DE412217C

DE412217C - Electrolytic cell with bipolar electrodes

Info

Publication number: DE412217C
Application number: DEP46763D
Authority: DE
Original assignee: ELEK ZITAETS AKT GES VORMALS S; HERMANN KOELSCH DR
Current assignee: ELEK ZITAETS AKT GES VORMALS S; HERMANN KOELSCH DR
Priority date: 1923-08-30
Filing date: 1923-08-30
Publication date: 1925-04-16

Description

Die Bipolarschaltung der Elektroden in elektrolytischen Zellen ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strom nur den zwei äußersten Elektroden zugeführt wird, während die dazwischen angeordneten Elektroden sich als Mittelleiter schalten und je auf einer Seite positive, auf der anderen Seite negative Polarität annehmen. Werden die Elektroden in eine Wanne gesetzt, die den Elektrolyt enthält, so können Stromverluste dadurch entstehen, daß ein Teil des Stromes um den Rand der Elektroden herum nur durch den Elektrolyt fließt und sich so der Arbeit der Elektrolyse entzieht. Es ist nicht leicht, die Ränder der Elektroden so gut gegen die Wanne abzudichten, daß dieser Stromverlust auf ein erträgliches Maß herabgeht. Denn die abzudichtende Fuge an jeder Elektrodenplatte ist sehr lang, sie umfaßt mindestens drei von den vier Kanten der Platte.The bipolar circuit of the electrodes in electrolytic cells is characterized by that the current is supplied only to the two outermost electrodes, while the electrodes arranged between them are found to be Switch center conductor and positive on one side and negative on the other Assume polarity. The electrodes are placed in a tub that contains the electrolyte contains, current losses can occur because part of the current around the The edge of the electrodes just flows through the electrolyte and so does the work of the Electrolysis deprives. It's not easy to get the edges of the electrodes against the electrodes that well To seal the tub so that this power loss goes down to a tolerable level. Because the joint to be sealed on each electrode plate is very long, it comprises at least three by the four edges of the plate.

Diese Schwierigkeit der Abdichtung und der Stromverlust infolge Unvollkommenheit der Abdichtung läßt sich vermindern und unter Umständen ganz vermeiden, wenn man nach vorliegender Erfindung die Elektroden zylindrisch, prismatisch oder in ähnlichen Formen ausführt und sie konzentrisch ineinander anordnet. Denn bei dieser Anordnung brauchen höchstens die unteren Kanten der Elektroden gegen den Boden der Wanne ab-This difficulty in sealing and the loss of power due to imperfection the seal can be reduced and possibly completely avoided if one According to the present invention, the electrodes are cylindrical, prismatic or similar Executes forms and arranges them concentrically within one another. Because with this arrangement need at most the lower edges of the electrodes against the bottom of the tub.

gedichtet zu werden. Aber man kann auch an diesen Stellen die Abdichtung noch vermeiden, wenn man nach der weiteren Erfindung die Elektroden mit Böden versieht, sie wie Gefäße mit stufenweise abnehmender Weite ineinanderstellt und zwischen benachbarten Elektroden ein sackartiges, unten geschlossenes Diaphragma anordnet. - — Zur Veranschaulichung des Erfmdungsgedankens sind auf der Zeichnung zwei Ausführungsformen der neuen Zelle in schematischer Weise dargestellt.to be sealed. But you can still avoid the seal at these points, if, according to the further invention, the electrodes are provided with bases, they are placed one inside the other like vessels with gradually decreasing width and between neighboring ones Electrodes are arranged in a bag-like diaphragm closed at the bottom. - - To illustrate the inventive concept, two embodiments are shown in the drawing of the new cell shown in a schematic manner.

Beide Abbildungen zeigen die—Zelle im Vertikalschnitt nach Ebenen, die die Achsen der Elektrodensysteme enthalten.. Die Elektroden können Zylinder sein mit Kreisen oder anderen geschlossenen Kurven als Leitlinien. Es können auch Prismen sein mit quadratischen, rechteckigen, sechseckigen oder anders gestalteten Grundrissen. Auch das Prisma mit gerundeten Kanten ist eine geeignete Form für die Elektroden.Both figures show the — cell in the Vertical section according to planes that contain the axes of the electrode systems. The electrodes can be cylinders with circles or other closed curves as guidelines. It can also be prisms with square, rectangular, hexagonal or differently designed floor plans. That too A prism with rounded edges is a suitable shape for the electrodes.

Bei der Zelle nach Abb. ι besteht die Wanne aus einem äußeren Blechmantel i, einem inneren Blechmantel 2 und einem aus Isoliermaterial, beispielsweise Zement, hergestellten Boden 3, der im allgemeinen die Gestalt eines Kegelstumpfes hat und mit Füßen versehen ist, die ihm die nötige Standfestigkeit verleihen. Die Mäntel der Wanne sind in den Boden eingegossen. Der Boden mit seinen Füßen kann zur Erhöhung der Festigkeit mit Metalleinlagen armiert sein.In the cell according to Fig. Ι the tub consists of an outer sheet metal jacket i, a inner sheet metal jacket 2 and one made of insulating material, such as cement Bottom 3, which generally has the shape of a truncated cone and is provided with feet that give it the necessary stability. The coats of the tub are in the Poured in the bottom. The ground with his feet can be used to increase strength Be reinforced with metal inserts.

Die Mantel der Wanne sind als Endelektroden verwendet. Der innere Mantel 2 ist durch eine angeschweißte Lasche 4 mit der ^: Stromzuleitung 5 verbunden. An die andere ^; Stromzuleitung 6 ist der äußere Mantel 1 mit einer Lasche 7 angeschlossen. Von der Achse des Elektrodensystems aus betrachtet, ' liegen die Anschlußstellen in entgegengesetz- _; ten Richtungen; dies ist von günstigem Ein- j nuß auf die Verteilung der Stromdichte in der Zelle.The jackets of the tub are used as end electrodes. The inner shell 2 is formed by a welded-tab 4 with ^the: associated current lead. 5 To the other ^; Power supply line 6 is connected to the outer jacket 1 with a tab 7. Viewed from the axis of the electrode system, the connection points are in opposite directions _; th directions; this has a favorable influence on the distribution of the current density in the cell.

In der Wanne sind beispielsweise vier Zwischenelektroden 8, 9, 10, 11 und fünf Diaphragmen 12, 13, 14, 15, 16 angeordnet. , Das innerste Diaphragma 12 ist ein selbstän- \ diges Element der Zelle. Die übrigen !For example, four intermediate electrodes 8, 9, 10, 11 and five diaphragms 12, 13, 14, 15, 16 are arranged in the tub. , The innermost diaphragm 12 is a selbstän- \-ended element of the cell. The remaining !

Diaphragmen sind je mit einer der Elektroden , verbunden, und zwar ist 13 mit 8, 14 mit 9, | 15 mit ι o, 16 mit 11 verbunden. Jede Elektrode ist mit einem ringförmigen Kopf mit 1 S-Profil versehen, der dazu dient, zwei Gassammelräume und einen Behälter für einen Flüssigkeitsverschluß zu bilden.Diaphragms are each connected to one of the electrodes, namely 13 with 8, 14 with 9, | 15 with ι o, 16 with 11 connected. Any electrode is provided with a ring-shaped head with 1 S-profile, which serves to create two gas collecting spaces and to form a container for a liquid stopper.

Wie dies geschieht, ist aus der Abb. la ersichtlich, in der die Elektrode 10 mit dem Diaphragma 15 und den Köpfen der Nachbarelektroden in vergrößertem Maßstab bei gekürzter Höhe dargestellt ist. Der Kopf der Elektrode besteht aus der Decke 17, den Borden 18, 19, dem Boden 20 und dem Bord 21. Die Elektrode ist mit der Decke 17 gasdicht verbunden.' Die Teile 19, 20, 21 bilden einen Behälter für die isolierende Sperrflüssigkeit £2, in die der Bord iS' der nach außen folgenden Elektrode 11 hineinragt, ohne seine Wände zu berühren. In gleicher Weise ragt der Bord 18 der Elektrode 10 in den Behälter für die Sperrflüssigkeit hinein, der von den Teilen 19', 20', 21' des Kopfes der Elektrode 9 gebildet wird.How this happens can be seen in Fig. La, in which the electrode 10 with the diaphragm 15 and the heads of the neighboring electrodes is shown on an enlarged scale with a reduced height. The head of the electrode consists of the ceiling 17, the shelves 18, 19, the bottom 20 and the shelf 21. The electrode is connected to the ceiling 17 in a gas-tight manner. The parts 19, 20, 21 form one Container for the insulating sealing liquid £ 2, into which the board iS 'the one following on the outside Electrode 11 protrudes without touching its walls. In the same way protrudes the board 18 of the electrode 10 in the container for the barrier liquid in, from the parts 19 ', 20', 21 'of the head of the electrode 9 is formed.

Am Bod pn 20 des Elektrodenkopfes ist eine nach abwärts gewendete Leiste 23 gasdicht angesetzt. Die Elektrode hat einen Fuß - 24 mit aufwärts gewendeter Leiste 25. An ilen Leisten 23 und 25 ist das Diaphragma 15 befestigt, beispielsweise durch Schnurbunde bei zylindrischer Gestalt der Elektroden.At the bottom pn 20 of the electrode head is a downward facing bar 23 attached gas-tight. The electrode has a foot - 24 with the ledge 25 turned upwards. The diaphragm 15 is on ile ledges 23 and 25 attached, for example by cords with cylindrical shape of the electrodes.

Das Diaphragma 12 ist in gleicher Weise auf einen Rahmen gespannt, der wie eine Elektrode mit einem Kopf 26 und mit einem Fuß 27 versehen ist, wobei aber die feste Verbindung zwischen dem Kopf und dem Fuß entweder durch eine gelochte Blechplatte, ein Sieb oder ein System von Stäben 28 hergestellt wird. Der Kopf des Diaphragmas taucht mit einem Bord 29 in einen ringförmigen Flüssigkeitsbehälter 30 an der Innen- go wand des inneren Mantels 2 der Wanne.The diaphragm 12 is stretched in the same way on a frame that like a Electrode is provided with a head 26 and a foot 27, but the fixed Connection between the head and the foot either through a perforated sheet metal plate, a screen or system of bars 28 is made. The head of the diaphragm dips with a rim 29 into an annular liquid container 30 on the inside of the go wall of the inner shell 2 of the tub.

An der Außenseite des äußeren Mantels 1 ist ein ringförmiger Flüssigkeitsbehälter 31 angebracht. Eine Ringglocke 32 taucht mit dem einen ihrer Borde in den Behälter 31, mit dem anderen in den Flüssigkeitsbehälter am Kopf der äußersten Elektrode ir.On the outside of the outer shell 1 is an annular liquid container 31 appropriate. A ring bell 32 dips with one of its shelves in the container 31 the other into the liquid container at the head of the outermost electrode ir.

Der Boden 3 der Wanne ist mit Stufen versehen, auf die sich die Füße.der Elektroden und des inneren Diaphragmas aufsetzen. Die Sitzflächen können zur besseren Abdichtung mit Asbeststreifen belegt sein. Bei 33 ist der Spiegel des Elektrolyts angedeutet. Die Neigung des Wannenbodens ist so gewählt, daß das Produkt aus Eintauchtiefe und Umfang bei allen Elektroden wenigstens ungefähr denselben Wert hat. Dies hat den Zweck, die Stromdichte in der Zelle zu \^-ergleichmäßigen. The bottom 3 of the tub is provided with steps on which the feet of the electrodes and the inner diaphragm are placed. The seats can be covered with asbestos strips for better sealing. At 33 the level of the electrolyte is indicated. The inclination of the bottom of the tub is chosen so that the product of immersion depth and circumference has at least approximately the same value for all electrodes. This has the purpose of the current density in the cell \ ^- ergleichmäßigen.

Zur Ableitung der entwickelten Gase sind an die inneren Kammern der Elektrodenköpfe Rohre 34, an die äußeren Rohre 35 angesetzt. Die Rohre 34 sind durch eine Sammelleitung 3O miteinander verbunden, an die auch die Ringglocke 32 durch ein Rohr 37 angeschlossen ist. Die Rohre 35 sind durch eine Sammelleitung 38 miteinander verbunden, an die auch durch ein Rohr 39 die Gaskammer des Kopfes 26 des inneren Diaphragmas angeschlossen ist. Um einen Übertritt des elekirischen Stromes von einer Elektrode zur anderen durch die Sammelleitungen 36, 38 zuIn order to discharge the evolved gases, tubes 34 are attached to the inner chambers of the electrode heads and to the outer tubes 35. The tubes 34 are connected to one another by a collecting line 30 to which the bell ring 32 is also connected by a tube 37. The tubes 35 are connected to one another by a collecting line 38 to which the gas chamber of the head 26 of the inner diaphragm is also connected by a tube 39. In order to allow the electrical current to pass from one electrode to the other through the collecting lines 36, 38

verhindern, sind in die Leitungen isolierende Zwischenstücke 40, 41 eingeschaltet.prevent, insulating spacers 40, 41 are switched into the lines.

Die Zelle wird in der Weise zusammengebaut, daß zunächst das innere Diaphragma, dann die Elektroden in ihrer Reihenfolge von innen nach außen und schließlich die Ringglocke 32 eingesetzt werden.The cell is assembled in such a way that first the inner diaphragm, then the electrodes in their order from the inside out and finally the bell ring 32 can be used.

Bei der praktischen Ausführung der Zelle j wird man die Verschlußteile mit Abstand- | schaltern aus festem Isoliermaterial ausrüsten, um Kurzschlüsse zu vermeiden. In ' der Zeichnung sind diese Teile nicht gezeichnet mit Ausnahme der Isolatoren 42 und 43 auf den Böden der Rinne 31 und des Kopfes der äußersten Elektroden. Auf diese Isolatoren stützt sich die Ringglocke 32. j Bei der beschriebenen Zelle hat die Wanne j ringförmige Gestalt, die innere Elektrode 2 ist gleichzeitig die Innenwand der Wanne.In the practical implementation of the cell j, the closure parts will be spaced | Equip switches made of solid insulating material to avoid short circuits. In ' These parts are not shown in the drawing, with the exception of the insulators 42 and 43 on the bottoms of the groove 31 and the head of the outermost electrodes. On these isolators the bell jar 32 is supported is also the inner wall of the tub.

Dabei kann die innere Höhlung der Wanne nach unten offen sein, wie es für Abb. 1 angenommen ist. Schließt man den Ring 3 auch an dieser Stelle, so daß der Boden der Zelle kelchartige Gestalt annimmt, so kann die innere Endelektrode 2 gleich den übrigen Elektroden mit dem inneren Diaphragma 12 verbunden und lose in die Wanne eingesetzt werden. Eine ähnliche Anordnung wird man wählen, wenn als innere Endelektrode eine ; Platte benutzt wird, um die sich die übrigen Elektroden als Zylinder mit teilweise ebenen, im übrigen kreisförmig gekrümmten Mänteln herumziehen.The inner cavity of the tub can be open at the bottom, as assumed for Fig. 1 is. If the ring 3 is also closed at this point, so that the bottom of the cell assumes a cup-like shape, it can the inner end electrode 2 is the same as the other electrodes with the inner diaphragm 12 connected and loosely inserted into the tub. A similar arrangement will be made choose if the inner end electrode is a; Plate is used to cover the rest Electrodes as cylinders with partially flat, otherwise circularly curved jackets move around.

Bei den zuletzt genannten Ausführungen kann auch der Boden der Wanne aus Metall hergestellt werden, nur muß man ihm dann einen isolierenden Belag geben.In the last-mentioned versions, the bottom of the tub can also be made of metal be made, only you have to give it an insulating covering.

Man kann natürlich auch die ganze Wanne ^; (Boden und Wände) aus Isoliermaterial herstellen. You can of course also use the whole tub ^; Manufacture (floor and walls) from insulating material.

Die Zelle nach Abb. 2 ist in folgender j Weise aufgebaut: Die Wanne besteht aus ■ einem metallenen Kessel mit dem Mantel 1 ' und dem beispielsweise konischen Boden 3.The cell according to Fig. 2 is constructed in the following way: The tub consists of ■ a metal boiler with the jacket 1 'and the, for example, conical bottom 3.

An dem oberen Rande des Mantels ist eine breite Rinne 44 angeordnet; sie ist teilweise mit einer isolierenden Sperflüssigkeit 45 gefüllt, ihr Boden ist mit Isoliermaterial 46 be- ', deckt. Die Wanne bildet zugleich die eine Endelektrode, sie ist durch die Lasche 7 an die Stromzuleitung 6 angeschlossen. Die übrigen Elektroden, beispielsweise drei an Zahl, 47, 4S, 49 und die drei erforderlichen Diaphragmen 50, 51, 52 haben ähnliche Gestalt ^: A wide channel 44 is arranged on the upper edge of the shell; it is partially filled with an insulating barrier liquid 45, and its bottom is covered with insulating material 46. The tub also forms one end electrode; it is connected to the power supply line 6 through the tab 7. The remaining electrodes, for example three in number, 47, 4S, 49 and the three required diaphragms 50, 51, 52 have a similar shape ^:

wie die Wanne, ihre Abmessungen sind aber stufenweise verkleinert. Jede Elektrode ist am Kopf als Ringglocke mit ebener Decke und abwärts gewendetem Außenbord ausgebildet. Beispielsweise ist 53 die Decke, 54 der Außenbord der Ringglocke der Elektrode 48. Die Diaphragmen sind an Ringglocken angesetzt, beispielsweise das Diaphragma 51 an die Ringglocke 55. Die Köpfe der Elektroden und die Ringglocken der Diaphragmen sind so bemessen, daß sie, ohne einander zu berühren, übereinandergestellt werden können und beim Aufruhen ihrer äußeren Borde auf dem isolierenden Belag 46 der Rinne 44 die Böden der Elektroden und Diaphragmen in ihren richtigen Lagen halten. An die innere Elektrode 49 ist die Stromzuleitung 5 mit einer Lasche 4 angeschlossen. Die Abzugsrohre 34 und 35 für die entwickelten Gase sind durch den Boden der Rinne 44 eingeführt und reichen über den Spiegel der Sperrflüssigkeit 45. Sie sind an Sammelleitungen 36 bzw. 38 angeschlossen.like the tub, but its dimensions are gradually reduced. Every electrode is on the head designed as a ring bell with a flat ceiling and downward-facing outboard. For example, 53 is the ceiling, 54 the outboard of the bell ring of the electrode 48. The diaphragms are attached to ring bells, for example the diaphragm 51 the bell jar 55. The heads of the electrodes and the bell jars of the diaphragms are dimensioned so that they can without each other touch, can be stacked and when resting on their outer shelves the insulating covering 46 of the channel 44 the bottoms of the electrodes and diaphragms in keep their correct positions. The power supply line 5 is connected to the inner electrode 49 connected to a tab 4. The exhaust pipes 34 and 35 for the evolved gases are inserted through the bottom of the channel 44 and extend above the level of the barrier liquid 45. They are connected to manifolds 36 and 38, respectively.

Claims

Patent Claims:

1. Electrolytic cell with bipolar electrodes, characterized in that that the bipolar electrodes are designed as cylinder or prism jackets of various widths and within an outer end electrode are arranged concentrically around an inner end electrode.

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized by such gradation the height of the electrodes that the product of immersion depth and circumference has at least approximately the same value for all electrodes.

3. Electrolytic cell according to claim 2, characterized in that the bottom the tub rises from its center towards its edge according to the decreasing height of the electrodes.

4. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the electrodes formed as a boiler by attaching floors and alternating with similar designed diaphragm bags are arranged one inside the other.

5. Electrolytic cell according to claim 4, characterized in that the electrodes and the diaphragm bags are connected to ring bells which envelop one another without contact around the edge reach around the tub and insert its outer rims into an insulating one that runs around the edge of the tub Immerse the channel containing the sealing liquid in an insulated manner.

1 sheet of drawings.