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Anode für die Elektrolyse von Lösungen Die Erfindung betrifft Anoden
aus Graphit für elektrolytische Zellen.
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In der Praxis bestehen die Anoden üblicherweise aus Graphitplatten,
deren eine große Fläche die eigentliche Anodenfläche bildet, und aus einer gleichzeitig
als Anodenträger dienenden Stromzuführung. Im allgemeinen wird die Verbindung zwischen
diesen Stromzuführungen und den Anodenplatten in der Masse der Anodenplatte selbst
bewirkt, entweder durch Drahteinbettung oder durch Einpressung oder durch Verschraubung.
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Die Abnutzung der Anodenplatten vermindert deren Dicke, und es gibt
eine Mindestdicke, unter die man nicht hinabgehen kann, weil sonst die Gefahr besteht,
daB die Anoden zerbrechen und dabei Kurzschlüsse in den Zellen hervorrufen. Diese
Mindestdicke ist vor allem durch die Tiefe des eingeschnittenen Hohlraumes in der
Masse der Platte bestimmt, der für die Befestigung an der Stromzuführung notwendig
ist. In der Praxis ist es infolgedessen nötig, um den Bruch der durch Abnutzung
zerbrechlich gewordenen Platten und infolgedessen drohende Kurzschlüsse zu vermeiden,
die Bruchstücke in der im Betrieb befindlichen Zelle hervorrufen würden, die Platten
zu verwerfen, bevor die Abnutzung die Ebene des Bodens des Verbindungshohlraumes
erreicht.
So muß eine Platte, deren Stärke im Neuzustand
75 mm beträgt, ersetzt werden, wenn durch Abnutzung diese Stärke auf 15 mm gesunken
ist. Der Abfall an Graphit beträgt somit ?_o0/9 des neu in Betrieb genommenen Graphits.
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Man kennt eine Anodenart aus Graphit (B. I. O. S. Final Report Nr.
8q.6), bei der die Anodenplatten auf ihrer aktiven Seite tiefe in die Masse eingeschnittene
Nuten aufweisen. Am Grunde dieser Nuten sind Löcher gebohrt, die die Anodenmasse
durch und durch durchsetzen. Die so erhaltenen Kanäle haben den Zweck, die anodischen
Produkte der Elektrolyse wegzuführen und die Erneuerung des Elektrolyts zu sichern.
Die Fertigung dieser Anoden erzeugt einen großen Abfall an Graphit schon vor deren
Inbetriebnahme. Diese Anoden stellen nach ihrer Benutzung eine noch bedeutendere
Menge an Graphit dar, die ebenfalls verworfen wird.
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Die Erfindung bezweckt, jeden Graphitverlust zu vermeiden, indem.
sie vor allem gestattet, die Graphitanoden bis zu ihrem vollständigen Verbrauch
auszunutzen..
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Zu diesem Zweck besteht eine Anode für die Elektrolyse von Lösungen
erfindungsgemäß aus einer waagerechten Reihe flacher Elemente aus Graphit, welche
Elemente ihrerseits senkrecht ,mir Kathode der Zelle angeordnet und derart voneinander
entfernt sind, daß das Entweichen der anodischen Produkte der Elektrolyse und die
Erneuerung des Elektrolyten begünstigt wird. Jedes dieser Elemente besteht aus einer
senkrechten Reihe dünner; an ihren Rändern vereinigter Platten aus Graphit, welche
Reihe derart in- abnehmbarer Form getragen ist, daß, wenn die Platte an der Seite
gegenüber der Kathode teilweise abgenützt ist, die Reihe durch Hinzufügen einer
neuen Platte an der der abgenutzten Seite entgegengesetzten Seite der Reihe, also
oben, verlängert und die ganze Reihe gegen die Kathode hin verschoben werden kann;
um so die abgenutzte Platte noch völlig verbrauchen zu können.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die an ihren Rändern
reihenartig verbundenen Graphitplatten durch Graphitblöcke getragen, die zugleich
die Stromzuführungen tragen und mit denen die Platten mit ihren beiden Enden verbünden
sind. Dabei bildet die gesamte waagerechte Elementenreihe ein Ganzes, dessen Zusammenhalt
durch von den Produkten der Elektrolyse nicht angreifbaren Zugstangen gesichert
ist.- .
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Außer der vollständigen Ausnutzung des Graphits bezweckt die Erfindung
auch den Schutz der Oberfläche der nicht unmittelbar an der Elektrolyse-teilnehmenden
Organe gegen Korrosion.
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Dies wird nach -der Erfindung dadurch erzielt, daß diese Organe mit
einer der Korrosion widerstehenden Schutzmasse, insbesondere Polyvinylchlorid oder
Polyäthylen, bedeckt werden. Die auf den Anodenplatten verwendete Schutzmasse ist
indessen eine solche, daß sie sich von selbst abtrennt und verschwindet, wenn sie
in die eigentliche Elektrolysezone gelangt, um die aktive Masse der Anoden entsprechend
deren Abnutzung blöszulegen. Ein für diesen Zweck passender Stoff ist das Polyvinylchlorid,
mit darin verteiltem, pulverförmigem Graphit.
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Es ist auch vorgesehen, besondere Stücke aus Schutzmasse zu verwenden,
um die die Anodenplatten tragenden Graphitblöcke zu schützen und gleichzeitig den
richtigen Abstand dieser Platten zu sichern. Diese Schutzstücke haben dann vorteilhafterweise
die Form von Ringen, die die Blockform umschließen und über den Blöcken derart mit
Einschnitten angebracht sind, daß sie die Berührung der Blöcke mit den Platten ermöglichen,
zwischen denen die Ringe die Rolle von Abstandsstücken spielen.
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Die Erfindung sei beispielsweise an Hand der Zeichnungen erläutert;
es zeigt Fig. i eine Draufsicht einer Anodenanordnung gemäß der Erfindung, Fig.2
einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 eine Teilansicht in größerem
Maßstab von einem Schaubild einer Verbindungsart zwischen den Reihen der Anodenplatten
und den Tragblöcken, Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 einer abgeänderten
Verbindungsart, Fig. 5 eine weitere, ähnliche Ansicht wie Fig. 3 mit einer Ausführung
des Schutzes der Tragblöcke und der Stromzuführung gegen die Wirkungen der Elektrolyse.
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Nach Fig. i und 2 sind die eigentlichen Anoden i i in Gruppen aufgeteilt.
Beim Beispiel nach Fig. i sind es neun Gruppen, und die Platten sind parallel zueinander
in regelmäßigen Abständen angeordnet. Sie sind eingespannt zwischen Tragblöcken
12, wobei die Spannung durch Zugstangen 13 aus gegenüber den Produkten der Elektrolyse
inertem Material herbeigeführt wird. Die Blöcke 12 tragen die Stromzuführungen 14
aus Metall, die mit dem positiven Pol der Stromquelle für die Elektrolyse verbunden
sind.
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Um den Berührungswiderstand zwischen *den Anoden ii und den Tragblöcken
12 zu vermindern, können die Enden der Anodenplatten i i" und i ib (Fig. 3 und 4)
Nuten 15 aufweisen, deren Zwischenrippen in entsprechende Nuten 16 der Blöcke
12 eingreifen. Diese Nuten können parallel zur Ebene der Oberfläche der aktiven
Anode (Fig.3) verlaufen, sie verlaufen aber vorzugsweise, zur Erleichterung der
Bedienung, senkrecht zu dieser Ebene (Fig. 4).
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Die Tragblöcke erlauben die Befestigung von wenigstens zwei Anodenplatten,
zu einer Reihe zusammengefaßt durch ihre zur aktiven Fläche der Einrichtung parallelen
Ränder, d. h. zur Fläche gegenüber derjenigen, die die Stromzuführungen 14 trägt.
Die Anodenplatten sind an den Flächen, die parallel zu ihrer aktiven Oberfläche
liegen, durch Verbindungsmittel zusammengehalten, die gleichzeitig eine Befestigung
und einen elektrischen Kontakt sichern. Diese Befestigung kann durch bekannte Mittel
(nicht gezeichnet), z. B. Zapfen und
Loch, Schwalbenschwanz, Klauen
usw., erfolgen. Man erhält .auf diese Weise Anodenelemente, die wenigstens zwei
Platten i i" und i ib in Verbindung besitzen, die eine senkrechte Reihe bilden.
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Man bildet so eine Anordnung, deren Anodenplatten im entgegengesetzten
Sinn zur elektrolytisch aktiven Zone verlängert sind. Vorteil und Zweck dieser Ausbildung
zeigen sich beim Arbeiten mit diesen Anoden.
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Im Verlauf der Elektrolyse erleiden die Anodenplatten die bekannte
Abnutzung der Oberflächen gegenüber der Kathode der elektrolytischen Zelle, das
heißt, daß die Platten iib sich an derjenigen Schmalseite abnutzen, die gegenüber
der Schmalseite liegt, die in Berührung mit den Platten iia steht. Je nach dem Grad
der Abnutzung hält man die Entfernung Anode-Kathode durch Verschieben der Anordnung
in einer an sich bekannten Weise aufrecht. Ist die Abnutzung so weit fortgeschritten,
daß die aktive Fläche sich fast in der Ebene befindet, die durch die äußeren Flächen
der Tragblöcke bestimmt ist, welche Flächen denen gegenüberliegen, die die Stromzuführungen
tragen, verschiebt man die Einrichtung unter Entfernen von der Kathode und befestigt
dann neue Anodenplatten über den alten an der der abgenutzten Platte gegenüberliegenden
Seite. Man löst alsdann die Zugstangen 13 und verschiebt die so verbundenen Platten
in Richtung zur aktiven Oberfläche, ohne die abgenutzte Platte fortzunehmen, zieht
dann die Zugstangen wieder fest und stellt den Abstand Anode-Kathode der Zelle wieder
ein. Da die abgenutzte Platte durch einen Rand mit dem Rand der über ihr befindlichen
Platte verbunden ist, kann sie im Verlaufe der Elektrolyse vollständig aufgebraucht
werden.
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Wie bereits erwähnt, umfaßt die Erfindung auch Maßnahmen, um die Oberflächen
der Anordnung, die nicht unmittelbar an der Elektrolyse teilnehmen, gegen Korrosion
zu schützen.
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Zu diesem Zweck sind die Graphitplatten i i seitlich, d. h. auf ihren
großen Flächen, mit einem Schutzüberzug, z. B. aus Polyvinylchlorid, versehen. Es
ist unbedingt notwendig, daß die Schutzmasse für den Graphit sich ablöst, wenn sie
in die eigentliche Zone der Elektrolyse vorrückt. Unter diesen Bedingungen verschwindet
je nach dem Grad der Abnutzung der aktiven Oberfläche der Anoden der seitliche Schutzüberzug
ebenfalls. Zum Beispiel schützt man die Seitenflächen der Platten, indem man sie
mit einer dünnen Schicht Polyvinylchlorid mit in der Masse verteiltem Graphitpulver
bedeckt.
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Auch die Stromzuführungsblöcke 12 können mit einer Schutzschicht auf
den nicht in Berührung mit den Anodenplatten stehenden Teilen ihrer Oberfläche versehen
sein. Diese Schutzschicht kann z. B. aus einem Emailüberzug bestehen, die Blöcke
können aber auch mit einer dicken Schicht Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, z.
B. aus einem Stück oder in Form von Ringen, umhüllt sein.
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Schließlich können auch die Metallstangen 1.4 für die Stromzuführung
zu den Blöcken gegen Korrosion durch rohrförmige Hüllen (nicht gezeichnet) aus Schutzstoff
gesichert werden.
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Nach einer besonderen Ausführungsform des Schutzes der Anodentragblöcke,
die insbesondere für den Fall geeignet ist, daß die Nuten für den Kontakt zwischen
den genannten Blöcken und den' Anoden gemäß Fig. 3 angeordnet sind, kann man den
Blockschutz mit dem Anodenabstand kombinieren. Zu diesem Zweck (Fig. 5) verwendet
man Rahmen 17 aus Isoliermasse, -z. B. Polyäthylen, deren Öffnung den größten Ausmaßen
des Querschnitts der Stromzuführungsblöcke 12 entspricht, wobei zwei gegenüberliegende
Seiten der Rahmen bei 17a eingeschnitten sind, um den Kontakt zwischen den Anodenplatten
i i und dem Block 12 zu ermöglichen, während die zwei anderen Oberflächen 17b eine
-fortlaufende Ebene mit den entsprechenden Flächen der folgenden Rahmen bilden.
Auf diese Weise wird der Schutz der Flächen dieser Blöcke erreicht, die nicht in
Berührung mit den Anodenplatten stehen. Aus Gründen der Vereinfachung sind die Einschnitte,
die die Graphitkontaktflächen vergrößern, in Fig. 5 nicht eingezeichnet. Die Enden
der Stromzuführungsblöcke sind durch Gehäuse aus gleichem Isolierstoff geschützt
(nicht gezeichnet), die in bekannter Weise auf dem Graphit befestigt sind, z. B.
durch Schrauben aus korrosionsbeständigem Stoff.
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Wohlverstanden ist die Erfindung nicht beschränkt auf die geschilderten
Ausführungsformen und Einzelheiten des Aufbaues, die nur als Beispiel beschrieben
und dargestellt sind, und Abänderungen können getroffen werden, ohne aus dem Rahmen
der Erfindung herauszutreten.
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Die neuen Anoden können sowohl i- waagerechten wie in senkrechten
Zellen angeordnet werden.