NO752886L - - Google Patents

Description

Elektrodekonstruksjon

Denne oppfinnelse vedrører en elektrodekonstruksjon som hovedsakelig skal brukes . i et bipolart elektrolyttapparat av filterpressetypen for elektrolyse av en vandig oppløsning av halogenid.

Angående elektrolyttapparater av filterpressetypen har oppfinnerne tidligere tilveiebragt et apparat for fremstilling av alkalimetallklorid, halogenid eller perklorat (japansk patent 734 615), hvor lekkasjen av elektrisk strøm som vanligvis forekom i apparater av denne type, er praktisk talt fullstendig eliminert ved hjelp av en enkel tetning anbragt i det område hvor lekkasjen vanligvis finner sted, med nedsatt elektrolysespenning som følge samt forenklet montering, fritt valg av apparatets kapasitet og andre fordeler. Man har imidlertid funnet i det nevnte apparat at det fremdeles er plass til ytterligere forbedringer, fordi med grafitt benyttet som elektrodemateriale opptrer foruten vanskeligheter ved fremstilling av stort dimensjonerte eller tynne elektroder også vanskeligheter med en reduksjon av spenning og/eller elektrisk virkningsgrad som følge av at elektrodeflaten dekkes med gasser frembragt ved elektrolyse, avleiring av skall på katoden og kanalisering av elektrolyttstrømmen som passerer elektrolysekammeret.

Når et metall benyttes istedenfor grafitt som elektrodemateriale, er det mulig i motsetning til grafitt å fremstille en stor eller tynn elektrode, men materiale som hensiktsmessig kan benyttes som elektroder, enten katode eller anode, har man hittil ikke fremskaffet i Selvom to metaller som ikke kan forbindes med hverandde ved-hjelp av vanlig sveiseteknikk og som kan brukes som elektrode, f.eks. titan og jern, kan disse forarbeides til en sammensatt plate eller laminatplate ved eksplosiv sveising. For å gjøre overflaten aktiv av en elektrode som er fremstilt av en slik sammensatt metallplate, er det imidlertid nødvendig å påføre et aktiveringsmiddel på elektroden ved plettering eller belegging og deretter å varmebehandle ved en høy temperatur. De termiske påkjenninger som følger med en slik varmebehandling, forårsaker uunngåelig deformering av basisplaten av den sammensatte metallplate, slik at det blir vanskelig å opprettholde jevn avstand mellom elektrodene og å sikre væsketett og gasstett sammensetning av eléktrolyttcellene..

En hensikt med denne oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en metallisk elektrodekonstruksjon til bruk hovedsakelig i bipolare elektrolyttceller av filterpressetypen.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å forbedre pro-duktiviteten pr. gulvflateenhet av eléktrolyttcellene.

Man vil forstå av den følgende beskrivelse at elektro-dekonstruks j onen ifølge oppfinnelsen kan benyttes ikke bare i forbindelse med eléktrolyttcellene av filterpressetypen, men også med andre bipolare elektrolyttceller som har planflate elektroder.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser i demontert tilstand elementer i en elektrolyttcelle av filterpressetypen av den art som er beskrevet i japansk patent 734 615. Fig. 2A viser et snitt gjennom en elektrode ifølge en utførelse av oppfinnelsen, fig.2B og fig. 2C viser endel av elektroden sett forfra hhv. bakfra, mens fig. 3 viser i parallellperspektiv og med partier av delene skåret bort en elektrolysecelle av filterpressetypen som omfatter elektroden ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 2A, 2B og 2C og hvor figuren illustrerer sammensetningen eller monteringen. Fig. 4A og 4B illustrerer strømtilførselssystemet til en bipolar elektrolyttcelle av den type som er vist i det japanske patent 734 615, fig. 5 illustrerer forbindelsen med tilførsel og bortførsel av elektrolytt. Fig. 6A viser endel av en elektrode ifølge fig. 2A, 2B og 2C til-hørende en bipolar enhet og utstyrt med avstandsstykke for fast-gjøring i elektrolysecellen ifølge fig. 1, fig. 6B viser et snitt langs linjen a-a på fig. 6A, og fig. 6C viser et snitt langs linjen b-b på fig. 6A. Fig. 7A viser i grunnriss et parti av en bipolar enhet som vist på fig. 6A, hvor det er anordnet en tetning, fig. 7B viser et snitt langs linjen c-c på fig. 7A, og fig. 8A, 8B, 9A, 9B, 10A og 10B viser henholdsvis i grunnriss og snitt eksempler på monopolare enheter, som er vist anordnet i en monopolar anode 12 omfattende en monopolar enhet på den andre side vist på fig. 1 og elektroden 6' på fig. 4A, hvor elektrodekon struksjonen ifølge oppfinnelsen er benyttet. Fig. 11 viser i parallellperspektiv en elektrolyttcelle av filterpressetypen, hvor elektrodekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen, såsom elektroden 6

på fig. 4A benyttes.

Den første utførelse av oppfinnelsen angår en elek-trodekonstruks j on som hovedsakelig skal brukes i elektrolyttceller av filterpressetypen og går ut på at en elektrode anbringes i en rist eller et gitter eller en duk på i det minste en side av en antikorrosiv og ledende basisplate med et passende mellomrom mellom dem, og hvor elektroden og gitteret sveises sammen på flere steder enten direkte eller gjennom et forbindelsesstykke.

Oppfinnelsen kan komme til anvendelse ikke bare i en monopolar konstruksjon, men også i en bipolar konstruksjon omfattende en aktivert basisplate som anode og en katode i form av et gitter eller en duk anordnet parallelt og i avstand fra basisplaten, eller i en bipolar konstruksjon omfattende en aktivert basisplate av titan som anode (titan kan brukes som katodemateriale, men dette er ikke å anbefale på grunn av den høye overspenning) og en katode i form av en rist eller et gitter anbragt i avstand fra basisplaten. Oppfinnelsen kan også brukes i en bipolar konstruksjon omfattende en basisplate, en anode og en katode hvor begge elektroder er i form av gittere eller rister eller duker og er plassert på hver sin side av basisplaten i avstand fra samme .

Materialet for elektroden ifølge oppfinnelsen kan velges fra korrosjonsbestandige og ledende metaller med tilstrek-kelig mekanisk styrke og mer spesielt kan basisplaten være fra 0,5 til 10 mm tykk og i de fleste tilfelle være fremstilt av titan, tantal eller zirkonium eller legeringer av disse metaller som hovedkomponent eller som metallplater kledd med disse metaller og den fremstilte basisplate kan være overflateaktivert om nød-vendig. Anoden kan være fremstilt av titan, tantal eller zirkonium eller legeringer som omfatter disse metaller som hovedkomponenter og være aktivert på overflaten. Katoden kan være fremstilt av jern,nikkel, rustfritt stål eller legeringer som inneholder disse metaller som hovedkomponenter og kan være overflateaktivert om nødvendig. Aktiveringen kan utføres på en av de kjente måter. For den bipolare konstruksjon er en kombinasjon av titanbasisplate med aktivert titankatode og jernanode fordelaktig sett fra økonomisk synspunkt.

Ved utførelsen ifølge oppfinnelsen er en elektrode i form av et gitter eller en rist plassert i en passende avstand fra basisplaten og elektroden og basisplaten er forbundet med hverandre på en rekke steder. På denne måte kan elektrodens basisplate fungere som støtte for elektroden, som skillevegg mellom elektrolysesonene og som strømfordeler til elektroden, og elektrolytten og gassene kan passere gjennom mellomrommet mellom elektroden og basisplaten. Sammenlignet med konvensjonelle celler av den bipolare type, særlig de kombinerte typer, er fordelen ved ut-førelsen ifølge oppfinnelsen hovedsakelig å finne i reduksjon av spenningsfallet gjennom elektroden og deretter i det forhold at'gasser som dannes raskt kan fjernes fra elektrodeflaten og føres bort fra elektrolysekammeret. Videre kan det virksomme elektrode-overflateareal økes opp til to ganger arealet av en flat plateelektrode. Spenningsøkningen som følge av avleiring av skall på elektroden (særlig katoden)og tildekhing av elektroden med gasser kan bringes ned til et minimum og endelig må nevnes at ettersom hver individuell elektrode kan fremstilles tynn med nøyaktige di-mensjoner, kan en anordning med' et bestemt antall slike elektroder anbringes i en mindre celletank enn det har vært vanlig, slik at utnyttelsesgraden pr. gulvflateenhet økes.

De dannede gasser forlater raskt elektrodeflaten for

å komme inn i rommet mellom elektroden og basisplaten og sprednin-gen av gassene skjer raskere, særlig når elektroden er i form av et gitter, hvor gasstrømmen akselereres langs banen dannet mellom gitterets vertikale staver. Det er faktisk funnet at spennings-økningen i elektrodekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen i forhold til en flat plateelektrode er redusert med 200 millivolt ved en strømtretthet på 2 0 anp./dm 2. Em passende diameter for stavelementene

som gitteret består av, eller for tråden som danner duken, er fra 1 til 100 mm avhengig av mekanisk styrke, elektrisk motstand og flatearealøkningen som tillates eller kreves. Selv om tverr-snittsformen ikke er kritisk, foretrekkes staver eller tråder med sirkulært tverrsnitt , da disse er lettest å få tak i. I en elektrode i form av gitter er det ønskelig å anordne stavelementene i elektrolyttens og de dannede gassers strømningsretning, dvs. i vertikalretningen..

Ved en annen utførelse av denne oppfinnelse er elektroden ved sveising forbundet med basisplaten ved hjelp av flere mellom dem anordnede bindeelementer. Ved bruk av bindeelementer kan overflaten av en elektrode i form av gitter eller duk aktivi-seres effektivt før den settes sammen til en elektrodekonstruksjon og deretter festes nøyaktig til basisplaten. Et bindeelement i form av en stang eller plate kan også tjene som et avstandsstykke. Dét kan tilveiebringes det nødvendige bindemateriale. Ved hensiktsmessig valg av anordningen av festepunktene eller bindepunk-tene er det mulig å .oppnå en jevn fordeling av strømtilførsel over og gjennom hele elektrolytten.

Med "gitterform" eller "ristform" menes ikke bare en konstruksjon hvor mønsteret består av rette elementer, men også

en konstruksjon hvor elementene kan være kurveformede. Med ut-trykket "duk" menes ikke bare en på vanlig måte vevet eller knyt-tet vaierduk, men også andre nettlignende konstruksjoner og like-så strekkmetallgittere eller duker.

Ved en annen utførelse av denne oppfinnelse benyttes en belagt metallplate fremstilt ved eksplosjonssveising som bindeelement. Når en elektrode og en basisplate ikke kan forbindes med hverandre ved hjelp av direkte sveising, som tilfelle er med en kombinasjon av jern og titan, er det mulig å forbinde disse to metaller ved å benytte en mellomanordnet belagt metallplate som bindeelement. I dette tilfelle skal overflatene av elektroden og basisplaten aktiveres før sveisingen. Hvis aktiveringen skulle utføres etter sveisingen, kunne det forekomme at konstruksjonen slår seg som følge av termiske påkjenninger under varmebehandlin-gen. Sveisingen kan utføres på vanlig måte. Titan kan forbindes med titan ved hjelp av elektrisk sveising i en ihert gassatmosfære.

Ved enda en utførelse av oppfinnelsen benyttes elektroder med mindre høyde enn basisplatens for dannelse av strøm-ningssoner med laminær strømning av elektrolytten i elektrodekon-struks jonens øvre og/eller nedre endeparti. En høydeforskjell på 20 til 200 mm kan f.eks. tilveiebringes mellom endenivåene for elektroden hhv. basisplaten. I celler av filterpressetypen skjer tilførsel og bortførsel av elektrolytten i det vesentlige lokalt. Ved dannelse av en laminær strømningssone kan dødrom eller bakev-jer elimineres og det sikres en ensartet strømningshastighet for elektrolytten langs elektrodens overflate og dermed forbedres virkningsgraden med hensyn til spenning og/eller strøm.

Elektrolyttceller av filterpressetypen har den ulempe at elektrolysevirkningen reduseres på grunn av konstruksjonen på de steder som svarer til elektrodens omkrets og at det oppstår elektrokjemisk korrosjon som følge av lekkasjestrømmer eller kje- misk korrosjon på det steder hvor elektroden presses ned direkte ved hjelp av en tetning.

i samsvar med et annet trekk ved oppfinnelsen består derfor omkretspartiet av elektroden av elektrodebasisplatens del som er iner.t overfor elektrodereaksjonen som ikke har vesentlig del i den elektrolytiske virkning, og hvor elektroden presses ned ved hjelp av en tetning, men gjennom et avstandselement anordnet ved de respektive deler. Derfor kan den elektrokjemiske korrosjon og elektroden som følge av lekkasjestrømmen unngås nesten fullstendig og den kjemiske korrosjon av elektroden kan også reduseres bemerkelsesverdi. Avstandselementet bidrar dess-uten til å hindre klaringskorrosjonen fordi elektrolytten strøm-mer gjennom mellomrommet langs avstandselementet.

Avstandselementet er fremstilt av et korrosjonsbestandig materiale valgt blant gummi, polyvinylklorid, plastmaterialer, titan, tantal osv., og er forbundet med elektrodens basisflate ved hjelp av korrosjonsbestandig klebemiddel, såsom epoxylim eller vinylkloridlim.

I monopolare konstruksjoner i samsvar med oppfinnelsen har man et teknisk problem, nemlig at konstruksjonens tykkelse må reduseres for å oppnå en kompakt utførelse av den elektrolytiske celle, videre må fremgangsmåten for væsketetning for den elektriske ledningsdel forenkles og endelig må det ohmiske spen-ningsfall (ohmic drop) holdes så langt nede som mulig. Derfor er -en strømledende ledningsdel utført av en korrosjonsbestandig elektrisk leder som er forenet og utjevnet med elektrodedelen av den monopolare konstruksjon og samleskinnen samt en gjennomgående åpning for ifylling og tømning av elektrolytten er anordnet der. Den elektriske strømlederdel blir også den side av strømningsbanen som' er dannet ved denne sammen med slissen av tetningen. Ved en slik konstruksjon opptrer den elektrokjemiske korrosjon adskillig raskere på de steder som ligger nærmere den gjennomgående åpning selv om nesten ingen elektrokjemisk korrosjon kan sees på den elektriske strømlederdeler i nærheten av elektrodedelen. Grunnen til dette ansees å være lekkasjestrøm frembragt av elektrolytten i gjennom-føringsåpningen.

I samsvar med en annen utførelse av oppfinnelsen er det tilveiebragt en monopolar konstruksjon hvor de ovenfor om-talte ulemper er unngått ved at det er anordnet en elektrisk strømningslederdel av en korrosjonsbestandig elektrisk leder som er forenet og utjevnet med elektrodedelen beliggende rundt elektrodedelen, hvor det er tilveiebragt utsparingshull som er større enn delen som danner strømningsbanen for fylling og tøm-ning av elektrolytten sammen med pakningen ved den øvre hhv. den nedre side av den elektriske strømlederdel,og det er anordnet korrosjonsbestandige isolerende plater som har gjennomføringshull innenfor hver utsparingsåpning og det er anbragt en samleskinne på den ene side av den elektriske strømlederdel. Med hensyn til strømtilførselen til elektrodedelen og styrken i en monopolar konstruksjon, er det ønskelig at endeflaten av den korrosjonsbestandige, isolerende plate er plassert 20 - 100 mm utenfor begrensningslinjen for den effektive elektrolyseflate. Lengden av væskebanen er i alminnelighet 100- 500 mm. Begrensningen av den del hvor elektrokjemisk korrosjon opptrer, er påvirket ved en elektrisk motstand som er avhengig av tverrsnittet og lengden av væskebanen, men er i alminnelighet opp til halvparten av lengden av strømningsbanen. Det er ingen elektrokjemisk korrosjonsvirk-ning. Alternativt kan den korrosjonsbestandige isoleringsplate begynne ved begrensningslinjen for den effektive elektrolyseflate.

Som beskrevet ovenfor er utsparingsåpningen hvori en isoleringsplate er anbragt, nødvendigvis større enn den del som danner en passasje for fylling og tømning av elektrolytten med tillegg for tetningen. Mer bestemt skal utsparingen være minst 10 mm større. Da denne elektrolysecelle er bygget opp ved at flere deler er lagt oppå hverandre og bundet tett sammen hvoretter monteringen reises, er det fordelaktig under håndteringen å feste isoleringsplaten ved hjelp av epoxylim, polyesterlim eller annet korrosjonsbestandig lim, selv om isoleringsplaten even-tuelt bare kan settes inn i utsparingsåpningen (uten liming).

Den nevnte korrosjonsbestandige isoleringsplate må kunne motstå en temperatur på minst 70°C. Således kan isoleringsplaten fremstilles av slike materialer som f.eks.polyvinylklorid, polyvinylidenklorid, polyfluoretylenharpiks, hard gummi, polyes-ter, polypropylen, epoxyharpiks o.l.

Ifølge oppfinnelsen dekker tetningen som danner elektrolysekammeret og passasjen for fylling og tømming av elektrolytten både den elektriske strømlederdel av en korrosjonsbestandig elektrisk leder og den korrosjonsbestandige isoleringsplate for tilveiebringelse av effektiv væsketetning. Selv om væsken under drift skulle trenge gjennom fra nevnte del, er den elek triske motstand av væsken i gapet ved festestedet for denne del meget liten. Derfor er det praktisk talt ingen mulighet for elektrokjemisk' korrosjon. Videre har elektrokonstruksjonen den bemerkelsesverdige egenskap at den har meget liten tykkelse som i en monopolar konstruksjon, og spenningsfallet som følge av kontaktmotstand er liten på grunn av de store kontaktflater med samleskinnen. Fremgangsmåten for å lede en elektrisk strøm til elektrodedelen er meget enkel og ohmisk fall kan reduseres da et forbindelsespunkt ved hjelp av kontakt kan unngås.

På fig. 1 på tegningene er med 1 betegnet en elektroderamme fremstilt av polyvinylklorid eller annet elektrisk isolerende materiale og forsynt med flere hull 3 langsetter omkretsen for gjennomføring av klembolter 2. I rammens 1 nedre parti finnes et gjennomgående hull 4 med forutbestemt størrelse for til-førsel av elektrolytten og i rammens øvre parti finnes et tilsvarende gjennomgående hull 5 for bortførsel av elektrolytten og de dannede gasser. I rammens sentrale åpning 10 er det anbragt en elektrode hvis tykkelse er lik eller noe mindre enn rammens og som sitter trangt i åpningen med sine fire kanter i tett anlegg med åpningskantene og slik at elektrodens sider er i samme plan som rammens. Med 7 er på figuren betegnet et tetningselement fremstilt av polyvinylklorid eller annet isolerende materiale og som har et hull 3' for klembolten, et hull 4' for elektrolyttinn-føring og et hull 5' for bortføring av elektrolytten og gassene. Hullenes plassering og størrelse svarer til tilsvarende hulls i rammen 1. Tetningen 7 har slisseformede utsparinger 8 og 9 som henholdsvis forbinder den sentrale åpning 10 i rammen 1 med hullet 4' for tilførsel av elektrolytten og hullet 5' for bortfør-sel av elektrolytten og gassene..

En elektrolytisk celleenhet 11 er dannet ved at tetningen er anbragt mellom to tilstøtende elektroderammer 1 som

hver bærer en elektrode 6' slik at tetningen kan komme i tett anlegg med elektroderammene 1 og en del av elektrodene. Flere cel-leenheter 11 er plassert side mot side med en monopolar katode og en monopolar anode ved endene, slik at det er dannet en celleblokk 11'. Flere slike celleblokker 11' er klemt sammen ved hjelp av klembolter eller andre innretninger for dannelse av et sett med elektrolyseceller med en forutbestemt kapasitet. Med 12 er betegnet en katodeplate fremstilt av jern eller annet metall som er anbragt ved hver ende av en blokk med celler 11'

eller et sett av celler og tjener også som en forsterkning under sammenklemming av cellene. Katoden kan være lik.elektroden 6

med en forsterkningsplate på yttersiden.

En alkalisk metallkloridoppløsning benyttet som elektrolytt mates inn gjennom et elektrolyttinnløp 13 i det nedre parti av katodeplaten 12 ved celleblokkens ende og føres til en mat-ningspassasje for elektrolytten dannet ved matningshullene 4 og 4' hhv. i elektroderammen 1 og tegningen 7 og renner gjennom slissene 8 inn i enhetscellene 11.

Elektrolytten og de gasser som danner seg i cellene, passerer slissen 9 og når utløpshullene 5 og 5 ' for å forlate systemet gjennom et utløp 16 for elektrolytt og gass anordnet i ka-todeplatens øvre parti.

Den elektriske strøm føres inn i systemet fra en klem-me 17 for å strømme gjennom en katodeplate 6' og deretter gjennom de suksessive bipolare elektroder som er blitt polarisert til katoder og anoder, med den følge at elektrolysen av alkalimetall-kloridet i hver enhetscelle 11 kommer i gang og strømmen forlater systemet gjennom en katodeklemme 18 i katoden 12.

Fig. 4A viser et antall elektroder 6' anbragt i hver sin elektroderamme 1 anordnet side mot side med en elektrode 6 som bærer en elektrodeklemme ved hver ende av monteringen for dannelse av en celleblokk 11', hvor enhetscellene dannet mellom hver elektrode er forbundet i serie. Katoden kan være en metallplate som i utførelsen ifølge fig. 1. Et større antall blokker 11' er videre koblet i serie for å danne en blokkgruppe. Elektrisk strøm tilføres på en slik måte at den samme polaritet opprettholdes på hver annen elektrodeklemme, hvilket resulterer i bipolare elektrolyseceller i hver blokk. Det er således mulig å tilveiebringe et sett med blokker som er elektrisk koblet parallelt og som har en hvilken som helst ønsket kapasitet.

Den elektriske strøm kommer inn i den sentrale monopolare anode og forgrenes i to like deler som hver strømmer gjennom et antall enhetsceller som danner en celleblokk og forlater monteringen gjennom monopolare katoder anbragt ved begge ender av monteringen. Et sett med elektrolytiske celler er dannet ved at det er anordnet flere blokker side mot side hvoretter blokkene er klemt sammen.

Teoretisk kan lekkasjestrømmen bringes på et minimum ved riktig innstilling av bredden og lengden av slissene 8 og 9 i tetningen 7. En mer praktisk fremgangsmåte for nedsettelse av lekkasjestrømmen består i at det anordnes hver to eller flere av matningspassasjene 14 for elektrolytten , dvs. en oppløsning av alkalimetallklorid og avløpspassasjen 15 for elektrolytten, som vist på fig. 5, og hver annen matningssliss 8 og utløpssliss 9 forbindes med nevnte passasjer for forlengelse av lekkasjebané-lengden for strømkretsen, slik at den elektriske motstand i kret-sen økes.

Et eksempel på den bipolare elektrodekpnstruksjon som vist på fig. 2A, 2B og 2C skal forklares nærmere nedenfor.

På figurene er en elektrodebasisplate av titan beteg-, net med 19, en anode er betegnet med 20 og er fremstilt av et antall titanskinner 22 som er sveiset vinkelrett på fire skinner 21 av titan, med påfølgende aktivering av deres overflate, og hvor

23 er en katode dannet ved sammensveising av et antall jernskin-ner 25 vinkelrett på et flattjern 24, og 26 er bindeelementer av en belagt metallplate av titan-jern fremstilt ved eksplosjonssveising. Som det fremgår av tegningene, danner anoden 20 og katoden 23, som er utført med mindre lengde enn basisplaten 19, mellomrom 27 og 28 ved elektrodens nedre hhv. øvre ende. Sten-gene eller stavene 21 er sveiset fast til en side av basisplaten 19, mens katodeskinnenes 25 begge ender er sveiset til jernsidene 31 av bindeelementene 26, slik at det er dannet gap eller mellomrom 29 hhv. 30. Bindeelementenes titansider 32 er sveiset til den andre side av basisplaten 19. Fig. 3 viser et eksempel på ai aihetscelle av f ilterpressetypen som omtalt i det ovenfor nevnte japanske patent 734 615 montert sammen under anvendelse av elektrodekonstruksjonen 6' av den type som forklart ovenfor. Elektrisk isolerende rammer 1 utstyrt med elektrodekonstruksjoner 6'i sentralåpningen og tetninger 7 er alternerende anordnet side mot side for dannelse av en blokk som ved hver ende har en monopolar elektrode (ikke vist på fig. 3). Flere slike blokker er boltet sammen. På fig. 3 er gjennomføringene for tilføring og bortføring av elektrolytt betegnet med 4 hhv. 5 og slissene for tilførsel og bortførsel av elektrolytten'med 8 hhv. 9. Slissene er utformet i tetningen 7. Elektrisk strøm (2i) tilføres gjennom den monopo<l>are anode som vist på fig. 4B og forgrenes i to like deler, hvor hver del av strømmen passerer et antall n enhetsceller og forlater monteringen gjennom en monopolar katode ved hver ende av samme. Et sett elektrolytiske celler er dannet ved at et antall m blokker med celler er koblet sammen. På fig. 6A, 6B, 6C, 7A og 7B er det med 1 betegnet en elektrisk isolerende elektroderamme, hvorav et antall skal settes sammen med mellomlagte tetninger 7. Rammens 1 sentrale åpning 10 er utstyrt med en basisplate 19 som på hver side bærer en elektrode. Som nevnt ovenfor er basisplaten 19 fremstilt av et metall som er inert overfor elektrolysereaksjonen, f.eks. titan. Med 19' er betegnet det parti av basisplaten som ligger mellom elektroderammen 1 og elektroden 6'. Partiets 19' bredde kan f.eks. være 10 til 50 mm. Som vist på tegningen er avstandselementer 35 anordnet på tasisplatepartiet 19' for dannelse av klaringer el- . ler mellomrom 33 hhv. 34 mellom rammen 1 og avstandselementet og mellom avstandselementet og elektroden 6<1>. Avstandselementet 35 har utsparinger 36 som tjener som væskepassasje. Den væsketetten-de tetning 7 har slisser 8 og 9 i sitt øvre hhv. nedre parti. Når elektroderammene 1 er satt sammen med mellomlagte tetninger 7, vil utsparingene 36 i avstandselementet 35 samt slissene 8 og 9 i tetningene 7 innta den samme relative stilling og tetningen 7 og rammen 1 klemmes sammen ved avstandselementets 35 topp, slik at det er dannet et antall elektrolysekammere.

Tilførsel og bortførsél av elektrolytten skjer ved hjelp av et tilførselshull 4 og et utløpshull 5"anordnet hhv. i det øvre og nedre parti av elektroderammen. Elektrolytten føres • fra hullet 4 gjennom slissen 8 i tetningen 7 til elektrolysekammeret. Elektrolytten stiger sammen med dannet gass opp til slissen 9 og forlater systemet gjennom utløpshullet 5. Da avstandselementet 35 har en utsparing 36 som åpner mot det område av basisplatepartiet 19' som danner klaringene 33 og. 34 mellom elektroderammen 1 og elektroden 6<1>, kan samme atmosfære som i elektrolysekammeret opprettholdes rundt elektrodens basisplateparti 19' fordi elektrolytten strømmer gjennom mellomrommene. Strømmen som lekker gjennom gapet mellom elektroderammen 1 og elektrodens basisplate 19, kan reduseres til et minimum som følge av fastklem-ningen ved toppen av elektroderammen 1 og sammenklemningen av av-standselementene 35 og tetningene 7. Også lekkasjemotstanden er stor, fordi elektrodens basisplate 19 som er inert overfor elek-trolysereaks jonen, er forlenget utenfor elektrodens 6' omkrets. Den elektrokjemiske korrosjon som er en følge av lekkasjestrømmen, kan derfor unngås nesten fullstendig. Også den kjemiske korro sjon er liten, fordi elektroden 6' ikke er i direkte kontakt med tetningen 7. Da elektrolytten strømmer gjennom klaringene 33 og 34, kan gapkorrosjon unngås når en oksyderende atmosfære opprettholdes. Elektroden ifølge oppfinnelsen utmerker seg således ved flere betydelige fordeler.

Fig. 8A,8B,9A,9B,10A,10B og 11 viser en monopolar konstruksjon, hvor en elektrisk strømlederdel 40 av en korrosjonsbestandig elektroleder som er forbundet med og avplanert med en elektrodedel 6, ligger rundt elektrodedelen 6, som vist. Utsparinger 37 som er større enn den del som danner passasje for inn-og utstrømning av elektrolytten, er sammen med en tetning 7 anordnet ved de øvre og nedre sider av den elektriske strømleder-del 40. Korrosjonsbestandige isoleringsplater 38 og 39 med gjennomgående hull 4 hhv. 9, er anordnet i hvert utsparingshull 3 og en samleskinne 41 er anbragt på den ene side av den elektriske strømlederdel 40. Med 6' er betegnet en bipolar konstruksjon.

Av figurene fremgår at den elektriske strømlederdel 40 også tjener som basis for denne elektrodekonstruksjon.

Elektrodedelen 6 kan ha en hvilken som helst passende form. Den kan f.eks. bestå av en plate av en korrosjonsbestandig elektrisk lederplate hvis sentrale parti om så ønskes er overflateaktivert (som vist på fig. 8A og 8B) eller kan være et porøst element, såsom en netting av strekkmetall e.l. (som vist på fig. 9A og 9B) eller kan være en elektrode i form av et gitter (som vist på fig. 10A og 10B). I de to sistnevnte tilfelle er den elektriske strømlederdel 40 i form av et rammeverk som ligner en billedramme og som er forenet med elektrodedelen 6, f.eks. ved sveising. I hvert tilfelle er det dog anordnet korrosjonsbestandige isoleringsplater 38 og 39 som vist på tegningene.

Elektrodekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen kan benyttes i membranløse, bipolare, elektrolytiske celler for fremstilling av alkalimetallhypokloritter, klorater og perklorater osv. og ved elektrolyse av sjøvann. Det er lett å forstå at elektrodekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen kan benyttes i forbindelse med elektrolytiske celler med membran og av f ilterpressetypen for saltlake ved hensiktsmessig kombinasjon av fremgangsmåten ved å forbinde hullene 4, 4', 5 og 5' og slissene 8 og 9 ifølge fig. 1 og en membran (som også inneholder gjennomgående hull),og at den bipolare konstruksjon, som er vist på fig. 2, kan benyttes sorti en bipolar elektrode for elektrolytiske celler omtalt i U.S. patent 3 468 789, japansk utlegningsskrift 3 750/74 osv.

De følgende operasjonseksempler illustrerer virkemåten av elektrodekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen.

Driftseksempel 1

120 tonn pr. måned av natriumklorat ble fremstilt ved at strøm på 44 kwA ble tilført en elektrolytisk celle med 2,5 m lengde, 1 m bredde og 1,6 m høyde og omfattende 26 enhetsblokker med 5 bipolare elektroder av Ti-Fe-gittertypen som vist på fig. 3. Den totale kapasitet av anlegget var på 264 kA og den virksomme strømtetthet 29 Amp/dm 2. Ved en strømkonsentrasjon på 12 Amp/l, temperatur i væsken på 60°C og med sammensetning av væsken 120 g/l av NaCl og 450 g/l av NaClO^ ble det oppnådd et godt resultat med en strømvirkningsgrad på 95% og med et energi-forbruk på 5200kwh pr. tonn NaClO^.

Driftseksempel 2

Det ble fremstilt 4,08 tonn pr. måned natriumklorat i

omtrent ét år ved at en strøm med 3 kA strømstyrke ble tilført en bipolar elektrolysecelle av filterpressetypen og med 25 cm lengde, 90 cm bredde og 160 cm høyde, svarende til omtrent 600 kg og satt opp ved sammenbygging av elektrodekonstruksjoner med gitterform på Ti-Fe^-basis av den type som er vist på fig. 6A-7B. Den totale kapasitet var 9 kA,effektiv strømtetthet 27,8 Amp/dm 2. Elektrolyttens sammensetning var 200 g/l NaCl og 240 g/l NaClO^ og væskens temperatur var 55-60°C ved en strømkonsentrasjon på 7,5 Amp/l. Strømtap som følge av lekkasjestrømmen var mindre enn 0,5% og korrosjon kunne ikke merkes i elektrodene, særlig kato-dene, og elektrodenes basisplater.

Claims (10)

1. En elektrodekonstruksjon for en bipolar, elektrolytisk celle, karakterisert ved at en elektrode i form av gitter eller duk er anbragt på i det minste en side av en korrosjonsbestandig og ledende basisplate mellom et passende mellomrom mellom dem og hvor elektroden er sveiset på basisplaten på et antall steder enten direkte eller med et eller flere bindeelementer som mellomlegg.

2. Elektrodekonstruksjon ifølge krav l, karakterisert ved at bindeelementet er i form ar &\ stang, stenger eller en plate.

3. Elektrodekonstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at bindeelementet er en belagt eller laminert metallplate fremstilt ved eksplosjonssveising.

4. Elektrodekonstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den bipolare elektrolytiske celle er en elektrolytisk celle av filterpressetypen.

5. Elektrodekonstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene har mindre høyde enn basisplaten, slik at det er dannet en laminær strømningssone for elektrolytten ved den øvre og/eller nedre ende av elektrolyttkonstruksjonen.

6. Elektrodekonstruksjon ifølge krav 4, karakterisert ved at basisplaten som bærer elektroder,er utstyrt med en mellomliggende tetning i en sentral åpning av elektroderammen og at et avstandselement er anordnet på basisplatepartiet som ligger mellom rammen og elektroden for å danne mellomrom mellomrom mellom rammen og avstandselementet og mellom avstandselementet og. elektroden, og hvor avstandselementet har utsparinger som danner en væskepassasje og hvor den mellomliggende tetning og rammen er klemt sammen ved toppen av avstandselementet for å danne et elektrolysekammer.

7. Elektrodekonstruksjon ifølge krav 4, karakterisert ved at en elektrisk strø mlederdel av en korrosjonsbestandig elektrisk leder,som er forenet med og planert med elektrodedelen, er anordnet rundt elektrodedelen, hvor utsparingshull større enn den del som danner strø mningsbanen for fylling og tømning av elektrolytten sammen med tetningen,er anordnet ved det øvre hhv. nedre parti av den elektriske strømledende del, hvor en korrosjonsbestandig isoleringsplate har gjennomgående hull og og er anordnet innenfor hvert utsparingshull, og hvor en samleskinne er anordnet på den ene side av den elektriske strø mleden-de del.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av en elektrodekonstruksjon for en bipolar elektrolytisk celle, karakterisert ved at en elektrode i form av gitter eller duk anbringes på i det minste en side av en korrosjonsbestandig og ledende basisplate med en passende klaring mellom dem, og at elektroden sveises på flere steder til basisplaten enten direkte eller ved hjelp av et bindeelement.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det benyttes bindeelementer i form av stenger eller plater.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at bindeelementet er en belagt plate eller laminatplate fremstilt ved eksplosjonssveising.