DE893788C

DE893788C - Elektrodenanordnung fuer Elektrolysezellen

Info

Publication number: DE893788C
Application number: DEO1505A
Authority: DE
Inventors: Sigurd Aannerud
Original assignee: Pyror Ltd
Current assignee: Pyror Ltd
Priority date: 1950-05-08
Filing date: 1951-03-17
Publication date: 1953-10-19
Also published as: GB687237A; US2691628A; FR1036044A; BE502876A; CY117A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. OKTOBER 1953

O 1505 IVb/i2h

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für Elektrolysezellen, bei der eine mit Gassammelhaube versehene Elektrode beidseitig von einem Diaplhragmatueh eingeschlossen und an den diesem zugekehrten Flädhen mit senkrechten Rippen versehen ist, wobei unter der Wirkung des aufsteigenden entwickelten· Gases eine Kreislaufströmung der Flüssigkeit entsteht, die in den zwischen den Rippen gebildeten Kanälen aufwärts gerichtet ist.

■Bei Elektrolysezellen ist es oft wichtig, den Abstand Anode—Kathode möglichst klein zu halten, um dadurch den Spannungsabfall und damit den Leistungsverbrauch möglichst zu verkleinern. In den Fällen, in denen ara der Elektrode Gas ausgeschieden wird, ist es weiter für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von Bedeutung, daß das Gas möglichst rasch entfernt und durch frische Flüssigkeit ersetzt wird.

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für solche Elektrolysezellen, in denen an der Elektrode keine Ausfällung erfolgt, sondern an, der Elektrode innerhalb eines den Anoden- vom Kathoden raum trennenden Diaphragmas Gas entwickelt wird, das in einer Haube über der Elektrode gesammelt wird; sie bezweckt, die obengenannten Aufgaben in besonders wirksamer und einfacher Weise zu erfüllen.

Es sind bereits Elektrodenanordnungen für Elektrolysezellen bekannt, bei denen der Elektrodenkörper mit einem aus einzelnen Rippen bestehenden sogenannten Vorblech .ausgestattet ist, das auf Vorsprüngen des Elektrodenkörpers befestigt ist. Gegen

diese Rippen legt sich mit einer kleinen Anlageflädhe ein Diaphragma an. Die gebildeten- Gasblasen können zwischen und gegebenenfalls vor den Rippen nach oben steigen und dabei Elektrolytflüssigkeit mitnehmen·. Die Elektrodenanordnung ermöglicht es, daß die Gasblasen nach oben entweichen können und die mitgeführte¹ Elektrolytflüssigkeit in einem Kreislauf wieder in den Raum zwischen den Rippen zurückfließen kann.

ίο Derartige ElektrodenanoTdnungen haben den Nachteil, daß der beim Flüssigkeitskreislauf auftretende Strömungswiderstand verhältnismäßig groß ist und daher die Heranführung frischer Flüssigkeit an die Elektrodenoberfläche nur ver-'hältnismäßig langsam erfolgt.

Es kann überdies leicht eine Drosselung der Strömung durch Eindrücken des Diaphragmas eintreten. Diese Gefahr besteht besonders bei Elektrolysen von Metallsalzlösungen, insbesondere Ferro-Salzlösungen, bei denen der äußere Flüssigkeitsdruck bedeutend höher sein kann als der innere. Dies ist sogar mitunter wegen der erforderlichen Dichtheit des Diaphragmas erwünscht.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß bei einer Elektrodenanordnung für Elektrolysezellen der oben angegebenen Art die aus zwei miteinander verbundenen parallelen ebenen Platten bestehende Elektrode mit darauf aufgezogenem Diaphragmasack unter der Haube einen inneren Flüssigkeitsvorratsraum bildet, mit dem die Kanäle, welche zwischen den in Abstand voneinander auf der Elektrode angeordneten Rippen gebildet sind, durch Öffnungen in den Elektrodenplatten oben und unten einzeln in Verbindung stehen und der als Rückweg für die eingeschlossene Flüssigkeit dient.

Durch die Ausbildung eines inneren Flüssigkeitssammelraumes als gemeinsamer Rückweg des Flüssigkeitskreislaufes wird eine Strömung mit kleinem Widerstand erzielt und eine rasche Heranführung frischer Flüssigkeit an die Elektrodenoberflächen gesichert. Gleichzeitig ergibt die breite und niedrige Ausbildung der Strömungskanäle einen möglichst gleichmäßigen elektrischen Widerstand und ein sidheres Abreißen von Gasblasen mittels der aufströmenden Flüssigkeit. Dadurch, daß jeder Kanal für sich mit dem Innenraum kommuniziert, kann man, unter Beibehaltung eines hinreichenden Durchlaßquersdhnittes, einer Drosselung der Strömung infolge Eindrückens des Diaphragmas-wirksam entgegenwirken. Bei dichten Diaphragmen, wie sie bei der Eisensulfatelektrolyse unentbehrlich sind, ist es wichtig, ein Verstopfen der Diaphragmen zu vermeiden. Dies ist bei einer Ausführungsform nach der Erfindung leicht zu erreichen, da die Elektrode samt Diaphragma eine in sich geschlossene, unabhängige Einheit bildet, die ohne Schwierigkeiten für sich herausgenommen und gereinigt werden kann. Die Herausnehmbarkeit der Elektrode ist auch vorteilhaft im Hinblick darauf, daß durch das Herausnehmen und Wiedereinsetzen der Eisenkathoden das Diapihragma beschädigt werden kann und somit erneuert werden muß.

Auch die große Zanl einzelner Öffnungen in einer Anode ist ein .besonders vorteilhaftes Kennzeichen der Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer zweckmäßigen Ausführungsform hervor, die in der Zeichnung veranschaulicht ist und die in erster Linie für die Anoden einer Elektrolysezelle .zur elektrolytischen Ausscheidung von Eisen aus Fe S O₄-Lösungen bestimmt ist, obwohl ihre Anwendung auch für Elektroden für andere elektrolytische Verfahren denkbar ist, bei denen ähnliche Verhältnisse vorliegen.

Fig. ι zeigt den senkrechten Querschnitt 'einer ei;-findungsgemäßen Anode, die in einer Elektrolysezelle angebracht ist;

Fig. 2 zeigt einen waagerechten Teilschnitt der Anode und ·

Fig. 3 einen Teil der Anode ohne Diaphragma in Ansicht und teilweisem Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.

Die Anode besteht aus ebenen parallelen Wänden i, die in passenden Abständen durch senkrechte Querwände gegeneinander abgesteift, oben an einen positiven Pol 3 angeschlossen sowie durch eine Gummihaube 4 geschlossen sind, die an der Anode nach der Reaktion 2 SO₄ + 2 H₂O->2rI₂SO₄ + O₂ ausgeschiedenes Sauerstoffigas sammelt. Der Anodenraum ist nach außen durch ein Diaphragma 5 abgegrenzt, das wie ein Sack straff auf die Anode aufgezogen und in die Gummihaube 4 hinaufgeführt ist, in der es sich bis über den Spiegel sowohl der Anoden- als auch der Kathodenflüssigkeit des Elektrolysegefäßes hinauf erstreckt; in dem Gefäß ist jede Anode auf einer Leiste 6 im Abstand oberhalb des Bodens 7 aufgestellt, so daß das Gefäß einen kommunizierenden Kathodenraum für -sämtliche Einzelzellen bildet. Die benachbarten Anfangskathoden aus Eisenblech sind in Fig. 1 beiderseits der Anode bei 8 angedeutet.

An ihrer Außenseite sind beide Wände 1 über ihre ganze Breite mit senkrechten Rippen 9 von dreieckigem Querschnitt versehen, gegen die sich das Diaphragma 5 dicht anlegt, teils weil es auf den Anodenkörper 1, 2 straff aufgezogen ist, teils weil der Zufluß von Katholyt zur Zelle und der Abfluß von Anolyt aus derselben Aderart geregelt werden, daß der aus einer wässerigen Lösung von FeSO₄ be- "ο stehende Katholyt einen höheren statischen Druck besitzt als der aus einer Schwefelsäurelösung bestehende Anolyt und dadurch einen Druck auf das Diaphragma von außen ausübt. Die zwischen den Rippen 9 unter dem Diaphragma gebildeten Kanäle stehen mit dem Innenraum der Anode in Verbindüng, und zwar oben durch eine Mehrzahl von schräg aufsteigenden Durchlaßöffnungen n und unten durch in den Wänden 1 vorgesehene Einschnitte 12, welche die Verbindung mit je einem der Kanäle 10 bilden.

Im Betrieb bildet somit der Innenraum der Anode einen Sammelraum für Anolyt. Das Sauerstoffgas wird an der Anodenfläche unter dem Diaphragma 5 ausgeschieden und steigt durch die Kanäle ι ο empor, aus denen es durch die Durchgangsöffnungen 11 in

den Anodenraum eintritt, in dem es nach oben steigt, um oberhalb der Flüssigkeit in* der Haube 4 gesammelt zu werden. Hierbei wird das Gas Anolyt mitreißen, derart, daß eine stetige Strömung von Anolyt aufrechterhalten wird, und zwar aufwärts durch die Kanäle 10, von dort durch die öffnungen 11 in den Anodenraum und weiter durch diesen abwärts und schließlich durch die Einschnitte 12 wieder in die Kanäle 10 hinaus, so daß der Anolyt in diesen stets erneuert wird, wobei die aufsteigende Strömung in den Kanälen 10 bewirkt, daß das Sauerstoffgas stets sogleidh nach seiner Entstehung von der Anodenfläche entfernt wird.

Claims

Patentansprüche:

ι . Elektrodenanordnung für Elektrolysezellen, bei der eine mit Gassammelhaube versehene Elektrode beidseitig von einem Diaphragmatuch eingeschlossen und an den diesem zugekehrten Flächen mit senkrechten Rippen versehen ist, wobei unter der Wirkung des aufsteigenden entwickelten Gases eine Kreislaufströmung der Flüssigkeit entsteht, die in den zwischen den Rippen gebildeten Kanälen aufwärts gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus zwei miteinander verbundenen parallelen ebenen Platten bestehende Elektrode mit darauf aufgezogenem Diaphragmasack unter der Haube einen inneren Flüssigkeitsvorratsraum bildet, mit dem die Kanäle, welche zwischen den in Abstand voneinander angeordneten Rippen gebildet sind, durch Öffnungen in den Elektrodenplatten oben und unten einzeln in Verbindung stehen und der als Rückweg für die eingeschlossene Flüssigkeit dient. .
2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen öffnungen ■in 'den Elektrodenplatten nach innen zu schräg aufwärts gerichtet sind.
3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Öffnungen in den Elektrodenplatten von Einschnitten in deren unteren Kanten gebildet sind, wobei.der Vorratsraum durch den Bodenteil des Diaphragmasackes
ist.

nach unten abgeschlossen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5480 10.53