DE1417193A1 - Elektrolysezelle - Google Patents

Description

Die Priorität der Anmeldung in Grossbritannien vom 17. Dezember 1957 wird in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft verbesserte Anoden für Elektrolysezellen« die zur Herstellung von Chlor und Ätzalkali auf dem Wege der Elektrolyse einer wässrigen Lösung .von Alkalimetallchloriden (im folgenden kurz als Salzlösung bezeichnet) dienen« Elektrolyse« zellen» die mit diesen Anoden ausgerüstet sind, sowie den Prozess der Elektrolyse von Salzlösungenin diesen Zellen»

Allgemein gliedern sich die zur Elektrolyse von Salzlösungen ver-

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wendeten Zellen in zwei Hauptgruppen, von denen die eine die Zellen umfasst, die mit einer flüssigen Quecksilberkathode ausge- 1 rüstet sind, während zur anderen Hauptgruppe die Elektrolysezel- . len gerechnet werden, die feste, von der Anode durch einen porösen Scheider getrennte Kathoden aufweisen. In den Zellen der ersten Hauptgruppe wird\das Alkallmetall als Zwischenprodukt an _{

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der Kathode abgeschieden und bildet ein Amalgan mit dem Kathodenquecksilber. Das Amalgam wird in ein zweites, auch Sodazelle ge- . nanntes Qefgse, eingeleitet. In dieser zweiten mit Wasser gefüllten Zelle entsteht bei der Reaktion des Amalgam mit dem Wasser Ätzalkali und Wasserstoff bei gleichzeitiger Regeneration der Quecksilberkathode, die anschliessend erneut in der ersten Elektrolysezelle eingesetzt werden kann. In einer der Zellen der zweiten Hauptgruppe wird das Alkalimetall auf einer festen, gewöhnlich aus Schmiedeeisen bestehenden Kathode abgeschieden und , reagiert an der Kathodenoberfläche mit dem Wasser des Elektrolyten, wobei sich Ätzalkali und freier Wasserstoff bildet. Bei beiden Zellentypen wird das Chlorgas an der Anode abgeschieden. Diese be» steht normalerweise aus Graphit. Bei der Scheiderzelle 1st zwischen Kathode und Anode ein poröser Scheider eingesetzt, mit dem so weitgehend wie möglich ein Mischen von Wasserstoff und Chlor oder zwischen dem Ätzalkall und der Salzlösung verhindert werden soll·

Bei allen Elektrolyseprozessen kann dieSpannung, die an die Zelle gelegt werden muss, um eine fortlaufende Elektrolyse zu erreichen, als Summe von vier Teilspannungen ermittelt werden» Als erste die* ser vier Teilspamungen ist die theoretische elektromotorische Kraft der betreffenden Zelle einzusetzen, die zweite Teilspannung setzt sich aus den Polarisationsspannungen zusammen, die zwischen der Anodehabscheidung und der Anode sowie der Kathodenabscheidung , und der Kathode bestehen. Die dritte Teilspannung ,ergibt eich aue ; dem Spannungsabfall in den zur Anode bzw· Kathode führenden Strom-

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leitungen, während die vierte Teilspannung zur Überwindung des Ohm*sehen Widerstandes des Elektrolyten zwischen Anode und Kathode j aufzuwenden ist» Die letzte der Teilspannungen kann durch Ver- < ringerung des Abstandes zwischen den beiden Elektroden herabgesetzt werden, d.h. dass für einen wirtschaftlichen Betrieb der Zelle die beiden Elektroden einander so dicht wie möglich anzunähern sind* . - Q

Das bei der Elektrolyse einer Salzlösung als Änodenabseheidung auftretende Chlor ist chemisch ausserordentlich aktiv, so dass der einzige technisch und wirtschaftlich brauchbare Werkstoff für die Anode Graphit 1st. Die Edelmetalle» wie z.B. Platin, sind in Bezug auf ihre chemische Beständigkeit dem Graphit gleichwertig« müssen Jedoch wegen ihrer hohen Kosten alsAnOdenwerkstoff ausfallen» Leider sind auch die Graphitanoden mit einem entscheidenden Nachteil behaftet, da sie sich im Gebrauch abnutzen. Die Oberfläche wird zersetzt, es entsteht Kohlendioxyd» das das Chlor verunrel- l| nigt,» während der Elektrolyt durch Kohlenstoffpartikel und im Graphit Vorhandema Einlagerungen ebenfalls verunreinigt wird. Sofern 6.&T Graphit nicht sorgfältig gereinigt ist» können diese Verunreinigungen eis K&thalysator die Bildung von Wässerstoff an dev Kathodenoberfläche der Quecksilberzelle auslösen. Das dadurch entstehende Gemisch von Wasserstoff und Chlor ist hochefcploslbel und kann den Betrieb der Anlage gefährden. Ausserdem wächst mit fortschreitender Abnutzung der Anode der Elektrodenabstand. Bei ein* fächeren Zellen wird dieser Änodenschwund in Kauf genommen und die

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zugeführte Spannung entsprechend der Abnutzung fortschreitend erhöht, um den steigenden Ohm'sehen Widerstand zu tiberwinden. Ist bei diesen Zellen die ünwirtschaftliclikeitsgrenze erreicht, so muss der Prozess unterbrochen und eine Nachstellung der Anoden vorgenommen werden. Gegebenenfalls sind auch neue Anoden einzusetzen. Bei weitedausgebildeten Zellen, speziell solchen mit flüssiger Quecksilberkathode, sind Vorrichtungen eingebaut, die den Elektrodenabstand laufend korrigieren und den Minimalabstand erhalten, während der Elektrolyseprozess ununterbrochen fortgeführt werden kann. Allerdings erfolgt der Verschleiss der Graphitanode praktisch nie gleichmässlg über deren gesamte Oberfläche, so dass auch beim Nachstellen der Anode der Mlnimalabstano über die gesamte Fläche der Anode nicht mehr eingehalten werden

kann= Ist beispielsweise bei einer der üblichen Zellen mit flüsdie Anode als Block ausgebildet und dicht über der Quecksilbörka·» ψ siger, horizontal liegender QuecksllberkathodeVangeordnet, soj de werden die Kanten des Anodenblockes wesentlich stärker abgetragen als die in der glitte liegenden Flächen. Die Folge ist eine allmähliche Abrunc.ung der Graphitanode, so dass durch eine gradlinige Nachstellung der Kathode nur noch deren mittlerer Bereich auf den optimalen Abstand zur Kathode eingestellt werden kann. . Darüber hinaus werden die einzelnen Anoden in einer Zelle nicht gleiehmässig fxbgeteragen, so dass zur Aufrechterhaltung des optilaalen"Betriebst;Standes eine individuelle Einstellung Jeder einseinen Anode notwendig wird. Schliesslieh ist die Regelung der Anodenstel llung treibst eine technisch sehr schwierige Aufgabe, da

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es keineswegs einf-rach ist» die Stellung der Anodenoberfläche zur Quecksilberkathode während des Betriebes der Zelle zu er* ... kennen» um sie. dementsprechend zu beeinflussen. Bis zum heutigen Tage haben sich für die durch den Schwund der Qraphitanode aufgeworfenen Probleme keine befriedigenden Lösungen finden lassen· * .

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Weitere schwer lösbare Probleme ergaben sich für die Konstruktiv laid den Betrieb der für die Elektrolyse von Salzlösungen zur * Herstellung von Chlor und Ätzalkali dienenden Zellen in Bezug auf die Gestaltung der elektrischen Zuführungen zu den' Anoden, der sogenannte Anodenträger. Diese Anodenträger sollen eine möglichst gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen» chemisch widerstandsfähig gegen heissev.f, chlorhaltige Salzlösungen und feuchtes Chlor sein» eine gute mechanische Festigkeit besitzen» widerstandsfähig gegen innere durch Temperaturunterschiede

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hervorgerufene Spannungen sein und sie müssen sich sobliessllch wirksam in der Wandung oder dem Deckel der Zelle abdichten las« sen, um die gasförmigen Absoheidungen in der Zelle zu verschliss sen und den Elektrolyten» der dazu neigt» an der Oberfläche der Graphitanode und dem Anodenträger hochzukrlecheh> am Aus- ί treten aus der Zelle zu hindern». Bisher hat keiner der für den Anodenträger verwendeten Werkstoffe befriedigende Ergebnisse geliefert. Die metallischen Anodenträger sind zwar vom Gesichtspunkt der Kosten wirtschaftlich und weisen ausreichende elektrische und mechanische Eigenschaften auf, chemisch sind sie Jedoct

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nicht widerstandsfähig genug« und es ist auch bisher nicht geglückt« die metallischen Anodenträger mit einem chemisch ausreichend widerstandsfähigen Schutzüberzug gegen den korrosiven Elektrolyten zu versehen· Die am häufigsten eingesetzten Graphitanodenträger, an welche die metallischen Zuleitungen ausserhalb der Zelle angeschlossen werden» können wiederum nur schwer mit W genauen Abmessungen hergestellt werden, sind ausserdera leicht zerbrechlich und springen oft Infolge innerer durch Temperaturdifferenzen hervorgerufener Spannungen.'Weiter gestaltet sich die Abdichtung der Träger in den öffnungen des Deckels oder der " Wandung der Zelle wegen der verhältnismässig grossen Fertigungstoleranzen schwierig. Da die Graphitträger von Natur aus immer

in gewissem Masse porös sind» tritt der Elektrolyt allmählich durch den Trägerkörper hindurch und greift den an den Anoden* träger angeschlossenen, metallischen Leiter an. Diese Erscheinung kann allerdings durch Imprägnierung des Graphits mit einigen gegen Chlor beständigen Werkstoffen abgeschwächt werden, aber mit der Zmrägnlerung werden gleichzeitig auch die mechanischen Eigenschaften des Graphits negativ beeinflusst* ' -

Es hat sich gezeigt, dass viele dieser Schwierigkeiten umgangen, werden, wenn für die zur Herstellung von Chlor und Ätzalkali durch Elektrolyse von Salzlösungen verwendeten Zellen mit Anoden ausgerüstet werden, Ute aus einem Edelmetall der Platingruppe bestehen,_: namentlich aus Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin (Im folgenden zusammenfassend ala "Fiatin- ^

metalle" bezeichnet3 oder auch aus einer Legless von gurt ^J

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oder mehreren dieser Metalle, und wenn weiter ein elektrischer Leiter als Anodenträger verwendet wird?, der aus Titan oder einer im wesentlichen Titan enthaltenden Legierung hergestellt ist. Äs ist seit langem bekannt» dass Platin chemisch und me» ohänlach stabile Anoden für Chlorzellen liefert, trotzdem ist dieses Metall« wie auch die anderen Metalle dieser Gruppe zu mindest in massiver Form aus Kostengründen nichtverwendbar. Ausserdem ist die Polarisationsspannung von Chlor zu Platin vergleichsweise höher als zu Graphit. Ferner fehlte bisher ein sowohl chemisch als auch mechanisch widerstandsfähiger Werkstoff, der als Träger und elektrischer Leiter für eine dünne Folie öder einen Oberflächenüberzug des Platinmetalle» dienen konnte. Es hat sich herausgestellt, dass Titan oder e'ine überwiegend aus Titan bestehende Legierung der in jeder Hinsicht geeignete tragende Werkstoff für die Anode und den Anodenträger ist. Wird als Anode ein mit Platin überzogener Anodenkörper | aus Titan oder einer im wesentlichen aus Titan bestehenden Legierung mit einem ebenfalls aus Titan bestehenden Anodenträger verwendet, so sind damit die meisten der in Zusammenhang mit den Anoden stehenden Probleme bei der Herstellung vofa Chlor und Ätzalkali durch die Elektrolyse von Salzlösungen gelöst·

Xm Vergleich zu den gegenwärtig üblichen Graphitanoden und GrÄphitträgerr ist die mit einer platinoberflache versehene Titananode mit einem Titanträger durch folgende Vorzüge gekenn-

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zeichnet. Sowohl die Anode als auch der Anodentj-äger zeichnen . sich durch eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit aus und können mit kleinen Fertigungstoleranzen hergestellt werden. Beide Bauteile sind widerstandsfähiger gegen chemische Einwirkungen der heissen chlorhaltigen Lösung· Das Platiji let von Natur '" aus chemisch stabil und das Titan wird durch Bijldung einer haftenden, chemisch widerstandsfähigen Schicht geschützt, biesö Schutzschicht wirkt obendrein als elektrischer Isolator» so dass das Titans obwohl elektrisch leitend, infolge seinerf OberfIScheniso·* J ilerung nicht als Anode wirksam wird* Diese Isolationsschicht bietejb ausserdera nocn den Vorteil, dass sie sich selbsttätig aufbaut und ergänzt. Wird die Isolationsschicht beim Einbau der Anode oder während des .Betriebes der Zelle beschädigt, iso regeneriert sie si eh. sofort uieder durch die Einwirkung des Elektrolyten. Darüber hinaus isc der Titanträger nahezu unzerbrechlich, sehliessfc* eine Kohlendioxydaildung, die zur Verunreinigung djes Chlors führt» aus und lässt keile Verunreinigungen in den Elektrolyten treten, die als Katalysatoren eine Wasserstoffblldung an der Quecksilberkathode begünstigen könnten. Titan ist weit weniger der Gefahr dss

Reissens oder Brechens infolge temperaturbedingter Spannungen aus» .gesetzt ale Graphit. Ausserdem 1st Titan für den Elektrolyten undurchlässig, so dass die^ser nicht mehr wie beim Graphit durch den ' Anodenträger hindlrchtreten und die Zelle, verlassen kann· Sehliesslich ist wegen de? höheren Festigkeit des Titans eine kleinere Masstolerierung möglich, was eine vereinfachte und wesentlich sichere Abdichtung ier Zelle zur Folge hat. So kann beispielsweise

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ein Titanbleich gleichzeitig die Funktion dee Zellende ekel 8 und des AnodentrSgers gemeinsam übernehmen» Auf diese Weise entftUlt die Notwendigkeit» die Anodenträger durch die Wandung oder dett/ Deckel der Zelle hindurohzuführen. Schiieaalich besteht der weientlichste yqrtöil der vorgeschlagenen neuartigen Ausführung d$r^n» .·.

• dass Anode und AnodentrSger mit erheblich grösserer Massgertauig· keit als eine Graphitanode hergestellt Werden'können und d*ee, eo- \ bald die Platin- Titananode auf ihren genauen Abstand zur Kathode eingestellt ist* jede weitere Korrektur der Anodenstellung Überflüssig wird, da sich die neue Anode nur sehr langsam abnutzt und der Anodenschwund praktisch nie zu einer spürbaren Erweiterung des Elektrodenabstandes führt. Dementsprechend bleibt auch die einmal hergestellte Abdichtung unverändert erhalten. Ausserdem tritt keine nennenswerte Änderung des Ohm'schon Widerstandes des Elektrolyten zwischen Kathode und Anode und demzufolge auch keine Änderung der zur Überwindung dieses Widerstandes aufzubringenden Spannung auf, nachdem dieser Wert durch einmalige Einstellung der Anode auf ein Minimum gesenkt wurde. Dadurch bleiben auch di« elektri-

' sehen Verluste der 2elle auf ein Minimum beschränkt, und die Zelle kann im Dauerbetrieb mit einem optimalen Energieverbrauch arbeiten.

Da die aktive Anoctenoberflache aus einem Platinmetall besteht, ., sind die wichtigsten Kennzeichen dieser ZellenbauforBf darin zu sehen« dass eine möglichst dünne Schicht des Platinmetalls in einem sehr kurzen und genau vorbestimmten Abstand zur Kathode ein* gespannt werden kann.und mit glelchmäsaiger elektrischer Energie ■

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gespeist wird» Bas kann einmal dadurch erreicht werden« dass ' '"' ein Block oder eine Platte aus Titan bzw. einer Titanlegierung einen Oberflächenüberzug aus Platinmetall erhält, der auf die übliche Weise befestigt öder aufgetragen wird. Dieser Film oder Überzug aus Platinmetall bildet die aktive Anodenoberfläche, während die Titanplatte als Anodenkern und Stromleiter zur'Kathodenfläche dient* Ba auch das Titan ein verhältnl«massig knetbares Metall ist und ausserdem eine im Vergleich zu Kupfer und Aluminium schlechte elektrische Leitfähigkeit aufweist» empfiehlt es sich, den Anodenkerii und den Anodenträger anstatt aus Titan₅ aus einem billigeren und besser elektrisch leitenden Metall, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder Stahl herzustellen. Die Oberflächen von Kern und Träger werden dann zunächst mit Tita** überzogen und schliessl&eh erhält die der Kathode zugekehrte, , aktive Anodenfläche eine Platinauflage. Diese Anode kann gegebe« ) nenfalls mit einer Anzahl von Durchgängen oder Kanälen versehen werden, die in Öffnungen münden, die Über die gesamte Oberfläche, der Anode verteilt sind, um das freigesetzte Chlor schneller von der Anodenoberfläche abzuführen und zu einem im oberen Teil der Zelle angeordneten Auslassrohr zu leiten, durch das da? -Gas die Zelle verlassen kann. Man hat sich eine aolqhe Stelle mit horizontal liegender Kathode, beispielsweise eine!» flüssigen Quecksilberkathode, in sehr vereinfachter Forst etwa folgendermassen vorzustellens Die Quecksilberkathode, über die eine * . . '-_m schnellflieösende Salzlösung hinweggeführt wird, befindet

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in einem trogförmlgen Unterteil» an das sich Isolierende Seiten· flächen anschliossen. Ein durchgehender Block bzw. eine Platte aus Titan oder titanüberzogenem Stahl dient einmal ale Deckel der Zelle« zum anderen als elektrischer Leiter und Anodenträger. Die untere Fläche dieser Platte trägt eine Auflage aus einem Platinmetall und bildet die aktive Anodenfläche. Die Platte ist an verschiedenen Stellen durchbrochen, um Auslassöffnungen zu schaffen* durch die das freigesetzte Chlor aus der Zelle abgeführt werden kam.

Die die aktive ^nodenoberflache bildende Platinauflage kann gegebenenfalls <3ux*ch eine dünne* auf den Titankern aufgeschweisste Plafclnfoliö ersetzt «erden-. Vorzuziehen allerdings, ist eine Platinauf lage, die auf elöktrolytischeiß Wege auf die Titanoberfläche aufijebra3hfc ist, da mit diesem Verfahren eine wesentlich tSttnnere Plat ina-iflage erzielt und eine gegebene ffenge Platin auf eiii€i grSseere AiodenflSehe verteilt werden kann. Es hat sich geneigt, das» die Polarisatlonsspennung zwischen Chlor und elektrolytisch .aufgetragenem Fiatin kleiner Ist als zwischen Gb!er imc^Bassiväia Platin, a,B, in Fora von Blech oder Folien. Die Polarlsatlonsspinj'.-urig; zwischen Chlor und Elektrolytplatin entspricht ungefäli^ der zwischen Chlor und Graphit auftretenden. Falle es er^ünsjht ist, können jedoch auch andere Verfahren zum Auftragen der Platinauflage auf den TItankern angewendet werden, so. z.B. ,Aufwalzen, Kathodensprühen, Valniumniederschlag, Metallspritzen und ELatf&lzen von,'.Platinpulver In. die QberflSchs des

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Titanbleches sowie Anstreichen des Titankernes mit einer der Üblichen Metallösungen und anschliessendem Erwärmen, wie es in der Keramikindustrie Üblich ist.

In ά&η vorstehenden Ausführungen wurde die Erfindung grundsätzlich in Bezug auf eins mit horizontal liegender, flüssiger Quecksilber«· kathode ausgerüstete Salzlösungzelle beschrieben und veransehau-. licht« Wie jedoca bereits angedeutet wurde und aus den Darlegungen ohne weitstes verständlich wird,» ist die neue Erfindung ebensogut auch f.Ür JSellen mit senkrechter, flüssiger Quecksilberkathode sowie für Seheiderzelien anwendbar«, Die letztgenannten Zellentypen enthalten zur Seit ebenfalls in der Regel Graphit« anöden und dementsprechend treten auch bei ihnen dl© meisten der bereits angedeuteten Fehler und Nachteile auf. Die Anwendung der neuen Kombinatio a einer Anodenoberflliehe aus eineis Platins^tall mit einem elektrisch leitenden AnoäentrMger aus Titan oder einer hauptsächlich aus Titan bestehenden Legierung ermöglicht auch für dies© Zellen-typen ein® Verbesserung der Wirtschaftlichkeit„ die Durchführung eines gleichraässigen Dauerbetriebes sowie eine wesentlich vereinfachte Herstellung und Instandhaltung.

Eine sinnvolle Ausführung einer Zellentype zur Verarbeitung einer schneilfHassenden Salzlösung fait einer horizontal liegenden flüssigen Quecksilberkathode 1st in deii Figuren 1, 2, 3> und V . 4 der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, In diesen Zeichnungen zeigt Figur 1 die perspektivische Darstellung eines Querschnittes durch diese !Zelle* Figur 2 einen LSngsschnitt entlang

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der Linie A-A *» Figur 5 und 4 vergrö*sserte Ausschnitte der ; Zellenseiten mit der Anordnung der montierten Bauelemente.

In den nicht . masstabgetreuen Zeichnungen bilden die Seitenteile 1 mit der Grundplatte 2 und entsprechenden (nicht dargestellten) Abschlussteilen eine rechteckige kastenähnliche Zelle* die auf eisernen !!-Profilen 3 ruht. Zwischen den Tragschienen 3 und der Grundplatte 2 ist eine kupferne Kathodenzuführung 4 eingespannt» die die elektrische Verbindung zur Quecksilberkathode 5 herstellt die als flüssiger Spiegel auf der Oberseite der Grundplatte 2 selmiramt. ober der Quecksilberkathode 5 befindet sich ein schmaler,, von dem Elektrolyten ausgefüllter Zwischenraum 6» Der Zwischenraum 6 wird an der Oberseite durch die Anode abgeschlossen* Die Anode_s ein durchgehendes Titanblech 8, wird von einem aus Profilelsen 7 bestehenden Querrahmen getragen» der an den Seitenteilen 1 befestigt ist» Die zur Kathode gekehrte Fläche des Titanbleches 8 1st mit einer elektrolytisch aufgebrachten Auflage aus Platin versahen und mit seinen LSngskanten zwischen den Seitenteilen 1 md auf äer Grundplatte 2 aufliegenden Ebonitab» stasidsstreifen 15 eingespannt. Das Anodenbleeh dient auf diese Weise sowohl als Anode als auch als Zellendeck&l. Es tat mit im ; Äbsäand voneinander angeordneten Quergerichteten Sicken 9 versehen, die als Abzugkanäle dienen, in denen das aft der Anodenober| fische abgesehiadene Chlor gesammelt und zu den Auslasstutzen 10 geleitet wird. Zwischen den. Sicken sind an der Oberseite des .

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Titanbleches 8 eine Reihe von Kupferschienen 11 angeordnet, über die der elektrische Strom zur Anode geführt wird. Wie bereits dargestellt wurde, wird die Anode von dem Querrahmen 7 getragen. Da die Salzlösung bei dieser Zellentype jedoch unter hohem Druck zugeleitet wird, ist das bereits durch die Kupferschienen 11 verstärkte Titanblech, das den Deckel der Zelle bildet, nicht starr genug, um dem Druck der Salzlösung zu widerste« hen« Es sind darum eine Reihe eiserner Streifen 12 vorgesehen, die in Längsrichtung auf der Zelle liegen und zwischen dem Anodenblech 8 und dem Querrahmen 7 eingeschoben sind, um den Zellendeckel zu versteifen. Die Streifen 12 können am Querrahmen 7 mit; Hilfe von Klammern oder auf ähnliche Weise befestigt werden.

Die Figuren 3 und 4 zeigen In vergrösserter Darstellung die Sei-... tenrSnder der Zelle mit der Zellendichtung und den montierten Bauelementen. In Figur 3 1st die Anodenseite der Zeile veranschaulicht, Sie ruht mit ihrer Grundplatte 2 auf der Tragschiene 3. Auf der Grundplatte sind zwei EbonifcabstaRdsstreifen 15 und eine öummlpackung l6 aufgelegt. An diese wiederum schlissst sioh die mit einer Platinauflage überzogene Titansnode 8 mit den Xupfei*- Zuleitungen 11 cn. Alle letztgenannten Bauelemente sind zwischen dem Seitenteil 1 und der Tragschiene 3 durch Schrauben und Muttern 13 und 14 eingespannt. Die Grundplatte 2, die Ebonitabstandsstrei fen 15 sowie die Platinoberfläche des Titananodenbleches 8 begrenzen den eigentlichen $nnenraum der Zelle, in dem sich die ' ' ' ' ■./.'-

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Quecksilberkathode 5 und die Salzlösung 6 befinden» Da die Schrauben 13 das Anodenblech 8 (über das Seitenteil 1 und die Anodenzuleitung 11) mit der Tragschiene > und der Kathode 5 (Über die Grundplatte 2) elektrisch verbinden würden, sind Isolierbüchsen 17 und isolierende Unterlegscheiben 18 eingelegt» um den durch auftretenden Kurzschluss zwischen Kathode und, Anode zu verfööiden. Dadurch werden die Schrauben 13 gegen die Grundplatte 2 und die Tragschiene 3 isoliert. Figur 4 zeigt die Kathodenseite ßer Zelle. In dieser Darstellung weicht lediglich die Anordnung ösr Kupferzuleitungen 4 von der vorangegangenen Darstellung ab. Die in diesem Falle als Kathodenzuleitungen dienenden Kupferschienen 4 sind en die Grundplatte 2 angeschlossen«, FUr die übrigen Bauelemente, die in beiden Figuren gleichlautend nummeriert sind* gilt das bereits im Zusammenhang mit Figur 3 ausge» führte.

Figur 5 veranschaulicht die Abwandlung.der Erfindung an eine der herkömmlichen- Bauarten einer Quecksilberzelle_t durch welche die . Salzlösung mit kleinerer Geschwindigkeit hindurchläuft. Die Zelle 1st perspektivisch im Querschnitt dargestellt. Wie bei der Zelle von Figur 1 bis H ist die eiserne Grundplatte 2, auf der sich die· Quecksilberkathode 5 befindet* zwischen den Seitenteilen 1 und den Tragschienen 3 eingespannt. Die an der Unterseite, mit einer Platinauf 1 {ige versehenen Titananodenplatten 19 werden von Titanbolzen* 20 getragen und unterhalb des Spiegels der Salzlösung in dem geietinschten Abstand zur Quecksilberkathode 5 fixiert.

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Die Bolzen 20 ragen durch den Zellendeckel 21 und.sind am oberen Ende von Dichtungsmüffen 22 umgeben, mit denen die DeckelÖffnungen um die Bolzen herum abgedichtet werden. Auf die oberen Enden der Titanbolzen 20 und in Auflage auf die Dichtungsmuffen 22 sind die kupfernen Anodenleitungen 23 mit Hilfe von Platten 24 und Schraubbolzen 25 angebracht. Die kupferne Kathodenzuleitung 4 ist zwischen Grundplatte 2 und der Tragschiene 3 eingespannt. Zellen dieser Bauart wird die Salzlösung nicht unter Druck zugeführt und sie füllt auch nicht den gesamten Innenraura der Zelle aus. Das Chl0r kann sich dementsprechend im oberen freien Raum der Zelle sammeln und wird durch eins Rohrleitung (nicht dargestellt) am Ende der Zelle abgeführt.

Patentansprüche

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Claims (1)

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1«) Elektrolysezelle für wässrige Lösungen von Alkalimetallchloriden zur Herstellung von Chlor und Ätzalkali, die eine Anode (8, 19) enthält, deren aktive Oberfläche aus einem Edelmetall der Platingruppe bzw. aus einer Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle besteht und deren elektrische Zuleitungen (8,20), tlber die der elektrische Strom innerhalb der Zelle zur Anodenoberfläehe geleitet wird, aus Titan oder einer im wesentlichen aus

. Titan bestehenden Legierung hergestellt sind.

2.) Elektrolysezelle geraäss Anspruch 1, deren Anode durch eine Edelmetallschicht aus einem Metall der Platingruppe bzw. einer Legierung von zwei" oder mehreren dieser Metalle gebildet wird, die auf einen Anodenträger (8,19) aus Titan bzw. einer im wesentlichen aus Titari bestehenden Legierung aufgetragen ist, der sowohl als mechanischer Träger der Anode als auch als elektrische Zuleitung zur Anoden-Oberflächenschicht dient.

t 3.) Elektrolysezelle gemäss Anspruch 1 oder 2, die eine horizontal angeordnete Kathode (5) mit einer darüber gelagerten Anode (8,19) enthält und bei der ein aus Titan oder einer im wesentlichen aus Titan bestehenden Legierung hergestelltes Bauteil (8) gleichzeitig als Zellendeckel, Anodenträger und elektrische Zuführung zur Anode dient und an seiner Unterseite eine Oberflächenschicht

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aus einem. Edelmetall der Platingruppe bzw. aus zwei öder mehreren dieser Metalle bestehende Legierung trägt, die als aktive Anodenfläche wirkt.

4.) Elektrolysezelle gemäss einem der Ansprüche 1, 2 und J5» deren Titanbauteil (8) sowohl als Träger der Anode als auch als elektrische Zuführung zur aktiven Anodenoberfläche dient» selbst als ein'zusammengesetztes Teil ausgeführt ist und aus einem Kern oder einem Fuss aus billigerem Werkstoff und/oder einem Werkstoff mit besserer Leitfähigkeit besteht, der mit Titan oder einer im wesentlichen Titan enthaltenden Legierung überzogen 1st, während die aktive, der Kathode gegenüberliegende Fläche mit einer Oberflächenschicht aus einem Edelmetall der Platin-gruppe oder einer Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle überzogen ist und als Anöde dient·

5.) Elektrolysezelle gemäss einem oder mehrerer der vorstehenden Ansprüchej deren Oberflächenschicht aus einem Edelmetall der Platingruppe oder einer Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle besteht und auf elektrischem Wege auf die Oberfläche des Titanträgers aufgebracht ist.

6.) Anodenverbindung, die für den Einsatz in Zellen für Blekfcrolyse von wässrigen Lösungen von Alkalimetallchloriden zur Her··' stellung von Chlor und Ätzalkali bestimmt ist und aus elftem tragenden und elektrisch leitenden Teil besteht, das ana Titan oder einer im wesentlichen Titan enthaltenden Legierung hergestellt

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ist und deren aktive, der Kathode (5) zugekehrte Fläche mit einer Oberflächenschicht aus einem Edelmetall der Platingruppe oder einer Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle veraehen ist.

70 Verfahren zur Herstellung von Chlor und Ätzalkali* beste» hend aus der Elektrolyse einer wässrigen Lösung eines Alkallme· tallchlorides in einer Elektrolysezelle, die dadurch charakte*· risiert ist, dass sie eine Anode enthält, deren aktive Ober* fläche aus einem Edelmetall der Platingruppe oder einer Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle besteht, weloher der elektrische Strom über einen innerhalb der Zeile befindlichen Leiter zugeführt wird, der aus Titan oder einer im wesentlichen Titan enthaltenden Legierung hergestellt ist·

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