NO154467B

NO154467B - Cathode for AL Melting Electrolysis.

Info

Publication number: NO154467B
Application number: NO813982A
Authority: NO
Inventors: Tibor Kugler
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1981-11-24
Publication date: 1986-06-16
Also published as: NO813982L; ES269745U; NO154467C; YU278481A; ES269745Y; IT8125252A0; IT1139832B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en katode for smelteelektrolyse for fremstilling av aluminium, i form av en utbyttbar fuktbar faststoff-katode for en smelteelektrolysecelle, og det sær-egne ved faststoff-katoden i henhold til oppfinnelsen er at den består av et aluminid av i det minste et metall av gruppen bestående av titan,zirkonium, hafnium, vanadium, niob, tantal, krom, molybden og wolfram, uten bindefase av metallisk aluminium. The present invention relates to a cathode for melt electrolysis for the production of aluminium, in the form of an exchangeable wettable solid cathode for a melt electrolysis cell, and the special feature of the solid cathode according to the invention is that it consists of an aluminide of at least a metal of the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten, without a binding phase of metallic aluminium.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene. These and other features of the invention appear in the patent claims.

For fremstilling av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksyd løses dette i en fluoridsmelte som for den største del består av kryolitt. Det katodisk utskilte aluminium samler seg under fluoridsmelten på karbonbunnen i cellen hvorved overflaten av det flytende aluminium danner katoden. På anodeskinnen fest-ede, ved konvensjonelle fremgangsmåter av amorft karbon bestående anoder dykker fra oversiden ned i smeiten. På karbonanodene dannes ved den elektrolytiske spaltning av aluminiumoksydet oksygen som forbinder seg med karbonet i anodene til CC^- For the production of aluminum by electrolysis of aluminum oxide, this is dissolved in a fluoride melt which for the most part consists of cryolite. The cathodically separated aluminum collects under the fluoride melt on the carbon base of the cell, whereby the surface of the liquid aluminum forms the cathode. Anodes fixed to the anode rail, consisting of amorphous carbon by conventional methods, dive from the top into the smelt. On the carbon anodes, oxygen is formed by the electrolytic splitting of the aluminum oxide, which combines with the carbon in the anodes to CC^-

Elektrolysen finner generelt sted innen et temperaturområde på omtrent 940 - 970°C. I løpet av elektrolysen blir elektrolytten fattigere på aluminiumoksyd. Ved en nedre konsentrasjon på omtrent 1-2 vekt% aluminiumoksyd i elekrolytten kommer det til en såkalt anodeeffekt som foregår ved en spenningsforhøyning på omtrent 4 - 4,5 volt til 30 volt og mer. Senest ved dette tidspunkt må den av størknet elektrolyttmaterial dannede skor-pe brytes opp og aluminiumoksydkonsentrasjonen forhøyes ved tilsetning av ytterligere aluminiumoksyd (leirjord). The electrolysis generally takes place within a temperature range of approximately 940 - 970°C. During the electrolysis, the electrolyte becomes poorer in aluminum oxide. At a lower concentration of approximately 1-2% by weight of aluminum oxide in the electrolyte, a so-called anode effect occurs which takes place at a voltage increase of approximately 4 - 4.5 volts to 30 volts and more. At this time at the latest, the crust formed by solidified electrolyte material must be broken up and the alumina concentration increased by adding further alumina (clay).

Det er ved smelteelektrolyse for fremstilling av aluminium kjent å anvende fuktbare faststoffkatoder og derved er det fore-slått katoder av titandiborid, titankarbid, pyrolyttisk grafitt, borkarbid og ytterligere substanser, idet også blandinger av disse substanser, som f.eks. kan være sammensintret, anvendes. It is known in melt electrolysis for the production of aluminum to use wettable solid cathodes and thereby cathodes of titanium diboride, titanium carbide, pyrolytic graphite, boron carbide and further substances have been proposed, also mixtures of these substances, such as e.g. can be concentrated, used.

I forhold til konvensjonelle elektrolyseceller med en inter-polaravstand på ca. 6 - 6,5 cm frembyr katoder som kan fuktes med aluminium avgjørende fordeler. Det utskilte metall flyt-er allerede ved tildannelsen av et meget tynt sjikt over den katodeoverflate som vender mot anodeflaten. Det er derfor mul-ig å bortlede det utskilte flytende aluminium fra spalten mellom anode og katode og tilføre det til en utenfor spalten anordnet sump. På grunn av det tynne aluminiumsjikt på fast-stoffkatoden dannes ikke de fra den konvensjonelle elektrolyse velkjente uregelmessigheter med hensyn til tykkelsen av aluminiumsjiktet under innflytelsen av elektromagnetiske og konvensjonelle fenomener. Derfor kan interpolardistansen reduseres uten å ofre noe av strømtettheten, dvs. det opp- Compared to conventional electrolysis cells with an inter-polar distance of approx. 6 - 6.5 cm cathodes that can be wetted with aluminum offer decisive advantages. The separated metal flows already by the formation of a very thin layer over the cathode surface which faces the anode surface. It is therefore possible to divert the separated liquid aluminum from the gap between anode and cathode and supply it to a sump arranged outside the gap. Due to the thin aluminum layer on the solid cathode, the well-known from conventional electrolysis irregularities with respect to the thickness of the aluminum layer are not formed under the influence of electromagnetic and conventional phenomena. Therefore, the interpolar distance can be reduced without sacrificing any of the current density, i.e. the up-

nås pr. enhet redusert metall et vesentlig mindre energifor-bruk. reachable per unit reduced metal significantly less energy consumption.

En vesentlig forbedring i forhold til de i karbonbunnen av cellen fast forankrede fuktbare katoder medføres av DE-OS A significant improvement compared to the wettable cathodes firmly anchored in the carbon base of the cell is brought about by DE-OS

28 38 965 som foreslår faststoffkatoder av enkeltvis utbyttbare elementer med hver i det minste en strømtilførsel. Da fuktbare katodematerialer på basis av hårde metaller, som f.eks. borider, nitrider og karbider av titan, krom og hafnium er forholdsvis dyre, substitueres de utbyttbare faststoff katoder delvis. Etter DE-OS 30 24 172 fremstilles de utbyttbare elementer av to mekanisk stivt med hverandre for-budne, mot varmesjokk motstandsdyktige deler - en øvre del som rager fra smelteelektrolytten ned i det utskilte aluminium og en nedre del som er anordnet utelukkende i det flytende aluminium - av forskjellige materialer. Den øvre del be- 28 38 965 which proposes solid state cathodes of individually replaceable elements each with at least one power supply. Then wettable cathode materials based on hard metals, such as e.g. borides, nitrides and carbides of titanium, chromium and hafnium are relatively expensive, the replaceable solid state cathodes are partially substituted. According to DE-OS 30 24 172, the replaceable elements are produced from two mechanically rigidly interconnected, thermal shock-resistant parts - an upper part that protrudes from the molten electrolyte into the separated aluminum and a lower part that is arranged exclusively in the liquid aluminum - of different materials. The upper part be-

står i det minste i området ved overflaten, uforandret av med aluminium fuktbart material, mens den nedre del henholdsvis dens overtrekk består av et mot det flytende aluminium bestandig isolatormaterial. is at least in the area near the surface, unchanged by aluminium-wettable material, while the lower part or its covering consists of an insulating material resistant to the liquid aluminium.

Ytterligere forsøk har vist at det høye smeltepunkt av de Further tests have shown that the high melting point of the

to materialtyper gjør det nødvendig med en komplisert fremstillingsteknologi og derfor kan det uten problemer fremstilles bare enkle og forholdsvis små formdeler. Ytterligere two types of material make a complicated production technology necessary and therefore only simple and relatively small molded parts can be produced without problems. Additional

medfører sprøheten av materialene ikke sjelden mekaniske beskadigelser av de utflyttbare katodeelementer. the brittleness of the materials not infrequently causes mechanical damage to the removable cathode elements.

Den oppgave som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe utbyttbare faststoffkatoder med enkel fremstillingsteknologi og som fremviser en mindre sprøhet og likevel tilfredsstiller alle økonomiske og tekniske krav ved den moderne aluminiumelektrolyse. The task underlying the present invention is to provide replaceable solid cathodes with simple manufacturing technology and which exhibit less brittleness and yet satisfy all economic and technical requirements of modern aluminum electrolysis.

Denne oppgave løses ved den foreliggende oppfinnelse ved This task is solved by the present invention by

at katoden består av et aluminid av i det minste et metall av den gruppe som dannes av titan, zirkonium, hafnium, vanadium, niob, tantal, krom, molybden og wolfram, uten bindefase av metallisk aluminium. Ikke-aluminium-komponenten i aluminidet hører altså til grupper IV A, VA og/eller VI A i elementenes periodiske system. that the cathode consists of an aluminide of at least one metal of the group formed by titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten, without a binding phase of metallic aluminium. The non-aluminium component in the aluminide thus belongs to groups IV A, VA and/or VI A in the periodic table of the elements.

Aluminidene foreligger som individuelle binære forbindelser eller som ternære, kvaternære henholdsvis kvintære legeringer. Deres kjemiske og termiske motstandsevne tillater at de kan anvendes både i den smeltede elektrolytt og i smeltet aluminium, selv om de er begrenset oppløselig i sistnevnte. Denne løselighet synker imidlertid sterkt med synkende tem-peratur. The aluminides exist as individual binary compounds or as ternary, quaternary or quinternal alloys. Their chemical and thermal resistance allows them to be used both in the molten electrolyte and in molten aluminum, although they are limited in solubility in the latter. However, this solubility decreases strongly with decreasing temperature.

Ved arbeidstemperaturen for aluminiumelektrolysecellen, som ligger ved omtrent 950°C, ligger løseligheten av en metallisk ikke-aluminiumkomponent av aluminidet i flytende aluminium i størrelsesorden omtrent 1%. Katodeelementene utsettes så-ledes for en avlegering til det utskilte flytende aluminium er mettet med en eller flere av de metalliske ikke-aluminiumkomponenter. At the operating temperature of the aluminum electrolysis cell, which is about 950°C, the solubility of a metallic non-aluminum component of the aluminide in liquid aluminum is of the order of about 1%. The cathode elements are thus exposed to a dealloy until the separated liquid aluminum is saturated with one or more of the metallic non-aluminium components.

Katodeelementene av et aluminid kan anta hvilken som helst ønsket kjent form og de kan være tildannet av i holdere sam-menfattede underelementer, spesielt i form av loddrett an-ordnede plater eller staver. På grunn av avlegeringen av aluminidkatoden er imidlertid elementer som er fast forbundet med karbonbunnen ikke brukbare. Disse elementer må av økonomiske og tekniske grunner være utbyttbare. Da aluminidkatoder ikke bare kan sintres men også kan støpes, kan de egentlige katodeelementer og holderne også være tildannet med komplisert form og/eller i et stykke. Ved en ytterligere utførelsesform er aluminidkatoden i form av elementer anordnet i ildfaste mot smeltet aluminium bestandige holdere av isolatormaterial. The cathode elements of an aluminide can assume any desired known shape and they can be made of sub-elements assembled in holders, especially in the form of vertically arranged plates or rods. However, due to the dealloying of the aluminide cathode, elements firmly connected to the carbon base are not usable. These elements must be interchangeable for economic and technical reasons. As aluminide cathodes can not only be sintered but can also be cast, the actual cathode elements and holders can also be formed with a complicated shape and/or in one piece. In a further embodiment, the aluminide cathode in the form of elements is arranged in refractory holders made of insulating material resistant to molten aluminium.

Videre kan i stedet for katodeplater også aluminidkuler og/ eller aluminidkorn være rystet inn i elektrolysecellene og fordelt jevnt av badstrømmen. Eventuelt kan kuler henholdsvis korn, som utelukkende kommer i berøring med det flytende metall, også bestå av et tilsvarende isolatormaterial. Furthermore, instead of cathode plates, aluminide balls and/or aluminide grains can also be shaken into the electrolysis cells and distributed evenly by the bath current. Optionally, spheres or grains, which exclusively come into contact with the liquid metal, can also consist of a corresponding insulator material.

For alle geometriske former av katodeelementene er det av vesentlig betydning at aluminidet ikke inneholder noen bindefase av metallisk aluminium. Denne ville smelte ved arbeidstemperaturen av elektrolysecellen slik at katodeelementene i løpet av kort tid ville bli ødelagt. For all geometric shapes of the cathode elements, it is of essential importance that the aluminide does not contain any binding phase of metallic aluminium. This would melt at the working temperature of the electrolysis cell so that the cathode elements would be destroyed within a short time.

Metallene titan, zirkonium, hafnium, vanadium, niob, tantal, krom, molybden og/eller wolfram kan derimot være legert i over-støkiometrisk forhold med aluminidene, da deres smeltepunkt alltid ligger over elektrolysetemperaturen for aluminium. Disse metaller kan også anvendes som strukturelle deler i aluminidet, f.eks. som "honeycomb-struktur", som om-støpes henholdsvis omsintres med aluminidet. The metals titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and/or tungsten can, on the other hand, be alloyed in an over-stoichiometric ratio with the aluminides, as their melting point is always above the electrolysis temperature for aluminium. These metals can also be used as structural parts in the aluminide, e.g. as "honeycomb structure", which is recast or resintered with the aluminide.

De under elektrolyseprosessen utvaskede aluminider tilbake-vinnes fra det utskilte metall og kan på nytt anvendes for fremstilling av katodeelementer og derved oppstår et material-kretsløp med forholdsvis små tap. The aluminides washed out during the electrolysis process are recovered from the separated metal and can be used again for the production of cathode elements, thereby creating a material cycle with relatively small losses.

Av økonomiske grunner og på grunn av vitenskapelig grundige undersøkelser anvendes foretrukket titanaluminider som utbyttbare, fuktbare faststoffkatoder. Til tross for at mye er kjent på dette området benyttes i teknikken normalt bare titanlegeringer med noen prosent aluminium eller aluminium-legeringer med få prosent titan. Den med hensyn til leger-ingssammensetningen mellom TiAl og TiAl^ liggende Y-rase har vist seg som et meget godt katodematerial. Denne y-fase med 50 - 75 atom% (35 - 63 vekt%) aluminium er karakterisert ved TiAl^-nåler innleiret i en grunnmasse av TiAl. En på aluminium rikere legering ville ikke bare, som nevnt, på- For economic reasons and due to scientifically thorough investigations, titanium aluminides are preferably used as exchangeable, wettable solid cathodes. Despite the fact that much is known in this area, normally only titanium alloys with a few percent aluminum or aluminum alloys with a few percent titanium are used in the technique. The Y-race, which lies between TiAl and TiAl^ with respect to the alloy composition, has proven to be a very good cathode material. This γ-phase with 50 - 75 atom% (35 - 63% by weight) aluminum is characterized by TiAl^-needles embedded in a base mass of TiAl. An alloy richer in aluminum would not only, as mentioned, on-

virke stabiliteten av faststoffkatodene, men også påvirke arbeidsbetingelsene for elektrolysecellen nagativt. affect the stability of the solid state cathodes, but also negatively affect the working conditions of the electrolysis cell.

Fra fasediagrammene for Ti-Al-legeringer i den tidligere fag-litteratur kan det konstateres at smeltepunktene for y-fasen ligger mellom 1340 og 1460°C. Disse forholdsvis lave smelte-punkter tillater at formlegemer av aluminidene kan fremstilles både på smeltemetallurgisk og pulvermetallurgisk måte. From the phase diagrams for Ti-Al alloys in the previous specialist literature, it can be established that the melting points for the y-phase lie between 1340 and 1460°C. These relatively low melting points allow shaped bodies of the aluminides to be produced both by melt metallurgy and powder metallurgy.

Ved arbeidstemperaturen for cellen på ca. 950°C utgjør løse-ligheten av titan i flytende aluminium omtrent 1, 2%. Det på katodeelementene utskilte aluminium vil altså avlegere titanaluminid-elementene til deres titaninnhold er anriket til 1,2%. Derved oppløses pr. tonn elektrisk utskilt aluminium omtrent 30 kg faststoff-katodematerial. Ved en TiAl^-katode betyr dette et forbruk av 11,15 kg titan pr. tonn fremstilt aluminium. Anvendes katodeplatene parallelle med undersiden av karbonanodene avlegeres i praksis titanaluminidet til omtrent 50% av den opprinnelige tykkelse. At the working temperature for the cell of approx. At 950°C, the solubility of titanium in liquid aluminum amounts to approximately 1.2%. The aluminum deposited on the cathode elements will therefore deposit the titanium aluminide elements until their titanium content is enriched to 1.2%. Thereby dissolves per tonne of electrically separated aluminum approximately 30 kg of solid cathode material. With a TiAl^ cathode, this means a consumption of 11.15 kg of titanium per tonnes of aluminum produced. If the cathode plates are used parallel to the underside of the carbon anodes, in practice the titanium aluminide is deposited to approximately 50% of the original thickness.

Ved en anodebytting bringes 60 kg katodeelementer inn i elektrolysecellen som hensiktsmessig danner en dimensjonsmessig enhet tilsvarende arbeidsflaten av katoden. Før innleggingen av de nye katodeelementer må restene, i det foreliggende til-felle 30 kg av katoderestene fjernes far elektrolysecellen. When an anode is replaced, 60 kg of cathode elements are brought into the electrolysis cell, which appropriately form a dimensional unit corresponding to the working surface of the cathode. Before inserting the new cathode elements, the residues, in this case 30 kg of the cathode residues, must be removed from the electrolysis cell.

Disse rester tilføres direkte anlegget for fremstillingen av aluminidkatodene. These residues are supplied directly to the plant for the production of the aluminide cathodes.

Eksempel 1 Example 1

Det ved elektrolyse fremstilte aluminium, som ved siden av 1,2% titan inneholder de vanlige forurensninger, bringes inn i en varme-oppbevaringsovn og for dette anvendes de vanlige innretninger. I denne ovn nedsettes temperaturen av det flytende metall langsomt til omtrent 700°C. Det ved tempera-turnedsettelsen utkrystalliserende TiAl- har en densitet på 3,31 g/cm 3og synker derfor til bunnen i det lettere flytende aluminium. Med kjente midler, som kipping av ovnen, avsug-ing av det flytende metall eller sentrifugering, separeres aluminium som ennå inneholder 0,2% titan fra bunnfallet. Om nødvendig kan aluminiumet behandles med elementært bor, en bor-aluminiumlegering eller en borforbindelse, som f.eks. kaliumborfluorid, hvorved titaninnholdet i det utskilte aluminium kan nedsettes til 0,01 vekt% ved utfelling av tit-anet som titanborid. The aluminum produced by electrolysis, which besides 1.2% titanium contains the usual impurities, is brought into a heat storage furnace and for this the usual devices are used. In this furnace, the temperature of the liquid metal is slowly reduced to approximately 700°C. The TiAl that crystallizes during the lowering of the temperature has a density of 3.31 g/cm 3 and therefore sinks to the bottom in the lighter liquid aluminium. Using known means, such as tilting the furnace, suctioning off the liquid metal or centrifugation, aluminum which still contains 0.2% titanium is separated from the precipitate. If necessary, the aluminum can be treated with elemental boron, a boron-aluminium alloy or a boron compound, such as e.g. potassium boron fluoride, whereby the titanium content in the separated aluminum can be reduced to 0.01% by weight by precipitation of the titanium as titanium boride.

Det ved avkjøling av aluminiumet til 700°C dannede bunnfall av TiAl^ inneholder også små mengder av metallisk aluminium, som fjernes ved en passende behanlding, f.eks. en syrevask-ing. Ønskes en mer titanrik legering enn TiAl^ idet den for aluminidkatode anvendbare fase går til TiAl, kan aluminium fjernes ved klorering. Det utvundne titanaluminid overføres til det samme anlegg for fremstilling av katoder som de oven-for diskuterte katoderester. Eksempler på slike anlegg er innretninger for formstøpning eller pulvermetallurgisk form-givning, som tillater fremstilling av de ønskede katodeformer. The precipitate of TiAl^ formed by cooling the aluminum to 700°C also contains small amounts of metallic aluminium, which is removed by a suitable treatment, e.g. an acid wash-ing. If a more titanium-rich alloy than TiAl is desired, since the phase usable for the aluminide cathode is TiAl, aluminum can be removed by chlorination. The extracted titanium aluminide is transferred to the same facility for the production of cathodes as the cathode residues discussed above. Examples of such facilities are devices for mold casting or powder metallurgical shaping, which allow the production of the desired cathode shapes.

De mindre men likevel uunngålige titantap kan kompenseres The smaller but still unavoidable titanium losses can be compensated

ved tilsetning av titandioksyd til elektrolytten, til aluminiumoksydet eller til behandlingsvæskene i aluminiumoksyd-fabrikken. by adding titanium dioxide to the electrolyte, to the aluminum oxide or to the treatment fluids in the aluminum oxide factory.

Eksempel 2 Example 2

Analogt med titanaluminidkatodene kan katodeelementer av andre aluminider fremstilles og anvendes ved aluminiumelektrolysen: Analogous to the titanium aluminide cathodes, cathode elements of other aluminides can be produced and used in aluminum electrolysis:

Eksempler på geometriske utførelsesformer for aluminid-katodeelementene i henhold til oppfinnelsen er illustrert i tegningen. Fig. 1 og 2 viser skjematiske vertikalsnitt av aluminidkatoder forbundet med bærerplater. Examples of geometric embodiments for the aluminide cathode elements according to the invention are illustrated in the drawing. Figs 1 and 2 show schematic vertical sections of aluminide cathodes connected to carrier plates.

Varianten i henhold til fig. 1 viser en i det vesentlige rektangulær aluminid-katodeplate 10 med parallelt med anode-undersiden forløpende dekkflate 12. Anordningen av et vindu 14 forbedrer strømningsbetingelsene i elektrolytten. På undersiden fremviser platen 10 en svalehale 16 som kan inn-føres i en tilsvarende utsparing i bærerplaten 18 av iso-lerende material. Denne bærerplate 18 forblir ved den arbeidende elektrolysecelle alltid i området for det flytende metall. Støttekonstruksjonen for bærerplaten er utform-et slik at platene ikke kan forskyves i sideretningen. The variant according to fig. 1 shows a substantially rectangular aluminide cathode plate 10 with cover surface 12 running parallel to the underside of the anode. The arrangement of a window 14 improves the flow conditions in the electrolyte. On the underside, the plate 10 displays a dovetail 16 which can be inserted into a corresponding recess in the carrier plate 18 of insulating material. With the working electrolysis cell, this carrier plate 18 always remains in the area of the liquid metal. The support structure for the carrier plate is designed so that the plates cannot be displaced laterally.

En ytterligere variant av aluminidkatodeplaten 20 illustreres i fig. 2. Både utformingen av et vindu 22 som også den av-fasede underside er på den ene side bestemt til å innspare fuktbar material og på den annen side å optimalisere strø-ningsforholdene i badet. Platen 20 er festet ved hjelp av en i sentrum nedover-rettet fortsettelse 24 i en bære- henholdsvis støtteplate 26. A further variant of the aluminide cathode plate 20 is illustrated in fig. 2. Both the design of a window 22 and the chamfered underside are on the one hand intended to save wettable material and on the other hand to optimize the bedding conditions in the bathroom. The plate 20 is fixed by means of a downwardly directed continuation 24 in the center in a carrier or support plate 26.

Claims

1. Replaceable, wettable solid state cathode for a melting electrolysis cell for the production of aluminium, characterized in that the cathode consists of a cathode plate (10, 20) respectively of a layer of unshaken spheres and/or grains of an aluminide of at least one metal from the group consisting of of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten, without a binding phase of metallic aluminium.

2. Solid cathode as stated in claim 1, characterized in that the cathode plate (10, 20) respectively the spheres and/or the grains consist of a titanium aluminide of the y phase which lies between TiAl and TiAl^.

3. Solid cathode as stated in claim 1, characterized in that the non-aluminium components in the cathode plate (10, 20) or the spheres and/or grains are alloyed with the aluminides in an overstoichiometric ratio.

4. Solid cathode as stated in claims 1-3, characterized in that the cathode plate (10, 20) consists of individual replaceable elements.

5. Solid cathode as stated in claim 4, characterized in that the working surfaces (12) of the cathode plates (10, 20) have approximately the same horizontal dimensions as the anode working surfaces.

6. Solid cathode as stated in claim 4 or 5, characterized in that the working surfaces (12) of the cathode plate (10, 20) are parallel to the corresponding surfaces of the anode.