DE439885C - Vorrichtung zur Elektrolyse mit hoher Stromdichte - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Elektrolyse mit hoher Stromdichte. Die chemischen Vorgänge, die sich unter der elektrolytischen Einwirkung des Stromes vollziehen, sind außer anderm auch von der Stromdichte im Elektrolyten besonders an der Elektrode abhängig. Aus diesem Grunde ist für manche Zwecke eine möglichst hohe Stromdichte erwünscht.
• Um die Stromdichte steigern zu können, wird gemäß der Erfindung der Elektrolyt an der Stelle, an der der Strom aus der Elektrode in ihn eintritt, in ständiger Bewegung gehalten. Durch die Bewegung des Elektrolyten werden nämlich die Wärme und die Gasblasen schnell abgeführt, während beim ruhenden Elektrolyten das Steigen der Temperatur und das Auftreten von Gasblasen der Vergrößerung der Stromdichte eine Grenze setzt. Auch hohle Elektroden mit Wasserkühlung von innen erlauben nur eine beschränkte Stromdichte.
• Um an der Übergangsstelle von der Elektrode zum Elektrolyten eine genügend hohe Strorndichte erzielen zu können, wird ferner gemäß der Erfindung die Elektrode als Hohlgefäß ausgebildet, das nach außen isoliert ist und mit einer Öffnung für den Stromdurchgang zu der anderen außerhalb liegenden Elektrode versehen ist. Zweckmäßigerweise erhält die Elektrode die Form eines Rohres, durch das der Elektrolyt hindurchgeleitet wird.
• Ein Ausführungsbeispiel ist in Abb. i im Querschnitt dargestellt. Die Elektrode, an der die hohe Stromdichte erzielt werden soll, ist mit i bezeichnet. Sie hat die Form des Mantels eines Kegelstumpfes und bildet die Fortsetzung des Glasrohres 2. Elektrode und Glasrohr sind von einem weiteren Glasrohr 3 umgeben, das am unteren Ende eingestülpt ist, so daß es gegen die Elektrode i dicht abschließt. Der entstehende. Hohlraum ist mit Quecksilber ausgefüllt, dem der Strom durch den Leiter 4 und den Drahtanschluß 5 zugeführt wird. Das Ganze ist in ein Gefäß 6 eingehängt, das den Elektrolyt aufnimmt und mit einem Abfluß 7 versehen ist. Im Elektrolyten hängt die zweite Elektrode 8 mit dem Stromanschluß g. Der Elektrolyt strömt in das Glasrohr 2 von oben ein und tritt aus dem unteren engeren Ende der Elektrode mit einer Geschwindigkeit aus, die ausreicht, um die durch den Strom entstehende Wärme abzuleiten. Der Stromübergang vom Rohr i in den Elektrolyten findet im wesentlichen am unteren Rande statt, da innerhalb des Hohlraumes, der durch das Rohr i gebildet wird, ein nennenswerter Potentialunterschied nicht vorhanden ist und sich infolgedessen auch keine Stromlinien ausbilden können, so daß der gesamte Strom am unteren Rande zusammengedrängt wird. Der Strom wird dieser Stelle durch das Rohr selbst und durch das Ouecksilber mit so geringem Ohmschen Widerstande zugeleitet, daß die Erwärmung innerhalb der Elektrode in mäßigen Grenzen bleibt.
• Für viele Zwecke ist es wünschenswert, die bei einer Elektrolyse an beiden Elektroden entstehenden Gase getrennt voneinander abführen zu können. Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt Abh.2. Das konische Platinrohr i i, das die Elektrode bildet, ist mit seinem engsten Durchmesser nach oben gerichtet, wo sich ein Glaskörper anschließt, der einen Teil des Elektrolyten mit der zweiten Elektrode 18 in sich aufnimmt. Dieser wird der Strom durch die Leitung i9 zugeführt. Sie kann zur Verringerung des Ohmschen -Widerstandes im Elektrolyten sehr dicht bis an den oberen Rand der Elektrode i i herangeführt werden. Mit seinem unteren weiteren Rande ist das Platinrohr ii gegen den Glaskörper 13 abgedichtet. Der Raum- zwischen beiden Glaskörpern 12 und 13 ist mit Quecksilber angefüllt, dem der Strom durch den Metallstab 1.4 und die Leitung 15 zugeführt wird. Das Ganze ist in ein Gefäß 16 eingehängt, welches den anderen Teil des Elektrolyten in sich aufnimmt. Dieser wird durch die Düse 17 in das obere Ende des Platinrohres i i hineingedrückt, und, zwar mit solcher Geschwindigkeit, daß nur ein Teil in das Platinrohr eintritt, während ein anderer Teil in den Raum innerhalb des Glasgefäßes 12 ausweicht. Infolgedessen wird mit :Sicherheit verhütet, daß Gasblasen, die an der Elektrode 18 sich bilden, vom strömenden Elektrolyten angesaugt und mit durch das Platinrohr i 1 hindurchgerissen werden. Das an der Elektrode 18 gebildete Gas sammelt sich vielmehr im oberen Teil des Glasgefäßes i2, das durch einen Deckel 2o abgeschlossen ist, und wird durch ein Rohr 21 abgeleitet. An der Elektrode i i drängt sich der Stromübergang auf den der Elektrode 18 zugekehrten oberen Rand zusammen. Hier gebildete Gasblasen werden durch den Strom des Elektrolyten nach unten durch das Platinrohr 1i hindurchgerissen und treten in das Gefäß 16 über, wo sie sich oberhalb des Elektrolyten sammeln. Das Glasgefäß 16 ist durch einen Deckel 22 abgeschlossen, der auch gegen den Glaskörper 13 abgedichtet ist. Das Gas entweicht durch ein Rohr 23. Aus dem inneren Raum -des Glaskörpers 12 tritt der Elektrolyt durch ein Auslaßrohr 24. in das Gefäß 16 über; ein Flüssigkeitsverschluß verhindert das gleichzeitige Übertreten von Gas. Aus dem Gefäß 16 fließt der Elektrolvt durch ein Auslaßrohr 25 ab, das ebenfalls mit Flüssigkeitsverschluß ausgebildet sein kann.
• Elektrolytische Apparate der « in Abb. i und 2 dargestellten Art sind beispielsweise geeignet zur Ozongewinnung, wobei die Ausbeute abhängig ist von der Stromdichte und der Einhaltung einer niedrigen Temperatur. -Man macht auch z. B. bei Anwendung elektrolytischer Reduktion oder Oxydation wässeriger Lösungen bzw. organischer Verbindungen häufig die Beobachtung, daß die Stromausbeute mit zunehmender Temperatur sinkt, und zwar infolge mangelhafter Kühlung der Elektroden oder infolge zu langsamen Fortführens elektrolytisch entstehender Gasblasen.
• Außer- der Herstellung von Ozon kommt beispielsweise für das Verfahren gemäß der Erfindung die Herstellung von Perverbindungen in Frage, wie z. B. die elektrolytische Darstellung von Perjodaten bzw. Alkaliperjo-daten -aus jodsauren Salzen in alkalischer Lösung. Ähnlich wie bei der Herstellung von Jodaten liegen die Verhältnisse bei den Percarbonaten, Chloraten, Sulfaten und ähnlichen. In allen Fällen ist gute Stromausbeute eine Folge intensivster Rührung und guter K_ ühlung der Elektroden.
• Als Ausführungsbeispiel einer Elektrolyse einer organischen Verbindung sei die Reduktion der Oxalsäure zu Glyoxalsäure genannt, wo gute Kühlung der Kathode eine unumgänglich notwendige Bedingung für gute Stromausbeute ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Vorrichtung zur Elektrolyse mit hoher Stromdichte, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode die innere Wandung (i) eines Gefäßes bildet, das nach außen isoliert und mit einer Öffnung für den Stromdurchgang zu der anderen außerhalb liegenden Elektrode (8) versehen ist und der Elektrolyt an der Eintrittsstelle des Stromes in ständiger Bewegung erhalten wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine rohrförmige-Elektrode (1), durch die der Elektrolyt hindurchströmt.
3. 3, Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Elektrode (i) enthaltende Gefäß mit einer zweiten Wandung (3) versehen ist, wobei der zwischen beiden Wandungen liegende Hohlraum mit Quecksilber zur Stromzuleitung und Wärmeableitung für die Elektrode (i) gefüllt ist. q.. Verfahren zur Elektrolyse unter Verwendung der Vorrichtung nach An-" spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt mit so großer Geschwindigkeit gegen die Mündung des die Elektrode bildenden Rohres (r1) gedrückt wird, daß nur ein Teil des Elektrolyten in die Rohrmündung, der andere Teil dagegen an der Rohrmündung voxbeiströmt.