DE2837818A1 - Anode fuer eine elektrolytische apparatur ohne diaphragma - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HAMS-GUNTHER EGGERT₁ DiPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

- 3 Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Anode für eine elektrolytische Apparatur ohne Diaphragma, die insbesondere zur Herstellung von Alkalimetallchloraten wie Natriumchlorat und Erdalkalimetallchloraten geeignet ist.

Bisherige Anodenanordnungen für elektrolytische Apparaturen ohne Diaphragma sind allgemein in der FR-PS 2 3o3 o93 beschrieben. Diese Anodenanordnungen werden durch Anoden in L-Form gebildet, die auf einen leitenden Boden geschraubt sind, der mit elektrischen Verbindungselementen zur Stromzuführung zum aktiven Teil der Anode versehen ist.

Andere Anodenanordnungen, die in Elektrolysezellen ohne Diaphragma verwendbar sind, sind in der FR-PS 71.41272 beschrieben. Sie werden aus einem Boden gebildet, der mit Vorsprüngen in Form von Stäben versehen ist, die wenigstens eine Oberfläche haben, die plan gearbeitet ist, auf denen jeweils eine Anode befestigt ist. Auch bei derartigen Systemen ist der Boden mit elektrischen Verbindungselementen zur Stromzuführung zu den Anoden versehen.

Derartige Anodenanordnungen führen zu einer Begrenzung der nominalen Arbeitsleistung der elektrolytischen Apparatur auf etwa 50O0O A aufgrund der Art der elektrischen Verbindung der Anoden mit den Stromzuführungen und aufgrund der Schwierigkeit, genügende Durchgangsquerschnitte in der vorhandenen Bödenfläche anzuordnen.

Des weiteren können die Spannungsabfälle zwischen den Stromzuführungen und dem aktiven Teil der Anode 2oo mV bei einem Nennstrom der elektrolytischen Apparatur von 3o kA erreichen, wodurch der Energieverbrauch stark beeinträchtigt wird.

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Des weiteren erfordert diese Konstruktionsweise außerordentlich teure Anodenträger..

Es besteht daher das Bedürfnis, Anoden für elektrolytische Apparaturen ohne Diaphragma zu schaffen, die es ermöglichen, mit erhöhten Leistungen, die 2ooooo A erreichen und selbst überschreiten, zu arbeiten, die jedoch nur zu verringerten Spannungsabfällen führen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anode für eine elektrolytische Apparatur ohne Diaphragma, die zur Herstellung von Alkalimetallchloraten wie Natriumchlorat und Erdalkalimetallchloraten geeignet ist, wobei die Anode durch einen elektrisch leitenden und gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfesten zylindrischen Schaft gebildet wird, der mit Hilfe von zwei Verbindungselementen, die elektrisch leitend, gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfest und im wesentlichen U-förmig sind, wobei deren Stege an dem Schaft längs zwei diametral gegenüberliegenden Mantellinien angeschweißt sind, zwei im wesentlichen parallele mit den Schenkeln der ü-förmigen Verbindungselemente verschweißte Anodenplatten trägt, deren freie Enden untereinander durch elektrisch leitende und gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfeste Verbindungsmittel verbunden sind, die geeignet sind, um die Anodenplatten im wesentlichen parallel unter Sicherstellung einer halbstarren Verbindung zu halten, wobei eines der Enden des Schaftes durch einen Stopfen aus gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfesten Material verschlossen ist, während das andere Ende des Schaftes einen Abschnitt aufweist, der die elektrische Funktion sicherstellt und durch eine Abflachung gebildet wird, die die elektrischen Verbindungen aufnimmt, sowie getrennt davon einen Abschnitt besitzt, der die Dichtigkeit sicherstellt und durch eine Schulter gebildet wird, die eine torische Dichtung aufnimmt, die gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfest ist und die die Dichtigkeit der Durchführung des

zylindrischen Schaftes durch die Wandung des Elektrolysegefäßes sicherstellt.'

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von Natriumchlorat wird der zylindrische Schaft aus mit Titan ummanteltem Kupfer gebildet.

Besonders vorteilhaft sind die anodischen Platten und die Verbindungselemente der anodischen Platten mit dem Schaft und untereinander aus einem perforierten oder Streckmetall zum Ermöglichen eines leichten Durchgangs von bei der Elektrolyse entstehenden Gasen.

Erfindungsgemäß wird an der Anode eine besonders vorteilhafte Trennung zwischen der Dichtfunktion und der Funktion der elektrischen Verbindung vorgenommen.

Der Querschnitt des zylindrischen Schaftes ST wird durch folgende Formel gegeben:

ST = ^SA · ^DA
DC

SA = scheinbare Anodenoberfläche (gesamte Anodenfläche einschließlich der Oberfläche eventueller Perforationen) DA = Anodenstromdichte
DC = Stromdichte in dem Material, aus dem der Schaft besteht.

Für Schäfte aus mit Titan ummanteltem Kupfer liegt in der Praxis der Durchmesser des Schaftes zwischen etwa 2o und 4o mm.

Die Dicke einer Anode, d.h. der Abstand zwischen den anodischen Platten einer Anode, liegt im allgemeinen zwischen 4o und mm. Die Oberfläche einer Anodenplatte liegt im allgemeinen

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zwischen o,1 und o,4 m ,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsform näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Anr .cht einer erfindungsgemäßen Anode.

Figur 2 zeigt einen Teilschnitt durch die Anode von Figur 1.

Gemäß Figur 1 trägt ein Schaft 1 ein Paar von parallelen Anodenplatten 2, 2', die untereinander an ihren freien Enden durch Verbindungselemente 3, 3' verbunden sind, die im dargestellten Ausführungsbeispiel U-förmig sind. Die Anodenplatten 2, 2' besitzen einen gestrichelten Teil, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel \Dn Figur 1 anzeigt, das sie aus Streckmetall sind. Die Anodenplatten 2, 2¹ sind mit dem Schaft 1 durch U-förmige Verbindungselemente 4, 4¹ verbunden, deren Schenkel an den Anodenplatten 2, 2¹ und deren Stege an dem Schaft 1 längs zwei diametral gegenüberliegenden Mantellinien angeschweißt sind. Eines der Enden des Schaftes 1 ist durch einen Stopfen 5 geschlossen, während das andere Ende des Schaftes eine Abflachung, die eine elektrische Verbindung 7 aufnimmt, und eine Schulter 8 besitzt, die eine Nut 9 aufweist, die zur Aufnahme einer torischen Dichtung 1o bestimmt ist, um die Dichtigkeit sicherzustellen. Die Abflachung 6 besitzt darin angebrachte Bohrungen 11 , die zur Aufnahme von Druckbolzen von Stromzuleitungen dienen.

Bei der Verwendung in elektrolytischen Apparaturen ohne Diaphragma zur Herstellung von Chloraten ermöglichen es die erfindungsgemäßen Anoden, bei Nominalströmen zu arbeiten, die bis über 2oo kA gesteigert werden können, wobei immer extrem kleine Spannungsabfälle auftreten. Anders ausgedrückt ermöglicht es die Erfindung, außerordentlich ökonomisch in Bezug

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auf den elektrischen Energieverbrauch zu arbeiten.

Beispielsweise erhält man bei der Herstellung von Natriuitichlorat mit einer elektrolytischen Apparatur enthaltend 35 Anoden, deren jede eine Abmessung von 75o χ 4oo mm und eine Stärke von 46 mm aufweist, einen Nennstrom von 6o kA mit einer

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Stromdichte von 4o A/dm , einer maximalen Stromstärke von

24oo A, einer Klemmenspannung von 2,8 bis 3 V, einen Faraday 'sehen Wirkungsgrad von 95 % und einen elektrischen Energieverbrauch von 45oo bis 48oo kWh/t. Der Spannungsabfall
zwischen der Stromzuführung und dem aktiven Teil der Anode beträgt nur wenige mV.

Vergleichsweise ermöglicht es eine elektrolytische Apparatur, die Anodeneinrichtungen gemäß der FR-PS 2 3o3 o93 verwendet, einen Nennstrom von 3o bis 4o kA, eine Klemmenspannung von 3,2 bis 3,4 V, eine Faraday'scba Ausbeute von 95 % und einen elektrischen Energieverbrauch an Gleichstrom von 51oo bis
54oo kWh/t zu erhalten. Der Spannungsabfall zwischen der
Stromzuführung und dem aktiven Teil der Anode beträgt 2oo mV.

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Claims (1)

1. PATENTANWALT DR. H.A.NS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

   5 KÖLN Sl, OBERLÄNDER UFER 90

   tvy f 9 t vr

   Köln, den 9. August 1978 Nr. 1o4

   PRODUITS CHIMIQUES UGINE KUHLMANN, 25, Boulevard de l'Amiral Bruix, 75116 Paris / Frankreich

   Anode für eine elektrolytische Apparatur ohne Diaphragma;:

   Patentanspruch:

   Anode für eine elektrolytische Apparatur ohne Diaphragma, die zur Herstellung von Alkali- und Erdalkalichloraten verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einem elektrisch leitenden und gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfesten zylindrischen Schaft (1) gebildet wird, der mit'Hilfe von zwei Verbindungselementen (4,4') , die elektrisch leitend, gegen den Elektrolyten korrosionsfest und im wesentlichen U-förmig sind, wobei ihre Stege mit dem Schaft (1) längs zwei diametral gegenüberliegenden Mantellinien verschweißt sind, zwei im wesentlichen parallele Anodenplatten (2,2') trägt, die mit den Schenkeln der U-förmigen Verbindungselemente (4,4') verschweißt und deren freie Enden untereinander durch elektrisch leitende und gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfeste Verbindungsmittel (3,3') verbunden sind, die geeignet sind, die Anodenplatten (2, 2') im wesentlichen parallel zueinander unter Sicherstellung einer halbstarren Verbindung zu halten/ wobei ein Ende des Schaftes (1) durch einen gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfesten Stopfen (5) verschlossen ist, während das andere Ende des Schaftes einen Abschnitt aufweist, der die elektrische Funktion

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   sicherstellt und durch eine Abflachung (6) zur Aufnahme der elektrischen Verbindungen (7) gebildet wird, während getrennt hiervon ein Abschnitt vorgesehen ist, der die Dichtfunktion sicherstellt und durch eine Schulter (8) gebildet wird, die mit einer Nut (9) versehen ist, in der eine torische Dichtung (1o) angeordnet ist, die gegenüber dem Elektrolyten korrosionsfest ist und die Durchführung des zylindrischen Schaftes (1) durch die Wandung des Elektrolysegefäßes sicherstellt.

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