FI59269B - Belagd titananod foer kvicksilverhoegbelastningsceller foer kloralkalielektrolyser - Google Patents

Description

S’"- [B] (11)KUULUTUS|ULKAISU ,λλ,λ UM (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT $ ? £ O y , c (45) 10 07 nJ1 * / (51) Ky.lk?/lnt.a.3 (J 25 B 11/02 SUOM I —Fl N LAND (21) P«t*nttlh«k*mti*--Ptt*nt»iw6knln* 1^36/71+ (22) Htkamliptlvl — AittSknlnftdtg 10.05.7^

^ ^ (23) Atkuptlvt—GIW|h«tid«| 10.05.7U

(41) Tulhit JulklMluI — Bllvit off«ntll| 11.11.7!+ P>UMtkj. r«klst«riKallitut (4- |. kwl].IUta, p,„. -

Patent· och raglttaratyralaan ' Amökan utl«fd oeh utl.skrlfun public«r*d 31.03.81 * (32)(33)(31) Pyy4«*y priorittt 10.05.73

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2323^97*1 Toteennäytetty-Styrkt (71) Conradty GmbH & Co. Metallelektroden KG, Griinthal, D-8505 Röthen- bach a.d. Pegnitz, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Konrad Koziol, Röthenbach a.d. Pegnitz, Karl-Heinz Sieberer, Zirndorf/ b. Niirnberg, Baptist Zenk, Röthenbach a.d. Pegnitz, Saksan Liittotasa-valta-Förbundsrepubliken Tyskland( DE) (71*) Oy Kolster Ab (5^) Päällystetty titaanianodi kloorialkalielektrolyysissä käytettäviä suur-tehoelohopeakennoja varten - Belagd titananod för kvicksilverhögbelast-ningsceller för kloralkalielektrolyser

Keksinnön kohteena on päällystetty titaanianodi, kloorialkalielektrolyysissä käytettäviä suurtehoelohopeakennoja varten, käytettäväksi erityisesti kun anodivirtatiheydet (D.) ovat suu- . . 2 Λ rempia kuin 10 kA/m , jossa anodissa on lukuisia metallinauhoja, jotka on sovitettu keskenään samansuuntaisiksi ja jotka on kiinteästi yhdistetty yhteen tai useampaan yhteiseen johtoon, ja aktivoivalla aineella päällystetty alue, jonka tosipinnasta (kunkin metallinauhan päällystettyjen pitkien sivujen, alapuolen ja päätysivujen summa) vähintään puolet on sovitettu kohtisuoraan anodin pääpinnan suhteen.

Vastaavanlainen anodi tunnetaan brittiläisestä patenttijulkaisusta 1 076 973. Tunnettu elektrodi koostuu esim. pystysuoraan sovitetuista titaaninauhoista, joiden mitat ovat 400 x 10 x 1 mm. Kunkin titaaninauhan aktivoivalla aineella päällystetyn alueen korkeus on pienempi kuin puolet kunkin nauhan koko-naiskorkeudesta. Vierekkäisten titaaninauhojen välimatka on 3 mm ja sallii muodostuneen kloorin helpon poistumisen. Tunnettu 2 59269 2 elektrodi on ilmeisesti tarkoitettu noin 2...10 kA/m anodivir-tatiheyksilie (D^).

Sitävastoin on kasilläolevan keksinnön tarkoituksena kehittää edelleen tunnettua titaanianodia niin, että se sallii korkeampia anodivirtatiheyksiä (D^) ja edelleen takaa kloorikaa-sukuplien poiston, pienen sisäresistanssin ja rakenteen ja päällysteen pitkän kestoajan, myös korkean virtakuormituksen alaisena.

Pitäen lähtökohtana titaanianodia, jolla on yllämainitut tuntomerkit, on tämän tehtävän ratkaisu tunnettu siitä, että päällystetty alue, anodin alapuolelta mitattuna, on korkeampi kuin 5 mm mutta ei korkeampi kuin 20 mm, ja että sen tosipinta 7,5 ,10 ja 15 mm:n korkeuksiin saakka ylittää projisoidun ano-dipinnan (anodin pituus x leveys) vähintään 3 1/3-, k- vast.

H 3/u-kertaisesti.

Keksintöä selostetaan seuraavassa edullisten sovellutus-muotojen pohjalta ja piirustuksiin nojautuen.

Kuvio 1 esittää päällystetyillä, pystysuoraan sovitetuilla, 1 mm paksuilla ja 20 mm korkeilla titaaninauhoilla 1 varustettua anodia. Vierekkäisten titaaninauhojen 1 välimatka on 2 nm. .jauhat 1 on yläpuoliltaan yhdistetty toisiinsa muutamilla poikittaisilla hitsaus saumoilla 2. Virranjakelusta huolehtii Hitsaamalla kiinnitetty, päällystämättömästä titaanista valmistettu poikkipalkki 3, joka on varustettu titaanisuojaputkella 4 virtajohdinta varten.

Keksinnön selostamiseen käytettyjä parametrejä, kuten tosipintaa, projisoitua anodipintaa ja päällystetyn alueen korkeutta, selostetaan kuvion 1 mukaisten elektrodien yhteydessä.

Anodin leveys (b) vastaa jokaisen titaaninauhan pituutta, esim. 400 mm;

Anodin pituus (1) koostuu titaaninauhojen lukumäärästä ja vierekkäisten titaaninauhojen välimatkasta, anodin pituus (1) voi olla esim. 399 mm.

Anodin leveyden (b) ja anodin pituuden (1) tulo antaa tulokseksi projisoidun anodipinnan (A^) eli

Ap = a x b = 159 600 m2

Kunkin titaaninauhan päällystetyn alueen tosipinta (A^) vastaa summaa: titaaninauhan päällystetty alapuoli plus pääl- 3 59269 lystetyt pitkät sivut plus päällystetyt päätypinnat; nauhan leveyden (c) ollessa 1 mm ja vierekkäisten nauhojen välimatkan ollessa 2 mm (s), saadaan:

1 _ 399 * 4GC

nauhan alapuolet A^ " c+s · c · d - 3 , _ Λ 2-1 . v , 798 · 400 · h nauhan pitkät sivut A2 = * b · h = -=j-- ...... · ^ A 2-1 . v 798 · h nauhan päätysivut A^ = * c h = -^- Iästä saadaan korkeudesta (h) riippuvainen tosipinta (A^) seuraavasti: A. = A, + A_ + A0.

1 1 2 3 Päällystetyn alueen eri korkeuksille (h) 5, 7 1/2, 10, 15 ja 20 mm saadaan siitä seuraavat tosipinnan (A^) ja projisoidun anodipinnan (A ) väliset suhteet.

P

Päällysteen korkeus (h) mm Suhde A^ : A^ 5 3,67 : 1 7,5 5,33 : 1 10 7:1 15 10,33 : 1 2 0 14 : 1 Tässä sovellutusmuodossa on yli 95 % tosipinnasta sovitettu anodin pääpintaan nähden kohtisuoraan.

Kuvio 2 esittää titaanianodia, jonka projisoitu anodipin-ta on 400 x 400 mm, jonka metallinauhat ulkonevat molemminpuolisesti massiivisesta keskikappaleesta kamman piikkien tavoin. Metallinauhat 1 on valmistettu päällystetystä, 12 mm paksusta ti-taanilevystä ja nauhojen leveys on 2,5 mm; vierekkäisten metalli-nauhojen välimatka on 2,5 mm. Keskikappale, jota ei esitetä leikkauksessa, palvelee myös virranjakelua, se on 60 mm leveä ja varustettu alapuoleltaan 2,5 mm leveillä ja 2,5 mm syvillä urilla, reskikappaleen keskellä on ruuvikosketin kuparista valmistettua virransyöttöjohtoa varten, josta vain titaanisuojahylsy 4 on näkyvissä .

„ 59269 Päällysteen korkeuden ollessa 7,5 vast. 10 mm, saadaan tosipinnan ja projisoidun anodipinnan väliseksi suhteeksi 3,52 : 1 vast. *+,5 3 : 1; noin 80 % aktivoivalla aineella päällystetystä tosipinnasta on sovitettu pystysuoraan anodin päätasoon nähden.

kuvio 3 esittää samanlaista anodia kuin kuvio 1, jonka pystysuoraan suunnatut titaaninauhat on kulloinkin sovitettu 2 mm:n välimatkoin. 7,5 mm korkeat ja 2 mm paksut titaaninauhat on hitsattu kiinni pitoripoihin 2, jotka osittain, suuremman läpileikkauksen omaavien titaanisauvojen 9 välityksellä, on yhdistetty anodin keskustassa olevaan kosketinrasiaan. Keskeiseen kosketinrasiaan on edelleen yhdistetty titaanisuojaputki M. Täten syntynyt tähdenmuotoinen virranjakelu takaa anodipinnan tasaisen kuormituksen. Päällystekerroksen korkeuden ollessa 5...

7.5 mm, on tämän anodin aktiivisen tosipinnan suhde projisoituun anodipintaan 3,01...4,75 : 1.

Kuviossa 4 esitetty, 20 mm korkeilla, 1,5 mm paksuilla, 2.5 mm:n välimatkoin toisistaan sovitetuilla titaaninauhoilla 1 varustettu titaanianodi käsittää keskeisen titaanirasian 7, ti-taanilevytetystä kuparista valmistetuin virranjakelukiekoin 8, johon nauhat 1 on hitsattu kiinni. Keskeiseen titaanirasiaan 7 johtaa kuparista valmistettu virransyöttösauva 5, jota puolestaan suojelee titaanihylsy 4. Varmuussyista on virranjakelukis-kon korkeuden suhde titaaninauhan korkeuteen 0,75 : 1. Samoja mittoja käyttäen kuin kuvion 1 mukaisessa anodissa on, päällys-tekorkeuden ollessa 10 vast. 15 mm, tosipinnan suhde projisoituun anodin pintaan 5,39 : 1 vast. 7,90 : 1.

Kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaisen anodin leikkausta, jossa esitetään yksityiskohtaisesti kuparista valmistetun virran-syöttcsauvan 5 liittämistapa laipan ja titaanisuojaputkella varustetun suljetun titaanikierreosan 6 avulla anodin keskeisen titaanirasian 7 kanssa. Osissa 6 ja 7 on kierre, jonka harjakul-maoC on suuri (oC= pidennetyn kierteen sivun ja kierteen pituus-akselin kohtisuoran välinen kulma, vrt. myös DT-PS 1 237 482). Tämän rakenteen ansiosta voidaan virranjakelukiskoa siitä läh-te.vien anodin titaaninauhojen kanssa kääntää katodin suhteen vain ruuvaamalla irti virransyöttöjohto. Tämä on erittäin edullista anodin alapuolella tapahtuvia oikosulkuvahinkoja ajatellen , samoinkuin anodin pitemmän käyttöajan yhteydessä jonka kuluessa katodin lähialueilla oleva aktiivinen päällyste kuluu voi-j, n.akkaasti tai kokonaan. Tällaisissa tapauksissa vähemmän rasi- 5 59269 tettujen ylempien alueiden aktiivipäällyste voi vielä, anodin kääntämisen jälkeen, pitkään kestää anodiprosessia, kun taas tavanomaiset anodit tällöin on välittömästi päällystettävä uudelleen .

Ίuntomerkkiensä perusteella tarjoaa keksinnön kohteena oleva anodi ensi kerran mahdollisuuden virran ohjauksen pitkälle ulottuvaan hyväksikäyttöön ja siitä seuraavaan todellisuudessa esiintyvien virrantiheyksien pienenemiseen, mistä on tuloksena vastaava kennojännitteen aleneminen.

kuvio 6 esittää kennojännitteen riippuvuutta anodivirta-tiheydestä kolmelle samalla substanssilla tyyppiä

Me(I) g i-PtgO^ aktivoidulle titanianodityypille (jossa Me(I) merkitsee alkalimetallia, edullisesti Li tai Na; vrt. myös saksalaista kuulutus julkaisua 18 13 944), jolloin käyrä I on saatu 1 mm paksuilla ja 10 mm korkeilla nauhoilla varustetuista anodeista, joiden nauhojen välillä on 3 mm:n rako ja päällysteen korkeus 2 mm ja käyrät II ja III on saatu 1 mm paksuilla ja 15 mm korkeilla nauhoilla varustetuista titaanianodeista, joiden nauhojen välinen rako on samansuuruinen ja päällysteen korkeus 5...

10 mm. Anodin ja elohopeakatodin välinen välimatka oli tällöin 3 mm.

Kuvio 7 esittää, että kennojännitteen riippuvuutta anodi-virtatiheydestä voidaan oleellisesti parantaa suurentamalla aktiivista tosipintaa katodin lähellä olevalla ja siitä kaukana olevalla alueella. Käyrä II vastaa tässä anodeja, joiden aktiivinen osa koostuu 2 mm paksuista ja 12 mm korkeista täysin päällystetyistä titaaninauhoista, joiden välillä on 2 mm:n rako, kun taas käyrässä I on kysymys samasta anodityypistä kuin kuviossa 6, jonka päällyste on 10 mm korkea.

Virtatiheyden aleneminen lisää vastaavasti aktiivisen anodipäällysteen kestoikää. Sähkökemiallisesti aktiivisen anodin-osan suuri korkeus suhteellisen pienen anodipohjapinnan yhteydessä ja aktiivisen tosipinnan voittopuolisesti pystysuora sovittaminen takaavat hyvät hätäkäyttöominaisuudet, myös mahdollisten oikosulkujen sattuessa, ja kloorikaasukuplien nopean poisjohtami-sen. Suuri korkeus sallii lopuksi virranjakelun sijoittamisen aktiivisen anodinosan sisään, minkä ansiosta anodin molemminpuolinen käyttö on yksinkertaista. Keksinnönmukainen anodi täyttää siten täysin kaikki varmalle ja taloudelliselle suurtehokäytölle asetettavat vaatimukset.

Claims (2)

1. 6 59269 χ, päällystetty titaanianodi, kloorialkalielektrolyysis-sä käytettäviä suurtehoelohopeakennoja varten, käytettäväksi erityisesti kun anodivirtatiheydet (D^) ovat suurempia kuin 10 kA/in^ , jossa anodissa on lukuisia metallinauhoja (1), jotka en sovitettu keskenään samansuuntaisiksi ja jotka on kiinteästi yhdistetty yhteen tai useampaan yhteiseen johtoon (2, 3, 8), ja aktivoivalla aineella päällystetty alue, jonka tosipinnasta (kunkin metallinauhan päällystettyjen pitkien sivujen, alapuolen ja päätysivujen summa) vähintään puolet on sovitettu kohtisuoraan anodin päätason sunteen, tunnettu siitä, että tämä päällystetty alue, anodin alapuolelta mitattuna, on korkeampi ruin b nm, mutta ei korkeampi kuin 20 mm, ja että sen tosipinta 7,£, :· ;· , 10 mm ja 15 mm: n korkeuksiin saakka ylittää projisoidun anodipinnan (anodin pituus x leveys) vähintään 3 1/3-, 4- vast. 4 3/4-kertaisesti.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen titaanianodi, tunne t t u siitä, että johtoon (8) on muodostettu, anodin molemminpuolisen käytön salliva, virransyöttökosketin (7). 1. belagd titananod för kvicksilverhögeffektceller för lorulkalielektrolyser, särskilt för insä^tning vid anodis- 2 r.a Gtrcntätheter (D^,) större än 10 kA/m , son uppvisar ett s tort an.tal metallband (1), vilka anordnats parallellt med vnranera och vilka är fast förenade med en eller flere gemen-san.na ledningar (2,3,8^och ett med ett aktiverande material hela rt omräde, vars verkliga yta (summan av längsidan, undersidan ccr. gavelsidan hos vart och ett metallband) anordnats Atmonstone tili hälften lodrätt mot anodens huvudplan, känneteck-n a d därav, att det belagda omradet, mätt frän anodens under-suda, är nögre än 5 mm, men inte högre än 20 mm, och att dess verkliga yta upp tili höjderna 7,5 mm, 10 mm och 15 mm översti-rer den projieerade anodytan (anodens längd x bredd) Atmiru; tone • 4- resp. 4 3/4-gänger. 2. litananod enligt patentkravet l,kännetecknad darav, att pa ledningen (8) formats en strömmatningskontakt (7) soi;: tilläter användning av anoden pa bägge sidor.