Claims (18)
1. Электролизер, в частности, для получения алюминия, содержащий катод (10), находящийся на верхней поверхности (12) катода (10) слой жидкого алюминия, на нем слой расплава, выше слоя расплава анод, по меньшей мере одну, а предпочтительно по меньшей мере две токоподводящие шины (22, 22′), контактирующие, подводя ток, с катодом (10) с его нижней стороны (14), и по меньшей мере один внешний токоподвод (26, 26′, 26", 26"′), причем каждый из по меньшей мере одного внешнего токоподвода (26, 26′, 26", 26"′) соединен электропроводящим образом в соответствующей точке присоединения (28, 28′, 28", 28"′) с по меньшей мере одной, а предпочтительно по меньшей мере двумя токоподводящими шинами (22, 22′), причем верхняя поверхность (12) катода (10), если смотреть в поперечном сечении катода (10), выполнена ваннообразной, причем ванна имеет две краевые зоны (16, 16′) и область днища (18), расположенную, если смотреть в направлении (х) ширины катода (10), между краевыми зонами (16, 16′) и ниже по отношению к краевым зонам (16, 16′), причем между обеими краевыми зонами (16, 16′) и областью днища (18) предусмотрена область (20, 20′) боковых стенок, соединяющая соответствующую краевую зону (16, 16′) и область днища (18), причем i) ширина (b) по меньшей мере одной из области днища (18) и краевых зон (16, 16′) меняется по длине катода (10), и/или ii) высота (h) верхней поверхности (12) катода (10), определяемая от нижней поверхности (14) катода (10), меняется по длине катода (10).1. An electrolytic cell, in particular for producing aluminum, containing a cathode (10), a layer of liquid aluminum located on the upper surface (12) of the cathode (10), a melt layer on it, at least one anode above the melt layer, and preferably at least two current supply buses (22, 22 ′) in contact with the current supply with the cathode (10) on its lower side (14), and at least one external current supply (26, 26 ′, 26 ", 26" ′) wherein each of the at least one external current lead (26, 26 ′, 26 ″, 26 ″ ″) is electrically conductive connected at a corresponding attachment point (28, 28 ′, 28 ″, 28 ″) with at least one, and preferably at least two current-carrying busbars (22, 22 ′), the upper surface (12) of the cathode (10), when viewed in the transverse the cross-section of the cathode (10) is made bath-like, and the bath has two edge zones (16, 16 ′) and a bottom region (18) located, when viewed in the direction (x) of the width of the cathode (10), between the edge zones (16, 16 ′) And lower with respect to the edge zones (16, 16 ′), moreover, between both edge zones (16, 16 ′) and the bottom region (18), a side wall region (20, 20 ′) is connected to the corresponding edge zone (16, 16 ′) and the bottom region (18), wherein i) the width (b) of at least one of the bottom region (18) and the edge zones (16, 16 ′) varies along the length of the cathode (10), and / or ii) the height (h) of the upper surface (12) of the cathode (10), determined from the lower surface (14) of the cathode (10), varies along the length of the cathode (10).
2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L1-L9) разной ширины (b), причем продольный участок (L1-L9) краевой зоны (16, 16′), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р1-Р3), имеет самую большую ширину (b) из всех продольных участков (L1-L9) краевой зоны (16, 16′).2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that at least one edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10) contains at least two longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different widths (b), and longitudinal a section (L 1 -L 9 ) of the edge zone (16, 16 ′), which is connected to the point of attachment closest to it (28, 28 ′, 28 ", 28" ′) along the shortest electrical path (P 1 -P 3 ) has the largest width (b) of all the longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of the edge zone (16, 16 ′).
3. Электролизер по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L1-L9) разной ширины (b), причем каждый из продольных участков (L1-L9), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (Р1-Р3), чем другой продольный участок (L1-L9), имеет меньшую ширину (b), чем этот другой продольный участок (L1-L9).3. The electrolyzer according to any one of paragraphs. 1-2, characterized in that at least one edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10) contains at least three longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different widths (b), each of the longitudinal sections ( L 1 -L 9 ), which is connected to the nearest connection point (28, 28 ′, 28 ", 28" ′) along a longer electric path (P 1 -P 3 ) than the other longitudinal section (L 1 -L 9 ) has a smaller width (b) than this other longitudinal section (L 1 -L 9 ).
4. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L1-L9) разной ширины (b), причем продольный участок (L1-L9) области днища (18), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р1-Р3); имеет наименьшую ширину (b) из всех продольных участков (L1-L9) области днища (18).4. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the bottom region (18) of the cathode (10) contains at least two longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different widths (b), and the longitudinal section (L 1 -L 9 ) the bottom area (18), which is connected to the point of attachment closest to it (28, 28 ′, 28 ″, 28 ″) along the shortest electrical path (P 1 -P 3 ); has the smallest width (b) of all the longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of the bottom area (18).
5. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L1-L9) разной ширины (b), причем каждый продольный участок (L1-L9), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (P1-Р3), чем другой продольный участок (L1-L9), имеет большую ширину (b), чем этот другой продольный участок (L1-L9).5. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the region of the bottom (18) of the cathode (10) contains at least three longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different widths (b), with each longitudinal section (L 1 -L 9 ), which is connected to the point of attachment closest to it (28, 28 ′, 28 ″, 28 ″) along a longer electric path (P 1 -P 3 ) than the other longitudinal section (L 1 -L 9 ), has wider (b) than this other longitudinal section (L 1 -L 9 ).
6. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L1-L9) разной высоты (h), причем продольный участок (L1-L9) краевой зоны (16, 16′) катода (10), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р1-Р3), имеет самую большую, определяемую от нижней поверхности (14) катода (10) высоту (h) из всех продольных участков (L1-L3) краевой зоны (16, 16′), и/или область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L1-L9) разной высоты (h), причем продольный участок (L1-L9) области днища (18) катода (10), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р1-Р3), имеет самую большую, определяемую от нижней поверхности (14) катода (10) высоту (h) из всех продольных участков (L1-L9) области днища (18).6. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that at least one edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10) contains at least two longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different heights (h), and the longitudinal a section (L 1 -L 9 ) of the edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10), which is connected to the nearest point of attachment (28, 28 ′, 28 ", 28" ′) along the shortest electrical path (P 1 -P 3 ) has the largest height (h) determined from the lower surface (14) of the cathode (10) from all the longitudinal sections (L 1 -L 3 ) of the edge zone (16, 16 ′), and / or the bottom region (18) cathode (10) contains at least two longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different heights (h), and the longitudinal section (L 1 -L 9 ) of the bottom area (18) of the cathode (10), which is connected to the nearest point of attachment (28, 28 ′, 28 ", 28 "′) along the shortest electric path (P 1 -P 3 ), has the largest height (h) determined from the bottom surface (14) of the cathode (10) from all longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of the bottom area ( eighteen).
7. Электролизер по п. 6, отличающийся тем, что краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L1-L9) разной высоты (h), причем каждый продольный участок (L1-L9), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (Р1-Р3), чем другой продольный участок (L1-L9), имеет меньшую высоту (h), чем этот другой продольный участок (L1-L9), и/или область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L1-L9) разной высоты (h), причем каждый продольный участок (L1-L9), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (Р1-Р3), чем другой продольный участок (L1-L9), имеет меньшую высоту (h), чем этот другой продольный участок (L1-L9).7. The electrolyzer according to claim 6, characterized in that the edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10) contains at least three longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different heights (h), each longitudinal section (L 1 -L 9 ), which is connected to the point of attachment closest to it (28, 28 ′, 28 ", 28" ′) along a longer electric path (P 1 -P 3 ) than the other longitudinal section (L 1 -L 9 ), has a lower height (h) than this other longitudinal section (L 1 -L 9 ), and / or the bottom region (18) of the cathode (10) contains at least three longitudinal sections (L 1 -L 9 ) of different heights (h), with each longitudinal section (L 1 -L 9) which is connected to the nearest connection point (28, 28 ', 28 ", 28"') over a longer electrical path (P 1 -P 3) than the other longitudinal portion (L 1 -L 9 ), has a lower height (h) than this other longitudinal section (L 1 -L 9 ).
8. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что8. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that
- отношение максимальной и минимальной ширин (b) по меньшей мере одной краевой зоны (16, 16′) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1, особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1, и/или- the ratio of the maximum and minimum widths (b) of at least one edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10) is from 2: 1 to 1.05: 1, preferably from 1.5: 1 to 1.05: 1 , particularly preferably from 1.3: 1 to 1.05: 1, and / or
- отношение максимальной и минимальной высот (h) по меньшей мере одной краевой зоны (16, 16′) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1 и особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1, и/или- the ratio of the maximum and minimum heights (h) of at least one edge zone (16, 16 ′) of the cathode (10) is from 2: 1 to 1.05: 1, preferably from 1.5: 1 to 1.05: 1 and particularly preferably from 1.3: 1 to 1.05: 1, and / or
- отношение максимальной и минимальной ширин (b) области днища (18) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1 и особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1, и/или- the ratio of the maximum and minimum widths (b) of the bottom region (18) of the cathode (10) is from 2: 1 to 1.05: 1, preferably from 1.5: 1 to 1.05: 1, and particularly preferably from 1.3 : 1 to 1.05: 1, and / or
- отношение максимальной и минимальной высот (h) области днища (18) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1 и особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1.- the ratio of the maximum and minimum heights (h) of the bottom region (18) of the cathode (10) is from 2: 1 to 1.05: 1, preferably from 1.5: 1 to 1.05: 1, and particularly preferably from 1.3 : 1 to 1.05: 1.
9. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна, а предпочтительно по меньшей мере две токоподводящие шины (22, 22′), контактирующие, подводя ток, с катодом (10) с его нижней поверхности (14), расположены параллельно и на фиксированном расстоянии друг от друга, проходят по всей ширине (b) катода (10) и контактируют, подводя ток, с катодом (10) с его нижней поверхности (14), причем отдельные токоподводящие шины (22, 22′) одним или обоими своими концами соединены электропроводящим образом с соответствующей сборной шиной (24, 24′), а сборная шина(ы) (24, 24′) соединена(ы) электропроводящим образом с одним или несколькими внешними токоподводами (26, 26′, 26", 26"′).9. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that at least one, and preferably at least two current-carrying busbars (22, 22 ′), contacting, supplying current, with the cathode (10) from its lower surface (14), located parallel and at a fixed distance from each other, pass along the entire width (b) of the cathode (10) and contact, supplying current, to the cathode (10) from its lower surface (14), with individual current-conducting buses (22, 22 ′) at one or both of its ends are electrically conductive connected to the corresponding busbar (24, 24 ′), and the busbar ( ) (24, 24 ') is connected to (s) an electrically conductive manner with one or several external current conductors (26, 26', 26 ", 26" ').
10. Электролизер по п. 9, отличающийся тем, что он содержит от 2 до 60, предпочтительно от 10 до 48, особенно предпочтительно от 16 до 40, еще более предпочтительно от 20 до 40 и в высшей степени предпочтительно 36 параллельных и находящихся на фиксированном расстоянии друг от друга токоподводящих шин (22, 22′), проходящих по всей ширине (b) катода (10) и контактирующих, подводя ток, с катодом (10) с его нижней поверхности (14), и от 2 до 6 внешних токоподводов (26, 26′, 26", 26"′).10. The electrolytic cell according to claim 9, characterized in that it contains from 2 to 60, preferably from 10 to 48, particularly preferably from 16 to 40, even more preferably from 20 to 40, and most preferably 36 parallel and fixed the distance from each other of the current-carrying buses (22, 22 ′) passing through the entire width (b) of the cathode (10) and in contact, supplying current, with the cathode (10) from its lower surface (14), and from 2 to 6 external current leads (26, 26 ′, 26 ”, 26” ′).
11. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что катод (10) содержит от 2 до 60, предпочтительно от 10 до 48, особенно предпочтительно от 16 до 40, еще более предпочтительно от 20 до 40 и в высшей степени предпочтительно 36 катодных блоков, расположенных рядом друг с другом, причем каждый катодный блок на своей нижней поверхности имеет по меньшей мере один паз, проходящий в продольном направлении катодного блока или соответственно в направлении (х) ширины катода (10), в котором находится по меньшей мере одна токоподводящая шина (22, 22′).11. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the cathode (10) contains from 2 to 60, preferably from 10 to 48, particularly preferably from 16 to 40, even more preferably from 20 to 40 and highly preferably 36 cathode blocks adjacent to each other, each cathode block on its bottom surface having at least one groove extending in the longitudinal direction of the cathode block or, respectively, in the direction (x) of the width of the cathode (10), in which at least one current-carrying bus (22, 22 ′).
12. Электролизер по п. 11, отличающийся тем, что каждый из пазов имеет прямоугольное сечение и глубину, меняющуюся по его длине, причем каждый из пазов на его продольном краю имеет меньшую глубину, чем в его середине.12. The cell according to claim 11, characterized in that each of the grooves has a rectangular cross section and a depth that varies along its length, and each of the grooves on its longitudinal edge has a shallower depth than in its middle.
13. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из двух краевых зон (16, 16′), а предпочтительно обе краевые зоны (16, 16′) проходят, если смотреть в сечении катода (10) и в направлении (х) ширины катода (10), с наклоном, уменьшающимся к центру катода (10), причем угол (α) наклона краевой зоны (16, 16′) или соответственно краевых зон (16, 16′), по отношению к горизонтальной поверхности, предпочтительно от 2° до 45°, особенно предпочтительно от 3° до 20° и в высшей степени предпочтительно от 10° до 15°.13. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that at least one of the two edge zones (16, 16 ′), and preferably both edge zones (16, 16 ′) pass, when viewed in cross-section of the cathode (10) and the direction (x) of the width of the cathode (10), with a slope decreasing to the center of the cathode (10), and the angle (α) of the inclination of the edge zone (16, 16 ′) or, respectively, of the edge zones (16, 16 ′), relative to the horizontal surfaces, preferably from 2 ° to 45 °, particularly preferably from 3 ° to 20 °, and highly preferably from 10 ° to 15 °.
14. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из двух краевых зон (16, 16′), а предпочтительно обе краевые зоны (16, 16′) имеют уменьшающийся к центру катода (10) наклон по меньшей мере на 30%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 75% и в высшей степени предпочтительно на 100% их ширины (b), если смотреть по сечению катода (10) и в направлении (х) ширины катода (10).14. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that at least one of the two edge zones (16, 16 ′), and preferably both edge zones (16, 16 ′), have a slope of at least decreasing toward the center of the cathode (10) 30%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 75% and highly preferably 100% of their width (b) when viewed along the cross section of the cathode (10) and in the direction (x) of the width of the cathode (10).
15. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что область днища (18) по меньшей мере местами является плоской, причем поверхность области днища (18) составляет с плоскостью (z), проходящей в вертикальном направлении, угол от -20° до 20°, предпочтительно от -10° до 10° и особенно предпочтительно 0°.15. The electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the bottom region (18) is at least flat, and the surface of the bottom region (18) makes an angle from -20 ° to 20 with the plane (z) extending in the vertical direction °, preferably from -10 ° to 10 °, and particularly preferably 0 °.
16. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что верхняя поверхность (12) катода (10) по меньшей мере на 25%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 75%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 90% и в высшей степени предпочтительно почти на 100% от длины катода (10) выполнена, если смотреть по сечению катода (10), ваннообразной, причем ванна имеет две краевые зоны (16, 16′) и область днища (18), находящуюся, если смотреть в направлении ширины (х) катода (10), между краевыми зонами (16, 16′) и ниже относительно краевых зон (16, 16′), причем между обеими краевыми зонами (16, 16′) и областью днища (18) предусмотрена область (20, 20′) боковых стенок, соединяющая соответствующую краевую зону (16, 16′) и область днища (18).16. The cell according to claim 1, characterized in that the upper surface (12) of the cathode (10) is at least 25%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 75%, particularly preferably at least 90% and most preferably almost 100% of the length of the cathode (10) is made, if you look at the cross section of the cathode (10), shaped like a bath, and the bath has two edge zones (16, 16 ′) and the bottom area (18), located, when viewed in the direction of the width (x) of the cathode (10), between the edge zones (16, 16 ′) and lower relative to the edge zones (16, 16 ′), and between both edge zones (16, 16 ′) and the bottom region (18), a side wall region (20, 20 ′) is provided connecting the corresponding edge zone (16, 16 ′) and the bottom region (18).
17. Электролизер по п. 16, отличающийся тем, что17. The electrolyzer according to claim 16, characterized in that
i) ширина (b) по меньшей мере одной из области (18) днища и краевых зон (16, 16′) меняется на по меньшей мере 25%, предпочтительно на по меньшей мере 50%, особенно предпочтительно на по меньшей мере 75%, особенно предпочтительно на по меньшей мере 90% и в высшей степени предпочтительно почти на 100% от длины катода (10), и/илиi) the width (b) of at least one of the bottom region (18) and the edge zones (16, 16 ′) is changed by at least 25%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 75%, particularly preferably at least 90% and highly preferably almost 100% of the length of the cathode (10), and / or
ii) определяемая от нижней поверхности (14) катода (10) высота (h) верхней поверхности (12) катода (10) меняется на по меньшей мере 25%, предпочтительно на по меньшей мере 50%, особенно предпочтительно на по меньшей мере 75%, особенно предпочтительно на по меньшей мере на 90% и в высшей степени предпочтительно почти на 100% от длины катода (10).ii) the height (h) of the upper surface (12) of the cathode (10) determined from the bottom surface (14) of the cathode (10) is changed by at least 25%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 75% , particularly preferably at least 90% and highly preferably almost 100% of the length of the cathode (10).
18. Катод для электролизера, в частности, для электролизера для получения алюминия, причем верхняя поверхность (12) катода (10) выполнена, если смотреть по сечению катода (10), ваннообразной, причем ванна имеет две краевые зоны (16, 16′) и область днища (18), находящуюся, если смотреть в направлении (х) ширины катода (10), между краевыми зонами (16, 16′) и ниже относительно краевых зон (16, 16′), причем между обеими краевыми зонами (16, 16′) и областью днища (18) предусмотрена область (20, 20′) боковых стенок, соединяющая соответствующую краевую зону (16, 16′) и область днища (18), причем i) ширина (b) по меньшей мере одной из области днища (18) и краевых зон (16, 16′) меняется по длине катода (10), и/или ii) определяемая от нижней поверхности (14) катода (10) высота (h) верхней поверхности (12) катода (10) меняется по длине катода (10).
18. A cathode for an electrolytic cell, in particular for an electrolytic cell for producing aluminum, the upper surface (12) of the cathode (10) being made as viewed from the cross section of the cathode (10), shaped like a bath, the bath having two edge zones (16, 16 ′) and the bottom region (18), located when viewed in the direction (x) of the cathode width (10), between the edge zones (16, 16 ′) and lower relative to the edge zones (16, 16 ′), and between both edge zones (16 , 16 ′) and the bottom area (18) provides for the side wall region (20, 20 ′) connecting the corresponding edge zone (16, 16 ′) and the bottom area (18), and i) the width (b) of at least one of the bottom region (18) and the edge zones (16, 16 ′) varies along the length of the cathode (10), and / or ii) determined from the bottom surface (14 ) of the cathode (10), the height (h) of the upper surface (12) of the cathode (10) varies along the length of the cathode (10).