DE2312458A1

DE2312458A1 - Elektrolysezelle mit im boden der zelle befestigten, senkrechten metallanoden

Info

Publication number: DE2312458A1
Application number: DE2312458A
Authority: DE
Inventors: Umberto Dr Giacopelli
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-10-04
Also published as: ZA731868B; AT325636B; IL41573A0; NL7303810A; JPS495882A; ES412801A1; BR7301985D0; AR194878A1; US3847783A; ATA246773A; IT981501B; AU5348173A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 9O 8 MÜNCHEN 8O

WtLSTORFER STR. 33 · TEL. to·» III 77 OB 61 LUCRE-CRAHN-ST*. 22 · TEL. 108111*7 29 47

München, 22. Februar 1973

Cas S. 71/65

■ Solvay & Cie.
33j Sue du Prince Albert, Brüssel, Belgien

Elektrolysezelle mit im Boden der Zelle befestigten, senkrechten

Metallanoden

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung von Elektrolysezellen mit senkrechten Elektroden wie beispielsweise von Zellen zur Herstellung von Chlorat oder Hypochlorit und Diaphragmazellen zur Erzeugung von Chlor.

Bei der Elektrolyse von Alkalimetallhalogeniden in Zellen dieses Typs geht die derzeitige Entwicklung dahin, die alten Zellen mit Graphitanoden durch Zellen zu ersetzen, deren Anoden dünne Platten aus einem filmbildenden Material sind, welche mit einer aktiven Schicht bedeckt sind.

In der Beschreibung ist unter dem Ausdruck "filmbildenden Material" ein Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit zu verstehen, welches in Anwesenheit des Elektrolyten sich spontan mit einem undurchlässigen Film bedeckt, der einen sehr hohen elektrischen

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DEUTSCHE SANK AC HARBURG 93/20 813 POSTSCHECK, HAMtURC 117330

TELCGRAMMEt L E D E R E R P AT E N T MÖNCHEN

Widerstand aufweist. In der Praxis sind die. zur Elektrolyse verwendeten, fumbildenden Materialien Metalle der Titangruppe wie "beispielsweise Titan, Tantal und Niob, oder Legierungen von Metallen dieser Gruppe.

Das filmbildende Material kann die Gesamtheit der Anodenplatte bilden oder auch bei einer Variante eine oberflächliche, undurchlässige Schicht, welche auf einem Träger aus einem wirtschaftlicheren, d. h. billigeren Material wie beispielsweise Kupfer abgelagert ist.

Die zuvor genannte, aktive Schicht kann durch ein Material gebildet werden, das ein Metall der Platingruppe umfaßt wie Platin, Palladium, Ruthen, Rhodium, Osmium und Iridium oder aus einer Legierung dieser Metalle oder einer Verbindung wie beispielsweise einem Oxid wenigstens eines dieser Metalle.

Die Vorteile von Metallanoden gegenüber Graphitanoden sind zahlreich und an sich bekannt: hierzu gehören eine bessere elektrische Leitfähigkeit, eine erhöhte mechanische Widerstandsfähigkeit, ein geringerer Raumbedarf, praktisch das Fehlen einer Abnutzung und als Folge hiervon das Fehlen einer Verunreinigung des Elektrolyten und der Verschlammung des Diaphragma.

Eine wesentliche, zu lösende Aufgabe bei der Konstruktion von Zellen mit senkrechten Metallanoden besteht in der Befestigung dieser Anoden im Inneren der Zelle und in ihrer Verbindung zu einer Stromzuführung; Eine erste, hierzu vorgeschlagene Lösung ist die üblicherweise bei Graphitanoden angewandte Lösung, die darin besteht, den unteren Teil der-Anoden in eine Masse aus geschmolzenem Metall (für gewöhnlich aus Blei oder einer Bleilegierung) einzulassen, welche nach der Verfestigung mit einer Schutzschicht gegen die Korrosionswirkung des Elektrolyten, wie beispielsweise einer Bitumenschicht, bedeckt wird. Diese Lösung ist Jedoch im Falle von Metallanoden schwierig anzuwenden,, da sich in dieser Masse während der Verfestigung und der Abkühlung der

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_ 3 —

Metallmasse sehr große innere Spannungen aufbauen, welche eine Verformung der Anodenplatten hervorrufen können. Diese Verformung der Anodenplatten ist jedoch für die Innengeometrie der Zelle schädlich, da die Einheitlichkeit der Anoden-Kathodenabstände beseitigt wird.

.Zur Lösung dieser Schwierigkeit wurde in der britischen Patentschrift 1 181 659 vorgeschlagen, Metallanoden in Kastenform zu verwenden, welche durch Verstrebungen verstärkt werden und gegebenenfalls von Dehnungsfugen bildenden lugen bzw. Schlitzen durchbrochen sind.

Der Aufbau von Hetallanoden dieser Art ist noch kostspieliger. Darüber hinaus hebt die Verwendung von Metallanoden in- Kastenform den zuvor genannten Vorteil dünner Anoden auf, wodurch der Baumbedarf der Zelle betroffen wird.

In der britischen Patentschrift 1 125 4-93 ist eine diese Nachteile vermeidende Lösung vorgeschlagen. Bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Elektrolysezelle sind die Anoden aus einem Stück bestehende Metallplatten oder Reihen von aus einem Stück bestehenden Metallplatten, welche auf einem waagerechten Metallblech, das den Boden der Zelle darstellt, durch Verschraubung, Vernieten oder Verschweißen befestigt sind. Dieses Blech besteht aus einem Metall der Titangruppe, so daß es eine Stromzuführung zu den Anoden darstellt und der Korrosionseinwirkung des Elektrolyten durch spontane Ausbildung eines undurchlässigen Schutzfilmes widerstehen kann.

Die Verwendung eines Bleches aus einem den Unterteil der Zelle darstellenden, filmbildenden Metall ist eine kostspielige Lösung. Hierdurch wird darüber hinaus eine feste Verankerung dieses Bleches auf einem Grundsockel aus Beton für die Zelle erforderlich, um eine Verformung dieses Bleches während des Zellenbdtriebes zu vermeiden. Eine solche Verformung des Bleches, welche durch

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innere Spannungen thermischen Ursprunges, die während des Betriebes der Zelle auftreten, erleichtert wird, ruft seitliche Verschiebungen der Anoden zwischen den Kathoden hervor. Eine solche Verformung des die Anoden tragenden HetalIbleches wird darüber hinaus durch die Temperaturveränderungen erleichtert, denen es während der Stillstandszeiten der Zellen ausgesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter Zellen zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Elektrolysezelle mit praktisch senkrechten und praktisch parallelen, sich abwechselnden Kathoden und Anoden, wobei die Anoden Platten oder !Reihen von Platten aus einem filmbildenden Material umfassen, wovon jede wenigstens auf einem Teil ihrer beiden Flächen mit einer ein Metall oder eine Verbindung eines Metalles der Platingruppe umfassenden Schicht überzogen ist, und wobei deren unte^ rer Teil an einem den Boden der Zelle bildenden Sockel befestigt und mit einer Stromzuführung verbunden ist, wobei sich die Elektrolysezelle dadurch auszeichnet, daß die Stromzuführung Metallstangen umfaßt, welche sich jeweils zwischen den Platten oder den fieihen von Platten erstrecken und welche zwischen den Platten durch eine Einspanneinrichtung eingespannt

sind, wobei der untere Teil der Platten, die Metallstangen und die Einspanneinrichtung in einer Masse aus einem starren, Elektrizität und Wärme nicht leitenden Material eingelassen und eingegossen sind, das den zuvor genannten,· Sockel bildet und die Anoden senkrecht und seitlich hält.

Bei der erfindungsgemäßen- Zelle bilden die Metallstangen ebenfalls die Abstandsstücke zwischen den Platten oder den Reihen der Platten, die die Anoden bilden.

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Ein erster Vorteil der erfindungsgemäßen Zelle besteht in der Möglichkeit, als Metallstangen für die Stromzuführung ein die Elektrizität gut leitendes und billigeres Metall als die filmbildenden Metalle zu verwenden, beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Diese Stangen sind von dem Elektrolyten durch die zuvor genannte, Elektrizität und Wärme nicht leitende Masse tatsächlich isoliert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zelle ergibt sich aus der festen Einspannung bzw. dem festen Einbau der Anodenplatten in einer Masse aus einem Wärme nicht leitenden Material. Diese Masse, welche zum senkrechten und seitlichen Halten der Anodenplatten dient, erfährt nur eine mäßige Erwärmung während des Zellenbetriebes', so daß sie nicht Gefahr läuft, sich im Betrieb zu verformen oder zu reißen sowie eine' Verformung der Anodenplatten hervorzurufen. Die erfindungsgemäße Zelle ist auf diese Weise ausgezeichnet zur Verwendung von aus einem Stück bestehenden, dünnen Metallplatten oder Reihen von aus einem Stück bestehenden, dünnen Metallplatten als Anoden geeignet sowie auch für Anoden-Kathoden-Abstände geringer Größe.

Gegenüber bekannten Zellen weist die erfindungsgemäße Zelle als merkenswerten Vorteil einen verminderten Platzbedarf und eine höhere Energieausbeute auf.

In der erfindungsgemäßen Zelle ist die Ummantelungs- bzw. Umhüllungsmasse vorteilhafterweise ein gegenüber dem Elektrolyten dichtes und inertes Material.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäß en Zelle, die zur weiteren Reduzierung der inneren Spannungen im Inneren der Ummantelungsmasse ausgelegt ist, sind die zuvor genannten Platten oder Plattenreihen in mehrere aufeinanderfolgende, einzelne Gruppen aufgeteilt, wobei die Platten von einer jeden \iieser Gruppen zwischen entsprechenden Metallstangen unabhängig von

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den Platten der anderen Gruppe eingespannt sind, welche ihrerseits jeweils zwischen den zu ihnen gehörigen entsprechenden Stangen eingespannt bzw. befestigt sind.

Durch Verminderung der inneren Spannungen in der Ummantelungs—"-"■""■'■■-masse ermöglicht diese besondere Ausführungsform der Zelle die'' Verwendung einer großen Anzahl von Anoden und als Folge hiervon die Konstruktion von monopolaren Zellen großer Kapazität und großer Leistungsfähigkeit. Diese Ausführungsforni der Zelle ermöglicht darüber hinaus, die an den Stromzuführungsstangen verursachten Schaden im Fall eines zufälligen Eindringens von Elektrolyt durch die Ummantelungsmasse zu begrenzen. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle, welche ebenfalls im Hinblick auf eine Verminderung der Größe der inneren Spannungen in der Ummantelungsmasse der Metallstangen ausgelegt ist, ist die Einheit, welche durch.diese Stangen, durch den unteren Teil der zwischen den Stangen eingespannten Platten und durch die zuvor genannte Einspanneinrichtung der Stangen und der Platten gebildet wird, in einer elastischen Membran eingehüllt. Diese elastische Membran dient dazu, durch elastische Kompression einen wesentlichen Anteil der Ausdehnungsspannungen der Metall stangen aufzunehmen. Bevorzugt besteht die Membran aus einem dichten und gegenüber der Korrosion durch den Elektrolyten beständigen Material, so daß die Metallstangen der Stromzuführung gegenüber einem zufälligen Einsickern von Elektrolyten durch die Ummantelungsmasse geschützt sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolysezelle des erfindungsgemäßen Typs mit praktisch senkrechten und praktisch parallelen, sich abwechselnden Kathoden und Anoden, wobei man auf einem Unterbau einen zur Bildung des Bodens der Zelle bestimmten Sockel herstellt, man an diesem Sockel und an einer Stromzuführung Platten oder Reihen von Platten

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aus einem filmbildenden Material, welche auf wenigstens einem Teil einer jeden ihrer Flächen mit einer Schicht aus einem ein Metall oder eine Verbindung eines Metalls der Platingruppe umfassenden Material "bedeckt sind, senkrecht "befestigt, man einen Kathodenkasten auf dem Sockel so anbringt, daß die Kathoden des Kastens mit den Platten oder den Plattenreihen abwechseln, und man den Kathodenkasten.mit einer Abdeckung versieht.

Erfindungsgemäß ordnet man vor der Herstellung des zuvor genannten Sockels und vor dem Befestigen der Platten oder der Plattenreihen hierauf wenigstens zwei waagerechte Längsbalken auf dem zuvor genannten Unterbau an, man befestigt die Platten senkrecht über ihrem unteren Teil an waagerechten Metallstangen, so daß eine starre Anodeneinheit gebildet wird, man gießt um diese Längsbalken, die Metall stangen und den unteren Teil der Platten eine Ummantelungs- bzw. Umhüllungsmasse aus einem Elektrizität und Wärme nicht leitenden Material, das zur Bildung des zuvor genannten Sockels nach dem Festwerden und Aushärten und dann zum senkrechten und seitlichen Halten der Platten bestimmt ist.

Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung sind beispielhaft einige Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle dargestellt. In der Zeichnung sind:

ein teilweise weggeschnittener Queraufriß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle; eine teilweise weggeschnittene Längsansicht der in Fig. 1 dargestellten Zelle; in größerem Maßstab eine Einzelheit der Fig. 2; und 5 eine Anodeneinheit der Zellen der Frig. 1 und in Aufsicht und Aufriß;

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Flg.	4-

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j*

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab ein Teilschnitt längs der

Ebene Vl-VI der Fig. 4; ■ .

Fig. 7 in größerem Maßstab im Aufriß unter teilweisem Wegschneiden eine Einzelheit der Fig. 2;

Fig. 8 eine Teilansicht im Querschnitt des Unterbaues und der Anodeneinheit in der Zelle der Fig. 1 und 2 vor dem Gießen des Sockels.

In allen Figuren sind identische Elemente mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet.
In den Figuren ist eine Chlorzelle vom Diaphragmatyp dargestellt.

Diese Zelle umfaßt auf einem Unterbau 1 aus armiertem Beton, der von Isolatoren 2 getragen wird, einen Sockel 3» der den Boden 4-der Zelle bildet. Ebene Anoden sind senkrecht an dem Sockel 3 über ihren unteren Teil befestigt. Jede hiervon umfaßt eine Reihe von ebenen Platten 5 aus Titan, welche wenigstens teilweise auf ihren beiden Flächen mit einer Schicht aus einem Material bedeckt sind, das ein Metall oder eine Verbindung eines Metalls der Platingruppe enthält. Dieses Überzugsmaterial kann vorteilhafterweise Mischkristalle von Ruthendioxid und Titandioxid umfassen.

Der Sockel 3 trägt längs sein_;es Umfanges einen Kathodenkasten 6 aus Stahl unter Zwischenlagerung einer Dichtung 7- Dieser Kasten trägt ein Profilgitter aus Stahl, so daß Kathodentaschen 8 gebildet werden, welche sich jeweils zwischen benachbarten Reihen von Anodenplatten 5 erstrecken, wobei diese von einem nicht in den Figuren wiedergegebenen Diaphragma bedeckt sind. Ein Deckel 9 aus Polyester ist auf den Kathodenkasten 6 unter Zwischenlagerung einer Dichtung 10 aufgelegt und wird auf diesem Kasten mittels Spannzangen 11 festgehalten. ·

Der Deckel 9 wird von einer Leitung 12 zur Zuführung der Salzlösung durchbrochen, Vielehe unter diesem Deckel durch einen

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Verteiler 13 für die Salzlösung verlängert wird, der im folgenden noch näher erläutert ist. Darüber hinaus weist er einen Rohransatz 14- zur Ableitung des an den Anoden erzeugten Chlors auf. Er steht an seinem unteren Teil mit einem Niveaurohr 15 in Verbindung.

Der Kathodenkasten 6 ist im oberen Teil mit einem Rohransatz 16 zur Abführung des in den Kathodentaschen erzeugten Wasserstoffs verbunden, ferner mit einem hydraulischen Verschluß 17 oder einer ähnlichen Sicherheitseinrichtung, wodurch ein Wasserstoffüberdruck in der Zelle verhindert wird.

In seinem unteren Teil ist der Kathodenkasten 6 mit einem Rohransatz 18 zur Entnahme der in den Kathodentaschen gebildeten Laugenlösung verbunden. Ein umgekehrtes U-Rohr 19 bildet die !Fortsetzung des Rohransatzes 18, mit welchem es mittels einer Verbindung 50 verbunden ist, wodurch die Neigung dieses U-Rohres um die Achse des Rohransatzes 18 beliebig eingeregelt werden kann.

Erfindungsgemäß sind die Reihen von Anodenplatten 5 senkrecht in dem Sockel 3 eingegossen, welcher durch eine Masse aus einem starren, Elektrizität und Wärme nicht leitenden Material gebildet wird. Die Masse des Sockels 3 kann vorteilhafterweise aus Beton bestehen, der als Bindemittel ein gegenüber Chlor beständiges Polyesterharz enthält, beispielsweise das unter der Warenbezeichnung "ATLAC" bekannte Harz. Bei einer Abänderung kann er jedoch auch aus einem anderen Wärme und Elektrizität nicht leitenden Material hergestellt sein, das die Anodenplatten 5 eingießen kann und sie senkrecht und seitlich festzuhalten vermag. Gegebenenfalls kann man das verwendete Material, falls es durch den Elektrolyten korrodiert werden könnte, mit einer dichten Schicht bedecken, welche gegenüber dem Elektrolyten iifert ist wie beispielsweise mit einem Bitumenbelag.

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Die Reihen der Anodenplatten 5 sind darüber hinaus mit einer Stromzuführung verbunden. Erfindungsgemäß umfaßt diese Stromzuführung Metall stangen 20, welche zwischen den Reihen der Platten 5 zwischengelegt und in der Masse des Sockels 3 eingelassen sind. ■:....-

In der Querrichtung zu den Anodenplatten 5 sind die Reihen der Platten 5 vorzugsweise in mehrere Gruppen von Plattenreihen unterteilt, wobei diese Gruppen mit Stromzuführungsstangen 20 unabhängig voneinander verbunden sind, so daß in der Elektrolysezelle einzelne getrennte Anodeneinheiten gebildet werden, beispielsweise fünf getrennte Anodeneinheiten im Fall der Fig.

In den Fig. 3> 4· und 5 ist eine dieser Anodeneinheiten gezeigt. Die Anodeneinheit umfaßt beispielsweise fünf Reihen von drei Platten 5· Zwischen diesen fünf Reihen dieser Platten-5 sind, jeweils vier Metallstangen 20 mit rechteckigem Querschnitt zwischengelegt, welche sich waagerecht längs des unteren Teils der senkrecht angeordneten Platten 5 erstrecken. Diese Stangen und diese Platten 5 sind fest gegeneinander mit Hilfe von Muttern 21 eingespannt, welche auf diese Stangen und diese Platten durchquerende Gewinde stangen 22 aufgeschraubt sind. Längsstangen aus Metall sind vorteilhafterweise zwischen den Muttern 21 und den Platten 5 der äußeren Reihe der Anodeneinheit zwischengelegt, um den Kontakt dieser letzten Platten mit den Stangen 20 zu verbessern und eine Verformung dieser Platten zu vermeiden.

Da sie als Stromzuführung zu den Anodenplatten 5 dienen, müssen die Stangen 20 aus einem Elektrizität gut leitenden Metall bestehen. Sie können aus elektrolytischem Kupfer bestehen, da sie in wirk- samer Weise gegenüber dem in der Zelle enthaltenen Elektrolyten durch die Wirkung der Masse des Sockels 3» die sie ummantelt, isoliert sind.

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Um die Verankerung der Anodeneinheit in den Sockel 3 zu verstärken, können die Metallstangen 20 bei einer anderen Ausführungsform von Öffnungen 24 durchbrochen sein, die zum Auffüllen mit der Masse des Sockels 3 bestimmt sind.

Während des Betriebes der Elektrolysezelle wird jede Anodeneinheit mit Strom unter Zwischenschaltung der Stangen 20 versorgt, wovon ein Ende außerhalb des Sockels 3 verlängert und mit einer Stromquelle verbunden ist.

Um die elektrischen Kontaktwiderstände zwischen den Stangen 20 und den Anodenplatten 5 herabzusetzen, ist es vorteilhaft, wenn die Gewindestangen 22- aus einem Metall bestehen, das einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als derjenige des Metalls der Stangen 20, beispielsweise können die Gewindestangen aus Stahl bestehen, wenn die Stangen 20 aus Kupfer hergestellt sind. Auf diese Weise verstärkt die unterschiedliche Ausdehnung der Stangen '20 und der Gewinde stangen 22 während des Zellenbetriebes die Einspannung der Platten 5 zwischen den Stangen 20.

Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle ist das in Strömungsrichtung abwärts gelegene Ende der Stangen 20, bezogen auf die Richtung der Zirkulation des elektrischen Stromes in diesen Stangen, diesseits des entsprechend äußeren Endes der Reihen der Platten 5 der Anodeneinheit angeordnet. Um den Abstand zwischen dem restlichen Teil dieser Platten beizubehalten und die Starrheit der Anodeneinheit sicherzustellen, sind Hülsen 25 (siehe Fig. 4 und 6) zwischen dies.en Plattren 5 zwischengelegt und zwischen diesen mit Hilfe von Muttern 21 eingespannt, welche auf den diese Platten 5 und diese Hülsen 25 durchquerenden Gewindestangen befestigt sind. Diese besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle ermöglicht eine Metalleinsparung bei den Metallstangen 20, wobei zu beachten ist, daß die Stromdichte in der strömungsabwärts gelegenen Zone dieser Stangen sehr viel geringer ist als

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in der in Strömungsrichtung aufwärts gelegenen Zone.

Bei einer anderen besonderen Ausführungsforni der erfindungsgemäßen Zelle sind der untere Teil der Platten 5 der Anodeneinheit, die Stangen 20, die Gewindestangen 22, die Muttern 21 und die Hülsen 25 in einer elastischen Membran 26 eingehüllt siehe Fig. 3 -» welche vorzugsweise dicht und aus- einem gegenüber der Korrosion durch Elektrolyten beständigen Material hergestellt ist. Diese Membran 26, welche beispielsweise aus weichgemachtem Polyvinylchlorid bestehen kann, setzt die inneren Spannungen in der Masse des Sockels 3 während des Zellenbetriebes herab. Wenn sie gegenüber dem Elektrolyten dicht und inert ist, schützt sie darüber hinaus die Metallstangen 20 gegenüber einem möglichen, zufälligen Eindringen von Elektrolyt durch den Sockel 3· -,. -

Bei der erfindungsgemäßen Zelle können die benachbarten Anodenplatten 5 der Anodeneinheit oder jeder Anodeneinheit in ihrem oberen Teil mit Zapfen 27 verbunden sein, welche mit Querstücken 28 fest vereinigt sind - siehe Fig. 1 und 2 -, so daß der Abstand zwischen diesen Platten 5 und den Kathoden δ konstant gehalten und eine seitliche Biegung der Platten, verhindert wird.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zelle ist mit einem Verteiler 13 f^ur Salzlösung am Ausgang der Leitung 12 für die Zuführung des Elektrolyten ausgerüstet. Dieser Verteile-r 13 ist im einzelnen in der Fig. 7 dargestellt. Seine Funktion ist es, den Widerstand des Stromkreises stark zu erhöhen, 'der durch den allgemeinen Sammler für die Elektrolyteinspeisung in einem Raum von Zellen herrührt.

Erfindungsgemäß umfaßt der Verteiler 13 auf einer praktisch waagerechten Scheibe 29 ein Uberflußgefäß 30, in welches die

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Leitung 12 eintaucht. Der obere Rand des Gefäßes 30 ist vorteilhafterweise gezackt, so daß das Ausströmen des das Gefäß 30 überfließenden Elektrolyten unterteilt wird. Ebenfalls weist die Oberfläche der Scheibe 29 vorzugsweise radiale Vertiefungen 31 auf, welche eine gleichmäßigere Verteilung des sich von dieser Scheibe in die Zelle ergießenden Elektrolyten sicherstellt.

Das Überflußgefäß 30 wird axial auf der Scheibe 29 mit Hilfe mehrerer radialer Flansche 32 gehalten, die an dem Gefäß 30 und der Scheibe 29 beispielsweise durch Schweißung befestigt sind.

Die Einheit des Verteilers 13 wird in der Zelle mit Hilfe eines Zylinders 33 gehalten, der an den radialen Flanschen 32 und am Deckel 9 beispielsweise durch Verschweißen befestigt ist. Der Verteiler 13 und die Zuführungsleitung 12 können aus nachchloriertem Polyvinylchlorid oder einem anderen geeigneten Material bestehen, welches gegenüber dem Elektrolyten und den Elektrolyseprodukten wie beispielsweise Chlor inert ist. Der in der Figur 7 dargestellte Verteiler x^eist den doppelten Vorteil auf, daß er den von dem zuvor genannten, allgemeinen Verteiler für die Elektrolyteinspeisung herrührenden Stromverlust vernachlässigbar macht und daß er darüber hinaus einen hydraulischen Verschluß für eine zufällige Herausführung von Chlor aus der Zelle über die Leitung 12 bildet.

In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse von zwei Elektrolyseversuchen einer Natriumchloridsole in einer Diaphragmazelle gemäß der Erfindung analog zu derjenigen, die in den Figuren dargestellt und zuvor beschrieben wurde, aufgeführt. Diese Zelle umfaßte fünf Anodeneinheiten, wie sie zuvor definiert wurden. In jeder Anodeneinheit war jede Anode aus einer Heihe von Platten aus Titan mit etwa 2 mm Stärke gebildet, welche auf ihren beiden

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Flächen mit einem aus RuOp und TiOp gebildeten Überzug bedeckt waren und die zwischen horizontalen Balken aus Kupfer, welche die Stromzuführungen bildeten, eingespannt waren. Diese Kupferstangen und der untere Teil der Anodenplatten waren· von einer Folie aus weichgemachten Polyvinylchlorid umgeben. Der Sockel 3 der Zelle war aus einem Beton hergestellt, der ein gegenüber Korrosion durch Chlor beständiges Polyesterharz enthielt.

Die aktive Gesamtanodenoberflache der in diesen Versuchen verwendeten Zelle
etwa 13 mm.

deten Zelle betrug etwa 26 m . Der Anoden-Kathodenab stand betrug

Tabelle I
Versuch Fr.

Stromdichte (kA/m²) 2 3

Klemmspannung (V) 3,4-3 4,00

NaCl-Gehalt der eingespeisten Sole (g/l) 320 320

NaOH-Gehalt der Laugenlösung (g/l) 130 130

Stromausbeute (%) 96,2 97,5

Darüber hinaus wurde festgestellt, daß der elektrische Widerstand der Kontakte zwischen den Anodenplatten 5 und der Kupferstangen sich im Verlauf einer Betriebsperiode der Zelle von neun Monaten nicht erhöhte, wodurch bestätigt wird, daß weder die Kontakte noch die Kupferstangen während der .Elektrolyse angegriffen oder beschädigt wurden.

Zur Herstellung der in den i'ig. 1 und 2 dargestellten Elektrolysezelle kann das im folgenden aufgeführte, erfindungsgenfäße Verfahren angewandt werden.

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Gemäß diesem Verfahren wird zunächst ein Unterbau 1 für die Zelle hergestellt , der gegebenenfalls aus Isolatoren 2 aufgesetzt wird. Der Unterbau 1 wird üblicherweise aus armiertem Beton hergestellt.

Gemäß der Erfindung werden wenigstens zwei waagerechte Längsbalken 47 (Fig. 8) auf den Unterbau 1 aufgesetzt, die zum Tragen der Anodeneinheiten der Zelle bestimmt sind. Diese Längsbalken werden zueinander parallel auf dem Unterbau 1 in Längsrichtung der Zelle (Richtung der Fig. 2) angeordnet. Die Längsbalken 47 sind vorteilhafterweise aus demselben Material wie die den Sockel 3 bildende Kasse hergestellt, beispielsweise aus mit Polyester als Bindemittel versehenem Beton. Bei einer Abänderung können sie auch aus einem anderen Material wie beispielsweise aus Metall hergestellt werden.

Die Längsbalken 47 sind so mit Profilen versehen, daß sie auf ihren oberen Fläche in Querrichtung verlaufende Vorsprünge 48 aufweisen, welche voneinander in einem Abstand getrennt sind, der praktisch der Gesamtbreite einer jeden Anodeneinheit ohne die Schrauben 21 entspricht.

Vor dem Ausrüsten der Zelle baut man die Anodeneinheiten getrennt auf, wozu Anodenplatten 5i Stromzuführungsstangen 20, Längsstangen 23 und gegebenenfalls Abstandshülsen 25 mit Hilfe von Gewindestangen 22 und Schrauben 21 - siehe Fig. 4 und 5 - zusammengesetzt werden.

Die auf diese \v^Teise hergestellten, starren Anodeneinheiten werden anschließend auf den Längsbalken 47 zwischen den Vorsprüngen 48 aufgesetzt. Auf dem Unterbau 1 wird um die Längsbalken 47 und den unteren Teil der durch diese Längsbalken getragenen Anodeneinheiten eine Verschalung hergestellt. Anschließend wird in diese Verschalung eine zur Ummantelung bzw. Umhüllung der Längsbalken

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und des unteren Teils der Anodeneinlieiten bestimmte Hasse eingegossen. Nach, dem Festwerden und Aushärten der Hasse wird die Verschalung entfernt.

Als zuvor genannte Hasse wird ein Wärme und Elektrizität nicht leitendes Material verwendet, welches nach dem Festwerden und
Aushärten den Sockel 3.der Zelle bildet, in welchen die Anodeneinheiten eingegossen sind.

Nach dem Festwerden und Aushärten'der Hasse des Sockels 3 und
der Entfernung der Verschalung wird ein Kathodenkasten 6 auf den Sockel 3 unter Zwischenlegen einer der Einwirkung des Elektrolyt widerstehenden Dichtung 7 aufgesetzt. Dieser Kathodenkasten wird anschließend mit einem Deckel 9 unter Z'wischenlegen einer weiteren Dichtung 10 abgedeckt.

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Claims

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Patentansprüche

1. Elektrolysezelle mit praktisch senkrechten und praktisch parallelen, sich abwechselnden Kathoden und Anoden, wobei die Anoden Platten oder Reihen von Platten aus einem filmbildenden Material umfassen, wovon jede wenigstens auf einem Teil ihrer beiden !'lachen mit einer ein Metall oder eine Verbindung eines Metalls der Platingruppe umfassenden Schicht überzogen ist und wobei deren unterer Teil an einem den Boden der Zelle bildenden Sockel befestigt und mit einer Stromzuführung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung Metallstangen (20) umfaßt, welche sich jeweils zwischen den Platten (5) oder den Reihen von Platten (5) erstrecken und welche zwischen den.Platten durch eine Einspanneinrichtung (21, 22) eingespannt sind, wobei der untere Teil der Platten,die Metallstangen und die Einspanneinrichtung in einer Masse aus einem starren, Elektrizität und Wärme nicht leitenden Material eingelassen und eingegossen sind, das den zuvor genannten Sockel (3) bildet und die Anoden senkrecht und seitlich hält.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuvor genannte Masse aus Beton besteht, der ein gegenüber Chlor beständiges Polyesterharz enthält.

3- Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da'ß die Einspanneinrichtung (21, 22) Gewindestangen (22) umfaßt, welche die Anordnung der Platten (5) und der Stangen (20) durchqueren und an ihren äußeren Enden gegen diese Anordnung gehalten v/erden, wobei die Gewindestangen aus einem Metall bestehen, das einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als derjenige des Metalls der Stangen.

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4. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gek ennz e ichnet, daß jede Metallstange (20) sich lediglich über einen Teil der Länge der zwei Anoden (5) erstreckt, an denen sie befestigt ist.

5- Elektrolysezelle nach Anspruch 4-, dadurch g e k e η η zeich η et, daß wenigstens ein Abstandsstück (25)
zwischen den Anoden in der Verlängerung der Stange (20)
zwischengelegt ist.

6. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennz eichnet, daß wenigstens einige der
Metallstangen (20) von Queröffnungen (24) durchbohrt sind, welche durch die zuvor genannte Masse aufgefüllt sind.

?. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennz eichnet, daß die Platten (5) oder die Reihen der Platten (5) in mehrere aufeinanderfolgende, voneinander getrennte Gruppen unterteilt sind, wobei die Platten einer jeder dieser Gruppen zwischen entsprechenden Metallstangen (20) unabhängig von den Platten (5) der anderen Gruppen eingespannt sind, welche ihrerseits jeweils zwischen ihren entsprechenden Stangen (20) eingespannt sind.

8. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die 'durch die Stangen (20), durch den unteren Teil der Platten (5) und durch die Einspanneinrichtung (21, 22) gebildete Einheit in einer elastischen Membran (26) eingehüllt ist«

9· Elektrolysezelle nach Anspruch 8, dadurch g e k e ,η η zeichnet, daß.die Membran (26) aus.einem dichten,
gegenüber der Korrosion durch den Elektrolyten beständigen Material besteht.

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ΊΟ. Elektrolysezelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (26) aus weichgeinachtem Polyvinylchlorid besteht.

11. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche ein Leitungssystem zur Zuführung von Elektrolyt umfaßt, welches den Deckel der Zelle durchquert, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine horizontale Scheibe ' (29) umfaßt, welche strömungsabwärts senkrecht unter der Öffnung des Leitungssystems angeordnet ist und welche radiale Vertiefungen (31) zur Verteilung des Elektrolyten umfasst.

12. Elektrolysezelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem in einem^Überflußgefäß (30) mündet, welches durch die zuvor genannte Scheibe (29) im Inneren der Zelle getragen wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolysezelle mit praktisch senkrechten und praktisch parallelen, sich abwechselnden Kathoden und Anoden, wobei auf einem Unterbau ein zur Bildung des' Bodens der Zelle bestimmter Sockel hergestellt wird, an diesem Sockel und an einer Stromzuführung senkrecht Platten, oder Keihen von Platten aus einem filmbildenden Material befestigt werden, welche auf wenigstens einem'Teil einer jeden ihrer !'"lachen mit einer Schicht-· aus einem ein Metall oder eine Verbindung eines Metalls der Platingruppe enthaltenden Materials beschichtet sind, ein Kathodenkasten auf dem Sockel so angeordnet wird, daß die Kathoden dieses Kastens mit den Platten oder den Reihen von Platten abwechseln und der Kathodenkasten mit einem Deckel abgedeckt wird, dadurch gekennz eichnet, daß man vor der Herstellung des zuvor genannten Sockels und der Befestigung der Platten

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hierin, wenigstens zwei waagerechte Längsbalken auf den zuvor genannten Unterbau anordnet, daß man die Platten senkrecht durch ihren unteren Teil an waagerechten Metallstangen unter Bildung einer starren Anodeneinheit befestigt, daß man die starre Anodeneinheit auf den waagerechten Längsbalken aufsetzt und daß man um die Längsbalken, die Stangen und den unteren Teil der Platten eine Ummantelungsmasse aus einem Elektrizität und Wärme nicht leitenden haterial gießt, das den zuvor genannten Sockel nach dem Festwerden und -dem Aushärten bildet und die Platten senkrecht und seitlich festhält.

14. Verfahren nach Anspruch 1J, dadurch gekennz eichn e t, daß jeder der Längsbalken wenigstens einen Vorsprung in Querrichtung aufweist, dessen Stärke praktisch-gleich dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anoden ist und daß man wenigstens zwei starre Anodeneinheiten herstellt, welche man anschließend auf die beiden Längsbalken auf beiden Seiten der Vorsprünge aufsetzt.

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