NO138178B - Bipolar elektrode, saerlig for elektrolyse av loesninger av alkalimetallhalogenider - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en bipolar elektrode, særlig

for elektrolyse av losninger av alkalimetallhalogenider, og som omfatter en katodeplate samt en anodeplate av titan eller et annet metall eller en legering med lignende anodiske egenskaper, og belagt med et ledende belegg som ikke angripes av en foreliggende elektrolytt, idet nevnte plater er anordnet i innbyrdes avstand og med en mellomliggende tett skillevegg anbragt "hovedsaklig parallelt med platene, som dessuten er perforert og elektrisk sammenkoblet gjennom flere avstahds-stykker som er anordnet mellom platene.

Det er kjent at bipolare elektroder har den store fordel at de muliggjor en meget kompakt konstruksjon av elektrolytiske celler, samt letter den elektriske stromtilforsel til sådanne celler på. grunn av den elektriske seriekobling av en rekke sådanne elektrolytiske elementarceller.

Det er foreslått mange utforelseformer av sådanne elektroder. Disse er likevel langt fra tilfredsstillende i praksis, særlig

på grunn av vanskeligheter ved materialvalget. Ved elektrolyse av alkalimetallklorider, hvor de oppnådde produkter er særskilt korroderende, har det lenge vært kjent at det som anoder bare kan anvendes edelmetaller av platinagruppern, grafitt eller visse oksyder som magnetitt. De forstnevnte kan på grunn av sin pris bare anvendes i form av meget tynne folier, mens. grafitten på grunn av sin raske nedslitning og mindre gode mekaniske egenskaper vanskelig kan anvendes for sådanne kompliserte anodeformer som det. vil være nodvendig å anvende for å oppnå

god elektrolytisk virkningsgrad og tilstrekkelig sirkulasjon av de forskjellige fluider i cellen, særlig ved elektrolyseceller av filterpresse-typen. Magnetitt er på sin side i ennå mindre grad i besittelse av de egenskaper, som gjor et material egnet for foreliggende anvendelse.

De metaller som har særlig utpregede anodeegenskaper, nemlig titan, zirkonium, nioti, . wolfram og tantal samt deres legeringer, muliggjor imidlertid på grunn av sine gode mekaniske.egenskaper fremstilling av kompliserte, stive anodekonstruksjoner, som vil beholde stabile dimensjoner under sin driftstid, under den forut-setning at de anodisk aktive flater på sådanne anordninger dekkes av et ledende, upåvirkelig skikt, som f.eks. kan utgjores av edelmetaller fra platinagruppen eller oksyder av disse metaller, eventuelt i blanding med andre oksyder.

Titan, likesom de metaller og legeringer som har tilsvarende anodiske egenskaper, er imidlertid ganske dårlige elektriske ledere, samt er relativt dyre og vanskelig å sveise til andre metaller som er bedre egnet som ledere, eller som utgjor katodisk aktive partier av de bipolare elektroder. Av dette folger at de fleste vanligvis anvendte elektrodekonstruksjoner som gjor bruk av disse metaller eller legeringer med samme egenskaper som titan, utgjores av separate anodekonstruksjoner, hvori for-ovrig disse metaller ofte anvendes i sådanne mengder at de med-forer betraktelige omkostninger.

For industrielt bruk er det nå foreslått sammensatte metall-legemer som består av et metall som er anvendbart for de katodiske partier, slik som blott stål eller nikkel, belagt med titan eller et metall eller en legering med analoge anodiske egenskaper, idet påforingen vanligvis skjer ved eksplosjonssveising, likesom andre sammensatte metallstykker uttrukket til forskjellige profiler,

og hvis ytterskikt utgjores av et lag av titan eller metaller eller legeringer med analoge anodiske egenskaper, og hvis indre utgjores av et annet metall, f.eks.' kobber eller aluminium. I disse forskjellige sammensatte stykker er forbindelsen mellom de sammensatte metaller av forskjellig art, slik at de opprettete

elektriske kontakter har en meget liten motstand og sammen-stillingens mekaniske fasthet sikres. Sammenstillingenes eventuelle anvendelse i elektrodekonstruksjoner bor imidlertid sees på bakgrunn av deres hoye pris.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å fremskaffe bipolare metallelektroder med hoy strbmtetthet, idet det i sådanne elektrodekonstruksjoner anvendes nevnte sammensatte legemer sammen med metaller som titan eller anodisk analoge metaller eller legeringer samt katodisk anvendbare metaller som blott stål eller nikkel, på sådan måte at best mulig elektrolytisk virkningsgrad oppnås som folge av lave spenningstap og lett sirkulasjon av fluider.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at avstandsstykkene omfatter en kjerne av et katodisk anvendbart metall som er påfort et belegg av titan eller et annet metall eller én legering med lignende anodiske egenskaper, idet nevnte avstandsstykker utgjor deler fast forbundet med den tette skillevegg.

Ovrige særtrekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de oppstilte underkrav.

Oppfinnelsen vil i det folgende bli nærmere beskrevet under henvisning til den vedfoyete tegning, hvorpå: Fig. 1 viser et forste utforelseseksempel for oppfinnelsens

elektrode, og

Fig. 2 viser et annet utforelseseksempel for oppfinnelsens

elektrode.

Fig. 1 viser et horisontalt snitt gjennom en del av en bipolar elektrode, hvis katodeparti og anodeparti er plant utformet samt gjennomhullet og innbyrdes adskilt av en skillevegg som omfatter en rekke avstandsstykker 1, hvorav bare et eneste er vist. Dette avstandsstykke utgjores av en stolpe som strekker

seg vertikalt over hele hoyden av den bipolare elektrode. Hvert avstandsstykke utgjores av en 2 mm titanstrimmel som ved eksplo-sjon er påfort et underlag av blott stål, således at den totale .

tykkelse av dette stykke blir 12 mm. Skilleveggens kontinuitet sikres ved at det mellom disse avstandsstykker innfores vegg-stykker i form av to sammenfoyete metallfolier, hvorav det ene er av titan 2 og det annet av blott stål 3, idet disse folier er sveiset henhv. til titanpartiet 4 og stålpartiet 5 av avstandsstykkene. Til overflaten av titanpartiene 4 på avstandsstykkene er det sveiset titanplater 6 som tjener som forbindelsesstykker og selv er sveiset til en og samme titanplate 7, som utgjor det anodisk aktive parti. På tilsvarende, måte .er det .til .overflaten av blott stål 5 på avstandsstykkene sveiset forbindelsesstykker av blott stål 8, som selv er sveiset til et nett av blott stål 9, som utgjor det katodisk aktive parti. På platen 7 av titan er det påfort en legering av platina og iridium ved elektrolytiske midler. Det oppnås således en bipolar elektrode med en anodisk sone 10 og en katodisk sone 11.

Denne bipolare elektrode egner seg godt for anvendelse ved fremstilling av klor og soda, og dens fremstillingsomkostninger er ikke særlig hoye takket være den begrensete vekt av avstandsstykkene som er belagt med titan.

I fig. 2 er det vist en bipolar elektrode, hvis katodeparti og anodeparti er bolgeformet, og hvis skillevegg omfatter avstandsstykker og er av tilsvarende utforelse som angitt i fig. 1.

Fig. 2 viser skjematisk et horisontalt snitt gjennom et avsnitt av denne elektrode. Avstandsstykkene 12 utgjores av stolper som er montert vertikalt og består av blott stål belagt méd titan. Disse stykker er ved sveisning forbundet med to sammenfoyde metallremser, hvis sammenstilling er angitt ved 13. Den bolge-formete anode 14 av titan er fastsveiset til de vertikale stolper 12 over et forbindelsesstykke 15 av sammenfbyet kobber og titan.

Den bblgeformete katode 16, som dannes av et gitter av mykt stål, er sveiset direkte mot stålflaten på stykkene 12 langs linjene 17. Ved utforelse av de btJlgeformete elektrodeflater på denne måte som er angitt i figuren, vil det innsees at de fremskutte partier på den bblgeformete katode 16 for en bipolar elektrode tilsvarer tilbaketrukkete partier på den bblgeformete anoden på en annen nærliggende bipolar elektrode. Dette arrangement oker den elektrolytiske overflate i forhold til elektrodens projékterte overflate, ogfolgelig også i forhold til antall avstandsstykker som anvendes.

Claims (9)

1. Bipolar elektrode, særlig for elektrolyse av losninger av alkalimetallhalogenider, og som omfatter en katodeplate (9,16) samt en anodeplate (7,14) av titan eller et annet metall eller en legering med lignende anodiske egenskaper, og belagt med.et ledende belegg som ikke angripes av en foreliggende elektrolytt, idet nevnte plater er anordnet i innbyrdes avstand og med en mellomliggende tett skillevegg (1,2,3,4,12,13) anbragt hovedsaklig parallelt med platene, som dessuten er perforert og elektrisk sammenkoblet gjennom flere avstandsstykker (1,12) som er anordnet mellom platene, karakterisert ved at avstandsstykkene (1,12) omfatter en kjerne (5) av et katodisk anvendbart metall som er påfort et belegg (4) av titan eller et annet metall eller en legering med lignende anodiske egenskaper, idet nevnte avstandsstykker utgjor deler fast forbundet med den tette skillevegg (1,2,3,4,12,13).

2. Elektrode som angitt i krav 1, karakterisert ved at avstandsstykkene (1,12) har langstrakt form og er anordnet parallelt med hverandre.

3. Elektrode som angitt i krav 2, karakterisert ved at platene (7,9,14,16) har rektangulær form, mens avstandsstykkene(1 t12) er anordnet parallelt med rektangelformens lengste side og har omtrent samme lengde som denne side.

4. Elektrode som angitt i krav 1 - 3, karakterisert ved at den tette skillevegg utgjores av avstandsstykkene (1,12) samt av to metallfolier (2,3,13), hvorav den ene er av titan eller et annet metall eller en legering med lignende anodiske egenskaper, mens den annen er av et katodisk anvendbart metall, idet nevnte metallfolier sammenfdyer avstandsstykkene for dannelse av en ..ubrutt fluidsperre mellom nevnte stykker.

5. Elektrode som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at den.tette skillevegg (1,2,3,4,12,13) består av avstandsstykkene (1,12) og en folie av isolerende material, som er beskyttet mot eller er bestandig overfor korrosjon, idet nevnte folie strekker seg og danner en ugjennomstrengelig fluidsperre mellom avstandsstykkene.

6. Elektrode som angitt i krav 1-5, karakterisert ved, at anodeplaten og katodeplaten (7,9j 14,16) er forbundet med avstandsstykkene (1,12) ved sveising.

7. Elektrode som angitt i krav 6, karakterisert ved at forbindelsesstykker (8) er plassert mellom katodeplaten (9) og avstandsstykkene (1,12) og utgjores av et katodisk anvendbart metall.

8. Elektrode som angitt i krav 6, karakterisert ved at forbindelsesstykker (6) er plassert mellom anodeplaten (7) og avstandsstykkene (1,12) samé utgjores av titan eller et annet metall eller en legering med lignende anodiske egenskaper.

9. Elektrode som angitt i krav 6, karakterisert ved at forbindelsesstykker (6) er plassert mellom anodeplaten og avstandsstykkene (1,12)/ idet; kjernen (5) består av kobber eller aluminium og er belagt, med titan eller med et annet metall eller en legering med lic,nenr) anodiske egenskaper.