DE3927582A1 - Elektrolytische zelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrolytische Zellen und ins­ besondere elektrolytische Zellen zur Verwendung zusammen mit plu­ toniumhaltigen Flüssigkeiten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine elektrolytische Zelle ein aufrechtes Gehäuse auf, eine Elektrodenanordnung mit einer oder mehreren Elektroden, die durch eine Öffnung am oberen Ende des Gehäuses entfernbar innerhalb dessen angeordnet sind, eine Einlaßöffnung für Elektrolyt am unteren Ende des Gehäuses und eine Auslaßöffnung sowie eine Entlastungs- und Überlauföffnung am obe­ ren Ende des Gehäuses und unterhalb des Niveaus einer Dichtung um die Öffnung am oberen Ende des Gehäuses.

Die Elektrodenanordnung kann einpolig sein, d. h. die oder jede Elektrode der Anordnung ist gesondert so an eine Stromversorgung angeschlossen, daß alle Oberflächen der Elektrode die gleiche La­ dung tragen. Die Anordnung kann aber auch zweipolig sein, wobei die Anschlüsse von einer Stromversorgung her nur an Endelektroden in der Anordnung hergestellt sind. Im resultierenden elektrischen Feld werden Zwischenelektroden polarisiert, wobei gegenüberliegen­ de Flächen entgegengesetzte Ladung aufweisen.

Bevorzugt weist die Elektrodenanordnung Metallblechelektroden auf, wobei die gegenüberliegenden Anoden- und Kathodenflächen im we­ sentlichen parallel sind, um eine gleichmäßige Stromverteilung über die Elektroden hinweg zu liefern.

Das Gehäuse kann einen durchgehend geschweißten Aufbau aufweisen, und zwar bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder Titan.

Die Elektroden können aus Titan oder Tantal für die Kathode und Platin oder iridiumbeschichtetem Titan oder Tantal für die Anode bestehen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügte schematische Zeichung beispielsweise noch näher beschrieben; in dieser ist:

Fig. 1 ein Schnitt durch eine zylindrische einpolige Zelle,

Fig. 2 ein Schnitt durch eine zylindrische zweipolige Stapel­ zelle und

Fig. 3 ein Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer zylindrischen zweipoligen Zelle.

In Fig. 1 dient ein zylindrischen Behälter 1 als Elektrode, und zwar bevorzugt als Kathode, und enthält einen koaxialen, mittigen Hohlzylinder 2, der als Anode dient. Der Zylinder 2 hängt von der Oberseite des Behälters 1 herab und ist gegenüber dem Behälter 1 mittels einer Dichtung 3, bevorzugt einer Keramikdichtung, zwi­ schen jeweiligen elektrischen Kontakten 4 und 5 elektrisch iso­ liert. Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, können Führungsflächen zwi­ schen dem Zylinder 2 und dem Behälter 1 so angeordnet sein, daß ein im wesentlichen gleichförmiger Ringspalt zwischen den Elektro­ den aufrechterhalten bleibt.

Eine Speiseöffnung 6 für Elektrolyt ist im Boden des Behälters 1 vorgesehen. Produktauslässe durch eine Öffnung 7 und eine Entla­ stungsöffnung 8 für den Überlauf sind unterhalb des Niveaus der Dichtung 3 vorgesehen. Die Zelle kann gepulst betrieben werden, um den Masseübergang zwischen den Elektrodenflächen und der Flüssig­ keitsmenge zu erhöhen, wobei man einen geringen Mengendurchsatz verwendet, um die Verweilzeit innerhalb der Zelle auf ein Höchst­ maß zu bringen. Um die Kritikalitätssicherheit aufrechtzuerhalten, kann ein Neutronenabsorber 9 im Zylinder 2 enthalten sein.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer einpoligen bzw. monopolaren Zelle, bei der jede Elektrode unmittelbar mit dem geeigneten Anschluß einer Batterie oder einer sonstigen Stromquelle verbunden ist.

Bei einer abgeänderten Ausführung bildet das Gehäuse 1 nicht eine Elektrode. Stattdessen kann eine gesonderte zylindrische und ge­ genüber dem Behälter 1 elektrisch isolierte Elektrode um den mit­ tigen Zylinder 2 angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer zweipoligen bzw. bipolaren Stapel­ zelle. Wie vorangehend ist ein Gehäuse 20 mit einer Einspeiseöff­ nung 21, einer Produktöffnung 22 und einer Entlastungsöffnung 23 versehen. Die Einspeiseöffnung kann pulsbeaufschlagt werden. Die Zelle weist einen Stapel perforierter Scheiben- oder Siebblech­ elektroden 24 auf, die mit gegenseitigem Abstand und elektrisch gegeneinander sowie gegenüber dem Gehäuse 20 isoliert angeordnet sind. Die Blechelektrode bzw. Plattenelektrode 24 kann jeweils zwischen einem äußeren und inneren Keramikisolator 25 und 26 ange­ ordnet und von diesen getragen sein.

Die beiden Endplatten des Stapels sind an die jeweiligen elektri­ schen Kontakte angeschlossen. Somit ist die oberste Plattenelek­ trode mit dem elektrischen Kontakt 27 und die unterste Platten­ elektrode über einen Verbindungsstab 28 mit dem elektrischen Kon­ takt 29 verbunden. Die Elektrodenanordnung ist am Gehäuse 20 ge­ tragen, und keramische Isolatoren 30 sind zwischen den elektri­ schen Kontakten 27 und 29 sowie zwischen dem elektrischen Kontakt 27 und dem Gehäuse 20 vorgesehen.

Im Gebrauch steigt die Flüssigkeit (die durch ein Pulsierungsglied 31 wie in Fig. 3 in Pulsierung versetzt werden kann) durch den Elektrodenstapel nach oben. Der Strömungsweg verläuft durch die Perforierungen in den Platten 24 und senkrecht zu den Elektroden­ flächen.

Bei einer anderen zweipoligen Anordnung (Fig. 3) kann der Stapel Ringplatten aufweisen, die jeweils eine kreisförmige Anordnung von Löchern nahe entweder dem inneren oder dem äußeren Umfang aufwei­ sen. Die Platten sind alternierend so angeordnet, daß die Strömung einem serpentinenartigen Weg im wesentlichen parallel zur Oberflä­ che der Platten folgt. Die selben Bezugszeichen, wie sie in Fig. 2 verwendet sind, sind auch in Fig. 3 verwendet, um im wesentlichen übereinstimmende Bestandteile zu bezeichnen und hierbei eine Wie­ derholung zu vermeiden.

Bei jedem der Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, daß die Elek­ trodenanordnung im Inneren des Gehäuses ohne weiteres durch die Öffnung an der Oberseite des Gehäuses entnommen und ersetzt werden kann, falls erforderlich. Die Elektrodenanordnung ist zu einer Patronenanordnung zum Laden in das und aus dem Gehäuse zusammenge­ faßt.

Claims (5)

1. Elektrolytische Zelle, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - ein aufrechtes Gehäuse (20),
• - eine Elektrodenanordnung mit einer oder mehreren Elektroden (2, 24), die im Gehäuse angeordnet und durch eine Öffnung im oberen Ende des Gehäuses herausnehmbar sind,
• - eine Einlaßöffnung (6) für Elektrolyt am unteren Ende des Ge­ häuses und
• - eine Auslaßöffnung (7) und eine Entlastungsöffnung (8) für den Überlauf am oberen Ende des Gehäuses und unterhalb des Niveaus einer Dichtung (3) um die Öffnung im oberen Ende des Gehäuses.

2. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung monopolar ist und eine zylindrische Anode (2) aufweist, die koaxial innerhalb einer zylindrischen Kathode (1) angebracht ist.

3. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (24) bipolar ist.

4. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine Anzahl von Elektroden (24) mit parallelen Flächen aufweist.

5. Elektrolytische Zelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) einen durchgehend geschweißten Aufbau aufweist.