DE69900985T2

DE69900985T2 - Blei-elektrodenstruktur mit maschenoberfläche

Info

Publication number: DE69900985T2
Application number: DE69900985T
Authority: DE
Inventors: I. Bisshara; W. Brown; M. Ernes; W. Getsy; L. Hardee; L. Martin; R. Pohto; Thomas Schue; R Turk Thomas
Original assignee: Eltech Systems Corp
Current assignee: Eltech Systems Corp
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-10
Also published as: ES2174599T3; CA2311724A1; US6139705A; EP1076731A1; JP2002513860A; DE69900985D1; WO1999057338A1; TW483951B; EP1076731B1

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung

Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US- Patentanmeldung Nr. 60/084 396, eingereicht am 6. Mai 1998.

Technisches Gebiet

Es wird eine auf Blei basierende Verbundelektrode offenbart. Das Blei kann eine Basis für die Elektrode bilden. Die aktive Oberfläche der Verbundelektrode kann Ventilmetall umfassen. Die Elektrode ist besonders nützlich in einer elektrolytischen Zelle, die zur Elektrogewinnung eines Metalls verwendet wird. Traditionell sind Blei- oder Bleilegierungsanoden weitverbreitet in Verfahren zur Elektrogewinnung von Metallen wie Kupfer aus Sulfatelektrolyten verwendet werden. Diese Bleianoden haben dennoch ernsthafte Einschränkungen, wie unerwünschter Stromverbrauch und Anodenerosion. Diese Anodenerosion kann zu Schlammproduktion und resultierender Verunreinigung von einer oder beiden von Elektrolyt und dem elektrolytisch gewonnenen Produkt führen.
Während der Zeit, in der diese Bleielektroden im Gebrauch waren, führte ein größerer Durchbruch der technischen Entwicklung von Anoden zur Entwicklung der dimensionsstabilen Anode, insbesondere zur Verwendung in der Chlor-Alkali-Industrie. Diese Anode basiert typischerweise auf beschichtetem Ventilmetall. Es folgten daraufhin Versuche, dieser Entwicklung zugrunde liegende Konzepte so einzusetzen, dass eine verbesserte Bleielektrode wie zur Elektrogewinnung von Kupfer angestrebt wurde.
Ein konzeptioneller Ansatz bestand darin, in gewisser Weise die erwünschten Charakteristika eines Ventilmetalls, z. B. die hervorragende Säurebeständigkeit eines Ventilmetalls wie Titan, mit den wünschenswerten Merkmalen der konventionellen Bleianoden einschließlich der Anwesenheit eines Oxids, das ein elektrischer Leiter sein kann, in Einklang zu bringen. Mit diesem Ansatz wurde vorgeschlagen, eine Verbundanode aus einem gesinterten Artikel eines Metalls herzustellen, z. B. Titan, wobei der Artikel mit dem anderen Metall, d. h. Blei, infiltriert wird. Diese Anoden sind beispielsweise in der US-A-4 260 470 vorgeschlagen worden. Das Titan kann gemahlen, komprimiert und gesintert werden, um einen Titanschwamm als poröse Matrix herzustellen. Diese Matrix wird dann mit geschmolzenem Blei oder geschmolzener Bleilegierung infiltriert. Das Ziel besteht zuerst darin, planare Anoden in Form von Streifen zu liefern. Die Streifen werden dann in paralleler, coplanarer Anordnung miteinander verbunden, um eine große Flächenanode zu liefern.
Das Patent lehrt die Verwendung dieser Anoden insbesondere zur Verwendung bei der Elektrogewinnung von Zink oder Kupfer von Sulfatelektrolyten. Falls jedoch das gesinterte Metall mit Blei infiltriert wird, wird das Blei unter den anodischen Bedingungen, die, wie in einer Zelle zum Elektrogewinnen von Kupfer, vorhanden sind, anodisch zu Bleidioxid oxidiert. Die Anode kann somit Bleiverlust an den Elektrolyten mit damit verbundener Anreicherung von Schlamm bedeuten, und/oder Elektrolytadditive zur Begrenzung dieses Verlustes erfordern. Daher sind diese Anoden scheinbar besser geeignet zur Verwendung in Blei-Säure-Batterien. Diese Anwendbarkeit ist in der GB-A-2 009 491 offenbart. In jedem Fall ist heutzutage keine andere kommerzielle Nutzung dieser Anoden bekannt, wie in der Industrie zum Elektrogewinnen von Kupfer.
Es ist auch vorgeschlagen worden, die kommerziell akzeptablen Bleianoden zu behalten, während der technische Vorteil der Entwicklung von beschichtetem Ventilmetall vollständig genutzt wird. Hierfür sind Wege überlegt worden, wie das Blei vor dem Elektrolyten zu schützen ist, um so Bleierosion zu vermindern bzw. zu beseitigen. Es ist somit vorgeschlagen worden, katalytische Teilchen eines Metalls wie Titan herzustellen, wobei die Teilchen mit einem Platingruppenmetall aktiviert werden. Diese Teilchen werden dann gleichförmig über die Oberfläche einer Anodenbasis aus Blei oder Bleilegierung verteilt und teilweise darin eingebettet. Die Bleiplatte ist somit mit einer Schicht aus diesen Teilchen bedeckt, wie aktivierten Titanschwammteilchen. Eine solche Anode ist in der US-A-4 425 217 offenbart worden. Es wird somit gelehrt, dass die Anode verbesserte elektrochemische Leistung zur anodischen Entwicklung von Sauerstoff in einem sauren Elektrolyten bietet, und die Verwendung wie bei der Elektrogewinnung von Metallen wird gelehrt. Es hat sich jedoch als wirtschaftlich undurchführbar erwiesen, dieses Konzept im Maßstab zu vergrößern und eine gleichförmige Schicht aus kleinen Teilchen auf der Oberfläche kommerzieller Bleielektroden zu liefern. Wenn mit einer Vielzahl von Teilchen gearbeitet wird, hat sich zudem herausgestellt, dass der resultierende Artikel schwierig zu sanieren ist. Daher gibt es bis heute keine bekannte kommerzielle Anwendung dieser Anode.
Trotz dieser Entwicklungen ist bislang noch keine kommerziell praktikable Anode als Ersatz für Blei- oder Bleilegierungsanoden in Industrien wie der Elektrogewinnung von Kupfer aus Sulfatelektrolyten gefunden worden. Selbst heutzutage, Jahrzehnte nach der Entwicklung der dimensionsstabilen Anode zur Verwendung in der Chlor-Alkali-Industrie, ist die Anode der Wahl zur Elektrogewinnung von Kupfer noch die historische Blei- oder Bleilegierungsanode. Es besteht somit ein Bedarf an einer Anode, insbesondere zur Elektrogewinnung von Metall, das sich zu einem verlängerten stabilen Betrieb eignet. Als Beispiel für diesen Bedarf ist es selbst heutzutage nicht ungewöhnlich, 80 bis 100 lb Schlamm, der hauptsächlich aus Bleioxid und Bleisulfat besteht, nach nur einer Betriebswoche aus einer einzigen kommerziellen Zelle zur Elektrogewinnung von Kupfer zu entfernen, die Bleianoden verwendet. Es besteht nicht nur ein Bedarf an einer sowohl kommerziell praktikablen als auch stabilen Anode, sondern auch der Bedarf an einer Anode, die leicht zur erneuten Verwendung aufbereitet werden kann, und bei erneuter Verwendung in ähnlicher Weise verlängerten Betrieb liefert. Es wäre somit erwünscht, eine Anode als frische oder sanierte Anodenstruktur mit Stabilität, wirtschaftlichem Betrieb und wirtschaftlicher Herstellung als frische oder sanierte Struktur zu schaffen.

Offenbarung der Erfindung

Es wird nun eine Verbundelektrode, insbesondere zur Elektrogewinnung eines Metalls, geliefert, die nicht nur für längeren Betrieb geeignet ist, sondern auch leicht zur erneuten Verwendung aufbereitet werden kann und bei erneuter Verwendung in ähnlicher Weise verlängerten Betrieb liefert. Die Verbundelektrode wird mit einem frischen oder sanierten Bleielektrodensegment ausgestattet, das als frisches oder saniertes Teil wirtschaftlich hergestellt werden kann. Diese Bleiverbundelektrode kann eine erwünschte niedrige Betriebsspannung aufweisen und verbesserte Stromdichte während des Betriebs der Zelle bieten. Sie kann zur Minimierung oder Beseitigung des Bleiverlusts an den Elektrolyten dienen, der üblicherweise durch elektrochemische Oxidation sowie Bleierosion abläuft. Der Bequemlichkeit halber wird diese Oxidation plus Erosion hier einfacher als Blei-"Korrosion" bezeichnet. Die erfindungsgemäße Verbundelektrode kann somit erwünschte Sauberkeit des Elektrolyten sowie Sauberkeit des Produkts liefern. Die Elektrode kann ferner einen wirtschaftlichen Betrieb bieten, wie durch Verringern bis Beseitigen des Bedarfs nach Elektrolytadditiven, z. B. Beseitigung der Verwendung der Kobaltzugabe in Elektrogewinnungsbädern für Kupfer. Die Verbindungselektrode kann nicht nur so leicht zu montieren sein wie eine frische Elektrode, sondern kann auch stellenweise repariert werden, und dies kann durch Installation im Feld erfolgen, wie bei der Sanierung.
Gemäß einem ersten Aspekt liefert die Erfindung eine Verbundelektrode zum Elektrogewinnen eines in einem Elektrolyten in einer Elektrolysezelle vorhandenen Metalls, indem die Elektrode teilweise in den Zellenelektrolyten eintaucht, wobei die Elektrode eine dünne und massive Bleielektrodenbasis und mindestens ein dünnes Ventilmetalloberflächenmitglied in Maschenform umfasst, wobei die Bleibasis in flächiger Form vorliegt und breite, im Wesentlichen rechteckige vordere und rückwärtige Oberflächen sowie schmale Seiten- und untere Oberflächen aufweist, wobei jede vordere und rückwärtige Oberfläche mindestens im Wesentlichen parallele Seitenränder sowie obere und untere Ränder hat, wobei die Elektrode freiliegende Bleiseitenoberflächen sowie freiliegende vordere und rückwärtige Oberflächenabschnitte über einer Elektrolyt-Luft-Grenzfläche der Zelle aufweist, und wobei das Metallmaschenoberflächenmitglied eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist, die die unter den Hohlräumen liegende Bleibasis freilegt, wobei sich das Ventilmetallmaschenoberflächenmitglied mindestens im Wesentlichen von Seitenrand zu Seitenrand über mindestens eine der breiten vorderen und rückwärtigen Oberflächen der Basis erstreckt, während es sich von unter dem oberen Rand der Basis, jedoch oberhalb der Elektrolyt-Luft-Grenzfläche der Zelle, bis zu mindestens im Wesentlichen dem unteren Rand der Bleibasis erstreckt, wobei das Ventilmetallmaschenoberflächenmitglied eine vordere aktive Hauptseite aufweist, die eine elektrochemisch aktive Oberfläche in Maschenform für die Verbundelektrode darstellt, und eine rückwärtige Hauptseite aufweist, die einer breiten Oberfläche der Bleibasis gegenüberliegt, und wobei das Maschenoberflächenmitglied mit der Bleibasis in elektrisch leitfähigem Kontakt kombiniert ist.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Verbundelektrode, die eine Elektrodenbasis aus Blei oder Bleilegierung und ein Ventilmetallmaschenmitglied in Kombination mit der Bleielektrodenbasis umfasst, wobei die Bleibasis in flächiger Form vorliegt und eine breite Oberfläche aufweist, und das Metallmaschenoberflächenmitglied eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist, die sich in elektrisch leitendem Kontakt mit der Bleibasis befinden, wobei das Metallmaschenoberflächenmitglied in flächiger Form vorliegt und eine vordere beschichtete Hauptseite und eine rückwärtige Hauptseite aufweist, wobei die die rückwärtige Hauptseite des Ventilmetallmaschenmitglieds der Bleibasis gegenüberliegt und wobei das Maschenmitglied mit der Bleibasis in elektrisch Kontakt kombiniert vorliegt, wodurch ein wesentlicher Abschnitt der breiten Oberfläche der Bleibasis durch die Vielzahl der Hohlräume des Maschenmitglieds in freiliegender Form gehalten wird, während das Ventilmetallmaschenmitglied an der breiten Oberfläche als beschichtete Seite aus der Bleibasis herausragt und für die Verbundelektrode eine aktive Oberfläche in Maschenform darstellt.
Gemäß einem verwandten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verbundelektrode, die allgemein in dem vorhergehenden Absatz beschrieben ist, die jedoch ein Metallmaschenmitglied aufweist, die von einem Ventilmetallmaschenmitglied verschieden sein kann, wobei das Mitglied nicht beschichtet sein muss und ein Metallmaschenmitglied aus Platingruppenmetall einschließen kann.
In einem anderen verwandten Aspekt betrifft die Erfindung eine Elektrolysezelle, die eine Verbundelektrode wie oben beschrieben enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schaffung einer Elektrodenkonstruktion, wobei die Konstruktion eine zur Verwendung in einer elektrochemischen Zelle adaptierte Bleibasis aufweist, wobei die Bleibasis in der Zelle von einer Zellenelektrode beabstandet ist, wobei zwischen diesen ein Zellenelektrolyt enthaltender Spalt aufrechterhalten wird, bei dem
- die Bleibasis mit einer breiten Oberfläche eingerichtet wird, wodurch die Bleibasis als Konstruktionsträgerstruktur dient;
- ein Maschenmitglied mit breiter Vorderseite und breiter Rückseite eingerichtet wird;
- die Vorderseite des Maschenmitglieds beschichtet wird, um eine aktive Vorderseite zu schaffen;
- das Maschenmitglied mit der Bleiträgerstruktur kombiniert wird, wobei die breite Rückseite des Maschenmitglieds der breiten Oberfläche der Bleiträgerstruktur gegenüberliegt;
- das Maschenmitglied an der Bleiträgerstruktur in elektrisch leitendem Eingriff zur Bildung der Elektrodenkonstruktion befestigt wird; und
- die Bleiträgerstruktur der Elektrodenkonstruktion elektrisch leitend mit einer Energiequelle verbunden wird, wobei die Trägerstruktur als Stromverteilermitglied für das Maschenmitglied dient.
In einem anderen Aspekt liefert die Erfindung eine Vorrichtung zur Elektroabscheidung eines Metalls aus einem Elektrolyten, wobei die Vorrichtung eine Kathode, eine von der Kathode beabstandete Anode und einen den Elektrolyten enthaltenden Spalt zwischen diesen aufweist, wobei die Vorrichtungselektrode ein aktives Elektrodenmitglied plus eine Trägerstruktur aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst:
- eine stationäre und starre Bleiträgerstruktur für die Vorrichtungselektrode, wobei die Bleiträgerstruktur eine breite Oberfläche aufweist;
- ein flexibles Maschenmitglied für die Vorrichtungselektrode, wobei das Maschenmitglied eine breite beschichtete Vorderseite und breite Rückseite aufweist, wobei die breite Rückseite des Maschenmitglieds der breiten Oberfläche der Bleiträgerstruktur gegenüberliegt;
- Mittel zur Befestigung des Maschenmitglieds an der Bleiträgerstruktur in elektrisch leitendem Eingriff, wobei die Befestigungsmittel für inflexibles Positionieren des Maschenmitglieds in Bezug auf die Bleiträgerstruktur sorgen; und
- Energiezuführungsmittel, die der Bleiträgerstruktur elektrische Energie liefern, wodurch die Bleiträgerstruktur als elektrisch leitendes Stromverteilungsmitglied für das Maschenmitglied dient.
Wenn es zuvor erwünscht war, das Blei als Elektrodenbasis zu verwenden, wurde in der Praxis die Arbeitsoberfläche der Bleibasis bedeckt. Dies kann durch eine Schicht aus gleichförmig verteilten Teilchen erfolgen. Es kann auch mit einer Flächenanode bewirkt werden, die in Streifenform vorliegen kann. Diese Anordnungen sind zuvor erörtert worden. Es ist nun jedoch gefunden worden, dass die vollständige Abdeckung der Bleibasis nicht notwendig ist. Die erfindungsgemäße Verbundelektrodenstruktur mit einem offenen Maschenmitglied kann erwünschte elektrolytische Aktivität erreichen, und erreicht diese Aktivität ohne schädliche Bleiverunreinigung im Elektriolyten. Dies kann selbst mit den Verbundelektroden erreicht werden, bei denen die Maschenmitglieder mit ihrem inhärenten Anteil an Hohlräumen einen sehr wesentlichen Teil der Bleibasis freiliegend lassen. Wenn beispielsweise Maschenmitglieder in der Größenordnung von etwa 50% der Bleibasisoberfläche, über die sich die Maschen erstrecken, frei lassen, kann dennoch durch die neue Verbundelektrode die Bleiverunreinigung des Zellelektrolyten um so viel wie 95% verringert werden.
Wie es zudem bei Bleianoden der Fall ist, die zur Elektrogewinnung von Kupfer verwendet werden, kann die Verbundelektrode vollständig umrüstbar sein. Die elektrischen Systeme der Zelle müssen nicht umkonstruiert werden, und bestehende Sammelverbindungen können erhalten bleiben. Bei Zellelektrolyten kann es zudem möglich sein, bestehende Zusammensetzungen und Durchflussraten beizubehalten, obwohl erwartet wird, dass durch Wegfall des Elektrolytadditivs weniger teure Zusammensetzungen erreicht werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbundelektrodenstruktur mit feinem Maschenmaterial auf der Vorderseite eines Elektrodenkernmitglieds.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenkernmitglieds von Fig. 1, das auf seiner Vorderseite ein mittelgroßes Rautenmaschenmaterial aufweist.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenkernmitglieds von Fig. 1, auf dessen Vorderseite sich ein mäßig expandiertes Maschenmaterial befindet, das dicke Stränge und bescheiden bemessene Hohlräume aufweist.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenkernmitglieds aus Fig. 1, das von einer Stierhornsammelschiene herabhängt, wobei das Kernmitglied auf seiner Vorderseite ein stark expandiertes Maschenmaterial aus dünnen Strängen und großen Hohlräumen aufweist.
Fig. 5 ist eine perspektische Ansicht eines Maschenmaterials, das mit Splintbefestiger mit einem Elektrodenkernmitglied verbunden ist, wobei der Befestiger an das Maschenmaterial geschweißt und in das Kernmitglied gepresst ist.
Fig. 6 ist eine Aufsicht eines Elektrodenkernmitglieds mit Leiterschiene, wobei das Kernmitglied eine Maschenumhüllung aufweist, das sich über eine Reihe von Kontaktstreifen in Kontakt mit dem Kernmitglied befindet.
Fig. 6A ist eine Schnittansicht entlang der Linien 6A-6A von Fig. 6.
Fig. 7 ist eine Aufsicht der Vorderseite eines Bandmaschenmaterials zur Verwendung auf einer Seite eines Elektrodenkernmitglieds.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Bandmaschenmaterials, bei dem die Bänder miteinander zu wabenförmigen Zellen kombiniert sind, wobei dieses Bandmaschenmaterial auf der Seite eines Elektrodenkernmitglieds verwendet werden kann.
Fig. 9 ist eine Aufsicht eine perforierten Plattenmaschenmaterials, wobei das Maschenmaterial auf einer Seite eines Elektrodenkernmitglieds wie des Kernmitglieds von Fig. 1 verwendet werden kann.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Verbundelektrodenstruktur mit einem Maschenmaterial, das durch einen Schweißkern auf einer Seite eines Elektrodenkernmitglieds befestigt ist, wobei der Schweißkern durch eine Schweißspitze gebildet ist.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines Grübchenmaschenmaterials, das von einer Seite eines Elektrodenkernmitglieds beabstandet ist, wobei Schweißspitzen oberhalb und unterhalb des Maschenmaterials an dem Grübchen angeordnet sind.
Fig. 12 ist eine Aufsicht einer im Querschnitt gezeigten Verbundelektrodenstruktur, die zwischen Schweißspitzen angeordnet ist, die mit Schwelßmaterial vorgeladen sind.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbundelektrodenstruktur mit kleinen Maschenmitgliedern auf der Vorderseite eines Elektrodenkernmitglieds.
Fig. 13A ist eine Seitenansicht eines kleinen Maschenmitglieds, das zur Verwendung in der Verbundelektrode von Fig. 13 geeignet ist.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Maschenmitglieds, das zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundelektrode verwendet werden kann.

Beste Durchführungsweisen der Erfindung

Die erfindungsgemäß verwendeten Elektrolysezellen sind besonders brauchbar zur Elektrogewinnung, z. B. in einer Zelle zur Gewinnung von Kupfer aus einem Sulfatelektrolyten. Andere typischerweise in Elektrogewinnungszellen gewonnenen Metalle schließen Kobalt, Zink, Nickel, Mangan, Silber, Blei, Gold, Platin, Palladium, Zinn, Chrom und Eisen ein. Die hier beschriebene Elektrode wird, falls sie in einer solchen Elektrogewinnungszelle verwendet wird, praktisch immer als Anode verwendet. Daher wird hier oft das Wort "Anode" zur Bezeichnung der Elektrode verwendet, dies dient jedoch nur der Bequemlichkeit und sollte nicht als die Erfindung einschränkend angesehen werden. Da die Elektrode eine Basis und ein Maschenmitglied aufweist, wird sie hier der Bequemlichkeit halber mitunter als "Verbundelektrode" oder dergleichen, z. B. "Verbundanode" oder als "Elektrodenstruktur" bezeichnet. Wenn die Elektrode in weiterer Kombination mit beispielsweise elektrischen Verbindungsmitteln vorliegt, die zu einer Energiequelle gehören, kann die weitere Kombination hier als "Elektrodenanordnung" bezeichnet werden.
Die Trägerstruktur oder "Basis" der Elektrode ist eine Basis aus Blei oder Bleilegierungen, wie Blei, das mit Zinn, Silber, Antimon, Calcium, Strontium, Thallium, Indium, Lithium oder Tellur legiert ist. Die Legierung kann eine bleireiche Legierung sein, d. h. die mindestens 50 Gew.% Blei oder vorteilhafter über 95 Gew.% Blei enthält. Die Basis für die Elektrode kann eine Intermetallmischung sein, die Blei einschließt. Eine repräsentative Mischung kann mit Kobalt gemischtes Blei sein. Die Basis, die als gebrauchte Elektrode bereitgestellt werden kann, die bereits in einem elektrochemischen Verfahren verwendet worden ist, wie beliebigen der Verfahren, die hier im Zusammenhang mit Erörterungen von Elektrolysezellen genannt sind, kann in dem Elektrolyt der Zelle etwas löslich oder korrodiert sein. Die Bleibasis liegt üblicherweise in Form eines flachen flächigen Materials (einer Lage) vor, und das flächige Material ist ein massives flächiges Material. Es kommen jedoch auch andere Formen in Frage. Die Bleibasis kann beispielsweise eine zylindrische Form oder dergleichen, wie elliptisch, aufweisen. In einer solchen Form kann die Bleibasis eine cylindrische Hauptseite oder dergleichen aufweisen, an der ein Maschenmitglied befestigt werden kann. Weitere Formen der Bleibasis können eine perforierte Basis einschließen und eine Durchflusselektrode bilden. Als Basis mit flächiger Form hat die Lage üblicherweise eine Dicke im Bereich von etwa 1/8 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) bis etwa 2 Zoll, einige Bleibasiselektroden können jedoch eine Dicke bis zu etwa 2 Fuß (1 Fuß = 30,48 cm) oder mehr aufweisen.
Die Verbundelektrode schließt auch ein Maschenmitglied ein, das mitunter hier einfach als das "Maschenmaterial" bezeichnet wird. Die Begriffe "Maschenmitglied" oder "Mitglied in Maschenform" oder dergleichen, die hier verwendet werden, werden nachfolgend spezieller erläutert, wie im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Die Metalle des Elektrodenmaschenmitglieds sind fast immer Ventilmetalle einschließlich Titan, Tantal, Zirkonium, Niob und Wolfram. Von besonderem Interesse ist aufgrund seiner Robustheit, Korrosionsbeständigkeit und Verfügbarkeit Titan. Ebenso wie die normalerweise verfügbaren elementaren Metalle selbst können die geeigneten Metalle des Maschenmitglieds Metalllegierungen und Intermetallmischungen einschließen. Titan kann beispielsweise mit Nickel, Kobalt, Eisen, Mangan, Kupfer oder Palladium legiert sein. Obwohl vorgesehen ist, das Metall praktisch immer als Beschichtung aufzubringen, kann bei einigen Maschenmitgliedern, z. B. aus Platin oder einem Platingruppenmetall, das Beschichten vermieden werden. Es können somit unbeschichtete Maschenmitglieder aus Metallen wie Platin oder den anderen Metallen der Platingruppe einschließlich Palladium hergestellt werden. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die beschichteten Metalle beschichtete Metalle wie ein platiniertes Ventilmetallsubstrat, z. B. platiniertes Titan und platiniertes Niob, einschließen können, wie sie mittels chemischem Aufdampfen oder durch Metallisieren hergestellt werden können.
Durch die Verwendung elementarer Metalle sind speziell die Metalle in ihrem normalerweise erhältlichen Zustand gemeint, d. h. mit geringen Mengen an Verunreinigungen. Bei dem speziell interessierenden Titanmetall sind somit verschiedene Sorten des Metalls erhältlich einschließlich jener, in denen andere Bestandteile in Legierungsform oder als Legierungen plus Verunreinigungen vorhanden sein können. Titansorten sind spezieller in den Standardspezifikationen für Titan beschrieben, die in ASTM B 265-95 ausführlich beschrieben sind.
Titan wird hier oft der Bequemlichkeit halber genannt, wenn auf Metall für das Metallmaschenmaterial verwiesen wird, weil es ein Metall von besonderem Interesse ist. In dieser Hinsicht kann Titan in flächiger Form expandiert werden, um ein Maschenmaterial herzustellen. Hierfür kann Titan in flächiger Form ein Metallbearbeitungsverfahren mit Perforieren und Ziehen durchlaufen. Obwohl vorgesehen ist, dass das Maschenmaterial andere Formen annehmen kann, z. B. eine Spirale, sei darauf hingewiesen, dass das Maschenmitglied in flacher Lagenform am brauchbarsten ist. Somit wird der Bequemlichkeit halber hier auf die Maschen- "Lage" oder Maschen in "flächiger Form (Lagenform)" oder dergleichen Bezug genommen. Das Maschenmaterial kann in der Form, die durch das Metallbearbeitungsverfahren geliefert wird, als nicht glattgewalztes, expandiertes Metallmaschenmaterial in Lagenform brauchbar sein. In Abhängigkeit von dem gewünschten Maschenmaterial kann die Expansion der Lage von leichter Expansion, die beispielsweise in der Größenordnung von so wenig wie etwa 5 oder 10% oder bis zu 25% offener Fläche bereitgestellt wird, bis zu einem in großem Maße expandierten Maschenmitglied variieren, das etwa 85 oder 90% oder mehr an offenem Bereich liefert.
Das Maschenmitglied kann, wie hier zuvor gesagt wurde, in der Form brauchbar sein, die durch die Metallexpandierung geliefert wird, wobei die Form hier als "nicht glattgewalzt" bezeichnet wird, oder es kann nach der Expansion glattgewalzt werden. Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 ersichtlich ist, werden alle Varianten von Maschenmaterial als erfindungsgemäß brauchbar angesehen. Bestimmte repräsentative Varianten für das Maschenmitglied, die für die Elektrode besonders zweckmäßig sein können, sind in den Fig. 1 bis 4 gezeigt.
Unter nachfolgende Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Verbundelektrode 1 offenbart, die hier der Bequemlichkeit halber auch als Elektrodenkonstruktion 1 bezeichnet werden kann, mit einem Maschenmitglied 2 oder nur "Maschenmaterial" 2, das ein expandiertes Metallmaschenmitglied 2 sein kann. Es kann von einer Lage expandiert werden, die in Folienform vorliegt, so dass das Maschenmitglied 2 ein "feines" Maschenmaterial 2 hat und Abmessungen aufweist, die mit denen eines Drahtfensters assoziiert werden können. Das Maschenmitglied 2 hat im Wesentlichen rhombenförmige Hohlräume. Das Hohlraummuster ist als kontinuierliches Netzwerk von Metallsträngen dargestellt. Das Maschenmaterial 2 ist befestigt, wie mittels Punktschweißungen 3, so dass die Rückseite 14 (Fig. 5) des Maschenmaterials 2 an einem Bleiträgerglied oder Basis 5 befestigt ist. Die Vorderseite 10 des Maschenmaterials 2 wird dann frei gelassen. Dieses Bleiträgermitglied 5, das typischerweise plattenförmig ist, liefert eine große breite Oberfläche 6 oder vordere Hauptseite 6 und eine rückwärtige Hauptseite 4 (Fig. 5) die Vorder- und Rückseiten 6, 4 sind oft flach oder mindestens im Wesentlichen flach. Die gleichen Seiten 10 und 14 (Fig. 5) des Maschenmaterials 2 sind ähnlich aufgebaut. Die plattenförmige Basis 5 kann Randoberflächen 19 aufweisen, die frei bleiben können sowie typischerweise eine im Wesentlichen rechteckige Form haben, z. B. bei der Vorderseite 6, wie in der Figur zu sehen ist. Die Basis ist im Allgemeinen mindestens erheblich dicker als das Maschenmaterial 2, wie es in der Figur abgebildet worden ist. Das Maschenmaterial 2 kann so bemessen sein, dass es sich vollständig über die gesamte Seite 6 der Basis 5 erstreckt, oder kann so bemessen sein, dass es nicht die gesamte Seite 6 der Basis 5 bedeckt, d. h. die Seite 6 kann eine größere Fläche als die Vorderseite 10 von Maschenmaterial 2 aufweisen, wodurch eine freie Randoberfläche 20 der Vorderseite 6 zurückbleibt. In jedem Fall liegt die Seite 6 der Basis 5 an den Hohlräumen von Maschenmaterial 2 frei.
Bei dem feinen Maschenmaterial von Fig. 1 kann die Dicke der Ausgangsmetallfolie recht klein sein, z. B. in der Größenordnung von etwa 0,005 Zoll, was zu einem feinen Maschenmaterial 2 mit der gleichen Dicke von 0,005 Zoll führt. Im Allgemeinen hat das feine Maschenmaterial 2 eine Dicke im Bereich von etwa 0,0025 Zoll bis etwa 0,025 Zoll, und somit haben die Stränge 8 (Fig. 2) des Maschenmaterials eine derartige Dicke. Diese Stränge 8 können eine Breite haben, die ihrer Dicke vergleichbar ist. Jeder Hohlraum hat eine kurze Konstruktionsweg- (short way of design)- oder SWD-Abmessung sowie eine lange Konstruktionsweg (long way of design)- oder LWD-Abmessung. Bei dem feinen Maschenmaterial 1 beträgt die SWD-Abmessung etwa 0,06 Zoll. Die LWD-Abmessung der Hohlräume beträgt etwa 0,125 Zoll. Solche Abmessungen liefern Streckbarkeit und verleihen zudem dem feinen Maschenmaterial 2 große Flexibilität. Das feine Maschenmaterial 2 ist, wenn es von einer Metallfolie expandiert wird, ein kontinuierliches Netz aus Strängen. Wenn es aus Drähten hergestellt wird, kann es ein Maschendrahtgewebe mit Hohlräumen sein, die nicht unbedingt rautenförmig sein müssen. Die Form des kontinuierlichen Netzes aus Strängen ist nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt, sondern auch, weil sie einen kontinuierlichen elektrischen Weg liefert, was sehr erwünscht ist.
In Fig. 1 kann die Bleibasis 5 eine einzige massive Platte sein. Die Basis 5 kann eine frische Bleiplatte sein, die in Gebrauch genommen wird, oder kann durch eine Platte geliefert werden, die bereits verwendet worden ist, wie in einer Elektrolysezelle. Bei einer gebrauchten Bleibasis 5 kann die Vorderseite 6 eine frisch hergestellte Seite 6 sein. Diese Vorderseite kann so konfiguriert sein, dass sie einer anderen Elektrode (nicht gezeigt) gegenüberliegt. Die Basis 5 ist aus Blei oder Bleilegierung, wie hier zuvor beschrieben worden ist. Ein Energiequellenmittel (nicht gezeigt) wird mit der Basis 5 verbunden, wodurch die Basis 5 als Stromverteiler für das Maschenmitglied 2 dienen kann. Wo die vordere Oberfläche 20 der Seite 6 nicht durch das Maschenmaterial 2 bedeckt wird, wobei die vordere Oberfläche typischerweise um den äußeren Umkreis des Maschenmaterials 2 angeordnet ist, kann sie unbedeckt gelassen werden oder kann mit einem Siegelglied (nicht gezeigt) bedeckt werden, z. B. einem nicht leitenden Polymerstreifen um das Maschenmaterial, um die freiliegende vordere Oberfläche 20 der Seite 6 zu bedecken.
Fig. 2 zeigt eine Verbundelektrode 1 mit einem expandierten Maschenmitglied 2 in planarer Form, das heißt einem Maschen-, material mit mittleren rautenförmigen Öffnungen mit rautenförmigen Hohlräumen 7. Jeder Hohlraum 7 hat in der in der Figur gezeigten Ausrichtung einen LWD in vertikaler Richtung und einen SWD in horizontaler Richtung. Jeder Hohlraum 7 legt einen wesentlichen Teil der Seite 6 der darunterliegenden Bleibasis 5 frei. Das Hohlraummuster ist in einem kontinuierlichen Netz aus Metallsträngen 8 dargestellt. Die Metallstränge 8 haben typischerweise eine Breite im Bereich von etwa 0,01 Zoll bis etwa 0,06 Zoll oder mehr. Die Stränge 8 vereinigen sich zu Knoten 9 mit doppelter Strangbreite. Die Knoten 9 haben eine Breite im Bereich von etwa 0,02 Zoll bis etwa 0,12 Zoll. Die rautenförmigen Hohlräume 7 können eine SWD-Abmessung von so viel wie etwa 0,5 Zoll und eine LWD-Abmessung von mehr als etwa einem Zoll aufweisen. Die Lage aus Maschenmaterial 2 wird mit Punktschweißungen 3 an der breiten Vorderseite 6 des Bleiträgerglieds 5 befestigt.
Fig. 3 zeigt eine Verbundelektrode 1, die ein repräsentatives expandiertes Maschenmitglied 2 in planarer Form trägt, das ein Muster aus im Wesentlichen langen und engen, bescheiden bemessenen Hohlräumen 7 aufweist. Wie in der Figur gezeigt ist, hat jeder Hohlraum 7 einen LWD in vertikaler Richtung und einen SWD in horizontaler Richtung. Jeder Hohlraum legt einen Teil der Seite 6 der darunterliegenden Bleibasis 5 frei. Das Hohlraummuster ist in einem kontinuierlichen Netz aus breiten Metallsträngen 8 dargestellt. Das Maschenteil 2 kann somit hier der Bequemlichkeit halber als das "weite" Maschenmaterial 2 bezeichnet werden. Die Metallstränge 8 haben typischerweise eine Breite im Bereich von etwa 0,04 bis etwa 0,1 Zoll. Die Stränge 8 vereinigen sich zu Knoten 9 mit doppelter Strangbreite. Die Knoten haben eine Breite im Bereich von etwa 0,08 Zoll bis etwa 0,2 Zoll. Die in gewisser Weise oval geformten Hohlräume 7 können eine SWD-Abmessung im Bereich von etwa 0,2 Zoll bis etwa 0,25 Zoll und eine LWD-Abmessung im Bereich von etwa 0,3 Zoll bis etwa 0,5 Zoll haben.
Die Dicke des Metalls kann dünn sein, z. B. in der Größenordnung von weniger als etwa 0,05 Zoll, was zu einer Lage aus Maschenmaterial 2 mit Strängen führt, die weniger als etwa 0,05 Zoll dick sind. Im Allgemeinen haben die Maschenstränge 8 eine Dicke im Bereich von etwa 0,02 Zoll bis etwa 0,03 Zoll. Die Lage aus Maschenmaterial 2 ist, wie mittels Punktschweißungen 3, an der breiten Vorderseite 6 eines Bleiträgerglieds 5 befestigt. Das Trägerglied 5 ist typischerweise mindestens wesentlich dicker als das Maschenmaterial 2. Dieses Maschenmaterial 2 ist auch so bemessen, dass es die Seite 6 des Bleiträgerglieds 5 nur teilweise bedeckt.
In Fig. 4 wird das Maschenmaterial 2 der Verbundelektrode 1 hergestellt, indem eine Metalllage mit einem Expansionsfaktor von ungefähr dem 30-fachen seiner ursprünglichen Fläche expandiert wird. Das resultierende expandierte Maschenmaterial 2 hat mindestens 80% Hohlraumanteil. Stränge 8 haben eine Dicke, die bei einer Strangbreitenabmessung von etwa 0,02 Zoll bis etwa 0,08 Zoll etwa 0,02 Zoll bis etwa 0,05 Zoll betragen kann. Der Strang 8 vereinigt sich zu Knoten mit doppelter Dicke 9. Die Hohlräume haben einen horizontalen langen Konstruktionsweg (LWD) von etwa 1,5 und vorzugsweise etwa 2,4 Zoll bis zu etwa 3,5 Zoll sowie einen vertikalen kurzen Konstruktionsweg (SWD) von etwa 0,8 und vorzugsweise bis zu etwa 1 bis zu etwa 1,5 Zoll. Das Maschenmaterial 2 wird mit Drahtstift 11 an der breiten Vorderseite 6 eines Bleiträgermitglieds 5 befestigt. Das Trägermitglied 5 ist im Eingriff mit einer Stierhornleiterschiene 15A und hängt von dieser herab.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist die Rückseite 14 eines Maschenmitglieds 2 für die Verbundelektrode 1 mittels einer Punktschweißung 3 an einem Splintbefestiger 12 befestigt, der mitunter hier auch als "Splintnagel" 12 bezeichnet wird. Der Splintbefestiger 12 weist einen Schlitz 13 auf. Wenn der Splintbefestiger 12 in die Vorderseite der Bleibasis 5 eingebettet wird, trägt der Schlitz 13 zu einem festeren Griff des Befestigers 12 an der Basis 5 bei. Der Befestiger 12 ragt nicht über die Rückseite 4 der Bleibasis 5 hinaus.
Fig. 6 zeigt eine Verbundelektrode 1 mit einer Bleibasis 5, die von einer Leiterschiene 15 herabhängt. Die Bleibasis 5 ist teilweise in ein Maschenmitglied 2 eingehüllt. Der obere Bereich von Maschenmitglied 2 befindet sich in einem Abstand unterhalb der Leiterschiene 15, wodurch ein Teil der Vorderseite 6 der Bleibasis freiliegt. Der Rest der Vorderseite 6 sowie die Randoberflächen 17 (Fig. 6A) und die Rückseite 4 (Fig. 6A) der Bleibasis 5 sind von dem Maschenmitglied 2 eingehüllt. Das Maschenmitglied 2 ist durch eine Reihe paralleler Kontaktstreifen oder Jalousien 16, die in Fig. 6 als Phantomlinien gezeigt sind, von der Bleibasis 5 getrennt, steht jedoch in elektrischem Kontakt mit dieser. Diese Kontaktstreifen 16 sind mittels Punktschweißungen 3 an der Rückseite 14 (Fig. 6A) des Maschenmitglieds 2 befestigt. Die Kontaktstreifen 16 können mit der Bleibasis 5, z. B. auf der Vorderseite 6, in Kontakt kommen, wie indem sie in die Seite 6 der Bleibasis 5 gedrückt werden.
Wie in Fig. 6A zu sehen ist, kann es eine große Anzahl der Kontaktstreifen 16 geben, und diese können sich sowohl an der Vorderseite 6 als auch an der Rückseite 4 der Bleibasis 5 befinden. Das Maschenmitglied 2 mit Hüllenform kann sich über diese Seiten 4, 6 erstrecken sowie einen oder mehrere Seitenabschnitte 18 haben und sich über den Boden der Bleibasis 5 erstrecken. Das Maschenmitglied 2 mit Hüllenform kann ein vorderes Maschenmitglied 2A und hinteres Maschenmitglied 2B sowie ein oder mehrere Seitenabschnitte 18 haben und kann einen unteren Abschnitt aufweisen. Die Platzierung von Kontaktstreifen 16 zwischen der Seitenoberfläche 17 der Bleibasis und einer oder mehreren der Seitenabschnitten 18 des Maschenmitglieds ist optional.
Wie hier bereits gesagt worden ist, kann das Maschenmaterial ein expandiertes Metallmaschenmaterial sein oder aus Drähten gefertigt werden, z. B. in Form von Drahtgewebe. Das Maschenmaterial kann in Schichten vorhanden sein, und das Schichtenmaschenmaterial kann Maschenmaterialien einschließen, die alle die gleiche Konfiguration haben oder unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können viele Schichten des feinen Maschenmaterials 2 aus Fig. 1 als Schichtenmaschenmaterial dienen. Oder eine Schicht des feinen Maschenmaterials 2 aus Fig. 1 kann sich unter einer Schicht des stärker expandierten Maschenmaterials 2 befinden, das in Fig. 2 abgebildet ist. Wie hier nachfolgend erörtert wird, kommen auch andere Maschenformen in Frage, um das Maschenmitglied 2 zu liefern. Eine derartige Form umfasst Metallstreifen oder -bänder. Die Streifen oder Bänder können massiv oder perforiert sein. Sie können eine größere Breitenabmessung als Draht haben, und die Streifen können wie in einer Gitterform miteinander verbunden sein. Ein in dieser Weise hergestelltes repräsentatives Maschenmaterial ist in Fig. 7 abgebildet. Das Maschenmaterial in Gitterform kann jedoch anderweitig angeordnet sein, z. B. indem sich Maschenstreifen in einem anderen Winkel als 900 kreuzen oder indem Maschenstreifen in einer statistischen Orientierung, statt in einem Muster wie in der Figur gezeigt, angeordnet sind. In Gitterform miteinander verbundene Streifen sind für eine "Metallstreifenkonstruktion" repräsentativ, da dieser Begriff hier verwendet wird.
In Fig. 7 sind eine Reihe paralleler beabstandeter erster Metallstreifen 34 mit einer ähnlichen Reihe paralleler beabstandeter zweiter Metallstreifen 35 verbunden. Die Streifen 34, 35 sind so, wie sie in Fig. 7 abgebildet sind, massive Metallstreifen. In dieser repräsentativen Anordnung sind die Streifen 34, 35 rechtwinklig angeordnet. In dieser Anordnung wird durch die Metallstreifen 34, 35 auch ein Maschenmitglied 2 geliefert. An den Kreuzungen dieser Streifen 34, 35 bilden die Streifen Knoten 36, und an diesen Knoten 36 können die Streifen 34, 35 aneinander befestigt werden, z. B. durch Punktschweißungen 37. Wenn das Maschenmaterial 2 aus Fig. 7 montiert ist und vorzugsweise nachdem es auf mindestens seiner Vorderseite beschichtet worden ist, kann das Maschenmaterial auf der Seite 6 eines Bleiträgerglieds 5 aufgebracht werden, wie nachfolgend detaillierter erörtert wird.
Eine andere Maschenform für das Maschenmitglied 2, die hier spezieller erörtert wird, kann in ähnlicher Weise dünne Metallstreifen oder -bänder verwenden, und diese können zusammengebracht werden, damit sie wabenförmige Zellen bilden, um dadurch das Maschenmitglied 2 herzustellen. In Bezug auf Fig. 8 wird ein Maschenmaterial, wie es durch solche wabenförmigen Zellen wiedergegeben wird, mittels Metallbändern oder -streifen 34 hergestellt, die an Knoten 36 aneinander befestigt werden, wie durch Zusammenschweißen aus den Metallstreifen 34. Das resultierende Maschenmaterial 2 hat wabenförmige Hohlräume 38. Nach der Montage kann das Maschenmaterial 2 an den schmalen Vorderrändern 39 um jeden wabenförmigen Hohlraum 38 beschichtet werden.
Wie hier nachfolgend erörtert ist, kann ein geeignetes Maschenmitglied 2 ein perforiertes Mitglied sein, wie es aus einer gestanzten und/oder durchbohrten Platte hergestellt wird. In Fig. 9 ist ein repräsentatives perforiertes Plattenmaschenmitglied 2 abgebildet. Dieses Plattenmaschenmitglied 2 hat runde Löcher 41, die durch Stanzen durch eine Platte geliefert werden können. Zwischen angrenzenden runden Löchern 41 bleibt ein miteinander verbundenes Netz von Metallsträngen 42 erhalten. Diese Stränge 42 liefern eine Seitenfläche 43 für das perforierte Maschenmitglied 2, die beschichtet werden kann. Die Befestigung des perforierten Plattenmaschenmitglieds 2 an einer Basis kann beispielsweise durch Punktschweißen oder durch Verwendung von Befestigern bewirkt werden, wie nachfolgend spezieller erörtert wird.
Bei der Bildung der Verbundelektrode 1 wird zuerst eine Bleibasis 5 bereitgestellt, die als Trägerstruktur für die Verbundelektrode 1 dient, wobei Bleibasis 5 eine breite Oberfläche aufweist, z. B. eine Vorderseite 6. Darauf wird dann ein Maschenmitglied 2 bereitgestellt, das auch eine breite Oberfläche oder Vorderseite 10 sowie eine breite Rückseite 14 wie bei der repräsentativen Verbundelektrode 1 aufweist, die in Fig. 1 zu sehen ist. Das Maschenmitglied 2 ist fast immer beschichtet, um eine aktive Vorderseite 10 zu liefern, z. B. eine Vorderseite 10 mit einer elektrochemisch aktiven Beschichtung. Wenn es zusätzlich zu der Beschichtung der Vorderseite 10 beschichtet wird, kann das Maschenmitglied 2 eine Beschichtung auf der Rückseite aufweisen, oder das Maschenmitglied 2 kann insgesamt beschichtet sein. Das Maschenmitglied 2 wird mit dem Bleiträger 5 in einer Weise kombiniert, die dazu führt, dass die Rückseite 14 des Maschenmitglieds der breiten Seite, z. B. der Vorderseite 6, der Bleibasis gegenüberliegt. Dann wird das Maschenmitglied 2 an der Bleibasis 5 in einer Weise befestigt, die einen elektrisch leitenden Eingriff zwischen dem beschichteten Maschenmitglied 2 und der Bleibasis 5 liefert. Es werden nun spezieller verschiedene Mittel zur Schaffung dieses elektrisch leitenden Eingriffs erörtert.
Zur Schaffung einer Verbundelektrode 1, wie sie in den Fig. 6 und 6A abgebildet ist, wird ein Maschenmitglied 2 in Hüllenform mit einem vorderen Mitglied 2A und einem rückwärtigen Mitglied 2B mit einer Reihe von Kontaktstreifen 16 an der Rückseite 14 von beiden Maschenmitgliedern 2A, 2B befestigt. Diese vorderen und rückwärtigen Mitglieder 2A, 2B können beschichtet werden, bevor die Kontaktstreifen 16 an ihnen befestigt werden. Kontaktstreifen 16 können auch an der Innenseite von jedem seitlichen Randbereich 18 oder unterem Randbereich des Maschenmitglieds 2 befestigt werden. Diese Befestigung wird vorgenommen, um elektrischen Kontakt zwischen Gliedern sicherzustellen, z. B. durch elektrisches Widerstandsschweißen. Das Maschenmitglied 2 wird dann an der Bleibasis 5 befestigt, wie indem die Bleibasis 5 in dieses Maschenmitglied 2 mit Hüllenform gesteckt wird und die vorderen und rückwärtigen Maschenmitglieder 2A, 2B nach Innen gegen die Bleibasis 5 gedrückt werden. Eine derartige Komprimierung kann dazu beitragen, dass die Befestigung des Maschenmitglieds 2 an der Bleibasis in elektrisch leitendem Eingriff gewährleistet ist. Im Allgemeinen kann bei jeder Bleibasis 5 und einschließlich der Basis 5 der Fig. 6, 6A die Bleibasis 5 elektrisch mit einer Energiequelle verbunden werden. Dies kann über eine Leiterschiene 15 erfolgen. Die Leiterschiene 15 kann beispielsweise elektrisch mit Kontakten (nicht gezeigt) verbunden werden, die mit einer Energiequelle verbunden sind. Die Bleibasis 5 kann als Stromverteilerglied des Maschenmitglieds 2 dienen.
Ein weiteres Mittel, um für Eingriff des Maschenmaterials 2 und einer Basis 5 zu liefern, wird in Fig. 8 erläutert. Bei Montage mit einer Bleibasis 5 kann das wabenförmige Maschenmaterial 2 an der Vorderseite 6 der Basis befestigt werden, wie indem das Maschenmaterial 2 in die Basis 5 gedrückt wird. Bei diesem Verfahren können die rückwärtigen Ränder, die um die wabenförmigen Hohlräume 38 liegen, in die Basis 5 gepresst werden. Obwohl die Bänder 34, wie in Fig. 8 zu sehen ist, eine erhebliche Breite haben, sei darauf hingewiesen, dass Bänder 34 mit viel geringerer Breite verwendet werden können, z. B. in der Größenordnung von einem Viertel der Breite der Bänder 34, wie in der Figur zu sehen ist. Sogar bei Maschenmaterialien 2, die aus Bändern 34 mit dieser verringerten Breite zusammengesetzt sind, kann das resultierende Maschenmaterial dennoch fest in die Vorderseite 6 einer Basis 5 gepresst. Nach diesem Pressvorgang können möglicherweise auf der Seite 6 der Basis 5 nur im Wesentlichen die beschichteten Ränder 39 des Maschenmaterials 2 freiliegen.
Oft wird Schweißen als Mittel zum Schaffen des Eingriffs eines Maschenmaterials 2 an einer Basis 5 verwendet, wie bislang in den Figuren gezeigt worden ist. Zudem kann in dieser Hinsicht auf die repräsentativen Schweißanwendungen verwiesen werden, die in den Fig. 10 und 11 abgebildet sind. In Fig. 10 ist eine Bleibasis 5 mit einer Vorderseite 6 und einer Rückseite 4 abgebildet. Auf der Vorderseite 6 befindet sich ein Maschenmitglied 2. Die Rückseite 14 dieses Maschenteils 2 kommt mit der Vorderseite 6 der Basis 5 in Eingriff und wird mittels eines Schweißkerns aus geschmolzenem Blei 22, der während des Schweißens gebildet wird, an der Bleibasis 5 befestigt. Das Metall der Bleibasis 5 umschließt das Maschenmitglied 2 an dem gebildeten Kern 22, wodurch eine sichere mechanische Verbindung sowie ein erwünschter elektrischer Kontakt zwischen der Bleibasis 5 und dem Maschenmitglied 2 geliefert wird. Der Kern 22 wird durch Widerstandschweißgeräte geliefert, die eine erste Schweißspitze 23 einschließen. Die Schweißspitze 23 hat typischerweise einen kreisförmigen Querschnitt, wodurch typischerweise ein Schweißkern 22 geliefert wird, der kreisförmig aussieht, wenn man auf die Vorderseite 10 des Maschenmaterials 2 herunterblickt. Auf der Vorderseite 30 der Schweißspitze 23 erstreckt sich die Spitze der äußeren Oberfläche 24 zuerst nach Innen, um eine nach unten abgewinkelte Oberfläche 25 zu bilden. Die nach unten abgewinkelte Oberfläche 25 endet in einer mindestens im Wesentlichen ebenen vorderren Oberfläche 26, die üblicherweise eine kurze vordere Oberfläche 26 der Schweißspitze 23 ist. Eine nach oben abgewinkelte Oberfläche 27 erstreckt sich dann über die flache vordere Oberfläche 26 hinaus in einer Richtung auf das Zentrum der Schweißspitze 23 und führt zu einem mittigen vertieften Grübchen 28.
Beim Aufbringen der Schweißspitze 23 in Kombination mit der Aufbringung einer gegenüberliegenden oder zweiten Schweißspitze 33 (Fig. 11), die auf die Rückseite 4 der Basis 5 aufgebracht wird, sorgt der Schweißstrom für örtlich begrenztes Schmelzen des Bleimetalls der Basis 5. Der Druck von der Schweißspitze 23 in Kombination mit der Kontur der Vorderseite 30 der Spitze 23 drückt das geschmolzene Blei in Richtung auf die Mitte der Spitze 23 und nach oben und über das Maschenmitglied 2. Dies liefert den Schweißkern 22 aus geschmolzenem Blei. Dieser Kern 22 im Querschnitt über dem Maschenmaterial 2 kann mit dem Querschnitt der Fläche unter der abgewinkelten Oberfläche 27 und dem vertieften Grübchen 28 identisch sein.
In Fig. 11 hat eine Bleibasis 5 dann eine Vorderseite 6 und Rückseite 4. Das Maschenmitglied 2 hat auch eine Vorderseite 10 und eine Rückseite 14. In das Maschenmitglied 2 ist ein Grübchen 32 aufgebracht werden, wie durch Treiben eines Kugellagers in das Maschenmaterial 2 und nachfolgendes Entfernen des Kugellagers. Über dem Maschenmitglied 2 an dem Grübchen 32 befindet sich eine erste Schweißspitze 23. Unter der Rückseite 4 der Bleibasis 5 befindet sich eine zweite Schweißspitze 33.
Zur Befestigung des Maschenmitglieds 2 an der Bleibasis 5 wird die zweite Schweißspitze 33 in Kontakt mit der Rückseite 4 der Bleibasis 5 gebracht, während die erste Schweißspitze 23 abwärts in Kontakt mit der Vorderseite 10 des Maschenmaterials 2 gebracht wird. Dann wird der Spalt zwischen dem Maschenmaterial 2 und der Basis 5 geschlossen, so dass sich das Grübchen in Kontakt mit der oberen Seite 6 der Basis 5 befindet. Wenn Schweißstrom und Druck in der Mitte des Grübchens 32 konzentriert werden, kann das Grübchen 32 des Maschenmaterials 2 in die Vorderseite 6 der schmelzenden Bleibasis 5 eindringen und das Maschenmaterial 2 kann ausreichend heruntergedrückt werden, damit die Rückseite 14 des Maschenmaterials 2 mit der vorderen Seite 6 der Basis 5 in Eingriff kommt. Geschmolzenes Basismetall, das sich in dem Grübchen ansammelt, bildet eine starke Bindung sowie elektrischen Kontakt zwischen dem Maschenmaterial 2 und der Bleibasis 5.
In Fig. 12 hat eine Bleibasis 5 eine Vorderseite 6 und eine Rückseite 4. Auf der Vorderseite 6 befindet sich ein Maschenmitglied 2. Die Rückseite 14 (Fig. 11) dieses Maschenmitglieds 2 kommt mit der Vorderseite 6 der Basis 5 in Eingriff. Über dem Maschenmitglied 2 befindet sich eine erste Schweißspitze 23. Unter der Rückseite 4 der Bleibasis 5 befindet sich eine zweite Schweißspitze 33. Die erste Schweißspitze 23 hat an der Spitze ein vertieftes Grübchen 41. Die Schweißspitze 23 wird mit einem Metallschweißkern 42 vorgeladen, z. B. einem frischen Kern aus Blei oder Bleilegierung.
Beim Aufbringen der Schweißspitze 23 in Kombination mit der zweiten Schweißspitze 33, die auf die Rückseite 4 der Basis aufgebracht wird, sorgt der Schweißstrom für das Schmelzen des Metallschweißkerns 42. Der Druck der Schweißspitze 23 überführt das geschmolzene Metall aus dem Metallschmelzkern 42 in einen Schweißkern aus geschmolzenem Blei. Der resultierende Schweißkern aus geschmolzenem Blei befestigt das Maschenmitglied 2 in einer starken, elektrisch leitenden Bindung an der Basis 5. Der resultierende Kern kann erreicht werden, ohne dass dem Kern aus der Bleibasis 5 Schweißmaterial zur Verfügung gestellt wird. Wenn auch ein Maschenmitglied 6 auf die Rückseite 4 der Bleibasis 5 aufgebracht wird, kann ein zweiter Schweißkern (nicht gezeigt)) mit der zweiten Schweißspitze 23 verwendet werden, und eine solche Schweißspitze kann im Umriss der Art der ersten Schweißspitze 23 ähneln.
Ein weiteres Mittel, um für den Eingriff eines Maschenmaterials 2 mit einer Basis S zu sorgen, kann unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und 13A erklärt werden. In diesen Figuren hat eine Verbundelektrode 1 eine Bleibasis 5. Auf der Vorderseite 6 der Bleibasis 5 sind viele kleine Maschenmitglieder 44 befestigt. Diese kleinen Maschenmitglieder 44 sind aus einem vorwärts gerichteten, typischerweise flachen Maschenkopf 40 zusammengesetzt, und hinter dem Kopf 40 befindet sich ein Befestigungsglied 43, z. B. ein Befestigungssteg. Das Befestigungsglied oder der Befestigungssteg 43 kann an dem Maschenkopf 40 befestigt sein, wie durch Schweißen. Bei Montage der Verbundelektrode 1 wird der Steg 43 mit Kraft in die Bleibasis 5 gepresst. Dies wird typischerweise fortgesetzt, bis die Rückseite 14 des Maschenkopfes 40 gegen die Vorderseite 6 der Bleibasis 5 gepresst wird.
Obwohl der Maschenkopf 40, wie in Fig. 13 dargestellt, kreisförmig ist und eine Maschenscheibe bildet, ist klar, dass auch andere Formen, z. oval, quadratisch, rechteckig oder dergleichen, brauchbar sind. Obwohl die Mitglieder 40 in der Abbildung in Fig. 13 als ein Muster aufweisend dargestellt sind, können sie auch statistisch verteilt angeordnet sein. Obwohl die Maschenmitglieder 44, wie in Fig. 13 gezeigt ist, voneinander beabstandet sind, können sie auch aneinander grenzen oder sogar überlappen. In dieser Hinsicht können kleine Maschenmitglieder 44, insbesondere jene mit rechteckiger oder quadratischer Form, die in angrenzender oder überlappender Weise angeordnet sind, ein Gitter auf der Vorderseite 6 der Bleibasis bilden, wie in der Weise des Gitters von Fig. 7, wie nachfolgend hier erörtert wird.
Ein weiteres Mittel, um für Eingriff eines Maschenmaterials 2 mit einer Basis 5 zu sorgen, ist in Fig. 14 gezeigt. Wie in dieser Figur zu sehen ist, hat eine Maschenplatte 45, die hier mitunter auch als Maschenklampe 45 bezeichnet wird, Plattenecken 46, die aus der Hauptebene der Maschenplatte 45 herausgebogen werden. Diese Plattenecken 46 können spitze Punkte 47 und Ränder 48 aufweisen. Die Platte 45 selbst kann mit Maschen- oder massiven Rändern 49 aufgebaut sein und kann massive Plattenecken 46 aufweisen. Die Maschenplatte 45 kann an einer Bleibasis 5 befestigt werden, indem die Plattenecken 46 in eine Bleibasis 5 gepresst werden. Dieses Pressen kann fortgesetzt werden, bis die Rückseite der Maschenplatte 45 gegen die Vorderseite 6 einer Bleibasis 5 gepresst wird. Wie bei den kleinen Maschenmitgliedern 44 aus Fig. 13A kann die Maschenplatte 45 vielerlei Formen haben, z. B. kreisförmig, oval, quadratisch oder rechteckig und dergleichen.
Es ist vorgesehen, dass die Maschenplatte 45 eine ausreichende Größe hat, so dass sie die Größe des Maschenmitglieds 2 der Verbundelektrode aus Fig. 1 wiedergibt. Wenn die Maschenplatte 45 eine solche Größe hat, bedeckt sie selbst die Vorderseite 6 der Bleibasis 5. Alternativ kommen andere Konfigurationen in Frage. Die Maschenplatte 45 kann beispielsweise gemäß den kleinen Maschenmitgliedern 44 aus Fig. 13 bemessen werden. Es kann so eine große Menge der Maschenplatten 45 zum Bedecken einer Vorderseite 6 einer Bleibasis 5 verwendet werden. Außer dass Plattenecken, die zum Pressen in eine Bleibasis 5 geformt sind, zur Verfügung stehen, kann die Maschenplatte 45 auch ein oder mehrere Befestigungsglieder aufweisen, die die Stege 43 für die kleinen Maschenmitglieder 44 aus Fig. 13. Wie insbesondere bei den kleinen Maschenplatten 45 können diese Platten 45 an einer Bleibasis 5 in Weise eines Gitters befestigt und angeordnet sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Maschenplatten 45 können somit in aneinander angrenzender Weise oder sogar einander überlappend angeordnet werden, um so ein Gittermuster auf einer Bleibasis 5 zu bilden. Die Maschenplatten 45 können auf einer Bleibasis 5 in aneinander angrenzender oder überlappender Weise angeordnet werden, um so eine Vorderseite 6 einer Bleibasis 5 mindestens im Wesentlichen vollständig zu bedecken.
Wie zuvor in den Figuren gezeigt worden ist, muss im Allgemeinen das Maschenmitglied 2 nicht eine gesamte breite Oberfläche 6 der Bleibasis 5 bedecken. Zu den freiliegenden Bereichen der Vorderseite 6 der Bleibasis 5 können der freiliegende vordere Rand 20 des Maschenmaterials 2 gehören. Der freiliegende Rand 20 kann sowohl obere als auch untere Ränder sowie Seitenränder einschließen, die alle in Fig. 1 zu sehen sind. Es kann auch, wie in Fig. 2 gezeigt ist, nur an den oberen und unteren Rändern der Vorderseite 6 einen freiliegenden Bereich der Basis 5 geben. Das Maschenmitglied 2 kann sich auf der Vorderseite 6 der Bleibasis 5 von einem Rand zum anderen erstrecken, d. h. die Vorderseite 10 des Maschenmaterials 2 kann mindestens so groß wie die Vorderseite 6 der Basis sein. Diese Ausdehnung von Rand zu Rand kann eine Bedeckung von oben nach unten liefern, bedeckt jedoch typischerweise die Vorderseite 6 von einer Seite zur anderen, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Unabhängig von Betrachtungen des Randbereichs liegt die Vorderseite 6 der Bleibasis 5 an den Hohlräumen 7 des Maschenmaterials frei. In Fig. 1 lassen die Hohlräume 7 des feinen Maschenmaterials 2, bezogen auf die Fläche der Vorderseite 6, die mit Maschenmaterial 2 bedeckt ist, durch die Hohlräume etwa 60 bis etwa 65% oder mehr des Oberflächenbereichs der Bleibasis 5 frei.
In Fig. 2 liefern die Hohlräume oder "Hohlraumanteil" der Maschenmaterialien oder der "offene Bereich" der Maschenmaterialien, da diese Begriffe hier verwendet werden, diesem freiliegenden Oberflächenbereich der Bleibasis 5 in der Größenordnung von etwa 80 bis 85% Freilegung. Bei den Maschenmaterialien der Fig. 3 und 4 liegt diese prozentuale Freilegung in der Größenordnung von etwa 55% beziehungsweise 90%. Obwohl hier bislang gesagt wurde, dass der offene Bereich des Maschenmaterials im Bereich von 5 bis 90% liegen könne, ist zu erkennen, dass das Maschenmaterial am häufigsten etwa 50% bis etwa 90% oder mehr der Bleibasis 5 frei lässt, die von Maschenmaterial 2 bedeckt ist. Wenn der obere Bereich der Bleibasis 5 sowie deren Ränder betrachtet werden, z. B. die Randoberfläche 20 der plattenförmigen Bleibasis 5 (Fig. 1), können diese freiliegenden Bereiche plus der Hohlraumbereich des Maschenmaterials 2 insgesamt bis zu in der Größenordnung von mehr als 90% Freilegung für den Gesamtbereich einer Vorderseite 6 ergeben, selbst bei einem Maschenmaterial, das nur etwa 50% Hohlraumanteil liefert. Es hat sich dennoch herausgestellt, dass die Verbundelektroden 1 gebrauchsfähig betrieben werden, wobei sich praktisch kein lösliches Blei in dem Elektrolyten zeigt, selbst unter Elektrolytbedingungen, die starke anorganische Säuren enthalten, z. B. Elektrogewinnung von Kupfer unter Verwendung von Sulfatelektrolyt, der Schwefelsäure enthält.
Man wird erkennen, dass zusätzlich dazu, dass sich das Maschenmitglied 2 von Rand zu Rand entweder von oben nach unten oder von Seitenrand zu Seitenrand oder beides erstreckt, was typischerweise unter Verwendung einer Maschenlage erfolgt, es auch in Frage kommt, dass die Bleibasis 5 mit dem Maschenmitglied 2 eingewickelt werden kann, wie mit einem Maschenmitglied 2 in Streifenform. Dies kann eine vollständige Umwicklung sein, bei der sowohl die Vorder- als auch die Rückseiten 6, 4 der Bleibasis 5 sowie alle Randoberflächen 19 der Bleibasis 5 eingeschlossen sind. In dieser Hinsicht ist eine Umwicklung eines Maschenmitglieds 2 um Basis 5 zur Herstellung einer Elektrode in der internationalen Anmeldung WO 96/34996 offenbart. Jede kleinere Kombination, d. h. weniger als vollständige Umwicklung von Vorder- und Rückseiten 6, 4 und den Randoberflächen 19, kommt in Frage. Beim Umwickeln kann eine Schicht oder mehrere Schichten des Maschenmitglieds 2 zum Umwickeln der Basis 5 verwendet werden. Bei Aufbringung auf nur Teile der Bleibasis 5, z. B. auf die vorderen und rückwärtigen Hauptflächen 6, 4 der Bleibasis 5, kann das Maschenmitglied 2 in mehreren Schichten aufgebracht werden, wie als Stapel vieler Einzelschichten.
Wenn sich das Maschenmitglied 2 nicht von oben nach unten oder einer Seite zur anderen vom Rand bis zum Rand erstreckt, ist vorgesehen, dass der ansonsten freiliegende vordere Rand 20 sowie die Randoberflächen 19 einer plattenförmigen Basis 5 bedeckt werden können. Eine Bedeckung wie mit einem Bedeckungsmitglied in Streifenform kann dann so bereitgestellt werden, dass die gesamte Vorderseite 6 der Bleibasis 5 entweder ein aufgebrachtes Maschenmitglied 2 oder Randstreifen aufweist. Wenn die Randstreifen sich auf allen vorderen Randoberflächen 20 einer Vorderseite 6 oder dergleichen befinden, können solche Randstreifen einen Rahmen bilden. Dies kann ein Streifen mit vier Rändern, wie für eine rechteckige oder quadratische Basis 5, oder ein Einzelrandstreifen sein, wie für eine ovale oder kreisförmige Basis 5, und so weiter. Die Fläche innerhalb des Rahmens kann Maschenmitglied 2 einnehmen. Wenn solche Randmitglieder in Frage kommen, sind sie typischerweise nicht elektrisch leitend, z. B. aus einem Material wie einem Polymermaterial gebildet. Geeignete Polymermaterialien können Polypropylen, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen, Polyvinylidenfluorid, z. B. Kynar (Warenzeichen), Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid (PVC) oder chloriertes Polyvinyl (CPVC) einschließen. Wenn Umwickeln der Bleibasis 5 zusammen mit dem Maschenmitglied 2 in Frage kommt, ist bevorzugt, dass sich das Maschenmitglied 2 nicht über irgendwelche Randstreifen erstreckt. In der bevorzugten Weise steht das gesamte Maschenmitglied 2 in Kontakt mit der Bleibasis S.
Es ist hier bisher erörtert worden, dass die Bleibasis 5 typischerweise plattenförmig sein kann sowie eine im Wesentlichen rechteckige Form haben kann, wobei dies alles in den Figuren gezeigt ist. Es kommen jedoch andere Formen der Bleibasis 5 in Frage. Die Bleibasis 5 kann beispielsweise die Form einer Radialelektrode mit im Wesentlichen gekrümmter Vorder- und Rückseiten 6,4 aufweisen. Solche gekrümmten Bleibasisseiten sind beispielsweise in der internationalen Anmeldung WO 97/06291 gezeigt. Eine oder beide der Vorder- und Rückseiten 6, 4 können ein Maschenmitglied 2 aufweisen. Die Bleibasis 5 kann zylindrisch geformt sein, wobei sich auf einer oder beiden der Hauptseite des Innenseitendurchmessers und der Hauptseite des Außenseitendurchmessers ein Maschenmitglied 2 befindet.
Wenn die Bleibasis 5 eine neue Bleibasis ist, kann sie eine frisch hergestellte Vorderseite 6 haben, wobei üblicherweise kein weiterer Verfahrensschritt erfolgt, bevor das Maschenmitglied 2 an der Bleibasis 5 befestigt wird. Wenn die Bleibasis 5 zuvor verwendet worden ist, kann mindestens die Vorderseite 6 saniert oder "aufbereitet" werden, um eine frische Bleiseite 6 zu liefern. Eine solche Aufbereitung kann ein oder mehrere aus einem mechanischen Verfahren wie spanende, mahlende und Strahlbearbeitung einschließlich einem oder mehreren aus Sand-, Kies- oder Wasserstrahlbehandlung sein. Es können auch Schleifen und Schwabbeln verwendet werden. Die Aufbereitung kann auch ein chemisches Verfahren wie Ätzen oder Stromumkehr einschließen. Solche Verfahren können eine geeignet aufbereitete Oberfläche zur Befestigung des Maschenmitglieds 2 an dieser ergeben.
Im Allgemeinen hemmt das niedrige Arbeitspotential des Maschenmitglieds 2 während des Betriebs einer Elektrolysezelle die Korrosion der Bleibasis 5. Gewünschtenfalls kann zusätzlich zu dem Beschichten der Vorderseite 10 des Maschenmitglieds 2 auch die Rückseite 14 des Maschenmaterials beschichtet werden. Dies kann absichtlich oder von selbst mindestens als Teilbeschichtung durch Umlaufeffekt während des Beschichtens der Vorderseite 10 erfolgen. In jedem Fall kann dies zur Verzögerung oder Verhinderung jeglicher Grenzflächenkorrosion zwischen der Bleibasis 5 und dem Maschenmitglied 2 dienen. Eine solche Beschichtung kann eine elektrochemisch aktive Beschichtung sein, wie nachfolgend erörtert wird.
Obwohl vorgesehen ist, dass das gesamte Maschenmitglied 2 praktisch immer in direktem Kontakt mit einer ansonsten ungeschützten Oberfläche der Bleibasis 5 ist, kann die Bleibasis 5 selbst beschichtet werden, wenn es dennoch Bedenken hinsichtlich der Korrosion der Bleibasis 5 unter Zellbedingungen gibt. Eine solche Beschichtung kann viele Formen aufweisen und kann im Allgemeinen in jeder Weise zur Auftragung einer Beschichtungssubstanz auf ein Metallsubstrat aufgebracht werden. Es kann beispielsweise eine Schutzbeschichtung in flächiger Form auf die gesamte Vorderseite 6 der Bleibasis 5 aufgebracht werden. Ein solcher Schutz in flächiger Form kann eine nicht leitende Polymerlage sein. Die Schutzbeschichtung kann in Polymerform, z. B. ein Epoxyharz, vorliegen und nach jeder einer Vielzahl von Techniken aufgebracht werden, die zum Aufbringen eines Polymermaterials auf ein Substrat verwendet werden, wie eine als Plasmaspray aufgebrachte PTFE-Beschichtung. Beispielhaft für die Beschichtung kann ferner ein Wachs einschließlich Paraffin sein. Keramikbeschichtungen können auch brauchbar sein, und diese können durch Sprühen aufgebracht werden. Die Schutzbeschichtung kann auch durch eine härtbare Flüssigkeit geliefert werden, die auf eine Bleibasis 5 aufgebracht und auf dieser gehärtet wird. Dies kann zum Schützen von jeglichem Teil der Bleibasis 5 brauchbar sein, bei dem man sich Sorgen hinsichtlich Korrosion macht. Die aufgebrachte Flüssigkeit kann eine Farbe wie aus bituminösem Material oder von ähnlicher Zusammensetzung sein, z. B. ein Lack oder Firnis. Dieser kann nach jeder konventionellen Aufbringtechnik wie Sprühbeschichten, Walzbeschichten, Tauchbeschichten, Beschichten mit der Bürste und dergleichen aufgebracht werden. Wenn die Schutzbeschichtung ein Polymerfilm in flächiger Form ist, kann die gesamte oder ein Teil der Bleibasis 5 in eine Schrumpfverpackungspolymerfolie eingehüllt werden. Wenn eine Beschichtung verwendet wird, sei darauf hingewiesen, dass der Anteil der Bleibasis 5, der durch die Hohlräume des Maschenmitglieds frei liegt, daher eine beschichtete Bleibasis 5 freilegen kann.
Nachdem der betreffende Bereich der Bleibasis 5 geschützt worden ist, über den das Maschenmitglied 2 gelegt werden soll, kann dieses mit der Beschichtung in Eingriff kommen. Bei einigen Maschenmitgliedern 2, wie dem wabenförmigen Maschenmaterial 2 von Fig. 8 oder einem expandierten Metallmaschenmaterial in nicht glattgewalzter Form, kann das Maschenmaterial einfach durch die Beschichtung eindringen, z. B. die Beschichtung durchdringen, so dass das gesamte Maschenmaterial die Bleibasis 5 kontaktiert. Ansonsten oder zusätzlich kann elektrischer Kontakt zwischen dem Maschenmitglied 2 und der darunter liegenden Bleibasis 5 vorteilhaft durch Befestigungsmittel erfolgen, wie mittels Heftklammern, Drahtstiften, Nieten, Schrauben, Bolzen, langen Nägeln und dergleichen. Diese können durch die Schutzbeschichtung zu der Bleibasis 5 hindurchdringen, es kann jedoch ein Siegelmaterial auf den Eindringbereich aufgebracht werden, um so die Integrität des Schutzes der Bleibasis 5 aufrechtzuerhalten.
Das Maschenmitglied 2 kann außer der Herstellung durch Expansion einer Metalllage, wie bereits gesagt, auch in Drahtform hergestellt werden, z. B. ein Maschendrahtgewebe 2, das eine offene Maschenlage in Form eines Siebs sein kann. Das Drahtmaschenmaterial 2 kann vorgeformt werden, wie als Maschendrahtgewebe, und auf die Basis 5 aufgebracht werden. Alternativ kann das Maschenmaterial 2 in Drahtform aus einzelnen Drähten gebildet werden, z. B. Drähte, die individuell in einem Kreuzmuster unter Bildung des Maschenmaterials 2 auf die Basis 5 aufgebracht werden.
Wie hier bereits gesagt wurde, kann das Maschenmitglied 2 außer der Herstellung aus einem Metallexpander auch in nicht glattgewalzter Form brauchbar sein. Wenn es erwünscht ist, dass das Maschenmaterial in nicht glattgewalzter Form vorliegt, aber dennoch eine große flache Vorderseite des Maschenmaterials bereitgestellt wird, ist ein Maschenmaterial der Fig. 3 möglicherweise besonders geeignet. Es ist vorgesehen, dass jedes Maschenmitglied 2, das wie durch Metallexpansion hergestellt ist, sowohl in nicht glattgewalzter Form sowie in glattgewalzter Form brauchbar sein. In nicht glattgewalzter Form kann das Maschenmaterial 2 besonders zweckmäßig zum Pressen in die Bleibasis 5 geeignet sein. Das Maschenmaterial aus Fig. 4, das in nicht glattgewalzter Form abgebildet ist, weist beispielsweise Knoten 9 auf, die im Wesentlichen vollständig vertikal angeordnet sind, wenn sie in Bezug auf die horizontale Vorderseite 6 der Bleibasis 5 betrachtet werden. Nach Pressen dieses Maschenmitglieds 2 in die Bleibasis 5 dringen diese vertikal orientierten Knoten 9 leicht in die Bleibasis S ein. Wenn ein Maschenmitglied 2, wie in Fig. 4 gezeigt ist, gewünschtenfalls eine vergrößerte Vorderseite des Maschenmitglieds 2 haben soll, und wenn die Befestigung des Maschenmitglieds 2 auf der Bleibasis 5 durch Mittel wie solche kleinen Befestiger erfolgen soll, kann dieses Maschenmitglied 2 glattgewalzt werden, wodurch die Orientierung der Knoten 9 eher in Richtung der Horizontalebene der Vorderseite 6 der Bleibasis 5 verändert wird.
Alternativen zu expandierten Metallmaschenmaterialien sind oben erörtert und in den Figuren gezeigt worden. "Maschenmitglied" ist somit ein Begriff, der hier der Bequemlichkeit halber verwendet wird. Andere Maschenmitgliedformen, die zuvor abgebildet worden sind, schließen jene ein, die aus dünnen, im Allgemeinen flachen Gliedern in Streifenform hergestellt sind, die auch als Bandform bezeichnet werden kann. Die Streifen können beabstandet sein, wie eine Vielzahl eng beabstandeter, massiver oder perforierter Streifen, die in zueinander paralleler Form angeordnet sind. Beispielsweise kann eine Vielzahl massiver Streifen aus beschichtetem Titan in einer parallelen Anordnung auf einer Seite der Basis 5 befestigt werden, wobei die Streifen voneinander beabstandet, aber üblicherweise nicht weit voneinander beabstandet sind, z. B. üblicherweise nahe genug liegen, so dass sie mindestens im Wesentlichen aneinander angrenzen. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, können auch dünne flache Streifen beabstandet werden, um an Knoten für Kontakt zu sorgen, wobei Streifen in Gitterform angeordnet werden. Das Gitterformmaschenmaterial kann vorgebildet werden, oder kann auf der Basis 5 gebildet werden, wenn die einzelnen Streifen aufgebracht werden. Streifen in der Gitterform, die parallel zueinander sind, können beabstandet sein, ohne dass sie im Wesentlichen aneinander angrenzen. Die Streifen können Befestiger, z. B. Stege, an der Rückseite der Streifen aufweisen, die in die Basis 5 gepresst werden sollen, um die Streifen an der Basis 5 in der Weise der Stege 43 der Maschenmitglieder 41 in Fig. 13 zu fixieren.
Andere Maschenmitgliedformen schließen jene ein, in denen dünne Metallbänder gewellt sind, und individuelle Zellen, wie die in Fig. 8 gezeigten wabenförmigen Zellen, können aus den Bändern miteinander verschweißt werden. Schlitz- und Wellvorrichtungen können zur Herstellung von Metallbändern brauchbar sein, und zur Herstellung des resultierenden Maschenmaterial kann automatisches Widerstandschweißen verwendet werden. Weitere perforierte Metallformen der Maschenmitglieder schließen gestanzte und/oder durchbohrte Platten des in Fig. 9 abgebildeten Typs sowie Kettenverbindungs- oder verbundene Ringstrukturen ein. Bei einigen Gliedern, z. B. gestanzten Platten, kann das Stanzen dazu führen, dass Jalousien winklig aus der Seite der Platte herausstehen und diese als Widerhaken dienen können, wobei die Jalousien in die Bleibasis 6 eingebettet werden können. Es ist auch vorgesehen, dass Stäbe oder Blätter (bzw. Schaufeln, Klingen) ein brauchbares Maschenmaterial bilden können, das in Bleibasis 5 in paralleler Form oder Gitterform, wie als Raster, eingepresst werden kann. Pressen kann im Allgemeinen Heißpressen einschließen, und dies kann Pressen mit einer Heizplatte sein. Das Pressen kann zusätzlich zu der Verwendung anderer Befestigungsmittel erfolgen, z. B. Schweißen.
Pressen kann auch Treiben (Hämmern) oder dergleichen einschließen, wie mit einem pneumatischen Hammer. Die Hammerspitze kann die Form einer Unterlegscheibe haben. Die Spitze kann verwendet werden, um Maschenmaterial 2, z. B. an den Knoten 9, in die Basis 5 einzudrücken. Wenn das Maschenmaterial 2 in die Basis 5 einschneidet, kann die Spitze einen Eindruck in Form einer Unterlegscheibe in der Basis S bilden. Die Verwendung eines pneumatischen Hammers zur Befestigung von Maschenmaterial 2 an der Basis 5 kann dazu führen, dass das Maschenmaterial 2 sehr straff über die Seite 6 der Basis 5 gezogen wird, um in erwünschter Weise die Rückseite 14 der Maschen 2 in Eingriff mit der Seite 6 der Basis 5 zu bringen. Das Maschenmaterial 2 kann durch eine Vielzahl von Befestigern an der Basis 5 befestigt werden. Diese können Drahtstifte, Heftklammern, Splintnägel, Nieten, Kettenstege, Schrauben, Bolzen, lange Nägel und dergleichen einschließen, von denen einige bereits erwähnt wurden. Einige Befestiger, wie lange Nägel oder dergleichen, z. B. Splintnägel oder Stäbe, und einschließlich derjenigen, die in Löcher in der Basis 5 durch Pressen eingepasst werden können, können vergrößerte Köpfe aufweisen, die flach gemacht werden können, um erweiterten Kontakt mit dem Maschenmaterial 2 zu liefern. Die Köpfe können außerdem Rändelungen oder Keilwellen aufweisen, um den Kontakt mit dem Maschenmaterial 2 weiter zu verstärken. Das Maschenmaterial 2 kann außerdem an den Kopf des Befestigers geschweißt werden, wie das Maschenmaterial 2 in Fig. 5 an den Splintnagel 12 geschweißt wird.
Wenn ein Artikel dieses Typs verwendet wird, kann das Maschenmaterial 2 vorab auf den Befestiger aufgebracht werden. Das vorab aufgebrachte Maschenmaterial ist möglicherweise nur ein Maschensegment, z. B. ein Maschenmitglied 41 in Fig. 13, und wenn das Segment vorab auf einen Befestiger aufgebracht wird, kann dies eine Einheit bilden. Dann kann die Einheit mittels der Befestiger an der Basis 5 befestigt werden. Ein Segment aus Maschenmaterial 2, das ungefähr eine Größe von beispielsweise dem in Fig. 8 abgebildeten Maschenstück 2 aufweist, kann vorab, wie durch Schweißen, an einem Befestiger befestigt werden, wie dem Splintnagel 12 aus Fig. 8, um eine Einheit zu bilden. Dann kann dieses resultierende Maschensegment an der Basis 5 befestigt werden. Auf diese Weise kann das Maschenmaterial 2 als Muster von Segmenten auf die Basis aufgebracht werden, z. B. als Muster von Maschenquadraten oder dergleichen, wie hier zuvor im Zusammenhang mit Fig. 13 erörtert wurde. Die individuellen Maschenformen, z. B. Quadrate oder Scheiben, können direkt nebeneinander oder überlappend oder beabstandet voneinander angeordnet werden. Bei der Platzierung können die diskreten Einheiten eine regelmäßige oder statistische Orientierung annehmen. In Frage kommen andere derartige Mascheneinheiten, z. B. mit Maschenscheiben oder "Köpfen" mit einem herausragenden Stegbefestiger. Diese Einheiten können auch andere Formen wie Quadrate einschließen, und haben massive, typischerweise flache Köpfe, was Einheiten liefert, die im Aussehen an Reißzwecken erinnern und auf der Basis 5 nebeneinander angeordnet werden. Solche Einheiten, typischerweise kleine Einheiten, können so angeordnet werden, dass eine Anordnung wie in Fig. 7 gezeigt erhalten wird, während sich die überlappenden Verbindungen von Fig. 7 erübrigen. Jede Einheit, die die Anordnung von Fig. 7 ausmacht, kann einen Befestiger aufweisen, wie eine Stegunterlage, die in die Basis zu pressen ist.
Baumaterialien wie für die Drahtstifte oder andere Befestigungsmittel, z. B. Senkkopfbolzen, müssen nicht leitfähig sein, wenn anderweitig erwünschter Kontakt zur elektrischen Verbindung zwischen dem Maschenmaterial 2 und der Basis 5 gehalten wird, z. B. dass sich die Rückseite 14 des Maschenmaterials 2 selbst in Eingriff mit der Basis 5 befindet. Somit können Drahtstifte aus Polymermaterial, wie Polypropylen, Polyethylen, PTFE, PVC oder CPVC zweckmäßig sein. Wenn die Befestiger leitfähig sind, sind sie aus wirtschaftlichen Gründen am besten leitfähige Metallbefestiger. Zur Leitfähigkeit sowie Beständigkeit gegenüber Zellbedingungen sind Befestiger aus Ventilmetall besonders vorteilhaft, wie Befestiger aus Titan, Tantal, Zirkonium, Niob und Wolfram. Ein bevorzugtes Ventilmetall ist Titan. Insbesondere wenn die Befestiger metallische Befestiger sind, können die Befestiger beschichtet sein, wie mit einer elektrochemisch aktiven Beschichtung wie nachfolgend beschrieben. Die Jalousien 16 zwischen einem Maschenmitglied 2 und einer Basis 5 können in Form einer flachen Feder vorliegen, die mit mehreren Fingern oder Jalousien 16 ausgestanzt sein können. Diese Jalousien 16 können über den spitzen Rand einen elektrischen Kontakt mit der Bleibasis 5 sowie mit dem Maschenmitglied 2 haben. Eine wohlbekannte Jalousie dieses Typs ist ein Hand vom Typ Drehjalousie, das im Allgemeinen in Streifenform vorliegt und als elektrische Schnittstelle verwendet wird.
Wenn das Metall-an-Metall-Bindemittel zum Binden des Maschenmaterials 2 an die Bleibasis 5 Schweißen ist, kann dies TIG- oder Widerstandschweißen, Laserschweißen oder Kondensatorentladungsschweißen einschließen. Obwohl Schweißen traditionell das Erhitzen zweier Metalle, bis diese geschmolzen sind, beinhaltet, sei darauf hingewiesen, dass sich das Wort "Schweißen" so, wie es hier verwendet wird, praktisch immer auf das Erhitzen von nur dem Blei bezieht, bis dies geschmolzen ist. Wenn Blei somit geschmolzen und an ein Titanmaschenmaterial angeschmolzen wird, kann dies mit Schweißgeräten bewirkt werden und kann hier als Schweißen bezeichnet werden, selbst wenn das Maschenmitgliedmetall, z. B. Titanmetall, nicht geschmolzen wird. Wenn sich das geschmolzene Blei aus der Basis 5 um das Maschenmaterial 2 oder über dem Maschenmaterial 2 befindet, wie in Fig. 10 zu sehen ist, bei der Schweißen verwendet worden ist, kann hier darauf verwiesen werden, dass das Maschenmaterial 2 an die Basis 5 "geformt" worden ist. Außer der Bereitstellung eines Schweißkerns 22 in einer Form, wie in Fig. 10 gezeigt ist, können auch Kerne mit anderen Formen brauchbar sein. Die Vorderseite 30 der Schweißspitze 23 kann beispielsweise einfach nach innen gebogen werden, um einen pyramidenförmigen Schweißkern 22 zu liefern. Es ist vorgesehen, dass auch andere Mittel verwendet werden können, die zum Binden von Metallen brauchbar sind, z. B. Löten oder Hartlöten. Die Bindung kann eine Form haben, dass sie "in" dem Blei, z. B. Drahtstifte, oder "auf" dem Blei, z. B. Schweißen oder Pressen, oder "durch" das Blei hindurch vorliegt, wie Löcher, die durch das Blei gebohrt sind, damit Stege oder dergleichen hindurchdringen können.
Das Maschenmitglied 2, z. B. als beschichtetes Ventilmetallmaschenmaterial 2 oder Platingruppenmetallmaschenmaterial 2, kann ein stabiles Maschenmitglied 2 für die Verbundelektrode 1 liefern. Das Maschenmitglied 2 kann in der Lage sein, schädlicher Korrosionswirkung in einer Elektrolysezelle zu widerstehen, und liefert eine inertere Verbundelektrode 1 unter Zellarbeitsbedingungen als nur die Bleibasis 5 allein.
Wenn Ventilmetalle für das Maschenmaterial 2 verwendet werden, werden sie an ihren Oberflächen oxidiert, was den Widerstand des Ventilmetalls gegen Stromdurchgang erhöht, wodurch das Maschenmitglied 2 passiviert wird. Daher ist es bei den aktiven Vorderseiten 10 des Maschenmitglieds 2 gebräuchlich, elektrisch leitende elektrokatalytische Beschichtungen aufzutragen, so dass sie dann nicht passiviert werden. In dem Beschichtungsverfahren sei darauf hingewiesen, dass es sogar, wenn nur die Vorderseite 10 des Maschenmitglieds 2 beschichtet wird, es etwas Umlaufen der Beschichtung selbst auf die Rückseite 14 des Maschenmaterials 2 gibt, wobei das Umlaufen zu einer Bedeckung der gesamten Oberfläche des Maschenmaterials 2 führen kann. Alternativ ist möglicherweise erwünscht, alle Oberflächen des Maschenmaterials 2 zu beschichten oder nur die Vorder- und Rückseiten 10, 14 zu beschichten.
Die Maschenmitglieder 2 werden üblicherweise beschichtet, bevor sie auf der Bleibasis 5 installiert werden. Es ist jedoch vorgesehen, dass sie nach der Installation beschichtet werden können, oder dass eine Kombination von Beschichtung vor und nach der Installation verwendet werden kann. Vor der letzten Beschichtung kann das Maschenmitglied 2 ein oder mehrere vorhergehende Beschichtungen erhalten, wie auf einer Vorderseite 10. Auf das Maschenmitglied 2 kann beispielsweise ein durch thermisches Sprühen aufgebrachte Unterschicht aufgebracht werden, z. B. eine Plasmasprühbeschichtung, wie aus Metall, wobei das Metall Titan einschließen kann, oder Metalloxid, das Titandioxid einschließen kann. Die Beschichtung kann brauchbar sein, um eine vergrößerte Oberfläche zu ergeben, wofür ein größerer Oberflächenbereich zur Aufnahme einer Deckbeschichtung beispielhaft ist. Repräsentativ für die elektrochemisch aktiven Beschichtungen, die üblicherweise als einzige Beschichtung aufgebracht werden können, die jedoch auch als Deckbeschichtung dienen können, sind jene aus Platin oder anderen Platingruppenmetallen, wobei z. B. ein Maschenmitglied wie aus platiniertem Titan oder platiniertem Niob geliefert wird. Die aktiven Beschichtungen können auch durch aktive Oxidbeschichtungen wiedergegeben werden, wie Metalloxide der Platingruppe, Magnetit, Ferrit, Kobaltoxid-Spinell, Bleidioxid, Mangandioxid oder gemischte Metalloxidbeschichtungen. Solche Beschichtungen sind typischerweise zur Verwendung als Anodenbeschichtungen in der industriellen elektrochemischen Industrie entwickelt worden. Sie können auf Wasserbasis oder Lösungsmittelbasis sein, z. B. unter Verwendung von Alkohollösungsmittel. Geeignete Beschichtungen dieses Typs sind im Allgemeinen in einer oder mehreren von der US-A-3 265 526, der US-A-3 632 498, der US-A-3 711 385 und der US-A-4 528 084 beschrieben. Die gemischten Metalloxidbeschichtungen können oft mindestens ein Oxid eines Ventilmetalls mit einem Oxid eines Platingruppenmetalls einschließlich Platin, Palladium, Rhodium, Iridium und Ruthenium oder Mischungen derselben untereinander und mit anderen Metallen einschließen. Weitere Beschichtungen zusätzlich zu den oben genannten schließen Mangandioxid, Bleidioxid, Platinatbeschichtungen wie MxPt&sub3;O&sub4; ein, wobei M ein Alkalimetall ist und x typischerweise auf ungefähr 0,5 angestrebt wird, Nickel-Nickeloxid und Nickel plus Lanthanidoxide.
Es ist vorgesehen, dass die Vorderfläche des Maschenmitglieds 2 teilweise beschichtet oder in unterschiedlichen Abschnitten der Fläche mit unterschiedlichen Beschichtungen beschichtet werden kann. Das Maschenmitglied 2 aus Fig. 1 kann unterschiedliche Beschichtungen auf unteren und oberen Bereichen der Vorderseite 10 des Maschenmaterials 2 aufweisen, um eine bipolare Elektrode zu liefern. Dies kann auch erreicht werden, indem ein Bereich der Vorderseite 10 beschichtet wird, während ein benachbarter Bereich der Seite 10 unbeschichtet wird. Eine bipolare Elektrode dieses Typs ist in der US-A-4 783 246 offenbart. Es ist auch vorgesehen, eine bipolare Elektrode zu liefern, wie indem sich Maschenmitglieder 2 auf den Vorder- und Rückseiten 6, 4 der Bleibasis 4 befinden. Diese Maschenmitglieder 2 können dann unterschiedliche Beschichtungen aufweisen, oder eines kann beschichtet und das andere unbeschichtet sein. Die Maschenmitglieder 2 auf den Vorder- und Rückseiten 6, 4 können gleich oder unterschiedlich sein. Das Maschenmitglied 2 von Fig. 1 kann beispielsweise auf der Vorderseite 6 der Bleibasis 5 befestigt sein, auf der Rückseite 4 der Bleibasis 5 kann sich jedoch ein anderes Maschenmitglied 2, z. B. das Maschenmaterial 2 aus Fig. 3, befinden. Es kann auch ein Stapel aus mehreren Schichten von Maschenmaterial an der Vorderseite 6 der Bleibasis 5 befestigt sein, jedoch kann eine Einzelschicht aus Maschenmaterial an der Rückseite 4 fixiert sein. Diese Anordnungen können erwünscht sein, um eine größere Oberfläche auf einer Seite einer Elektrode zu liefern, die als bipolare Elektrode dienen kann.
Wie hier bislang erörtert worden ist, ist die Verbundelektrode 1 besonders brauchbar als Anode in einer Zelle zur Elektrogewinnung von Kupfer. Diese Elektrolysezellen können jedoch auch für andere galvanische Metallabscheidungsverfahren verwendet werden, wie das Plattieren, z. B. das Elektroplattieren von Metallen wie Zink, Kupfer, Cadmium, Chrom, Nickel und Zinn sowie Metalllegierungen wie Nickel-Zink auf einem Substrat. Dieses Plattieren kann die Herstellung von Kupferfolie einschließen. Das Substrat kann ein sich bewegendes Substrat sein, und die galvanische Metallabscheidung in einem solchen Verfahren kann Elektrogalvanisieren oder Elektroverzinnen einschließen. Eine Zelle, die die vorliegende Erfindung nutzt, kann zur Oxidation/Reduktion ionischer Spezies verwendet werden, wie Oxidation von Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen, von Chlorid zu Chlor, Iodid zu Iod, Bromid zu Brom oder Cer (III)- zu Cer (IV)-Ion oder bei der Oxidation oder Reduktion organischer Spezies einschließlich die Ausnutzung zur organischen Zerstörung. Eine die vorliegende Erfindung verwendende Zelle kann auch in Nicht-Elektrogewinnungs- oder Nicht-Elektroplattierungsverfahren verwendet werden, wie der Elektrozerspanung, Elektroschlichtung, elektrophoretischem Mahlen, Eloxieren, Elektrophorese und Elektrobeizen. Eine die vorliegende Erfindung verwendende Zelle kann eine Zelle sein, bei der zwischen Elektroden ein Spalt aufrechterhalten wird und in diesem Spalt ein Zellelektrolyt enthalten ist. Der Elektrolyt kann typischerweise ein schwefelhaltiger Elektrolyt sein, wie Schwefelsäure oder Kupfersulfat, die Verwendung anderer Elektrolyte, z. B. Elektrolyten auf Chloridbasis und nitrithaltigen Elektrolyten, kommt jedoch in Frage. Es ist weiter vorgesehen, dass in der vorliegenden Erfindung verwendete Zellen auch getrennte Zellen sein können, d. h. die Zellen können Diaphragma- oder Membranzellen sein.
Obwohl die Verbundelektrode 1 am häufigsten als Anode gebraucht wird, sollte dies nicht als die Erfindung einschränkend angesehen werden. Die Elektrode kann beispielsweise als Kathode dienen, wie in einer Zelle, die zur Reduktion von Eisen(III)ion zu Eisen(II)ion verwendet wird, oder in einer Zelle, die zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet wird. Nicht beschichtete Metallmaschenmitglieder, z. B. Metallmaschenmitglieder aus Platin und Platingruppenmetall, können als Kathoden dienen, beispielsweise in einer Anwendung, an der Wasserstofferzeugung beteiligt ist. Solche nicht beschichteten Metalle für Kathodenmaschenmitglieder können jedoch auch Nickel, Eisen, Aluminium und Legierungen und intermetallische Mischungen derselben einschließen. In alkalischen Umgebungen kann eine Nickelkathode verwendet werden.
Die folgenden Beispiele zeigen Weisen zur Durchführung der Erfindung, sollten jedoch nicht als die Erfindung einschränkend angesehen werden.

Beispiel 1

Expandiertes, nicht glattgewalztes Titanmaschenmaterial aus Titan der Sorte 1 wurde gewählt, um die vorderen und rückwärtigen Hauptseiten von kommerziellen Bleianoden zu bedecken. Die Bleianoden waren in im Wesentlichen flächiger Form konfiguriert, wobei die Lagen etwa 1/4 Zoll dick waren. Jede vordere und rückwärtige Hauptseite der Bleianodenlage war 36,5 Zoll breit und 37 Zoll hoch. Jede kommerzielle Anode wog ungefähr 200 lb. Die Titanmaschen-Testlagen waren so bemessen, dass sie größtenteils jede vordere und rückwärtige Hauptseite der Bleianode bedeckten, wobei sich sich vollständig von Rand zu Rand über die Breite von jeder Seite sowie von dem unteren Rand von jeder Seite bis zu etwa einem Zoll über die Linie erstreckten, die durch den Elektrolyten erreicht würde, wenn die Anode in die kommerzielle Zelle eingebaut würde, d. h. die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft. Etwa 3 Zoll des oberen Bereichs von jeder Seite der Bleianode wurden oberhalb der oberen Reichweite des Maschenmaterials frei gelassen. Die Seitenränder aller Bleianoden wurden zudem frei gelassen und der untere Rand der meisten Bleianoden wurde freigelassen, wie nachfolgend näher erläutert wird.
Mehrere der Titanmaschen-Testlagen, die verwendet wurden, waren expandierte Titanmetall-Testlagen mit LWD- und SWD-Diagonalen der rautenförmigen Öffnungen, die 1, 2 Zoll beziehungsweise 0,5 Zoll maßen. Diese wurden an den vorderen und rückwärtigen Hauptseiten von Bleianoden angeordnet. Zusätzlich zu diesen "erste Maschen"-Lagen war ein weiteres Titanmaschenmaterial, das für den Test gewählt wurde, das feine Maschenmaterial aus Fig. 1, das hier näher im Zusammenhang mit Beispiel 2 ("zweites Maschenmaterial") erläutert wird. Dieses feine Maschenmaterial wurde von einer Hauptseite über den unteren Rand der Bleibasis, dann die andere Hauptseite hinauf auf das Maschenmaterial gewickelt. Mehrere dieser Anoden verwendeten zwei Schichten des Maschenmaterials, während der Rest eine Einzelschicht aufwies. Diese Umwicklung erstreckte sich auf jeder Hauptseite etwa 1 Zoll über die Luft-Flüssigkeits-Grenzlinie. Die Seitenränder der Basis wurden freigelassen. Die Hohlräume der Maschen selbst ließen etwa 65% der mit dem Maschenmaterial bedeckten Bleiflächenbereiche frei. Die anderen für den Test gewählten Maschenmaterialien waren das in Fig. 3 gezeigte Maschenmaterial ("drittes Maschenmaterial"). Es ließ etwa 55% von jeder mit dem Maschenmaterial bedeckten Bleifläche frei.
Die Maschenmaterialien wurden in der Weise hergestellt, die nachfolgend in Beispiel 3 beschrieben ist, d. h. Ätzen und nachfolgendes Beschichten. Nach jeder Beschichtung wurden die Testmaschenmaterailien luftgetrocknet und gebrannt. Die Beschichtungen wurden auf die gesamte Vorderseite von jedem Titantestmaschenmaterial aufgebracht, es wurde jedoch kein Verfahren verwendet, um das Umlaufen der Beschichtung auf die Rückseite des Maschengewebes zu verhindern. Beschichtungslösungen wurden in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise aufgetragen und gebrannt. Beschichtungen erfolgten aus einer Lösung von Rutheniumchlorid und Titanorthobutyltitanat in HCl und n-Butanol (die "Ruthenium-Beschichtung" sowie aus Iridiumchlorid und Tantalchlorid in wässrigem HCl (die "Iridium/Tantal-Beschichtung").
Die Vorder- und Rückseiten der kommerziellen Bleianoden wurden dann wie nachfolgend beschrieben mit den Maschenlagen bedeckt. Eine Maschenlage wurde für jede Hauptseite der Bleianode verwendet, außer bei dem feinen Maschenmaterial, bei dem auf jeder Anodenseite zwei Schichten dieses Maschenmaterials verwendet wurden. Es wurde sowohl die Vorder- als auch die Rückseite von jeder Anode bedeckt. Bei jeder der Testanoden wurde das gleiche Maschenmaterial mit der gleichen Beschichtung für vorne und hinten verwendet. Unter den 55 Testanoden für die kommerzielle Testzelle befanden sich 22 Anoden mit der Rutheniumbeschichtung auf dem Maschenmaterial und 23 Anoden mit der Iridium/Tantal-Beschichtung auf dem Maschenmaterial. Einige der Anoden mit der Rutheniumbeschichtung hatte diese Beschichtung als Deckschicht über einer Iridium-Beschichtung, wie hier nachfolgend in Beispiel 3 beschrieben wird. Jede Beschichtung wurde auf etwa einem Drittel der Testanoden verwendet, um etwa eine gleichförmige Mischung der Beschichtungen innerhalb der Anoden zu liefern. Es wurden zudem 13 Anoden mit dem ersten, 22 mit dem zweiten und 20 Anoden mit dem dritten Maschenmaterial verwendet. Die Maschenmaterialien wurden nach verschiedenen Verfahren auf den Seiten der Bleianoden befestigt, einschließlich Punktschweißen und mechanischer Befestigung. Die beschichteten Seiten des Maschenmaterials wiesen bei jeder Anode nach außen.
Die so hergestellten 55 Testanoden wurden dann in einer einzigen Zelle eines kommerziellen Zellenraums angeordnet. Das Produkt des Zellenraums war kommerziell galvanisch abgeschiedenes Kupfer, und der Raum enthielt eine große Anzahl von Zellen einschließlich der einen Testzelle und dem Rest an konventionellen Zellen. Der durch alle der Zellen während der etwa drei Monate des Tests zirkulierende Elektrolyt enthielt 140 bis 160 g/l Schwefelsäure mit einer Konzentration von 40 bis 50 g/l Kupfer. Während des etwa drei Monate dauernden Tests wurde die Stromdichte des Zellraums auch von etwa 18 bis etwa 26 Ampere pro Quadratfuß (ASF) variiert. Während des Zellbetriebs wurde jede Testanode in den Elektrolyten eingetaucht, so dass ein kleiner Teil Maschenmaterial oben an der Anode über die Oberfläche des Elektrolyten herausragte. Während des Zellbetriebs wurde Kupfer auf Kathoden aus rostfreiem Stahl plattiert. Die Kathoden waren flache Plattenkathoden mit vorderen und rückwärtigen Hauptseiten von der gleichen Größe wie bei den Anoden. Das Kupfer wurde auf beide Seiten der Kathode plattiert. Es wurde an jedem Zellenende eine Anode angeordnet. Die Kathoden und Anoden wurden in der Testzelle gegenüberliegend angeordnet. Zum Einsetzen der 55 Anoden in der Testzelle war keine Modifikation der Zellenkonstruktion oder von anderen Merkmalen des Betriebs im Zellraum vorgenommen, z. B. Elektrolyttyp oder Ersatzkonzentration oder der Zellstromdichte erforderlich.
Während der etwa fünf Monate des Zellraumbetriebs wurden die Anoden und Kathoden aus der Testzelle etwa alle sieben Tage herausgezogen. Dies wurde vorgenommen, um Elektrode und Zelle zu untersuchen. Jedes Mal, wenn Kathoden gezogen wurden, war der Kupferniederschlag auf den gezogenen Kathoden durch visuelle Untersuchung als glatter gleichförmiger Niederschlag auf praktisch allen Kathodenseiten zu sehen. Auf einigen wenigen Kathodenseiten wurde der kontinuierliche glatte Niederschlag durch ein Knötchen unterbrochen. Es wurde jedoch nicht beobachtet, dass Kathoden dendritisches Wachstum zeigten. Die Kupferablagerungen der Testzelle wurden daher als in erwünschter Weise gleichförmig plattiert angesehen, verglichen mit den Kathoden der anderen Zellen des Zellraums, da alle der anderen Kathoden nicht nur häufige Knötchen, sondern auch dendritisches Wachstum zeigten. Bei Analyse des Kupferniederschlags wurde gefunden, dass Blei als Verunreinigung durchschnittlich um mehr als das Zehnfache unter dem durchschnittlichen Bleiverunreinigungsniveau in dem Kupfer lag, das in den anderen kommerziellen Zellen in dem Zellraum erhalten wurde.
Der Zellraum wurde in üblicher Weise betrieben, so dass die von der Testzelle verschiedenen konventionellen Zellen regelmäßig aus dem Betrieb herausgenommen wurde. Während dieser Wartung wurde vom Boden jeder konventionellen Zelle etwa 80 lb bis etwa 100 lb Schlamm entfernt, der im Wesentlichen Bleioxid mit Bleisulfat war. Im Vergleich dazu gab es in dem etwa fünf Monate währenden Betrieb des Zellraums in der Testzelle nie irgendwelche Schlammentwicklung.
Es wurde auch während der üblichen vierwöchigen Rotation der konventionellen Zellen beobachtet, dass die Bleianoden, wenn sie aus dem Elektrolyt gezogen wurden, eine wahrnehmbare Bleioxidbeschichtung aufwiesen. Von den äußeren Oberflächen der Bleianoden konnten im Allgemeinen Späne der Beschichtung manuell leicht abgebürstet werden.
Nach Entfernung der Testzellenanoden fand sich auf keiner der freiliegenden Bleioberflächen eine ähnliche lose Oxidbeschichtung. Sogar auf den nicht von Maschen bedeckten Rändern der Testanoden konnte von diesen Bleirändern keine Oberflächenbeschichtung leicht manuell entfernt werden. Nach manueller Aufbringung und Entfernung von Haftklebeband auf diese freiliegenden Bleiränder konnte das Band auch kein Oberflächenmaterial von den Anodenrändern abheben. Diese hocherwünschte Eigenschaft der Oberfläche blieb während der gesamten Testdauer erhalten. Zudem fand sich bei allen Testanoden weder Korrosion noch Lochfraß auf dem Blei an der Flüssigkeit/Luft-Grenzfläche, wodurch gezeigt wird, dass das Testmaschenmaterial zur Stabilisierung dieser Grenzfläche dient.
Während der ungefähr fünf Monate des Zellraumbetriebs gab es in der Testzelle keinen Kurzschluss aufgrund von irgendwelcher Dendritbildung oder von Dendritwachstum. Es wurde zudem gefunden, dass Spannungseinsparungen bei der Testzelle im Bereich von etwa 100 mv bis zu etwa 300 mv lagen. Bei einer Testanode wurde während des Herunterfahrens der Zelle und des Ziehens der Elektroden aus der Testzelle ein Teil der Maschenelektrode von der Bleianodenbasis getrennt. Dieser abgerissene Teil des Maschenmaterials wurde entfernt und ein ähnlicher Teil von frisch beschichtetem und hergestelltem Maschenmaterial wurde an das Anodensubstrat geschweißt, um den gerissenen Maschenanteil zu ersetzen. Bei erneutem Starten der Zelle wurden durch diese Reparatur keine schädlichen Wirkungen gefunden, als beim nächsten Herunterfahren der Zelle die Kupferplatte untersucht wurde, die auf der Kathode enthalten war. Daraus wurde gefolgert, dass die maschenbeschichteten Anoden leicht an Ort und Stelle entweder mit dem vollständigen Maschenmaterial oder in Abschnitten eines vollständigen Maschenmaterials repariert werden können. Aus der fünfmonatigen Dauer des Tests wurde aufgrund der Wirtschaftlichkeit des Betriebs bei Anoden zur Elektrogewinnung von Kupfer, d. h. der Anwendung dieses Tests, gefolgert, dass das erste Maschenmaterial bevorzugt ist und dass Schweißen zum Befestigen des Maschenmaterials an der Bleibasis bevorzugt ist.
Während eines Herunterfahrens der Testzelle wurde beobachtet, dass elektrische Streuströme eine flüchtige Kupferbeschichtung auf der Maschenoberfläche der Testanoden liefern konnten. Wenn diese Anoden jedoch wieder in der Testzelle in Gebrauch genommen und mit dem Hochfahren der Zelle begonnen wurde, wurde beobachtet, dass die flüchtige Beschichtung lediglich wieder in den Elektrolyten zurückkehrte. Es wurde aus diesem Phänomen kein schädlicher Effekt auf die Anode oder die Anodenleistung beobachtet. Daraus wurde gefolgert, dass die maschen bedeckten Bleielektroden das wünschenswerte Merkmal der Stabilität gegen Elektrodenschäden bieten, das mitunter durch elektrische Störungen oder Stromausfall im Zellraum hervorgerufen wird.

Beispiel 2

Ausgewählt wurden mehrere 6 1/4" · 6 1/4" größe Stücke aus expandiertem, nicht glattgewalztem Titanmaschenmaterial, das das Maschenmaterial aus Fig. 1 mit einer Dicke von 0,005 Zoll war. Das Maschenmaterial hatte LWD- und SWD-Diagonalen der rautenförmigen Öffnungen mit den Abmessungen 3,18 millimeter (mm) beziehungsweise 1,68 mm. Die Teststücke wurden in 18% Salzsäure bei 95ºC fünf Minuten geätzt. Dann wurden die Maschenstücke beschichtet. Die Beschichtungen wurden auf die gesamte Fläche der Stücke einschließlich sowohl Vorder- und Rückseiten aufgebracht.
Die geätzten Stücke wurden in einer Lösung von Iridiumchlorid in HCl beschichtet. Jedes Stück wurde getrocknet, dann nach der Auftragung von jeder Beschichtungsschicht 10 Minuten bei 525ºC gebrannt, um eine Iridiumbeschichtung auf den Maschenstücken zu liefern. Auf diese Weise wurden vier Beschichtungsschichten aufgebracht. Dann wurden kleine 3" · 3"-Stücke aus den großen beschichteten Titanmaschenstücken geschnitten, und ein kleines Stück wurde auf jede Hauptseite einer 3" · 3" · 1/4" Bleilage punktgeschweißt. Dann wurden zwei weitere der kleinen beschichteten Maschenstücke verwendet, d. h. einer wurde an jeder Hauptseite einer 3" · 3" · 1/4" Bleilage befestigt, die Befestigung erfolgte jedoch mittels Titanheftklammern, die in das Blei getrieben wurden. Das Blei war ein handelsüblich reines Blei aus etwa 94 Gew.% Blei und etwa 6 Gew.% Zinn mit einem sehr geringen Rest an zufällig vorhandenen Verunreinigungen. Die Fläche von jeder Seite der Bleilage, die unter den Maschen, jedoch dem nachfolgend beschriebenen Elektrolyt ausgesetzt war, betrug ungefähr 65% von jeder Seite, gemessen durch optische Bildanalyse.
Die resultierenden Proben wurden jeweils als Anode in einem Elektrolyten aus 150 Gramm pro Liter (g/l) H&sub2;SO&sub4; getestet. Die Testzelle wurde auf 65 ± 5ºC gehalten und arbeitete mit einer Stromdichte von 0,5 kA/m². Nach 1062 Betriebsstunden wurden die Zellen heruntergefahren und Proben von jedem Zellelektrolyten wurden genommen und durch induktiv gekoppelte Plasmatechnik (ICP) auf Blei analysiert. Das Blei betrug in jedem Elektrolyten weniger als 0,3 Milligramm Blei pro Liter (mg/l), was die Nachweisgrenze der Technik war.

Beispiel 3

Ausgewählt wurden zwei 6 1/4" · 6 1/4" große Stücke aus expandiertem, nicht glattgewalztem, dünnem Titanmaschenmaterial, welches das Maschenmaterial aus Fig. 3 war. Das Maschenmaterial hatte eine Dicke von 0,005 Zoll, und die LWD- und SWD-Diagonalen der rautenförmigen Öffnungen maßen 5/8 Zoll beziehungsweise 3/8 Zoll. Die Teststücke wurden in Salzsäure mit 18% Konzentration bei einer Temperatur von etwa 95ºC mehrere Minuten geätzt. Dann wurden die Maschenstücke beschichtet.
Die geätzten Stücke wurden mit einer Lösung von Iridiumchlorid in HCl beschichtet. Die Beschichtung wurde auf die Vorderseite von jedem Stück aufgebracht, es lief jedoch ein Teil der Beschichtung auf die Rückseite. Die Beschichtung erfolgte in der Weise von Beispiel 2, und es wurden vier Beschichtungen aufgebracht. Aus den großen beschichteten Maschenstücken wurden dann kleine 3" · 3"-Stücke geschnitten, und ein kleines Stück wurde auf jede Hauptfläche einer 3" · 3" · 1/4" Bleilage punktgeschweißt, um eine Testprobe zu liefern. Die Bleilage war wie in Beispiel 2 beschrieben. Die Fläche von jeder Seite der Bleilage, die dem Elektrolyten ausgesetzt war, betrug ungefähr 55% von jeder Seite, gemessen mittels optischer Bildanalyse. Die Probe wurde als Anode in der Zelle mit dem Elektrolyten und unter den Bedingungen getestet, die sämtlich in Beispiel 2 beschrieben sind. Nach 1062 Betriebsstunden wurde eine Probe des Zellelektrolyten in der Weise von Beispiel 2 analysiert, und es wurde gefunden, dass sie weniger als 0,3 mg/l Blei enthielt.
Zu Vergleichszwecken wurde eine 3" · 3" · 1/4" Bleilage als Anode betrieben, die Lage enthielt jedoch keine Maschenstücke. Die Anode war somit nicht repräsentativ für die vorliegende Erfindung. Die Probe wurde als Anode in der Zelle und unter den Bedingungen wie in Beispiel 2 beschrieben getestet. Proben des Elektrolyt wurden in der Weise von Beispiel 2 analysiert, und es wurden 4 mg/l Blei bei einer Probe gefunden, die bei dieser Vergleichsanode nach einer Woche Zellenbetrieb genommen war, und 4,7 mg/l Blei bei einer Probe, die nach zwei Wochen Zellenbetrieb genommen war. Die Kathode der Zelle war während des Zellbetriebs zudem sichtbar mit Blei plattiert.
In diesem Test, der die Maschenstücke auf der Bleilage verwendete, maskierte das Maschenmaterial nur etwa 45% von jeder Seite der darunterliegenden Bleilage. In dem Test enthielt der Elektrolyt weniger als 0,3 mg/l Blei. Wenn die Maschenstücke nicht verwendet wurden, enthielt der Elektrolyt 4,7 mg/l Blei. Somit wurde die Bleiverunreinigung in dem Elektrolyten um über -95% verringert, obwohl die freigelegte Fläche des Bleisubstrats nur um etwa 45% verringert wurde.

Beispiel 4

Ausgewählt wurden zwei 1" · 1" Stücke aus expandiertem, nicht glattgewalztem, dünnem Titanmaschenmaschenmaterial aus Titan der Sorte 1. Die Stücke lieferten 1" · 1" Vorder- und Rückseiten für das Maschenmaterial. Das Maschenmaterial hatte eine Dicke von 0,02" (Zoll), und die LWD- und SWD-Diagonalen der rautenförmigen Öffnungen (Hohlräume) maßen 1/2 Zoll bzw. 1/4 Zoll. Die beiden Teststücke wurden in 50 Vol.% Schwefelsäure bei 90ºC für zehn Minuten geätzt. Die Maschenstücke wurden dann beschichtet. Beschichtungen wurden unter Verwendung einer Bürstenbeschichtungstechnik auf eine 1" · 1"-Seite oder Vorderseite der Maschenstücke aufgebracht. Nach jeder Beschichtungsaufbringung wurden die Stücke luftgetrocknet und nachfolgend gebrannt.
Jedes geätzte Stück erhielt zuerst eine Unterschicht mit drei Beschichtungen aus einer Lösung von Iridiumchlorid und HCl in Butanol. Die Stücke wurden nach Auftragung jeder Beschichtungsschicht bei 500ºC sieben Minuten gebrannt. Die resultierenden Stücke enthielten in dieser Unterschicht insgesamt 0,2 g Iridium als Metal pro Quadratmeter (g/m²) Maschenmaterial. Jedes Stück wurde dann nachfolgend mit einer elektrokatalytischen Beschichtungslösung beschichtet, die Rutheniumchlorid und HCl plus Tetrabutylorthotitanat enthielt, alle in Butanolmedium. Die Stücke wurden nach jeder Beschichtung bei 525ºC sieben Minuten gebrannt. Die Stufen des Aufbringens der Beschichtung, des Trocknens und Brennens wurden 12 Mal wiederholt. Die Stücke enthielten insgesamt in dieser Beschichtung 11,7 g/m² Ruthenium. Nachfolgend wurde die oben beschriebene Zusammensetzung der Unterschicht als Deckschicht aufgebracht. Die Stufen des Aufbringens der Beschichtung, des Trocknens und Brennens waren die gleichen wie bei der Aufbringung der Unterschicht, wurden für die Deckschicht jedoch vier Mal wiederholt. Dies ergab insgesamt 0,8 g/m² Iridium in der Deckschicht.
Die nicht beschichtete 1" · 1" Seite oder Rückseite von jedem Stück wurde dann gesandstrahlt, um jegliches Oberflächen-Titandioxid zu entfernen, das vom Brennen möglicherweise auf den Maschenstücken vorhanden war. Jedes Titanmaschenstück wurde dann in eine flache kreisförmige Seite einer Bleiplatte gepresst, wobei die Rückseite des Maschenstücks in die Platte gepresst wurde. Jede Platte war eine kreisförmige Platte mit 1 1/8" Durchmesser und 1/4" Dicke. Abschnitte des Maschenstücks, die sich über die Platte hinaus erstreckten, wurden dann weggeschnitten. Die freiliegende Seite der Bleiplatte, die dem hier beschriebenen Elektrolyt ausgesetzt wurde, einschließlich der an den Rändern des Maschenmaterials freiliegenden Seite sowie der Fläche der Platte, die an den Hohlräumen des Maschenmaterials freilag, wurde auf etwa 45% der Seitenfläche der Platte geschätzt. Das Pressen erfolgte bei Raumtemperatur mit einem Pressdruck von 8 Tonnen pro Quadratzoll, der für etwa 10 Sekunden ausgeübt wurde. Das Bleisubstrat war eine Blei-Calcium-Legierung, die 0,06 Gew.% Calcium zusammen mit 99,94 Gew.% Blei enthielt.
Jede der resultierenden Bleilegierungsplatten, die ein eingedrücktes Titanmaschen-Teststück enthielt, wurde als Anode in Zellen einem beschleunigten Lebensdauertest unterzogen. Jede Zelle hatte einen Elektrolyt aus 150 g/l Schwefelsäure, der auf 50ºC gehalten wurde. Eine der Testzellen arbeitete mit 1 kA/m² (Kiloampere pro Quadratmeter) und die andere Testzelle mit 1,5 kA/m². Die Testzellen wurden 100 Tage beziehungsweise 86 Tage im Betrieb gehalten. Beide Elektroden behielten über die Dauer der Tests eine sehr erwünschte und brauchbare Leistung. Die Spannungseinsparungen der Testzellen zeigten sich als im Bereich von 300 bis 400 Milliviolt (mW), verglichen mit Lebensdauertests in den Zellen einer Anode der Blei-Calcium-Legierung selbst.

Beispiel 5

Ausgewählt wurde ein 9" · 6" Stück aus expandiertem, nicht glattgewalztem, dünnen Titanmaschenmaterial aus Titan der Sorte 1. Die Stücke lieferten 9" · 6" Vorder- und Rückseiten aus Maschenmaterial. Das Maschenmaterial hatte eine Dicke von 0,02 Zoll, und die LWD- und SWD-Diagonalen der rautenförmigen Öffnungen maßen 3/8 Zoll beziehungsweise 1/4 Zoll. Das Teststück wurde in Salzsäure mit 18% Konzentration eine Stunde bei 95ºC geätzt. Das Maschenstück wurde dann beschichtet. Es wurden Beschichtungen aufgebracht und gebrannt, was alles in der Weise wie in Beispiel 4 beschrieben erfolgte.
Das geätzte Stück erhielt zuerst eine Unterschicht mit drei Beschichtungen aus einer Lösung von Iridiumchlorid und HCl, wie in dem Beispiel 1 aus der US-A-4 528 084 offenbart ist, wobei jedoch n-Butanol statt n-Propanol verwendet wird. Die Stücke wurden nach Aufbringung von jeder Beschichtungsschicht sieben Minuten bei 500ºC gebrannt. Die resultierenden Stücke enthielten insgesamt etwa 0, 8 g/m² Iridiummetall in dieser Unterschicht. Das Stück wurde dann nachfolgend nach der in Beispiel 4 beschriebenen Weise mit sechs Beschichtungen der Rutheniumchloridlösung beschichtet, die in Beispiel 4 beschrieben ist. Das Stück enthielt insgesamt etwa 5 g/m² Rutheniummetall in dieser Beschichtung. Nachfolgend wurde als Deckschicht die oben beschriebene Zusammensetzung der Unterschicht aufgebracht. Die Stufen des Auftragens der Beschichtung, des Trocknens und Brennens waren die gleichen wie bei der Aufbringung der Unterschicht, und wurden bei der Deckschicht drei Mal wiederholt. Dies trug insgesamt etwa 0,8 g/m² Iridium in der Deckschicht auf.
Die nicht beschichtete 9" · 6" Seite oder Rückseite des Stücks wurde dann gesandstrahlt, um jegliches Oberflächen-Titandioxid zu entfernen, das vom Brennen möglicherweise auf den Maschenstücken vorhanden war. Jedes Titanmaschenstück wurde dann in eine flache Seite einer Bleiplatte gepresst, wobei die Rückseite des Maschenstücks in die Platte gepresst wurde. Die rechteckige Platte hatte zwei 9" · 6" Hauptseiten und eine Dicke von 1/4". Die freiliegende Seite der Bleiplatte, die dem Elektrolyt ausgesetzt wurde, einschließlich der an den Rändern des Maschenmaterials freiliegenden Seite sowie der Fläche der Platte, die an den Hohlräumen des Maschenmaterials freilag, wurde auf etwa 50% der Seitenfläche der Platte geschätzt. Das Pressen erfolgte bei erhöhter Temperatur von etwa 500ºF (260ºC) mit einem Pressdruck von 0,5 Tonnen pro Quadratzoll für 20 Minuten. Das Bleisubstrat war eine Blei-Calcium-Legierung, die 0,06 Gew.% Calcium zusammen mit 99,94 Gew.% Blei enthielt.
Die resultierende Bleilegierungsplatte, die ein eingedrücktes Titanmaschen-Teststück enthielt, wurde als Anode in einer Elektrogewinnungstestzelle für Kupfer verwendet. Die Zelle hatte einen zirkulierenden Elektrolyt aus 160 g/l Kupfersulfat, der auf 50ºC gehalten wurde. Die Testzelle arbeitete mit 0,25 kA/m². Die Testzelle wurden vier Wochen im Betrieb gehalten. Die Elektrode behielt über die Dauer der Tests eine sehr erwünschte und brauchbare Leistung. Die Spannungseinsparungen der Testzellen zeigten sich als im Bereich von etwa 300 mv, verglichen mit Lebensdauertests in den Zellen einer Anode der Blei-Calcium-Legierung selbst.

Claims

1. Verbundelektrode zum Elektrogewinnen eines in einem Elektrolyten in einer Elektrolysezelle vorhandenen Metalls, indem die Elektrode teilweise in den Zellenelektrolyten eintaucht, wobei die Elektrode eine dünne und massive Bleielektrodenbasis und mindestens ein dünnes Ventilmetalloberflächenmitglied in Maschenform umfasst, wobei die Bleibasis in flächiger Form vorliegt und breite, im Wesentlichen rechteckige vordere und rückwärtige Oberflächen sowie schmale Seiten- und untere Oberflächen aufweist, wobei jede vordere und rückwärtige Oberfläche mindestens im Wesentlichen parallele Seitenränder sowie obere und untere Ränder hat, wobei die Elektrode freiliegende Bleiseitenoberflächen sowie freiliegende vordere und rückwärtige Oberflächenabschnitte über einer Elektrolyt-Luft-Grenzfläche der Zelle aufweist, und wobei das Metallmaschenoberflächenmitglied eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist, die die unter den Hohlräumen liegende Bleibasis freilegt, wobei sich das Ventilmetallmaschenoberflächenmitglied mindestens im Wesentlichen von Seitenrand zu Seitenrand über mindestens eine der breiten vorderen und rückwärtigen Oberflächen der Basis erstreckt, während es sich von unter dem oberen Rand der Basis, jedoch oberhalb der Elektrolyt-Luft-Grenzfläche der Zelle, bis zu mindestens im Wesentlichen dem unteren Rand der Bleibasis erstreckt, wobei das Ventilmetallmaschenoberflächenmitglied eine vordere aktive Hauptseite aufweist, die eine elektrochemisch aktive Oberfläche in Maschenform für die Verbundelektrode darstellt, und eine rückwärtige Hauptseite aufweist, die einer breiten Oberfläche der Bleibasis gegenüberliegt, und wobei das Maschenoberflächenmitglied mit der Bleibasis in elektrisch leitfähigem Kontakt kombiniert ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Bleielektrodenbasis mindestens im Wesentlichen ebene vordere und rückwärtige Oberflächen und eine Dicke im Bereich von 1/8 Zoll bis 2 Zoll (etwa 0,32 bis etwa 5,08 cm) aufweist, und wobei die Bleielektrodenbasis eines oder mehrere von Blei, Bleilegierung und Bleiintermetallmischung umfasst, und die Bleilegierungsbasis eine Basis aus mit einem oder mehreren von Zinn, Silber, Antimon, Calcium, Indium, Strontium, Lithium oder Tellur legiertem Blei umfasst.

3. Elektrode nach Anspruch 1, bei der 5% bis zu 90% der Bleibasissoberfläche, die unter dem Maschenmitglied liegt, durch die Maschenmitgliedhohlräume freiliegend bleiben, und die oberhalb der Elektrolyt-Luft-Grenzfläche freiliegende Bleibasisoberfläche 5% bis zu 10% der Bleibasisoberfläche umfasst, und die Bleibasisoberfläche an den schmalen Seitenoberflächen freiliegend bleibt, während sie gleichzeitig eine freiliegende untere Oberfläche aufweist.

4. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Maschenmitglied ein oder mehrere aus einer Lochplatte, einer Platte mit Bohrungen, einer Kettenverbindungsstruktur, einer verbundenen Ringstruktur, einer Stabkonstruktion, einer Klingenkonstruktion, einem flächigen Maschenmaterial und einer Metallstreifenkonstruktion ist, oder das Maschenoberflächenmitglied ein expandiertes Metallmaschensieb in nicht flachgelegter Form ist und eine mindestens im Wesentliche unbeschichtete Rückseite aufweist.

5. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Maschenmitglied ein mindestens im Wesentlichen ebenes Maschenmitglied ist und sich vollständig von Seitenrand zu Seitenrand und von mindestens einem Zoll (etwa 2,54 cm) über der Elektrolyt-Luft- Grenzfläche bis vollständig zu dem unteren Rand erstreckt.

6. Elektrode nach Anspruch 1, bei der die Elektrode eine Anode ist und das Ventilmetall des Maschenoberflächenmitglieds ein Ventilmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Tantal, Zirconium, Niob, Wolfram, deren Legierungen und Intermetallmischungen ist.

7. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Maschenoberflächenmitglied in einer Vielzahl von Schichten auf der Bleibasis vorhanden ist.

8. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Maschenoberflächenmitglied durch Befestigungsmittel aus einem oder mehreren von Drahtstiften, Heftklammern, Splintnägeln, Nieten, Kettenstegen, Schrauben, Bolzen und langen Nägeln an der Bleibasis befestigt ist.

9. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Maschenoberflächenmitglied durch eines oder mehrere von Schweißen, Löten, Formen, Hartlöten und Pressen einschließlich Heißpressen an der Bleibasis befestigt ist, wobei das Schweißen mindestens einen Metallschweißkern einschließt und der Metallschweißkern ein frischer vorbeladener Metallschweißkern aus Blei oder Bleilegierung ist.

10. Elektrode nach Anspruch 1, bei der sich die Rückseite des Maschenmitglieds durch einen oder mehrere aus direktem elektrischen Kontakt oder elektrischem Kontakt durch Befestigungsmittel, die an dem Maschenmitglied befestigt sind, in elektrischem Kontakt mit der Bleibasis befindet.

11. Elektrode nach Anspruch 1, die ferner eine Sammelschiene umfasst, wobei die Sammelschiene eine Metallstierhornsammelschiene ist und das Metall der Sammelschiene ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Kupferlegierungen und kupferhaltigen Intermetallmischungen.

12. Elektrode nach Anspruch 11, bei der sich die Bleielektrodenbasis am oberen Rand der Bleibasis in die Sammelschiene erstreckt und die Bleielektrodenbasis an die Sammelschiene geschweißt ist, und die mindestens im Wesentlichen parallelen Seitenränder der rechteckigen Bleibasis sich einwärts über die Elektrolyt-Luft-Grenzfläche einziehen, wodurch ein schmaler oberer Rand für die Bleibasis geschaffen wird.

13. Elektrode nach Anspruch 1, bei der die aktive Seite des Maschenmitglieds eine Unterbeschichtung mit einer Deckbeschichtung umfasst, und die Unterbeschichtung eine durch thermisches Sprühen aufgebrachte Metall- oder Metalloxidunterbeschichtung ist und die Deckbeschichtung eine elektrokatalytische Schicht ist, wobei das aufgetragene Metall insbesondere Titan umfasst und das aufgetragene Metalloxid Titanoxid umfasst.

14. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Metall des Maschenmitglieds ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Platin oder anderem Platingruppenmetal, platiniertem Metall einschließlich platiniertem Titan und platiniertem Niob, Eisen, Nickel, Aluminium oder Legierungen oder Intermetallmischungen derselben.

15. Elektrode nach Anspruch 1, bei der das Maschenmitglied eine aktive Hauptseite als beschichtete Hauptseite aufweist, wobei die Seite mit einer elektrokatalytischen Beschichtung beschichtet ist und die elektrokatalytische Beschichtung ein Platingruppenmetall oder Metalloxid oder deren Mischungen, insbesondere mindestens ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platingruppenmetalloxiden, Magnetit, Ferrit, Kobaltoxid, Spinell, Zinnoxid und Antimonoxid enthält und/oder ein Mischkristallmaterial aus mindestens einem Oxid eines Ventilmetalls und mindestens einem Oxid eines Platingruppenmetalls enthält und/oder ein oder mehrere von Mangandioxid, Bleidioxid, Platinatersatzstoff, Nickel-Nickeloxid oder einer Mischung aus Nickel plus Lanthanoxiden enthält.

16. Elektrode nach Anspruch 1, bei der die Elektrode eine Anode in einer Elektrolysezelle ist, die zur Elektrogewinnung von Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Zink, Nickel, Zinn, Mangan, Blei, Eisen oder Kobalt verwendet wird.

17. Verbundelektrode, die zur Elektrogewinnung von Metall adaptiert ist und eine Bleielektrodenbasis und ein Metallmaschenoberflächenmitglied in Kombination mit der Bleielektrodenbasis umfasst, wobei die Bleibasis eine breite Oberfläche aufweist, und das Metallmaschenoberflächenmitglied eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist, die sich in elektrisch leitendem Kontakt mit der Bleibasis befinden, wobei das Metallmaschenoberflächenmitglied eine vordere beschichtete Hauptseite und eine rückwärtige Hauptseite aufweist, wobei die die rückwärtige Hauptseite des Metallmaschenoberflächenmitglieds der breiten Oberfläche der Bleibasis gegenüberliegt und wobei das Maschenoberflächenmitglied mit der Bleibasis in elektrisch Kontakt kombiniert vorliegt, wodurch ein Teil der breiten Oberfläche der Bleibasis durch die Vielzahl der Hohlräume des Maschenmitglieds in freiliegender Form gehalten wird, während das Metallmaschenoberflächenmitglied an der breiten Oberfläche als beschichtete Seite aus der Bleibasis herausragt und für die Verbundelektrode eine aktive Oberfläche in Maschenform darstellt.

18. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die Bleibasis eine im Allgemeinen plattenförmige Struktur mit vorderen und rückwärtigen Hauptseiten und einem Rand ist, wobei die Struktur eine mindestens im Wesentlichen rechteckig geformte vordere Hauptseite und rückwärtige Hauptseite aufweist, wobei die vorderen und rückwärtigen Hauptseiten des Metallmaschenoberflächenmitglieds alle mindestens im Wesentlichen eben sind und die breite Oberfläche der Bleibasis hinsichtlich der Fläche in Bezug zu der Fläche des Maschenmitglieds vergrößert ist.

19. Elektrode nach Anspruch 17 oder 18, bei der die Bleibasis eine Dicke im Bereich von 1/8 Zoll bis 2 Zoll (etwa 0,32 bis etwa 5,08 cm) aufweist, das Maschenoberflächenmitglied mindestens so groß wie die breite Oberfläche der Bleibasis ist, und die Bleibasis ein oder mehrere von Blei, Bleilegierung und Bleiintermetallmischung umfasst, und die Bleilegierungsbasis eine Basis aus mit einem oder mehreren von Zinn, Silber, Antimon, Calcium, Indium, Strontium, Thallium, Lithium oder Tellur legiertem Blei umfasst.

20. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die Bleibasis eine Radialanode ist und eine im Wesentlichen gekrümmte vordere Hauptseite und rückwärtige Hauptseite aufweist, oder die Bleibasis eine im Wesentlichen zylindrisch geformte Struktur mit einer breiten äußeren zylindrischen Oberfläche ist und das Maschenoberflächenmitglied um die zylindrische Oberfläche herumgewickelt ist.

21. Elektrode nach Anspruch 17, bei der 5% bis zu 90% der breiten Oberfläche der Bleibasis durch die Hohlräume des Maschenmitglieds freiliegend bleiben, und das Maschenmitglied eines oder mehrere aus einer Lochplatte, einer Platte mit Bohrungen, einer Kettenverbindungsstruktur, einer verbundenen Ringstruktur, einer Stabkonstruktion, einer Klingenkonstruktion, einem flächigen Maschenmaterial und einer Metallstreifenkonstruktion ist, oder das Maschenoberflächenmitglied expandierte Metallmaschen in nicht flachgelegter Form ist und eine mindestens im Wesentliche unbeschichtete Rückseite aufweist.

22. Elektrode nach Anspruch 21, bei der das Maschenmitglied Drahtmaschen ist, das eines oder mehrere aus einem vorgebildeten Maschensieb, das dann mit der Bleibasis kombiniert wird, und einem aus individuellen Drähten gebildeten Maschensieb ist, die mit der Bleibasis kombiniert werden.

23. Elektrode nach Anspruch 21, bei der die Metallstreifenkonstruktion aus einer Vielzahl von voneinander auf der Bleibasis beabstandeten Maschenstreifen gebildet ist oder in Gitterform vorliegt, wobei die Gitterformstreifen eine Vielzahl von einem oder mehreren von Maschenstreifen und massiven Streifen umfassen, und die Gitterform beabstandete und mindestens im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Streifen umfasst.

24. Elektrode nach Anspruch 17, bei der das Maschenoberflächenmitglied in einer Vielzahl von Schichten auf der Bleibasis vorliegt.

25. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die Maschenoberfläche sich durch eines oder mehrere von Schweißen, Löten, Hartlöten und Pressen einschließlich Heißpressen und durch Befestigungsmittel aus einem oder mehreren von Drahtstiften, Heftklammern, Splintnägeln, Nieten, Kettenstegen, Schrauben, Bolzen und langen Nägeln mit der Bleibasis in Eingriff befindet, wobei das Schweißen mindestens einen Metallschweißkern einschließt und der Metallschweißkern ein frischer vorbeladener Metallschweißkern aus Blei oder Bleilegierung ist.

26. Elektrode nach Anspruch 25, bei der das Maschenoberflächenmitglied an den Befestigungsmitteln befestigt wird, bevor das Maschenmitglied mit der Bleibasis in Eingriff kommt.

27. Elektrode nach Anspruch 17, bei der das Metall des Maschenoberflächenmitglieds ein Ventilmetall ist, und das Ventilmetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titan, Tantal, Zirconium, Niob, Wolfram, deren Legierungen und Intermetallmischungen.

28. Elektrode nach Anspruch 17, bei der das Metall des Maschenmitglieds ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Platin oder anderem Platingruppenmetall, platiniertem Metall einschließlich platiniertem Titan und platiniertem Niob, Eisen, Nickel, Aluminium oder Legierungen oder Intermetallmischungen derselben.

29. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die Elektrode eine Kathode ist und das Metall des Maschenmitglieds ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Eisen, Aluminium, Platin und Platingruppenmetallen, platinierten Metallen und Legierungen und Intermetallmischungen derselben.

30. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die Maschenmitgliedrückseite sich durch eines oder mehrere aus direktem elektrischem Kontakt oder elektrischem Kontakt über Befestigungsmittel, die an dem Maschenmitglied befestigt sind, in elektrischem Kontakt mit der Bleibasis befindet.

31. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die breite Oberfläche der Bleibasis beschichtet ist, der durch die Maschenmitgliedhohlräume freiliegende Abschnitt der breiten Oberfläche der Bleibasis eine beschichtete breite Oberfläche ist, die Rückseite des Maschenmitglieds sich mit der Beschichtung in Eingriff befindet, das Maschenmitglied sich über Befestigungsmittel, die in die Beschichtung eindringen, in elektrischem Kontakt mit der Bleibasis befindet, und die Beschichtung einer oder mehreren aus Polymer-, Keramik-, Wachs- und Farbbeschichtung ist.

32. Elektrode nach Anspruch 17, bei der die vordere beschichtete Hauptseite mit elektrokatalytischer Beschichtung beschichtet ist, die mit dem Maschenmitglied beschichtete Vorderseite eine Unterbeschichtung mit einer Deckbeschichtung umfasst, und die Unterbeschichtung eine durch thermisches Sprühen aufgebrachte Metall- oder Metalloxidunterbeschichtung ist und die Deckbeschichtung eine elektrokatalytische Beschichtung ist, insbesondere wenn das aufgebrachte Metall Titan umfasst und das aufgebrachte Metalloxid Titanoxid umfasst.

33. Elektrode nach Anspruch 17, bei der das Maschenmitglied eine vordere beschichtete Hauptseite und eine rückwärtige beschichtete Hauptseite hat, wobei mindestens die beschichtete vordere Hauptseite mit einer elektrokatalytischen Beschichtung beschichtet ist und die elektrokatalytische Beschichtung ein Platingruppenmetall oder Metalloxid oder deren Mischungen enthält.

34. Elektrode nach Anspruch 33, bei der das Maschenmitglied ein platiniertes Ventilmetallmaschenmitglied ist, oder bei der die elektrokatalytische Beschichtung mindestens ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platingruppenmetalloxiden, Magnetit, Ferrit, Kobaltoxidspinell, Zinnoxid und Antimonoxid enthält, und/oder ein Mischkristallmaterial aus mindestens einem Oxid aus Ventilmetall und mindestens einem Oxid eines Platingruppenmetalls enthält, und/oder eines oder mehrere aus Mangandioxid, Bleidioxid, Platinatersatzstoff, Nickel-Nickeloxid oder einer Mischung aus Nickel plus Lanthanoxiden enthält.

35. Elektrode nach Anspruch 17 als Anode in einer Elektrolysezelle, die zur Elektrogewinnung eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Zink, Nickel, Zinn, Mangan, Blei, Eisen oder Kobalt verwendet wird.

36. Elektrolysezelle, die die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.

37. Elektrolysezelle, die eine Verbundelektrode und einen Elektrolyten enthält, wobei die Elektrode eine Bleielektrodenbasis und mindestens ein Metallmaschenoberflächenmitglied umfasst, das mit der Bleielektrodenbasis kombiniert ist, wobei die Bleibasis eine breite Oberfläche aufweist, wobei das Metallmaschenoberflächenmitglied eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist, wobei sich das Maschenmitglied in elektrisch leitendem Kontakt mit der Bleibasis befindet, wobei das Metallmaschenmitglied eine vordere Hauptseite und eine rückwärtige Hauptseite aufweist, wobei die rückwärtige Hauptseite des Metallmaschenmitglieds der breiten Oberfläche der Bleibasis gegenüberliegt und wobei das Maschenoberflächenmitglied mit der Bleibasis in elektrischem Kontakt kombiniert ist, wodurch ein Abschnitt der breiten Oberfläche der Bleibasis durch die Vielzahl der Hohlräume des Maschenmitglieds in freiliegender Form gehalten wird, während das Metallmaschenoberflächenmitglied an der breiten Oberfläche als beschichtete Seite aus der Bleibasis herausragt und eine aktive Oberfläche in Maschenform für die Verbundelektrode darstellt.

38. Zelle nach Anspruch 37, bei der die Bleianodenbasis eine im Allgemeinen plattenförmige Struktur mit vorderen und rückwärtigen Hauptseiten und einem Rand ist, und wobei das Maschenmitglied ein unbeschichtetes Maschenmitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platin oder anderem Platingruppenmetall, platiniertem Metall einschließlich platiniertem Titan und platiniertem Niob, Eisen, Nickel, Aluminium oder Legierungen und Intermetallmischungen derselben ist.

39. Zelle nach Anspruch 37, bei der die Zelle für die Oxidation oder Reduktion von einem oder mehreren aus ionischen Spezies oder organischen Spezies verwendet wird, wobei die ionischen Spezies ein oder mehrere aus Chlorid, Bromid, Iodid, Cer(III), Cer(IV), Eisen(II) oder Eisen(III) umfassen oder die Zelle zur Elektroabscheidung von Metall auf einem sich bewegenden Substrat verwendet wird, einschließlich Elektroabscheidung zum Elektrogalvanisieren, Elektroverzinnen oder Kupferfolienabscheidung.

40. Verfahren zur Schaffung einer Elektrodenkonstruktion, wobei die Konstruktion eine zur Verwendung in einer elektrochemischen Zelle adaptierte Bleibasis aufweist, wobei die Bleibasis in der Zelle von einer Zellenelektrode beabstandet ist, wobei zwischen diesen ein Zellenelektrolyt enthaltender Spalt aufrechterhalten wird, bei dem

- die Bleibasis mit einer breiten Oberfläche eingerichtet wird, wodurch die Bleibasis als Konstruktionsträgerstruktur dient;

- ein Maschenmitglied mit breiter Vorderseite und breiter Rückseite eingerichtet wird;

- die Vorderseite des Maschenmitglieds beschichtet wird, um eine aktive Vorderseite zu schaffen;

- das Maschenmitglied mit der Bleiträgerstruktur kombiniert wird, wobei die breite Rückseite des Maschenmitglieds der breiten Oberfläche der Bleiträgerstruktur gegenüberliegt;

- das Maschenmitglied an der Bleiträgerstruktur in elektrisch leitendem Eingriff zur Bildung der Elektrodenkonstruktion befestigt wird; und

- die Bleiträgerstruktur der Elektrodenkonstruktion elektrisch leitend mit einer Energiequelle verbunden wird, wobei die Trägerstruktur als Stromverteilermitglied für das Maschenmitglied dient.

41. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem eine oder mehrere von einer neuen Bleibasis mit einer neuen breiten Oberfläche, die als Vorderseite für die Bleiträgerstruktur dient, und einer sanierten Bleibasis mit einer frisch hergestellten breiten Oberfläche, die als Vorderseite für die Bleiträgerstruktur dient, eingerichtet wird bzw. werden, und die frisch hergestellte Vorderseite durch eines oder mehrere von Zerspanung, Schleifen, Strahlverfahren, Ätzen und Stromumkehr bereitgestellt wird.

42. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem ein Maschenmitglied in einer oder mehrerer von Flächenform, Streifenform oder Drahtform bereitgestellt wird, und das Drahtformmaschenmitglied in einer oder mehreren Maschenformen) oder als individuelle Drähte aufgebracht wird, wobei die individuellen Drähte das Maschenmitglied bilden, während sie mit der breiten Oberfläche von mindestens einer Bleiträgerstruktur kombiniert werden, wobei das Streifenformmaschenmitglied eine Vielzahl von Maschenstreifen umfasst und die Maschenstreifen auf die breite Oberfläche in Gitterform und/oder voneinander beabstandet aufgebracht werden, jedoch mindestens im Wesentlichen nebeneinander angeordnet werden.

43. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem die Rückseite des Maschenmitglieds mit der breiten Oberfläche der Bleibasis in elektrischem Kontakt in Eingriff steht, und das Maschenmitglied an der Bleiträgerstruktur in elektrischer Verbindung über Befestigungsmittel befestigt ist, insbesondere einem oder mehreren von Drahtstiften, Heftklammern, Splintnägeln, Nieten, Kettenstegen, Schrauben, Bolzen und langen Nägeln, und wobei das Maschenmitglied zuerst mit den Befestigungsmitteln verbunden wird und dann durch die Mittel an der Bleiträgerstruktur befestigt wird.

44. Verfahren nach Anspruch 40, das das Beschichten der Vorderseite des Maschenmitglieds und der Rückseite des Maschenmitglieds einschließt.

45. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem das Maschenmitglied an der Bleiträgerstruktur durch eines oder mehrere von Schweißen, Löten, Formen, Hartlöten und Pressen einschließlich Heißpressen befestigt ist, und das Schweißen mindestens einen Metallschweißkern einschließt und der Metallschweißkern ein frischer vorbeladener Metallschweißkern aus Blei oder Bleilegierung sein kann.

46. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem die Elektrodenkonstruktion ferner in die Zelle eingesetzt wird, während ein Spalt zwischen der Konstruktion und der Zellelektrode aufrechterhalten wird, und die Bleiträgerstruktur über eine Leiterschiene elektrisch mit einer Energiequelle verbunden wird.

47. Vorrichtung zur Elektroabscheidung eines Metalls aus einem Elektrolyten, wobei die Vorrichtung eine Kathode, eine von der Kathode beabstandete Anode und einen Elektrolyten enthaltenden Spalt zwischen diesen aufweist, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtungselektrode als eine oder mehrere der Anode und der Kathode aufweist, wobei die Elektrode ein aktives Elektrodenmitglied plus eine Trägerstruktur aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst:

- eine stationäre und starre Bleibasis für die Vorrichtungselektrode, wobei die Bleielektrodenbasis eine breite Oberfläche aufweist;

- ein Maschenoberflächenmitglied für die Vorrichtungselektrode, wobei das Maschenoberflächenmitglied eine breite beschichtete Vorderseite und breite Rückseite aufweist, wobei die breite Rückseite des Maschenoberflächenmitglieds der breiten Oberfläche der Bleielektrodenbasis gegenüberliegt;

- Mittel zur Befestigung des Maschenoberflächenmitglieds an der Bleielektrodenbasis in elektrisch leitendem Eingriff, wobei die Befestigungsmittel für inflexibles Positionieren des Maschenmitglieds in Bezug auf die Bleielektrodenbasis sorgen; und

- Energiezuführungsmittel, die der Bleielektrodenbasis elektrische Energie liefern, wodurch die Bleibasis als elektrisch leitendes Stromverteilungsmitglied für das Maschenoberflächenmitglied dient.

48. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die Bleibasis eine im Allgemeinen plattenförmige Struktur mit vorderen und rückwärtigen Hauptseiten und einem Rand ist, wobei die Struktur eine mindestens im Wesentlichen rechteckig geformte vordere Hauptseite und rückwärtige Hauptseite aufweist, wobei die breite Oberfläche der Bleibasis und die vorderen und rückwärtigen Hauptseiten des Metallmaschenoberflächenmitglieds alle mindestens im Wesentlichen eben sind, wobei die Bleibasis eine Dicke im Bereich von 1/8 Zoll bis 2 Zoll (etwa 0,32 bis etwa 5,08 cm) aufweist und das Maschenmitglied mindestens so groß wie die große breite Oberfläche der Bleibasis ist.

49. Vorrichtung nach Ansprüch 48, bei der die Fläche der Bleioberfläche im Vergleich zu der Fläche der Rückseiten des Maschenmitglieds vergrößert ist, wobei die Rückseite des Maschenmitglieds die gleiche Oberflächenfläche wie seine Vorderseite hat, und wobei 5% bis 90% der Fläche der breiten Oberfläche der Bleibasis durch Hohlräume des Maschenmitglieds freiliegend bleiben.

50. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der das Maschenmitglied eines oder mehrere aus einem flächigen Maschenmaterial oder einem Maschenstreifen ist, wobei das Streifenformmaschenmitglied eine Vielzahl von Maschenstreifen ist, und die Maschenstreifen auf den Bleiträgerstrukturen mindestens im Wesentlichen in Gitterform nebeneinander vorliegen oder voneinander beabstandet sind.

51. Vorrichtung nach Anspruch 50, bei der das Maschenmitglied ein Drahtmaschensieb ist, das vorgeformt und dann mit der Bleiträgerstruktur kombiniert und an dieser befestigt wird, oder aus individuellen Drähten gebildet wird, während sie mit der Bleiträgerstruktur kombiniert werden.

52. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der das Maschenmitglied an der Bleiträgerstruktur durch eines oder mehrere von Schweißen, Löten, Formen, Hartlöten und Pressen einschließlich Heißpressen und durch Befestigungsmittel aus einem oder mehreren von Drahtstiften, Heftklammern, Splintnägeln, Nieten, Kettenstegen, Schrauben, Bolzen und langen Nägeln an der Bleiträgerstruktur befestigt ist, wobei das Schweißen die Verwendung von mindestens einen Metallschweißkern einschließt.

53. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der das Maschenmitglied ein Metallmitglied ist, das Metall des Mitglieds ein Ventilmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Tantal, Zirconium, Niob, deren Legierungen und Intermetallmischungen ist, und das Maschenmitglied expandierte Metallmaschen in nicht flachgelegter Form sind, die eine mindestens im Wesentlichen unbeschichtete Rückseite aufweisen und wobei die Rückseite des Maschenmitglieds mit der Bleibasis direkt in elektrischem Kontakt in Eingriff ist.

54. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die große breite Oberfläche der Bleibasis beschichtet ist, die Rückseite des Maschenmitglieds mit der Beschichtung in Eingriff ist und das Maschenmitglied über Befestigungsmittel in elektrischem Kontakt mit der Bleibasis ist.

55. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die Basis mit elektrokatalytischer Beschichtung beschichtet ist und die Beschichtung ein Platingruppenmetall oder Metalloxid oder deren Mischungen enthält, oder die Beschichtung eine oder mehrere aus Polymer-, Keramik-, Wachs- und Farbbeschichtung ist.

56. Vorrichtung nach Anspruch 54, bei der die elektrokatalytische Beschichtung mindestens ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platingruppenmetalloxiden, Magnetit, Ferrit, Kobaltoxidspinell, Zinnoxid und. Antimonoxid enthält, und/oder ein Mischkristallmaterial aus mindestens einem Oxid aus Ventilmetall und mindestens einem Oxid eines Platingruppenmetalls enthält, und/oder ein oder mehrere aus Mangandioxid, Bleidioxid, Platinatersatzstoff, Nickel-Nickeloxid oder einer Mischung aus Nickel plus Lanthanoxiden enthält.

57. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der das Maschenmitglied eine breite beschichtete Vorderseite und eine breite beschichtete Rückseite hat, wobei mindestens die beschichtete Vorderseite mit elektrokatalytischer Beschichtung beschichtet ist und die elektrokatalytische Beschichtung ein Platingruppenmetall oder Metalloxid oder deren Mischungen enthält.

58. Vorrichtung nach Anspruch 57, bei der das Maschenmitglied ein platiniertes Ventilmetallmaschenmitglied ist, oder wobei die elektrokatalytische Beschichtung mindestens ein Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Platingruppenmetalloxiden, Magnetit, Ferrit, Kobaltoxidspinell, Antimonoxid und Zinnoxid enthält, und/oder ein Mischkristallmaterial aus mindestens einem Oxid aus Ventilmetall und mindestens einem Oxid eines Platingruppenmetalls enthält, und/oder ein oder mehrere aus Mangandioxid, Bleidioxid, Platinatersatzstoff, Nickel-Nickeloxid oder einer Mischung aus Nickel plus Lanthanoxiden enthält.

59. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die Bleiträgerstruktur mit dem Maschenmitglied eine bipolare Elektrode umfasst und die mit dem Maschenmitglied beschichtete Vorderseite eine Anodenbeschichtung umfasst.

60. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der die Vorrichtungselektrode eine Anode in einer Elektrolysezelle ist, die für die Elektrogewinnung eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Nickel, Zink, Zinn, Eisen, Mangan, Blei und Kobalt verwendet wird, oder die Vorrichtungselektrode eine Anode in einer Elektrolysezelle ist, die für das Elektroplattieren von Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Zink, Nickel, Zinn, Eisen und Mangan verwendet wird.

61. Elektrolysezelle, die die Vorrichtungselektrode gemäß Anspruch 47 enthält, wobei die Vorrichtungselektrode eine Anode in einer Elektrolysezelle ist, die für die Elektroabscheidung von Metall auf einem sich bewegenden Substrat einschließlich Elektroabscheidung oder Elektrogalvanisieren, Elektroverzinnen oder Kupferfolienabscheidung verwendet wird, oder die Vorrichtungselektrode in einer Elektrolysezelle zur Oxidation oder Reduktion von organischen Spezies in einem mindestens im Wesentlichen wässrigen Elektrolyten verwendet wird.

62. Vorrichtung nach Anspruch 42, bei der die Bleielektrodenbasis eine Leiterschiene einfasst, wobei die Leiterschiene elektrisch mit den Energiezuführungsmitteln verbunden ist und das Blei eines oder mehrere aus Blei oder Bleilegierung ist, die Blei legiert mit einem oder mehreren aus Zinn, Silber, Antimon, Calcium, Strontium, Thallium, Indium oder Lithium umfasst, und die Vorrichtungselektrode in einer Elektrolysezelle zur Oxidation oder Reduktion von organischen Spezies in einem mindestens im Wesentlichen wässrigen Elektrolyten verwendet wird.