DE730574C - Depolarisationskathode - Google Patents

Depolarisationskathode

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DE730574C
DE730574C DEL98021D DEL0098021D DE730574C DE 730574 C DE730574 C DE 730574C DE L98021 D DEL98021 D DE L98021D DE L0098021 D DEL0098021 D DE L0098021D DE 730574 C DE730574 C DE 730574C
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DE
Germany
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cathode according
precious
metals
depolarization
semi
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DEL98021D
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English (en)
Inventor
Carl Luckow
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

  • Depolarisationskathode Eine wichtige Frage der technischen Elektrolyse ist die Herabsetzung der @erforderlichen Spannungen. Man ist bestrebt, durch spannungsvermindernde Anordnungen bzw. depoIarisierend wirkende Elektroden den Energiebedarf :der Elektrolyse zu vermindern. Zu diesem Zwecke sind schon verschiedene Vorschläge ;gemacht worden, die :aber in der Praxis hauptsächlich deswegen sich nicht einzuführen vermögen, da sie gegenüber den wechselnden Betriebsverhältnissen sich als zu ,empfindlich zeigten. Die depolarisverende Wirkung, die anfänglich bei verschiedenen Anordnungen recht ;günstig war, ließ nach kurzer Zeit nach, und es mußten neue Elektroden oder schwer durchführbare R:egenerati,onsver£ahren zur Anwendung gebracht werden.
  • Diemgegenuher weist die erfindungsgemäße Diepolarisationskathode, die sich durch Einfachheit und Betriebssicherheit ,auszeichnet, den Vorteil auf, :daß sie durch Autoxydation periodisch regenerierbar ist und so beliebig lange betriebsmäßige Verwendung finden kann. Die erfindungsgemäße Depolaris:ationskatho;de besteht aue :einem mit Hohlräumen versehenen. Skelett, das vorzugsweise .als isolierendes Traggerüst ausgebildet ist, und einer depolarisierenden Füllnasse, die periodisch wieder regeneriert wird und die durch ein metallisiertes Spinnmaterial gleichsam verfilzt _und so, zu einem zusammenhängenden und stabilen Ganzen verkittet wird. Diese Anordnung bezweckt, die Polarisation und :damit die Badspannungen und :den damit bedingten Kraftaufwand außerordentlich stark herabzusetzen, und sie :erreicht dieses gesteckte Ziel in weitergehendem Maße, als :es bis jetzt mit anderen bekannten Einrichtungen möglich war.
  • Die depotarisierend wirkende Füllmasse enthält mengenmäßig überwiegend solche Körper als Grundsuhstanzen,welche im Elektrolyten schwer löslich sind und gleichzeitig mehr oder weniger stark elektronegativ wirksam sind. Von besonderer Bedeutung ist
    gleichzeitig eine möglichst große Oberflächen-
    entwicklung, die dadurch sichergestellt ist,
    da.ß die Füllmasse an und für sich bereits
    hochporös oder in Form eines fein verteilten
    Pulvers eingebracht wird. Diese Grund-
    substanzen der Füllmasse bestehen in einuni
    dehnbaren Mischungsverhältnis zu einem Teil
    aus solchen nichtmetallischen (mineralischen)
    Körpern, welche durch Elektrolyse nicht
    reduzierbar sind, d. h. nahezu unveränderlich
    bleiben, und zum anderen Teil aus s(Alch.eti
    Metallen in feiner Verteilung, welche in feuch-
    tem Zustande schon hei gewöhnlicher Tumpc-
    ratur an der Luft mehr oder minder leicht
    oxydierbar uind durch Elektrolyse wieder
    leicht reduizierbar sind.
    Als elektranegative Mineralien kommen vor
    allem die Kohlenstolie und die Kohlearten
    in Frage, wobei Koks- und Holzkohle wegen
    ihrer ho,cligradigen Porosität in Form eines
    mehr oder tveni-er grobkörnigen Pulvers be-
    vorzugt tverden. Die angev-endeten Metall
    u@ed deren Oxyde %%-erden ztveckmäl;iig ;ins der
    Gruppe der elektronegativen unedlen und
    halbedlen Schwermetalle entnoinincn und in
    Form eines feinen Pulvers an,getvendet. 1'in
    die Wirkung des Füllmaterials zu st-cigern,
    empfiehlt es sich, Koks und Holzkohle' vor
    ihrem Zerkleinern in möglichst dünnen u!ad-
    festliaftenden Schichten- mit Glanzkohle zti
    imprägnieren. Dabei ist zu beachten, daß
    die Poren dieser Grundsubstanzen nicht ver-
    stopft werden. An diese Behandlung schließt
    sich erfindu!ngsgeniäl,l ein Metallisieren der
    Kohle durch Edelmetalle oder `geeignete Halb-
    edelmetalle an, und schließlich kann nach
    dem Zerkleinern noch ein geringer Zusatz
    von grobkörniger, blasiger (=htezkolilc bei-
    gegeben werden.
    Den metallischen Grun.dstnfien der Füll-
    masse können vorteilhaft.erweise -erin,-c M.en-
    gen van Edelmetallen oder Halbedelmetall-,n
    in feiest verteilter Form. -z. h. Platinrnr)oi-
    und Platinschwainin, beigefügt werden, die
    eine stark katalytische Wirkung ausüben. L"in
    den festen Zusammenhalt der Füllmasse und
    die Autoxydatiotistvirku:ng zu erhöhen. cnip-
    fiehlt es sich, in in:il.')igen Grenzuni annoi--
    phisches, stark erhitztes bzw. gegliilitcs .Ilu-
    miniumoxyd in Pulverform beizumengen.
    Zur Auflolckerun g der Füllmasse und zur
    Förderung der gegenseitigen Verlilzu n ,- li;it
    es sich als besonders wertvoll- erwiesen, dic#
    Grundsubstanzen der Füllmasse durch ciecni
    Zusatz vorn metallisiertem natürlichem oder
    künstlichem Spinnmaterial, wie "I'extilf;isc,i-n
    oder -fäden, in loser bzw. lockerer I# orin
    zu ergänzen. Die :detallisierutig des Spinn-
    materials kann auf diese Weise geschehen,
    daß dasselbe zunächst .ausreichend paraffi-
    niert und sodann unmittelbar mit einem Edel - !
    inetall oder einem elektronegativen Halbedel-
    mctall in feinster Staubfo.rnz bestäubt wird,
    so da.1.1 ein aussiebiger und festhaftender
    Cherzug entsteht. Dies kann beispielsweise
    in einer Mischtrommel geschehen. Die Me-
    tallisicrung des Spinnmaterials kann erlin-
    dun gsgemäli aber auch so erreicht tt-crdeni,
    dal,') dasselbe zuerst gründlich p;iraffiniert, se)-
    dann in einer Mischtrommel graphitiert, d- h.
    mit einer festhaftenden Haut t-mi Graphit-
    staub umhüllt und schlieflich auf galvano-
    techniischein We e finit einem sehr diiiineii,
    festhaftenden Cberzug der gceihireten Nlet:ill;
    versehen wird.
    Das Einbringen der Füllmasse in die Hohl-
    räume des Traggerüstes kann in einfacher
    Weise dadurch gescliehcii, dal.l inan die
    Grundsubstanze i und Mischungszusätze mit
    einem tlüssi-en, t-erkittenden Bindemittel in
    Form einer steifen, aber noi,li ausstreich-
    fähigen Paste gleichmäl,>i verarbeitet, cl:ttr-
    aufhin dieselbe in feuchtem Zustande in die
    Hohlratinic des Tra-berüstes einbringt und
    schließlich dort unter Verllüchtinung des
    Lösungsmittels der Kittsubstanz trocknen und
    erhärten läl:)t. Als Bindemittel de°r Fiillinasse
    eignen sich dabei besonders die stark vrr-
    dünnten tvül:)rige-n Lösungen der Hydrotvde
    von I?rdallcalimct;illen, beispielsweise Kalk-
    wasser, sowie Lösungen von leicht löslichen
    Salzen der Erdalkali- und Erdmetalle mit
    flüchtigen Säuren, z. h. Calciuniacet;it, Alu-
    miniuana.cctat und andere.
    Uni bei der betriehsinäl:)ige-n Beanspru-
    chun- der Kathoden eine Vermircinigung der-
    selbe ii durch schwer lösliche, l=einkörnige :1n-
    odenpro dukte zu vermeiden, empfiehlt t-s
    sich, die Kathoden in geringere Albstand mit
    einem Filter zu umgeben, welches den Elek-
    trolyten hindurchläßt, jedoch für die Vcr-
    Unreiniguingen undurchlässig ist.-
    Die erfindtt@ngsgeinäl.ie DepolarIsaticins-
    kathodc ist bei elektrolytiscli(-ii I'rozesscn all-
    geznein, ainvendbar, und inan erzielt bei ihrer
    Verwendung beachtliche Ersl)arnissc ;in cIek-
    trischcr Energie.
    Uni den bedeutt-ndcii h:üillttl@ und die aus-
    schl.aggcbendr Wirkung vcin stibstantic11 vcr-
    schiccienartigen Kathoden au,f die Polarisation
    bzw. die jctlesnnaligcn Iladspannunigeni von
    ein-,clilähigen Prozessen durlektroh-sc hui
    sonst gleichen @rbcitshedinungen an einem
    einwandfrei nachprüfbaren, anschaulichen l=ad
    überzeugenden @'ci-glcichsvc°i@uche e@pcri-
    nientcll zu zeihen und nachzuiteiscni, soll bci-
    spiels@cisc das bekannte @'c.i-fahrcn zur elek-
    trolytischen Herstellung t-on schwer Iiis-
    lichen, und nvar besonders basischen Salzen
    der Schwermetalle im Rahmen der Patcnt-
    chrift ( )i ; o; ausgewählt werden. DenigeniätS
    nölte hierzu als Ausführungsbeispiel diu
    seinerzeit im Großbetrieb ausgeübte Gewinnung vorn Bleiweiß dienen, wobei die Anodenplatten aus Weichblei, die Kathodenplatten bzw. -bleche aus. Weichblei oder Hartblei bestehen, der Elektrolyt eine schwach alkalisch reagierende i l/;, proze@ntige wäßrige Lösung einer Mischung von Na Cl O., als Lösungssalz und N.a2 C 03 (-wasserfrei bzw, entwässert) als während der Elektrolyse durch Einführung von CO. in den Elektrolyten fortlaufend zu regenerierendes Fällungssalz im Mischungsverhältnis der beiden Salze vom 6:1 ist, die E;ntfernti(n;g der Elektrolyten voneinander ,l cm, die Temperatur des Elektrolyten 15 bis 20°C, die Stromdichte o,85 Amp..,dm2 der Anodenoberfläche und @demgemäß die Ballspannung 2,7 bis 2,8 Volt beträgt: Ersetzt man nun die Kathodenplatten bzw. -bleche aus Pb oder ,auch aus Fe durch solche aus den elektropositiveren Metallen. Cd und besonders Zn, so zeigt sich ein Ansteigen der Ballspannung um einige 1/1o Volt bis auf 3,2 und 3,6 Volt, während dagegen bei Ersatz der Kathoden aus Pb oder Fe durch Bleche aus den elektronegativeren Metallen Cu, Sn, Ni, Ag, Pb usw. oder aber aus verzinntem., verkupfertean, vernickeltem, versilbertem, verplatiniertem oder veTchronntern Fe oder aus Legierungen von Fe mit Mn und Cr die Badspannung umgekehrt um einige 1/,o Volt durchschnittlich bis auf 2,2 bis 2,3 Volt sich ermäßigt.
  • Bei der Anwendung von Kathodenplatten aus der elektronegativen Elektrodenkohle, welche aus nahezu reinem C besteht, geht die Ballspannung bis ,auf rund 2 Volt zurück; ist solche hoch poröse Kohlekathode mit dein stark elektroinegativen O gleichsam bis zur Sättigung beladen, so, beläuft sich die- entsprechende Badspannun;g zunächst bzw. im Anfangsstadium der Elektrolyse ,auf rund 1,2 bis 1,3 Volt, um im Verlaufe der letzteren sich wieder allmählich auf rund 2 Volt auszugleichen.
  • Werden die aus massivem Pli .oder .auch etwa Fe- bestehenden Kath.odeii ;gemäß dem Verfahren der genannten Patentschrift cla-. gegen durch solche ersetzt, welche als Masseclektroden etwa nach dem Vorbild der bekannten Kastenplatten .ausgebildet sind, deren starres Skelett .au!, Pb oder Fe und de:cii stark elektronegativ wirksame: Füllmasse e Paste) aus den Oxyden von Pli oder Fe (Pb0 oder Fe20R) in fein verteilter Form 1>,-steht, so tritt infolge dieses Umstandes und besonders auf Grund der bei der Elektrolyse _ stattfindenden Resorption des sonst .an der massiven Kathode frei werdenden elektropositiv-en H durch die Oxyde unter kontinuierlicher Reduzierung derselben zu Metallschwamm zunächst ein erheblicher Rückgang der ursprünglichen Ballspannung um mehr als i Volt, d. h. bis ,auf durchschnittlich r,5 Volt ein; welcher jedoch nach und :nach im Verlaufe der Elektrolyse, d. h. im Einklang mit der fortschreitenden Reduzierung der Oxyde zu Metallschwamm und schließlich unter ansteigendem Freiwerden von H bei gesättigter Beladung des Metalls,chwammies mit letzterem bis auf nahezu. 2,5 Volt wieder abgeschwächt wird.
  • Die gemäß dem Verfahren der Anmeldung hergestellte dauernd stabile und betriebssichere Depolarisationskathode, welche von vornherein durch die Kombination von entsprechenden intensiv wirksamen Maßnahmen auf eine möglichst lio,chgradige Abschwächung der bei der Elektrolyse entstehenden elektromotorischen Gegenkraft der Polarisation eingestellt und deren Dep,olarisationsintensität und -kapazität infolge Autoxydatio!n an der Luft periodisch immer wieder regenerierbar ist, bewirkt dagegen, einen weiteren @eTheblichen Rückgang der Ba.dspan:nung um rund i Volt, so daß die ursprüngliche Badsp,a;nnun;g vorn 2,7 bis 2,8 Volt bis auf durchschnittlich nur 0,5 Volt dauernd herabgesetzt wird, welcher Umstand es erlaubt, mit demselben Energieaufwand der Elektrolyse nunmehr die über 5fach.e Menge (Ausbeute) der Anodenprodukte, z. B. Bleiweiß, und dadurch einen bedeutenden technischen Fortschritt zu erzielen:.
  • Der Erfindungsgegenstand übt jedoch keinerlei Einfluß etwa auf die Art und Beschaffenheit den- Anodenprodukte oder .auf den Elektrolyten oder den sonstigen Verlauf der Elektrolyse aus.

Claims (9)

  1. PATi:NTAN Si'RÜC11li: i. Depolarisationskatliode zur Herabsetzung den- für technische Behandlungen erforderlichen Badspairnun,gen, dadurch Sek ennzeichnet: daß "mit einem vorzugsweise isolierenden Traggerüst depolaris,ierende Füllmassen, welche regen:erierhar sind und überwiegend aus im Elektrolyten schwer löslichen elektrmie,gativen C;rundsubstanzen, die entweder <in sich hochpo-rös oder in Form eines feinen Pulvers verwendet «=erden, bestehen, unter Zugabe eines metallis:erteii Spinnin.ateri:als zu einer stabilen Einheit verbunden werden, wobei Metalle in feiner Vertcilu-n;g- zur Anwendung gelangen, die in fe uchtern Zustande schon bei gewöhnlicher Temperatur an der Luft leicht oxydierbar -und deren Oxyde durch Elektrolyse leicht reduzierbar sind.
  2. 2. Depolarisationskathode nach Anspruch i , dadurch gekennzeichnet, daß ,als wichtiger Bestandteil, der Grundsubstanzen elektronegative Kohlearten hoher Porosität, wie Koks und Holzkohle, als grobkörniges Pulver verwendet werden, denen fein verteilte, elektronegative, unedle und halbedle Schwermetalle, deren Oxyde noch verhältnismäßig gut leitfähig sind, einzeln oder in Mischungen beigefügt sind.
  3. 3.Depolansationskathadenach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung ihrer depolarisierenden Wirkung die Kohlearten, wie Koks und Holzkohle, vor ihrem Zerkleinern mit Glanzkohle sowie Edelmetallen oder Halbedelmetallen in feinster Verteilung bzw. in dünner, festhaftender Schicht imprägniert wurden.
  4. 4.. Depolarisationskathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß geringe Mengen von Edelmetallen oder Halbedelmeta.llen in feinster Form beigemengt sind, welche eine stark katalytische Wirkung aus-Üben.
  5. 5. Depolarisationskathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Autoxydationswirkung und des festen Zusammenhaltens der Füllmasse mäßige Mengen von amorphem, jedoch stark erhitztem und geglühtem Aluminiumoxyd in feiner Pulverform beigemengt sind.
  6. 6. Depolaxisationskathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gel>cnnzeichnet, daß. ein ausreichender Zu-Satz von metallisiertem, natürlichem oder künstlichem Spinnmaterial, wie Textilfasern oder Fäden, in. lockerer Form der Füllmasse zugefügt ist. y.
  7. Dep olarisationskathode nachAnspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß.als Bestandteil ihrer Füllmasse Spinnmaterial angewendet wird, welches zwecks seiner Metallisierung zuerst ausreichend paraffiniert und anschließend unmittelbar m.it einem Edelmetall oder einem elektronegativen Halbedelmetall in feinster Staubform, z. B. in einer Mischtrommel, ausgiebig und festhaftend überstäubt worden ist.
  8. S.DepodarisationskathodenachAnspruch 6, ,;f-'dadurch gekennzeichnet, daß,als Bestandteil :Ihrer Füllmasse Spinnmaterial angewendet wird, welches zwecks seiner Metallisierung nach vorhergehender Paraffinierung in einer Mischtrommel mit .einem ausreichenden festhaftenden Graphituberzug umhüllt und sodann .auf galvanotechnische,m Wege mit einer dünnen, aber festhaftenden Schicht eines Edelmetalls oder eines elektronegativen Halbedelmetalls überzogen worden ist.
  9. 9. Verfahren. zur Herstellung einer Depolarisationskathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundsubstanzen und Zusätze der Füllmasse mit einem flüssigen, verkittenden Bindemittel in Form einer steifen, aber noch .ausstreichfähigen Paste gleichmäßig verarbeitet, hierauf in noch feuchtem Zustande in die Hohlräume des Traggerüstes eingebracht werden, wo sie unter Verflüchtigung des Lösungsmittels der Kittsubstanz trocknen und erhärten. io. Verfahren zur Herstellung einer Depolarisationskathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel die stark verdünnten wäßrigen Lösungen der Hydroxyde der - Erdalkahmetalle, besonders Kalkwasser, sowie Lösungen von leicht löslichen Salzen der Erdalkalimetalle und Erdmetalle mit flüchtigen Säuren, wie Calciumacetat und Aluminiumacetat, verwendet werden. i i. Anordnung einer Depolarisationskathode nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Depolarisationskathode von. einem Filter umgeben ist, welches den Elektrolyten durchläßt, jedoch für alle in demselben schwebenden schwer löslichen, feinkörnigen Anodenprodukte undurchlässig ist.
DEL98021D 1939-05-18 1939-05-18 Depolarisationskathode Expired DE730574C (de)

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DEL98021D Expired DE730574C (de) 1939-05-18 1939-05-18 Depolarisationskathode

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DE (1) DE730574C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1069586B (de) * 1953-09-14 1959-11-26 Union Carbide Corporation New York N Y (V St A) Verfahren zur Elektrolyse wäßriger Salzlosungen unter Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Anode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1069586B (de) * 1953-09-14 1959-11-26 Union Carbide Corporation New York N Y (V St A) Verfahren zur Elektrolyse wäßriger Salzlosungen unter Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Anode

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