DE60202377T2

DE60202377T2 - Aluminium elektrogewinungszellen mit geneigten durchlöcherten sauerstoffentwicklungsanoden

Info

Publication number: DE60202377T2
Application number: DE60202377T
Authority: DE
Inventors: Vittorio De Nora
Original assignee: Moltech Invent SA
Current assignee: Moltech Invent SA
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: NZ531546A; ATE285487T1; NO20041442L; WO2003023092A3; CA2458984A1; EP1423556A2; NO337852B1; EP1423556B1; WO2003023092A2; US20040216997A1; US7959772B2; CA2458984C; DE60202377D1; AU2002324302B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium aus in geschmolzenem Elektrolyten gelöstem Aluminiumoxid, die mit einer geneigten Lochanode und einer aluminiumbenetzbaren geneigten Ablaufkathode (Drain-Kathode) ausgestattet ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Technologie zur Produktion von Aluminium durch Elektrolyse von in geschmolzenen kryolithhaltigen Salzen gelöstem Aluminiumoxid bei Temperaturen um die 950°C ist mehr als hundert Jahre alt. Dieses Verfahren und Zelldesign haben keine große Veränderung oder Verbesserung erfahren, und nach wie vor werden kohlenstoffhaltige oder kohlenstoffartige Materialien als Elektroden und Zellauskleidungen verwendet.
Die Verwendung von Metallanoden in Zellen zur Elektrogewinnung von Aluminium würde das Aluminiumverfahren dramatisch verbessern, indem die Umweltverschmutzung und die Kosten der Aluminiumproduktion verringert würden. Es sind viele Patente für Nicht-Kohlenstoffanoden eingereicht worden, keine wurde jedoch kommerziell akzeptiert, auch aus wirtschaftlichen Gründen.
In den folgenden Dokumenten wurden mehrere Designs für Sauerstoff entwickelnde Anoden für Zellen zur Elektrogewinnung von Aluminium vorgeschlagen. US-A-4 681 671 (Duruz) offenbart vertikale Anodenplatten oder -lamellen, die in Niedertemperaturzellen zur Elektrogewinnung von Aluminium betrieben werden. US-A-5 310 476 (Sekhar/de Nora) offenbart Sauerstoff entwickelnde Anoden, die aus dachartig zusammengesetzten Paaren von Anodenplatten bestehen. US-A-5 362 366 (de Nora/Sekhar) beschreibt sich nicht verbrauchende Anodenformen, wie dachartig zusammengesetzte Paare von Anodenplatten. US-A-5 368 702 (de Nora) offenbart vertikale rohrförmige oder kegelförmige, Sauerstoff entwickelnde Anoden für multimonopolare Aluminiumzellen. US-A-5 683 559 (de Nora) beschreibt eine Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium mit Sauerstoff entwickelnden, gebogenen Anodenplatten, die in dachartiger Anordnung ausgerichtet sind und entsprechend geformten Kathoden gegenüberliegen. US-A-5 725 744 (de Nora/Duruz) offenbart vertikale, Sauerstoff entwickelnde Anodenplatten, die vorzugsweise porös oder netzartig sind, in einer multimonopolaren Zellanordnung für Zellen zur Elektrogewinnung von Aluminium, die mit herabgesetzter Temperatur betrieben werden.
US-A-5 938 914 (Dawless/LaCamera/Troup/Ray/Hosier) beschreibt eine Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium mit vertikalen, inerten Anoden, die mit vertikalen Kathoden verschachtelt sind. Die Anoden sind mit einem gewinkelten Dach bedeckt, das anodisch entwickelte Sauerstoffbläschen zerstreut, um den geschmolzenen Elektrolyten der Zelle zu durchmischen.
WO-A-01/31088 (de Nora) offenbart Zellen zur Elektrogewinnung von Aluminium mit festen Anoden mit gegenüberliegenden geneigten Kathoden mit einer V-förmigen aktiven Oberfläche. Die Anoden und Kathoden sind mit vertikalen Durchgängen zur Zirkulation von an Aluminiumoxid reichem Elektrolyten zu einem unteren Teil der Zwischenelektrodenabstände verbunden, welche Anoden und Kathoden trennen.
WO-A-00/40781 und WO 00/40782 (beide de Nora) offenbaren beide Aluminiumproduktionsanoden mit einer Reihe coplanarer, paralleler, beabstandeter, länglicher Anodenteile, die elektrochemisch zur Oxidation von Sauerstoff aktiv sind. Die in WO 00/40781 offenbarten Anoden sind mit einer Reihe geneigter Prallkörper versehen, die die Zirkulation des Elektrolyten durch die Anoden fördern, und sind zur Verwendung mit einer Kathodenoberfläche vorgesehen, die horizontal oder in einem kleinen Winkel ist, wie in WO 01/31086 (de Nora/Duruz) offenbart ist.
In WO 00/40782 kann die elektrochemisch aktive Anodenoberfläche im Wesentlichen vertikal sein, wobei die horizontalen Anodenteile voneinander eine über der anderen beabstandet sind, beispielsweise wie Jalousien, neben einer im Wesentlichen vertikalen Kathode. Insbesondere können zwei abwärts zusammenlaufende, voneinander beanstandete, benachbarte Anoden zwischen einem Paar im Wesentlichen vertikaler Kathoden angeordnet sein. Die benachbarten Anoden sind durch einen Zwischenraum zum Abwärtsfluss von Elektrolyt beabstandet, in dem an Aluminiumoxid reicher Elektrolyt nach unten fließt, bis er über die Durchflussöffnungen der benachbarten Anoden in die Zwischenelektrodenräume zirkuliert.
GEGENSTÄNDE DER ERFINDUNG
Es ist ein Gegenstand der Erfindung, eine Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium mit einer aluminiumbenetzbaren, geneigten Ablaufkathodenoberfläche, insbesondere mit einer steilen Neigung, und einer oder mehreren entsprechend geneigten, Sauerstoff entwickelnden Anoden mit verbesserter Elektrolytzirkulation zu liefern.
Es ist auch ein Gegenstand der Erfindung, eine Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium mit einer geneigten Ablaufkathode und einer oder mehreren Anoden zu liefern, die eine große Oberfläche und eine hohe elektrochemische Aktivität für die Oxidation von Sauerstoffionen zur Bildung von bimolekularem gasförmigem Sauerstoff haben und die rasche Sauerstoffgasfreisetzung, verbesserte Auflösung von Aluminiumoxid in dem Elektrolyten und Zirkulation des an Aluminiumoxid reichen Elektro lyten zwischen den Anoden und einer gegenüberliegenden Kathode ermöglichen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium mit einer geneigten Ablaufkathode und einer oder mehreren Nicht-Kohlenstoffanoden auf Metallbasis, deren Design eine verbesserte Elektrolytzirkulation erlaubt und die leicht und wirtschaftlich zu fertigen sind.
Ein Hauptgegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung einer Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium, die weniger Umweltverschmutzung als konventionelle Hall-Heroult-Zellen erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Zelle zur Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid. Die Zelle umfasst eine geneigte, plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur, welche im Querschnitt eine allgemein V-förmige Gestalt hat. Die Anode hat eine nach unten orientierte, geneigte, elektrochemisch aktive Oberfläche, die im Querschnitt allgemein V-förmig ist und oberhalb einer nach oben orientierten, entsprechenden, geneigten Kathodenoberfläche beabstandet durch einen Anoden-Kathoden-Zwischenraum liegt, in dem in zirkulierendem Elektrolyten gelöstes Aluminiumoxid elektrolysiert wird. Die im Allgemeinen V-förmige, plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur hat eine Mehrzahl von Anodendurchgängen, die zum Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten aus dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum darauf verteilt sind.
Erfindungsgemäß ist/sind ein oder mehrere Elektrolyt-Führungsteil(e), die oberhalb der allgemein V-förmigen, plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur liegen, dazu gestaltet, im Wesentlichen den gesamten aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten zu einem Aluminiumoxid- Zufuhrgebiet zu führen, wo er mit Aluminiumoxid angereichert wird, und dann über und um ein oberes Ende der allgemein V-förmigen, plattenartigen oder gitterartigen Anodenstruktur, von wo mit Aluminiumoxid angereicherter Elektrolyt in den Anoden-Kathoden-Zwischenraum eingeführt wird.
Die Zelle ist üblicherweise so gestaltet, dass mindestens ein Teil des mit Aluminiumoxid angereicherten Elektrolyten in ein oberes Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums eingeführt und/oder außerhalb des Anoden-Kathoden-Zwischenraums zirkuliert und zu dessen unterem Ende geführt wird. Mindestens ein Teil des mit Aluminiumoxid angereicherten Elektrolyten kann außerhalb des Anoden-Kathoden-Zwischenraums zirkuliert werden, beispielsweise entlang der inaktiven Oberfläche der Kathode, und in ein unteres Ende davon eingeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann Elektrolyt, der hinter der Kathodenoberfläche zirkuliert, durch Öffnungen in der Kathode in den Anoden-Kathoden-Zwischenraum eintreten.
Die abwärts orientierte, geneigte, elektrochemisch aktive Oberfläche ist üblicherweise in einem Winkel zwischen 15° und bis zu nahezu vertikal, in der Regel 85°. Eine solche Anodengestaltung hat vorteilhaft aktive Anodenoberflächen mit einer steilen Neigung, d. h. über 45°, in der Regel 60° bis 80°.
Das/die Elektrolyt-Führungsteil(e) bedeckt/bedecken zweckmäßig im Wesentlichen die ganze allgemein V-förmige, plattenartige oder gitterartige offene aktive Anodenstruktur, um im Wesentlichen den gesamten an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten, der von der aktiven Anodenstruktur aufwärts fließt, zu führen.
In einer Ausführungsform hat/haben das/die Elektrolyt-Führungsteil(e) eine Öffnung zum Durchgang von an Aluminiumoxid verarmtem Elektrolyten. Solche(s) Elektrolyt-Führungsteil(e) kann/können eine nach unten orientierte Führungsoberfläche aufweisen, um aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid ver armten Elektrolyten in die Öffnung zu lenken, wobei die Führungsfläche im Wesentlichen horizontal ist oder im Querschnitt eine allgemein umgekehrte V- oder U-Form hat, wobei die Öffnung am oberen Ende der allgemein umgekehrten V- oder U-Form ist.
In einer anderen Ausführungsform weist die Zelle wenigstens einem Durchgang für an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten auf, der zwischen dem (den) Elektrolyt-Führungsteil(en) und der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur liegt. Das (die) Elektrolyt-Führungsteil(e) kann/können eine nach unten orientierte Führungsfläche haben, um aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten in den Durchgang/die Durchgänge zwischen dem (den) Elektrolyt-Führungsteil(en) und der allgemein V-förmigen, plattenartigen oder gitterartigen, offenen Anodenstruktur zu lenken, wobei die Führungsfläche im Wesentlichen horizontal ist oder eine Neigung hat, die zu dem Durchgang/den Durchgängen führt, indem sie beispielsweise im Querschnitt allgemein V- oder U-förmig ist.
Die allgemein V-förmige offene Anodenstruktur kann eine Reihe von länglichen Anodenteilen aufweisen, wobei jedes eine längliche Oberfläche hat, die elektrochemisch aktiv für die Entwicklung von Sauerstoff ist. Die Anodenteile sind miteinander verbunden, üblicherweise durch mindestens ein Verbindungsteil, beispielsweise wie in WO 00/40782 (de Nora) offenbart. Die länglichen Anodenteile sind im Allgemeinen parallel zueinander und haben im Querschnitt eine allgemein V-förmige Anordnung, um die elektrochemisch aktive Oberfläche mit allgemein V-förmigen Querschnitt zu bilden. Die Anodenteile sind voneinander durch Zwischenteilabstände beabstandet, die die Durchgänge bilden.
Die länglichen Anodenteile können horizontal oder unter einer Neigung und parallel zu der geneigten Kathodenfläche verlau fen, insbesondere erstrecken sie sich im Allgemeinen entlang einer vertikalen Ebene, die zu der Kathodenoberfläche senkrecht ist. Die länglichen Anodenteile haben vorzugsweise einen Querschnitt, der zu dem hindurchgehenden Anodenstrom proportional ist, d. h. abnehmender Querschnitt mit einer abnehmenden Strommenge, um eine im Wesentlichen einheitliche Stromdichte über die Anodenteile aufrechtzuerhalten. Die länglichen Anodenteile sind beispielsweise längliche Platten, Lamellen, Stangen, Stäbe oder Drähte.
Die allgemein V-förmige offene Anodenstruktur kann durch eine V-förmige Lochplatte oder ein V-förmiges Lochgitter oder durch zwei nach unten zusammenlaufende Lochplatten oder -gitter, die wie ein V angeordnet sind, gebildet werden. Geeignete gitterartige aktive Anodenstrukturen sind in WO 00/40782 (de Nora) offenbart.
Die elektrochemisch aktive Oberfläche der Anode kann aus zwei nach unten zusammenlaufenden, im Wesentlichen ebenen Flächen aufgebaut sein, oder kann allgemein kegelförmig oder pyramidenförmig sein.
In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Zelle einen Durchgang aus dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum heraus und um diesen herum für die Rückführung mindestens eines Teils des mit Aluminiumoxid angereicherten Elektrolyten zu einem unteren Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums. Der Rückführungsdurchgang befindet sich vorzugsweise hinter der nach oben orientierten geneigten Kathodenoberfläche.
Die nach oben orientierte geneigte Kathodenoberfläche wird beispielsweise durch eine geneigte Kathodenplatte mit einer nach unten orientierten geneigten Oberfläche in dem Elektrolyten gebildet. Die Kathodenplatte hat üblicherweise ein unteres Ende in einem Aluminiumsammel-Pool und/oder ist in dem Elektrolyten aufgehängt. Es kann für Zirkulation von Elektrolyt hinter den Kathodenplatten in das untere Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums gesorgt werden.
Alternativ kann die nach oben orientierte geneigte Kathodenoberfläche durch eine Reihe voneinander beabstandeter, paralleler, länglicher Kathodenteile gebildet werden, wie Stäbe, Stangen oder Platten in einer gitterartigen Anordnung. In diesem Fall kann für Zirkulation des Elektrolyten durch Durchgänge zwischen den länglichen Kathodenteilen nach unten hinter den länglichen Kathodenteilen und in den Anoden-Kathoden-Zwischenraum gesorgt werden.
Die Kathodenplatten oder länglichen Kathodenteile können in bestehenden oder neuen Hall-Heroult-Zellen oder in Zellen mit neuem Design angeordnet werden. Der Zellboden ist vorzugsweise aluminiumbenetzbar. Er kann aus Kohlenstoff, insbesondere Kohlenstoffblöcken gefertigt sein, die gegebenenfalls mit einem aluminiumbenetzbaren Material beschichtet sind, wie beispielsweise in US-A-5 651 874 (de Nora/Sekhar), WO 98/17842 (Sekhar/Duruz/Liu), WO 01/42531 (Nguyen/Duruz/de Nora), WO 01/42168 (de Nora/Duruz) und PCT/IB 02/01932 (Nguyen/de Nora) offenbart wird.
Ein derartiges Kathodendesign liefert einerseits eine große Aluminiumspeicherkapazität und eine große aktive Kathodenoberfläche und verringert andererseits das zur Herstellung der geneigten Kathoden erforderliche Kathodenmaterial.
Die Kathodenplatten oder länglichen Kathodenteile sind vorzugsweise aus aluminiumbenetzbaren, auf Keramik basierenden, offen porösen Material hergestellt ist, das chemisch und mechanisch widerstandsfähig und mit geschmolzenem Aluminium gefüllt ist.
Geeignete Materialien auf Keramikbasis, die im Wesentlichen widerstandsfähig und inert gegenüber geschmolzenem Aluminium sind, schließen Oxide von Aluminium, Zirkonium, Tantal, Titan, Silicium, Niob, Magnesium und Calcium sowie Mischungen davon als einfaches Oxid und/oder in einem Mischoxid ein, beispielsweise ein Aluminat von Zink (z. B. ZnAlO₄) oder Titan (z. B. TiAlO₅). Andere geeignete inerte und widerstandsfähige Keramikmaterialien können von Nitriden, Carbiden und Boriden und Oxyverbindungen davon ausgewählt werden, wie Aluminiumnitrid, AlON, SiAlON, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Aluminiumboriden, Erdalkalimetallzirkonaten und -aluminaten sowie deren Mischungen.
Die aluminiumbenetzbaren offen porösen Platten und länglichen Kathodenteile enthalten vorzugsweise ein Aluminiumbenetzungsmittel. Geeignete Benetzungsmittel schließen Metalloxide ein, die mit geschmolzenem Aluminium reaktionsfähig sind, um eine Oberflächenschicht zu bilden, die Aluminiumoxid, Aluminium und von dem Metalloxid und/oder teilweise oxidiertem Metall abgeleitetes Metall enthält, wie Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Molybdän, Lanthan oder andere Seltenerdmetalle oder Kombinationen davon, z. B. wie in PCT/IB 02/00668 (de Nora) offenbart ist.
Weitere geeignete Materialien zur Herstellung der offen porösen Platten oder länglichen Kathodenteile sind in US-A-4 600 481 (Sane/Wheeler/Gagescu/Debely/Adorian/Derivaz) beschrieben.
Die Kathode, die der allgemein V-förmigen, plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur gegenüberliegt, kann zudem die Merkmale der Kathoden mit den geneigten Ablaufkathodenoberflächen aufweisen, die in US-A-5 651 874 (de Nora/Sekhar), US-A-5 683 559 (de Nora), WO 99/02764 (de Nora/Duruz), WO 01/31088 (de Nora), WO 98/53120 (Berclaz/de Nora), WO 99/41429 (de Nora/Duruz), WO 00/63463 (de Nora), WO 01/31086 (de Nora/Duruz) und WO 01/42531 (Nguyen/Duruz/de Nora) beschrieben sind.
Die Anoden können aus im Wesentlichen sich nicht verbrauchenden Materialien gefertigt sein, üblicherweise Sauerstoff entwickelnden Materialien, insbesondere Materialien auf Metallbasis, wie oberflächenoxidierten Legierungen. Die Anoden können auch aus Materialien gefertigt sein, die für die Oxidation von Fluorionen aktiv sind. Geeignete Anoden auf Metallbasis für die Oxidation von Sauerstoffionen oder Fluorionen sind in WO 00/06802, WO 00/06803 (beide im Namen von Duruz/de Nora/Crottaz), WO 00/06804 (Crottaz/Duruz), WO 01/43208 (Duruz/de Nora), WO 01/42534 (de Nora/Duruz) und WO 01/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora) offenbart. Weitere sauerstoffentwickelnde Anodenmaterialien sind in WO 99/36593, WO 99/36594, WO 00/06801, WO 00/06805, WO 00/40783 (alle Im Namen von de Nora/Duruz), WO 00/06800 (Duruz/de Nora), WO 99/36591 und WO99/36592 (beide im Namen von de Nora) offenbart.
Die Sauerstoff entwickelnden Anoden können mit einer Schutzschicht beschichtet sein, die aus einer oder mehreren Cerverbindungen gefertigt ist, insbesondere Ceroxyfluorid, wie in US-A-4,614,569 (Duruz/Derivaz/Debely/Adorian), US-A-4 680 094 (Duruz), US-A-4 683 037 (Duruz), US-A-4 966 674 (Bannochie/Sheriff), PCT/IB 02/00667 (Nguyen/de Nora) und PCT/IB 02/01169 (de Nora/Nguyen) offenbart ist.
Vorteilhafte Verfahren zum Betreiben der Zelle sind in WO 00/06802 (Duruz/de Nora/Crottaz), WO 01/42535 (Duruz/de Nora), WO 01/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora) und PCT IB 01/00954 (Nguyen/de Nora) offenbart.
Die erfindungsgemäße Zelle kann eine völlig neue Zelle oder eine nachgerüstete Zelle sein, die einen Zellboden einer überholten Zelle umfasst, die mit der oben beschriebenen Anodenstruktur und der geneigten Kathode nachgerüstet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Elektrogewinnen von Aluminium aus Aluminiumoxid in einer Zelle wie oben beschrieben. Bei dem Verfahren wird: Aluminiumoxid elektrolysiert, das in dem Elektrolyten gelöst ist, der in dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum zirkuliert, um kathodisch Aluminium und an der elektrochemisch aktiven Oberfläche der geneigten offenen Anodenstruktur Sauerstoff zu erzeugen, wobei der anodisch entwickelte Sauerstoff einen Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten aus dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum, durch die Anodendurchgänge und vorbei an den Elektrolyt-Führungsteil(en) unterstützt, das (die) im Wesentlichen den gesamten aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten zu dem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet führt, und dem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet Aluminiumoxid zugeführt, wo es sich in dem Elektrolyten löst und von wo der mit Aluminiumoxid angereicherte Elektrolyt über und um das obere Ende der Anodenstruktur herum geführt und in den Anoden-Kathoden-Zwischenraum eingeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Anode zur Elektrogewinnung von Aluminium aus in einem geschmolzenen Elektrolyten gelösten Aluminiumoxid. Die Anode umfasst eine geneigte, plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur mit im Querschnitt allgemein V-förmiger Gestaltung und mit einer Betriebsposition, in der sie eine nach unten orientierte, geneigte, elektrochemisch aktive Oberfläche hat, die im Querschnitt allgemein V-förmig ist. Die im Allgemeinen V-förmige, plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur hat eine Mehrzahl von darüber verteilten Anodendurchgängen zum Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten aus der elektrochemisch aktiven Oberfläche durch die allgemein V-förmige Anodenstruktur.
Erfindungsgemäß umfasst die Anode des Weiteren ein oder mehrere Elektrolyt-Führungsteil(e), die oberhalb der allgemein V-förmigen, plattenartigen oder gitterartigen, offenen Anoden- Struktur liegen und dazu gestaltet sind, im Wesentlichen den gesamten aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten zu einem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet zu führen, wo er mit Aluminiumoxid angereichert wird, und dann über und um ein oberes Ende der allgemein V-förmigen, plattenartigen oder gitterartigen Anodenstruktur, von wo mit Aluminiumoxid angereicherter Elektrolyt um die elektrochemisch aktive Oberfläche zirkuliert wird.
Die Anode kann alle der oben beschriebenen Merkmale in Bezug auf die elektrochemisch aktive Anodenstruktur und das/die Elektrolyt-Führungsteil(e) einbeziehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun mittels Beispielen in Bezug auf die schematischen Zeichnungen beschrieben, worin
1 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Ablaufkathodenzelle mit einer im Allgemeinen V-förmigen, Sauerstoff entwickelnden Lochanode zeigt;
1a bzw. 1b eine Draufsicht bzw. Vorderansicht des in 1 gezeigten Kathodenteils zeigen;
2 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Ablaufkathodenzelle mit einer anderen im Allgemeinen V-förmigen, Sauerstoff entwickelnden Lochanode zeigt;
3 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Ablaufkathodenzelle mit einer anderen im Allgemeinen V-förmigen, Sauerstoff entwickelnden Lochanode zeigt; und
4 eine Querschnittansicht von erfindungsgemäßen Ablaufkathodenzellen zeigt, die mit mehreren Anoden versehen ist, wobei vergrößerte Ansichten verschiedener Möglichkeiten in 4a und 4b gezeigt sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine erfindungsgemäße Aluminiumproduktionszelle mit einem horizontalen Zellboden 5, der mit einem Pool aus Produktaluminium 50 bedeckt ist. Die Zelle hat zwei geneigte Kathodenplatten 10 in einem geschmolzenen Elektrolyten 60. Jede Platte 10 hat eine nach oben orientierte, geneigte, aluminiumbenetzbare Ablaufkathodenoberfläche 11, die durch einen Anoden-Kathoden-Zwischenraum 40 von einer entsprechenden geneigten aktiven Anodenoberfläche einer Anode 20 mit einer V-förmigen, gitterartigen, aktiven Lochstruktur 25 getrennt ist, die mit einem erfindungsgemäßen Elektrolyt-Führungsteil bedeckt ist, wobei zwei mögliche Formen des Führungsteils 30, 30' wie nachfolgend erörtert gezeigt sind.
Die Kathodenplatten 10 haben auch eine nach unten orientierte geneigte Rückseite 12 in dem Elektrolyten 60. Diese Rückseite 12 liegt über dem Aluminiumpool 50, der im Wesentlichen den gesamten Zellboden 5 bedeckt. Ein unteres Ende 13 der Kathodenplatten 10 ruht auf dem Zellboden 5 in dem Aluminium-Pool 50, durch den elektrischer Strom aus einer externen Stromversorgung zu den Kathodenplatten 10 geleitet wird. Das Profil der Kathodenplatten 10 nimmt mit zunehmendem Abstand von dem Kathodenpool 50 ab, um so den Strom zu kompensieren, der von den Ablaufkathodenflächen 11 zu den Anoden 20 geleitet wird, und eine im Wesentlich einheitliche Stromdichte in Platten 10 über im Wesentlichen die gesamte Höhe der Platten 10 zu liefern.
Wie in den 1a und 1b gezeigt ist, hat die Kathodenplatte 10 in ihrem unteren Ende 13 eine Aussparung 14 als Durchlass des Aluminium-Pools 50 und zur Bereitstellung eines Rückführungsdurchgangs von mit Aluminiumoxid angereichertem Elektrolyten zu dem unteren Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40.
Die Kathodenplatte 10 hat an ihrem oberen Rand ein Paar sich horizontal erstreckender Flansche 16, die den aktiven Teil der Platte 10 von der Seitenwand der Zelle trennen. Ein Durchgang 15 wird zwischen Flanschen 16 zum Abwärtsfließen von mit Aluminiumoxid angereichertem Elektrolyten 60 von oberhalb des oberen Endes 27 der aktiven Anodenstruktur 25 und dann hinter der Ablaufkathodenoberfläche 11 zu dem unteren Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 bereitgestellt.
Anstelle der Verwendung von Platten mit Flanschen, die einen Elektrolytdurchgang abgrenzen, kann eine im Wesentlichen einheitlich ebene Kathodenplatte mit einer Öffnung in ihrem oberen Bereich bereitgestellt werden, oder alternativ kann eine im Wesentlichen einheitlich ebene Kathodenplatte gegen einen oder mehreren beabstandete Vorsprünge, die von der Seitenwand der Zelle hervorragen, oder gegen eine Vertiefung in der Seitenwand auf Höhe des oberen Bereichs der Kathodenplatten gelehnt sein.
Die Kathodenplatte 10 ist aus aluminiumbenetzbarem, offen porösem Material gefertigt, das mechanisch und chemisch widerstandsfähig und wie oben beschrieben mit geschmolzenem Aluminium gefüllt ist.
Die Anode 20 ist in dem Elektrolyten 60 durch ein Joch 21 aufgehängt, wobei sich die nach unten orientierte aktive Anodenoberfläche, die durch die V-förmige gitterartige Lochstruktur 25 gebildet wird, im Wesentlichen parallel zu den nach oben orientierten Kathodenoberflächen 11 erstreckt. Die V-förmige gitterartige Lochstruktur 25 ist aus einer Reihe paralleler horizontaler Stangen 26 (im Querschnitt gezeigt) gefertigt, die eine nach unten orientierte, allgemein V-förmige, elektrochemisch aktive, offene Anodenoberfläche bilden. Die Anodenstangen 26 sind elektrisch und mechanisch über ein oder mehrere Querteile (nicht gezeigt) verbunden, wie in WO 00/40782 (de Nora) offenbart ist, und sind voneinander durch Zwischenteilabstände 45 beabstandet, die Durchgänge für einen Aufwärtsfluss 61 von an Aluminiumoxid verarmtem Elektrolyt 60 bilden. Alternativ kann die V-förmige Lochanodenstruktur aus geneigten Stangen in einer V-Anordnung (siehe 2) oder einer V-förmigen geneigten Platte gefertigt sein, wie einem expandierten Metallmaschensieb oder einem Paar nach unten zusammenlaufender Lochplatten.
Erfindungsgemäß umfasst die Anode 20 ein Elektrolyt-Führungsteil 30, 30' oberhalb der V-förmigen gitterartigen Anodenstruktur 25, um den gesamten aufwärts fließenden Elektrolyten 62 durch eine mittige Öffnung 31 in dem Führungsteil 30, 30' zu einem Aluminiumzufuhrbereich 63 zu führen, wo er mit Aluminiumoxid angereichert wird, und dann seitlich über und um ein oberes Ende 27 der Anodenstruktur 25 herum, so dass der mit Aluminiumoxid angereicherte Elektrolyt 60 vorwiegend durch Durchgang 15 am oberen Ende von Platte 10 und von hier über die nach unten orientierte geneigte Oberfläche 12 von Platte 10 und anschließend durch die Aussparung 14 am unteren Ende 13 der Platte 10 in ein unteres Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 zirkuliert wird. In dieser Ausführungsform wird ein kleinerer Teil des mit Aluminiumoxid angereicherten Elektrolyten 60 über das obere Ende 27 der Anodenstruktur 25 in ein oberes Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 eingespeist.
Die Geometrie der Zelle, insbesondere das Profil des oberen Endes des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 und des Durchgangs 15, bestimmt das Verhältnis zwischen dem in das obere Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 eingespeisten Elektrolyten 60 und dem durch Durchgang 15 in das untere Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 zirkulierten Elektrolyten 60.
In der linken Seite von 1 ist das Führungsteil 30 in Form einer horizontalen Platte mit sich nach unten erstreckendem peripheren Flansch gezeigt. In der rechten Seite von 1 ist ein Führungsteil 30' mit einer geneigten, nach unten orientierten Oberfläche gezeigt, die in die mittige Öffnung 31 führt. Andere Formen sind natürlich möglich.
In einer Variante ist das Elektrolyt-Führungsteil von der Anode abgerückt.
Während des Betriebs wird Aluminiumoxid in dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum 40 elektrolysiert und Sauerstoff auf der V-förmigen gitterartigen Lochstruktur 25 der Anode 20 gebildet. Der Sauerstoff entweicht nach oben durch die Zwischenräume 45, wodurch ein Aufwärtsfluss des an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten 60 gefördert wird. Der Elektrolytaufwärtsfluss wird wie durch Pfeil 62 gezeigt durch das Elektrolyt-Führungsteil 30, 30' in die Öffnung 31 gelenkt und zu der darüber befindlichen Fläche 63 geführt, wo Aluminiumoxid zugeführt wird und sich in dem zirkulierenden Elektrolyten 60 anreichert. Der an Aluminiumoxid angereicherte Elektrolyt 60 wird dann seitwärts geführt und gelangt vorwiegend hinter der Kathodenplatte 10 in das untere Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40, wobei der Rest wie bereits beschrieben in das obere Ende des Zwischenraums 40 gelangt.
2, in der die selben Bezugsziffern die selben Elemente bezeichnen, zeigt eine andere erfindungsgemäße Zelle, in der die allgemein V-förmige gitterartige Anodenstruktur 25 aus einer Reihe paralleler, beabstandeter, geneigter Stangen 26 gefertigt ist, wobei sich jede Stange entlang einer vertikalen Ebene erstreckt, die zu der aluminiumbenetzbaren Ablaufkathodenoberfläche 11 senkrecht ist.
Der Abstand zwischen den geneigten Stangen 26 bildet einen Durchgang für den Aufwärtsfluss 61 von an Aluminiumoxid verarmtem Elektrolyten 61 seitwärts um Stangen 26 herum.
Um für eine einheitliche Stromverteilung zu sorgen, hat jede geneigte Stange 26 einen variablen Querschnitt (die Stangen 26 verjüngen sich nach unten), um so den zu der Ablaufkathodenoberfläche 11 geleiteten Strom zu kompensieren.
In einer Variante sind die geneigten Anodenstangen 26 durch andere längliche Anodenteile ersetzt, beispielsweise Stäbe, Lamellen oder Platten.
3, in der die selben Bezugsziffern die selben Elemente bezeichnen, zeigt eine weitere erfindungsgemäße Zelle, in der die allgemein V-förmige gitterartige Anodenstruktur 25 aus einer Reihe parallel beabstandeter horizontaler Lamellen 26 gefertigt ist, die wie Jalousien angeordnet sind.
Die Anodenstruktur 25 ist zudem mit einem Elektrolyt-Führungsteil 30'' in Form einer Platte bedeckt, die zwischen den oberen Enden 27 der Anodenstruktur 25 angeordnet sind, wodurch erfindungsgemäß Durchgänge 31' zwischen den oberen Enden 27 und dem Führungsteil 30'' für an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten 60 verbleiben. In einer Variante hat dieses Führungsteil eine nach unten orientierte Führungsoberfläche, die einen allgemein abgeflachten U- oder V-förmigen Querschnitt aufweist, der zu Durchgängen 31' führt.
4, in der die selben Bezugsziffern die selben Elemente wie zuvor bezeichnen, zeigt eine Zelle mit einer Reihe nebeneinander befindlicher Paare von Kathodenplatten 10 in einer Anordnung mit V-förmigem Querschnitt und mehreren Anoden 20 des in 3 offenbarten Typs, die erfindungsgemäß mit Elektrolyt-Führungsteilen 30'' bedeckt sind. In einer Variante kön nen die Anoden 20 durch die in 1 gezeigten Anoden ersetzt sein.
Benachbarte obere Ränder der Platten 10 sind durch Distanzteile 17, 17' getrennt, wodurch zwischen ihnen ein Durchgang 15 zur Zirkulation von an Aluminiumoxid angereichertem Elektrolyten 60 zu einem unteren Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums 40 verbleibt.
Das auf der linken Seite von 4 und in 4a gezeigte Distanzteil hat sich horizontal erstreckende obere Flansche 18 auf den oberen Rändern der Platten 10 und ein mittiges Teil 19, welches die oberen Ränder der Platten 10 auseinander hält.
Das auf der rechten Seite von 4 und in 4b gezeigte Distanzteil 17' hat Flansche 18', die die oberen Ränder der Platten 10 umgeben und gegen das mittige Distanzteil 19 klemmen.
Wie in den 1, 1a, 1b, 2 und 3 sind die unteren Teile 13 der in 4 gezeigten Kathodenplatten 10 mit Öffnungen 14 für den Durchgang des Aluminium-Pools 50 und den Rückführungsfluss des an Aluminiumoxid angereicherten Elektrolyten 60 versehen.
Die gesamte Zellgestaltung von 4 oder die in 1 bis 3 gezeigten Anoden 20 mit entsprechenden Kathoden können in bestehende Hall-Heroult-Zellen nachgerüstet werden oder können in Zellen mit neuem Design verwendet werden, insbesondere in Zellen, die mit herabgesetzten Temperaturen betrieben werden, typischerweise 850° bis 940°C.
In kommerziellen Zellen, wie beispielsweise schematisch in 4 gezeigt, kann die Höhe des Aluminium-Pools 50 auf dem Zellboden beispielsweise schwanken gelassen werden, oder das Aluminium kann, z. B. über ein Wehr, das dem Aluminium-Pool eine Maximalhöhe auferlegt, in einem separaten Sammelreservoir der Aluminiumproduktionszelle aufgefangen werden.
In einer Variante können die in den 1 bis 4 gezeigten Kathodenplatten 10 durch eine Reihe paralleler länglicher Kathodenteile wie bereits gesagt oder durch massive keilförmige Kathodenkörper, die auf einem Zellboden positioniert sind, wie beispielsweise in WO 01/31088 (de Nora) offenbart ist, ersetzt werden, oder die Anoden 20 können einem Kathodenzellboden gegenüberliegen, der eine geneigte Ablaufkathodenoberfläche aufweist, die insbesondere V-förmig ist, wie in US-A-5 683 559 (de Nora) und WO 99/41429 (de Nora/Duruz) offenbart ist.

Claims

Zelle für die Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid, die eine geneigte plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur aufweist, welche im Querschnitt eine allgemein V-förmige Gestalt hat und eine nach unten orientierte geneigte elektrochemisch aktive Oberfläche hat, die im Querschnitt allgemein V-förmig ist und oberhalb einer nach oben orientierten entsprechenden geneigten Kathodenoberfläche beabstandet durch einen Anoden-Kathoden-Zwischenraum liegt, in dem in zirkulierendem Elektrolyten gelöstes Aluminiumoxid elektrolysiert wird, wobei die im Allgemeinen V-förmige plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur eine Mehrzahl von Anodendurchgängen hat, die darüber zum Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten aus dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Elektrolyt-Führungsteil(e), die oberhalb der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur liegen, dazu gestaltet ist/sind, im Wesentlichen den gesamten aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten zu einem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet zu führen, wo er mit Aluminiumoxid angereichert wird, und dann über und um ein oberes Ende der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen Anodenstruktur, von wo mit Aluminiumoxid angereicherter Elektrolyt in den Anoden-Kathoden-Zwischenraum eingeführt wird.
Zelle nach Anspruch 1, die so gestaltet ist, dass mit Aluminiumoxid angereicherter Elektrolyt außerhalb des Anoden-Kathoden-Zwischenraums zirkuliert und zu dessen unterem Ende geführt wird.
Zelle nach Anspruch 2, die so gestaltet ist, dass außerhalb des Anoden-Kathoden-Zwischenraums zirkulierter, mit Aluminiumoxid angereicherter Elektrolyt in ein unteres Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums eingeführt wird.
Zelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, die so gestaltet ist, dass mit Aluminiumoxid angereicherter Elektrolyt in ein oberes Ende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums eingeführt wird.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das (die) Elektrolyt-Führungsteil(e) im Wesentlichen die gesamte allgemein V-förmige plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur überdeckt(en).
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das (die) Elektrolyt-Führungsteil(e) eine Öffnung für den Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten hat (haben).
Zelle nach Anspruch 6, wobei das (die) Elektrolyt-Führungsteil(e) eine nach unten orientierte Führungsfläche hat (haben), die dazu gestaltet ist (sind), den Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten in die Öffnung zu lenken, wobei die Führungsfläche im Wesentlichen horizontal ist oder im Querschnitt allgemein umgekehrt V- oder U-förmig ist, wobei die Öffnung am oberen Ende der allgemein umgekehrten V- oder U-Form ist.
Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit wenigstens einem Durchgang für an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten, der zwischen dem (den) Elektrolyt-Führungsteil(en) und der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur liegt.
Zelle nach Anspruch 8, wobei das (die) Elektrolyt-Führungsteil(e) eine nach unten orientierte Führungsfläche hat (haben), um aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten in den wenigstens einen Durchgang zwischen dem (den) Elektrolyt-Führungsteil(en) und der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur zu lenken, wobei die Führungsfläche im Wesentlichen horizontal ist oder im Querschnitt allgemein V- oder U-förmig ist.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die allgemein V-förmige offene Anodenstruktur eine Reihe von länglichen Anodenteilen in einer gitterartigen Anordnung aufweist, wobei jedes eine längliche Oberfläche hat, die elektrochemisch aktiv für die Entwicklung von Sauerstoff ist, wobei die länglichen Anodenteile parallel zueinander sind und im Querschnitt eine allgemein V-förmige Anordnung bilden, um die elektrochemisch aktive Oberfläche mit allgemein V-förmigen Querschnitt zu bilden, wobei die Anodenteile voneinander durch Zwischenteilabstände beabstandet sind, die die Durchgänge bilden.
Zelle nach Anspruch 10, wobei die länglichen Anodenteile horizontal sind.
Zelle nach Anspruch 10, wobei die länglichen Anodenteile unter einer Neigung und parallel zu der Kathodenfläche verlaufen.
Zelle nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei die länglichen Anodenteile längliche Platten, Lamellen, Stangen, Stäbe oder Drähte sind.
Zelle nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die länglichen Anodenteile entlang ihrer Länge einen variablen Querschnitt haben.
Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die allgemein V-förmige offene Anodenstruktur durch eine V-förmige Lochplatte oder durch zwei nach unten zusammenlaufende Lochplatten, die wie ein V angeordnet sind, gebildet wird.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrochemisch aktive Oberfläche, die im Querschnitt allgemein V-förmig ist, allgemein kegelförmig oder pyramidenförmig ist.
Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die elektrochemisch aktive Oberfläche, die im Querschnitt allgemein V-förmig ist, aus zwei nach unten zusammenlaufenden im Wesentlichen ebenen Flächen aufgebaut ist.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Durchgang außerhalb des Anoden-Kathoden-Zwischenraums für die Rückführung eines Teils des mit Aluminiumoxid angereicherten Elektrolyten zu einem Bodenende des Anoden-Kathoden-Zwischenraums aufweist.
Zelle nach Anspruch 18, wobei der Rückführungsdurchgang sich hinter der nach oben orientierten geneigten Kathodenoberfläche befindet.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nach oben orientierte geneigte Kathodenoberfläche durch eine geneigte Kathodenplatte oder eine Reihe von beabstandeten, parallelen, länglichen Kathodenteilen in einer gitterartigen Anordnung gebildet wird, die eine nach unten orientierte geneigte Oberfläche in dem Elektrolyten hat.
Zelle nach Anspruch 20, wobei die Kathodenplatte oder die Reihe von länglichen Kathodenteilen ein unteres Ende in einem Aluminiumsammel-Pool hat.
Zelle nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Kathodenplatte oder die Reihe von länglichen Kathodenteilen in dem Elektrolyten aufgehängt ist.
Zelle nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die Kathodenplatte oder die Reihe von länglichen Kathodenteilen aus einem aluminiumbenetzbaren, auf Keramik basierenden, offen porösen Material hergestellt ist, das mit geschmolzenem Aluminium gefüllt ist.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Zellenboden einer überholten Zelle, die mit der Anodenstruktur und der geneigten Kathode nachgerüstet ist, aufweist.
Verfahren zur Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid in einer Zelle wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, bei dem: Aluminiumoxid elektrolysiert wird, das in dem Elektrolyten gelöst ist, der in dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum zirkuliert, um kathodisch Aluminium und an der elektrochemisch aktiven Oberfläche der geneigten offenen Anodenstruktur Sauerstoff zu erzeugen, wobei der anodisch entwickelte Sauerstoff einen Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten aus dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum, durch die Anodendurchgänge und vorbei an den Elektrolyt-Führungsteil(en) unterstützt, das (die) im Wesentlichen den gesamten aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten zu dem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet führt, und dem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet Aluminiumoxid zugeführt wird, wo es sich in dem Elektrolyten löst und von wo der mit Aluminiumoxid angereicherte Elektrolyt über und um das obere Ende der Anodenstruktur herum geführt und in den Anoden-Kathoden-Zwischenraum eingeführt wird.
Anode für die Elektrogewinnung von Aluminium aus in einem geschmolzenen Elektrolyten gelösten Aluminiumoxid, mit einer geneigten plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur mit im Querschnitt allgemein V-förmiger Ge staltung und mit einer Betriebsposition, in der sie eine nach unten orientierte geneigte elektrochemisch aktive Oberfläche hat, die im Querschnitt allgemein V-förmig ist, wobei die allgemein V-förmige plattenartige oder gitterartige offene Anodenstruktur eine Vielzahl von Anodendurchgängen hat, die für den Aufwärtsfluss von an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten von der elektrochemisch aktiven Oberfläche durch die allgemein V-förmige Anodenstruktur darüber verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenstruktur weiter ein oder mehrere Elektrolyt-Führungsteile aufweist, die, wenn die Anode sich in ihrer Betriebsposition befindet, über der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen offenen Anodenstruktur liegen, wobei das (die) Führungsteil(e) dazu gestaltet ist (sind), um im Wesentlichen den gesamten aufwärtsfließenden, an Aluminiumoxid verarmten Elektrolyten zu einem Aluminiumoxid-Zufuhrgebiet zu führen, wo er mit Aluminiumoxid angereichert wird, und dann über und um ein oberes Ende der allgemein V-förmigen plattenartigen oder gitterartigen Anodenstruktur herum zu führen, von wo der mit Aluminiumoxid angereicherte Elektrolyt entlang der elektrochemisch aktiven Oberfläche zirkuliert wird.