DE1172239B - Elektrolyseur - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Omt^k PATENTAMT

Internat. Kl.: BOIk AUSLEGESCHRIFT

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

Deutsche Kl.: 12h-1

M 53866 IV a/12 h
11. August 1962
18. Juni 1964

Elektrolyseanlagen mit Quecksilberkathoden haben im allgemeinen einen ziemlich großen Raumbedarf, weil das als Kathode dienende Quecksilber, wie alle Flüssigkeiten, horizontale Oberflächen bildet. Die Elektrolyseure sind daher meist flache, horizontale Apparate mit schlechter Raumausnutzung.

Es hat zwar nicht an Versuchen gefehlt, kompaktere Bauweisen für Elektrolysezellen mit Quecksilberkathoden zu finden, doch haben die meisten dieser bekannten Vorschläge keinen Eingang in die Praxis gefunden, weil ihre Bau- und Betriebsweise zu kompliziert war.

Von Zellen mit kompakterer Bauweise wird heute praktisch nur die Zelle verwendet, bei der rotierende, als Kathode dienende, amalgamierte Eisenscheiben in einen Quecksilbersumpf tauchen und dabei jedesmal wieder mit frischem Quecksilber benetzt werden. Diese Elektrolysezelle hat den Nachteil, daß sie bewegliche Teile besitzt, so daß die Notwendigkeit von Achsendurchführungen und Abdichtungen besteht. Außerdem stößt die Abstandsregulierung der Elektroden im Dauerbetrieb auf Schwierigkeiten. Aus diesen Gründen konnten bisher nur kleinere Einheiten mit Leistungen bis zu 30 kA gebaut werden.

Es sind auch Kathoden aus einer flüssigen Quecksilberschicht bekannt, die durch Berieseln einer amalgamierten feststehenden geneigten oder vertikalen Metallfläche ständig erneuert wird, jedoch haben diese keinen Eingang in die Praxis gefunden, vor allem deshalb, weil, um bei diesen Elektroden eine ausreichende Bedeckung mit Quecksilber zu erzielen, dieses mit so großer Geschwindigkeit fließen muß, daß keine technisch-wirtschaftlich ausreichende Natriumkonzentration im Amalgam erreicht werden kann.

Es sind auch Elektrolysezellen bekannt, deren Anoden und Kathoden aus hohlen, mit Quecksilber gefüllten Platten gebildet werden, deren Wände aus feinmaschigen Drahtsieben oder Geweben aus Glas oder Kunststoffen bestehen, durch die Quecksilber hindurchtropft, sowie Elektrolysezellen mit einer Vielzahl senkrechter poröser, mit einem Quecksilberamalgam gefüllter Elektroden, die in Form der bekannten, sehr kompakten Filterpreßzellen angeordnet sind. Auch diese letztgenannten Elektrolysezellen haben, abgesehen von vorübergehender Verwendung in Kleinstanlagen, keinen Eingang in die Praxis gefunden, weil sie für große Anlagen technisch-wirtschaftlich nicht geeignet sind. Es ist nämlich nicht möglich, die bekannten, senkrechten, porösen Quecksilber- bzw. Quecksilberamalgamelektroden bipolar zu schalten, was eine unerläßliche Voraussetzung für Elektrolyseur

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,

Frankfurt/M., Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:

Dr. Günter Friese,

Dr. Herbert Richter, Frankfurt/M.

den wirtschaftlichen Einsatz im Großbetrieb ist. Bei den bekannten Elektrolysezellen mußten vielmehr alle Elektroden abwechselnd nur als Kathoden bzw. als Anoden geschaltet und jede mit einer eigenen Stromzufuhr versehen werden. Die Verwendung der bekannten senkrechten, porösen Quecksilber- bzw. Quecksilberamalgamelektroden in bipolarer Schaltung scheitert nämlich daran, daß bei dieser Schaltung das anodisch gebildete Chlor mit dem kathodisch

a5 abgeschiedenen Natriumamalgam reagieren würde. Der erfindungsgemäße Elektrolyseur vermeidet diese Nachteile und ermöglicht die Chloralkali-Elektrolyse in einer Großanlage mit beliebig vielen, bipolar geschalteten Elektroden und einer einzelnen Stromzu- und -abführung für die ganze Anlage durchzuführen und trotzdem die Vorteile senkrecht angeordneter poröser Quecksilberelektroden bzw. Quecksilberamalgamelektroden wahrzunehmen, deren wirkliche Oberfläche von einem an der Außenseite der porösen Oberfläche herabfließenden Quecksilberbzw. Amalgamfilm gebildet wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die hohle, mit Quecksilber bzw. Amalgam gefüllte Platte nur auf der kathodisch zu schaltenden Wand aus einem metallischen oder nichtmetallischen porösen Werkstoff gebildet wird, der den Durchtritt des Quecksilbers gestattet, während die anodisch geschaltete Wand aus einem leitenden, undurchdringlichen, gegenüber Chlor chemisch widerstandsfähigen Material besteht. Vorzugsweise wird für diesen Zweck platiniertes Titanblech verwendet. Als Material für die poröse Elektrodenwand eignet sich grundsätzlich jeder chlorbeständige Werkstoff. Vorzugsweise wird für diesen Zweck poröses, keramisches oder Kunst-Stoffmaterial verwendet. Es ist jedoch auch möglich, bestimmte Metalle, insbesondere Titan zu verwenden. Es hat sich gezeigt, daß es besonders mit Titan ohne

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weiteres möglich ist, Sintermetallplatten mit jeder gewünschten Porengröße herzustellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die durch den in verschiedenen Höhen der Elektrode herrschenden verschiedenen hydrostatischen Druck bedingten Unterschiede in der Austrittsgeschwindigkeit des Quecksilbers durch einen höhenabhängigen Verlauf der Porösität der Elektrodenwand in der Weise ausgeglichen, daß die Porösität nach unten hin abnimmt. Das kann ζ. Β. ίο durch eine nach unten hin abnehmende Porengröße und/oder in gleicher Richtung zunehmende Wandstärke erreicht werden.

Durch eine verhältnismäßige geringe Neigung der erfindungsgemäßen Elektroden kann die Ausbildung eines zusammenhängenden Quecksilberfilms begünstigt werden. Bewährt hat sich hierfür eine Neigung von 1 bis 10°, vorzugsweise 3°.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrolyseur, insbesondere für die Chloralkali-Elektrolyse, mit einer Vielzahl senkrechter, nach Filterpressenbauart angeordneter Elektroden, die aus hohlen, mit Quecksilber gefüllten Platten mit Wänden aus porösem Material bestehen, durch die Quecksilber nach außen durchtreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß er nur je eine einzelne Stromzu- und -abführung hat, alle Elektroden außer den beiden Endelektroden bipolar geschaltet sind und nur auf der kathodisch gesendeten Seite eine poröse Wand aus leitendem oder nichtleitendem Material und auf der anodisch geschalteten Seite eine quecksilberundurchlässige Wand aus chlorbeständigem leitendem Material aufweisen.

2. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wand der Elektroden aus nichtleitendem Material, wie Keramik, Glas oder Kunststoff, besteht.

3. Elektrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wand der Elektroden aus Sintermetall, vorzugsweise Titan-Sintermetall besteht.

4. Elektrolyseur nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode wirkende Wand der Elektroden aus platziertem Titanblech besteht.

5. Elektrolyseur nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße der porösen Wand nach unten hin abnimmt und/oder die Wanddicke in der gleichen Richtung zunimmt.

6. Elektrolyseur nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einem Winkel von 1 bis 10° zur Vertikalen geneigt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 669 542, 2 952 604.

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