Senkrecht angeordnete Quecksilberkathode für die Elektrolyse von Salzlösungen
Man hat wiederholt versucht, die viel Raum beanspruchenden horizontal angeordneten
Quecksilberkathoden bei der Elektrolyse von Salzlösungen, insbesondere Alkalisalzlösungem,
durch eine vertikale Anordnung zu ersetzen, bei der also das Quecksilber in Form
eines fallenden Schleiers als Kathode wirkt, sei es frei oder an einer elektrisch
nicht leitenden vertikalen Wand entlang. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß
derart fallendes Quecksilber -sich zu Tropfen und schmalen, nicht zusammenhängenden
Strahlen auflöst, so daß auf der Kathodenfläche ein einheit-11~ches elektrisches
Potential nicht mehr eingehalten werden kann. Man war deshalb gezwungen, metallisch
leitende Unterlagenfür das Quecksilber zu verwenden, denen das letztere entweder
in Form dünner, auf die ebene Unterlage auftreffender Strahlen oder aber durch einen
von der hohlzylindrischen Unterlage und ein in diesen - Hohlzylinder konzentrisch
eingesetztes, etwas engeres Rohr gebildeten ringförmigen Spalt der Innenseite der
hohlzylindrischen Unterlage zugeführt wurde.Vertically arranged mercury cathode for the electrolysis of salt solutions
Attempts have repeatedly been made to arrange the horizontal ones, which take up a lot of space
Mercury cathodes in the electrolysis of salt solutions, especially alkali salt solutions,
to be replaced by a vertical arrangement, in which the mercury in the form
a falling veil acts as a cathode, be it free or on an electrical one
non-conductive vertical wall along. However, it has been found that
Mercury falling in this way - turns into drops and narrow, disjointed ones
Dissolves rays, so that on the cathode surface a unitary electrical
Potential can no longer be maintained. One was therefore forced to use metallic
conductive documents for the mercury to use, which the latter either
in the form of thin rays striking the flat surface or through one
from the hollow cylindrical base and one in this - hollow cylinder concentric
inserted, somewhat narrower tube formed annular gap on the inside of the
hollow cylindrical base was fed.
Bei der erstgenannten Anordnung wunde jedoch beobachtet, da.B sich
die einzelnen Quecksilberströme beim Fluß nach unten infoIge ihrer Oberflächenspannung
einschnüren, ein Vorgang, @ der durch die kathodische Polarisierung noch verstärkt
wird. Um zu verhindern, daß so Teile der Unterlage unbedeckt bleiben und dort während
der Elektrolyse zu heftiger Wasserstoffentwicklung Anlaß geben, wurde vorgeschlagen,
die metallische Unterlage mit eng aneinanderliegendlen senkrechten Riefen zu versehen.
Wie die Erfahrung gelehrt hat, gelingt es auf diese Weise jedoch nicht, die Wasserstoffentwicklungwirksäm
zu verhindern.In the case of the former arrangement, however, it was observed that B.
the individual mercury currents in the downward flow information about their surface tension
constricting, a process @ which is intensified by the cathodic polarization
will. In order to prevent parts of the pad from remaining uncovered and there during
give rise to violent evolution of hydrogen in electrolysis, it has been suggested that
to provide the metallic base with closely spaced vertical grooves.
As experience has shown, however, it does not succeed in this way, the hydrogen evolution effective
to prevent.
Die ZufühTang des Quecksilbers zur Innenseite einer hoflzylindrischen
Unterlage durch einen rin;gfärmigen Spalt"ist ebensowenig geeignetet,
die
Entblößung von Teilen der Unterlage durch das Quecksilber zu verhindern, und zwar,
wie festgestellt wurde, insbesondere deshalb, weil es praktisch unmöglich ist, das
die Innenfläche des Spaltes bildende eingesetzte Rohr so genau zu zentrieren, daß
die Schichtdicke des Quecksilbers an allen Stellen des Spaltumfangs gleich ist.The supply tang of the mercury to the inside of a wooden cylinder
Underlay through a narrow gap "is just as unsuitable
the
To prevent exposure of parts of the substrate by the mercury, namely,
as has been stated, especially because it is practically impossible to
to center the inner surface of the gap forming the inserted pipe so precisely that
the thickness of the mercury layer is the same at all points on the circumference of the gap.
Es wurde nun erkannt, daß die wichtigste Vorbedingung für die Erzielung
einer gleichmäßigen Bedeckung von metallischen Unterlagen durch das herabströmende
Quecksilber die ist, daß dem oberen Rande der Unterlage an allen Stellen zeitlich
gleiche Quecksilbermengen zugeführt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß :man längs der waagerechten Kammlinie der Unterlage eine Quecksilberschicht
von gleicher Dicke und gleicher Fließgeschwindigkeit mit Hilfe eines Überlaufs erzeugt.
Ist diese Vorbedingung einmal erfüllt, so können. Entblößungen der Unterlage nur
dadurch eintreten, daß die Oberflächenspannung der auf der Unterlage herabfließenden
zusammenhängenden Quecksilberschicht durch irgendwelche Umstände (insbesondere also
durch ungünstige Form der Unterlage selbst) sich so weit erhöht, daß ein Aufreißen
der Quecksilberschicht stattfindet. Dies kann man aber erfindungsgemäß insbesondere
dadurch verhindern, daß der Metallunterlage die Form einer sich nach unten verjüngenden
glatten Fläche gegeben wird, wobei das Maß der Verjüngung durch die Form bestimmt
ist, die die herabfließende Quecksilberschicht unter dem Einflus-se ihrer eigenen
Oberflächenspannung in Verbindung mit der Fallbeschleunigung und der Reibung des
Quecksilbers an der Unterlage annimmt. Die als Unterlage dienende Fläche kann dann
sowohl eben sein als auch einen geschlossenen, sich nach unten verjüngenden Mantel
bilden., beispielsweise die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes aufweisen.It has now been recognized that the most important prerequisite for achieving
an even coverage of metallic substrates by the flowing down
The mercury is that the upper edge of the pad at all points in time
equal amounts of mercury are supplied. According to the invention, this is achieved by
that: a layer of mercury is placed along the horizontal ridge line of the base
of the same thickness and the same flow rate generated with the help of an overflow.
Once this precondition is met, you can. Exposure of the document only
occur in that the surface tension of the flowing down on the base
coherent mercury layer due to any circumstances (in particular
due to the unfavorable shape of the base itself) increases to such an extent that it is torn open
the mercury layer takes place. According to the invention, however, this can be done in particular
thereby prevent the metal base from taking the shape of a downwardly tapering
smooth surface is given, the degree of tapering is determined by the shape
that the mercury flowing down is under the influence of its own
Surface tension in connection with the gravitational acceleration and the friction of the
Adopts mercury on the pad. The surface serving as a base can then
be flat as well as a closed, downwardly tapering coat
form., For example, have the shape of an inverted truncated cone.
Da andererseits die Quecksilberschicht imstande ist, Querspannungen
in gewisser Höhe ahne Zerstörung ihres Zusammenhanges aufzunehmen, kann man aber
auch auf eine Verjüngung der Unterlage verzichten, solange auf der Fläche, und insbesondere
an ihrer Kammlinie, konvexe Krümmungen vermied. werden, die einen so kleinen Krümmungsradius
aufweisen, daß an diesen Stellen die zulässige Höchstgrenze der Querspannungen überschritten
wird, wodurch dann ein Aufreißen der Quecksilberschicht herbeigeführt werden würde.
Diese Bedingungen werden, beispielsweise erfüllt von geraden, d. h. sich nicht verjüngenden
Mantelflächen, wie beispielsweise geraden Zylindern von kreisförmi-. gen oder elliptischem
Querschnitt . u. ä. In der Zeichnung sind zwei zweckmäßige Ausführungsformen der
Kathodenunterlagen gemäß Erfindung dargestellt.On the other hand, since the mercury layer is capable of transverse stresses
To a certain extent without destroying their connection, one can, however
also refrain from tapering the base as long as on the surface, and in particular
at their ridge line, avoiding convex curvatures. that have such a small radius of curvature
show that the maximum permissible limit of the transverse stresses has been exceeded at these points
which would then cause the mercury layer to tear.
These conditions are fulfilled, for example, by straight lines, i.e. H. not tapering
Shell surfaces, such as straight cylinders of circular. gen or elliptical
Cross-section . and the like. In the drawing, two useful embodiments of the
Cathode pads shown according to the invention.
Wie aus der Fig. ia ersichtlich ist, gibt man dem Kathodenblech eine
geschweifte Form, so daß die Umrisse des Bleiches der Einschnürung des überfließenden
Quecksilberstromes folgen. Es hat sich, ergeben, daß eine Verjüngung der Blechbreite
auf etwa die Hälfte seiner oberen Breitenabmessung zur Erreichung dieser Wirkung
genügt. Der Verlust an Kathodenfläche beträgt dadurch nur etwa ein Viertel der Rechtecksfläche.
Die Fig. 1b zeigt die eben beschriebene Anordnung im Seitenschnitt. Die überlaufrinne
r enthält das durch L zugeführte Quecksilber, das nach dem Übertritt über den Überlauf
u an der Unterlage t herabfließt. Durch die isolierte Gefäßwand k wird durch einen
Metallstab s der Strom zugeführt.As can be seen from Fig. Ia, the cathode sheet is given a
curly shape, so that the outline of the bleaching of the constriction of the overflowing
Follow mercury current. It has been found that a tapering of the sheet width
to about half of its upper width dimension to achieve this effect
enough. The loss of cathode area is only about a quarter of the rectangular area.
Fig. 1b shows the arrangement just described in side section. The overflow channel
r contains the mercury supplied by L, which after it has passed through the overflow
u flows down on the base t. Through the isolated vessel wall k is through a
Metal rod s supplied with electricity.
Eine weitere Ausführungsform einer Metallunterlage einer senkrecht
angeordnettn Quecksilberkathode ist aus Fig. a zu ersehen.Another embodiment of a metal base one perpendicular
arranged mercury cathode can be seen from Fig. a.
Die Metallunterlage für die Quecksilberkathode wird beispielsweise
in der Weise hergestellt, daß zwei parallele, in einem Abstand von 6o mm senkrecht
stehende Eisenbleche a von 8oo mm Breite und i 5oo mm Höhe an ihren seitlichen Rändern,
durch i5oo mm hohe, halbkreisförmige Bleche b verbunden werden. 40 min unterhalb
des vollkommen ebenen und horizontalert Randes c, über den Quecksilber überläuft,
ist ein Boden d eingeschweißt. Zur Stromzuführung trägt der Boden d Stäbe
e und Röhren f mit Löchern i, durch die das Quecksilber der
Kathode zugeführt wird. Sowohl die Stäbe e als auch die Röhren
f sind, soweit sie mit dem Elektrolyten in Berührung kommen, elektrisch isoliert,
beispielsweise durch Überzüge g aus Gummi. Der Raum lt zwischen dem Boden d und
dem Überlaufrand c dient zur Aufnahme des Quecksilbers.The metal base for the mercury cathode is made, for example, in such a way that two parallel iron sheets a, standing at a distance of 60 mm perpendicular, 8oo mm wide and 150 mm high at their lateral edges, are connected by 150 mm high, semicircular sheets b . A bottom d is welded in 40 minutes below the perfectly flat and horizontal edge c, over which mercury overflows. For power supply, the bottom d carries rods e and tubes f with holes i through which the mercury is fed to the cathode. Both the rods e and the tubes f are, insofar as they come into contact with the electrolyte, electrically insulated, for example by coatings g made of rubber. The space between the bottom d and the overflow rim c serves to take up the mercury.
Die Inbetriebnahme einer der Kathodenanordnungen gemäß Erfindung wird
durch vorheriges Präparieren der Blechoberfläche zwecks besserer Benetzbarkeit durch
das herabfließende Quecksilber sehr erleichtert, z. B. durch Überhitzen mit dünne:
Schichten von Zinn, Kupfer, -Bleioder anderen. Diese Maßnahme ist vor allem dann
zweckmäßig, wenn Eisen als Werkstoff für die Kathodenunterlage gewählt wird, da
es sonst verhältnismäßig schwer gelingt, das Eisen vollständig mit Quecksilber zu
bedecken.The commissioning of one of the cathode assemblies according to the invention is
by preparing the sheet metal surface beforehand for the purpose of better wettability
the mercury flowing down is much easier, e.g. B. by overheating with thin:
Layers of tin, copper, lead or other. This measure is especially important then
useful if iron is chosen as the material for the cathode base, because
otherwise it is comparatively difficult to get all the iron in with mercury
cover.