DE2923497C2 - Elektroden mit katalytisch-aktiven Flächen, insbesondere für Elektrolysezellen, vorzugsweise Chlorkali-Elektrolysezellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Elektroden mit katalytisch-aktiven Flächen für Elektrolysezelle^ insbesondere Chloralkali-ElektiOlysezellcn.

Es sind Elektroden für Elektrolysezelle!! bekannt, bei denen von Zeit zu Zeit ein Wechsel der aktiven Elektrodenflächen zwecks Reparatur oder Reaktivierung notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einsatz-Zeit zwischen zwei Wechseln der Elektrodenkörper mit aktiven Flachen zu verlängern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen/u entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
ίο F i g. I eine Doppelelektrode im Schnitt,

F i g. 2 ein Trägergerüst,

F i g. 3 eine Doppelelektrode in Seitenansicht.

Fig. 4 eine andere Ausführung der Doppelelektrode, F i g. 5 eine weitere Ausführung der Doppelelektrode, F i g. 6 eine Variante der Doppelelektrode,

F i g. 7 Doppelelektrode in Seitenansicht und andere Ausführungen.

F i g. 8 Doppelelektrode in Seitenansicht mit anderem Aktivierungsträger,
F i g. 9 Stromzuführung,

F i g. 10 eine Variante der Stromzuführung,

Fig. 11 eine weitere Ausführung der Stromzuführung,

Fig. i2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Stromzuführung,

Fi g. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stromzuführung,

Fig. !4 eine Stromzuführung ähnlich Fig. 13.

Fig. 15 eine Stromzuführung in weiter abgeänderter jo Form,

Fig. 16 eine weitere Ausführungsform der Doppelelcklrode,

F i g. 17 eine Doppelelektrode im Schnitt.

Fig. 18 eine Doppeleleklrodc nach Yig. 17 (im Schnitt).

Fig. 19 Beispiel cine;* Stan/musters für einen aktiven fläehenartigen Körper.

Fig.20 Körper nach Fig. 19 nach dem Verschränken.

Fig.21 Doppelelektrode mit aktiven flächenartigen Körpern nach F i g. 20 in Seitenansicht.

Wie aus F ί g. 1 ersichtlich, weist die Doppelelektrode

aktive Flächen 1 und la auf. die im Wechsel in Einsatz gelangen. Das Trägergerüst 2, z. B. in Form zweier U-Träger, die durch einen Steg mitlig verbunden sind.

nimmt die aktiven flächenartigen Körper 1 und den Zusatzkörper la auf. Diese sind vorzugsweise auf dem Trägergerüst aufgeschweißt. Sie könnten jedoch auch genietet, geschraubt oder auf das Trägergerüst geklemmt werden.

Der Stromzuführungsbolzen 6 wird über Anschlußstücke 3 oder 3a mit dem Trägergerüst 2 elektrisch leitend und kraftschlüssig, vorzugsweise durch Einschrauben in ein Gewindestück, verbunden. Die Abdichtung der Stromzuführung 6 wird mittels einer Dichtung 4 am unteren Ende des Schutzrohres 5 erreicht. Das Anschlußstück 3a, das der in Einsatz befindlichen aktiven Fläche 1 zugekehrt ist, wird mittels eines Verschlußstopfens 7 abgedichtet. Der für die Stromzuführung und für die Abdichtung 4, 5 und 6 erforderliche Durchbruch des jeweiligen Körpers 1 bzw. Zusatzkörpers la wird durch eine zusätzliche aktive Fläche 8 ergänzt bzw. überbrückt. Diese zusätzliche Fläche ist mit dem Verschlußstopfen 7 stromleitend verbunden. Die Teile 7 und 8 können auch einstückig ausgebildet sein.

Bei der Ausführung nach Fig.2 ist ein Trägergerüst abfallos aus einem Materialstück hergestellt, wobei auf

die abgebogenen Winkelstücke 14 und 15 beidseitig die beiden ukiiven flächenartigen Körper 1 und la aufgebracht werden. Diese aktiven flächenartigen Körper 1 und ta sind auf die Winkelstücke vorzugsweise aufgeschweißt, wie bei der Ausführung nach Fig. 1. ί

Bei der Ausführung nach F i g. 3 rind die aktiven flächenartigen Körper 1 und la aus Flachprofilen, insbesondere Blechen, hergestellt, die senkrecht aufgebracht sind auf das Trägergerüst, z. B. in der Art von Kühlrippen. m

Bei der Ausführung nach F i g. 4 bestehen die aktiven flächenartigen Körper 1 und la aus aufgeschweißten Winkelprofilen.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 zeigt eine Doppelelektrode mit aus Drahtgitter hergestellten ak*'ven flächenartigen Körpern ί und la.

Bei der Ausführung nach F i g. 6 sind die aktiven flächenartigen Körper 1 und la aus Streckmeiallgitter hergestellt.

Be' den Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 8 sind die aktiven flächenartigen Körper 1 und la aus • j wellenförmigen oder rechteckigen Profilen eines , Streckmetallgitters oder aus einem geschlitzten oder ,'gelochten Blech bestehend.

< In Fig.9 ist die Stromzuführung in größerem _;25 Maßstab als in Fig. 1 dargestellt (als Einzelheit). Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen beziffert. ,'

Fig. 10 zeigt eine ähnliche Stromzuführung wie Fig.1, jedoch mit dem Unterschied, daß der Stromzuführungsbolzen 6 mit einem Titan-Mantel 6a versehen ist und ein elastisches Dichteelement 5, z. B. in Trichterform, angeschweißt ist. Das Dichteelement 5 kann ebenso wie die Stromzuführungsummantelung aus Titan bestehen, während der Bolzen 6 aus Kupfer besteht.

Fig. 11 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig.9 dadurch, daß der Siroinübcrgung von der Stromzuführung 6 mittels einer glatten kegeligen Verbindung hergestellt wird (9 bzw.9;;/ ; Die Ausführungsform nach Fig. 12 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. II dadurch, daß das Abdichtungselement 5 an das Teil 6a angeschweißt ist.

Gemäß F i g. 13 ist die Stromzuführung, anders als in F i g. 11 beschrieben, aus einem mit Ventilmetall vollständig ummantelten Kupfer-Bolzen 6a bestehend. ■ _sder wiederum mit einem Titan-Gewindebolzen 10 !versehen ist. mit dem der Kegel des Bolzens 6 in das korrespondierende kegelige Anschlußstück 9 eingezoigen wird und damit einen guten Stromübergang gewährleistet.

Bei der Ausführung nach F i g. 14 wird ähnlich wie in Fig. 13 die Stromzuführung ausgeführt, jedoch besteht hier die Ventilmetallummantelung 6a nur im kegeligen und angestauchten Teil des Bolzens 6. Das Schutzrohr 5 wird auf dem angestauchten Teil von 6 aufgeschweißt oder dicht aufgepreßt.

Die Fig. 15 zeigt eine Stromzuführung ähnlich wie in Fig. 13, jedoch besteht hier das Anschlcßtei! 11 aus massivem Ventilmetall, das mit dem Stromzuführungs- ; bolzen 6 fest verbunden, vorzugsweise gelötet, ist. Die Schutzhülse 5 wird mit dem Anschlußteil 11 verschweißt.

Die Ausführungsform nach Fig. 16 ist ähnlich derjenigen nach Fig.1, jedoch besteht das Trägergerüst aus einem zentrischen Stromanschlußstück 13, an dem beidseitig, vorzugsweise sternförmig, entsprechend

JO

35

40 sich nach außen verjüngenden Rippen 12 angebracht, vorzugsweise verschweißt, sind Das Trägergerüst wird hierbei zur Aufnahme der beiden gegenüberliegenden aktiven flächenartigen Körper 1 und la als Körper gleichen Widerstandes ausgebildet. Der Stromanschluß 13 kann auch wie in den F i g. 9 bis 15 dargestellt sein.

Die Fig. 17 zeigt eine Doppeielektrode ähnlich F i g. 1, wobei sich das Trägergerüst aus Flachprofilen 2 und einem darin eingesetzten Hauptstromverteiler 2a zusammensetzt.

Die Fig. 18 zeigt die Doppeielektrode nach Fig. 17 als Draufsicht im Schnitt.

Die Ausführung nach F i g. 19 zeigt die zu aktivierende Anodenfläche. Sie wird durch Freischneiden und anschließendes Verschränken aus .einem ebenen Blech hergestellt (F ig. 20).

Die F i g. 21 zeigt in Seitenansicht die Doppeielektrode mit ihren aktiven flächenartigen Körnern 1 und la im einzubauenden Zustand.

Der Vorteil der Elektroden liegt in der wesentlich längeren Gebrauchsdauer bis zur Reaktivierung der aktiven flächenartigen Körper im Vergleich mit bisher verwendeten nur einseitig benutzbaren Elektroden. Der Anwender bzw. Betreiber einer Elektrolysezelle, in die derartige Elektroden eingebaut sind, baut die einseitig passivierte oder beschädigte Elektrode aus. trennt diese von der Stromzuführung, wendet die Elektrode, baut diese mit der Stromzuführung wieder zusammen und arbeitet mit dem zweiten noch aktiven flächenartigen Körper in der Elektrolysezelle weiter. Der Stromzuführungsbolzen kann wechselseitig elektrisch leitend und kraftschlüssig angebracht werden.

Die Anode muß erst nach Passivierung oder Beschädigung der zweiten Fläche einem erneuten Ausbau und Reaktivierungsprozeß unterzogen werden. Die Gebrauchsdauer solcher Elektroden is; daher gegenüber dem Stand der Technik praktisch verdoppelt worden. Kin weiterer Vorteil ist /.. B.. daß die Chlorproduktion in der Elektrolysezelle durch jeweils einen aktivierten flächenartigen Körper in dergleichen Elektrode als Reserve gesichert ist. Selbstverständlich ergeben sich auch geringere Transportkosten von etwa der Hälfte.

Besonders bewährl hat sich die Erfindung bei Quecksilber-Chloralkali-Elektrolysezellen, wobei die jeweils im Einsatz befindliche aktive Fläche im Abstand von einigen mm vom Quecksilber bzw. dem Quecksilberband betrieben wird.

Unter »Ventilmetalle« im Sinne vorliegender Erfindung sind zu verstehen: Titan. Niob. Tantal oder Legierungen dieser Metalle, die im Betrieb der Elektrolysezelle beständig sind.

Unter »Doppelelektroden« im Sinne der Erfindung sind zu verstehen an einer Siromzuführungseinheit angeordnete flächenhafte Körper, deren größte Ausdehnung im wesentlichen in ei.jer Ebene liegt, die im Abstand zueinander und Übereinander angeordnet sind derart, daß jeweils eine Beschichtung auf einem Teilkörper katalytisch (elektromechanisch) aktiv ist und im Betriebszustand dem Quecksilber der Zelle zugekehrt ist, und der zweite flächenhafte Teükörper, bevorzugt nach Wenden der Elektrode, mit seines' aktiven Oberfläche dann der Quecksilberoberfläche zugekehrt ist, wenn die Oberfläche (Beschichtung) des ersten Teilkörpers inaktiv geworden ist.

Hierzu 14 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrode für Elektrolyse/eilen, insbesondere für Quecksilber-Chloralkali-F.lektrolysezellcn, die eine Stromzuführungseinheit in Form eines Stabes oder Bolzens aufweist, dit an ihrem einen Ende mit einer Stromzuleitung verbindbar ist und mit der im Bereich ihres anderen Endes ein Trüger, für den mit einer kaialytisch-aktiven Oberfläche versehenen, fliichenartigen Elektrodenkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trüger (2) eine Doppelelektrode mit fläehenartigen Teilkörpern (1, in) im Abstand übereinander angeordnet ist. wobei eine aktive Oberflüche auf dem ersten Teilkörper (1) im Betriebszustand dem Quecksilber zugekehrt ist und eine zweite aktive Oberflüche auf dem zweiten "ieilkörper {ta) der eiven abgekehrt ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit katalytisch-aktivcr Oberfläche ^versehenen fliicheniiriigcn Körper aus ebenen Flüchen bestehen.

3. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit kalalytisch-akliver Oberfläche versehenen flüchemiriigcn Körper aus Winkelprofilen bestehen.

4. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit katalylisch-aktiver Oberfläche versehenen flüchenartigcn Körper aus einem Drahtgitter bestehen.

5. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit katalytisch-aktiver Oberfläche versehenen fläehenartigen Körper aus Streckmetall bestehen.

6. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit katalytisch-aktiver Oberfläche versehenen fläehenartigen Körper aus lamellenförmig geschlitzten und verschränkten Blechen bestehen.

7. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem mit kaialytisch-aktiver Oberfläche versehenen fläehenartigen Körper eine Stromzuführung bestehend aus glatten, kegeligen Verbindungen (9, 9h) symmetrisch bzw. spiegelbildlich zur horizontalen Mittelachse des Trägergerüstes (2) angeordnet ist.

8. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Stromzuführung und Abdichtung erforderliche Durchbruch im flächenar-' tigen Körper durch eir.e Zusatzfläche (8) überdeckt ist.