-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktion zur Ventilation
von Wasserstoffgas und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die vorliegende
Erfindung betrifft insbesondere eine Konstruktion, die mindestens
eine erste und eine zweite Metallschicht aufweist, die miteinander
verbunden sind, und ein zwischen den Schichten angeordnetes und
damit verbundenes Maschenmaterial. Durch die Konstruktion mit dem
Maschenmaterial werden Ventilationskanäle zwischen dem Maschenmaterial
und den Schichten bereitgestellt, wodurch die Bildung von Wasserstoffblasen
verhindert und die Wasserstoffversprödung der ersten Schicht vermindert
wird.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Viele
Materialien, die in Konstruktionen verwendet werden, die mit Wasserstoff
in Kontakt kommen, reagieren auf Wasserstoff empfindlich, z.B. Materialien,
die in elektrochemischen Zellen zur Herstellung von Alkalimetallchlorat
verwendet werden. Für dieses
Problem sind verschiedenartige Lösungen vorgeschlagen
worden.
-
In
der DE-A-3121799 ist eine Membran für Wasserstoffdruckmessungen
beschrieben. Die Membrankonstruktion besteht aus einer dreischichtigen Anordnung.
Zwischen zwei verschiedenen Metallmembranen, die aus zwei verschiedenen
Metallen bestehen, die an ihren Enden an ein Membranhalterungselement
angeschweißt
sind, ist ein Maschenmaterial eingebettet. Das Maschenmaterial bildet
in Kombination mit dem Träger-
oder Haltekörper
der Vorrichtung einen Ventilationskanal.
-
In
der US-A-3992279 ist eine Elektrodenanordnung mit einer Anode auf
Ti-Basis, einer Kathode aus einem Material auf Eisenbasis und einer
Zwischenschicht aus Silber oder Gold zwischen der Anode und der
Kathode beschrieben. In einer elektrolytischen Zelle, z.B. zum Herstellen
von Natriumchlorat aus Natriumchlorid, wird ein Teil des aus der
kathodischen Reaktion an der Kathode erhaltenen adsorbierten atomaren
Wasserstoffs beginnen, von der Kathode über die Elektrodenanordnung
zur bezüglich
Wasserstoff empfindlichen Anode, d.h. zu der Titanschicht, hin zu
diffundieren. Durch die Zwischenschicht der Elektrode wird eine
Wasserstoffbarriere bereitgestellt, die den Wasserstofffluss blockiert,
um die bezüglich
Wasserstoff empfindliche Anode zu schützen. In der CA-914610 ist
ebenfalls eine elektrolytische Zellenanordnung beschrieben, die
aus einer multi-monopolaren Zelle besteht und eine Kathode-Zwischenschicht-Anode-Struktur
aufweist.
-
Gemäß der US-A-3992279
wird atomarer Wasserstoff im Grenzflächenbereich, d.h. an der Verbindungsstelle
zwischen der Kathode und der Zwischenschicht, jedoch zu Wasserstoffgas
rekombinieren. Dies kann zur Bildung von Wasserstoffblasen führen, durch
die die Festigkeit oder Stabilität
der Kathode-Zwischenschicht-Verbindungsstelle der Elektrodenanordnung
aufgrund des erhöhten
Drucks, durch den eine Trennung dieser Verbindungsstelle verursacht
werden kann, vermindert wird.
-
In
der US-A-4116807 ist ein Konzept zum Verhindern der Bildung von
Wasserstoffblasen dargestellt. Darin ist ein Verfahren beschrieben,
gemäß dem unter
Verwendung einer Explosionsverbindung Anoden- und Kathodenträgerplatten,
die eine Anode bzw. eine Kathode tragen, mit Metallstreifenlei tern verbunden
werden, um einen Luftraum zwischen den Trägerplatten zu erzeugen, über den
das Wasserstoffgas entweichen kann. Explosionsverbindung oder Explosionsschweißen ist
ein seit langem bekanntes Verfahren zum Verbinden und Verstärken von
Metallkonstruktionen. Dieses Verfahren ist beispielsweise in einem
Artikel von A. Gonzalez et al. mit dem Titel "Explosive Welding of Aluminium and Aluminium
Alloy Sheet Composites",
7th International Conference on High energy rate fabrication, Seiten
199–207,
14.–18.
September 1981 beschrieben, wobei Aluminiumkonstruktionen durch
Stahlmaschenmaterialien verstärkt
werden. Explosionsverbindungstechniken sind außerdem in der US-A-3137937
beschrieben.
-
In
den in der US-A-4116807 beschriebenen Anordnungen sind die durch
Explosionsverbindungstechniken verbundenen Verstärkungs- oder Trägerplatten
aufgrund der Schwierigkeiten der gleichmäßigen Energieverteilung über die
Oberfläche,
auf denen die Streifen angeordnet sind, jedoch schwierig und kompliziert
herzustellen. Daher kann es auch schwierig sein, die Streifen durch
Explosionsverbindung an spezifischen festen Stellen auf den Verstärkungs-
oder Trägerplatten
zu befestigen. Ein anderer Nachteil bei derartigen Ausführungsformen
ist, dass der Verbindungsbereich zwischen den Streifen und den Verstärkungs-
oder Trägerplatten,
der nicht ventiliert ist, sehr groß sein muss, um eine geeignete Festigkeit
und Stabilität
und einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Außerdem sind
derartige Elektrodenkonstruktionen nur auf multi-monopolare Zellen
und Zellenreihen anwendbar, d.h. auf Zellen, in denen die Verstärkungs-
oder Trägerplatten
zwischen den Zellen angeordnet sind.
-
Kurze Beschreibung
der Erfindung
-
Die
vorstehenden Probleme werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, die
durch die beigefügten
Patentansprüche
definiert ist.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ventilieren von
Wasserstoffgas mit den Schritten: Verbinden einer ersten Metallschicht,
die bezüglich
Wasserstoffversprödung
empfindlich ist, mit einer zweiten Metallschicht und mit einem Maschenmaterial.
Die erste Metallschicht wird mit der zweiten Schicht verbunden,
und das Maschenmaterial, das Ventilierungskanäle bildet, durch die Wasserstoff
ventiliert werden kann, wird mit und zwischen der ersten und der
zweiten Metallschicht verbunden.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
Konstruktion, die mindestens zwei Metallschichten aufweist, durch
Verbinden der ersten Metallschicht, die bezüglich Wasserstoffversprödung empfindlich
ist, mit einer zweiten Metallschicht und mit einem Maschenmaterial.
Die erste Metallschicht wird mit der zweiten Schicht verbunden,
und das Maschenmaterial wird mit und zwischen der ersten und der
zweiten Metallschicht verbunden.
-
Die
erste Metallschicht wird vorzugsweise aus Fe, Stahl, Ti, Zr, Nb,
Ta oder einem anderen Ventilmetall oder von Legierungen davon ausgewählt. Die
Dicke der ersten Metallschicht liegt geeignet im Bereich von etwa
1 bis etwa 20 mm und vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis etwa
15 mm.
-
Die
zweite Metallschicht wird vorzugsweise aus Fe, Stahl, Ni, Cr, W
oder Legierungen davon ausgewählt,
vorzugsweise aus Fe, Stahl, Ni oder Legierungen davon. Die Dicke
der zweiten Metallschicht liegt geeignet im Bereich von etwa 2 bis
etwa 30 mm und vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 20 mm.
-
Die
Verbindung der Schichten erfolgt geeignet durch Explosionsverbindung,
Rollen oder Walzen, Verbolzen oder Verschrauben oder auf ähnliche Weise.
Vorzugsweise wird eine Explosionsverbindung verwendet.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird ein Verfahren zum Ventilieren von Wasserstoffgas
mit dem Schritt zum Verbinden einer ersten Metallschicht, die bezüglich Wasserstoffversprödung empfindlich
ist, mit einer zweiten und einer dritten Metallschicht und einem
Maschenmaterial bereitgestellt. Die erste Schicht wird mit der dritten Schicht
verbunden, die dritte Schicht wird mit der zweiten Schicht verbunden,
und das Maschenmaterial, das Ventilierungskanäle bildet, durch die Wasserstoff
ventiliert werden kann, wird mit und zwischen der zweiten und der
dritten Metallschicht verbunden.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Konstruktion,
die mindestens drei Metallschichten aufweist, durch Verbinden einer
ersten Metallschicht, die bezüglich
Wasserstoffversprödung
empfindlich ist, mit einer zweiten und einer dritten Metallschicht
und mit einem Maschenmaterial bereitgestellt. Die erste Metallschicht
wird mit der dritten Metallschicht verbunden, die dritte Metallschicht
wird mit der zweiten Metallschicht verbunden, und das Maschenmaterial
wird mit und zwischen der zweiten und der dritten Metallschicht
verbunden. Die Verbindung der dritten Schicht wird geeignet durch
die vorstehend beschriebenen Verbindungsverfahren hergestellt.
-
Die
mindestens drei Metallschichten können in einer beliebigen Reihenfolge
miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann zunächst die
erste Metallschicht mit der dritten Metallschicht verbunden werden,
woraufhin die dritte Schicht mit der zweiten Schicht verbunden wird,
während
das Maschenmaterial mit und zwischen der zweiten und der dritten Schicht
verbunden wird. Die Reihenfolge kann auch umgekehrt sein. Die Verbindung
der drei Schichten wird geeignet durch die vorstehend beschriebenen Verbindungsverfahren
hergestellt.
-
Die
dritte Metallschicht wird geeignet aus Ag, Fe, Cu, Al, Ni, Cr oder
Legierungen davon, vorzugsweise aus Ag und Fe, ausgewählt. Die
Dicke der dritten Schicht liegt geeignet im Bereich von etwa 0,2
bis etwa 10 mm, vorzugsweise von etwa 0,4 bis etwa 5 mm.
-
Das
Dickenverhältnis
zwischen der zweiten und der dritten Schicht liegt geeignet im Bereich
von etwa 100 bis etwa 0,1, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 5.
-
Gemäß einer
Modifikation dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
eine vierte Schicht mit und zwischen der dritten und der ersten Metallschicht
verbunden. Die Verbindung der vierten Schicht wird geeignet durch
die vorstehend beschriebenen Verbindungsverfahren hergestellt. Die
Dicke der vierten Schicht liegt geeignet im Bereich von etwa 0,2
bis etwa 10 mm, vorzugsweise von etwa 0,4 bis etwa 5 mm. Die vierte
Metallschicht wird geeignet aus Ag, Cu, Al oder Legierungen davon
ausgewählt, wobei
Ag bevorzugt ist.
-
Der
Ausdruck "Maschenmaterial" bezeichnet allgemein
eine beliebige Netz- oder Netzwerk- oder eine netzähnliche
Struktur, z.B. eine gelochte Scheibe, ein sieb- oder rasterförmiges Material,
ein Netz, ein Gitter oder ein Netzwerk aus Fäden oder Strängen. Das
Maschenmaterial wird geeignet aus Kunststoffmaterialien, Keramikmaterialien
oder ähnlichen Materialien,
sowie aus Fe, Stahl, Hastelloy, Cu, Ag oder Legierungen davon ausgewählt, vorzugsweise aus
Fe oder Stahl. Das Maschenmaterial hat geeignet eine Diamant-, eine
Rhomboid-, eine quadratische oder eine ähnliche Form. Die Größe der Maschenöffnungen
kann im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 10 mm, vorzugsweise von etwa
1 bis etwa 5 mm, liegen. Die Dicke des Maschenmaterials liegt geeignet
im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 mm, vorzugsweise von etwa 0,1
bis etwa 1 mm.
-
Das
Maschenmaterial kann auf verschiedene Weisen verbunden werden. Das
Maschenmaterial wird geeignet durch Explosionsverbindung, Rollen oder
Walzen, Verschrauben oder Verbolzen oder auf ähnliche Weise verbunden. Vorzugsweise
wird eine Explosionsverbindung verwendet.
-
Durch
die vorliegende Erfindung wird ferner eine Konstruktion bereitgestellt,
die mindestens zwei Metallschichten aufweist: eine erste Metallschicht, die
bezüglich
Wasserstoffversprödung
empfindlich ist und mit einer zweiten Metallschicht verbunden ist, und
ein Maschenmaterial, das mit und zwischen der ersten und der zweiten
Metallschicht verbunden ist. Die Konstruktion kann durch das vorstehend
beschriebene Verfahren hergestellt werden.
-
Die
Ventilierungskanäle
sind dazu geeignet, Wasserstoffgas nach außen abzuführen, das durch rekombinierte
Wasserstoffatome erhalten wird, die über die zweite Metallschicht
in die Konstruktion diffundiert sind. Die Ventilierungskanäle verhindern
die Bildung von Wasserstoffblasen an den Grenzflächen zwischen der zweiten und
der dritten Metallschicht, die ansonsten eine Herabsetzung der Festigkeit
und Stabilität
der Konstruktion verursachen würden
oder sogar veranlassen würden,
dass die Verbindung zwischen den Metallschichten sich löst. Die
gebildeten Ventilierungskanäle
haben geeignet einen Durchmesser im Bereich von 0,01 μm bis etwa
1000 μm, vorzugsweise
von etwa 0,1 μm
bis etwa 10 μm.
Außerdem
beinhaltet der Ausdruck "Kanal" auch Poren, Nuten,
Kanäle
oder andere Durchlässe.
-
Die
Metallschichten und das Maschenmaterial der Konstruktion haben ansonsten
geeignet die vorstehend beschriebenen Abmessungen und Strukturen.
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine Konstruktion, die durch das vorstehend
beschriebene Verfahren erhalten wird.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
die Konstruktion auch eine dritte Metallschicht auf, die mit und
zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht verbunden ist.
Das Maschenmaterial ist in dieser Ausführungsform mit und zwischen
der zweiten und der dritten Metallschicht verbunden.
-
Gemäß einer
Modifikation der bevorzugten Ausführungsform bilden die erste,
die dritte und die zweite Metallschicht eine Anode, eine Schutz-Zwischenschicht
bzw. eine Kathode, wodurch eine bipolare Elektrode oder eine ähnliche
Struktur bereitgestellt wird. Die gebildeten Kanäle haben geeignet einen Durchmesser
von etwa 1 μm
bis etwa 100 μm.
-
Die
erste Metallschicht, d.h. die bezüglich Wasserstoff empfindliche
Anode, wird geeignet aus Ti, Zr oder einem anderen Ventilmetall
oder einer Legierung davon hergestellt, vorzugsweise aus Ti. Die zweite
Schicht, d.h. die Kathode, die bezüglich Wasserstoff beständig ist,
wird geeignet aus Fe, Stahl, Cr, Ni oder einer Legierung davon ausgewählt, wobei Stahl
bevorzugt ist. Die dritte Schicht, d.h. die Zwischenschicht, die
bezüglich
Wasserstoff beständig ist,
wird geeignet aus Ag, Cu, Al oder einer Legierung davon ausgewählt, wobei
Ag bevorzugt ist. Die Dicke der ersten Schicht liegt geeignet im
Bereich von etwa 2 bis 20 mm, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 15 mm.
Die Dicke der zweiten Schicht liegt geeignet im Bereich von etwa
2 bis etwa 30 mm, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 20 mm. Die Dicke
der dritten Schicht liegt geeignet im Bereich von etwa 0,2 bis etwa
10 mm, vorzugsweise von etwa 0,4 bis etwa 5 mm.
-
Die
Wasserstoffdurchlässigkeit
ist vorzugsweise in der zweiten Schicht größer als in der dritten Schicht.
Vorzugsweise beträgt
das Verhältnis
der Wasserstoffdurchlässigkeit
zwischen der zweiten und der dritten Schicht etwa 103 bis
etwa 109.
-
Das
Dickenverhältnis
zwischen der dritten Schicht und dem Maschenmaterial liegt geeignet
im Bereich von etwa 2 bis etwa 20 und vorzugsweise von etwa 4 bis
etwa 10.
-
Gemäß einer
Modifikation dieser bevorzugten Ausführungsform ist, insbesondere
wenn die dritte Metallschicht aus Fe, Ni, Cr oder Legierungen davon
ausgewählt
wird, eine vierte Schicht mit der Konstruktion verbunden, um eine
Wasserstoffversprödung
der ersten Schicht noch besser zu verhindern. Die vierte Metallschicht
wird mit und zwischen der dritten und der ersten Metallschicht verbunden.
Die vierte Metallschicht wird geeignet aus Ag, Cu, Al oder Legierungen
davon ausgewählt,
wobei Ag bevorzugt ist. Die Dicke der vierten Schicht liegt geeignet
im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 10 mm und vorzugsweise von etwa
0,4 bis etwa 5 mm.
-
Eine
bipolare Elektrode, die insbesondere für Prozesse geeignet ist, die
die Bildung von Wasserstoff beinhalten, z.B. bei der Herstellung
von Alkalimetallchlorat, wird daher bereitgestellt, wenn die mindestens
drei Metallschichten und das Maschenmaterial wie vorstehend beschrieben
verbunden werden. In bipolaren elektrolytischen Zellen sind normalerweise
mehrere Anordnungen bipolarer Elektroden innerhalb einer Zellenbox
elektrisch in Serie geschaltet. Um geringe ohmsche Verluste und
eine gleichmäßige Stromverteilung
auf den Elektroden zu erhalten, sind die Anoden und Kathoden in
benachbarten Zellen über
eine Trägerplatte "Rückseite an Rückseite" verbunden. Auf einer
Seite der Trägerplatte
ist eine der ersten Metallschicht entsprechende Anode montiert,
die einen Elektronentransfer als Ergebnis einer anodischen Reaktion
ermöglicht,
z.B. durch Erzeugung von Chlor, das an der Anode auftritt, wenn
die Elektrode in einer elektrolytischen Zelle zum Herstellen z.B.
von Alkalimetallchlorat, Alkalimetallhydroxid oder Hypochlorit verwendet
wird. Auf der anderen Seite der Trägerplatte ist eine der zweiten
Metallschicht entsprechende Kathode montiert, die einen Elektronentransfer
aufgrund von an der Kathode erzeugtem Wasserstoff (H2)
ermöglicht.
-
Die
Trägerplatte
verbindet Anodenplatten oder -lamellen und Kathodenplatten oder
-lamellen elektrisch und mechanisch. Wasserstoffatome, die auf der
Kathode adsorbiert werden, entstehen, wenn an der Kathode Wasserstoff
erzeugt wird. Der Hauptteil der erzeugten Wasserstoffatome rekombiniert und
bildet Wasserstoffgas. Ein kleiner Teil der adsorbierten Wasserstoffatome
diffundiert jedoch in die Kathode.
-
In
einer herkömmlichen
bipolaren Elektrode, die aus einer Kathode, einer Trägerplatte
und einer Anode besteht, können
nicht rekombinierte Wasserstoffatome durch die Kathode, die geeignet
aus Fe hergestellt ist, zur Trägerplatte
hin diffundieren. Die Trägerplatte
wird verhindern, dass der Hauptteil der Wasserstoffatome weiter
durch die Trägerplatte
zur bezüglich
Wasserstoff empfindlichen Anode diffundiert, die häufig aus
Ti hergestellt ist. An der Grenzfläche zwischen der Kathode und
der Trägerplatte können Wasserstoffatome
auf strukturellen Defekten rekombinieren, wodurch die Erzeugung
von Wasserstoff beginnt, was zur Erzeugung von Wasserstoffblasen
führen
kann.
-
Die
erfindungsgemäße bipolare
Elektrode ermöglicht
die Ventilierung von Wasserstoffgas an der Grenzfläche, d.h.
an der Verbindungsstelle zwischen der Kathode, dem Maschenmaterial
und der Schutz-Zwischenschicht über
die ausgebildeten Ventilierungskanäle, wodurch die Erzeugung von
Wasserstoffblasen verhindert wird.
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine vorstehend beschriebene elektrochemische
Zelle mit einer Elektrode. Die elektrochemische Zelle kann eine
bipolare Zelle, eine multimonopolare Zelle oder eine ähnliche Zelle
sein.
-
Die
Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer vorstehend beschriebenen
elektrochemischen Zelle zum Herstellen von Alkalimetallchlorat,
Alkalimetallhydroxid, Hypochlorit oder ähnlichen Produkten.
-
Gemäß einer
noch anderen bevorzugten Ausführungsform
einer Konstruktion ist ein Maschenmaterial mit und zwischen der
ersten und der zweiten Metallschicht der vorstehend beschriebenen
Konstruktion verbunden. In dieser Ausführungsform einer verbundenen
Konstruktion kann, wenn sie Umgebungen mit relativ niedriger Wasserstoffkonzentration ausgesetzt
ist, die erste Schicht effektiv vor Wasserstoffversprödung geschützt sowie
eine Ventilierung des erzeugten Wasserstoffgases im Grenzflächenbereich
zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht bereitgestellt
werden. Die erste Metallschicht, die aus einem bezüglich Wasserstoff
empfindlichen Metall besteht, wird geeignet aus Fe, Stahl oder Legierungen
davon ausgewählt,
wobei Stahl bevorzugt ist. Die zweite Metallschicht, die bezüglich Wasserstoff
beständig
ist, wird geeignet aus Fe, Stahl, Ni, Cr oder Legierungen davon
ausgewählt,
wobei Stahl bevorzugt ist. Die Dicke der ersten Schicht liegt vorzugsweise
im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 mm und vorzugsweise von etwa 1
bis etwa 10 mm. Die Dicke der zweiten Schicht liegt vorzugsweise
im Bereich von etwa 2 bis etwa 20 mm und vorzugsweise von etwa 2
bis etwa 15 mm. Die Konstruktion wird vorzugsweise in Umgebungen
mit geringer Wasserstoffkonzentration verwendet, z.B. für einen
kathodischen Schutz, Off-Shore-Anwendungen und in der petrochemischen
Industrie.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
1 zeigt
eine Seiten-Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Konstruktion;
-
2 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform zum Darstellen einer
in einer elektrolytischen Zelle angeordneten bipolaren Elektrodeneinheit
(das Maschenmaterial ist nicht dargestellt); und
-
3 zeigt
eine Seitenansicht von 2 zum Darstellen einer Wasserstoffdiffusion
in die Kathode (das Maschenmaterial ist nicht dargestellt).
-
Beschreibung der Ausführungsformen
-
In
den Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 8 in 1 eine
erfindungsgemäße Konstruktion.
Eine erste Metallschicht 1 ist mit einer dritten Metallschicht 3 verbunden,
die mit einer zweiten Metallschicht 2 verbunden ist. Zwischen
der zweiten Metallschicht 2 und der dritten Metallschicht 3 ist
ein Maschenmaterial 4 verbunden, durch das Ventilierungskanäle 5 bereitgestellt
werden.
-
2 zeigt
eine bipolare Elektrodeneinheit, die dazu vorgesehen ist, in einer
elektrochemischen Zelle zum Herstellen von Natriumchlorat angeordnet zu
werden, wobei die Elektroden die Konstruktion von 1 aufweisen.
Eine Anode 1 entspricht einer ersten Metallschicht. Eine
Kathode 2 entspricht einer zweiten Metallschicht. Anhand
der in 2 dargestellten Ausführungsform ist ersichtlich,
dass ein Abschnitt der Kathode (schwarz) und der Anode (weiß) senkrecht
von der in 1 dargestellten Konstruktion
hervorsteht. Die dritte Metallschicht, die hierin der Trägerplatte
entspricht, und das Maschenmaterial sind nicht dargestellt. Diese
beiden Elemente sind wie in 1 dargestellt
montiert.
-
3 zeigt
die gleiche bipolare Elektrodeneinheit wie 2. Die Pfeile 7 zeigen
die Diffusionsrichtung der Wasserstoffatome an, die an der Kathode
als Ergebnis der Wasserstoffgaserzeugung in der Zelle als Zwischenprodukte
entstehen.
-
Es
ist offensichtlich, dass diese Ausführungsformen der Erfindung
auf verschiedene Weisen modifiziert werden können. Für Fachleute ist ersichtlich,
dass diese Modifikationen innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten
Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen sollen. Das folgende
Beispiel, durch das der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht
eingeschränkt
werden soll, zeigt, wie die vorstehend beschriebene Erfindung implementiert
werden kann.
-
Beispiel
-
Die
strukturelle Festigkeit von Trägerplattenproben,
d.h. der verbundenen Stahlschicht (Kathode), Silberschicht (Zwischenschicht)
und Titanschicht (Anode), wurden vor und nach einer Elektrolyse
zum Herstellen von Natriumchlorat für durch Explosionsverbindung
verbundene herkömmliche
Elektroden ohne Maschenmaterial und für Elektroden mit Maschenmaterial
gemäß den 2 und 3 gemessen.
Durch Explosionsverbindung verbundene Proben wurden von verschiedenen
Teilen der Trägerplatte
entnommen, um den Einfluss einer schwachen Verbindung zu untersuchen,
wobei die Proben durch eine Ultraschallanalyse in kleinen Teilen
analysiert wurden. Die Proben der Trägerplatte hatten die Abmessung
0,12 m × 0,12
m × 0,030
m. Die Tests wurden bezüglich
den Trägerplattenproben
in einer Chloratzelle mit vier Einheiten durchgeführt. Die
Temperatur des Elektrolyts betrug 65°C, und die Stromdichte durch
die Trägerplatte
betrug etwa 3–5
kA/m2.
-
In
allen Proben der herkömmlichen
Elektroden war die strukturelle Festigkeit nach 10 Tagen Elektrolyse
kleiner als 1 MPa.
-
Die
Proben mit dem Maschenmaterial behielten ihre ursprüngliche
strukturelle Festigkeit von etwa 190 MPa nach 10 Tagen Elektrolyse
in einer Elektrolysezelle unter den gleichen Bedingungen wie bei
den herkömmlichen
Elektroden mit Trägerplatten bei.
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass bei den Trägerplatten mit Maschenmaterial,
durch das Ventilierungskanäle
bereitgestellt werden, im Gegensatz zu herkömmlichen Elektroden mit Trägerplatten
keine Wasserstoffblasen auftraten.