NO144066B - Elektrolysecelle for elektrolyse av vandige loesninger, saerlig av alkalimetallklorider, og fremgangsmaate til fremstilling av elektrolysecellen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektrolyseceller egnet for elektrolyse av vandige løsninger, og særlig celler innret-

tet for elektrolyse av vandige alkalimetallklorid-løsnin-

ger.

Elektrolyseceller har hatt utstrakt anvendelse i mange år

ved fremstilling av klor, klorater, klorider, saltsyre, natriumhydroksyd, hydrogen og andre lignende kjemikalier.

Under tiden har sådanne celler blitt utviklet i sådan grad

at det er oppnådd høy driftseffektivitet med hensyn til den anvendte elektriske kraft. Begrepet driftseffektivitet omfatter strømvirkningsgrad, spaltingsvirkningsgrad, energi-virkningsgrad, effekt-virkningsgrad samt spenningsvirknings-grad. Den seneste utvikling av sådanne elektrolytiske cel-

ler har gått ut på. å forbedre produksjons-kapasiteten for de enkelte celler samtidig som den høye driftseffektivitet bibeholdes. Dette har i stor utstrekning vært gjort ved modifisering eller omkonstruksjon av de enkelte celler samt økning av de strømverdier som de enkelte celler arbeider ved. Den økete produksjonskapasitet som oppnås for de enkelte celler som arbeider ved høyere strømkapasitet mu-liggjør høyere produksjonstakt for et gitt celle-gulvareal og nedsetter den nødvendige kapitalinvestering samt drifts-omkostningene pr, produsert enhet. '

Den seneste utvikling av elektrolyseceller har vært mot stør-re celleenheter med høy produksjonskapasitet og som er konstruert for å arbeide med høye strømverdier samtidig som det opprettholdes høy driftsvirkningsgrad. Innenfor visse driftsparametre vil cellens produksjonskapasitet bli høyere jo høyere strømverdier cellen er innrettet for å arbeide ved. Etter hvert som den tilsiktede strømverdi for en celle økes,

er det imidlertid viktig at høy driftsvirkningsgrad bibeholdes. Bare økning av størrelsen av komponentene i en celle beregnet på å arbeide ved lav strømverdi, vil ikke frembringe en celle som kan arbeide ved høyere strømverdier og frem-

deles bibeholde høy driftsvirkningsgrad. Tallrike konstruk-sjonsforbedringer må inngå i en elektrolysecelle med høy strømverdi for å oppnå at høy driftseffektivitet kan bibeholdes og høy produksjonskapasitet oppnås.

I de tidligste utførelser var klor/alkali-diafragmaceller konstruert for å arbeide ved relativt lave strømverdier på omkring 10.000 ampere eller mindre og hadde tilsvarende lav produksjonskapasitet. En typisk representant for sådanne celler er den såkaldt S-celle, som representerte et hoved-gjennombrudd i elektrokjemisk teknologi ved tidspunktet for cellens utvikling og innledende praktiske anvendelse. Denne S-celle ble senere forbedret ved en rekke videreutviklinger som for eksempel ved typene S-3, S-3A, S-3B, S-3C, S-3D, og S-4, hvorunder de forbedrete celler ble konstruert for å arbeide ved tiltagende høyere strømverdier, henholdsvis omkring 15.000, 20.000, 25.000, 30.000, 40.000, og oppover til 55.000 ampere, med tilsvarende høyere produksjonskapasiteter. Utførelse og driftsresultater for disse type S-celler er omtalt i Shreve, Chemical Process Industries, tredje utgave, side 233 (1967), McGraw-Hill; Mantell, Industrial Electro-chemistry, tredje utgave, side 434 (1959), McGraw-Hill; og. Sconce, Shlorine, Its Manufacture, Properties and Uses, A.C.S. Monograph, sidene 94-97 (1962), Reinhold. US-patentskrift nr. 2.987.463 omtaler en klor/alkali-diafragmacelle innrettet for å drives ved en strømverdi på omkring 30.000 ampere, og som er noe forskjellig fra nevnte serie av S-celler. US-patentskriftene nr. 3.464.912 og 3.493.487 omhandler klor/alkali-diafragmaceller konstruert for å arbeide ved en strømverdi på omkring 60.000 ampere.

på denne bakgrunn av .kjent teknikk er det et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en elektrolysecelle av ovenfor angitt art og som kan arbeide ved strømverdier på omkring 150.000 ampere og opptil 200.000 ampere med tilsvarende høyere produksjonskapasiteter, samtidig som høy

driftsvirkningsgrad opprettholdes. ■

Oppfinnelsen gjelder således en elektrolysecelle for elektrolyse av vandige løsninger, særlig av alkalimetallklorider,

og innrettet' for å kobles i serie med andre lignende celler, idet cellen omfatter et katodekammer med sidevegger av ledende metall, en katodisk samleskinne, katodefingre med støtteinnretninger, anoder med anodeholderanordhinger.

Elektrolysecellens særtrekk i henhold til oppfinnelsen be-står herunder i at den katodiske samleskinneanordning omfatter minst en innløps.samleskinne og flere samleskinnestrimler med innbyrdes forskjellige dimensjoner, idet innløpssam-leskinnen og samleskinnestrimlene er av godt ledende metall og elektrisk sammenkoblet, og samleskinneanordningen er i elektrisk kontakt med minst en sidevegg av katodekammeret.

Hver katodefinger omfatter ytre perforerte ledende metallplater forbundet med en innvendig støtteinnretning utført i ledende metall og elektrisk sammenkoblede stenger av godt ledende metall anbrakt på katodefingrenes støtteinnretninger, slik at det dannes innvendig gasshulrom i katodefingeren omkring støtteinnretningen, og katodekammeret inneholder et antall katodefingre som strekker seg hovedsaklig tvers over det indre av kammeret og er elektrisk koblet til innsiden av minst en sidevegg av kammeret, mens den katodiske samleskinneanordning er elektrisk koblet til yttersiden av samme sidevegg.

Anodehoideranordningen omfatter en godt ledende metallinnretning med et hovedsakelig trinnformet tverrsnitt som er sammensatt av plater anordnet ved siden av hverandre og med avtagende tverrsnitt i retning bort fra en kontaktflate, idet metallinnretningen er elektrisk forbundet med kontaktsteder på anodeplatene.

Den nye katodiske samleskinneanordning utnytter meget økonomisk den investerte kapital, særlig med hensyn til det godt ledende metall. Utformningen og de forskjellige relative dimensjoner av innløps-samleskinnen og det foreliggende antall samleskinnestrimler nedsetter i vesentlig grad

den mengde godt ledende metall som kreves i den katodiske samleskinneanordning, sammenlignet med tidligere kjent teknikk. Innløpssamleskinnen og de foreliggende samleskinnestrimler er i kraft av sin utformning og forskjellige relative dimensjoner således utført for å opprettholde en hovedsaklig likeartet strømtetthet over hele samleskinneanordningen.

Den katodiske samleskinneanordning og anholderanordningen kan være utstyrt med en innretning for tilslutning av en forbikoblings-leder når en inntilliggende elektrolysecelle fjernes fra den elektriske krets. Samleskinneanordningen og anholderanordningen kan også være utstyrt med kjøleor-ganer for å forhindre at temperaturen i disse anordninger stiger til skadelige nivåer, samt for å ytterligere nedsette den anvendte mengde godt ledende metall.

Fortrinnsvis er cellen konstruert slik at høyden av de forskjellige samleskinnestrimler som inngår i den katodiske samleskinneanordning ved forbindelsesflåtene mot sideveggen av katodekammeret hovedsakelig er lik høyden av katodefingrenes støtteinnretning ved fingrenes tilslutning til sideveggen av katodekammeret.

Katodefingrenes støtteinnretning omfatter herunder fortrinnsvis en bølgeformet ledende metallkonstruksjon som er forbundet med de perforerte metallplater ved hjelp av utstikkende ribber på metallkonstruksjonen, og er utstyrt med utstikkere på ytterflåtene av de utstikkende ribber, for tilslutning til de perforerte metallplater for dannelse av ytterligere hulrom for gass.

Den nye anodekonstruksjon omfatter en godt ledende metallinnretning med hovedsaklig flat og jevn overflate samt trinnvis avtagende tverrsnitt i retning bort fra samleskin-nene mellom cellene. Den godt ledende metallinnretning kan være en fast metallplate med den utforming som er beskrevet ovenfor eller den kan utgjøres av to eller flere godt ledende metallstykker, for eksempel i form av plater, med forskjellige innbyrdes dimensjoner og sammenstilt på sådan måte at de danner en strømtilførsel med trinnvis avtagende tverrsnitt, slik det er beskrevet ovenfor. Denne innretning av godt ledende metall har således forskjellige relative dimensjoner og er anordnet slik at den er i stand til å føre elektrisk strøm og bibeholde hovedsaklig ensartet strømtett-het gjennom anodeholderkonstruksjonen frem til elektriske kontaktflater mot anodebladene, uten vesentlig spenningsfall og med mest mulig økonomisk effektforbruk i anodeholderkonstruks j onen.

Den beskrevne anodeholderkonstruksjon utnytter investert kapital på gunstig måte ved opptimal utnyttelse av den mengde godt ledende metall som anvendes i konstruksjonen. Utformningen og de forskjellige relative dimensjoner av den godt ledende metallinnretning nedsetter i vesentlig grad den påkrevede mengde godt ledende metall som.behøves i anodeholderkonstruks jonen , sammenlignet med tidligere kjent teknikk. Den godt ledende metallinnretning er i kraft av sin utforming og sine forskjellige relative dimensjoner og-så vel egnet for å bibeholde hovedsaklig ensartet strømtett-het gjennom hele anodeholderkonstruksjonen.

Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for utførelse av et visst fremstillingstrinn ved tilvirkning av cellens katodeside og denne fremgangsmåte går ut på at stengene av godt ledende metall forbindes til katodefingrenes støtteinnret-ninger ved at samme type ledende metall som utgjør støtte-innretningene først sveises til stengene og enhver metallforkasting som skriver seg fra sammensveising av forskjelligartede metaller deretter korrigeres, hvoretter det ledende metall som er sveiset til stengene av godt ledende metall, sveises fast til det ledende metall i katodefingrenes støtteinnretninger, hvorved det oppnås fast mekanisk forbindelse mellom stengene av godt ledende metall og katodefingrenes støtteinnretninger hovedsakelig uten metallforkastning av sveiseforbindelsene.

Den nye elektrolysecelle i henhold til oppfinnelsen kan finne anvendelse ved mange forskjellige elektrolyseproses-ser. Elektrolyse av vandig løsning av alkalimetall-klorider er den viktigste anvendelse og oppfinnelsens elektrolysecelle vil derfor bli nærmere beskrevet under henvisning til en prosess av denne type. Denne beskrivelse bør imidlertid ikke forstås som en begrensning av elektrolysecellens anvendbarhet ,

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser et oppriss av en elektrolysecelle med en typisk katodisk samleskinneanordning i henhold til oppfinnelsen; Fig 2 viser et forstørret delsnitt gjennom cellen i fig. 1 langs planet 2 - 2 og viser den katodiske samleskinneanordning sett fra en annen side;

planet 2 - 2 og viser den katodiske samleskinneanordning sett

fra en annen side.

Fig. 3 viser forstorret en del av en planskisse av det veggom-sluttede katodekammer i cellen i fig. 1, og angir de innbyrdes stillinger av katodef ingr ene', Fig. h er et forstorret delsnitt og oppriss av katodefingrene og katodekammeret i cellen i fig. 3 langs snittplanet h- h og viser de innbyrdes stillinger for katodefingrene og anodebladene plassert ved enden av katodekammeret} Fig. 5 viser et forstorret oppriss av et snitt gjennom en katodefinger og katodekammeret i cellen i fig. 3 langs planet 5-5" og viser utformningen av det godt ledencfe metall som er anbragt på katodefingerens støtteinnretningj Fig. 6 er et oppriss av den motsatte side av katodefingerens holdeinnretning i fig. 5 og viser den synlige utforming av det godt ledende metall anbragt på stotteinnretningen\ Fig. 7 er et oppriss av en annen utfdrelse av katodefingerens stbtteinnretning og viser utformningen av det godt ledende metall som er anbragt på stotteinnretningen} Fig. 8 viser katodefingerens stotteinnretning i fig. 7 sett fra siden og i snitt langs planet 8-8 og viser også utformningen av det godt ledende metall som er anbragt på stotteinnretningen samt festemidler i form av knast eller pinne} Fig. 3) 't» 5", 6, 7 °g 8 viser, sett samlet, en typisk utforelse av katodefingerenes bæreanordning} Fig. 9 er en planskisse av en anodeholderkonstruksjon som kan anvendes i cellen i fig. 1, idet anodebladene for oversiktens skyld ikke er vis f, Fig. 10 er et oppriss av anodeholderkonstruksjonen i fig. 9 i snitt langs planet 10-10 og viser de godt ledende metallplater i detalj} Fig. 11 er en skisse av samme art som fig. 10 og viser i tillegg en understbttelseskonstruksjon for cellen} Fig. 12 er en planskisse av en anodeholderkonstruksjon som kan anvendes i cellen i fig. 1, idet anodebladene for oversiktens skyld ikke er vist} Fig. 13 er et oppriss av anodeholderkonstruksjonen i fig. 12 i snitt langs planet 13-13 og viser den godt ledende metallplate i detalj} og Fig. "1er en skisse av samme art som fig. 13 og viser i tillegg en understøttende konstruksjon for cellen.

To forskjellige metalltyper anvendes ved tilvirkning av de fleste komponenter eller deler som utgjor den nye elektrolysecelle i henhold til foreliggende oppfinnelse. En av disse metalltyper er et godt ledende metall. Den annen metalltype er et ledende metall med god holdfasthet og gode konstruksjonsegenskaper.

Uttrykket "godt ledende metall" anvendes i denne forbindelse for

et metall med lav motstand mot elektrisk stromgjennomgang og som således er en utmerket leder for elektrisk strom. Passende godt ledende metaller omfatter kobber, aluminium, solv og lignende samt legeringer av disse metaller. Det foretrukkete godt ledende metall er kobber eller en av dets godt ledende legeringer og enhver omtale av kobber i denne ansokning må forstås dithen at et hvilket som helst annet hensiktsmessig godt ledende metall kan benyttes i stedet for kobber eller noen av dets godt ledende legeringer, når dette er hensiktsmessig eller praktisk.

Uttrykket "ledende metall" benyttes her som et metall med moderat motstand mot elektrisk strømgjennomgang, men som fremdeles er en forholdsvis god leder for elektrisk strbm. Dette ledende metall .må i tillegg ha god holdfasthet og gode konstruksjonsegenskaper.

Passende ledende metaller av denne art omfatter jern, stål,

nikkel og lignende, samt legeringer av disse metaller, som f.eks. rustfritt stål.og andre kromstål, nikkelstål og lignende. Det foretrukkete ledende metall er et forholdsvis billig blott stål,, som heretter ganske enkelt vil bli betegnet som "stål", og enhver omtale av st.ål i denne ansokning skal tydes dithen at et hvilket som helst annet hensiktsmessig ledende metall kan anvendes i stedet for nevnte stål, når dette er hensiktsmessig eller praktisk.

Det godt ledende metall og det ledende metall'bor ha tilstrekkelig motstand eller beskyttelse mot korrosjon under drift av elektrolysecellen.

I fig. 1 er det vist en elektrolysecelle 11 som omfatter en korrosjonsbestandig plasthette 12, et veggomsluttet katodekammer 13 og en celleunderstottelse 1^. Topphetten 12 er anbragt ovenpå katodekammeret 13 og festet til dette ved hjelp av festeinnret-ninger (ikke vist). Tett forbindelse opprettholdes mellom topphetten 12 og katodekammeret 13 ved hjelp av en pakning. Katodekammeret 13 er anbragt på celleunderstottelsen 1<*>+ og festet til denne ved hjelp av festemidler (ikke vist). Tett forbindelse opprettholdes mellom katodekammeret 13 og celleunderstottelsen 1<>>+ ved hjelp av et elastomerisk tetningsinnlegg. Elektrolysecellen 11 er anbragt på ben 15 som anvendes som en bæreanordning for cellen.

Den katodiske samleskinneanordning 16 er tilsluttet på hvilken

som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveisning, til sideveggen 17 av stål i katodekammeret 13. Den katodiske samleskinneanordning 16 omfatter en innlopssamleskinne 18 av kobber samt flere samleskinnestrimler 195 21 og 22 av kobber,, idet innlops-samleskinnen og de forskjellige samleskinnestrimler er anordnet for å fore elektrisk strom og bibeholde hovedsakelig likeartet strømtetthet gjennom den katodiske samleskinneanordning 16 frem til elektriske kontaktflater på sideveggen 17 for katodekammeret 13.

Samleskinneanordningen 16 kan være utstyrt med en kjoleinnretning 23 som omfatter stålplater 2h, 25, 26 og 30, samt innlops- og utldpsåpninger 27 og 28 av stål og tilvirket på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveisning, for dannelse av nevnte kjdleinnretning. Kjdleinnretningen 23 er på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveisning, tilsluttet innldpssamleskinnen 18 og samleskinnestrimmelen 19. Et kjdle-middel, fortrinnsvis vann, bringes til å strdmme gjennom kjdleinnretningen 23 ved hjelp av en passasje gjennom innldps- og utldps-åpningen 27 og 28. Kjdleinnretningen 23 er anordnet forst og fremst for anvendelse når en elektrolysecelle ved siden av elektrolysecellen 11 kobles ut og fjernes fra den elektriske krets. Anvendelse av kjdleinnretningen 2h tillater anvendelse av vesentlig mindre kobber i den katodiske samleskinneanordning 16, hvilket resulterer i vesentlig nedsatt kapitalinvestering for kobber på katodesiden. Skjdnt kjdleinnretningen 23 forst og fremst er anordnet for anvendelse når en elektrolysecelle ved siden av cellen 11 kobles ut, kan denne kjdleinnretning 23 også anvendes under vanlig celledrift, enten for å kjole den katodiske samleskinneanordning 16 under perioder av strom-overbelastning eller for kontinuerlig kjdling av anordningen 16, for derved å muliggjdre ytterligere reduksjon av kobberforbruket i samleskinneanordningen 16 med tilsvarende nedsatt kapitalinvestering for kobber på cellens katodeside.

Innldps-samleskinnen 18 kan være utstyrt med stålkontaktplater

29 og 31, som gjor tjeneste som..kontaktstykker. Stålkontaktplatene 29 og 31 er forbundet med innldpssamleskinnen 18 på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved hjelp av skruer 32. Innldpssamleskinnen 18 og stålkontaktplatene 29 og 30 kan være

utstyrt med hull 33, som kan gjore tjeneste som midler for tilslutning av strdmledere mellom cellene for foring av strdm fra en inntilliggende celle, eller ledninger for strdmfdring fra en annen kilde til innldpssamleskinnen 18. Innldpssamleskinnen 18 og samleskinnestrimmelen 19 kan anvendes som en katodisk forbikoblingsskinne når den utstyres med hull 3<*>+ som kan tjene som midler for tilslutning av katodiske forbikoblingsledere, når en inntilliggende elektrolysecelle utkobles og fjernes fra den elektriske krets. Det er under denne utkoblingsprosess at kjdleinnretningen 23 kan vise seg mest anvendbar, idet den lindrer

temperaturen i den katodiske samleskinneanordning 16 fra å stige til nivåer som kan være skadelige for anordningen 16 eller andre komponenter i elektrolysecellen 11.

I fig. 2 er den katodiske samleskinneanordning 16 vist i en annen projeksjon, og beskrivelsen av denne figur omfatter videre beskrivelse av anordningens utformning og de forskjellige relative dimensjoner for de komponenter eller deler som utgjor anordningen 16, som ble beskrevet i fig. 1.

Den katodiske samleskinneanordning 16 omfatter en innlopsskinne 18 av kobber, samt flere samleskinnestrimler 19, 21 og 22 som også er av kobber. Disse samleskinnestrimler 19, 21 og 22 er forbundet med stålveggen 17 av katodekammeret 13 på hensiktsmessig måte, som f.eks. sveisinger 35, 37? 38 og M av kobbertL stål, samt innbyrdes på hvilken som helst hensiktsmessig måte, f.eks. ved sveisinger 36 og 39 av kobber mot kobber. Sveisemetallet er fortrinnsvis det samme metall som foreligger i samleskinnestrimlene, hvilket vil si kobber. Denne utforelse av forbindelsen mellom samleskinnestrimlene og sideveggen 17 nedsetter i hoy grad det påkrevete sveiseområde og medfdrer lavere elektrisk kontakt-motstand mot sideveggen 17 eller katodestålet. Innldpssamleskinnen 18 er tilsluttet samleskinnestrimlen 19 på hensiktsmessig måte, f.eks. ved hjelp av sveising h2 av kobber mot kobber, og innldpssamleskinnen 18 er tilsluttet sideveggen 17 likeledes på passende måte, f.eks. ved hjelp av stålblokker <1>+3. Innldpssamleskinnen 18 er

forbundet med stålblokkene U-3 på hensiktsmessig måte, f. eks. ved hjelp av en skruekombinasjon (ikke vist), og stålblokkene ^-3 er forbundet med sideveggen 17 for katodekammeret 13 på en passende måte, for eksempel ved sveisinger ho av stål mot stål. Stålkontaktplatene 29 og 31 er tilsluttet til innldpssamleskinnen 18 på en passende måte, f.eks. ved av skruer 32.

De ovenfor angitte forbindelser frembringer en katodisk samleskinneanordning hvori innldpssamleskinnen 18 og de forskjellige samleskinnestrimler 19, 21 og 22 er festet og innbyrdes elektrisk forbundet ved hjelp av sveiser 36, 37, 38, 39 og ^4-2, mens samleskinneanordningen 16 danner elektrisk kontakt med sideveggen 17 for katodekammeret 13 ved hjelp av sveiser 35", 37, 38, <1>+0 og <1>+1.

Katodefingrene <1>+<1>+ er anordnet i elektrisk kontakt med sideveggen 17 på hvilken som helst passende måte, for eksempel ved sveising av katodefingrenes støtteinnretning <1>+5 til sideveggen 17. En typisk katodefinger <1>+<1>+ er delvis vist. Katodefingeren <1>+<1>+ omfatter en stotteinnretning <1>+5 og gjennomhullete stålplater <1>+6 som er festet på passende måte, for eksempel ved sveising. Gjennomhullete stålplater <1>+7 'er tilsluttet på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveising, til de gjennomhullete stålplater <1>+6 og sideveggen 17, således at det dannes et periferisk kammer 1+8.

Hoyden av de forskjellige samleskinnestrimler ved kontaktpunktene mot sideveggen 17 er vanligvis i det vesentlige lik hoyden av katodefingrenes stotteinnretning ved deres festepunkt til sideveggen 17. Denne hdyde kan ytterligere defineres som mer enn omkring den halve hdyde av katodekammeret 13. Tykkelsen av samleskinne strimlene 21 og 22 er fortrinnsvis mindre enn tykkelsen av innldpssamleskinnen T8 og samleskinnestrimlen 19.

Katodefingrenes støtteinnretninger utgjdres fortrinnsvis av bdlge-strukturer tilvirket av ledende stålplater, men andre hensiktsmessige støtteinnretninger som f.eks. ledende metallstaver, plater, armerte plater og lignende, kan også anvendes. Katodefingrenes støtteinnretninger tjener den dobbelte arbeidsfunksjon at de for det fdrste understøtter og forsterker de gjennomhullete stålplater,'..og for det annet forer elektrisk strom til alle deler av disse stålplater med minst mulig elektrisk motstand.

De gjennomborete ledende metallorganer som anvendes for dannelse av katodefingrene og det periferiske kammer utgjdres fortrinnsvis av perforerte stålplater, men kan være stålskjermer. Andre hensiktsmessige gjennomborete ledende metallorganer som kan anvendes for dannelse av katodefingrene og det periferiske kammer, omfatter ledende metallgitter, maskenett, skjermer, tråd-vev eller lignende.

Det veggomsluttete katodekammer 13 er anbragt på celleunderstottelsen ^ h og festet til denne understøttelse ved hjelp av festemidler (ikke vist). Celleunderstottelsen 1<l>+ omfatter et elastomerisk tetningsinnlegg <*>+9 og en ledende anodeholder 5"1 ? °g er, hvis påkrevet, forsynt med en bærekonstruksjon 52. En tetning bibeholdes mellom katodekammeret 13 og celleunderstottelsen 1<>>+ ved hjelp av nevnte elastomeriske tetningsinnlegg ^+9.

I en typisk krets for elektrolyseceller fores den elektriske

strdm gjennom innbyrdes forbindelser (ikke vist) mellom cellene til innldpssamleskinnen 18 for den katodiske samleskinneanordning 16. Denne anordning 16 forer da elektrisk strdm med hovedsakelig likeartet strdmfordeling uten vesentlig spenningstap og med mest mulig dkonomisk effektforbruk i samleskinneanordningen 16. Denne hovedsakelig likeartete strdmtetthet bibeholdes over samleskinneanordningen 16 ved hjelp av utformningen og de forskjellige 'relative dimensjoner av innldpssamleskinnen 18 og samleskinne-' strimlene 19, 21 og 22. Elektrisk strdm fores således gjennom den katodiske samleskinneanordning 16 til elektriske kontaktflater på sideveggen 17 av katodekammeret 13, hvorfra strdmmen fordeles på. katodefingrene M+, og under disse forhold fores elektrisk strdm lett til alle deler av de gjennomhullete stålplater h6 med minst mulig elektriskmotstand gjennom katodefingrenes stdtte-innretninger <1>+5.

Den nye katodiske samleskinneanordning utnytter investert kapital best mulig ved optimalisering av den mengde kobber eller annet passende godt ledende metall som anvendes i samleskinneanordningen. Utformningen og de forskjellige relative dimensjoner av innldps-samleskinnen og de forskjellige samleskinnestrimler nedsetter i vesentlig grad den mengde kobber eller annet passende godt ledende metall som er påkrevet i samleskinneanordningen, sammenlignet med tilsvarende kjente anordninger. Innldpssamleskinnen eller -skinnene og de forskjellige samleskinnestrimler er også i kraft av sin utformning og forskjellige relative dimensjoner også innrettet for å fore elektrisk strdm på sådan måte at det bibeholdes hovedsakelig likeartet strdmtetthet over den katodiske samleskinneanordning.

Utformningen og dimensjonene av nevnte innlopssamleskinne og de forskjellige samleskinnestrimler kan variere i avhengighet av den stromverdi elektrolysecellen er beregnet for, og er også avhengig av et antall ytterligere faktorer, som f.eks. den onskete strøm-tetthet, ledningsevnen for det metall som anvendes, sveiseområdenes storrelse, tilvirkningsomkostninger og lignende.

Den nye katodiske samleskinneanordning medfører forbedret elektrisk ledningsevne til de mellomliggende områder av katodefingrene, hvorved det oppnås minimalt eller intet vesentlig spenningsfall langs samleskinneanordningen, med vesentlig- nedsatt forbruk av kobber eller annet egnet godt ledende .metall sammenlignet med kjente anordninger.

Den nye anordning gjor det mulig å konstruere elektrolyseceller i henhold til foreliggende oppfinnelse som en klor/alkali-diafragmacelle med hoy stromverdi omkring 150.000 ampere og opp til 200.000 ampere, samtidig som hoy driftsvirkningsgrad bibeholdes. Disse hoye strdmverdier medforer således hoy produksjonskapasitet, hvilket resulterer i hoy produksjonstakt for et gitt cellegulv-område samt nedsatte kapitalinvesteringer og driftsomkostninger.

I tillegg til å være i stand til å arbeide ved hoye strømstyrker, kan elektrolysecellen i henhold til foreliggende oppfinnelse også arbeide effektivt ved la vare strømstyrker, som f. eks. omkring 55-000 ampere, ved anvendelse av den nye katodiske samleskinneanordning.

I fig. 3 er det vist at katodefingrene hh er innesluttet av stål-vegger 17, 5^, 55 og 56 som utgjor et katode.kammer 13. Katodefingrene kh kan foreligge i et hvilket som helst antall, fra omkring 10 til omkring 50 eller flere, idet antallet fortrinnsvis er ca. 15 til <>>+0 og helst 20 til 30. Anodebladene (ikke vist) er anbragt mellom katodefingrene hh. Gjennomhullete stålplater ^+6 er forbundet på hvilken som helst hensiktsmessig måte, f.eks. ved sveising til katodefingrenes stdtteanordninger !+5. Stålplatene 53 er også festet på passende måte, for eksempel ved sveising,

til katodefingrenes støtteinnretninger ^5. Katodefingrene hh er forbundet med stålveggen 17 på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveising av stålplater 53 °g katodefingrenes

stotteinnretninger 1+5 til sideveggen 17. Perforerte stålplater k- 7 er forbundet ved sideveggene 17, 5^, 55 og 56, samt til de gjennomhullete stålplater 1+6 på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveising. De perforerte stålplater <1>+7 er anordnet langs de indre sidevegger av katodekammeret 13, og danner et periferisk kammer <1>+8 som gjor tjeneste som oppsamlingskammer for den hydrogengass som dannes ved katoden under elektrolyse-prosessen. Hydrogengass som utvikles ved katoden under elektrolysar ledes over katodef ingrene <1>+<1>+ til det periferiske kammer <1>+8, hvorfra gassen viderefores til et gassutslipp 57»

I fig. <1>+ er det vist at gjennomhullete stålplater 1+6 er festet

på passende måte, f.eks. ved sveising, til katodefingrenes stotteinnretning <1>+5. Stålplatene 53 er tilsluttet på hensiktsmessig måte, f.eks. ved sveising til stotteinnretningen <1>+5. En bære-innretning 58 er festet på passende måte, f.eks. ved sveising,

til katodefingrenes stotteinnretning <1>+5 og sideveggen 56 for katodekammeret 13 av stål. Perforerte stålplater <1>+7 er festet på en passende måte, for eksempel ved sveising, til de gjennomhullete stålplater 1+6 og sideveggene 17 og 56, for dannelse av det periferiske kammer 1+8. På grunn av den storre målestokk i denne figur, er det periferiske kammer 1+8 klarere vist. Katodefingrenes stotteinnretning <1>+5 kan være utstyrt med utstikkere 59 og de perforerte stålplater 1+6 kan være festet på passende måte, for eksempel ved sveising, til utstikkerne for derved å danne ytterligere hulrom for hydrogengass som dannes ved katoden under elektrolysen og skal viderefores til det periferiske kammer <1>+8.

Stålspissene 61 og stålplatene 53 er festet på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveising, til kobberstengene 62. Stålspissene 61 og stålplatene 53 er festet på passende måte, for eksempel ved sveising, til katodefingrenes stotteinnretning <1>+5 for derved å plassere kobberstenger 62 på stotteinnretningen.

Katodefingrenes stotteinnretning <1>+5 har fortrinnsvis en bolget struktur og er tilvirket av plates tål, men andre hensiktsmessige stotteinnretninger som f.eks. staser, plater, avstivete plater og lignende kan også anvendes. Katodefingrenes stotteinnretning <1>+5 tjener den dobbelte funksjon og for det forste understøtte og avstive de gjennomhullete stålplater 1+6, samt for det annet å fore elektrisk strom til alle deler av nevnte gjennomhullete stålplater 1+6 med minst mulig elektrisk motstand gjennom katodefingrenes stotteinnretning 1+5.

Det skal nå henvises til fig. 2 og <l>+, som viser det veggomhyllete katodekammer 13 anbragt på celleunderstottelsen 1>+ og festet til denne understøttelse ved festeorganer (ikke vist). Celleunderstottelsen 1<1>+ omfatter en ledende anodeholder 51 og, hvis dette er påkrevet, en passende bærekonstruksjon 52. En tetning er opp-rettet mellom katodekammeret 13 og understøttelsen 11+ ved hjelp av et elastomerisk pakningsinnlegg 1+9.

Anodebladene 72 er fortrinnsvis av meiaLl og elektrisk kontakt-forbundet med den ledende anodeholder 51 på passende måte, f.eks. ved hjelp av muttere og/eller bolter, sikrete utstikkere, knaster, sveising eller lignende. Katodefingrene <1>+<1>+ er anordnet i sådanne innbyrdes avstander at anodebladene 72 kan plasseres midt i mellom påfolgende katodefingre 1+1+, hvorved den onskete plassering på linje av anodebladene 72 og ka todef ingr ene 1+1+ opprettes.

Den elektrolysecelle 11 som er vist i fig. 2, 3 og <1>+ er særlig anvendbar for elektrolyse av losninger av alkalimetallklorider i sin alminnelighet, hvilket ikke bare gjelder natriumklorid,

men også kaliumklorid, litium-klorid, rubidium-klorid og cesium-klorid. Når elektrolysecellen 11 anvendes for elektrolyse av sådanne losninger, er cellen 11 utstyrt med et diafragma 71 som tjener til innbyrdes adskillelse av anolytt- og katolytt - avdelinger, således at klor dannes ved anoden og natriumhydroksyd samt hydrogen ved katoden. Diafragmaet 71 omfatter et væske - gjennomtrengelig, men halogenavvisende material som dekker stålplatene 1+6 som står i forbindelse med katodef ingrene 1+1+, samt de perforerte stålplater 1+7 som danner det periferiske kammer 1+8. Diafragmaet 71 utgjbres fortrinnsvis av asbestfibre anordnet på plass på yttersiden av de perforerte stålplater 1+6 og <1>+7. Elektrolysecellen 11 er innrettet for å muliggjøre anvendelse av mange diafragmatyper, omfattende asbestvev, asbestpapir, asbest-

flak og andre passende materialer kjent fer fagfolk på området.

De gjennomhullete stålplater <1>+6 som står i forbindelse med katodefingrene 1+1+, og de perforerte stålplater <1>+7 som danner det periferiske kammer 1+8 er gjennomhullete ledende metallorganer. Andre hensiktsmessige gjennomhullete, ledende metallorganer som kan anvendes for understøttelse av katodefingrene og dannelse av det periferiske kammer, omfatter ledende metallgittere, maskenett, skjermer, trådvev eller lignende.

I fig. 3 og 5 er visse detaljer som er beskrevet i de foregående figurer, klarere vist. Den katodiske samleskinneanordning 16 er tilsluttet yttersiden av sideveggen 17 for katodekammeret 13, mens de ender av katodefingrene 1+1+ som vender mot denne vegg er tilsluttet veggens innside i katodekammeret 13, på den måte eller de måter som er beskrevet i forbindelse med de foregående figurer.

Den annen ende av katodefingrene 1+1+ er fortrinnsvis plassert på fdlgende måte: Ytterkantene 63 av katodefingrenes stotteanord-ninger 1+5 er anbragt inntil stål-sideveggen <1>+5 for katodekammeret 13 av stål ved hjelp av stål-stottestykker 6*+, 65, 66 og 67. Stottestykkene 6<*>+ og 65 er festet på hvilken som helst passende måte, f.eks. ved sveising, til katodefingrenes stotteinnretninger 1+5 og h/iler mot stottestykkene 66 og 67, som i sin tur er festet på passende.måte, f. eks. ved sveising, tilsideveggen 55. Stottestykkene 61+ og 65 kan forbindes eller festes henholdsvis til stottestykkene 66 og 67, men det foretrekkes at stykkene 6<1>+ og 65 ikke festes, således at lineær termisk utvidelse og/eller sammentrekking fritt kan finne sted for katodef ingrene <1>+<1>+.

De perforerte stålplater 1+7 er festet på hvilken som helst hensiktsmessig måte, som f.eks. ved sveising, til hver sin sidevegg, henholdsvis 17, 5^, 55 °g 56, samt til de inntilliggende gjennomhullete stålplater 1+6 for dannelse av det periferiske kammer 1+8.

Kobberstengene 62 er fortrinnsvis av forskjellige lengder og er fortrinnsvis anbragt på katodefingrenes stotteinnretninger 1+5, slik det er vist i fig. 5. Stålspissene 61 er festet på hvilken som helst hensiktsmessig måte, som for eksempel ved sveising til endene 68 av kobberstengene 62, mens stålplaten 53 er festet på passende måte, f.eks. ved sveising, til rette ender 73 av kobberstengene 62 for dannelse av en katodesammenstilling 69 av kobber. Sammenstillingen 69 er festet til katodefingrenes stotteinnretninger 1+5 på passende måte, for eksempel ved sveising av spissene 61 og stålplaten 53 til stotteinnretningen1+5 av stål. Kobberstengene 62 kan således være anbragt på katodefingrenes stotteinnretninger <1>+5. Kobberstengene 62 har tilstrekkelige-,

men fortrinnsvis innbyrdes forskjellige lengder, for å bibeholde hovedsakelig likeartet stromtetthet i hver katodefinger M+. Kobberstengene 62 behover nodvendigvis ikke å være runde eller ha samme tverrsnitt langs hele sin lengde, men kan ha kvadratisk, rektangulært, heksagonalt, oktagonalt eller lignende tverrsnitt, samt varierende tverrsnitt langs lengdeutstréningen. Det er imidlertid viktig at kobberstengene 62 har tilstrekkelig lengde og tverrsnitt til å fore den nodvendige elektriske strom samt å bibeholde hovedsakelig likeartet stromtetthet i hver katodefinger <1>+<1>+ uten vesentlig spenningsfall og med mest mulig okonomisk effektforbruk i katodefingrene <1>+<1>+.

Anvendelse av et passende godt ledende metall, som for eksempel kobber, i ka todef ingrene 1+1+, slik det er angitt i fig. l+, 5 5 6, 7 og 8, antas å være en ny anvendelse av et hensiktsmessig godt ledende metall. Anvendelse av kobber i lignende fingre er omtalt i US-patentskrif tene 3.<i>+6<L>+.912 samt 3A93.<I>+87, men i disse skrifter foreslåes på ingen måte, og langt mindre beskrives, anvendelse av kobber i katodefingre for elektrolyseceller på den måte som er angitt ovenfor.

Den foretrukkete fremgangsmåte for plassering av kobberstengene

62 på katodefingrenes stotteinnretninger <1>+5 og i selve katodefingrene M+, er også ny. Stålspissene 61 er sveiset til endene 68 av kobberstengene 62 og stålplaten 53 er sveiset til de rette ender 73 av kobberstengene 62, således at det dannes en katodesammenstilling 69 av kobber. Enhver skjevhet i sveisingen av stålspissene 61 og stålplaten 53 til kobberstengene 62 rettes eller kompenseres for katodesammenstillingen 62 forbindes med katodefingrenes stotteinnretninger 1+5". Katodesammenstillingen 69 av kobber er festet til stotteinnretningene h5 ved sveising av stålspissene 61 og stålplaten 53 til katodefingrenes stotteinnretninger <!>+5 av stål. Kobberstengene 62 er derved anbragt på katodefingrenes stotteinnretninger <1>+5 og i selve katodefingrene hh. På denne måte utfores alle sveiser mellom kobber og stål for sveisingen av katodesammenstillingen 69 til katodefingrenes stotteinnretninger >+5, og enhver skjevhet som er oppstått under sveisingen kan effektivt elimineres.

De nye katodefingre gjor det mulig å konstruere en elektrolysecelle i henhold til oppfinnelsen på sådan måte at den kan arbeide som klor/alkali-diafragmacelle ved hoye stromverdier på omkring 150.000 ampere og oppover til omkring 200.000 ampere, samtidig som det bibeholdes hoy driftsvirkningsgrad. Disse hoye stromverdier gjor det mulig å oppnå hoy produksjonskapasitet, hvilket resulterer i hoy produksjonstakt for en gitt celle-gulvflate samt nedsatte kapitalinvesteringer og driftsomkostninger. I tillegg til at den er i stand til å arbeide med hoye stromverdier, kan oppfinnelsens elektrolysecelle også arbeide effektivt ved lavere stromverdier, som f.eks. omkring 55.000 ampere, ved anvendelse av de nye katodefingre.

I fig. 6 er det vist den motsatte side av katodefingerens stotteinnretning !+5, i forhold til den side som er vist i fig. 5, og den synlige plassering av kobberstengene 62 på stotteinnretningen er også vist.. Katodesammenstillingen 69 som omfatter kobberstenger 62, stålplater 53 °g stålspisser 61 , er vist anbragt på katodefingerens stotteinnretning !+5. Stotteinnretnirgen h- 5 kan være utstyrt med utstikkere 59, således at perforerte stålplater h6 på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveising, kan festes til utstikkerne 59 for frembringelse av ytterligere hulrom for hydrogengass som dannes ved katoden under elektrolysen, for viderefbring til det periferiske kammer h8. Utstikkere 59 er anbragt med innbyrdes mellomrom på katodefingerens stotteinnretning *+5 og bare et representativt avsnitt er vist i denne figur.

I fig. 7 og 8 er det vist en annen utførelse av en støtte-innretning for en katodefinger, samtidig som plasseringen av kobberstenger på stotteinnretningen også er vist. I denne utførelse omfatter stotteinnretningen 111 en stålplate 112 med utstikkende knagg- eller pinneinnretninger 113. Katodesammenstillingen 69 som omfatter kobberstenger 62, stålplater 53 og stålspisser 61, er vist anbragt på stålplaten 112 for stotteinnretningen 111, idet et avsnitt av stålplaten 112 er fjernet for plassering av stålplaten 53. Sammenstillingen 69 av kobber er tilsluttet katodefingerens støtteinn-retning 111 på hvilken som helst passende måte, for eksempel ved sveising av stålplaten 53 og stålspissene 61 til stålplaten 112. Gjennomhullete stålplater 46 kan festes på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved sveising, til stålpinneinnretningen 113, for derved å danne hulrom for hydrogengass som dannes ved katoden under elektrolysen og som skal videreføres til det periferiske kammer 48.

I fig. 9 og 10 er det vist en anodeholder-konstruksjon 74 som omfatter en kobberplate 75 samt en annen kobberplate 76, og kan også omfatte stålplater 77, 78, 79, 81, og 98 eller andre hensiktsmessige konstruksjonsdetaljer. Anodeholderkonstruksjonen 74 kan beskyttes mot korrosjon ved hjelp av et elastomerisk tetnings-innlegg 49. Kobberplatene 75 og 76 kan være utstyrt med feste 82 for anodebladene, og som kan anvendes for forbindelse av anodebladene 72 til kobberplatene 75 og 76.

Anodebladene 72 kan tilvirkes av et hvilket som helst elektrisk ledende material som kan motstå korroderende angrep av cellens forskjellige reaktanter og produkter som kommer i kontakt med anodebladene. Anodebladene 72 er fortrinnsvis av 'metall. Sådanne anodeblader 72 kan typisk tilvirkes av et så-kalt "ventilmetall", som for eksempel titan, tantal eller niob eller eventuelt legeringer av disse metaller hvor ventilmetallet utgjør minst 90% av legeringen. Overflaten av ventilmetallet kan gjøres aktiv ved hjelp av et belegg av ett eller flere edelmetaller, edelmetalloksyder eller blandinger av

sådanne oksyder, eventuelt med oksyder av ventilmetallet.

De edle metaller som kan anvendes, omfatter ruthenium, rho-dium, palladium, iridium og platina. Særlig foretrukkete metallanoder er anoder utført i titan og forsynt med et belegg av sammenblandet titanoksyd og ruthenium-oksyd på overflaten, slik et det beskrevet i US-patentskrift nr. 3.632. 498. I tillegg kan ventilmetallsubstratet være påført en mer elektrisk 'ledende metallkjerne for eksempel av aluminium, stål, kobber eller lignende.

Anodebladene 72 kan være festet til kobberplatene 75 og 76

på hvilken som helst hensiktsmessig måte, som for eksempel ved hjelp av muttere og/eller bolter, festede utstikkere, knaster, sveising eller lignende. En typisk fremgangsmåte for feste av anodebladene 72 til kobberplatene 75 og 76 kan finnes i US-patentskrift nr. 3.591.483.

En anodesamleskinne 97 kan fremstilles ved feste av stålkontaktplater 89 og 91 vtil kobberplaten 75 ved anvendelse av midler 85,idet nevnte stål- og kobberplater utstyres med hull 83 som kan gjøre tjeneste som midler for tilslutning av ledere for føring av elektrisk strøm fra en inntilliggende celler eller en annen strømkilde til anodesamleskinnen.97.

Fig. 10 viser at de sammenstilte kobberplater 75 og 76 hovedsakelig danner et trinnvis avtagende tverrsnitt. Kobberplatene 75 og 76 har innbyrdes forskjellige dimensjoner og er anbragt i sådan innbyrdes stilling at kobberplatene 75 og 76 er i stand til å føre tilstrekkelig elektrisk strøm ved hovedsakelig samme strømtetthet i anodeholderkonstruksjonen 74 frem til elektriske kontaktflater mot anodebladene 72, uten vesentlig spenningstap og med mest mulig økonomisk effektforbruk i anodeholderkonstruksjonen 74. Hovedsakelig ensartet strømtetthet oppnås ved en sådan sammenstilling av de forskjellige kobberplater 75 og 76 at det oppnås et samlet avtagende tverrsnitt i diskrete trinn,idet. elektrisk strøm tas hovedsakelig jevnt fordelt ut fra kobberplatene etter hvert som platenes samlede tverrsnitt avtar.

I en typisk krets for elektrolysecellen, fores elektrisk strdm gjennom tilfdrselsledere (ikke vist) til anodesamleskinnen 97

i anodeholderkonstruks jonen 7h. Elektrisk strom fores da med hovedsakelig likeartet stromtetthet gjennom anodeholderkonstruks j onen 7<*>+} uten vesentlig spenningstap og med mest mulig okonomisk effektforbruk i konstruksjonen 7h. Foring av tilstrekkelig elektrisk strom og opprettholdelse av hovedsakelig likeartet strdmtetthet i anodeholderkonstruksjonen 7<*>+ oppnås ved hjelp av utformningen og de forskjellige relative dimensjoner av kobberplatene 7? og 76. Elektrisk strdm fores således gjennom konstruksjonen 7h til elektriske kontaktflater hvor strdmmen fordeles på anodebladene 72 under sådanne forhold at strdm tilfores alle deler av bladene 72.

Den nye anodeholderkonstruksjon utnytter investert kapital på

best mulig måte, nemlig ved optimalisering av den mengde kobber eller annet hensiktsmessig godt ledende metall som anvendes i denne konstruksjon. Utforming og de forskjellige relative dimensjoner av kobberplatene nedsetter i vesentlig grad den påkrevete mengde av kobber eller annet hensiktsmessig godt ledende metall som anvendes i anodeholderkonstruksjonen, sammenlignet med kjent teknikk. Ved sin utformning og dimensjonering er også disse kobberplater egnet for å fore tilstrekkelig

■elektrisk strdm og bibeholde hovedsakelig likeartet strdmtetthet i anodeholderstrukturen.

Utformningen av og dimensjonene for kobberplatene kan variere i avhengighet av den dnskete stromverdi for elektrolysecellen, og kan også variere i avhengighet av et antall ytterligere faktorer, som for eksempel strdmtetthet, ledningsevnen for det anvendte metall, sveiseområdets stdrrelse, tilvirkningsomkostninger og lignende. Den nye anodeholderkonstruksjon medforer forbedret elektrisk ledningsevne frem til anodebladene, således at det oppnås minst mulig eller intet vesentlig spenningsfall langs anodeholderkonstruksjonen med et vesentlig nedsatt forbruk av kobber eller annet hensiktsmessig godt ledende metall, sammenlignet med kjent teknikk.

Den nye anodeholderkonstruksjon.gjor det mulig å konstruere elektrolysecellen i henhold til oppfinnelsen for drift som klor/ alkali-diafragmacelle med hoye stromverdier på omkring 150.000 ampere og opptil 200.000 ampere, samtidig som hoy driftsvirkningsgrad bibeholdes. Disse hoye stromverdier medforer hoy produksjonskapasitet, hvilket i sin tur resulterer i hoy produksjonstakt for et gitt celle-gulvareal samt nedsatte kapitalinvesteringer og driftsomkostninger. I tillegg til at cellen er i stand til å arbeide ved hoye stromverdier, kan den også drives effektivt ved lavere verdier, som for eksempel omkring 55.000 ampere, under anvendelse av den nye anodeholderkonstruksjon.

Anoderholderkonstruksjonen 7<*>+ kan være utstyrt med en kjdleinnretning 92. Kjolemidlet, som fortrinnsvis er vann, bringes til å strdmme gjennom kjdleinnretningen 92 ved innldp gjennom innldpsporten 92 og passasje gjennom væskefdrende midler 95. Etter innldpet gjennom innldpsporten 93 fores kjolemidlet langs stålplaten 87 inn i og gjennom kjdleutrustingen 96 og derpå

atter langs stålplaten 87. Kjolemidlet bringes så til å strdmme langs stålplaten 88 og derpå langs og rundt stålplaten 89. Kjolemidlet fores så langs den motsatte side av stålplaten 89 og så langs den motsatte side av stålplaten 88. Kjolemidlet bringes så til å strdmme langs den motsatte side av stålplaten 87 og strommer så ut gjennom utldpsåpningen 9^. De væskefdrende midler 95 kan være hvilke som helst passende fdringsinnretninger, for eksempel kobberrdr som forbinder kjdleutstyret 96 og kjdle-middelfdrende kanaler anbragt langs sidene og endene av stål-kontaktplaten.e 87, 88 og 89. Kjdleinnretningen 92 som er vist i .denne figur og beskrevet her, utgjor bare et eksempel på en typisk kjdleinnretning og oppfinnelsen er på ingen måte begrenset til den utfdrelse som er vist i foreliggende figur og beskrevet ovenfor.

Anvendelse av kjdleinnretningen 92 tillater anvendelse av vesentlig mindre mengde kobber i anodeholderkonstruksjonen 7^? hvilket resulterer i en vesentlig nedsettelse av behovet for investert kapital for anodekobber. Skjdnt kjdleinnretningen 92

er anordnet fortrinnsvis for anvendelse når en inntilliggende

elektrolysecelle kobles ut, kan denne innretning 92 også anvendes under vanlig rutinemessig drift av cellen, enten for å kjole anodekobberet under en hvilken som helst periodisk overbelastning eller for kontinuerlig kjøling av anodekobberet for derved å

oppnå ytterligere nedsetning av kobberforbruket i anodeholderkonstruks j onen 7^5 hvilket medforer tilsvarende nedsatt kapital-omkostninger i denne forbindelse.

En anode-forbikoblingsskinne 99 kan anordnes ved å forbinde stålkontaktplater 87 og 88 ved anvendelse av midler 86 til kobberplaten 75? idet nevnte stål- og kobber-plater utstyres med hull

&+ som kan tjene som midler for tilslutning av nevnte forbikoblingsskinne når en inntilliggende elektrolysecelle kobles ut og fjernes fra den elektriske krets. Det er under denne utkoblingsprosess at kjoleinnretningen 92 finner sin største anvendelse ved å hindre at temperaturen i anodeholderkonstruksjonen 7^ stiger til nivåer som medforer skade på konstruksjonen kh- eller andre komponenter i elektrolysecellen 11.

I fig. 11 er det vist en annen utforelse av anodeholderkonstruks j onen 7^5 idet den er utstyrt med en bærerkonstruksjon 52 som utgjor ytterligere understøttelse for konstruksjonen 7>+. Denne utforelse vil være fordelaktig og foretrekkes når anodeholderkonstruks jonen er tilvirket av et godt ledende metall,

som f.eks. kobber, som har utmerkete elektriske egenskaper, men relativt dårlige konstruksjonsegenskaper. Bærekonstruksjonen 5<*>2

kan tilvirkes av hvilke som helst passende konstruksjonsmaterialer, som for eksempel aluminium, jern, stål og lignende, samt legeringer av disse materialer, slik som rustfritt stål eller andre kromstål, nikkelstål og lignende, og som har tilstrekkelig styrke til å utgjore den bnskete understøttelse. Sådanne konstruksjonsmaterialer kan ha form av I-bjelker, T-bjelker, L-bjelker, U-bjelker og lignende. Bærekonstruksjonen 52 behøver imidlertid ikke å være utfort i metall, men kan også bestå av andre passende konstruksjonsmaterialer, som for eksempel betong, armert betong eller lignende.

I fig. 12, 13 og 1*+ er det vist en annen utforelse av anodeholderkonstruks jonen 7^ enn den som er angitt i fig. 9, 10 og 11. Beskrivelsen av fig. 9, 10 og 11 gjelder imidlertid også fig. 12, 13 og 1<*>+, idet det eneste som skiller de sistneute figurer fra de førstnevnte er ytterligere kobberplater 101 og 102, samt stålplater 103 og 10^-. Det er også et tillegg av en fjerde rekke anodeblader 72, samt en liten modifikasjon av kjoleinnretningen 92 og forbikoblingsskinnen 99.

Fig. 13 og 1<i>+ viser at de sammenstilte tverrsnitt av kobberplatene 75"? 76, 101 og 102 danner et samlet tverrsnitt i form av en hovedsakelig trinnformet, avstumpet rett trekant. Kobberplatene 75"} 76, 101 og 102 har innbyrdes forskjellige dimensjoner og er sammenstilt på sådan måte at kobberplatene 75) 76, 101 og 102 blir i stand til å fore tilstrekkelig elektrisk strom og å opprettholde hovedsakelig likeartet stromtetthet i anodeholderkonstruks j onen 7<*>+ frem til elektriske kontaktflater mot anodebladene 72, uten vesentlig spenningstap og med mest mulig okonomisk effektforbruk i konstruksjonen 7h.

Hovedsakelig likeartet stromtetthet oppnås ved den spesielle sammenstilling av de forskjellige tverrsnitt av kobberplatene 755 76, 101 og 102 til et sammenstilt tverrsnitt hovedsakelig i form av en trinnformet, avstumpet rett trekant, hvorfra elektrisk strom uttas fra kobberplatene etterhvert som platenes tverrsnitt avtar.

I en typisk krets for elektrolyseceller, fores den elektriske strom gjennom stromledere (ikke vist) mellom cellene til anodesamleskinnen 97 i anodeholderkonstruksjonen 7^. Elektrisk strom. av tilstrekkelig styrke og hovedsakelig likeartet stromtetthet fores så gjennom anodeholderkonstruksjonen 7^ uten vesentlig spenningstap og med mest mulig okonomisk effektforbruk i konstruksjonen 71+. Tilstrekkelig elektrisk strom oppnås og hovedsakelig likeartet stromtetthet bibeholdes i anodeholderstrukturen 7h ved hjelp av utformningen og de forskjellige relative dimensjoner av kobberplatene 75, 76, 101 og 102. Elektrisk strom fores således gjennom anodeholderkonstruksjonen 7h til elektriske kontaktflater hvor strommen fordeles på anodebladene 72, under sådanne forhold at strommen lett spredes til alle deler av anodebladene 72. Den nye anodeholderkonstruksjon utnytter investert kapital på best mulig måte ved anvendelse av optimal mengde av kobber eller annet hensiktsmessig godt ledende Metall i konstruksjonen. Den anvendte sammenstilling og de forskjellige relative dimensjoner av kobberplatene nedsetter i vesentlig grad den påkrevete mengde av kobber eller annet hensiktsmessig ledende metall i anodeholderkonstruksjonen sammenlignet med tilsvarende kjente konstruksjoner. På grunnlag av sin sammenstilling og forskjellige relative dimensjoner er kobberplatene også egnet til å fore tilstrekkelig elektrisk strom og å bibeholde hovedsakelig likeartet strdmtetthet gjennom hele konstruksjonen.

Sammenstillingen og dimensjoneringen av kobberplatene kan variere

i avhengighet av den onskete stromverdi for elektrolysecellen,

og er også avhengig av et antall ytterligere faktorer, som for eksempel strom.tetth.eten, ledningsevnen for det anvendte metall, sveiseområdets storrelse, tilvirkningsomkostninger og lignende.

Den nye anodeholderkonstruksjon gir forbedret elektrisk ledningsevne frem til anodebladene, hvorved det oppnås minst mulig eller intet vesentlig spenningsfall over anodeholderkonstruksjonen sammen med et vesentlig nedsatt forbruk av kobber eller annet hensiktsmessig godt ledende metall, sammenlignet med tilsvarende kjente konstruksjoner.

Den anodeholderkonstruksjon 7<*>+ som er vist i fig. 9-1^ kan være

en utforelse av den ledende anodeholder 51 som er vist i fig. 2

og h.

Den nye anodeholderkonstruksjon gjor det mulig å konstruere elektrolysecellen i henhold til foreliggende oppfinnelse for drift som klor/alkali-diafragmacelle ved hoye stromverdier på omkring 150.000 ampere og oppover til 200.000 ampere, samtidig som hoy driftsvirkningsgrad bibeholdes. Disse hoye stromverdier medforer således hoy produksjonskapasitet, hvilket i sin tur resulterer i hoy produksjonstakt for en gitt celle-gulvflate, samt redusert kapitalbehov og nedsatte driftsomkostninger. I tillegg til å være i stand til å arbeide ved hoye stromstyrker, kan oppfinnelsens elektrolysecelle også arbeide effektivt ved lavere stromverdier, som for eksempel 5"5".000 ampere, ved anvendelse av den..nye anodeholderkonstruks j on.

Folgende utforelseseksempel vil anskueliggjøre oppfinnelsens anvendelse i praksis.

EKSEMPEL.

Folgende data er typiske for de oppnådde driftsresultater ved den nye elektrolysecelle i henhold til foreliggende oppfinnelse ved en stromverdi .på 15"0.000 ampere. Disse driftsdata sammen-lignes med driftsdata for en mindre elektrolysecelle av kjent utforelse og med anodeblader av metall, idet sistnevnte celle arbeider med en stromverdi på 8!+.000 ampere. Begge elektrolyseceller er klor/alkali-diafragmaceller. •* Cellene kan drives med lavere innhold NaOH i cellevæsken. Dette vil medføre høyere strømvirkningsgrad.

De ovenfor angitte data viser at den nye elektrolysecelle i henhold til foreliggende oppfinnelse arbeider med hovedsakelig samme strømvirkningsgrad, spenning og øvrige driftsbetin-gelser som den mindre, kjente elektrolysecelle, og med samme anodestrømtetthet. Den nye elektrolysecelle i henhold til oppfinnelsen har en høyere produksjonstakt for en gitt celle-gulvflate, anvender mindre drifts-personale og medfører og-så lavere kapitalinvestering pr. tonn produsert klor.

Dette eksempel viser at en elektrolysecelle kan utføres for

å arbeide ved høy strømverdi for å gi høy produksjonskapasitet og høy produksjonstakt, samtidig som høy driftsvirkningsgrad bibeholdes.

Den nye elektrolysecelle i henhold tilforeliggende oppfinnelse kan imidlertid anvendes for mange andre formål. Det kan for eksempel fremstilles alkalimetall-klorater ved anvendelse av oppfinnelsens elektrolysecelle, idet den dannete natriumhydroksyd og klor kan bringes til ytterligere reaksjon utenfor cellen. I dette tilfelle kan løsninger med innhold av både alkalimetall-klorat og alkalimetall-klorid resirkuleres til elektrolysecellen for ytterligere elektrolyse. Elektrolysecellen kan anvendes for elektrolyse av saltsyre alene eller i kombinasjon med alkalimetall-klorid. Den nye elektrolysecelle i henhold til foreliggende oppfinnelse har således en høy anvendbarhet i forbindelse med de nevnte og mange andre vandige løsninger.

Claims (16)

1. Elektrolysecelle (11) for elektrolyse av vandige løs-ninger, særlig av alkalimetallklorider, og innrettet for å kobles i serie med andre lignende celler, idet cellen omfatter et katodekammer (13) med sidevegger (17, 54, 55, 56) av ledende metall, en katodisk samleskinne (16), katodefingre (44) med støtteinnretninger, anoder (71) med anodeholderanordninger (74), karakterisert ved at: (I) den katodiske samleskinneanordning (16) omfatter minst en innløps-samleskinne (18) og flere samleskinnestrimler (19, 21, 22) med innbyrdes forskjellige dimensjoner, idet innløpssamleskinnen (18) og samleskinnestrimlene er av godt ledende metall og elektrisk sammenkoblet, og samleskinneanordningen (16) er i elektrisk kontakt med minst en sidevegg (17) av katodekammeret (13), (II) hver katodefinger omfatter ytre perforerte ledende metallplater (46,47) forbundet med en innvendig støtteinn-retning (45) utført i ledende metall og elektrisk sammenkoblede stenger (62) av godt ledende metall anbrakt på katodefingrenes støtteinnretninger, slik at det dannes innvendig gasshulrom (48) i katodefingeren omkring støtteinnretningen, og katodekammeret (13) inneholder et antall katodefingre (44) som strekker seg hovedsakelig tvers over det indre av kammeret (13) og er elektrisk koblet til innsiden av minst en sidevegg av kammeret, mens den katodiske samleskinneanordning (16) er elektrisk koblet til yttersiden av samme sidevegg (17), (III) anodeholderanordningen (74) omfatter en godt ledende metallinnretning med et hovedsakelig trinnformet tverrsnitt som er sammensatt av plater (75, 76, 101, 102) anordnet ved siden av hverandre og med avtagende tverrsnitt i retning bort fra en kontaktflate (89), idet metallinnretningen er elektrisk forbundet med kontaktsteder på anodeplatene (72).

2. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at anodeholderanordningen (74) og/eller den katodiske samleskinneanordning (16) er utstyrt med en innretning (34) for tilslutning til en forbi-føringsleder, når en inntilliggende elektrolysecelle kobles ut og fjernes fra den elektriske krets.

3. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at anodeholderanordningen (74) og/eller den katodiske samleskinneanordning (16) er utstyrt med en kjøleinnretning.

4. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at katodekammeret (13) inneholder 10 til 50 katodefingre (44).

5. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at høyden av de forskjellige samleskinnestrimler (19, 21, 22) som inngår i den katodiske samleskinneanordning (16), ved forbindelsesflåtene mot sideveggen av katodekammeret (13) hovedsakelig er lik høyden av katodefingrenes støtteinnretning (45) ved fingrenes tilslutning til sideveggen av katodekammeret (13).

6. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at katodefingrenes støt-teinnretning av ledende metall omfatter en bølgeformet konstruksjon (45) .

7. Elektrolysecelle som angitt i krav 6, karakterisert ved at den bølgeformede ledende metallkonstruksjon (45) er forbundet med de perforerte metallplater (46) ved hjelp av utstikkende ribber på metallkonstruksjonen.

8. Elektrolysecelle som angitt i krav 7, karakterisert ved at den bølgeformede, ledende metallkonstruksjon (45) er utstyrt med utstikkere (59) på ytterflatene av de utstikkende ribber, for tilslutning til de perforerte metallplater (46) for dannelse av ytterligere hulrom for gass.

9. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at katodefingrenes støtte-innretning (111) av ledende metall omfatter en ledende metallplate (112) med knagg- eller pinneinnretninger (113) ,

10. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at stengene (62) av godt ledende metall er forbundet med katodefingrenes støtteinn-retninger (45) .

11. Elektrolysecelle som angitt i krav 10, karakterisert ved at stengene (62) av godt ledende metall har forskjellig lengdeutstrekning,

12. Elektrolysecelle som angitt i krav 10 eller 11, karakterisert ved at stengene (62) av godt ledende metall har forskjellige tverrsnitt.

13. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at det er anordnet støtte-stykker (64, 65, 66f 67) for å bringe katodefingrene (44) i stilling ved den sidevegg som ligger rett overfor den side - vegg som fingrene er forbundet med,

14. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at anodeholderanordningen omfatter en bærekonstruksjon (52) som er innrettet for å understøtte den godt ledende metallinnretning (75, 76, 101, 102) og utgjøres av en sammenstilling av formede metallstykker som sammen med metallinnretningen danner en enhet.

15. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at anodeholderanordningen er dimensjonert for også å understøtte andre deler av elektrolysecellen enn anoder.

16. Fremgangsmåte ved fremstilling av en elektrolysecelle (11) for elektrolyse av vandige løsninger, særlig av alkalimetallklorider, og innrettet for å kobles i serie med andre lignende celler, idet cellen omfatter et katodekammer (13) med sidevegger (17, 54, 55, 56) av ledende metall, en katodisk samleskinne (16), katodefingre (44) med støtteinnret-ninger, anoder (71) med anodeholderanordninger (74), og cellen videre har følgende særtrekk: (I) den katodiske samleskinneanordning (16) omfatter minst en innløps-samleskinne (18) og flere samleskinnestrimler (19, 21, 22) med innbyrdes forskjellige dimensjoner, idet innløpssamleskinnen (18) og samleskinnestrimlene er av godt ledende metall og elektrisk sammenkoblet, og samleskinneanordningen (16) er i elektrisk kontakt med minst en sidevegg (17) av katodekammeret (13); (II) hver katodefinger omfatter ytre perforerte ledende metallplater (46,' 47) forbundet med en innvendig støtteinn-retning (45) utført i ledende metall og elektrisk sammenkoblede stenger (62) av godt ledende metall anbrakt på katodefingrenes støtteinnretninger, slik at det dannes innven-dige gasshulrom (48) i katodefingeren omkring stotteinnretningen, og katodekammeret (13) inneholder et antall katodefingre (44) som strekker seg hovedsaklig tvers over det indre av kammeret (13), og er elektrisk koblet til innsiden av minst en sidevegg av kammeret, mens den katodiske samleskinneanordning (16) er elektrisk koblet til yttersiden av samme sidevegg (17) ; (III) anodeholderanordningen (74) omfatter en godt ledende metallinnretning med et hovedsakelig trinnformet tverrsnitt som er sammensatt av plater (75, 76, 101, 102) anordnet ved siden av hverandre og med avtagende tverrsnitt i retning bort fra en kontaktflate (89), idet metallinnretningen er elektrisk forbundet med kontaktsteder på anodeplatene (72), karakterisert ved at stengene (62) av godt ledende metall forbindes til katodefingrenes støtte-innretninger (45) ved at samme type ledende metall som ut-gjør støtteinnretningene først sveises til stengene (62) og enhver metallforkasting som skriver seg fra sammensveising av forskjelligartede metaller deretter korrigeres, hvoretter det ledende metall som er sveiset til stengene av godt ledende metall, sveises fast til det ledende metall i katodefingrenes støtteinnretninger, hvorved det oppnås fast mekanisk forbindelse mellom stengene av godt ledende metall og katodefingerens støtteinnretninger hovedsakelig uten metallforkastning av sveiseforbindelsene.