestellten Wendel bzw. einer Wendel mit schiefge stellten Windungen (askew helical form) gemäß Fig. 8 herstellen. Es wird zuerst eine Schraubenfeder, z.B. aus Berylliumkupfer, hergestellt, die eine durch sie hindurchgehende Wendelachse hat. Sodann werden die in Seitenrichtung entgegengesetzten Seiten der Wendel in entgegengesetzte Richtungen parallel zur Wendelachse gedrückt, so daß die Wendel, verglichen mit ihrer Ausgangsform, schiefgestellt ist. Diese schiefgestellte Form

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bewirkt, daß in der Wendel eine Federkraft erzeugt wird, die das Bestreben hat, die Wendel in ihre Ausgangsgestalt zurückzudrängen, da die Wendel eine kleinere seitliehe Breite hat als in ihrer Ausgangsgestalt. Bei Anordnung einer schiefgestellten Wendel 58 gemäß Fig. 8 zwischen benachbarten ebenen Flächen 60, wird an den seitlichen Rändern jeder Windung der Wendel 58 eine Vielzahl von Kontaktstellen 62 geschaffen. Die normale Federkraft der Wendel 58 bewirkt in Kombination mit den durch ihre Schiefstellung erzeugten Kräften, daß durch Kompressionsdruck zustande gekommener Kontakt zwischen den Kontaktstellen und den parallelen Flächen 60 eine elektrische Verbindung zwischen den parallelen Flächen 60 an einer Vielzahl von Kontaktstellen herstellt.

Zwar ist es möglich, die elektrisch leitenden Bänder C nur zwischen einander benachbarten Elektrolysezellen-Einheiten B anzuordnen und sie dazwischen zusammenzudrücken, es wird jedoch bevorzugt, die Bänder C an den außengelegenen Flächen 14 oder 16 der Schalen 10 bzw. 12 durch Heftschweißen zu befestigen.

In der Praxis wird bevorzugt, daß jede der Schalen 10 und eine Vielzahl von parallelen Anoden- oder Kathoden-Stromleitungsstangen 38 bzw. 42 aufweist, um den Schalenaufbau zu verstärken. Die elektrisch leitenden Bänder C sind dann an den außengelegenen Flächen 14 und 16 der Schalen 10 und 12 vorzugsweise außen an einer Linie entlang angeordnet, die der Stellung innen der Anoden- und Kathoden-Stromleitungsstangen 38 und 42 entspricht, so daß die zusätzliche Steifigkeit des Aufbaues an diesen Stellen ausgenutzt werden kann.

Die elektrisch leitenden Bänder C erfüllen ebenfalls eine zusätzliche Aufgabe im Aufbau, insofern als sie einander benachbarte Schalen 10 und 12 mit einem isolierenden Luftspalt 64 im Abstand voneinander halten. Der Luftspalt 64

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dient zur Verringerung der durch elektrischen Widerstand hervorgerufenen Erwärmung zwischen den Elektrolysezellen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch die Verwendung von gleichen Elektrolysezellen-Einheiten B und elektrisch leitenden Bändern C das Auswechseln von gestörten oder abgenutzten Bauteilen der Elektrolysezellen-Reihe A durch einfaches Herausziehen einer Elektrolysezellen-Einheit B und Einschieben einer neuen oder überholten Elektrolysezellen-Einheit B ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann.

Um die Metall-Metall-Wechselwirkung zu verringern, die Ursache für den korrosionsbedingten Ausfall von Zellenbauteilen sein kann, d.h. die galvanische Wirkung zwischen den Anoden-Schalen 10 aus Titan, den elektrisch leitenden Bändern G aus Kupfer und/oder den Kathoden-Schalen 12 aus Stahl, kann der Luftspalt 64 mit einem zweckentsprechenden sperrenden Material abgedichtet sein, um durch Verkleinern der Menge an fließfähigen Medien in diesem Bereich galvanischer Aktivität die Lebensdauer der Bauteile zu verlängern.

Zur weiteren Verringerung der galvanischen Korrosion der Metall-Metall-Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Band C, der Anoden-Schale 10 und der Kathoden-Schale 12 sind mehrere andere, bekannte Verfahren anwendbar. Eine Maßnahme zur Herabsetzung des Korrosionsausmaßes bestünde darin, das elektrisch leitende Band C nahezu vollständig mit einem Kunststoff zu beschichten, mit Ausnahme der Stellen, an denen tatsächlich Kontakt mit den Flächen 14 und 16 der Schalen 10 und 12 hergestellt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, alle Bauteile mit einem gemeinsamen Metall, z.B. mit einem plastisch verformbaren Zinnlegierungsüberzug, zu beschichten, so daß effektiv keine Metall-Metall-Verbindungsstelle mit galvanischer Aktivität besteht, an der Korrosion eintreten könnte. Die Verwendung einer plastisch verformbaren BeSchichtungsmasse würde zusätzlich den Vorteil verschaffen, daß die beim Zusammendrücken

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wirksam werdenden Kontaktstellen eine gewisse Verformung erfahren, welche die Kontaktfläche vergrößern und somit den Widerstand der Verbindung herabsetzen würde. Der Fachwelt sind weitere Verfahren zum Verhindern oder Verringern von Korrosion in solchen Systemen bekannt, von denen jedes beliebige im Rahmen der Erfindung anwendbar ist.

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Claims

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1. Elektrolysezellen-Reihe

aus einer Vielzahl von Elektrolysezellen-Einheiten (B), von denen jede eine Anoden-Schale (10), eine Kathoden-Schale (12) und ein Trennteil (26) aufweist, wobei die Anoden-Schale (10) und das Trennteil (26) eine Anodenkammer (D) umschließen, die eine Anode (36) und einen Anolythen hat, und die Kathoden-Schale (12) und das Trennteil (26) eine Kathodenkammer (E) umschließen, die eine Kathode (40) und einen Katholyten darin hat, sowie wenigstens eine Zugangsöffnung (Zuleitung 44, Auslaß 46) in jeder der Anoden- und Kathodenkammern (D,E) zum Zugeben von Elektrolyt und Ableiten "von" Produkten "daraus , '"dadurch cj e k~e~n~n "z"e i c h "n e t daß eine Vielzahl von elektrisch leitenden Bändern (C) mit je einer Vielzahl von vorstehenden Kontaktstellen daran vorgesehen ist, von denen jeweils wenigstens eines zwischen der Anoden-Schale (10) einer Elektrolysezellen-Einheit (B) und der Kathoden-Schale (12) einer benachbarten Elektrolysezellen-Einheit (B) angeordnet ist und die genannten Kontaktstellen unter Kompressionsdruck sowohl an der Anoden-Schale (10) als auch an der Kathoden-Schale (12) anliegen, und daß die Anoden-Schale (10) einer Elektro lysezellen-Einheit (B), das anliegende elektrisch leitende Band (C) und die Kathoden-SchaIe (12) einer benachbarten Elektrolysezellen-Einheit (B) eine bipolare Elektrode in der ELektrolysezellen-Reihe (A) bilden.

2. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichne t, daß das elektrisch leitende Band (C) ein rechteckiger Streifen von in Seitenansicht geradliniger Konfiguration ist, und daß die Kontaktstellen von einer Vielzahl von Lamellen (50) gebildet sind, die sich von entgegengosetzten Flächen des rechteckigen Bandes (C) nach außen erstrecken.

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3. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrisch leitende Band (C) rechteckig ist und in Seitenansicht eine gewellte Konfiguration hat, und daß die Kontaktstellen Randabschnitte (52) einer Vielzahl von Lamellen (50) aufweisen, die sich von entgegengesetzten Flächen des rechteckigen elektrisch leitenden Bandes (C) nach außen erstrecken.

4. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrisch leitende Band (C) eine Wendel (58) mit einer Vielzahl von schiefgestellten Windungen mit seitlich außenliegenden Rändern aufweist, die zwischen den einander benachbarten Anoden- und Kathoden-Schalen (10,12) angeordnet sind, und daß die Vielzahl von Kontaktstellen (62) an den außengelegenen Rändern jeder Windung der Wendel (58) gelegen sind.

5. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anode (36) mit der Anoden-Schale (10) durch wenigstens eine Anoden-Stromleitungsstange (38) und die Kathode (40) mit der Kathoden-Schale (12) durch wenigstens eine Kathoden-Stromleitungsstange (42) verbunden ist, und daß wenigstens ein elektrisch leitendes Band (C) entlang den Anoden- und Kathoden-Schalen (10,12) mit gleicher ErStreckungsrichtung wie die Anoden- und Kathoden-Stromleitungsstangen (38,42) angeordnet ist.

6. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Anoden- und Kathoden-Schalen (10,12) eine Vielzahl von parallelen Anoden- und Kathoden-Stromleitungsstangen (38,42) aufweist, und daß entlang der außengelegenen Fläche (14,16) der Anoden- und Kathoden-Schalen (10,12) eine Vielzahl von elektrisch leitenden Bändern (C) mit gleicher Erstreckungsrichtung wie die Anoden- und Kathoden-Stromleitungsstangen (38,42) angeordnet ist.

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7. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Trennteil (26) ein hydraulisch durchlässiges Diaphragma ist.

8. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Trennteil (26) eine im wesentlichen hydraulisch undurchlässige Membran ist.

9. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrisch leitende Band (C) ferner als Trennteil zwischen einander benachbarten Elektrolysezellen-Einheiten (B) wirkt, so daß zwischen den Elektrolysezellen-Einheiten (B) ein luftspalt (64) gebildet ist.

10. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet , daß im Luftspalt (61·) sperrendes Material angeordnet ist.

11. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrisch leitende Band (0) mit einer Schicht eines schützenden, nichtkorrodierenden Materials überzogen ist, durch welche die Kontaktstellen hindurchdringen.

12. Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anoden-Schale (10), die Kathoden-Schale (12) und das elektrisch leitende Band (C) eine gemeinsame, plastisch verformbare, metallische Beschichtung aufweisen.

13· Elektrolysezellen-Reihe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die plastisch verformbare, metallische Beschichtung ein Zinnlegierungs-Überzug ist.

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