FI61526B - Tvaopolig elektrod och dess framstaellningsfoerfarande - Google Patents

Description

FSSF7! [λ] (11)KUULUTUSJULKAISU , -, ς o £ ffiTjB 1 ; UTLÄGGN I NGSSKRI FT Ci~^°

Jg® C (45) Fit en 1l i a y 3 r. e l L y 1 j 0 3 19 3 3 ^ ^ (51) Kv.ik?/int.ci.3 C 25 B 9/00 SUOMI-FINLAND (*> PM«nttlh*k«mui — PttMtmekning 702582 (22) HakamltfMUvt — AmMcnlngtdug 23-00.78 (23) AlkupUvi—Giltlghatadag 23.08.78 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offantllg 25.02.79

Patentti- ja rekisterihallitut .... -_________ . , . .....

_ . . . . , (44) Nlhtivlkslpanee |a kuul.|ulkalsun pvm. — 30 0U. 82

Patent- och registerstyrelten ' Ansökan utlagd och utl.tkriftan publkurad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus— Baglrd prlorltet 2b .08.77

Japani-Japan(JP) 100633/77 (71) Chlorine Engineers Corp., Ltd., 2-5» Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku,

Tokyo, Japani-Japan(JP) (72) Teruo Ichisaka, Okayama, Tadao Ikegami, Okayama, Japani-Japan(JP) (7M Oy Borenius & Co. Ab (5M Kaksinapainen elektrodi ja sen valmistusmenetelmä - Tväpolig elektrod och dess framställningsförfarande

Keksinnön kohteena on kaksinapainen elektrodi, jossa on anodi ja katodi, jotka on erotettu toisistaan väliseinämällä, mutta rakenteellisesti ja sähköisesti yhdistetty toisiinsa, joka elektrodi soveltuu käytettäväksi esim. alkalimetallikloridin vesiliuoksen elektrolysoimi-seksi, haluttaessa valmistaa alkalimetallikloraatteja tai alkali-metallihydroksideja ja klooria.

Tavanomainen kaksinapainen elektrodi on selitetty US-patentissa 3.859.197, ja sen rakenne on esitetty tämän hakemuksen kuviossa 1.

Tässä kuviossa 1 viitenumero 1 tarkoittaa yhdysrakenteista elementtiä, joka on valmistettu räjähdyshitsaamalla yhteen titaanilevy 4 ja valantaterästä oleva levy 5. Tämä yhdysrakenteinen elementti 1 on sovitettu titaanilevystä 2 ja valantateräslevystä 3 muodostetun väli-seinämän (12) aukkoon siten, että tämä elementti toimii väliseinämän 12eräänä osana. Elementin 1 titaanilevyn 4 ulkoreuna on hitsattu kiinni titaanilevyssä 2 olevaan aukkoon, ja valantateräslevyn 5 ulkoreuna on hitsattu kiinni valantaterästä olevan levyn 3 aukkoon.

Yhdysrakenteisen elementin 1 titaanilevy 4 on hitsattu kiinni anodiin 7 tähän titaanilevyyn 4 kiinnihitsatun, titaania olevan välikappaleen 6 välityksellä, ja elementin 1 valantateräslevy 5 on hitsattu kiinni 2 61 S26 katodiin 9 valantateräsä olevan välikappaleen 8 välityksellä, joka on hitsattu kiinni valantateräslevyyn 5. Täten anodi 7 ja katodi 9 on yhdistetty toisiinsa sähköisesti ja rakenteellisesti elementin 1 avulla siten, että muodostuu kaksinapainen elektrodi, jossa on anodi-osasto 10 ja katodiosasto 11.

Ennestään tunnetuissa kaksinapaisissa tämäntyyppisissä elektrodeissa on anodilevy ja katodilevy yhdistetty väliseinämään tai yhdysrakentei-seen elementtiin välikappaleiden avulla. Koska välikappaleet on ensin hitsattu kiinni väliseinäraän tai yhdysrakenteisen elementin molempiin pintoihin, ja sitten anodilevy ja katodilevy on hitsattu kiinni täten kiinnitettyihin välikappaleisiin, on vaikeaa pysyttää anodilevy ja katodilevy tasaisesti vaakasuorissa tasoissa sijaitsevina. Koska varsinkin elektrodilevyjen etäisyydet ovat erilaiset siihen väliseinä-män osaan, jossa yhdysrakenteinen elementti on, ja väliseinämän muuhun osaan, tulee elektrodien välinen etäisyys vaihtelemaan niiden kohtien välillä, joissa välikappale sijaitsee yhdysrakenteisessa elementissä ja yhdyskappale sijaitsee väliseinämässä.

Täten anodilevy ja katodilevy eivät ennestään tunnetuissa kaksinapaisissa elektrodeissa sijaitse kauttaaltaan samoissa tasoissa, eikä vastakkain olevan anodin ja katodin välistä etäisyyttä voida pysyttää tasaisena. Tämä johtaa sähkövirran epätasaiseen jakautumiseen.

Toinen haitta on, että koska anodilevy ja katodilevy eivät sijaitse tarkasti samoissa tasoissa, ei anodia ja katodia voida sijoittaa riittävän lähelle toisiaan, mikä aiheuttaa suuren jännitehäviön e lek t r o lyy s ikenn o s s a.

Koska edelleen sähkövirta jakautuu epätasaisesti, ei katodin tai anodin luona voi tapahtua tasaista reaktiota, vaan reaktio tapahtuu voimakkaammin määrätyissä kohdissa, mikä aiheuttaa paikallista kuumenemista. Tämä lyhentää puolestaan elektrodien kestoikää.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kaksinapainen elektrodi, josta edellä mainitut haitat on poistettu, ja jossa anodilevy ja katodilevy on muotoiltu siten, että ne sijaitsevat tarkasti vaakasuorissa tasoissa. Keksinnön kohteena on myös menetelmä tällaisen elektrodin valmistamiseksi.

Keksinnön mukaan saadaan 61526 5 kaksinapainen elektrodi, jossa on a) elektrodikehys, b) tähän elektrodikehykseen (a) hitsattu väliseinänä, jossa on anodinpuoleisen levyn ja katodinpuoleisen levyn muodostama yhdys-rakenteinen elementti, c) anodilevy, joka on sovitettu väliseinämän b) anodin puolelle, d) katodilevy, joka on sijoitettu väliseinämän b) katodin puolelle, ja e) sähköä johtavat välikappaleet, joiden molemmat päät on hitsattu anodilevyyn c) ja väliseinämän b) anodinpuoleiseen levyyn, ja katodilevyyn d) väliseinämän b) katodinpuoleiseen levyyn, tunnettu siitä, että molemmat sähköä johtavat välikappaleet e) käsittävät kaksi elementtiä, jotka on sovitettu päällekkäin anodilevyn c) tai katodilevyn d) ja väliseinämän b) väliin ja hitsattu kiinni tämän pintaan niin, että muodostuu anodilevy c) ja katodilevy d), jotka sijaitsevat tarkasti vaakasuorissa tasoissa.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten perusteella.

Kuvio 1 esittää poikkileikkauksena ennestään tunnettua kaksinapaista elektrodia.

Kuvio 2 esittää osittaisena poikkileikkauksena keksinnön mukaisen kaksinapaisen elektrodin erästä suoritusmuotoa.

Kuvio 3 havainnollistaa esimerkkinä menetelmää keksinnön mukaisen kaksinapaisen elektrodin valmistamiseksi.

Kuviossa 2 numero 17 tarkoittaa valokuvakehyksen-kaltaista elektrodi-kehystä, joka on tehty esim. valantateräksestä, mutta tämä kehys voidaan myös valmistaa titaanista. Väliseinämä 12 koostuu anodinpuoleisen levyn 2 ja katodinpuoleisen levyn 3 muodostamasta yhdys-rakenteesta. Väliseinämä 12 on hitsattu kiinni elektrodikehykseen 17. Eräässä kohdassa 2' on anodinpuoleinen levy 2 kiinnitetty elektrodi-kehykseen 17. Osat 2 ja 2' voidaan muotoilla yhtenä ainoana jatkuvana levynä. Yhdysrakenteinen elementti 13 on muodostettu kolmesta materiaalista, ja siinä on osa 14, joka on tehty samasta metallista tai metallilejeeringistä kuin anodinpuoleinen levy, esim. titaanista tai titaanilejeeringistä, osa 15, joka on tehty sähköä johtavasta metallista, 4 61 526 joka on kestävää atomisen vedyn läpitunkeutumiselle, esim. kuparista, kullasta, tinasta, lyijystä, nikkelistä, koboltista, kromista, volfra-mista, molybdeenistä tai kadmiumista, tai näiden metallien lejeerin-geistä, ja osa 16, joka on tehty samasta metallista tai metallilejee-ringistä kuin katodinpuoleinen levy, esim. valantateräksestä tai senkaltaisesta.

Keksinnön mukaisessa kaksinapaisessa elektrodissa ei yhdysrakenteisen elementin rakenne tai sen valmistusmenetelmä rajoitu pelkästään kuvion 2 näyttämään tapaukseen, koska niitä voidaan käyttää myös kuvion 1 näyttämässä elektrodissa, jossa yhdysrakenteinen elementti on yhdistetty väliseinämään sisääntyöntämällä. Koska kuitenkin elektrodien välinen etäisyys vaihtelee ja on suurempi väliseinämän siinä kohdassa, johon yhdysrakenteinen elementti liittyy, kuin väli-seinämän muissa kohdissa, on keksinnön mukainen rakenne tehokkaampi kuin kuvion 1 näyttämä rakenne.

Anodilevy 7 ja katodilevy 9 on sovitettu väliseinämän 12 molemmin puolin. Anodilevy 7 ja väliseinämän anodinpuoleinen levy 2 on yhdistetty toisiinsa sähköä johtavan välikappaleen 18 avulla, joka voidaan tehdä samasta metallista tai metallilejeeringistä kuin anodinpuoleinen levy tai anodilevyn alusta, johon molemmat sivut on hitsattu kiinni, ja samoin on katodilevy 5 ja väliseinämän 12 katodinpuoleinen levy 3 yhdistetty toisiinsa sähköä johtavan kappaleen 21 avulla, joka voidaan tehdä samasta metallista tai metallile jeeringistä kuin katodilevy tai katodinpuoleinen levy. Välikappaleen molemmat päät on hitsattu kiinni katodilevyyn. Jotta anodilevy 7 ja katodilevy 9 voisivat sijaita tarkasti vaakasuorissa tasoissa, on sähköisesti johtava välikappale 18 jaettu elementtiin 19, joka hitsataan kiinni anodinpuoleiseen levyyn 2, ja elementtiin 20, joka hitsataan kiinni anodilevyyn 7, ja nämä elementit sijoitetaan päällekkäin ja hitsataan kiinni toisiinsa vastakkain joutuvista pinnoistaan. Samoin on sähköisesti johtava välikappale 21 jaettu elementtiin 22, joka hitsataan kiinni katodinpuoleiseen levyyn 3, ja elementtiin 23, joka hitsataan kiinni katodilevyyn 9, jolloin nämä elementit myös on sovitettu päällekkäin ja hitsattu kiinni toisiinsa. Jakamalla kumpikin välikappale elementeiksi ja hitsaamalla päällekkäin sijaitsevat erilliset elementit ja samalla säätämällä näiden elementteihin jaettujen välikappaleiden asentoa, voidaan anodilevy ja katodilevy saada sijaitsemaan tarkasti vaakasuorissa tasoissa.

61 526 5

Jaetut välikappaleet voivat olla muodoltaan erilaisia. Mekaanisen lujuuden kannalta on kuvion 2 näyttämällä tavalla edullista, että anodinpuoleiseen levyyn 2 ja katodinpuoleiseen levyyn 3 hitsattavat välikappaleiden elementit 19 ja 22 ovat L-muotoiset, ja toiset välikappaleiden elementit 20 ja 23 ovat levymäiset.

Anodilevyn 7 alusta, anodinpuoleiset levyt 2 ja 2' ja anodinpuoleinen sähköä johtava välikappale 18 tehdään materiaalista, joka on kestävää anolyyttiliuoksen syövyttävään vaikutukseen nähden, esim. titaanista. Koska anodinpuoleinen levy 2’ pyrkii kohdassa, jossa se koskettaa elektrodikehystä 17, syöpymään pienien halkeamien ja huokosten kohdalla, tehdään tämä anodinpuoleinen levy 2’ sopivasti palladiumpitoisesta titaanilejeeringistä tai titaanista, jonka pintaa on diffuusiokäsitelty esim. palladiumilla. Katodilevy 9, katodinpuoleinen levy 3 ja sähköä johtava välikappale 21 on katodin puolella tehty esim. valantateräk-sestä, joka on kestävää katolyyttiliuoksen syövyttävää vaikutusta vastaan.

Lähemmin selitettynä on keksinnön mukaisena anodilevynä alusta, joka on tehty syöpymistä kestävästä metallista tai metallilejeeringistä ja sähköä johtavasta pinnoitteesta, joka on muodostettu tämän alustan pintaan. Alusta tehdään sopivasti titaanista, mutta se voidaan myös tehdä tantalista, niobista, hafniumista, tai sirkoniumista, sekä lejeeringeistä, jotka pääasiallisesti sisältävät yhtä tai useampaa tällaista metallia. Keksinnön mukainen katodilevy voidaan sopivasti tehdä sähköä johtavasta metallista, joka kestää katodikäytön yhteydessä esiintyvää kemiallista syöpymistä. Tällaisia metalleja ovat rauta, alumiini, nikkeli, lyijy, tina ja sinkki, näiden metallien lejeeringit ja muut lejeeringit, esim. valantateräs, ruostumaton teräs, pronssi, messinki, monel-metalli ja valurauta. Anodinpuoleinen levy voidaan tehdä samasta metallista tai metallilejeeringistä kuin anodilevyn alusta, esim. titaanista, tantalista, niobista, hafniumista, sirkoniumista, tai näiden lejeeringeistä. Katodinpuoleinen levy voidaan tehdä samoista metalleista tai metallilejeeringeistä kuin edellä selitetty katodilevy.

Keksinnön mukainen menetelmä kaksinapaisen elektrodin valmistamiseksi tunnetaan siitä, että 61 526 6 (i) hitsataan toinen sähköä johtavista välikappale-elementeistä väliseinämän katodinpuoleisen levyn ja anodinpuoleisen levyn määrättyihin kohtiin, (II) hitsataan katodinpuoleisen levyn kehä elektrodikehyksen väli-osaan, (III) sovitetaan anodinpuoleinen levy katodinpuoleisen levyn kohdalle ja kiinnitetään anodinpuoleinen kehä elektrodikehyksen kehään, (IV) sijoitetaan toinen sähköä johtava välikappale-elementti toiselle elektrodin välikappale-elementille ja säädetään sähköä johtava välikappale-elementti siten, että sen päätepinta joutuu vaakasuoraan ja hitsataan kiinni yläpuolella olevaan pintaan, ja (V) hitsataan anodilevy ja katodilevy elektrodin toisen välikappale-elementin päätepintaan.

Kuvio 3 näyttää perspektiiviesityksenä esimerkkinä erästä menetelmää keksinnön mukaisen kaksinapaisen elektrodin valmistamiseksi, anodin puolelta katsottuna. Tässä kuviossa 3 on väliseinämä 12 muodostettu anodinpuoleisesta levystä 2 ja katodinpuoleisesta levystä 3 yhdys-rakenteiseksi kappaleeksi. Numero 10 tarkoittaa L-muotoista sähköä johtavaa välikappale-elementtiä, joka hitsataan anodinpuoleisen levyn 2 määrättyyn kohtaan. L-muotoinen sähköä johtava välikappale-elementti hitsataan myös kiinni katodinpuoleisen levyn 3 määrättyyn kohtaan, vaikka tätä ei ole näytetty kuviossa 3. Tämän jälkeen katodinpuoleisen levyn 3 kehä hitsataan kiinni elektrodikehyksen 17 väliosaan, ja anodinpuoleinen levy 2 sijoitetaan katodinpuoleisen levyn 3 kohdalle, ja anodinpuoleisen levyn 2’ kehä kiinnitetään elektrodikehyksen 17 kehäosaan.

Tämän jälkeen toinen levymäinen sähköä johtava välikappale-elementti 20 pysytetään paikallaan kiinnityssovittimen 24 avulla tämän elementin päätepinnan pitämiseksi vaakasuorana, ja sijoitettuna sähköä johtavan välikappale-elementin 19 päälle, minkä jälkeen nämä osat hitsataan kiinni. Katodisivun levymäinen sähköä johtava välikappale-elementti kiinnitetään samalla tavoin, vaikka tätä ei ole näytetty kuviossa 3.

Tämän jälkeen anodilevy ja katodilevy hitsataan kiinni levymäisen sähköä johtavan välikappale-elementin päätepintaan.

Koska keksinnön mukaisessa kaksinapaisessa elektrodissa anodilevy ja katodilevy voidaan muotoilla tarkasti vaakasuorissa tasoissa sijaitseviksi, voidaan vastakkain olevan anodin ja katodin välinen etäisyys

Claims (5)

1. 7 61526 pitää vakiona, ja sähkövirta saadaan tasaisesti jakautumaan. Koska lisäksi vastakkain oleva anodi ja katodi voidaan sijoittaa entistä lähemmäksi toisiaan, voidaan saavuttaa huomattavan suuri jännitteen aleneminen. Koska edelleen sähkövirta saadaan jakautumaan tasaisesti, saadaan tasainen reaktio tapahtumaan elektrodin koko pinnalla, eikä mitään epätasaista paikallista lämpenemistä esiinny, mikä pidentää elektrodin kestoikää. Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan kaksinapainen elektrodi, jossa on anodilevy ja katodilevy helposti ja varmasti tehdä siten, että nämä levyt sijaitsevat tarkasti vaakasuorissa tasoissa. Keksintö on edellä selitetty yksityiskohtaisesti sen eräiden erikoisten suoritusmuotojen perusteella, mutta ammattimies voi tietenkin vaihdella esitettyä rakennetta ja valmistusmenetelmää monelle tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
2. 1. Kaksinapainen elektrodi, jossa on elektrodikehys (17), tähän elektrodikehykseen hitsattu väliseinältä (12), jossa on anodinpuoleieen levyn (2) ja katodinpuoleisen levyn (3) muodostama yhdysrakenteinen elementti, anodilevy (7), joka on sovitettu väliseinämän (12) anodin puolelle, katodilevy (9), joka on sijoitetttu väliseinämän (12) katodin puolelle, ja sähköä johtavat välikappaleet (18, 21), joiden molemmat päät on hitsattu anodilevyyn (7) ja väliseinämän (12) anodinpuo-leiseen levyyn (2), ja katodilevyyn (9) ja välQfeiinamän (12) katodin-puoleiseen levyyn (3), tunnettu siitä, että molemmat sähköä johtavat välikappaleet (18, 21) käsittävät kaksi elementtiä (19, 20; 22, 23), jotka on sovitettu päällekkäin anodilevyn (7) tai katodilevyn (9) ja väliseinämän (12) väliin ja hitsattu kiinni tässä kohdassa niin, että muodostuu anodilevy (7) ja katodilevy (9), jotka sijaitsevat tarkasti vaakasuorissa tasoissa.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että toinen sähköä johtava välikappale-elementti (19, 20), joka on 61526 8 hitsattava kiinni anodinpuoleiseen levyyn (2) ja katodinpuoleiseen levyyn (3), on L-muotoinen, ja toinen sähköä johtava välikappale-elementti (22, 23) on levymäinen.
4. 3. Menetelmä kaksinapaisen elektrodin valmistamiseksi, jossa on elektrodikehys (17), elektrodikehykseen hitsattu väliseinämä (12), jossa on anodinpuoleisen levyn (2) ja katodinpuoleisen levyn (3) muodostama yhdysrakenteinen elementti, anodilevy (7), joka on sovitettu väliseinämän (12) anodin puolelle, katodilevy (9), joka on sijoitettu väliseinämän (12) katodin puolelle, ja useat sähköä johtavat välikappaleet (18, 21), tunnettu siitä, että (I) hitsataan toinen sähköä johtavista välikappale-elementeistä (19; 22. väliseinämän (12) katodinpuoleisen levyn (3) ja anodinpuoleisen levyn (2) määrättyihin kohtiin, (II) hitsataan katodinpuoleisen levyn (3) kehä elektrodikehyksen (17) väliosaan, (III) sovitetaan anodinpuoleinen levy (2) katodinpuoleisen levyn (3) kohdalle ja kiinnitetään anodinpuoleinen levy (2) elektrodi-kehyksen (17) kehään, (IV) sijoitetaan toinen sähköä johtava välikappale-elementti (20; 23) toiselle elektrodin välikappale-elementille (19; 22) ja säädetään sähköä johtava välikappale-elementti (20; 23) siten, että sen päätepinta joutuu vaakasuoraan ja hitsataan kiinni yläpuolella olevaan pintaan, ja (V) hitsataan anodilevy (7) ja katodilevy (9) elektrodin toisen välikappale-elementin (20; 23) päätepintaan.
5. 1. Tväpolig elektrod, omfattande en elektrodram (17), en mellanvägg (12) svetsad vid elektrodramen och omfattande en sammansatt konstruktion av en skiva (2) pä anodsidan och en skiva (3) pä katodsidan, en anodskiva (7), som är anordnad pä anodsidan av mellanväggen (12), en katodskiva (9), som är anordnad pä katodsidan av mellanväggen (12), och elektriskt ledande mellanstycken (18, 21) med vardera änden svetsad vid anodskivan (7) och skivan (2) pä anodsidan av mellanväggen (12), och vid katodskivan (9) och skivan (3) pä katodsidan av mellan-