NO138115B - Bipolar klor-alkali-celle av filterpressetypen - Google Patents

Abstract

Bipolar klor-alkali-celle av filterpressetypen.

Description

Den elektrolytiske celle som anvendes ved fremstilling av klor og lut fra en vandig alkalimetallkloridoppløsning, har typisk vært en diafragmacelle med en grafittanode. I den senere tid er dimensjonsstabile metallanoder av praktisk art blitt ut-viklet til bruk i diafragmacellen. Disse metallanoder har dess-uten gjort det mulig å ta filterpressekonstruksjonen i betraktning for diafragmacellen. For å utvikle en praktisk celle av filterpressetypen er xlet imidlertid nødvendig med indre elektriske forbindelser, slik at det kan oppnås kompakte enheter.

Som kjent er det indre miljø i disse celler meget korrosivt overfor mange metaller, hvilket krever sterke elektriske/mekaniske, forbindelser som lett kan beskyttes.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en bipolar elektrolysecelle av filterpressetypen for fremstilling av klor fra en vandig oppløsning.av alkalimetallklorid, i hvilken celle anoden (1) består av et ventilmetall, fortrinnsvis titan, og katoden (6) består av et jernmetall, fortrinnsvis stål, og anoden og katoden står i elektrisk forbindelse med hverandre ved at

de er boltet sammen, idet det gjennom den ene elektrode (6) er ført en bolt (5) med gjenget.inngrepsanordning og fremstilt av hovedsakelig det samme metall som nevnte elektrode (6), og den annen elektrode (1) har en innvendig gjenget inngrepsanordning, karakterisert ved at gjengene i delen av jernmetall er belagt med myntmetall og gjengene i delen av ventilmetall er belagt med et metall fra platinagruppen, fortrinnsvis platina,

og at den innvendig gjengede del som mottar den gjengede bolt (5), utgjøres av et fremspring (2) på den side av den ene elektrode (1) som vender mot den andre elektrode (6). En fore-trukken utførelsesform går ut på at det til katoden (6) er festet et fremspring (7) av jernmetall like overfor et fremspring av

titan på anoden (1), idet jernmetallfremspringet (7) er innrettet for innføring av bolten (5).

Tegningen viser en jernmetallkatode og en ventilmetall-anode i elektrisk og mekanisk forbindelse i henhold til oppfinnelsen, idet snittet er lagt langsetter bolten.

Som vist på tegningen tilveiebringer oppfinnelsen en metallanode 1, hvilken, som i og for seg kjent, kan være en plate (kompakt eller, med åpninger i ønsket mønster) eller en ekspandert trådduk av ventilmetall. En metallkatode 6 :av jernmetall, fortrinnsvis stål, utgjør den andre elektroden i den bi-polare celle. Som angitt for anoden 1 kan også katoden 6 enten være en plate (kompakt eller med åpninger i ønsket mønster) eller en ekspandert trådduk. Av bekvemmelighetsgrunner er skillet mellom anoden 1 og katoden 6, og parallelt med disse, ikke vist på tegningen da oppfinnelsen ikke angår en spesiell celle, . og da bruken av skilleanordninger i cellen er velkjent og større klarhet oppnås vedrørende detaljer ifølge oppfinnelsen ved ute-latelse av slike skilleanordninger.

Til en av elektrodene må det være festet, -typisk ved sveising etc, et fremspring med en gjenget inngrepsanordning innrettet til å motta bolten 5. I betraktning av at den typiske elektrode er tynn, er det ønskelig at hver elektrode er utstyrt med et fremspring, slik at når anoden 1 og katoden 6 er stillet riktig sammen, så vil de to fremspring møtes og gi en passende ønsket avstand mellom de respektive elektroder og skillet mellom anolytt og katolytt. Det er selvsagt ikke avgjørende om det fremspring som bærer bolten, sitter på den ene eller annen elektrode.

Som vist på tegningen er anodens fremspring 2 innrettet til å motta bolten. Fremspringet 2 har gjenger eller gjengete inngrepsanordninger som er belagt eller plettert med et tynt, men kontinuerlig overtrekk 3. Fremspringet 2 på anoden 1 er laget av et metall som hovedsakelig er det samme som anode-, metallet, dvs. at fremspringet 2 også er laget av et ventilmetall. Overtrekket 3 er et platinametall som er påført i henhold til vanlige metoder for platinisering. En hensiktsmessig metode er å påstryke en termisk reduserbar platiniseringsoppløs-ning, som så kan reduseres til et vedheftende belegg ved hjelp av en liten brenner. Det andre f remspringet. er., som, vist på tegningen, katodefremspringet 7 som er laget av hovedsakelig det samme metall som katoden 6, nemlig et jernmetall.

Også fremspringet 7 er festet ved sveising eller på annen passende måte. Fremspringet 7 har en åpning eller et hull i den aksiale forlengelse av et hull i katoden 6 gjennom hvilket bolten 5 stikkes inn før man tilveiebringer den elektriske/ mekaniske forbindelse ifølge oppfinnelsen.

Bolten 5 har det vanlige hodet med trykkopptakende skuldre, skaft og gjenger ved den andre enden. For oppfinnelsens formål er gjengene belagt eller plettert med et metall 4. Bolten er laget av et lignende metall som den elektrode som den er ført igjennom. Som vist på tegningen er bolten ført gjennom katoden 6 og katodefremspringet 7, og bolten 5 er derfor laget av et jernmetall, og plétteringen 4 er av myntmetall. For oppfinnelsens formål kanJiodet på bolten 5 ha en utsparing for skrujern eller lignende, eller den være være anordnet til å be-veges ved hjelp av mutternøkkel eller lignende. Boltens trykkopptakende skuldre er vist som koniske, men en annen utforming, f.eks. plane flater, kan anvendes, avhengig av elektrodens tykkelse og av om hver elektrode er forsynt med fremspring.

Det vil selvsagt forstås at når bolten 5 er montert i inngrep med det innvendig gjengete fremspring, vil anleggsflåtene til boltehodet ligge an mot elektroden og/eller fremspringet, slik at elektroden (katoden 6 på tegningen) holdes fast.

Idet bolten 5 er montert i inngrep med det innvendig gjengete fremspring 2, vil belegget 4 på den gjengete del av bolten og belegget 3 på den innvendig gjengete del gi etter akkurat nok til at bolten 5 kan skrues inn og danne en tett, fast elektrisk og mekanisk forbindelse under mekanisk spenning. Tapet av elektrisk energi på grunn av motstand i forbindelsen reduseres således til en ubetydelig verdi. Mekanisk sett er forbindelsen varig tett og fast.

Det følger av det foranstående at anodefremspringet 2 må passe sammen med katoden 6 (eller eventuelt katodefremspringet 7), slik at hodet på bolten 5 utøver trykk på og holder katoden på plass.

Fagmannen vil lett se av den foranstående beskrivelse at oppfinnelsens fordeler vil erholdes uansett om bolten går gjennom og forbindes med anoden 1 og dennes fremspring 2 eller katoden 6 og dennes fremspring 7. I ethvert tilfelle lages bolten av et lignende metall som den elektrode den går igjennom. I hvert tilfelle belegges eller pletteres jernmetall-gjengene eller inngrepsanordningen med et myntmetall. I hvert tilfelle belegges eller pletteres ventilmetall-gjengene eller inngrepsanordningen med et platin-metall.

Ved beskrivelsen av oppfinnelsen er uttrykket ventilmetall anvendt for å beskrive en gruppe metaller som er velkjent på det elektrokjemiske område. Det er her tilstrekkelig å si at det med ventilmetaller menes metallene titan, zirkonium, wol-fram, tantal og niob. Fortrinnsvis anvendes titan eller tantal, normalt av en i handelen forekommende ren kvalitet, så som elektrolytisk metall. Legeringer av titan kan anvendes forut-satt at legeringen tilfredsstiller passivitetskriteriet, metall-legeringer som blir passivert når de polariseres anodisk, kan forbli passive godt forbi det anodiske potensial som kreves for å omdanne klorid-ion til klor. Det her omtalte passivitets-fenomen er behandlet i en artikkel av Greene i Corrosion av april 1962, sidene 136-t til 142-t, hvor fig. 1 viser typisk aktiv-passiv-transisjon for et metall overfor et korroderende medium. Legeringer av.titan og aluminium, vanadium, palladium, krom eller tinn kan anvendes hvor de sistnevnte metaller foreligger i mengder på mindre enn 10% av legeringen.

Det metall som belegges på jernmetallet, er et myntmetall, dvs. kobber, sølv eller gull. På grunn av oppløsnings-betingelser som må overholdes ved den direkte plettering av jernmetall med disse metaller, er det noen ganger ønskelig at det først pletteres med et annen metall så som nikkel, som har en mer ønskelig elektropletteringsoppløsning, hvoretter det ønskede myntmetall påføres ved plettering. Eksempelvis unngår man ved bruk av nikkel og kobber bruken av et cyanidbad. Beskrives en to-trinns plettering med nikkel og kobber, betyr dette således at kobberet påføres over et tynt sjikt av nikkel. Andre mellomliggende sjikt beskrives på lignende måte. Ved hjelp av en slik to-trinns påføring av mykt metall oppnås de fordeler som oppfinnelsen gir samtidig som man kan bruke mer ønskelige plet-teringsoppløsninger. Slike to-trinns-systemer skal forstås å ligge innenfor oppfinnelsens ramme.

Med "platinagruppens metaller" eller "platinmetaller" skal forstås platina, ruthenium, osmium, rhodium,, iridium og palladium og legeringer av to eller flere av disse metaller. Det ble funnet bekvemt å betegne denne gruppe som platina da dette metall er det foretrukne metall i gruppen.

Claims (2)

1. Bipolar elektrolytisk celle av filterpressetypen for fremstilling av klor fra en vandig oppløsning av alkalimetallklorid, i hvilken celle,anoden (1) består av et ventilmetall, fortrinnsvis titan, og katoden (6) bes~tår av et jernmetall, fortrinnsvis stål, og anoden og katoden står i elektrisk forbindelse med hverandre ved at de er boltet sammen, idet det gjennom den ene elektrode (6) er ført en bolt (5) med gjenget inngrepsanordning og -fremstilt av hovedsakelig det samme metall som nevnte elektrode (6), og den annen elektrode (1) har en innvendig gjenget inngrepsanordning, karakterisert ved at gjengene i delen av jernmetall er belagt med myntmetall og gjengene i delen av ventilmetall er belagt med et metall fra platinagruppen, fortrinnsvis platina, og at den innvendig gjengede del som mottar den gjengede bolt (5), utgjøres av et fremspring (2) på den side av den ene elektrode (1) som vender mot den andre elektrode (6).

2. Celle ifølge krav 1, karakterisert ved at det til katoden (6) er festet et fremspring (7) av jernmetall like overfor et fremspring av titan på anoden (1), idet jernmetallfremspringet .(7) er innrettet for innføring av bolten (5) .