DE2031525A1 - Anode fur Elektrolysezellen - Google Patents
Anode fur ElektrolysezellenInfo
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Description
Anode für Elektrolysezellen
Die Erfindung betrifft eine Anode für Elektrolysezellen sowie
ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Gegenstand der Anmeldung sind Anoden für Elektrolysezellen
für die Elektrolyse von So3.elösungen mit einer primären Zufuhr einrichtung hoher Leitfähigkeit (Kupfer) zum Zuführen
des Anodenstromes zur Zelle von außerhalb der Zelle, wobei sie mit einer Stromversorgungsquelle verbunden sind, mit einer
primären Leiteinrichtung niedrigerer Leitfähigkeit (Titan oder
Tantal oder Legierungen davon) innerhalb der Zelle, mit einer
sekundären Leiteinrichtung von niedrigerer Leitfähigkeit
(Titan, Tantal oder Legierungen davon) innerhalb der Zelle zum Leiten des Stroms zu einem elektrokatalytisch aktiven Überzug
auf einer Röhrenmetallbasis, wobei der elektrokatalytische Überzug als Katalysator für die Halogenionenentladung dienen
kann, ohne daß er gesehen über lange Zeiträume passiv wird, und die Anode für eine kaskadenartige Stromverteilung von den
primären Zuführungen zur Anodenfläche dienen.
009888/1972
ava
2 G 3 1 5 2 5
Die erfindungsgemäßen Anoden können für die Elektiolyse von
Natrium-, Calium-, Lithium- , Caesium- und Rutheniuinchlorideri
und -bromidon, für die Elekti'olyse von Barium- und' Stroiitiumchloriden
und -bromidon, für die Elektrolyse anderer Seilte,
die der Zersetzung bei Elektrolysebßdingungen unterliegen, für die Elektrolyse von HCl-Lösungeii, für die Elektrolyse
von Wasser und für andere Zwecke, verwendet werden. Sie können
in Quecksilber-oder DiciphragmazeIlen zur· Anwendung gelangen
und andere Formen haben, als die besonders veranschaulichten. Für Anscbauungszwecke jedoch wird die Verwendung und der Aufbau
der erfindungsgemäßen Anode für die Analyse von Natriumchloridsole
zur Erzeugung von Chlor.und Natriumamalgam in einer strömenden Quecksilberkathodenzelle anhand einer Ausführungsform
beschrieben«
Bei der Erzeugung von Chlor durch die Elektrolyse einer Solelösung,
wie Natriumchlorid j in einer Elektrolysezelle mit einer Anode und einer Kathode ist das bisher im weitesten
Rahmen für den Anodenaufbau verwendete Material Graphit aufgrund seines Widerstands gegenüber der Sole, Chlor, anderen
korrosiven Zuständen, die in einer Elektrolysezelle auftreten, sowie seiner Fähigkeit, als Katalysator für die
Chlorentladung bzw. -freisetzung -von den Anoden zu wirken.
Üblicherweise wird der Strom den. Graphitanoden durch eine Kupferstromschienenanordnung zugeführt, die außerhalb der
Zelle angebracht ist, wobei geeignete.Kupferzuführleiter den
Strom zu den Graphitanoden transportieren» Die Oberfläche der Anode, die der Kathode gegenüberliegt, ist die Arbeitsfläche
oder Fläche. Graphit hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß er während des Elektrolysevorgangs in geringem Ausmaße
verbraucht wird. Die Spaltbreitenänderungen, die durch Verschleiß und Absplittern von der Graphitaiiodenarbeitsflache
hervorgerufen werden, machen einen zusätzlichen Strom für
009886/1972 bad original
die Beibehaltung der erforderlichen Spannung als Ursache
des Stroms über den elektrolytisches Spalt und ein hätifiges
Einsteλ 1en oder Ersetzen der Graphitanoden erforderlich.
Darüber hinaus sammeln sicli die Graphitteilchen, aus der Anode
in dem Amalgam oder Elektrolyten an, was zu einer niedrigen
Zellen!cistung und. zusätzlichen Aufwendungen für die Entfernung
dieser Verunreinigungen -führt'.
Aufgrund der bei der Verwendung von Graphitanoden auftretenden Nachteile hat man Versuche unternommen,, -dimensioasstabile
Anoden durch Verwendung von Mctallanodenaufbam mi herzustellen,
die gegenüber den Zuständen in elektrolytischen Zellen resistent sind. Die Verwendung von dimensionsstabilen
Anoden hat jedoch viele Probleme, aufgeworfen. Die Verwendung
von verschleißfesten Metallen wie Titan und Tantal zur Herstellung
von diinensionsstabilon Anoden, d. .Ii. Anoden mit vernnchlässigbarem
\'erschleiß und einer dahei* konstanten Stabilität
auf der Arbeitsfläche unter normalen Betriebsbedingungen,
hat zu einem häufigen Auftreten einer Passivierung geführt, wenn sie in einer Solelösung unter Elektrolysebedingungen
zui" Anwendung gelangten. Die Passivierung bzw. Passivität
ergibt sich durch die Bildung eines Films auf der aktiven Oberfläche"der Metallanode infolge der Oxydation dieser Fläche
oder der an der Anodenoberfläche festgestellten Unfähigkeit,
die Bildung von Chlor (Cl ) aus Chloridionen (Cl") zu katalysieren.
Der Film auf der Metalloberfläche führt zu einem Anstieg des elektrischen Widerstands der Anode, der wiederum
eine zusätzin ehe. Stromzufuhr erforderlich macht, um die Stromdichte
in dem Elektrolysespalt aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus ist die -Auswahl eines Metalls für die Verwendung bei
Anoden stark beschränkt wegen des stark korrosiven Charakters der Bedingungen in einer Elektrolysezelle und. weil die Leitfähigkeit
von Metallen wie Titan und Tantal niedrigex" ist als
die Leitfähigkeit von Kupfer.
009886/1972. BAD 0TC,Nal
_ I1 -
Die Verwendung von ρ latinierten Titarianoden , die aus einer
Titan- oder Titanlegierungsbasis hergestellt sind, deren aktive oder Arbeitsoberflache mit Platin oder einem anderen
Metall der Platingruppe überzogen ist, hat nicht zu einer zufriedenstellenden Lösung der bei dimensionsstabilen
Anodenkonstruktionen auftretenden Probleme geführt. Während die Abnutzung, die Korrosion und die Passivierung durch die
Verwendung von mit Platin plattierten Titananoden verringert werden, sind die Kosten extrem hoch und es treten zahlreiche
andere Nachteile auf. Insbesondere tritt häufig ein Abschälen der Platinfläche auf, da die Metallurgie noch kein
Verfahren zum Erreichen einer geeigneten, dauerhaften Bindung zwischen diesen beiden Metallen kennt. Außerdem löst ein
Kurzschluß in dem Elektrolysespalt, wie er beispielsweise auftritt, wenn sich in einer Quecksilberkathodenoberflache
Wellungen bilden, die Platinschicht auf, wodurch das Titan oder ein anderes Basisrnetall der Anode freigesetzt wird.
Ein zusätzliches Problem bei der Erzeugung von Chlor durch Elektrolyse einer Sole lösung mit Graphitanoden besteht in
der Schwierigkeit, einen gleichmäßigen Elektrodenspalt mit
gleichmäßiger Spannung über dem Spalt zwischen der Anode und der Kathode zu erzielen und beizubehalten. Wenn man Graphitanoden
verwendet, ist die Abnutzung nicht gleichmäßig, wobei sie am heißen. Ende der Zelle größer ist. Es ergibt sich eine
nicht gleichförmige Spaltbreite und der Elektrolyseprozeß läuft mit schlechtem Wirkungsgrad ab, wenn die Potentialdifferenz
über den Spalt zwischen der Anode und der Kathode nicht konstant ist. Die Verwendung einer dimensionsstabilen
Anode gewährleistet, daß die Spaltabmessung während der Betriebslebensdauer der Anode konstant bleibt, wodurch die
Zellenleistung eindeutig verbessert wird.
BAD OFHGiNAL
009886/1972 —'
Durch die vorliegende Erfindung werden die Probleme des
Standes der Technik bei der elektrolytischen Erzeugung von Chlor überwunden. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
deshalb in einer dimensionsstabilen Anode, die der Korrosion wirksam widersteht, während sie längs der Arbeitsfläche
verschleißfest ist, um eine gleichmäßige Spaltabmessung
über der gesamten Breite des Spaltes zwischen der Anode und der Kathode zu gewährleisten. Darüber hinaus ist
erfindungsgemäß eine Kaskadenstroinverteilung über der Anode
beabsichtigt, um ein gleichförmiges elektrisches Potential
über der gesamten Arbeitsfläche der Anode zu erreichen.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine dimensionsstabile Anode zu schaffen, die korrosionsfest,
gegenüber anderen Bedingungen in einer Elektrolysezelle widerstandsfähig ist und eine gleichförmige Stromverteilung
für die Anodenarbeitsfläche sicherstellt. Die Anode soll
Einrichtungen für den Schutz der Stromzuführungen, die üblicherweise aus Kupfer bestehen, haben. Außerdem sollen
Einrichtungen für die gleichförmige Verteilung des Stroms
auf der Arbeitsfläche der Anode vorgesehen werden, die die
Freisetzung der Gasblasen, von der Arbeitsfläche der Anode
nicht beeinträchtigen. Der zu schaffende Anodenaufbau soll von den Primärleiterschienen der Anode abnehmbare Zuführschutzhülsen
haben, so daß die Anode zweckmäßig befördert werden kann und wenig Beförderungsraum einnimmt. Für Zellen
verschiedener Höhe können Zuführschutzhülsen verschiedener Länge verwendet werden. Bei dem Anodenaufbau soll die elektrolytisch
aktive Röhrenmetallanodenflache von den Leitern entfernbar sein, damit sie einen neuen Überzug erhalten kann,
ohne daß es erforderlich ist, die Leiter in den Prozeß für das Neubeschichten mit einzubeziehen.
BAD ORIGINAL
009886/1972
Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden beispielsweise
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine Quecksilberelektrolysezelle mit einem flexiblen Zellenüberzug und erfindungsgemäßen
dimensionsstabilen Anoden.
Fig. 2 zeigt in einer isometrischen, teilweise auseinandergezogenen
Ansicht eine Ausführungsform der in der Zelle von
Fig. 1 verwendeten dimensionsstabilen Anoden.
Fig. 3 zeigt im Detail die Netzplatte der Anode von Fig. 2.
Fig. k zeigt in einer isometrischen Ansicht eine weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dimensionsstabilen
Anode.
Fig. 5 zeigt im Detail die Arbeitsfläche der Ausführungsform
gemäß Fig. k.
Fig. 6 zeigt im Querschnitt eine Einzelheit längs der Linie VI-VI von Fig. 2 und stellt eine Verbindung der Zuführungen
zu der Anode und dem Zellenüberzug dar.
Fig. 7 zeigt im Schnitt eine Einzelheit im wesentlichen längs
der Linie VII-VII von Fig. k und stellt eine weitere Form
der Zuführungsverbindung dar.
Figr 8 zeigt im Querschnitt längs der Linie VIII-VIII von
Fig. 7 im Detail eine Form der Bajonettverbindung der Zuführungen
zu dem Primärleiter in der Zelle.
ORK3/NAL
886/1972
FLg, 9 zeigt eine abgeänderte Foi~m der Stabfläche für die
Anoden.
Fig. Io zeigt in--einem Querschnitt die Anode mit getrennten
oder abnehmbaren Zuführschutzhülsen.
Fig. 11 zeigt im Querschnitt eine weitere abgeänderte Form
dex" Schutzhülse.
Fig, HA ist eine ähnliche Ansicht einer weiteren abgeäiidsrten
Ausführungsform.
Fig. 12, 13 und 1^t sind Querschnitte von abgeänderten Formen
des Anodenaufbaus, wobei die Anodenfläche von den Primärleiterschienen
abnehmbar ist. .
Fig. 15) l6 und 17 sind Querschnittsarisicht en einer abgeänderten
Form des Anodenaufbaus, wobei die Anodenfläche von
den Sekundärleiterschienen entfernbar ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Elektrolysezelle Io ist von der Art,
wie sie in den US-Patentschriften 2 958 635 oder 3 o^2 6o2
gezeigt ist, Sie hat eine kontinuierlich strömende Quecksilberkathode, die über die Zellenbasis 15 unter ortsfesten
Anoden 36b strömt, die in eine Solelösung, beispielsweise
Natriumchlorid, eingetaucht sind. Der ungefähre Solespiegel ist durch die Linie A-A gezeigt. Der Solespiegel kann jedoch
irgendwo zwischen dem Oberteil der Anoden und dem Boden des Zellenüberzugs liegen, wenn ein Raum für die Gasfreigabe
vorgesehen ist. Den Anoden wii"d elektrischer Strom zugeführt,
Ein mit der Kathodenzellenbasis verbundener Rückführleiter sorgt für einen Potentialunterschied über dem Spalt zwischen
der Anode und der Kathode, wodurch die Chloridionen zum
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Wandern zur Anode und die Natriumionen zum Wandern zu der strömenden Quecksilberkcithode gebracht werden und dort ein
Ama3.gam bilden, das aus der Zelle zu einer nicht gezeigten Zersetzungseinrichtung transportiert wird. Das Chlorgas
steigt in Form von Blasen, durch die Netzöffnungen in der
Anode zu einem Auslaßkanal aus dem Zellenüberzug auf, von wo es zu dem Chlorrückgewinnungssystem strömt.
Die Zelle Io ist zwischen einem Paar von I-Trägern 11 angebracht
und geneigt, um eine Strömung des Quecksilbers aufgrund der Schwerkraft über die Zellenbasis 15 zu erreichen.
Die Zelle hat eine Bodenwand 12 und ein Paar von nach oben stehenden Seitenwänden 13 aus Beton, Stahl oder einem anderen
geeigneten starren Material. Die Seitenwände 13 sind mit einem korrosionsfesten Isoliermaterial, beispielsweise Naturstein
oder einer Harzbeschichtung, überzogen. Die elektrisch leitende Basis 15 aus Stahl oder dergleichen begrenzt die
Innenbodenflache der Zelle. Eine Leiteranordnung l6, die an
der unteren Oberfläche der Bodenwand 12 befestigt ist, hat
im Abstand voneinander angeordnete, nach oben vorstehende, nicht gezeigte Leiter, die mit der Metallbasis 15 in Berührung
stehen. Eine herkömmliche Schiene ist mit dem Leiter l6 verbunden,
damit der Kreis vervollständigt ist. Die Leiter l6 bilden die negativen Verbindungen der Schaltung.
Eine Vielzahl von im Abstand voneinander, quer angeordneten Pfeilern 17 spannen die Zelle über den I-Trägern 11 und sind
an einstellbaren Ständern 17» angebracht, die auf den Trägern
ruhen und daran lösbar befestigt sind. Die Pfosten 17 tragen ein Paar von sich längs erstreckenden I-Trägern l8, an denen
eine darüber liegende, langgestreckte Platte 19 angebracht ist. Im Abstand längs der Platte 19 sind geeignete Hakenteile
2o angeordnet, die mit einer herkömmlichen, nicht gezeigten
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BAD
Hubeinrichtung in Eingriff kommen, um den angebrachten, die
Zelle überdeckenden Aufbau zu entfernen, wenn ein Zugang zum Inneren für Reparaturen erforderlich ist.
Eine Vielzahl von sich quer erstreckenden Streben 21 sind an der Bodenfläche der I-Träger l8 auf herkömmliche Weise,
beispielsweise Schweißen, befestigt und dienen zur Abstützung des Anodenaufbaus in der Zelle. Eine Vielzahl von nach unten
vorstehenden Zuleitungen 22 aus Kupfer oder einem anderen Metall hoher Leitfähigkeit ist im Abstand längs der Streben
21 auf herkömmliche Weise lösbar daran befestigt, beispielsweise durch Schraubenmuttern an dem Leiter auf jeder Seite
der Strebe. Schienenverbindungen 23 und 24, die an dem positivem
Pol einer elektrischen Versorgungsquelle (nicht gezeigt) befestigt sind, bringen den Strom zu den· Schienen 25, die
sich quer zur Zelle erstrecken und an den Zuleitungen 22 befestigt sind. Ein flexibles Uberzugsteil 26, wie es aus der
vorstehend erwähnten US-Patentschrift 2 958 635 bekannt ist,
liegt über der Zelle und ist mit seinen Längsrändern an den Wänden 13 befestigt. Der Überzug hat im Abstand Öffnungen,
die fluchtend die nach unten stehenden Zuleitungen 22 aufnehmen. Der flexible Überzug gestattet eine begrenzte Einstellung
der Anoden ohne Entfernung des Überzuges und erleichtert
, wie später erklärt wird, Explosionen. Der Gesamtaufbau ist näher in den erwähnten US-Patentschriften
2 958 635 und 3 o42 6o2 beschrieben.
Die erfindungsgemäße Anodenanordnung umfaßt eine Arbeitsfläche
38 oder 4o, die eine Titan- oder Tantalnetzbasis aufweist, die mit einer Leiterbeschichtung überzogen ist, welche
in der Lage ist, als Katalysator für die Chloridionenentladung zu dienen. Der' größere Teil besteht beispielsweise aus
Titandioxyd (ΤχΟ_) oder Tantalpentoxyd (Ta O), der kleinere
009886/1972 bad oraGtNAL
- Io -
Teil aus einer Dotierzusanimen.setz.ung, beispielsweise ein
Oxyd oder ein Gemisch von Oxyden der Metalle der Platingruppe, die das Titanoxyd halbleitend machen und als Katalysator
für die Chloridionenentladung von der Anodenfläche dienen können. Andere elektrokatalytisch aktive Überzüge,
beispielsweise elektrisch oder chemisch abgeschiedene Überzüge von Metallen der Platingruppe, können ebenfalls verwendet
werden, sind jedoch nicht so erwünscht wie die vorstehend beschriebenen Halbleiterüberzüge wegen der Kosten und der
geringeren Abnutzungseigenschaften. Der Ausdruck "Netz" soll dünne Bahnen bzw. Platten aus Titan oder Tantal oder aus Legierungen
von Tantal oder Titan in durchlöcherter oder geschäumter Form,. Drahtnetze und -gewebe, gewalztes Drahtnetz,
gestanzte und geschlitzte Folien bzw. Platten aus metallischem Titan oder Tantal oder aus Legierungen von Titan oder Tantal,
im Abstand angeordnete Stäbe oder halbrunde Formen usw. umfassen, wobei die Ausdrücke "Titan" und "Tantal" Legierungen
dieser Metalle mit anderen Metallen umfassen sollen.
Die Arbeitsflächen 38 oder ko sind durch Schweißen, Nieten
oder durch andere Verbindungen als Dauer- oder Trennverbindungen mit einer Vielzahl von Sekundärleiterschienen 36 verbunden.
Die Schienen 36 sind mit Primärleiterschienen Jo verbunden,
die wiederum mit Kupferzuführungen 22 mittels Titanvorsprüngen 29 ηit Innengewinden"in Verbindung stehen, die an
den Primärleiterschienen angeschweißt oder anderweitig befestigt sind. Es sind acht Sekundärleiterschienen 36 und zwei
Primärleiterschienen 3° gezeigt, jedoch ist die Zahl der Primär-
und Sekundärleiterschienen nicht kritisch. Die Zahl kann höher oder niedriger liegen, sollte jedoch in ihrem Betrag
dem Leitvermögen des Metalls Rechnung tragen, um die erforderliche Strommenge zur Anodenfläche zu transportieren und
um sie gleichförmig über der Anodenarbeitsfläche zu verteilen.
009886/1972 ft
BAD QRiGff\?ÄL
Die Priniärieit erschienen 3° können über den Sekundärleiterschienen
36 sitzen und daran angeschweißt sein, sie können jedoch auch in den Schienen 36 ausgespart und damit verschweißt
sein. Die Sekundär- und Primärleiterschienen sind vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet für die
bessere Stromverteilung, jedoch ist eine geringe Abweichung
von einer 9° -Verbindung möglich.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Karo-förmigen
Öffnungen in dem Netz in einer Richtung länger als in der
anderen, wenn für die Arbeitsfläche 38 ein geschäumtes Titan« netz verwendet wird, und die Sekundärleiterschienen 36 sind
vorzugsweise an der Arbeitsfläche 38 in rechten Winkeln zur
langen Seite der Karo-förmigen Öffnung verschweißt, während
die Primärleiterschienen 3o parallel zur langen Seite der Iiaro-förmigen Öffnung verlaufen. Dies führt längs der Arbeitsfläche
38 zu einer besseren Stromverteilung.
Die Vorsprünge 29 haben, wie in Fig. 6 gezeigt, vorzugsweise
ein Innengewinde für die Aufnahme des Außengewindes am Boden
der Kupferzuführungen 22. Titanbüchsen 28 umgeben die Kupferzuführungen 22 und erstrecken sich von den Vorsprungen 29 zu
dem Zellenüberzug 26, um die Kupferzuführungen vor der korrosiven Wirkung des Elektrolyten und der- Zellengase zu schützen.
Es kann auch eine andere Schutzisolation, beispielsweise Kautschuk, Neopren oder andere Kunststoffe, die gegen die
Bedingungen der elektrolytischen Zelle widerstandsfähig sind,
anstelle der Büchsen 28 verwendet werden, um die Zuleitungen
22 zu schützen. Die Büchsen 28 können an den Vorsprüngen 29,
wie in Fig. 6 gezeigt, angeschweißt sein oder, wie mit 28a in dem auseinandergezogenen linken Teil von Fig. 2 und in Fig.
gezeigt ist, von den Vorsprüngen 29 trennbar sein. Die Ver- ' wendung von entfernbaren Büchsen 28a erlaubt den Zusammenbau'
009886/1972 . BAD
oder das Zusammenschweißen der Anodenteile 29, 3°, 36 und 38
oder 4o als flache Einheit, die wenig Raum beim Transport einnimmt, wobei die Büchsen 28a getrennt befördert und auf
die Vorsprünge 29 am Verwendungsort aufgesetzt werden können. Wenn Chlorzellen unterschiedlicher Höhe verwendet werden,
gestattet die Verwendung abnehmbarer Büchsen 28a unterschiedlicher
Höhe die Verwendung von Normanpden, die von den Teilen 29, 3°1 36 und 38 oder 4o gebildet werden, mit abnehmbaren
Büchsen 28a verschiedener Länge für Zellen unterschiedlicher Höhe .
Wenn die Büchsen 28a von den Vorsprüngen 29 getrennt sind,
werden sie an den Vorsprüngen mit einer fluiddichten Abdichtung, die aus einer Kreisnut 29a besteht, dichtend angebracht.
Die Nut 29a ist im Oberteil des Vorsprunges 29 ausgebildet
und umgibt die Zuleitungsöffnung und einen Ring 29b
aus Neopren oder einem ähnlichen Material, der in den Boden der Kreisringnut 29a paßt. Wenn der Boden der Büchse 28a
gegen den Ring 29b gepreßt wird, entsteht eine fluiddichte
Abdichtung.
Bei dem Aufbau umgeben die flüssigkeits- und gasdichten Titanrohre
28 die Kupferzulextuiigen 22 und schützen sie vor den in
der Zelle herrschenden korrodierenden Bedingungen. Die Flansche 32 an den Rohren 28 liegen an einer Dichtung 31 an,
die durch Dichtungen 27 mit einem Beilagring Jk und einer auf
die Zuleitungen 22 geschraubten Mutter 33 gegenüber dem Zellenüberzug 26 abgedichtet ist.
Bei der in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform sind die
Vorsprünge 29 und die Zuführungen 22 so ausgebildet, daß ein Bajonettverschluß geschaffen wird., bei welchem Ansätze k2 an
den Zuleitungen in Schlitze kj in den Vorsprüngen gleiten
und in eine kreisförmige Erweiterung in der Basis der Vor-
0098 86/1972 Γ
203152ο
Sprünge 29 gecLreht werden können, um die Zuleitungen in den
Vorsprüngen zu verriegeln. Die kreisförmige Erweiterung oder
die Ansätze 42 sind mit Nockenflächen versehen, um eine
dichte Verriegelung zu geVährleisten.
Bei den in den Figuren 1,2 und 4 gezeigten Ausführungsformen
sind die Vorsprünge 29 verschweißt an parallelen, sich in
Längsrichtung erstreckenden Primärleitern. 3° an symmetrisch
im Abstand liegenden Stellen 35 gezeigt. Bei diesen Ausführungsformen
sind vier Büchsen 28 bei der Anodenanordnung vorgesehen, die seitlich im Abstand in Paaren angeordnet und
an einem Paar von sich in Längsrichtung erstreckenden Primärleitern
3o befestigt oder angebracht sind. Es ist jedoch offensichtlich, daß nur ei■«<=>. einzige Längsleiterschiene 3o
verwendet werden kann mit einem oder mehreren Vorsprüngen und Büchsen, was von der Zellengröße und den Überlegungen
bezüglich des Anodengewichtes abhängt. Es können auch mehr als zwei Primärleiter 3o und Vorsprünge 29 sowie Büchsen 28
in dem Anodenaufbau abhängig von den gleichen Überlegungen
verwendet werden.
Die querverlaufenden Sekundärleiter 36 erstrecken sich seitlich
der Zelle und sind in Abständen 37 an den in Längsrichtung verlaufenden Primärleitern 3.0 angeschweißt. Am Bodenrand der Querschienen 3° ist eine Bahn bzw* eine Platte aus
Titannetz ")& oder aus-stäben 4o befestigt, die den Strom zu
dem Elektrodenspalt leiten und den Durchgang der Chlorblasen
erlauben, da die Chloridionen zu den Anoden wandern und bei
der Elektrolyse zu Cl katalysiert werden. Das Titannetz 38
ei*
oder die stäbe 4o können entweder entfernbar oder permanent
an den Querschienen 36 durch Schweißen, Nieten, Schrauben
oder dergleichen befestigt sein. Die bessere elektrische Verbindung ist die Schweißbefestigung.
009886/1972 bad
-. i4 -
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist ein mit
Löchern versehenes Titangitter 38 an den Querscbienen 36 angeschweißt. Das Gitter kann auf seiner ganzen Oberfläche
oder nur auf einer Seite aktiv sein. Die Querschienen 36
sind an der Platte im wesentlichen über ihrer Länge angeschweißt und stehen mit dem Gitter über ihrer ganzen Länge
in Verbindung, um eine wirksame Stromverteilung über der
ganzen Anodenarbeitsfläche zu erzielen und um die Anodenfläche
wirksam abzustimmen. Ausnehmungen 36a in der Nähe des
Mittelpunkts der Querschienen 36 dienen zum Ausgleich der
Schweißspannungen und gestatten geringfügige Einstellungen
der Arbeitsflächen der Anoden für Nivellierzwecke.
In' der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform weist
die Anodenfläche eine Vielzahl von nahe im Abstand zueinander angeordneten parallelen Stäben 4o auf, die einzeln an den
Querschienen 36 befestigt sind. Im Falle der Ausführungsform
von Fig. 2 wird der über die Querschienen 36 transportierte
Strom egal auf die Anodenarbeitsoberfläche verteilt
Bei der Ausführungsform gemäß Fig» 9 sind die Stäbe 4oa halbrunde
Stangen. Die Stäbe 4o oder 4oa können rund, rechteckig, halbrund, oval oder gewunden sein oder irgendeine andere gewünschte Form aufweisen. Sie können miteinander zur Bildung
einer ununterbrochenen kreisförmigen, ovalen oder geschlängelten Fläche auf der Anode verbunden sein.
Bei der Ausführungsform von Fig. 11 sind die Büchsen 28 mit
Zwischenflanschen 28b versehen, an denen Dichtungen 31 liegen, um den Zellenüberzug 26 über die Büchsen 28 mittels
Dichtungen 27, Beilagscheiben 34 und Muttern 33 abzudichten,"
die auf die Büchsen 28 geschraubt sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die offene Oberseite, der Büchsen 28 über
009886/19 7 2 BAD ORiGlNAL
den Überzug 26. Die Büchsen 28 können mit Wasser oder einem
anderen Kälte-· oder \\räri.ieübertragungsnVedium gefüllt sein, um
die Verbindung zwischen den Zuführungen 22 und den Vorsprüngen 29 zu kühlen.
Die Zuleitungen 22 sind vorzugsweise dicht gegen die Leiterschienen
3Oj wie in Fig. 6 gezeigt, nach unten geschraubt, so
daß der Strom nicht nur über die Vcrsprünge 29 zu den Leitern
3o, sondern auch durch die Berührung zwischen den Enden der
Zuleitungen 22 und den Leiterscliienen 3° fließt. Ein Zwischenraum
zwischen den Zuleitungen 22 und den Vor Sprüngen 2 9 kann
■mit einer niedrig schmelzenden Legierimg, beispielsweise mit
Woodraetall, gefüllt werden, das bei der Zellentemperatur
flüssig bleibt und einen flüssigen Leiterkontakt zwischen den
Zuleitungen und den Leiterschienen 3° schafft.
Fig. HA zeigt eine·weitere Ausführungsform der Zuführungsverbindung, bei Avelclier die Zuführungen 22 fest gegen die Leiterschienen
30 geschraubt sind, wobei eine Titanverbindung in Form eines Gewindestiftes 3oa verwendet wird, der durch ein
Gewinde sowohl mit den Zuleitungen 22 und den Leiterschienen 3o verbunden ist.
In den Figuren 12, 13 und l4 ist eine Ausführungsform der
Anode gezeigt, bei welcher die Netzfläche 38 und die Sekundärleiterschienen
36 abnehmbar mit den Primärleiterschienen 3o
durch rechtwinklige Klammern 45 verbunden sind, die im Abstand
an den Primärleitern 3o befestigt sind. Jede Klammer 45 ist
mit Löchern 46 versehen j während die Sekundärleiterschienen 36 entsprechende Löcher haben, so daß Bolzen ^7 durch diese
Löcher eingeführt und durch Muttern 48 befestigt werden können, um die nach unten vorstehenden Füße der Klammern 45 in
dichten elektrischen Kontakt mit den Querschienen 36 zu
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bringen. Die Muttern. 48 und die Bolzen 4-7 können jedoch entfernt
-werden. Die Sekundär" le it erschienen 36 und die daran
befestigte Netzfläche 3& können von den Primärleiterschienen 3o immer dann abgenommen werden, wenn die Netzfläche 38 mit
einern neuen Überzug versehen, neu plattiert oder repariert
werden soll. Fig. l4 ist ein Schnitt längs der Linie XIV-XIV von Fig. 13. '
befestigte Netzfläche 3& können von den Primärleiterschienen 3o immer dann abgenommen werden, wenn die Netzfläche 38 mit
einern neuen Überzug versehen, neu plattiert oder repariert
werden soll. Fig. l4 ist ein Schnitt längs der Linie XIV-XIV von Fig. 13. '
Bei der in den Figuren 15, l6 und. 17 gezeigten Ausführungsform sind die Sekundärleiterschienen 36 an den'Priraärleiterschienen
"}o permanent befestigt und die Netzfläche 38 1st an
den Sekundärleiterschienen 36 mittels Nieten oder Schraubenverbindungen
entfernbar angebracht. In Fig. 15 und l6 sind
die Sekundärleiterschienen 36 mit einer Reihe von x-förmigen Löchern 5° versehen, in welche Spältnieten 51 getrieben werden, wobei die vorstehenden Enden der Nieten über die Seiten der Sekundärleiter 36, wie bei 52 gezeigt, gebogen werden.
Eine Vielzahl dieser Verbindungen wird längs jeden Sekundärleiters 36 ausgeführt. Die Köpfe der Nieten 51 werden in den Löchern 5° versenkt, so daß die Nietenköpfe nicht über die
Fläche des Netzes 38 vorstehen. Wenn das Netz 38 von den
Sekundärleiterschienen 36 entfernt wird, werden die vorstehenden Enden 52 der Nieten 51 abgeschnitten und die Nieten herausgezogen.
die Sekundärleiterschienen 36 mit einer Reihe von x-förmigen Löchern 5° versehen, in welche Spältnieten 51 getrieben werden, wobei die vorstehenden Enden der Nieten über die Seiten der Sekundärleiter 36, wie bei 52 gezeigt, gebogen werden.
Eine Vielzahl dieser Verbindungen wird längs jeden Sekundärleiters 36 ausgeführt. Die Köpfe der Nieten 51 werden in den Löchern 5° versenkt, so daß die Nietenköpfe nicht über die
Fläche des Netzes 38 vorstehen. Wenn das Netz 38 von den
Sekundärleiterschienen 36 entfernt wird, werden die vorstehenden Enden 52 der Nieten 51 abgeschnitten und die Nieten herausgezogen.
In Fig. 17 sind Senkschraubenlöcher 53 in den Sekundärleiterschienen
36 vorgesehen. Schrauben 54 werden durch das Netz
eingeführt, um es abnehmbar an den Sekundärleiterschienen zu befestigen. Die gleiche Art der Verbindung kann verwendet
werden, um Stäbe 4o mit den Sekundärleiterschienen 36 abnehmbar zu verbinden. .
eingeführt, um es abnehmbar an den Sekundärleiterschienen zu befestigen. Die gleiche Art der Verbindung kann verwendet
werden, um Stäbe 4o mit den Sekundärleiterschienen 36 abnehmbar zu verbinden. .
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009886/1972 >
Bevor oder nachdem die Anode wie beschrieben zusammengebaut
ist, erhalten die Vorder- und Rückseite der Arbeitsfläche
eine leitende Beschichtung, die als Katalysator für die
Chlorfreisetzung von der Arbeitsfläche dienen kann. Es kann
jede geeignete Beschichtung verwendet-werden» Es können Beschichtungen verwendet wei-den, wie sie in der Patentanmeldung
P - (US-Anmeldung 771 665 vom 29. lo. I968) beschrieben
sind, es kann jedoch auch jeder andere Überzug verwendet
werden, der die Arbeitsfläche mit einer Schicht versieht,
die dem Elektrolyten kontinuierlich Strom zuführt, ohne Passiviert zu werden, und für die Chlorfreisetzung als
Katalysator dient, beispielsweise galvanisch oder chemisch abgeschiedene
Überzüge aus Metallen der Platingruppe, d.h. Platin, Ruthenium, Iridium, Rhodium usw. oder Mischungen davon. Eine
dieser Beschichtungen ist in dem nachfolgenden Beispiel erläutert.
Bevor oder nachdem die in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Anode zusammengebaut wird, wird die Anodenfläche durch Sieden
bei einer Ruckstromtemperatür von Ho C in einer 2o %-igen
Salzsäurelösung ko Minuten lang gereinigt. Danach wird sie getrocknet und erhält einen Flüssigkeitsüberzug, der die
folgenden Stoffe in den angegebenen Anteilen enthält:
Ruthenium in Form von RuCl · H0O Io mg (Metall)
Iridium in Form von (NHr)0IrCl,- Io mg (Metall)
Titan in Form von TiCl 56 mg (Metall)
Formamid (HCONH2) Io bis 12 Tropfen
Wasserstoffperoxyd (H 0 3o%) 3 bis 4 Tropfen
2 '
pro 5o cm Anodenfläche.
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009886/1972
Die Boschichtung wird so hergestellt, daß zuerst die
Ruthenium- und Iridiumsalze vermischt bzw, vermengt werden,,
welche die erforderliche Menge an Ru und Ir in einer
2-molaren Salzsäurelösung enthalten (5 nil reichen für die
obigen Mengen aus).. Man läßt die Mischung bei einer Temperatur, die nicht höher als ^o C ist, trocknen, bis ein
trockner Niederschlag gebildet wird. Dann gibt man dem trockenen Salzgemisch bei etwa 4o C Formamid zu, um das Gemisch
zu lösen. Dem gelösten Ru-lr-Salzgemisch wird in Salzsäure
(15 %-ige handelsübliche Lösung) gelöstes Titanchlorid, TiCl , zugegeben, wonach eine Menge von Wasserstoffperoxyd
(30 % H 0o, etwa l6 bis 22 mrnl) zugegeben wird, die ausreicht,
um die Lösung von der blauen Farbe der handelsüblichen Lösung von TiCl in eine braun-rötliche Farbe übei*zuführen.
Das so hergestellte Beschichtungsgemisch wird auf beide Seiten
der gereinigten Titananodenbasis und auf die Seiten der Zwischenräume in dem Netz mit einem Pinsel in acht aufeinanderfolgenden
Schichten aufgebracht, so daß der Überzug das Netz umgibt. Nach dem Aufbringen jeder Schicht wird die
Anodenbasis in einem Ofen bei Zwangskonvektion von Luft bei
einer Temperatur zwischen 300 und 35° C Io bis 15 Minuten
erhitzt, worauf ein schnelles natürliches Abkühlen in Luft zwischen jeder der ersten sieben Schichten erfolgt. Nach dem
Aufbringen der achten Schicht wird die Anode eine Stunde lang auf 450 C -unter Zwangsumlauf von Luft gehalten und dann abgekühlt. Dadurch erhält man einen· keramikartigen Halbleiterüberzug
auf der Anodenfläche. .
Die Mengen der drei Metalle in der Beschichtung entsprechen
den Gewichtsverhältnissen von 13,15 % Ir. 13,15 % Ru und
73,7 % Ti. Die Menge an Edelmetall in der Beschichtung ent-
spricht o,2 mg Ir und o,2 ing Ru pro cm vorstehender Elektrodenfläche. Obwohl die drei Metalle in der Überzugsmischung
00 98 86/1972 bad original
ursprünglich als Chloride vorhanden waren, nimmt man an,
daß sie in anderen Formen zusammen auf der Titanbasis abgeschieden werden. Stb'chiometrische Bestimmungen zeigen, daß
in dem Bndüberzug das Iridiumchlorid zu IrO0 reduziert ist,
während das Rutheniumchlorid und das Titanchlori-d in
Rutheiilumoxyd, RuO0, und Titanoxyd umgewandelt werden und
die gemischten Oxyde Halbleiter durch Feststofflösung bilden.
Anstelle von Ruthenium kann jedes Metall der Platingruppe verwendet werden und anstelle von Titan, Tantal oder Legie- j
ruiigeii davon kann man andere Röhrennietalle und Legierungen
in der obigen Formulierung verwenden. Wenn ein Überzug auf der Netzfläche aus einem Metall der Platingruppe verwendet
wird, kann er durch galvanische Abscheidung oder durch chemische Abscheidung aufgebracht -werden, entweder bevor oder
nachdem die Netzfläche 38 an den Sekundärleitern 36 befestigt
ist. -
Die Anordnung der Selcundärleiter 36 und der Vorsprünge 29
sowie der Büchsen 28 an der Oberseite bzw. über den Primärleitern
3o ermöglicht es den Chlorblasen, frei von der Arbeitsoberfläche der Anoden zu entweichen und verhindert die Bildung
eines Gasfilms. Zur Veranschaulichung der Relativverhältnisse * der Primär- und Sekundärleiter zu der Anodenfläche sollen bei
einer Anode mit einer Arbeitsfläche von 68,6 cm χ 7^i 7 cm
(27 χ 31 inches) und einer Netzstärke von 1,52 mm (o,060 inches),
2 die für die Arbeit bei einer Stromdichte von I,o9 A/cm
(7 A/sqin) ausgelegt ist und vier Zuleitungen, zwei Primärleiter
und acht Selcundärleiter (Querleiter) hat, die Primärleiter aus Titan etwa folgende Abmessungen haben: 9,52 mm
2
χ ^,imm = 422,6 nun (o,375 inch χ 1,75 inch = ο,655 sqin) , r Länge 73»7 cm (29 inch), \iobei die Sekundärleiter die Abmessungen 3|l8 mm χ Ίο,6 mm = 129 nun (o,125 inch" χ l,6oo inch »■ o,2oo squin) und eine Länge von. 68,6 cm (27 inch) haben sollen. Die Relativverhältnisse können sich jedoch ändern,
χ ^,imm = 422,6 nun (o,375 inch χ 1,75 inch = ο,655 sqin) , r Länge 73»7 cm (29 inch), \iobei die Sekundärleiter die Abmessungen 3|l8 mm χ Ίο,6 mm = 129 nun (o,125 inch" χ l,6oo inch »■ o,2oo squin) und eine Länge von. 68,6 cm (27 inch) haben sollen. Die Relativverhältnisse können sich jedoch ändern,
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- 2ο -
wenn eine der Anodenabmessungen geändert wird. Genauso kann
die Netzstärke verändert werden. Die Anoden können größer oder kleiner als die angegebenen Abmessungen sein, die relativen Verhältnisse sollten jedoch in der angegebenen
Größenordnung liegen.
Im Betrieb wird über die Leiter 23 und 24 von der elektrischen
Stromquelle den Schienen 25 Strom zugeführt. Den Leitern 22
werden gleiche Strommengen zugeteilt, die sie zu jedem der Primärleiter 3o führen. Der Strom fließt dann längs den
Primärleitern bidirektional, d. h. der Strom fließt im gleichen Maße in beide ,Richtungen längs der Primärleiter 3° und
somit in Längsrichtung der Anodenfläche j8. Der Strom wird
dann wiederum gleichmäßig längs der Sekundärleiter und der Querschienen jG und quer r.vr Netzarbeitsfläche verteilt, die
an den Bodenrändern der Querschienen 36 befestigt ist. Da die
Leiter symmetrisch im Abstand angeordnet und die Primärleiter
und Sekundärleiter in Lagen in zwei Höhen befestigt sind und in einer im wesentlichen rechtwinkligen Achse zueinander
liegen, wird der Strom kaskadenförmig verteilt, wodurch eine
gleichmäßige Verteilung über der Arbeitsfläche der Anode
sichergestellt ist. Demzufolge ist eine gleichförmige Potentialdifferenz
übei- dem gesamten Elektrodenspalt gegeben, so
daß die Elektrolyse, wenn die Solelösung durch den Spalt zwischen der Anode und Kathode geht, gleichmäßig über der
gesamten Länge und Breite des Spaltes durchgeführt wird und Chlorblasen nach oben durch die Maschenbahn zu dem Auslaßkanal strömen, der in dem Zellenüberzug für die Chlorsammlung
vorgesehen ist. Die Anode prägt so eine gleichmäßige Potentialdifferenz
über dem ganzen Elektrodenspalt auf,' so daß die Chlorfreisetzung maximal wird. Da das Anodennetz 38 bis ^o
relativ dünn ist im Vergleich zu einer Graphitanode und mit
einer leitenden Schicht sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite versehen ist, wie in einer der Zeichnungen
009886/1972 bad orig.nal
gezeigt ist, leitet es den Strom zum Elektrolyten sowohl von
der Ober- als auch der Unterseite und erzeugt an beiden Flächen Chlor, so daß die wirksame Anodenfläche größer ist als
bei einer Graphitanode mit entsprechender quadratischer Fläche.
Die Primärleiter 3o und Sekundärleiter j6 bilden einen Ver~
stärkungsrahmen für die Titannetzanodenflachen, wodurch eine
Verformung der dünnen Anodenfläche wärend des Erhitzens beim
Einbrennen einer Halbleiterschicht auf den Anodennetzflachen verhindert wird und der Anodenfläche eine Abstützung und Verstärkung
während des Transports und der Handhabung beim Einbau
in die Zellen gegeben wird.
Elektroden der beschriebenen Art bilden einen Überschlag, wenn
ein zeitweiser Kurzschluß zwischen einer Anode und der strömenden Quecksilberkathode auftritt. Dadurch Airerden geringfügige
Explosionen oder Verpuffungen hervorgerufen. Die Verwendung
eines flexiblen Zellenüberzugs 26 entlastet den durch diese
Explosionen oder Verpuffungen hervorgerufenen Druck, ohne daß der Zellenüberzug reißt. Große Explosionen können Risse des
Zellenüberzugs hervorrufen, die durch Aufbringen eines Kunststoffbesatzes
auf der Rißstelle repariert werden können.
Daten von mit den erfindungsgemäßen Ausführungsformen durchgeführten
Versuchen zeigen eine wesentliche Einsparung bei der elektrolytischen Reduktion von Natriumchlorid zu Chlor und
Natrium.
Die Ausdrücke "Titan" und "Tantal" sollen Legierungen dieser
Metalle umfassen und der Ausdruck "Schweißen11 soll sich auf
andere äquvalente Verfahren zur Verbindung von Metallteilen beziehen, beispielsweise Vernieten, Verschrauben der Teile
usw. .
BAD ORIGINAL
009886/1972 ~~~
Claims (2)
1. Anode für die Verwendung in einer Chlorzelle mit
einem Boden, Seitenwänden und einem Zellenüberzug,
gekennzeichnet durch Zuführungsieiter (22), die durch
den Zellenübcrzug (26) gehen, eine Anodenflache (38
" bis 4o) , Px-imärleiterschienen (3.o), die mit den Zuführungen
(22) verbunden sind und sich im wesentlichen von einem Ende zum anderen Ende der Anodenfläche
(38 bis ko) erstrecken, und durch Sekundärleiterschienen
(36), die sich im wesentlichen von einer Seite zur anderen Seite der Anodenfläche (38 bis 4o)
innerhalb der Zelle (l) erstrecken, wobei die Sekundärleiterschienen
(36) sich im wesentlichen rechtwinklig zu den Primärleiterschienen (30) erstrecken
und damit verbunden sind und die Anodenfläche (38 bis 46.) einen Abstand von den Primärleiterschienen (3o) hat.
W
2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
flüssigkeits- und gasdichte Hülsen (28) die Zuführungsleiter
(22) in der Zelle (l) umgeben und sich zwischen den Primärleiterschienen (30) und dem Zellenüberzug (26) erstrecken.
3. Anode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführleiter (22)aus Kupfer und die Primär- und Sekundärleiterschienen (3o, 36) sowie die Anodenfläche
(38 bis ko) aus Titan bestehen.
4. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anodenfläche (38,bis 4o) eine elektrokatalytische,
leitende Schicht darauf hat.
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-/-Ar
5. Anode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Anodenfläche (38 bis lto) ein Halbleitcrüberzug
aufgcbi'acht ist.
6. Anode nach Ansjjruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anodenfläche (38 bis ko) ein Titannetz ist und
der .Überzug, die Maschendrähte bzw. -litzen umgibt.
7· Anode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hülsen (28) aus Titan bestehen, an die' Primärleiterschienen
(3°) angeschweißt sind und einen Plansch (32) haben, der eine flussigkeits- und gasdichte
Abdichtung mit dem Zellenüberzug (26) herstellt.
8. Anode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Büchsen (28) aus Titan bestehen, von den Primärleiterschienen (30) trennbar sind und einen Flansch
(32), der eine flüssigkeits- und gasdichte Abdichtung mit dem Zellenüberzug (26) schafft,und eine
Basis hat, die für eine Flüssigkeitsabdichtung mit den Primärleiterschienen (3°) sorgt.
9. Anode nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
eine Primärleiterschiene (3o) einen größeren Querschnitt
hat als eine Sekundärleiterschiene (36).
Io. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anodenfläche (38.bis 4to) sich von den Primärleiterschienen
(3o) durch die Sekundärleiterschienen (36) im Abstand befindet.
BAD ORIGINAL
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11.Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sekundärleiterschienen (36) Ausnehmungen haben, um eine Relativbewegung eines Teils der Anodenfläche
(38 bis 40) bezüglich des anderen zu gestatten.
12.Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anodenfläche aus Titanstäben (40) besteht.
13.Elektrolysezelle für die Elektrolyse einer Solelösung
zur Erzeugung von Chlor mit einem Boden, über den Quecksilber strömt, einem Überzug und einer
Solelösung in der Zelle und mit einer Anode nach we-' nigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Leitereinrichtungen, die sich durch den Überzug (26) erstrecken und mit Stromzufuhr, ungseinrichtungen
verbunden sind, eine Anodenfläche (38 bis 40), die mit einer Halbleiterbeschichtung überzogen ist, und
durch Einrichtungen, die zwischen der Anodenfläche (38 bis 40) und den Stromzuführungseinrichtungen für
die kaskadenartige Verteilung des Stroms auf die Anodenfläche angeordnet sind, welche Primär- und
Sekundärleiterschienen (30, 36) umfassen, wobei die
Primärleiterschienen (30) mit den Stromzuführungseinrichtungen und die Sekundärleiterschienen (36)
mit den Primärleiterschienen (30) und der Anodenfläche (38 bis 40) verbunden sind.
14.ZeIIe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kaskadenverteilungseinrichtung eine erste Lage von Leitern, die den Strom bidirektional längs einer
Achse der Anodenfläche (38 bis 40) transportieren, und eine zweite Lage von Leitern umfaßt, die an der
ersten Lage befestigt sind und den Strom bidirektional längs einer Achse im wesentlichen rechtwinklig
zu der ersten Lage von Leitern befördern.
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. Zelle nach Anspruch 151 dadurch gekennzeichnet, daß
die Halbleiterbeschichtung zum größeren Teile aus einem Oxyd eines Röhrenmetalls der Gruppe Titan und
Tantal und zum kleineren Teil aus einm Oxyd einer Dotierzusammensetzung besteht, die einen Halbleiter
mit dem Oxyd des Röhrenmetalls durch Feststofflösung
darin bildet.
16. Elektrolysezelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet ν
daß der Zellenüberzug (26) aus einem flexiblen, reißbaren Material besteht.
17. Elektrolysezelle mit einer Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von Chlor durch
Elektrolyse einer Sole, gekennzeichnet durch einen
Überzug (26), einen Kathoden- und einen Anodenaufbau mit einer wirksamen Anddennetzoberfläche, die Mischoxyde aus Röhrenmetallen und Metallen der Platingruppe
aufweist, die auf der Anodennetzoberflache eingebrannt
sind, durch primäre und sekundäre Leiterschienen (30, 36), um den Strom zu der Netzoberfläche zu leiten,
wobei die Primärleiterschienen (30) im Abstand von der Netzoberfläche angeordnet sind, um dem Chlor das
Entweichen von der Netzoberfläche zu ermöglichen, durch Hinrichtungen zum Leiten des Stroms zu den Primärleiterschienen
(30) sowie durch Einrichtungen, um die stiromleitenden Einrichtungen vor der Sole und den
Gasen in der Zelle zu schützen.
18. Zelle i|ach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Primär- und Sekundäi/leiterschienen (30, 36) aus
Titan bestehen, die Einrichtungen zum Leiten des Stroms zu den Primärleiterschienen aus Kupfer bestehen und die
Einrichtungen zum Schützen der Stromleiteinrichtungen
- Titaribüchsen (28) sind, die sich von den Primärleiter-
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schienen (30) zu dem Zellenüberzug (26) erstrecken.
19. Verfahren zum Verteilen des Stroms auf die Arbeitsfläche
eine? Röhrenmetallbasisanode nach einem der Ansprüche
1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Strom wenigstens
einem stehenden Leiter zugeführt wird, daß der Strom von diesem Leiter in zwei Richtungen parallel zu und längs
der längeren Abmessung der Arbeitsfläche verteilt wird,
der Strom wiederum in zwei Richtungen im· wesentlichen
rechtwinklig zu der Richtung der ersten Verteilung längs der kürzeren Abmessung der Arbeitsfläche verteilt wird,
der verteilte und wiederverteilte Strom von der Arbeitsfläche
der Anode aufgenommen wird und der Strom zu dem
Elektrolyten durch eine halbleitende, elektrokatalytische
Beschichtung auf der Arbeitsfläche der Anode geleitet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19 > dadurch gekennzeichnet, daß
die Verteilung und Wiederverteilung in verschiedenen vertikalen Höhen durch senkrecht angeordnete, miteinander
verbundene Leiter erreicht wird, die an der Arbeitsfläche befestigt sind.
21. Verfahren zur Herstellung einer Anode nach einem der Ansprüche
1 bis 12, dadurch gelmnzeichnet, daß eine netzförmige
Anodenfläche .an einem Leiterrahmen angebracht wird und nachdem der Rahmen und die Fläche aneinander befestigt
sind, eine leitende Beschichtung auf die Anodenfläche aufgebracht und darauf eingebrannt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Rahmen und die Anodenfläche aus einem
Höhrenmetall wie Titan und Tantal bestehen und die Be schichtung eine halbleitende, auf der Fläche in vielen
Lagen eingebrannte Beschichtung ist.
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22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung sowohl auf die Ober- als auch auf die Unterseite der Anodenfläche aufgebracht ·' . '
Si
wird und daß beide Flächen der Anode leitend sind.
24-, Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ■
die Beschichtung ein Mischoxyd eines Röhrenmetalls und eines Metalls der Platingruppe ist, wobei das
Mischoxyd halbleitende und elektrokatalytische Eigenschaften hat.
25. Verfahren zur Herstellung einer Anode nach einem der Ansprüche
1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anodennetzflache,
die eine elektrokatalytische, leitende Schicht hat, mit dem Leiterrahmen lösbar verbunden wird.
26. Verfahren zur Verteilung eines elektrischen Stromes auf
einen Elektrolyten in einer Elektrolysezelle, die ein9Anode
gemäß einem der· Ansprüche 1 bis 12 mit einer oxydbeschichteten
Titanelektrodenfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom von einer Stromquelle außerhalb der
Zelle durch Zuführleiter, die durch den Zellenüberzug gehen, zu Primärleitern innerhalb der Zelle, dann zu Sekundärleitern,
die mit den Primär le it em verbunden sind, zu
einer Titannetzelektrodenflache, die mit einer halbleitenden
elektrokatalytischen Beschichtung überzogen ist, und dann von der Beschichtung zu dem Elektrolyten geleitet wird.
27. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kontakt zwischen den Zuführleitern und den Primärschienen über eine niedrig schmelzende Metallegierung
erfolgt, die bei Zellenbetriebstemperatur flüssig ist.
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