DD285127B5 - Electrode element of an electrode for gas-developing electrolytic processes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Elektrodenelement zur Bildung von Elektroden, die fur gasentwickelnde elektrolytische Prozesse geeignet sind und aus einer Mehrzahl, im wesentlichen parallel zueinander angeordneter Elektrodenelemente bestehen Fur die Produktion verschiedener, wichtiger chemischer Grundstoffe, wie Natronlauge, Chlor, Wasserstoff oder Wasserstoffperoxid, sind gasentwickelnde elektrolytische Prozesse von herausragender Bedeutung Die bei der Elektrolyse von alkalischen Losungen, Wasser, Salz- bzw Schwefelsaure zu verwendenden Elektroden müssen einer Vielzahl von zum Teil gegensätzlich wirkenden Gebrauchsparametern entsprechen Ein sehr wesentliches Erfordernis besteht in der schnellen Abfuhr des entwickelten Gases aus dem Raum zwischen Anode und Kathode jenseits dieser Elektroden, um einen großen, den elektrischen Widerstand des Elektrolyten erhöhenden Gasanteil zu vermeiden Dies steht aber dem Bestreben entgegen, die zur Verfugung stehende Konstruktionsflache maximal fur eine elektrochemisch wirkende Elektrodenflache wirksam zu nutzen Es wird weiterhin angestrebt, eine möglichst gleichmäßig und fein strukturierte Elektrodenoberflache zu realisieren, damit die Voraussetzungen fur ein homogenes elektrisches Feld gegeben sind Unstetigkeiten, wie ζ B Kanten, fuhren zu Feldstarkeerhohungen und damit zu einer ungleichmäßigen Elektrodenbelastung, die nicht nur energetische Verluste, sondern auch einen vorzeitigen Verschleiß des Elektrodenmaterial bzw der elektrokatalytischen Beschichtung (Coating) verursacht Wesentlich fur die Gewährleistung eines optimalen Prozesses ist auch die Realisierung eines gleichmäßigen, geringen Elektrodenabstandes, ohne bei Verwendung von Membranen diese mechanisch stark zu beanspruchen oder gar zu beschädigen Es sollte auch vermieden werden, daß Elektrodenelemente mit großer Dicke einen hohen Beruhrungsdruck auf die Membran ausüben und somit den Elektrolytfluß, bzw den lonentransport durch das Porensystem der Membran merklich behindernThe invention relates to an electrode element for forming electrodes which are suitable for gas-developing electrolytic processes and consist of a plurality of substantially parallel arranged electrode elements for the production of various important chemical principles, such as sodium hydroxide, chlorine, hydrogen or hydrogen peroxide, gas-developing electrolytic Processes of outstanding importance The electrodes to be used in the electrolysis of alkaline solutions, water, hydrochloric acid or sulfuric acid must correspond to a large number of partially conflicting use parameters. A very important requirement is the rapid removal of the evolved gas from the space between anode and cathode beyond these electrodes, in order to avoid a large proportion of gas which increases the electrical resistance of the electrolyte. However, this is contrary to the endeavor of maximizing the available construction surface for one Effective use is also made of an electrode surface which is as uniform and finely structured as possible in order to create the conditions for a homogeneous electric field discontinuities, such as Kanten B edges, lead to increases in field strength and thus to an uneven electrode load Not only energy losses, but also premature wear of the electrode material or the electrocatalytic coating (coating) is essential to ensure an optimal process is also the realization of a uniform, small electrode gap, without the use of membranes this mechanically strong stress or even to It should also be avoided that electrode elements with large thickness exert a high contact pressure on the membrane and thus the electrolyte flow, or the ion transport through the pore system of the membrane m hinder it

Zwei wichtige Grundtypen gasentwickelnder metallischer Elektroden sind bekannt· Zum einen verwendet man von Stromverteilern getragene, parallel angeordnete Profilstabe, deren Querschnitt kreisförmig, elliptisch, tropfenformig oder rechteckig ist (DE-OS 3 008 116, DE-OS 3 325 187, DE-PS 3 519 272, DE-OS 3 519 573) Aber auch U-formige in Abstanden aneinandergereihte Schienen sind gemäß der DE-AS 1 271 093 sowie der DE-OS 2 445 579, die Elektrodenelemente mit einem Abstand von ζ B 4 mm aufweist, bekanntTwo important basic types of gas-generating metallic electrodes are known. Firstly, parallel profile pillars are used, which are circular, elliptical, teardrop-shaped or rectangular, carried by current distributors (DE-OS 3 008 116, DE-OS 3 325 187, DE-PS 3) 519,272, DE-OS 3 519 573). However, U-shaped rails lined up at intervals are also known according to DE-AS 1 271 093 and DE-OS 2 445 579, which has electrode elements with a spacing of ζ B 4 mm

Zum anderen sind perforierte Bleche mit vertikal und horizontal verlaufenden Schlitzen, mit bezüglich der Elektrodenebene abgewinkelten oder tiefgezogenen Segmenten, Lochblechelektroden und Gitterstreckmetallelektroden bekannt (DD-PS 250 026, DE-OS 3 625 506, DE-OS 2 735 238)On the other hand, perforated sheets with vertically and horizontally extending slots, with respect to the electrode plane angled or deep-drawn segments, perforated plate electrodes and grid metal electrodes are known (DD-PS 250 026, DE-OS 3,625,506, DE-OS 2,735,238)

Vertreter des erstgenannten Grundtyps verwenden parallel angeordnete Elemente, die mit Stromverteilerschienen fest verbunden sind und einen tropfenformigen Querschnitt (DE OS 3 325 187) bzw einen annähernd kreisförmigen Querschnitt (DE-OS 3 008 116) aufweisen Der kreisförmige Querschnitt wurde durch Abtrennen von Segmenten, die in der Elektrodenebene liegen, modifiziert. Beide Elektroden sollen vorzugsweise fur die Chloralkalielektrolyse in Amalgamzellen Anwendung finden Nachteilig ist, daß die Elektroden keinen wesentlich verringerten Gasblasenbedeckungsgrad aufweisen Der Abtransport des Gases erfolgt ausschließlich durch die Fluidstromung und den Auftrieb Die besonderen Querschnittsgeometrien sind nicht geeignet, eine aktive Rolle beim Gastransport durch die Elektrode zu übernehmen Zwar verhindern sie durch Vermeidung von Unstetigkeitsstellen eine Uberbeanspruchung der katalytischen Beschichtung, jedoch geschieht dies durch Inkaufnahme der Nachteile infolge der radiusbedingten ungleichmäßigen Abstande der ElektrodenflachenRepresentatives of the former basic type use parallel elements that are firmly connected to power distribution rails and a drop-shaped cross-section (DE OS 3 325 187) or an approximately circular cross-section (DE-OS 3,008,116) have the circular cross-section by separating segments, the lie in the electrode plane, modified. Both electrodes are preferably used for the chloralkali electrolysis in amalgam cells. The disadvantage is that the electrodes do not have a significantly reduced gas bubble coverage. The removal of the gas takes place exclusively through fluid flow and buoyancy. The particular cross-sectional geometries are not suited to play an active role in gas transport through the electrode Although they prevent overstressing the catalytic coating by avoiding discontinuities, this is done by accepting the disadvantages due to the uneven distances between the electrode surfaces caused by the radius

Die DE-OS 3 519 272 offenbart eine Elektrodenstruktur, die eine Vielzahl parallel angeordneter Elemente mit rechteckigem Querschnitt verwendet Em plattenförmiger Trager mit beidseitigen Ausbuchtungen dient der Befestigung der Elektrodenelemente und als Stromverteiler Der Querschnitt der rechteckigen Elektrodenelemente soll ein Verhältnis von 1 5 aufweisen Damit die Gasabzugsfahnen im Bereich des Spaltes nicht miteinander in Berührung kommen und verwirbeln, ist ein relativ großer Spart zwischen benachbarten Elementen vorgesehen Dies fuhrt zu einer relativ geringen Ausnutzung der zur Verfugung stehenden Konstruktionsflache und zu einer ungleichmäßigen Elektrodenbelastung, insbesondere im Bereich der Kanten der rechteckigen Profile, wo mit einem erhöhten Verschleiß der katalytischen Beschichtung zu rechnen ist Die gewählte Form des Tragers der Elektrodenelemente, der gleichzeitig Stromverteiler ist, verhindert die Konzentration des Gases im Raum jenseits der reaktiven Elektrodenflache Infolgedessen kommt es zu einem hohen Gasanteil im Bereich der Reaktionsflache verbunden mit erhöhten elektrischen VerlustenDE-OS 3,519,272 discloses an electrode structure which uses a plurality of parallel arranged elements with rectangular cross section Em plate-shaped carrier with bulges on both sides serves to attach the electrode elements and as a power distributor The cross section of the rectangular electrode elements should have a ratio of 1 5 Thus, the gas vents A relatively large savings between adjacent elements is provided This leads to a relatively low utilization of the available construction area and to a non-uniform electrode load, especially in the region of the edges of the rectangular profiles, where The selected form of the carrier of the electrode elements, which is also the current distributor, prevents the concentration of the gas in the space beyond the reactive electrode f As a result, there is a high proportion of gas in the reaction area associated with increased electrical losses

Eine der voran beschriebenen Elektrodenstruktur sehr ahnliche ist die in der DE-OS 3 519 573 offenbarte Elektrode Sie besteht gleichfalls aus parallel auf einem Stromverteiler angeordneten Elementen rechteckigen Querschnitts, deren Abstand zueinander einige Millimeter betragt Außerdem weisen die der Membran zugewandten Stirnseiten der Elemente eine Vielzahl von Ausnehmungen auf Die dazwischen befindlichen Stege sind nicht elektrokatalytisch beschichtet und liegen auf der Membran auf Somit betragt die zur Verfugung stehende reaktive Flache nur noch etwa 10 % der Membranflache Die Stege können, bedingt durch Relativbewegungen zwischen Elektrode und Membran, lokale Beschädigungen der Membran verursachenOne of the electrode structure described above is very similar to the electrode disclosed in DE-OS 3,519,573. It also consists of parallel elements arranged on a power distributor rectangular cross-section whose distance from each other amounts to a few millimeters Moreover, the membrane facing end faces of the elements have a variety of Recesses on The intermediate webs are not electrocatalytically coated and lie on the membrane Thus, the available reactive surface amounts to only about 10% of the membrane surface The webs, caused by relative movements between the electrode and membrane, cause local damage to the membrane

Aus der DE-OS 2 148 337 ist eine bipolare Mehrfach-Elektrolyse-Zelle bekannt, die in Reihenanordnung eine Vielzahl von profilierten Elektroden aufweist, die sich an dem jeweils zwischen zwei benachbarten Elektroden angeordneten Diaphragma abstutzen Eine solche Losung mit integralen Metallelektroden, die profiliert sind, fuhrt allerdings nicht zu dem gewünschten, geringen Elektrodenabstand und fuhrt zu einem verhältnismäßig niedrigen Flachenumsatz, der den Forderungen nach hoher elektrolytischer Effizienz bei hoher Packungsdichte nicht gerecht wirdFrom DE-OS 2,148,337 a bipolar multiple electrolysis cell is known, which has a plurality of profiled electrodes in series arrangement, which protrude at the respectively disposed between two adjacent electrodes diaphragm Such a solution with integral metal electrodes, which are profiled However, it does not lead to the desired, small electrode spacing and leads to a relatively low area turnover, which does not meet the requirements for high electrolytic efficiency at high packing density

Eine Elektrodenanordnung mit einer Vielzahl dunner, blattartiger Elektrodenelemente, die eng benachbart zueinander angeordnet und an ihrer Ruckseite zur Befestigung an Trag- und Stromfuhrungselementen gefalzt sind, ist aus der GB-PS 128 436 bekannt Bei einer solchen Elektrode bereitet allerdings die hinreichende Gasabfuhr und ein erwünschter Elektrolytaustausch SchwierigkeitenAn electrode assembly having a plurality of thin, sheet-like electrode elements, which are arranged closely adjacent to each other and folded at its back for attachment to support and Stromfuhrungselementen is known from GB-PS 128 436. However, in such an electrode prepares the sufficient gas discharge and a desired Electrolyte exchange difficulties

Als Vertreter des zweiten Grundtyps gasentwickelnder metallischer Elektroden ist in der DE-OS 2 735 238 eine Elektrode mit vertikalen jalousieartigen Elementen, die durch Herauspressen aus einem Blech erzeugt werden, beschrieben Diese Elektrodenstruktur verursacht erhebliche Feldstarkeunterschiede und damit stark unterschiedliche Belastungen der Elektrodenflache An den der Membran zugewandten Kanten der jalousieartigen Elemente ist ein erhöhter Verschleiß der elektrolytischen Schicht zu erwartenAs a representative of the second basic type of gas-generating metallic electrodes in DE-OS 2,735,238 an electrode with vertical louver-like elements, which are produced by pressing out of a sheet, described this electrode structure causes significant differences in field strength and thus greatly different loads on the electrode surface of the membrane facing edges of the louver-like elements is expected to increase the wear of the electrolytic layer

Jalousieartige Elemente in überwiegend horizontaler Anordnung sind in DD-PS 250 026 beschrieben worden Das sehr scharfkantig ausgebildete Jalousieende verursacht eine starke Feldstarkeuberhohung sowie eine erhebliche mechanische und thermische Belastung der MembranVenetian blind elements in predominantly horizontal arrangement have been described in DD-PS 250 026 The very sharp-edged jalousie end causes a strong Feldstarkeüberhohung and a significant mechanical and thermal stress on the membrane

Die DE-OS 3 625 506 offenbart eine Elektrode mit einer Anzahl im wesentlichen waagerechter, rechteckiger Offnungen, denen Brücken- oder Fahnenteile zugeordnet sind Auch diese Elektrode kann die Ausbildung eines relativ großen Gasblasenanteils im Raum zwischen der Elektrode und der Membran nicht verhindernDE-OS 3 625 506 discloses an electrode having a number of substantially horizontal, rectangular openings, which bridge or flag parts are assigned. Also, this electrode can not prevent the formation of a relatively large proportion of gas bubbles in the space between the electrode and the membrane

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektrodenelement zu schaffen, das die Gestaltung von Elektroden der eingangs genannten Art ermöglicht, so daß die kostengünstige Herstellung von Elektroden mit verbesserten Leistungsparametern und einem feingliedrigen Aufbau erreichbar istThe invention is therefore based on the object to provide an electrode element which enables the design of electrodes of the type mentioned, so that the cost-effective production of electrodes with improved performance parameters and a delicate structure can be achieved

Diese Aufgabe wird bei einem Elektrodenelement der eingangs genannten Art erfmdungsgemaß dadurch gelost, daß das Elektrodenelement zur Bildung eines einen Kapillareffekt hervorrufenden und einen Gastransport gestattenden Kapillarspaltes zu einem benachbarten Elektrodenelement zumindest teilweise eine Profiherung aufweist Vorzugsweise verlaufen die stegartigen Profilierungen des Elektrodenelementes quer oder geneigt zu einer Langsachse des ElektrodenelementesThis object is erfmdungsgemaß in an electrode element of the type mentioned in that the electrode element to form a Kapillareffekt causing and a Gastransport gestattenden Kapillarspaltes to an adjacent electrode element at least partially a Profiherung Preferably, the web-like profiles of the electrode element extending transversely or inclined to a longitudinal axis of the electrode element

Nach einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform sind die Profilierungen richtungsindifferent hinsichtlich des Gastransportes durch bzw aus der Elektrode zwischen benachbarten Elektrodenelementen Das erfindungsgemaße Elektrodenelement gestattet die Ausbildung von sogenannten Kapillarspaltelektroden, wobei die Profilierungen der benachbarten Elektrodenelemente der Fixierung eines einen Kapillareffekt hervorrufenden Kapillarspaltes zwischen den benachbarten Elektrodenelementen der Elektrode dienen Durch die Elektrodenetemente kann ein gerichteter Gasblasentransport innerhalb der Elektrodenstruktur erfolgen, so daß die Gasblasenbelastung im Elektrolyten des Reaktionsraumes erheblich verringert wird und die Elektrodenelemente zueinander in einer einfachen und variablen Positionierung zur Bildung der Elektrode angeordnet werden könnenAccording to another preferred embodiment, the profiles are directionally different with respect to the gas transport through or from the electrode between adjacent electrode elements The electrode element according to the invention allows the formation of so-called Kapillarspaltelektroden, the profilings of the adjacent electrode elements of the fixing of a capillary effect causing Kapillarspaltes serve between the adjacent electrode elements of the electrode By means of the electrode elements, a directed gas bubble transport can take place within the electrode structure, so that the gas bubble loading in the electrolyte of the reaction space is considerably reduced and the electrode elements can be arranged relative to one another in a simple and variable positioning for the formation of the electrode

Vorzugsweise ist das Elektrodenelement eine dünne Lamelle, ein dünnes Band, eine dünne Folie oder dergleichen mit einer Dicke bis zum Dreifachen eines mittleren Gasblasen-Ablösedurchmessers, d. h. des Durchmessers einer Gasblase, die sich unter den gegebenen Elektrolysebedingungen bildet und von dem Elektrodenelement ablöst.Preferably, the electrode member is a thin fin, a thin ribbon, a thin foil or the like having a thickness of up to three times a mean gas bubble peel diameter, i. H. the diameter of a gas bubble which forms under the given electrolysis conditions and detaches from the electrode element.

Der zwischen den parallel zueinander angeordneten Elektrodenelementen bestehende, den Kapillareffekt hervorrufende Kapillarspalt ist durch die erfindungsgemäßen Profilierungen entsprechender Höhe fixiert, die sich auf den Oberflächen der Elektrodenelemente befinden.The capillary gap, which causes the capillary effect between the electrode elements arranged parallel to one another, is fixed by the profiles according to the invention of corresponding height, which are located on the surfaces of the electrode elements.

Vorzugsweise beträgt die Breite des Elektrodenelementes bzw. der miteinander zur Bildung der Elektrode angeordneten Elektrodenelemente zumindest das Zehnfache der realisierten Weite des Kapillarspaltes (Abstand zweier Elektrodenelemente). Bei Verwendung einer vorzugsweise quer zur Elektrodenebene (quer zur Längsrichtung des Elektrodenelementes) verlaufenden Anordnung stegartiger Profilierungen kann eine gerichtete Gasabfuhr aus dem Reaktionsraum in einen Entgasungsraum erreicht werden. Solche Profilierungen gewährleisten, daß das Reaktionsgas auf dem kürzesten Wege in den Entgasungsraum gelangen kann und so keine nennenswerte Erhöhung des Ohmschen Widerstandes des Elektrolyten im Reaktionsraum verursacht wird.Preferably, the width of the electrode element or the electrode elements arranged together to form the electrode is at least ten times the realized width of the capillary gap (distance between two electrode elements). When using a preferably transverse to the electrode plane (transverse to the longitudinal direction of the electrode member) extending web-like profiling, a directed gas discharge from the reaction chamber can be achieved in a degassing. Such profilings ensure that the reaction gas can reach the degassing space by the shortest route and thus no appreciable increase in the ohmic resistance of the electrolyte in the reaction space is caused.

Vorzugsweise kann das Elektrodenelement bzw. können die Elektrodenelemente Profilierungen einseitig oder beidseitig aufweisen. Bei einseitiger Profilierung liegen benachbarte Elektrodenelemente bezüglich ihrer Profilierungen gleichgerichtet aneinander. Bei vorzugsweise beidseitiger Profilierung ist es vorteilhaft, eine wechselweise Anordnung von profilierten und glatten, d. h. nichtprofilierten Elektrodenelementen vorzusehen. Es kann jedoch zur Erzielung eines breiteren Kapillarspaltes, d. h. eines Kapillarspaltes der breiter ist als die Höhe der Profilierungen auf einer Seite des Elektrodenelementes, erforderlich sein, ausschließlich Elektrodenelemente zu verwenden, die beidseitig mit Profilierungen versehen sind. Damit in einem solchen Fall die Profilierungen benachbarter Elektrodenelemente sich zuverlässig aufeinander abstützen, ist es vorteilhaft, wenn die Profilierungen, insbesondere stegartige Profilierungen, auf beiden Seiten bzw. Oberflächen des Elektrodenelementes mit unterschiedlicher Neigung gegenüber der Längsachse des Elektrodenelementes ausgeführt werden. Nach noch einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Profilierungen auch Strukturen aufweisen, die lediglich als lokale, hinsichtlich des Gastransportes nicht richtungsspezifische Erhebungen anzusehen und z. B. noppen- oder warzenartig ausgebildet sind.The electrode element or the electrode elements can preferably have profilings on one or both sides. In one-sided profiling adjacent electrode elements are in terms of their profiles rectified to each other. In preferably bilateral profiling, it is advantageous to have a mutual arrangement of profiled and smooth, d. H. provide non-profiled electrode elements. However, it can be used to obtain a wider capillary gap, i. H. a capillary gap which is wider than the height of the profilings on one side of the electrode element, it may be necessary to use only electrode elements which are profiled on both sides. In order for the profiles of adjacent electrode elements to be reliably supported on one another in such a case, it is advantageous if the profilings, in particular web-like profilings, are executed on both sides or surfaces of the electrode element with different inclination with respect to the longitudinal axis of the electrode element. According to yet another preferred embodiment of the invention, the profilings may also have structures that are considered only as local, with respect to the gas transport not directional surveys and z. B. knob or are formed like a wart.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to embodiments and accompanying drawings. In this show

Fig. 1: zwei Kapillarspaltelektroden mit zwischenliegendem TrennelementFig. 1: two Kapillarspaltelektroden with intermediate separator

Fig. 2: eine maßstabsgetreue Vergrößerung eines Ausschnittes einer Kapillarspaltelektrode (Maßstab ca. 10:1) Fig. 3: ein Elektrodenelement der Kapillarspaltelektrode nach Fig. 1 und 2 mit horizontal verlaufenden, stegartigen10: 1) FIG. 3: an electrode element of the capillary gap electrode according to FIGS. 1 and 2 with a horizontally extending, web-like, enlargement of a section of a capillary gap electrode

Profilierungen (einseitig) Fig. 4: ein Elektrodenelement nach einer weiteren Ausführungsform mit im wesentlichen horizontal und geneigtProfiles (one-sided) Fig. 4: an electrode element according to a further embodiment with substantially horizontal and inclined

verlaufenden, stegartigen Profilierungen (beidseitig), und Fig. 5: ein Elektrodenelement mit lokalen (richtungsindifferenten) Profilierungen.extending, web-like profiles (on both sides), and Fig. 5: an electrode element with local (directionally indifferent) profilings.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen Elektrodenelemente 1 verschiedener Ausführungsformen, aus denen sogenannte Kapillarspaltelektroden gebildet sind, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind.FIGS. 3 to 5 show electrode elements 1 of various embodiments, from which so-called capillary gap electrodes are formed, as shown in FIGS. 1 and 2.

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele für die Profilierungsausbildung der Elektrodenelemente mit einseitigen, beidseitigen, gerichteten oder richtungsindifferenten Profilstrukturen, vielmehr umfaßt die Erfindung alle profilierten Elektrodenelemente 1 aus dünnen Lamellen, Bändern, Folien oder dergleichen, die in einer zu einer Elektrode 8 zusammengefaßten, geordneten Packung zwischen benachbarten Elektrodenelementen 1 einen Spalt 4 fixieren, der einen Kapillareffekt hervorruft und einen gerichteten Gastransport durch die Elektrode, bevorzugt quer zur Elektrodenebene ermöglicht bzw. gewährleistet.However, the invention is not limited to those illustrated in FIGS. 3 to 5 embodiments for the profiling of the electrode elements with one-sided, two-sided, directional or directionally indifferent profile structures, but the invention includes all profiled electrode elements 1 of thin lamellae, tapes, foils or the like which fix a gap 4 in an ordered packing between adjacent electrode elements 1 that is combined to form an electrode 8, which causes a capillary effect and enables or guarantees a directed gas transport through the electrode, preferably transversely to the electrode plane.

Die Elektrodenelemente 1 weisen eine Dicke 6 bis zum Dreifachen eines mittleren Gasblasen-Ablösedurchmessers, d. h. eines Durchmessers einer Gasblase, die sich unter den gegebenen Elektrolysebedingungen von dem Elektrodenelement 1 ablöst, auf und besitzen eine Breite 5 von zumindest dem Zehnfachen des Kapillarspaltes 4, d. h. des Spaltes, der durch die nachfolgend noch genauer erläuterten Profilierungen zwischen benachbarten Elektrodenelementen 1 gebildet wird. Fig. 1 zeigt zwei Kapillarspaltelektroden 8 als Kathode und Anode mit zwischenliegendem Trennelement 7, z. B. einer Membran, im sogenannten Nullabstand, d. h. die Kapillarspaltelektroden 8 liegen an dem Trennelement 7 an. Die erfindungsgemäße Elektrodenstruktur erlaubt großflächig einen konstanten und geringen Elektrodenabstand, der der Dicke des Trennelementes 7 entspricht. Die Anschmiegsamkeit derartiger aus den erfindungsgemäßen Elektrodenelementen gebildeten Kapillarspaltelektroden 8 gewährleistet darüber hinaus eine gleichmäßige Druckverteilung über das Trennelement 7, wobei dies nicht nur Beschädigungen des Trennelementes 7 verhindert, sondern auch Beeinträchtigungen des lonenstromes bzw. Elektrolytstromes vermeidet. Der Raum, der sich an die vom Trennelement 7 abgewandte Elektrodenfläche anschließt, dient als Entgasungsraum für den Elektrolyten.The electrode elements 1 have a thickness 6 of up to three times a mean gas bubble peeling diameter, i. H. a diameter of a gas bubble, which dissolves under the given electrolysis conditions of the electrode element 1, and have a width 5 of at least ten times the capillary gap 4, d. H. of the gap, which is formed by the profiles explained below in more detail between adjacent electrode elements 1. Fig. 1 shows two Kapillarspaltelektroden 8 as the cathode and anode with intermediate separator 7, z. As a membrane, in the so-called zero distance, d. H. the capillary gap electrodes 8 abut against the separating element 7. The electrode structure according to the invention allows a large and constant electrode spacing, which corresponds to the thickness of the separating element 7 over a large area. The conformability of such Kapillarspaltelektroden 8 formed from the electrode elements of the invention also ensures a uniform pressure distribution over the separator 7, this not only prevents damage to the separator 7, but also avoids impairments of the ion current or electrolyte flow. The space, which adjoins the electrode surface facing away from the separating element 7, serves as a degassing space for the electrolyte.

Fig. 2 zeigt einen maßstäblich vergrößerten Ausschnitt der Kapillarspaltelektrode 8 mit den parallel angeordneten Elektrodenelementen 1, zwischen denen der Kapillarspalt 4 belassen ist.FIG. 2 shows a scale-enlarged detail of the capillary gap electrode 8 with the electrode elements 1 arranged in parallel, between which the capillary gap 4 is left.

Wie bereits eingangs erläutert, zeigen die Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen von Elektrodenelementen zur zumindest teilweisen Bildung der Kapillarspaltelektrode, die aber auch nichtprofilierte Elektrodenelemente 1 enthalten kann. Während das in Fig. 3 abgebildete Elektrodenelement 1 horizontal verlaufende, stegartige Profilierungen 2 auf nur einer Seite besitzt, sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 stegartige Profilierungen 3 beidseitig auf dem Elektrodenelement 1 angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 verlaufen die Profilierungen 3 der in Fig. 4 rechten Seite entlang einer Achse 9, die geneigt zu einer Achse 10 verläuft, welche die Längsachse der Profilierungen 3 der anderen Seite des Elektrodenelementes 1 bezeichnet. Dadurch, daß die Profilierungen 3 beider Seiten des Elektrodenelementes 1 nach Fig. 4 nicht parallel zueinander, sondern entlang der einen spitzen Winkel zueinander einschließenden Achsen 9 und 10 verlaufen,As already explained at the beginning, FIGS. 3 to 5 show different embodiments of electrode elements for the at least partial formation of the capillary gap electrode, which may however also include non-profiled electrode elements 1. While the electrode element 1 depicted in FIG. 3 has horizontally extending web-like profilings 2 on only one side, in the embodiment according to FIG. 4 web-like profilings 3 are arranged on both sides on the electrode element 1. In the embodiment according to FIG. 4, the profilings 3 of the right-hand side in FIG. 4 run along an axis 9, which runs inclined to an axis 10, which designates the longitudinal axis of the profilings 3 of the other side of the electrode element 1. Characterized in that the profilings 3 on both sides of the electrode element 1 according to FIG. 4 do not run parallel to one another but along the axes 9 and 10 enclosing an acute angle to one another,

ist es möglich, den Kapillarspalt 4 zwischen benachbarten Elektrodenelementen 1 zu verdoppeln. Die dann aufeinanderliegender sich kreuzenden Profilierungen 3 benachbarter Elektrodenelemente 1 besitzen Punktberührung. Es ist aber auch eine alternierende Anordnung von beidseitig profilierten Elektrodenelementen 1 mit glatten, nicht profilierten Elektrodenelementen möglich.it is possible to double the capillary gap 4 between adjacent electrode elements 1. The then superimposed intersecting profiles 3 of adjacent electrode elements 1 have point contact. But it is also possible an alternating arrangement of both sides profiled electrode elements 1 with smooth, non-profiled electrode elements.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt ein Elektrodenelement 1 mit hinsichtlich von Fluidströmungen richtungsindifferenten, noppen- oder warzenartigen Profilierungen 4, die ein- oder beidseitig auf dem Elektrodenelement 1 angeordnet sein bzw. ausgebildet sein können.The embodiment according to FIG. 5 shows an electrode element 1 with nipples or wart-like profilings 4 that are different in direction with respect to fluid flows and that can be arranged on one or both sides of the electrode element 1.

Die Erzeugung der Profilierungen 2,3, 4 kann durch Prägewerkzeuge erfolgen. Besonders wirtschaftlich ist die Herstellung von Elektrodenelementen 1 nach dem Schmelzspinnverfahren zu glasmetallischen Folienbändern. Sie besitzen zumeist eine Dicke 6 von 20 μπι bis 100 μΓη und eine Breite von ca. 5 mm. Zur Erzeugung der gewünschten Profilierungen wird die Oberfläche der Walze entsprechend präpariert.The generation of the profiles 2,3, 4 can be done by embossing tools. The production of electrode elements 1 by the melt spinning method into glass-metallic foil tapes is particularly economical. They usually have a thickness 6 of 20 μπι to 100 μΓη and a width of about 5 mm. To produce the desired profiles, the surface of the roller is prepared accordingly.

Kapillarspaltelektroden aus den erfindungsgemäßen Elektrodenelementen 1 bilden in dichter Packung ein gas- und flüssigkeitsdurchlässiges, mechanisch hoch belastbares und dennoch in einer ebenen Fläche vollständig anschmiegsames Gebilde. An diese Flächen müssen keine hohen Anforderungen hinsichtlich Ebenheit, Verwerfung oder ähnlichem gestellt werden.Kapillarspaltelektroden from the electrode elements 1 according to the invention form in dense packing a gas and liquid permeable, mechanically highly resilient and yet completely conformable in a flat surface structure. These surfaces do not have to be set to high requirements with regard to evenness, warpage or the like.

Die Vorteile der Elektrodenelemente 1 bestehen darin, daß sich diese ohne separate Abstandshalter zu dichten, fein und gleichmäßig strukturierten Packungen zusammenfügen lassen. Der Kapillarspalt zwischen benachbarten Elektrodenelementen 1, fixiert durch ihre Profilierungen 3,4, 5, gewährleistet einen gerichteten Gastransport und einen intensiven Elektrolytaustausch.The advantages of the electrode elements 1 are that they can be assembled without separate spacers to dense, fine and uniformly structured packings. The capillary gap between adjacent electrode elements 1, fixed by their profiles 3,4, 5, ensures a directed gas transport and an intensive exchange of electrolyte.

Claims (11)

1. Elektrodenelement zur Bildung einer Elektrode fur gasentwickelnde elektrolytische Prozesse, die aus einer Vielzahl zueinander parallel angeordneter Elektrodenelemente besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenelement (1) zur Bildung eines einen Kapillareffekt hervorrufenden und einen Gastransport gestattenden Kapillarspaltes zu einem benachbarten Elektrodenelement (1) zumindest teilweise eine Profilierung (2,3, 4) aufweist.An electrode member for forming an electrode for gas-producing electrolytic processes, which consists of a plurality of mutually parallel electrode elements, characterized in that the electrode element (1) for forming a capillary effect and a Gastransport gestattenden Kapillarspaltes to an adjacent electrode element (1) at least partially profiling (2,3, 4). 2. Elektrodenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (2,3) stegartig ist.2. electrode element according to claim 1, characterized in that the profiling (2,3) is web-like. 3. Elektrodenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (3) zu einer Längsachse des Elektrodenelementes (1) geneigt verläuft.3. electrode element according to claim 2, characterized in that the profiling (3) extends inclined to a longitudinal axis of the electrode element (1). 4. Elektrodenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stegartigen Profilierungen (2,3) quer zur Längsrichtung des Elektrodenelementes (1) verlaufen.4. electrode element according to claim 2, characterized in that the web-like profilings (2,3) transverse to the longitudinal direction of the electrode element (1). 5. Elektrodenelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenelement die Profilierungen (2,3, 4) ein- oder beidseitig aufweist.5. Electrode element according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the electrode element has the profiles (2,3, 4) on one or both sides. 6. Elektrodenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen (3) eines beidseitig profilierten Elektrodenelementes (1) unterschiedliche Neigung aufweisen.6. electrode element according to claim 5, characterized in that the profilings (3) of a double-sided profiled electrode element (1) have different inclination. 7. Elektrodenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen (4) richtungsindifferent sind.7. electrode element according to claim 1, characterized in that the profilings (4) are directionally different. 8. Elektrodenelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die richtungsindifferenten Profilierungen noppen- oder warzenartige Erhebungen sind, die ein- oder beidseitig an dem Elektrodenelement (1) vorgesehen sind.8. Electrode element according to claim 7, characterized in that the directionally indifferent profilings are knob-like or wart-like elevations, which are provided on one or both sides of the electrode element (1). 9. Elektrodenelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenelement (1) eine dünne Lamelle, ein dünnes Band oder eine dünne Folie ist.9. electrode element according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the electrode element (1) is a thin blade, a thin tape or a thin film. 10. Elektrodenelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenelement (1) eine Dicke bis zum Dreifachen eines mittleren Gasblasendurchmessers einer Gasblase, die sich unter den gegebenen Elektrolysebedingungen von dem Elektrodenelement (1) ablost, aufweist.10. The electrode element according to at least one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the electrode element (1) has a thickness of up to three times a mean gas bubble diameter of a gas bubble, which under the given electrolysis conditions of the electrode element (1) abolts. 11. Elektrodenelement nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite (5) des Elektrodenelementes zumindest das Zehnfache des Kapillarspaltes zwischen dem Elektrodenelement (1) und einem benachbarten Elektrodenelement betragt.11. Electrode element according to at least one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that a width (5) of the electrode element amounts to at least ten times the capillary gap between the electrode element (1) and an adjacent electrode element.