DD201628A5 - Elektrode zur benutzung bei elektrolytischen zellen - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine Elektrode fuer elektrolytische Filterpressenzellen. Sie bestehen aus einem im wesentlichen ebenen Befestigungselement mit einer auf wenigstens einer Oberflaeche des Befestigungselementes, vorzugsweise auf beiden Oberflaechen, angeordneten Vielzahl laenglicher Teile, zum Beispiel Streifen, die im wesentlichen parallel zueinander jeweils an beiden Enden des Befestigungselementes angebracht sind. Ein wesentlicher Teil der laenglichen Teile liegt in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes. Die Stirnflaeche der laenglichen Teile liegen in Ebenen im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes. Fig. 3

Description

Elektrode für elektrolytische Zellen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für elektrolytische Zellen, insbesondere Filterpressenzellen*

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es sind ,elektrolytische Zellen bekannt, die eine Vielzahl von Anoden und Kathoden enthalten, wobei jede Anode von der angrenzenden Kathode durch einen Separator getrennt ist j der die elektrolytische Zelle in eine Vielzahl von Anoden- und Kathodenräumen teilt. Die Anpdenräuma einer solchen Zelle sind mit Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolyten in die Zelle ausgestattet, zweckmäßig von einem gemeinsamen Haupt rohr, und mit Einrichtungen zum Entfernen der Produkte der Elektrolyse aus der Zelle» In ähnlicher Weise sind die Kathodenräume der Zelle mit Einrichtungen zum Entfernen der Produkte der Elektrolyse aus der Zelle ausgestattet und wahlweise mit Einrichtungen zum Zuführen von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit in die Zelle,

Elektrolytische Zellen in Filterpressenausführung können eine große Anzahl von abwechselnd angeordneten Anoden und Kathoden aufweisen, zum Beispiel 50 Anoden abwechselnd mit 50 Kathoden, obgleich die Zelle noch mehr Anoden und Kathoden enthalten kann, beispielsweise bis zu 150 abwechselnd angeordnete Anoden und Kathoden.

232186 2

22.12.1981 - 2 - 59 555/17

Die elektrolytisehe Zelle kann mit einem Diaphragma oder mit einer Membran ausgestattet sein» Bei der Diaphragmazelle sind die zwischen den angrenzenden Anoden und Kathoden angeordneten Separatoren mikroporös, und bei der Benutzung gelangt der Elektrolyt durch das Diaphragma aus der. Anodenräumen in die Kathodenräume der Zelle. Sei der Membranzelle sind die Separatoren im wesentlichen hydraulisch undurchlässig, und bei Benutzung werden die Ionenarten durch die Membranen zwischen den Anodenräumen und den Kathodenräumen der elektrolytischen Zelle transportiert,

Elektrolytische Zellen der oben erwähnten Ausführungen können bei der Elektrolyse wäSriger Alkaiimetallchloridlosungen benutzt werden. VVo eine derartige Lösung in einer elektrolytischen Diaphragmazelle elektrolysiert wird, wird die Lösung den Anodenräumen der Zelle zugeführt, das Chlor, welches während der Elektrolysejferzeugt wird, wird aus den Anoden räumen der Zelle entfernt,, die Alkalimetallchloridlösung tritt durch die Diaphragmen hindurch und Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid, welche während der Elektrolyse erzeugt werden, werden aus den Kathodenräumen entfernt» Dabei wird das Alkalimetallhydroxid in Form einer wäßrigen Lösung aus Alkalimetallchlorid und Alkalimetallhydroxid entfernt* Wo eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung in einer elektrolytischen Membranzelle elektrolysiert wird, wird die Lösung den Anodenräumen der Zelle zugeführt, und das während der Elektrolyse erzeugte Chlor und die verarmte Alkalimetallchloridlösung werden aus den Anodenräumen entfernt, die Alkalimetallionen werden durch die Membranen hindurch in die Kathodenrä'ume der Zelle transportiert, denen Wasser

3 2 18 6 2 22.12.193!

3- - 59 566/17

oder verdünnte Alkalimetallhydroxidlösung zugeführt werden können«. Wasserstoff und Alkalimetallhydroxidlösung,, die während, der Reaktion der Alkalimetallionen mit dem Wasser erzeugt werden* werden aus den Kathodenräumen der Zelle entfernt.

Elektrolytische Zellen der beschriebenen Ausführung können im besonderen bei der Gewinnung von Chlor und Natriumhydroxid durch die Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchloridlösung verwendet werden.

Elektrolytische Zellen* wie oben beschrieben, und im besonderen elektrolytische Filterpressenzellen können Elektroden enthalten, d* h.. Anoden und/oder Kathoden, welche aus einem Befestigungselement und einer Vielzahl von geraden, aufrechten,, verlängerten Teiler, an dem Befestigungselement bestehen,, die im allgemeinen senkrecht und parallel zueinander angeordnet sind, Zum Beispiel können die Elektroden sogenannten Oalousieelektroden entsprechen,, die beispielsweise hergestellt werden können, indem in einem Metallblech eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Schlitzen gebildet wird und die Metallsegmente eine Faltung aus der Ebene des Bleches erfahren, um eine Vielzahl von geraden, aufrechten und im wesentlichen parallelen verlängerten Teilen zu bilden, die sogenannten . Oalousien. Die Jalousien können unter einem rechten Winkel zu der Ebene des Bleches oder in einem Winkel kleiner als 90 zu der Ebene des Bleches,, beispielsweise in einem Winkel von ungefähr 60 angeordnet werden. Elektrolytische Zellen mit diesen 3alousieelektroden werden zum Seispiel in den belgischen Patenten Nr. 864363 und 354364 beschrieben»

232 186.?.

22.12.1981 59. 566/17

Elektrolytische Zellen, beispielsweise elektrolytische Filterpressenzellen, werden wunschgemäß mit einem möglichst geringen Abstand zwischen Anode und Kathode betrieben, um den elektrischen Widerstand der Zellen und somit die Spannung, mit der die Zellen betrieben werden, möglichst niedrig zu machen* Um einen geringen Abstand zwischen Anode und Kathode zu erzielen, werden die Separatoren dicht bei der Anode und Kathode angeordnet und können die Anode und die angrenzende Kathode berühren, so daß der Anoden/Kathoden-Abstand effektiv gleich der Dicke des Separators ist,

Die Positionierung des Separators in Berührung mit der Anode und mit dar angrenzenden Kathode hat auch den Vorteil, als die Anode und die Kathode eine Halterung für den Separator bieten. Es kann jedoch, besonders bei Filterpressenzellen, einen damit verbundenen Nachteil geben. Wenn die Elektrode eine Vielzahl von geraden₃ aufrechten und verlängerten Teilen aufweist und im besonderen,.wenn der Separator diese geraden, aufrechten Teile berührt, kann es eine"schlechte Zirkulation der Flüssigkeit in den Zellenräumen geben und besonders durch die Zelle hindurch» Die Zirkulation der Flüssigkeit, besonders durch die Zelle hindurch-, wird dann durch die geraden, aufrechten Teile behindert. Diese schlechte Zirkulation tritt besonders dort in Erscheinung, wo die Einrichtungen zum Zuführen der Flüssigkeiten in die Zelle und die Einrichtungen zum Entfernen der Produkte der Elektrolyse aus der Zelle an den Seiten der Zelle angeordnet sind* Die schlechte Zirkulation der Flüssigkeiten in den Räumen der Zelle manifestiert sich selbst in einer schlechten Trennung der gasförmigen Produkte der Elektrolyse von den Flüssigkeiten in der Zelle

3 2 18 6 2 22.12.1981

**·*·· - 5 - 59 566/17

und in Form von Konzentrationsgradienten in den Flüssigkeiten,, was zu einer höheren Betriebsspannung bei einer gegebenen Stromdichte führt:, als dies sonst zu erwarten sein würde.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zuüberwinden,.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrode zu schaffen, die sich besonders für elektrolytische Filterpressenzellen eignet und verbesserte Zirkulation der Flüssigkeiten in den Räumen der elektrolyt i-schen Zelle gestattet, . .

Diese Aufgabe wird durch eine Elektrode gelöst, die ein •im wesentlichen ebenes Tragelement und auf wenigstens einer Stirnfläche des Tragelementes eine Vielzahl von länglichen Teilen enthält,, die im wesentlichen parallel zueinander und jeweils wenigstens an den Enden der Teile an dem Tragelement befestigt sind_4i wobei ein wesentlicher Teil der länglichen Teile in einer Ebene versetzt von und im wesentlichen parallel zu der Ebene des Tragelementes angeordnet ist und die länglichen Teile Stirnflächen haben,, die in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der Ebene des Befestigungselementes liegen.

Die verlängerten Teile können vorzugsweise streifenförmig ausgebildet sein. Bei einer weiteren Ausführungsforra der Erfindung enthält die Elektrode ein im wesentlichen ebenes

232 186 2_

22.12.1981 6 - 59 566/17

3ef estigungselement _t auf weichem wenigstens eine Stirnfläche eine Vielzahl von Streifen im wesentlichen parallel zueinander aufweist* Diese sind jeweils an ihren Enden an dem Befestigungselement angebracht» Ein wesentlicher Teil dieser Streifen liegt dabei in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes,, und die Streifen, die die Stirnfläche bilden, liegen in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes»

Die Elektrode kann als Anode und/oder als Kathode benutzt werden* Die Erfindung beinhaltet eine elektrolytische Zelle, die eine Vielzahl von Anoden und Kathoden enthält, wobei jeweils ein Separator zwischen benachbarten Anoden und Kathoden vorgesehen ist« Die Anoden oder Kathoden oder beide Elektroden bestehen dabei aus den hier beschriebenen Elektroden«

Sofern keine anderweitige Aussage besteht, wird die Erfindung nachfolgend unter Bezug auf Elektroden beschrieben,, deren längliche Teile die Form von Streifen aufweisen.

Die Elektroden und besonders das Befestigungselement der Elektrode sind wunschgemäß flexibel und vorzugsweise elaistisch, da die Flexibilität und die Elastizität eine flüssigkeitsdichte Abdichtung ermöglicht^ wenn die Elektroden zu einer elektrolytischen Zelle zusammengebaut werden^ besonders bei Filterpressenzellen»

Wo in der elektrolytischen Zelle der Separator die Stirnflächen der Streifen auf der Elektrode berührt, wird die Zirkulation der Flüssigkeiten in der und im besonderen durch

3 2 18 6 Z 22.12*1931

- 7 - 59 566/17

die Zelle durch die Streifen nicht behindert, da die Streifen einen Abstand von der Ebene des Befestigungselementes aufweisen und somit durch die Zelle ein Kanal zwischen dem Befestigungselement und den Streifen besteht» durch den die Flüssigkeit zirkulieren kann.

In der Elektrode können die Streifen nur auf einer Oberfläche des Sefestigungseleraentes angebracht werden, speziell wenn die Elektrode als Endelektrode in einer elektrolytischen Zelle verwendet wird. Alternativ hierzu können die Streifen auf beiden Oberflächen des Befestigungselementes vorgesehen werden, speziell wenn die Elektrode als eine Innenelektrode in einer elektrolytisches Zelle benutzt wird, im besonderen in einer elektrolytischen Filterpressenzelle»

Wenn die Elektrode in eine elektrolytische Zslle eingesetzt wird, wird sie im allgemeinen so angeordnet., daQ die Streifen im wesentlichen vertikal verlaufen. Die vertikale Anordnung der Streifen, ist jedoch nicht wesentlich und,, falls es gewünscht wird, können die Streifen, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind,, unter einem Winkel zur Senkrechten geneigt werden* Die Streifen auf einer Elektrode, die als Anode eingesetzt wird, können unter einem Winkel zur Senkrechten geneigt werden, der eine Richtung entgegengesetzt zu dem Winkel aufweist, unter dem die Streifen einer Kathode geneigt sind* Auf diesem Wege wird eine zusätzliche Befestigung für den Separator erreicht.

Wenn die Elektrode auf beiden Oberflächen des Befestigungselementes Streifen, aufweist, können diese auf einer Oberfläche entgegengesetzt zu den Streifen auf der anderen

186 2-a- ^221219ai

59 566/17

Oberfläche des 8efestigungselementes angeordnet werden. Alternativ hierzu können die Streifen versetzt angeordnet werden, so daS ein Streifen auf einer Stirnfläche des Befestigungselementes gegenüber einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Streifen auf der anderen Oberfläche des Befestigungselementes angeordnet ist.

Um zu gewährleisten, daß die Streifen ihre Lage relativ zu dem Befestigungselement beibehalten und somit eine Halterung für einen Separator bieten,, .der in der elektrolytischen Zelle die Streifen berühren kann/ werden die Streifen an beiden Enden an dem Befestigungselement befestigt. . .

Das Befestigungselement kann rechtwinklig, zum Beispiel quadratisch oder rechteckig sein» Das 3efestigungselsmen.t kann im wesentlichen ein ebenes Blech sein, wobei die Enden jedes Streifens an diesem in der Nähe der entgegengesetzten Kanten angebracht sind.

Das Befestigungselement kann ein im wesentlichen ebener Rahmen sein, der rechtwinklig,, beispielsweise quadratisch oder rechteckig sein kann* Ein Ende jedes Streifens kann in der Nähe einer Kante des Rahmens angebracht sein und das andere Ende in der Nähe der entgegengesetzten Kante des Rahmens* Diese Ausführung, bei der das Befestigungselement die Form eines Rahmens" aufweist, wird bevorzugt, da die Zirkulation der Flüssigkeiten in den Räumen einer elektrolytischen Zelle, in die die Elektrode eingesetzt ist, durch die Verwendung dieser besonderen Elektrodenart unterstützt wird.

232186 2.

9 - 59 566/17

Die Elektrode der vorliegenden Erfindung weist einen weiteren Vorteil gegenüber den Oalousieelektroden auf» Bei einer Oalousieelektrode sind die Kanten der 3alousien, die in der elektrolytischen Zelle mit dem Separator zur Berührung gelangen, oftmals nicht glatt und können auf Grund des Herstellungsverfahrens scharfe Kanten aufweisen, die den Separator beschädigen und zur Bildung von Löchern in dem Separator beitragen können.» Andererseits liegen bei der Elektrode gemäß der Erfindung die Stirnflächen der länglichen Teile,, das heißt der Streifen., in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes, und in der elektrolytischen Zelle berühren die Stirnflächen der länglichen Elemente, 'das heißt der Streifen, und nicht die Kanten den Separator» Da die Stirnflächen den Separator berühren, ist die Möglichkeit, aa& die länglichen Teile den Separator beschädigen, stark reduziert,

Die Stirnflächen der länglichen Teile können eben sein, um aber das Risiko einer Beschädigung der Separatoren weiter zu reduzieren', sind die Stirnflächen der länglichen Teile in Querrichtung geringfügig gekrümmt, Wenn die länglichen Teile Streifen sind, sind somit die Stirnflächen der Streifen auf der Seite,, die von dem Befestigungselement vvegweist,. vorzugsweise geringfügig konvex, so daß in der elektrolytischen Zelle eine konvexe Stirnfläche des Streifens dem Separator gegenüberliegt und diesen berühren kann»

In der Elektrode gemäß der Erfindung liegt ein wesentlicher Teil der jeweiligen Streifen in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes.

186 2 22.12,1981

- 10 - 59 556/17

Es ist erwünscht, daß ein möglichst großer Teil der Streifen in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes'liegt, aber ss kann natürlich nicht die gesamte Länge oer Streifen in einer solchen Ebene liegen, da die Streifen an ihren Enden an dem Befestigungselement angebracht sind* Es ist vorteilhaft, daß wenigstens 50 % der Länge der Streifen, aber vorzugsweise wenigstens 80 % der Länge der Streifen in einer Ebene parallel zu der des Befestigungselementes liegen. Sis zu 95 % der Länge der Streifen können- in einer solchen Ebene liegen *

Die Elektrode weist vorzugsweise eine Abmessung von 15 bis 60 cm in Richtung des Stromflusses auf, um in der Elektrode kurze Stromwege zu erreichen, wodurch in der Elektrode niedrige Spannungsabfälle auftreten, wenn der Einsatz in einer elektrolytischen Zelle ohne die Benutzung komplizierter stromführender Teile erfolgt.

Der.Abstand, um den die Ebene der Streifen von der des Befestigungselementes verschoben ist,, bestimmt die Abmessungen des Kanals zwischen der Ebene des Befestigungselementes und der der Streifen, durch die die Flüssigkeit in der Zelle zirkulären kann* Dieser Abstand hängt u. a» von den Gesamtabmessungen, im besonderen von der gewünschten Breite der Elektrode, und von den Gesamtabmessungen der elektrolytischen Zelle ab, aber er wird im allgemeinen wenigstens 1 mm betragen und vorzugsweise wenigstens 2 mm_Ψ Er kann bis zu 10 ram betragen oder sogar noch größer sein, zum Beispiel bis zu 20 mm#. Wenn der Abstand der . Ebene der Streifen von der des Befestigungselementes klein ist, kann die Freisetzung der während der Elektrolyse erzeugten Gase nicht„ausreichend schnell erfolgen, was zu

2 3 2 1 8 δ Ζ 22.12.1981

- 11 - 59 565/17

einer nachteiligen Beeinflussung der Spannung bei der Elektrolyse führen kann» Es ist ebenfalls erwünscht, die Elektrolyse bei einer hohen Stromausbeute durchzuführen, und der oben erwähnte Abstand wird wunschgemäß so festgelegt, daß die.Stromausbeute und die Spannung optimal sind*

Wenn die Elektroden gemäß der Erfindung in eine elektrolytische Zelle sowohl als Anoden als auch als Kathoden eingesetzt werden, kann der Abstand, um den die Ebene der Streifen von der des Befestigungselementes verschoben ist, in der Anode und in der Kathode derselbe sein oder dieser Abstand kann sich in der Anode von dem entsprechenden Abstand in der Kathode unterscheiden»

Die Stirnflächen der Streifen sind wunschgemäß vvenigstens 1 mm breit, vorzugsweise wenigstens 2 mm, so daß eine ziemlich wesentliche Breite der Stirnfläche dem Separator gegenüberliegt, wenn die Elektrode in die elektrolytische Zelle eingefügt ist» Im allgemeinen wird die Breite der Streifen nicht größer als 10 mm sein, obgleich es möglich ist, Streifen mit Breiten größer als 10 mra zu benutzen.»-,.

Der Abstand zwischen benachbarten Streifen auf.einer-Stirnfläche de.r-Elektrode ist wunschgemäß wenigstens 1 mn großy vorzugsweise wenigstens 2·mm» Im allgemeinen wird dieser Abstand nicht größer als 10 mm sein, obgleich as. der. Fall, sein kann,-, wenn es-gewünscht wird.»

Die Streifen auf- einer Oberfläche der Elektrode sind voneinander getrennt.und die Zwischenräume zwischen benachbarten St reif en ergeben Räume-,- in die das Diaphragma oder die Membran eindringen kann, sollte das Diaphragma oder

3 2 18 6 2 22.12.1981

- 12 - 59 566/17

die Membran bei Verwendung in einer elekirolytischen Zelle aufquellen* Kationenaustauschermembranen quellen besonders leicht, und die Elektrode gemäß der Erfindung liefert ein Mittel zur kontrollierten Aufnahme des Quellens»

Die Elektrode gemäß der Erfindung wird im allgemeinen aus einem Metall oder aus einer Legierung hergestellt und kann als Anode oder als Kathode wirken. Die Beschaffenheit des Metalles hängt davon ab,: ob die Elektrode als Anode w oder als Kathode benutzt wird, sowie von der Beschaffenheit des Elektrolyten, der in der elektrolytischen Zelle zu elektrolysieren ist.

Wenn eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung zu elektrolysieren ist und die Elektrode als Anode benutzt wird, wird die Elektrode zweckmäßig ,aus. einem filmbildenden Metall oder aus einer Legierung daraus hergestellt, zum Beispiel aus Zirkon, Niob, Wolfram oder Tantal, aber vorzugsweise aus Titan» Die Oberfläche der Anode trägt einen geeigneten Überzug aus einem elektrisch leitenden·,, elektrokatalytisch wirkenden Material, Der überzug kann ein Metall oder ..-,. mehrere Metalle der Platingruppe beinhalten, d. h. Platin, ^w Rhodium, Iridium,. Ruthenium,' Osmium oder Palladium, und/oder ein Oxid eines dieser Metalle oder von mehreren dieser Metalle* Der Oberzug aus dem Metall der Platingruppe und/oder aus dem Oxid kann in einem Zusatz mit einem Oxid oder mehreren Oxiden eines Nichtedelmetalles vorliegen, im besonderen kann es sich dabei um ein Oxid oder mehrere Oxide eines filmbildenden Metalles handeln, zum Beispiel um Titan(IV)-oxid„ Elektrisch leitende und elektrokatalytisch wirksame Materialien für eine Verwendung als Anodenüberzüge in einer elektrolytischen Zelle für die Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallchlorid-

22.12.1981 - 13 ~ 59 566/17

lösung sowie Verfahren zur Aufbringung solcher überzüge sind auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt. Der überzug wird in geeigneter Weise wenigstens auf die Streifen auf der Anode aufgebracht'* im besonderen auf die Stirnflächen der Streifen* Der Oberzug kann auch auf die rückwärtige Seite der Streifen aufgebracht werden, d* h, auf die Seiten,, die dem Befestigungselement zugewandt sind, und auch auf die Kanten der Streifen*

Wenn eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung zu elektrolysieren ist und die Elektrode als Kathode benutzt wird, wird die Elektrode zweckmäßig aus Eisen oder Stahl hergestellt oder aus einem anderen geeigneten Metall, zum Beispiel aus Nickel» Dia Kathode, im besonderen die Streifen auf der Kathode, kann mit einem Material überzogen werden, welches das WasserstoffÜberpotential der Elektrolyse . reduziert.

Die Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine bipolare Elektrode sein« So kann die betreffende Elektrode ein erstes und ein zweites Metallblech aufweisen, elektrisch leitend miteinander verbunden. Wenigstens eines der Sieche ist und vorzugsweise beide Bleche sind mit einer Vielzahl von länglichen Elementen, beispielsweise Streifen, versehen, wie oben beschrieben wurde., Wenn zum Beispiel die bipolare Elektrode in einer elektrolytischen Zelle benutzt wird, in 'der eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung zu elektrolysieren ist¹, können das erste Blech und die daran angebrachten Streifen aus einem filmbildenden Metall oder einer filmbildenden Legierung bestehen und als Anode funktionieren und das zweite Blech und die daran angebrachten Streifen aus Eisen oder Stahl oder aus einem

3 2 18 5 2 22.12.19B1

-14- 59 566/17

anderen geeigneten Metall, zum Beispiel aus Nickel, und als Kathode funktionieren«.

Bei einer Modifikation der Elektrode gemäß der Erfindung wird auf einer Seite oder auf beiden Seiten ein durchlöchertes metallisches Blechmaterial an den Stirnflächen der länglichen Teile der Elektrode angebracht. Das durchlöcherte Blechmaterial, das einen elektrischen Kontakt mit den länglichen Teilen aufweist,, beispielsweise durch Anschweißen, kann aus einem Blechgewebe, einer Lochplatte oder einem Streckmetall bestehen,

Die erfindungsgemäße Elektrode kann durch Anbringen der länglichen Teile, d-» h, der Streifen, an dem Befestigungselement, beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten oder durch irgendeine Technik hergestellt werden, die zu einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Streifen und dem Befestigungselement führt.« Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Elektrode besteht wegen seiner einfachen Durchführung darin., mit einem geeigneten Schlitzwerkzeug eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Schlitzen in einem ebenen Befestigungselement anzubringen und einen wesentlichen Teil der durch die Schlitze in dem Befestigungselement gebildeten Streifen in eine Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes zu verschieben. Die Schlitze können das Befestigungselement von einer Stelle nahe einer Kante des Sefestigungselemen.tes zu einer Stelle nahe einer entgegengesetzten Kante des Befestigungselementes durchlaufen, und das Verschieben eines wesentlichen Teiles der Streifen in eine Ebene parallel zu der des Befestigungselementes darf selbstverständlich nicht dazu führen,, daß die Streifen vom

232 186 2 ' 22.12.1981-

- 15 - 59 566/17

Befestigungselement abgelöst werden* Wenn beide Seiten des Befestigungseleraentes Streifen aufweisen sollen, können einige der Streifen,, die durch die Schlitze in dem Befestigungselement gebildet werden _r' auf eine Seite des Befestigungseleraentes verschoeben werden und einige der Streifen auf die andere Seite. Zum Beispiel können die Streifen, die durch die Schlitze in dem Befestigungselement gebildet werden, abwechselnd auf die eine Seite und die andere Seite des Befestigungselementes, verschoben werden* so daß ein Streifen auf einer Seite der Elektrode gegenüber einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Streifen auf der anderen Seite des Befestigungselementes angeordnet ist«.

Dia elektrolytische Zelle, in die die erfindungsgemäße Elektrode eingesetzt wird, kann mit einem Diaphragma odor mit einer Membran ausgerüstet sein. Bei der Diaphragmazelle sind die zwischen angrenzenden Anoden und Kathoden zwecks Bildung getrennter Anoden- und Kathodenräume angeordneten Separatoren mikroporös, und während des Betriebes gelangt der Elektrolyt durch die Diaphragmen aus dem Anoden raum in den Kathodenraum. Somit wird die Zellenflüssigkeit,, die erzeugt -wird, eine wäßrige Lösung von Alkalimetallchlorid und Alkalimetallhydroxid beinhalten, wenn eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung elektrolysiert wird» Bei der elektrolytischen Membranzelle sind die Separatoren im wesentlichen hydraulisch undurchlässig,,, und während des Betriebes werden die lonenarten durch die Membranen zwischen den Räumen der Zelle transportiert«, Somit werden die Kationen durch die Membran hindurchtransportiert, wenn die Membran einer Kationenaustauschermembran entspricht,, und in dem Falle, wo eine wäßrige Alkalimetall-

232186 2

22.12.1981 - 15 - 59 566/17

chloridlösung elektrolysiert wird, besteht die Zellenflüssigkeit aus einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallhydroxid*

Ii

Wenn der Separator in der elektrolytischen Zelle ein mikroporöses Diaphragma ist,, ist die Beschaffenheit des Diaphragmas von der Art des Elektrolyten abhängig, der in der Zelle elektrolysiert wird. Das Diaphragma muß gegen eine Oualit-^ätsverschlechterung durch den Elektrolyten und durch die Produkte der Elektrolyse beständig sein und, wenn eine wäßrige Lösung aus Alkalimetallchlorid elektrolysiert wird, wird das Diaphragma zweckmäßig aus einem fluorhaltigen Polymer hergestellt,, Diese Materialien sind-im allgemeinen gegen eine Beeinträchtigung durch das Chlor und das Alkalimetallhydroxid, die bei der Elektrolyse erzeugt werden, beständig.

Vorzugsweise besteht das mikroporöse Diaphragma aus PoIy- tet raf luoräthylen, obgleich auch Materialien benutzt werden können, z-um Beispiel Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Kopolymere, Vinylidenfluorid-Polymere and -Kop&ymere sowie fluorierte Äthylen-Propylen-Kopolyraere,

Geeignete mikroporöse Diaphragmen sind beispielsweise in dem britischen Patent Nr.. 1503915 beschrieben, wobei es sich um ein Diaphragma aus Polytetrafluoräthylen mit einer MikroStruktur aus Knoten, verbunden-durch Fibrillen, handelt, und in dem britischen Patent Nr. 10S1046, wobei es sich um ein mikroporöses Diaphragma, hergestellt durch Extraktion eines aus einzelnen Feststoffteilchen bestehenden Füllstoffes aus einer Folie aus Polytetrafluoräthylen handelt* Andere geeignete mikroporöse Diaphragmen sind im Stand der Technik beschrieben.

232 186 2

22,12,1981

- 17 - 59 566/17

Wenn' der Separator in der elektrolytischen Zelle eine Kationenaustauschermembran ist/ hängt die Beschaffenheit der Membran ebenfalls von der Art des Elektrolyten, der in der Zelle elektrolysiert wird,, ab. Die Membran muß gegen eine Qaalitätsbeeinträchtigung durch den Elektrolyten und durch die Produkte der Elektrolyse beständig sein und, 'wenn eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallchlorides elektrolysiert wird, wird die Membran zweckmäßig aus einem fluorhaltigen Polymer mit Kationenaustauschergruppen hergestellt, zum Beispiel SuIfonsäure-, Karbonsäure- oder Phosphonsäuregruppen oder um Derivate davon oder um ein Gemisch von zwei oder mehr derartiger Gruppen*

weitere geeignete Kationenaustauschermembranen sind in den britischen Patenten Mr. 1184321; 1402920; 1406573; 1455070; 1497748; 1497749; 1518387 und 1531063 beschrieben

In der elektrolytischen Zelle _t in die die erfindungsgernäße Elektrode eingesetzt wird, sind die einzelnen Anodenräume der Zelle mit Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolyten in die Räume ausgestattet> zweckmäßig von einem gemeinsamen Saramelrohr_i; und mit Einrichtungen zum Entfernen der Produkte der Elektrolyse aus den Räumen» Ähnlich sind die einzelnen Katboden räume der Zelle mit Einrichtungen zum Entfernen der Produkte der Elektrolyse aus den Räumen und wahlweise mit Einrichtungen zum Zuführen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten in die Räume ausgerüstet, zweckmäßig von einem gemeinsamen Sammelrohr.

Wenn die elektrolytische Zelle zur Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallchloridlösung eingesetzt wird., sind

232 186 2

22,12.1981 - 13 - 59 566/17

zum Beispiel die Anodenräume der Zelle mit Einrichtungen zum Zuführen der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung in die Anodenräume sowie mit Einrichtungen zum Entfernen des Chlors und wahlweise mit Einrichtungen zum Entfernen der verarmten wäßrigen Alkalimetallchloridlösung aus den Anodenräumen ausgestattet* Die Kathodenräume der elektrolytischen Zelle sind mit Einrichtungen zum Entfernen des Wasserstoffes und des zellenflüssigkeitshaltigen Alkalimetallhydroxides ausgestattet«. Wahlweise und wenn nötig, kommen Einrichtungen für das Zuführen von Wasser oder einer verdünnten Alkalimetallhydroxidlösung in die Kathodenräume hinzu.

Obgleich es möglich ist, die Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolyten und zum Entfernen der Produkte der Elektrolyse durch getrennte Rohre zu realisieren, die zu jedem der betreffenden Anoden- und Kathodenräurae der Zelle hin oder aus ihnen herausführen, kann eine derartige Anordnung unnötig kompliziert und schwerfällig sein, im besonderen in einer elektrolytischen Filterpressenzelle, die eine große.Zahl solcher Räume aufweisen kann» Eine bevorzugte elektrolytische Zelle besteht aus erfindungsgemäßen Elektroden,, in Form von Anoden mit einem aktiven metallischen Anodenteil, und von Kathoden, mit einem aktiven metallischen Kathodenteil, aus Separatoren, die wahlweise auf Platten aus elektrischem Isoliermaterial angebracht sind, und wahlweise aus Abstandsstücken oder Dichtungen aus elektrischem Isoliermaterial ζίνχεοηβη der Anode bzw» der Kathode und den angrenzenden Separatoren, Dabei weisen Anoden, Kathoden, Platten und Abstandsstücke oder Dichtungen^ falls vorhanden, eine Vielzahl von öffnungen auf, die in der elektrolytischen Zelle getrennte

232 186 ? 22.12.1981

""*- 19 - 59 565/17

Räume längs der Zelle definieren und durch die der Elektrolyt der Zelle zugeführt werden kann, beispielsweise in die Anodenräume der Zelle,, und durch die die Produkte der Elektrolyse aus der Zelle entfernt werden können* zum Beispiel aus den Anoden— und Kathodenräuraen der Zelle» Die Räume längs der Zelle können mit den Anoden- und Kathoden räumen der Zeile über Kanäle in den Elektroden, zum Beispiel in dan Stirnflächen der Elektroden* oder durch Kanäle in den Platten oder in den Abstandsstücken oder Dichtungen, zum Seispiel in den Stirnflächen der Abstandsstücke oder Dichtungen, kommunizieren«

Wenn die elektroiytische Zelle aus hydraulisch undurchlässigen Diaphragmen besteht,, können zwei oder mehr öffnungen vorhanden sein, die zwei oder drei Raums längs dar Zelle definieren, von denen der Elektrolyt den Anoden räumen der.Zelle zugeführt werden kann und durch dia die Produkte der Elektrolyse aus den Anoden- und Kathodenräurnen der elektrolytischen Zelle entfernt werden können,

Wenn die elektrolytische Zelle aus selektiven kationendurchlässigen Membranen besteht, können vier Öffnungen vorgesehen werden-, die vier Räume längs der Zelle definieren,, von denen der Elektrolyt und Wasser oder eine andere Flüssigkeit der Reihe nach den Anoden- und Katbodenräumen der Zelle zugeführt und durch die die Produkte der Elektrolyse aus den Anoden- und Kathodenräumen der Zelle entfernt werden können*

In der elektroiytischen Zeile, sind die Räume längs der Zelle," die mit den Anodenräumen der ZeIe kommunizieren, von den Räumen länga der Zelle, die rait den Kathodenräumen

232186 2 32.12.1981

- 20 - 59 566/17

der Zelle kommunizieren , elektrisch isoliert»

Die elektrische Isolation kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden* Zum Beispiel können Anoden und Kathoden der Zelle jeweils in einem Rahmen aus elektrischem Isoliermaterial positioniert und gehalten werden-, in dem die öffnungen* die in der elektrolytischen Zelle einen Teil der Räume längs der Zelle bilden,,, vorgesehen sind.

Falls es gewünscht wird,, kann die Funktion des Abstands-Stückes oder der Dichtung und der Halterung für eine Anode oder Kathode durch einen geeignet geformten einzelnen Rahmen realisiert werden♦

Alternativ hierzu können die Anoden und Kathoden der elektrolytischen Zelle teilweise aus einem elektrischen Isoliermaterial hergestellt werden und zum Teil aus Metall. Die öffnungen in der Elektrode, die in der Zelle einen Teil der Räume längs der Zelle bilden., können in dem metallischen Teil der Anode oder Kathode und in einem Teil der Anode oder Kathode, der aus einem elektrischen Isoliermaterial besteht» gebildet tverden¹, so daß die gewünschte elektrische Isolation der Räume längs dar Zelle gewährleistet ist*

Die Abstandsstücke oder Dichtungen müssen aus einem elektrischen Isoliermaterial hergestellt werden. Das elektrische Isoliermaterial ist zweckmäßig gegen die Flüssigkeiten in der Zelle beständig und besteht vorteilhaft aus einem fluorhaltigen Polymer, zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen-, Polyvinylidenfluorid oder fluoriertem Äthylen-Propylen-Kopolymer, Ein anderes geeignetes Material ist EPDM-Kautschuk.

232186 2 22.X2.X931

- 21 - 59 566/17

Die Erfindung ist unter'Bezugnahme auf eine Elektrode beschrieben worden, die sich in einer elektrolytischen Zelle für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidlösungen eignet. Sie kann auch in elektrolytischen Zellen eingesetzt werden, in denen andere Lösungen elektrolysiert werden können, oder in anderen Ausführungen von elektrolytischen Zellen,, zum Beispiel- in Brennstoffzellen,

AusfQhrungsbeispiel

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig« 1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Elektrode;

Fig, 2: eine isometrische Ansicht der Elektrode von Fig. 1, wobei ein Teil weggeschnitten wurde;

Fig* 3: eine isometrische Darstellung eines Teiles einer elektrolytischen Zelle qpit den erfindungsgemäßen Elektroden in auseinandergezogener Anordnung, wobei ein Teil weggeschnitten wurdet

Fig. 4: eine Draufsicht des Teiles der elektrolytischen Zelle von Fig» 3, wobei die Zelle in einer Darstellung in nichtauseinandergezogener Anordnung wiedergegeben ist; und

Fig, 5 und 6: Ansichten von Dichtungen für die in Fig. 3 und 4 wiedergegebenen elektrolytischen Zellen,.wobei ein Teil" weggeschnitten wurde*

2 3 2 18 6 2. 22.i2.x98i

22 - 59 565/17

entsprechend Fig, 1 und 2 enthält die Elektrode ein ebenes Befestigungselement 1 in Form eines Rahmens, der einen zentralen Raum 2 umgibt. In den Seiten des Rahmens ist eine Vielzahl von Öffnungen 3; 4; 5; 5 paarweise 3; 4 und 5; 6 in der Nähe der entgegengesetzten Enden des Rahmens angeordnet,. Diese Öffnungen 3; 4; 5; 5 definieren Räume längs der Zelle, durch welche der Elektrolyt und andere Flüssigkeiten, zum Beispiel Wasser, in die elektrolytische Zslle gelangen können, wenn die Elektrode in eine elektrolytische Zelle eingesetzt ist, und durch • die. die Produkte der Elektrolyse aus der elektrolytisches! Zelle entfernt werden können, wie später näher beschrieben wird« Das Befestigungselement 1 besteht zum großen Teil- aus Metall, außer daß das Teilstück 7 des 3efestigungsslementes 1 aus einem elektrischen Isoliermaterial hergestellt ist, um die öffnung 3 von der Öffnung 4 elektrisch zu isolieren, zum Seispiel, dient hierzu Polytetrafluoräthylen. Um dis öffnung 5 von der öffnung 6 elektrisch zu isolieren, besteht das Teilstück S des Befestigungselementes 1 aus einem elektrischen Isoliermaterial, zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen,

.,- Der zentrale Raum 2 wird durch eine Vielzahl von Streifen ^v~-" . 9 auf einer Seite des Rahmens und eine Vielzahl von Streifen 10 auf der anderen Seite des Rahmens überbrückt. Die Streifen auf jeder Seite des Sefestigungselementes 1 sind senkrecht angeordnet, in gleichen räumlichen Abst«nden voneinander und parallel zueinander» Die Streifen sind in der Weise versetzt, daß die Streifen 10 auf einer Seite des Befestigungselementes 1 gegenüber einem Zwischenraum zwischen zwei angrenzenden Streifen 9 auf der anderen Seite des Befestigungselementes 1 positioniert sind.

186 2- ^22121981

23 - 59 566/17

Die Stirnflächen der Streifen 9 liegen seitlich verschoben in einer ebene parallel zu der des Befestigungselementes 1» In ähnlicher Weise liegen die Stirnflächen der Streifen 10 seitlich verschoben in einer Ebene parallel zu der des Befsstigungselementes 1. .

Die Streifen können an ihren Enden an dem Rahmen des Befestigungselementes 1 auf beliebige Art angebracht werden,, zum Seispiel durch Schweißen oder Hartlöten» Alternativ hierzu können die Streifen erhalten werden, indem eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Schlitze in einem ebenen Befestigungselement 1 angebracht wird und ein wesentlicher Teil dieser Streifen, die durch die Schlitze in dem Sefestigungselement definiert werden, abwechselnd nach der einen und der anderen Seite des 3e~ festigungselementes 1 herausgedrückt wird.

Die Auswahl des Metalles für den metallischen Teil der Elektrode hängt von dem beabsichtigten Verwendungszweck der Elektrode ab_t d. η..* ob die Elektrode als Anode oder als KatTiode einzusetzen ist» Wenn die Elektrode als Anode benutzt wird, zum Beispiel in einer elektrolytischen Zelle für die Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallhalogenidlösung,_: besteht der metallische Teil der Elektrode zweckmäßig aus Titan. Wird die Elektrode als Kathode benutzt, ist in einer elektrolytischen Zelle für die Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallhalogenidlösung der metallische Teil der Elektrode zweckmäßig aus Eisen hergestellt, zum Beispiel aus kohlenstoffarmem Stahl*

Der in Fig, 3 und 4 wiedergegebene Teil der elektrolytischen Zelle enthält eine Anode 11 entsprechend Fig. 1 und 2 und

2 3 2 18 6 2 22.12.1981

- 24 - 59 566/17

eine Kathode 12. Die Kathode 12 weist eine ähnliche Konstruktion wie die Anode 11 auf. Sie besteht aus senkrecht angeordneten Streifen 13 auf einer Seite der Kathode und aus senkrecht angeordneten Streifen 14 auf der ent- , gegengesetzten Seite, die einen zentralen Raum in der Kathode mit denselben Abmessungen wie der Raum 2 in der Anode 11 überbrücken*. Die Kathode verfügt ebenfalls über vier öffnungen 15; 16* die beiden anderen nicht wieder- . gegeben,., die paarweise in der Nähe der entgegengesetzten Enden der Kathode angeordnet sind. Diese öffnungen weisen dieselben Abmessungen auf wie die öffnungen 3; 4; 5; 6 in der Anode 11, Die Kathode 12 unterscheidet sich von der Anode 11 dadurch,, daß das Teilstück 17 und sin Teil der Kathode diagonal entgegengesetzt zu dem Teilstück 17, was rieht wiedergegeben ist, aus einem elektrischen Isoliermaterial gefertigt sind, zum Beispiel aus PoIytstrafluoräthylen« "

Die elektrolytische Zelle enthält ebenfalls Dichtungen 18; 19 aus elektrischem Isoliermaterial,, zum Beispiel aus EPDM-Kautschukj und. eine Kationenaustauschermembran 20 zwischen den Dichtungen 18; 19«. Die Membran 20 weist vier öffnungen 21; 22,. zwei nicht wiedergegeben, auf', die in ihrer Lage und ihren Abmessungen den Öffnungen 3; 4; 5; 6 in der Anode 11 entsprechen. .

Die Dichtung 18 nach Fig. 5 enthält vier öffnungen 23; 24; 25; 26 und einen zentralen Raum 27 mit denselben Abmessungen und derselben Lage wie die öffnungen 3; 4; 5; 6 und der Raum 2 in der Anode 11» Die Dichtung 18 weist einen Kanal 28 in der Wand auf, durch den eine Verbindung zwischen der Öffnung 26 und dem zentralen Raum 27 geschaffen

18

22.12.1981 - 25 - 59 566/17

wird, und einen Kanal 29, durch den eine Verbindung zwischen dem zentralen Raum 27 und der öffnung 23 zustande kommt»

Die Dichtung 19 nach Fig. 5 enthält vier öffnungen 30; 31; 32; 33 und einen zentralen Raum 34 mit denselben Abmessungen und derselben Lage wie die öffnungen 3; 4; 5; und der Raum 2 in der Anode 11» Die Dichtung 19 weist einen Kanal. 35 in der Wand auf,, durch den eine Verbindung zwischen der Öffnung 32 und dem zentralen Raum 34 geschaffen wird» und einen Kanal 36,, durch welchen eine Verbindung zwischen der Öffnung 31 und dem zentralen Raum 34 zustande kommt♦

Um eine elektrolytische Zelle zusammenzubauen, wird eine Vielzahl von Anoden, Kathoden, Membranen und Dichtungen gemäß den Fig.. 3 und 4 mit geeigneten Endplatten'zusammengestellt eng miteinander verbunden, zum'Beispiel, durch Zusammenschrauben _t um ein Auslaufen der Flüssigkeiten aus der elektrolytischen Zelle zu verhindern. Die Anoden und Kathoden werden getrennt» zum Seispiel durch geeignete Leiter, wie Kupfer, an entsprechende Anoden- und Kathodensammelschienen angeschlossen* In der zusammengebauten elektrolytischen Zelle werden die Anoden und Kathoden abwechselnd mit einer Dichtung/Membran/Dichtung-Anordnung zwischen jeweils benachbarten Anoden und Kathoden positioniert.

Die Kanäle in der elektrolytischen Zelle, die durch die öffnungen 3; 4; 5; 6 in den Anoden 11 und die- entsprechenden Öffnungen in den Kathoden 12,. Dichtungen 18; 19 und Kationenaustauschermembranen 20 gebildet werden, werden

232186 2

22»12,1981 - 26 - 59 566/17

.an Einrichtungen angeschlossen (nicht wiedergegeben), durch die der Elektrolyt und andere Flüssigkeiten der elektrolytischen Zelle zugeführt werden,, und des weiteren an Einrichtungen, durch welche die Produkte der Elektrolyse aus der elektrolytischen Zelle entfernt werden, vVenn beispielsweise, eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid zu elektrolysieren ist, sind die Kanäle längs der Zelle, von denen die Öffnung 6 und 4 der Anode 11 einen Teil bilden, der Reihe nach mit Einrichtungen zum Zuführen der Natriumchloridlösung und von Wasser in die Zelle ver-V... bunden, und die Kanäle längs der Zelle, von denen die Öffnungen 5 und 3 einen Teil bilden, sind mit Einrichtungen zum Entfernen der wäßrigen Natriumhydroxidlösung und des Wasserstoffes sowie der verarmten Natriurnchloridlösung und des Chlors verbunden.

Die Funktionsweise der elektrölytischen Zelle wird unter Bezugnahme auf die Elektrolyse einer wäßrigen Matriumchloridlösung .beschrieben»

Während des Betriebes wird die wäßrige Natriumchloridlösung dem Kanal längs der Zelle zugeführt, von dem die ..-- , Öffnung δ in der Anode 11 einen Teil bildet, und die ^ν""'' Lösung gelangt durch den Kanal 28 in der Dichtung 18 in die Anodenräume der Zeile* (Die Anodenräume werden durch den Raum zwischen den angrenzenden Membranen auf jeder Seite einer Anode gebildet)* Die erschöpfte Natriumchloridlösang und das Chlor, welches bei der Elektrolyse gebildet wird, gelangen aus den Anodenräumen durch den Kanal 29 in der Dichtung 18 in den Kanal längs der Zelle, von dem die Öffnung 3 in der Anode 11 einen Teil bildet, und von "— dort aus der Zelle heraus*

232 186 2 ²²¹²'¹⁹⁸¹

- 27 - 59 566/17

Wasser wird dem Kanal längs der Zelle zugeführt, von dem die öffnung 4 in der Anode 11 einen Teil bildet, und gelangt von dort durch den Kanal 36 in der Dichtung 19 in die Kathodenräume der Zelle. (Die Kathodenräume werden durch den Raum zwischen angrenzenden Membranen auf jeder Seite einer Kathode gebildet).. In den Kathodenräumen reagieren die Natriumionen, die durch die Kationenaustauschermembran 20 aus den Anodenräumen transportiert werden, mit den Hydroxylionen,- die durch die Elektrolyse des Wasser gebildet werden, und Natriumhydroxidlösung und Wasserstoff, die gebildet werden, gelangen aus den Kathodenräumen durch den Kanal 35 in der Dichtung 19 in den Kanal längs der Zelle, von dem die öffnung 5 in der Anode 11 einen Teil bildet, und von dort aus der Zelle heraus»

BeisDiel 1 ' ' '

Eine elektrolytische Zelle wurde gemäß der Beschreibung zusammengebaut. Sie besteht aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten Anoden und Kathoden. Jede Anode wurde aus Titan hergestellt, und die Streifen der Anode wiesen eine Länge von 22,5 cm und eine Breite von 0,5 cm •auf. Zwischen den angrenzenden Streifen bestand ein Abstand von 0,5 cm, und die Streifen auf den entgegengesetzten Stirnflächen der Anode wiesen einen Abstand von 0,8 cm auf« Die Streifen wurden mit einem elektrisch leitenden, elektrokatalytisch wirksamen überzug aus einem Gemisch aus RuCX₃ und TiO₇, (RuO₂ : TiO„ 35 : 65 Masse : Masse) überzogen,. Jede Kathode bestand aus kohlenstoff armem Stahl,, und die Abmessungen der Streifen auf den Stirnflächen der Kathoden und die Abmessungen der Abstände zwischen den

232186 2

22.12.1981

²⁸" ⁵⁹

Streifen waren dieselben wie bei der Anode. Zwischen jeder Anode und Kathode wurde eine Kationenaustauschermembran auseinem Kopolymer des Tetrafluoräthylens und einesPerfluorvinyläthers mit einer Karbonsäuregruppe angebracht« Die Ionenaustauschkapazität der Membran lag bei 1,32 Milliäquivalenten je Gramm*

In der Zelle wurde eine wäßrige Natriumchloridlcsung. elektrolysiert* Das Natriumchlorid wurde mit einer Konzentration von 305 g/l und bei einem pH von 9,0 den Anodenräumen der Zelle, und den Kathodenräumen wurde Wasser zugeführt«. Eine Natriumchloridiösung mit einer Konzentration von 200 g/l und das Chlor wurden aus den Anodenräumen der Zelle und die wäSrige Natriurahydroxidlösung und Wasserstoff aus den Kathodenräumen der Zelle entfernt.

Die Elektrolyse wurde bei einer Stromdichte von 2 \<Α/πΓ und bei einer Spannung von 3,5 V betrieben«.

Die wäßrige Natriumhydroxidlösung wurde mit einer Konzentration von 35 Masse-% bei einer Stromausbeute von.94 % gewonnen,

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt-, wobei die Kathode aus nichtrostendem Stahl bestand und die Elektrolyse bei einer Stromdichte von 3 KA/m betrieben wurde*.

Nach 16 Tagen lag die Spannung bei 3,64 V, die Stromausbeute betrug 93 % und die wäßrige Natriumhydroxidlösung, die

2 3 2 18 5 2

22.12,1981

- 29 - 59 566/17

gewonnen wurde, wies eine Konzentration von 34,7 Masse-^ auf und enthielt 8 ppm Chloridionen.

Seispiel 3

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei" die Kathode aus nichtrostendem Stahl bestand, die Membran aus einem perfluorierten Polymer, welches noch eine SuIfonsäuregruppe auf der der Anode zugewandten Seite der Membran enthielt und Karbonsäuregruppen auf der der Kathode zugewandten Seite der Membran,, und die Elektrolyse

2 bei einer Stromdichte von 3 KA/m betrieben wurde.

Nach ""26 Tagen lag die Spannung bei 3,70 V, die Strotnausbeute betrug 92 %_r und die wäßrige Natriumhydroxidlösung, die gewonnen wurde,, wies eine Konzentration von 32,3 riasse-2 auf und enthielt 28 ppm an Chloridionen,

Claims (7)

1, Elektrode für elektrolytische Zellen,, gekennzeichnet dadurch,, aa& die Elektrode ein im wesentlichen ebenes Befestigungselement enthält und daß auf wenigstens einer Stirnfläche desselben.eine Vielzahl von länglichen Teilen im wesentlichen parallel zueinander an ihren Enden an dem Befestigungselement angebracht sind,, wobei ein wesentlicher Teil länglicher Teile in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des ßefestigungseleiuentes liegt und die länglichen Teile Stirnflächen aufweisen, welche in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des 3efestigungselementes liegen»

2, Elektrode nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dia Elektrode ein im wesentlichen ebenes Befestigungselement enthält und auf wenigstens einer Stirnfläche desselben eine Vielzahl von Streifen im wesentlichen parallel zueinander'an ihren Enden an dem Befestigungselement angebracht sind, wobei ein wesentlicher Teil der Streifen in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes liegt und die Streifen Stirnflächen aufweisen,, welche in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes liegen.

3*. Elektrode nach Punkt 1 oder 2y gekennzeichnet dadurch, daß die Elektrode flexibel ist,

4* Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 3^:> gekennzeichnet dadurch*, daß die länglichen Teile auf beiden Stirnflächen des Befestigungselementes vorgesehen sind.

186 2 22.12.1981

31 - . 59 566/17

5.. elektrode nach einem der Punkte 1 bis 4"_t gekennzeichnet dadurch, daß die länglichen Teile senkrecht angeordnet sind*

6* Elektrode nach Punkt 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß die länglichen Teile Streifen sind und ein Streifen auf einer Stirnfläche des Befestigungselementes gegenüber einem Zwischenraum zwischen zwei angrenzenden Streifen auf der anderen Stirnfläche des ßefestigungs— elementes angeordnet ist*

7» Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 6^:, gekennzeichnet dadurch,! daß das Befestigungselement ein im wesentlichen ebener Rahmen ist und" ein Ende des jeweiligen länglichen Teiles an dem Rahmen in der Mähe einer Kante des Rahmens angebracht ist und das andere Ende des jeweiligen länglichen Teiles in der Nähe der entgegengesetzten Kante des Rahmens,

8, Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die angewandten Stirnflächen der länglichen Teile gekrümmt sind»

9_# Elektrode nach Punkt S-* gekennzeichnet dadurch, daß die länglichen Teile Streifen sind und die Stirnflächen, die von dem Befestigungselement wegweisen',' konvex sind«

10,. Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens 80 % der Länge der länglichen Teile in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der des Befestigungselementes liegen,

232186 2

22.12,1981 - 32 - 59 566/17

11» Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Ebene der länglichen Teile von der des Befestigungselementes einen Abstand von 1 mm bis 20 mm aufweist»

12. Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 11,. gekennzeichnet dadurch, daß die Abmessung der Elektrode in Richtung des Stroraflusses im Bereich von 15 bis 60 era liegt.

13. Elektrode nach einem der Punkte 2 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Stirnflächen der Streifen eine Breite von 2 mm bis 10.mm aufweisen«

14. Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß dar Abstand zwischen benachbarten länglichen Teilen auf einer Oberfläche dar Elektrode 2 mm bis-10 mm beträgt.

15. Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Elektrode als Anode eignet und aus einem filmbildenden Metall oder einer Legierung daraus hergestellt ist und die länglichen Teile einen Oberzug aus einem elektrisch leitenden, elektrokatalytisch. wirksamen Material aufweisen,

15· Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß ein durchlöchertes metallisches Blechmaterial in elektrischem Kontakt mit·den Stirnflächen der länglichen Teile angeordnet ist.

17, Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektrode eine Vielzahl von Öffnungen

22.12.1931 - 33 - 59 566/17

in der Oberfläche aufweist* die Räume längs der Zeile definieren, durch welche der Elektrolyt in die Zelle eingeführt werden kann und durch die die Produkte der Elektrolyse aus der Zelle entfernt werden können, wenn die Elektrode in eine elektrolytische.Zeile eingesetzt ist.

18, Elektrode nach Punkt 17,. gekennzeichnet dadurch,, daß die Elektrode teilweise aus einem elektrischen Isolier material besteht, so daß die öffnungen, die in der Zelle Räume längs der Zelle bilden, die mit den Anoden räumen der Zelle kommunizieren,, von den öffnungen elektrisch isoliert sind, die in der Zelle Räume längs der Zelle bilden, die mit den Kathodenräumen der Zelle kommunizieren*

19, -Elektrode nach einem der Punkte 1 bis 16_r gekennzeichnet dadurch, daß die Elektrode in einem Rahmen aus einem elektrischen Isoliermaterial angeordnet ist, wobei der Rahmen eine Vielzahl von öffnungen in seiner Stirnfläche aufweist¹, die Räume längs der Zelle definieren, durch welche der Elektrolyt in die Zelle eingeführt werden kann und durch die die Produkte der Elektrolyse aus der Zeile entfernt werden können, wenn die Elektrode in eine elektrolytische Zelle eingesetzt ist.

20« Elektrolytische Zelle nach einem der Punkte 1 bis 19, gekennzeichset dadurch, daß die Zelle eine Vielzahl von Elektroden enthält»

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen