DE2533727C3

DE2533727C3 - Elektrolysezelle, insbesondere zur Elektrolyse einer Lösung von Alkalisalzen, mit nebeneinander angeordneten bipolaren Elektroden

Info

Publication number: DE2533727C3
Application number: DE2533727A
Authority: DE
Inventors: Pierre Enghien-Les-Bains Bouy; Michel Rueil-Malmaison Conan; Hubert De Courbevoie Lachaux
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1974-07-29
Filing date: 1975-07-28
Publication date: 1980-08-14
Also published as: FR2280433A1; BE831803A; LU73086A1; IN145090B; IT1041056B; PL95014B1; NO752659L; DE2533727A1; FR2280433B1; CH598360A5; IL47824A0; ES439738A1; US4064032A; JPS5325715B2; SE402472B; GB1480663A; BR7504809A; DE2533727B2; AU8344675A; NL7508974A

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle, insbesondere zur Elektrolyse einer Lösung von Alkalisalzen, mit nebeneinander angeordneten bipolaren Elektroden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Es ist üblich, Elektrolysezellen in Filierpressenbauweise, d. h. mit hintereinander angeordneten, bipolaren Elektroden, so aufzubauen, daß alle Elektrodenrahmcn von einer einzigen Haltevorrichtung zusammengehalten werden. Diese Haltevorrichtung ist meistens durch Stangen gebildet, die alle Rahmen durchqueren und die an ihren Enden mit Gewinden versehen sind, damit die Rahmen zusammengespannt werden können. Zur Demontage eines einzelnen Rahmens muß bei diesen bekannten Elektrolysezellen die Spannung zwischen allen Rahmen aufgehoben werden. Dies bedeutet, daß beispielsweise im Elektrolyten vorhandene Feststoffe auf Dichtungen gelangen können, die zwischen den Rahmen angeordnet sind. Zum Zusammenbau müssen daher alle Dichtungen sorgfältig gereinigt und angeordnet werden und es muß darauf geachtet werden, daß der auf die Enden der Zelle beim Zusammenspannen

ίο ausgeübte Druck gleichmäßig längs des Umfangs der Zelle bzw. der Rahmen verteilt ist, damit keine Undichtigkeiten auftreten. Man ist daher seit langem bestrebt, Elektrolysezellen zu bauen, denen diese Nachteile nicht anhaften.

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Elektrolysezelle (US-PS 14 64 68S) sind einzelne ringförmige Rahmenteile jeweils mit einem nach innen gerichteten Flansch und einem nach außen gerichteten Flansch ausgebildet. Die nach innen gerichteten Flansche sind miteinander verschraubt und tragen jeweils eine bipolare Elektrode; die nach außen gerichteten Flansche sind mit Klemmteilen aneinander geklemmt und halten zwischen sich ein Diaphragma. Die bekannte Elektrolysezelle ist somit nach dem Baukastenprinzip

2ϊ aufgebaut und erfordert beim Auswechseln einzelne! Elektroden kein Zerlegen der gesamten Zelle; sie ist jedoch in ihren Abmessungen klein, besteht aus leichten Teilen und signet sich nicht zur Verwendung für die Elektrolyse von Alkalisalzen in industriellem Maßstab, für die große und entsprechend schwere (Masse größer als 100 kg) Rahmen für die Elektroden benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Elektrolysezelle, insbesondere zur Elektrolyse von Lösungen von Alkalisalzen, zu schaffen, die bei

ij einfachem Aufbau ein leichtes Auswechseln einzelner Elektroden gestattet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die einzelnen Bausteine der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle, die nur einen Kathodenrahmen oder nur einen Anodenrahmen oder einen Kathoden- und einen Anodenrahmen oder Gruppen von Rahmen umfassen können, sind mit Positioniervorrichtungen versehen, die ein einfaches Bewegen der schweren

4> Bausteine aufeinander zu und voneinander weg ermöglichen. Weiter weisen sie eine Hallevorrichtung und/oder ein Einschubteil auf. Dadurch wird ermöglicht, daß das Einschubteil eines Bausteins durch Bewegen dieses Bausteins an einen benachbarten Baustein in die

ι» I lahevorrichuing des benachbarten Bausteins hineinbewegt wird und darin feslgespannt wird, so daß die beiden Bausteine gegenseitig verspannt sind. Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle ist somit in einfacher Weise zusammenbau- und zerlegbar. Sie kann an

Y> jeder Stelle, d. h. zwischen jedwelchen zwei beliebigen Rahmen auseinandergenommen werden. Die Positionierungsvorrichtungen, Haltevorrichtungen und Einschubteile beschränken die allgemeine Form der Bausteine, beispielsweise der Rahmen für die Elektro-

W) den, in keiner Weise, so daß die Elektrolysezelle in ihrem funktionellen Aufbau ausgebildet werden kann, wie die mit hohem Wirkungsgrad arbeitenden modernen Zellen.

Die Ansprüche 2 bis 4 sind auf spezielle Ausführungs-

ii^r> formender Positioniervorrichtungen gerichtet.

Die Ansprüche 5 und 6 kennzeichnen die Haltevorrichtungen im einzelnen.

Die Ansprüche 7 und 8 schließlich sind auf bevorzugte

Ausbildungen der Bausteine gerichtet.

Zusammenfassend läßt sich zwischen den einzelnen Elektroden der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle eine sehr exakte und sehr dichte Verbindung herstellen, wie sie für einen einwandfreien Betrieb unter industriellen Produktionsbedingungen unerläßlich ist. Im übrigen gestatten der einfache Aufbau dei verwendeten Vorrichtungen und das für die Elektrolysezelle angewandte Baukastenprinzip den Austausch von Elektroden einzeln oder gruppenweise. Dies ist ebenfalls sehr wichtig, wenn batterieweise produziert wird, da es in diesem Falle von besonderer Bedeutung ist, daß der Ausfall einer Elektrode nicht die Stillsetzung der gesamten Produktion zur Folge hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Gruppe von Elektroden;

F i g. 2 eine Vorderansicht einer Elektrode, und F i g. 3 einen Schnitt durch eine Haltevorrichtung.

Entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel weist eine Elektrolysezelle nach der Erfindung eine bestimmte Anzahl von bipolaren Elektroden mit jeweils einem Kathodenrahmen 1 und einem Anodenrahmen 2 auf.

Die Kathoden- und Anodenrahmen 1 und 2 sind nebeneinander angeordnet Bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel ist der am Ende angeordnete Schlußrahmen ein Anoden-Tragrahmen 3, an dem, entsprechend der FR-PS 22 37 984, eine Anode 4 mittels einer Grundplatte 5 angebracht ist wobei Versteifungsteile 6 und 7 als Stromzuführungen dienen.

Jeder Kathodenrahmen 1 ist aus einem steifen bzw. mechanisch festen Werkstoff, beispielsweise aus Flußstahl, hergestellt und mit einem korrosionsfesten Material, z. B. mit einer Titanfolie, überzogen. Die Anodenrahmen 2 sind den Kathodenrahmen 1 ähnlich ausgebildet, mit Ausnahme, daß sie als Form- oder Gußteil aus Polyester ausgeführt sind, und infolge des Vorhandenseins von Separatoren bzw. Gasabscheidern 8 eine größere Höhe aufweisen.

Der Anoden-Tragrahmen 3 ist mit elektrisch isolierenden Anschlußteilen 10 und Ii fest mit einer Endstütze 9 verbunden. Die elektrische Verbindung ist mit einer Stromzuführung 12 hergestellt.

Die bipolaren Elektroden stützen sich mit Rollen 15, die am unteren Ende des jeweiligen Kathodenrahmens 1 angeordnet sind, über Schienen 14 an einem Betonsokkel 13 ab.

Wie in F i g. 2 zu erkennen, weist jeder Kathodenrahmen 1 außer der Rolle 15 Anschluß- und Spannvorrichtungen bzw. Haltevorrichtungen 16, 17, 18 und 19 auf, die auf ganzer Länge seines Außenumfangs angeordnet

Eine solche Haltevorrichtung ist in Einzelheiten in F i g. 3 dargestellt.

Zu dieser Haltevorrichtung 16, 17, 18 oder 19 gehört eine mit dem Kathodenrahmen i fest verbundene Halterung 20, die eine Hülse 21 trägt, in welcher ein Dorn 22 verstellbar ist.

Der Dorn 22 läßt sich in eine röhrenförmige Führung 23 einschieben, die in einem Kupplungskopf 25 ausgebildet ist, der zusammen mit einer Stange 24 einen verstellbaren Vorrichtungsteil bildet. Die Stange 24 ist verschieblich in einem Isolierring 26 geführt, der am Ende einer Halterung 27 aufgenommen ist, welche der Halterung 20 ähnlich ausgebildet und fest mit dem zugehörigen Kathodenrahmen 1 verbunden ist.

Die Kathodenrahmen 1 sind mit einer voreinstellbaren Verriegelungsvorrichtung gegeneinander geklemmt und aneinander angeschlossen. Diese im voraus einstellbare Verriegelungsvorrichtung ist von einer Mehrscheibenfeder 28, deren Spannung im voraus mit einer Mutter 29 und einer Gegenmutter 30, die auf die Stange 24 aufgeschraubt sind, einstellbar ist, und von dem hohlen Kupplungskopf 25 gebildet, über dessen Rand 31 sich beim Spannen ein kegeliges Endstück 32 des Domes 22 hinwegschiebt.

Diese im voraus einstellbare Verriegelungsvorrichtung erweist jich in Verbindung mit den an den oberen und unteren Teilen der Zelle angeordneten Anschluß-Vorrichtungen als besonders vorteilhaft.

Im oberen Bereich einer Zelle steht insbesondere aufgrund der Gasabscheider 8 wenig freier Raum zur Verfügung, so daß keine Zugangsmöglichkeit für ein Werkzeug besteht und somit eine Einstellung an der Elektrode selbst nicht möglich ist.

Dank der Verriegelungsvorrichtung lassen sich die Elektroden gegeneinander klemmen und aneinander anschließen, indem lediglich an einem Kopf 33 des Domes 22 angegriffen wird.

Selbstverständlich können anstelle des in der Hülse 21 verschieblich geführten Domes 22 eine Gewindespindel, und anstelle des von der Stange 24 und vom Kupplungskopf 25 gebildeten verstellbaren Vorrichtungsteils eine beliebige verstellbare Vorrichtung verwendet sein, die mit einer Voreinstellvorrichtung verbunden ist, welche statt von der Mehrscheibenfeder 28, der Mutter 29 und der Gegenmutter 30 von einem beliebigen elastischen Verbindungsglied gebildet sein kann.

Statt der beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehenen Paarung kann die Verbindung zwischen Anodenrahmen und Kathodenrahmen, nur zwischen Anodenrahmen oder in kleinen. Bausteine bildenden Elektroden-Gruppen hergestellt sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche· Positioniervorrichtung dadurch Positioniervorrichtung

1. Elektrolysezelle, insbesondere zur Elektrolyse einer Lösung von Alkalisalzen, mit nebeneinander angeordneten bipolaren Elektroden, die in nach dem Baukastenprinzip gegenseitig aneinander befestigten Bausteinen aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Baustein (1,2) mit einer seine Bewegung an einen benachbarten Baustein ermöglichenden Positioniervorrichtung (Rolle 15), einer Haltevorrichtung (16 bis 19) und/oder einem Einschubteil (Dorn 22) vergehen ist, so daß das Einschubteil eines Bausteins in eine Haltevorrichtung eines benachbarten Bausteins hineinbewegbar und daran festspannbar ist.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

durch Rollen (15) gebildet ist.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch
gekennzeichnet, daß die

durch Gleitkufen gebildet ist.

4. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichiung durch Luftkissen gebildet ist.

5. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (16 bis 19) von wenigstens einem mit dem zugehörigen Baustein (1,2) fest verbundenen Bauteil (Halterung 27) gebildet ist, das ein mit voreinstellbaren, elastischen Verbindungsteilen (28) verbundenes Halteteil (Stange 24, Kupplungskopf 25) mit einem Aufnahmeteil (Führung 23) aufweist, in das das Einschubteil (Dorn 22) einzudringen vermag, das in einer mit einem benachbarten Baustein fest verbundenen Vorrichtung (Hülse 21) verstellbar ist, und daß das Aufnahmeieil und das Einschubteil so gestaltet sind, daß durch das Einführen des Einschubteils in das Aufnahmeteil die elastischen Verbindungsteile des verstellbaren Halteteils zusammengedrückt werden.

6. Elektrolysezelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Verbindungsteile durch eine Mehrscheibenfeder (28) gebildet sind.

7. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Baustein (1, 2) eine Elektrode gehört.

8. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Baustein eine Kathode und eine Anode gehört und die Positioniervorrichiung (Rolle 15), Haltevorrichtung (16 bis 19) und/oder das Einschiibteil (Dorn 22) nur an Rahmen (1) der Kathode vorgesehen sind.