DE2545339A1

DE2545339A1 - Bipolare elektrolysezellen

Info

Publication number: DE2545339A1
Application number: DE19752545339
Authority: DE
Inventors: Nobuo Ajiki; Miyazaki Nobeoka; Shinsaku Ogawa; Maomi Seko; Muneo Yoshida
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1974-10-09
Filing date: 1975-10-09
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2287528B1; NL165511C; JPS5232866B2; GB1503799A; DE2545339C2; CA1053177A; SU1291029A3; FR2287528A1; BR7506536A; NL7511876A; SE7511257L; JPS5143377A; IT1042958B; NL165511B

Description

ASAHI KASEI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Osaka, Japan

¹¹ Bipolare Elektrolysezellen "

Priorität: 9. Oktober 1974, Japan, Nr. 116 695/74

Es sind verschiedene pipolare Elektrolysezellen mit jeweils einer zwischen der Anodenkammer und der Kathodenkammer angeordneten und aus einem Kunststoff bestehenden Trennwand bekannt, die eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und eine sehr gute elektrische Isolationsfähigkeit aufweist. Beispiele für entsprechende Kunststoffe sind Polyvinylchlorid, wärmebeständiges Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester und Epoxidharze. Auch werden Gummi und/oder mit den vorgenannten Kunststoffen beschichtete Eisenplatten oder Beton dazu verwendet. Sind jedoch die Trennwände nur aus Kunststoff oder Beton, müssen sie aus statischen Gründen eine relativ hohe Dicke aufweisen. So können mit derartigen Trennwänden keine schmalen Elektrolysezellen hergestellt werden. Andererseits haben Trennwände, die aus mit einem Kunststoff beschichteten Eisenplatten bestehen und auch relativ

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billig sind, den Nachteil, daß sich die Kunststoffbeschichtung im allgemeinen leicht von der Eisenplatte löst. Sollen Anode und Kathode zur Konstruktion einer bipolaren Elektrolysezelle über die Trennwand elektrisch verbunden sein, besteht diese Gefahr des Ablösens der Kunststoffschicht besonders an der Oberfläche, durch welche die elektrische Verbindung hindurchgeführt wird, was letzten Endes zu einer aufwendigen Konstruktion der Elektrolysezelle führt. Auch ist im allgemeinen die Betriebstemperatur in einer solchen Elektrolysezelle so hoch wie möglich und liegt beispielsweise über 80⁰C, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Deshalb können in solchen Elektrolysezellen mit wenigen Ausnahmen keine Kunststoffe eingesetzt werden, da diese der hohen Temperatur nicht widerstehen. Darüber hinaus wird die Anodenkammer im allgemeinen einem stark oxidierenden Medium ausgesetzt, wofür die. genannten Kunststoffe gleichfalls nicht geeignet sind.

Titan ist als sehr beständig gegenüber stark oxidierenden Medien bei hohen Temperaturen bekannt, kann jedoch nicht direkt mit Eisen verschweißt werden. Titan wird in einem oxidierenden Medium leicht oxidiert und bildet dabei eine feste, elektrisch hervorragend isolierende Oxidschicht. Wird Titan mit Eisen beispielsweise mechanisch, z. B. durch Verschraubung, verbunden, bildet sich an der verbundenen Oberfläche eine elektrisch isolierende Schicht, wodurch auch die Verbindung zwischen Eisen und Titan elektrisch isolierend wird. Mit Hilfe einer derartigen Kombination kann somit keine bipolare Elektrolysezelle hergestellt werden, die über einen langen Zeitraum stabil betrieben werden kann. Weiterhin ist Titan zwar in einem oxidierenden Medium, jedoch

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nicht in einem reduzierenden Medium korrosionsbeständig. Somit kann Titan nicht dem Medium in der Kathodenkammer ausgesetzt werden. Es war also schwierig, Titan für Trennwände in bipolaren Elektrolysezellen einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bipolare Elektrolysezelle zur Verfügung zu stellen, in der die hohe Korrosionsbeständigkeit von "Titan gegenüber einem oxidierenden Medium bei der Trennwand der Elektrolysezelle ausgenutzt werden kann.

Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle weist diese zwischen den Elektroden der Trennwand jeweils einen Zwischenraum auf.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die erfindungsgemäße Elektrolysezelle eine Anordnung von mehreren hintereinander geschalteten bipolaren Elektrolysezelleneinheiten dar, die jeweils zwischen der Anodenkammer und der Kathodenkammer benachbarter Zelleneinheiten eine Kationenaus taus chermembran aufweisen, wobei jede dieser Zelleneinheiten erfindungsgemäß mit einer vorgenannten Trennwand ausgerüstet ist.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Elektrolysezellen ist'die Verwendung einer Trennwand aus einer Titanplatte und einer Eisenplatte, die miteinander explosionsverbunden sind. Die

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Trennwand kann auch, vor ihrer Verwendung heiß oder kalt gewalzt werden. Im allgemeinen sind heiß gewalzte Trennwände bevorzugt,

Herstellung
da zu inner/eine dünne Titanplatte verschweißt werden kann und eine derartige Trennwand sehr dünn und relativ billig ist. Die Titanplatte und die Eisenplatte sind in der genannten Trennwand eng miteinander verbunden und weisen zwischen sich keine Oxidschicht auf. Deshalb besteht in diesem Fall zwischen dem Titan und dem Eisen ein sehr guter elektrischer Kontakt, der auch im Lauf der Zeit nicht zu einer Änderung der elektrischen Leitfähigkeit fuhrt. Darüber hinaus besteht an den Kontaktstellen zwischen Eisen und Titan nur ein geringer Spannungsabfall. Auch kann die Elektrolyse bei hoher Temperatur erfolgen. Da die Anodenseite der Trennwand aus Titan besteht, kann sie direkt oder indirekt über eine Titanplatte oder einen Titanstab mit der Anode verschweißt werden. Entsprechend kann die Kathode mit der Kathodenseite der Trennwand verschweißt werden. Damit besteht nicht die Gefahr der Bildung elektrisch isolierender Schichten.

Im Rahmen der Erfindung sind unter dem Ausdruck "Titanplatte" im Zusammenhang mit der Trennwand und der Anode auch entsprechende Platten aus einer Titanlegierung zu verstehen.

Entsprechend sind unter dem Ausdruck "Eisenplatte" im Zusammenhang mit der Trennwand oder der Kathode auch Eisenlegierungen zu verstehen, die beispielsweise Nickel, Chrom, Molybdän und Kohlenstoff enthalten. Auch sind modifizierte Kathoden eingeschlossen, die beispielsweise eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit oder eine verminderte Wasserstoffüberspannung aufweisen, wie mit Nickel

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oder Nickelrhodanid plattierte Kathoden.

Die in den erfindungsgemäßen Elektrolysezellen verwendeten Anoden bestehen aus Titan, das mit einem Oxid eines Platinmetalls beschichtet ist. Beispiele für entsprechende Platinmetalle sind Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin. Die Anode kann auch mit einem gegebenenfalls eutektischen Gemisch aus Oxiden von Platinmetallen mit Oxiden anderer Metalle, _wi_e Titan-, Zirkon-, Silicium-, Aluminium- und Boroxid, beschichtet sein. Auch können in der Beschichtung der Anode Platinmetalle enthalten sein oder es kann die aus Titan bestehende Anode mit einem Platinmetall überzogen sein.

Die Anode weist vorzugsweise eine gasdurchlässige Struktur, beispielsweise Zwischenräume oder Öffnungen,auf und ist beispielsweise in Form einer porösen Platte, parallelen Stäben oder eines Netzes ausgebildet. Der Grund dafür liegt einerseits in den hohen Kosten für Titan und andererseits in der erleichterten Abführung von Gasen, die während der Elektrolyse gebildet werden. Bei der Anwesenheit von Öffnungen in der Anode kann deren rückwärtige und seitliche Oberfläche als wirksame Elektrodenoberfläche dienen. Da an der Anode im allgemeinen Gase wie Chlor oder Sauerstoff, gebildet werden, haben Anoden mit Öffnungen, beispielsweise poröse Platten, parallele Stäbe und Netze, den Vorteil, daß sie die Abführung der gebildeten Gase an der Anodenrückseite gestatten, wodurch vermieden wird, daß der Elektrolysestrom durch die gebildeten Gase behindert und die ElektrοIysespannung vermindert wird. Unter dem Ausdruck "poröse Platte" ist nicht nur

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eine perforierte flache Platte sondern auch, eine entsprechende Platte aus einem expandierten Metall zu verstehen. Wegen der leichten und relativ "billigen Herstellbarkeit sind expandierte Metalle bevorzugt.

Zwischen der Trennwand und der Anode der Elektrolysezelle befindet sich vorzugsweise ein gewisser Zwischenraum. Dieser ist vorzugsweise möglichst groß, da die an der Anode gebildeten Gase an deren Rückseite abgeführt werden, was die Abtrennung der Gase aus der Elektrolysezelle insgesamt erleichtert und zu einer geringeren Elektrolysespannung führt. Um die Trennwand mit der Anode elektrisch zu verbinden und gleichzeitig zwischen ihnen einen Zwischenraum zu erhalten, kann die Titanoberfläche der Trennwand direkt mit dem Titankern der Anode verbunden sein. Diese Verbindung kann auch indirekt über beispielsweise eine Titanplatte oder einen Titanstab erreicht werden. Wird insbesondere eine vertikal angeordnete Titanplatte als Träger eingesetzt, kann dadurch die Trennwand verstärkt werden, ohne die vorgenannte Gasabführung zu beeinträchtigen.

Die in den erfindungsgemäßen Elektrolysezellen eingesetzten Kathoden bestehen aus Eisen und weisen vorzugsweise aus den gleichen bezüglich der Anode genannten Gründen eine offene Struktur auf, wie poröse Platten, parallele Stäbe und Netze. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Gas, wie Wasserstoff, an der Kathode gebildet wird, wie es bei der Herstellung von Natriumhydroxid der Pail ist. Die Kathode und die Trennwand der Elektrolysezelle sind elektrisch leitend verbunden, wobei auch hier vorzugsweise ein

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bestimmter Zwischenraum, beispielsweise 10 mm oder mehr, zwischen der Kathode und der Trennwand eingehalten wird. Die Titanplatte der Trennwand wird durch den an der Kathode gebildeten atomaren' Wasserstoff, der durch die Eisenoberfläche der Trennwand tritt, qualitativ nicht beeinträchtigt oder abgelöst. Dadurch wird ein Ansteigen der Elektrolysespannung aufgrund einer abschirmenden Wirkung "von gebildetem Gas gegenüber dem Elektrolysestrom verhindert.

Mehrere Einheiten von erfindungsgemäßen Elektrolysezellen können wie die Einheiten einer "Filterpresse hintereinander angeordnet werden, wobei sich zwischen zwei benachbarten Zelleneinheiten jeweils eine Kationenaustauschermembran befindet, die somit jeweils eine Anodenkammer von einer Kathodenkammer trennt. Dadurch werden bipolare Elektrolysezellen gebildet. Die Anzahl der Zelleneinheiten beträgt mindestens 2, vorzugsweise mindestens 20. Beim Zusammenbau einer derartigen Anordnung ist darauf zu achten, daß sie dicht ist. Jede Anodenkammer weist jeweils eine Zuführung und eine dazu parallel liegende Abführung für den Anolyten auf. Entsprechendes gilt für die Kathodenkammer. Wird an die beiden endständigen Zelleneinheiten eine Gleichspannung angelegt, fließt ein entsprechender Strom durch die Anordnung der Elektrolysezellen.

Die in den erfindungsgemäßen Elektrolysezellen eingesetzte Kationenaustauschermembran besteht beispielsweise aus einem fluorhaltigen Harz mit Kationenaustauschergruppen, wie Sulfonsäure-, Carbonsäure- und Phosphorsäuregruppen. Der Träger für die Katio-

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nenaustauschermembran besteht aus einem vernetzten Kohlenwasserstoffharz, wie einem Styrol - Divinylbenzol-Copolymerisat.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung erläutert. In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle dargestellt. In Pig. 2 ist eine Schrägansicht, gesehen von der Anodenseite, einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle gezeigt* In Fig. 3 ist schematisch eine Anordnung von mehreren hintereinander geschalteten erfindungsgemäßen Elektrolysezellen dargestellt.

Die .aus der Titanplatte 1 und der Eisenplatte 2 durch Explosionsverbinden hergestellte Trennwand 3 ist mit ihrer Titanoberfläche mit der Titanplatte 5 verschweißt, die vertikal angeordnet und mit der Anode 4 verbunden ist, die ihrerseits aus einer expandierten Titanplatte besteht, die mit einem Oxid eines Platinmetalls beschichtet ist· Der Zwischenraum 6 bildet die Anodenkammer. Die aus einer expandierten Eisenplatte hergestellte Kathode 7 ist über die vertikal angeordnete Eisenplatte 8 mit der Eisenoberfläche der Trennwand 3 verbunden, wobei ein Zwischenraum 9 gebildet wird, der die Kathodenkammer darstellt. Die Anodenkammer 6 und Kathodenkammer 9 werden nach außen durch den eisernen Rahmen 10 begrenzt. Dieser Eisenrahmen ist, soweit er mit dem Anolyten in Berührung steht, an seiner Oberfläche mit Titan beschichtet. Der Eisenrahmen 10 ist mit der Eisenseite der Trennwand 3 verschweißt. Die Titan-Auskleidung 11 ist mit der Titanseite der Trennwand 3 verschweißt. Somit ist die Anodenkammer vollständig von der Kathodenkammer getrennt. Die Anodenkammer ist für den

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Anolyten mit einer Zuführung 12 und einer Ableitung 13 ausgerüstet, die beide aus Titan hergestellt sind. Die Kathodenkammer ist für den Katholyten mit einer Zuführung 14 und einer Ableitung 15 ausgerüstet, die beide aus Eisen hergestellt sind. Der Rahmen 10 kann O-Ringnuten 16 zur Aufnahme eines flüssigen Dichtungsmittels aufweisen. Die Kati ionenaustauschermembran 17 ist als Diaphragma zwischen der Kathode 7 und der Anode 4 angeordnet« Die Dichtung 18 kann zwischen den Eisenrahmen 10 und die Kationenaustauschermembran 17 gelegt werden, um einen bestimmten Elektrodenabstand und/oder eine elektrische Isolation zu bewirken. In der Kathodenkammer und der Anodenkammer können Leitbleche (nicht gezeichnet) angeordnet werden,, um den Rühreffekt im Elektrolyten durch gebildetes Gas zu verbessern. Auch können an der Oberseite der Kathodenkammer und der Anodenkammer Abscheider zur Trennung von gebildetem Gas und Flüssigkeit eingebaut sein.

Mehrere vorgenannte Elektrolysezellen werden hintereinander angeordnet und jeweils durch eine Kationenaustauschermembran voneinander getrennt. Am einen Ende dieser Anordnung befindet sich die Zelleneinheit 19, die nur eine Anodenkammer sowie einen elektrischen Anschluß aufweist. Entsprechend ist am anderen Ende der Anordnung eine Zelleneinheit 20, die nur eine Kathodenkammer sowie einen elektrischen Anschluß aufweist. Die Zelleneinheiten sind ' derart angeordnet, daß zwischen ihnen keine Undichtigkeit auftritt. Zur leichteren Handhabung sind am Rahmen 10 an beiden Seiten jeder Zelleneinheit Winkel 21 angebracht, die auf dem Mittelträger des Pressenständers 22 aufliegen.

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Die erfindungsgemäßen Elektrolysezellen können für verschiedene. Zwecke eingesetzt werden. Beispielsweise eignen sie sich zur Herstellung von Chlor, Wasserstoff und Natriumhydroxid, wobei

Natriumeine wäßrige Fatriumchloridlösung als Anolyt und eine wäßrige /

hydroxidlösung als Katholyt verwendet werden.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Zur Herstellung einer in der Zeichnung dargestellten Elektrolysezelle wird eine 1,2 m lange und 2,4 m breite Trennwand durch Explosionsverbinden einer Eisenplatte mit einer Titanplatte und nachfolgendes Heißwalzen hergestellt. Die Titanplatte 1 ist 1 mm, die Eisenplatte 2 ist 9 mm dick. Als Anode wird eine Titanplatte verwendet, die durch Expandieren einer 1,5 mm dicken Titanplatte erhalten worden ist und ein Öffnungsverhältnis von 60 % aufweist sowie mit einer Schichtdicke von 5 U mit einem eutektischen Gemisch von 60 Molprozent Rutheniumoxid, 30 Molprozent Titanoxid und 10 Molprozent Zirkonoxid beschichtet ist. Um zur Bildung der Anodenkammer 6 zwischen der Anode 4 und der Trennwand 3 einen Abstand von 25 mm einzuhalten, wird die 4 mm dicke, 25 mm breite und 1,2 m lange Titanplatte 5 in einem Abstand von 10 cm angeordnet. Diese Titanplatte wird vertikal angebracht, um den durch gebildetes Gas im Elektrolyten hervorgerufenen Rühreffekt nicht zu beeinträchtigen. Außerdem wird diese Titanplatte mit 10 Öffnungen von je etwa 10 mm Durchmesser versehen, um ein horizontales Mischen des Elektrolyten zu gestatten. Die Titanplatte 5, die Titanoberfläche 1 der Trennwand und die Anode 4, sind

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-ΛΑ -

jeweils durch Schweißen miteinander verbunden, um den elektrischen Widerstand soweit wie möglich zu reduzieren. Als Kathode wird eine poröse Eisenplatte verwendet, die durch Expandieren einer 1,6 mm dicken Eisenplatte hergestellt worden ist und ein Öffnungsverhältnis von 60 % aufweist. Um für die Bildung des Zwischenraums 9 der Kathodenkammer zwischen der Kathode 7 und der Trennwand einen Abstand von 45 to einzuhalten, wird zwischen Kathode und Trennwand eine 6 mm dicke, 45 mm breite und etwa 1,2 m lange Eisenplatte 8 vertikal angeordnet. Diese Eisenplatte ist mit 10 Öffnungen von je etwa 10 mm Durchmesser versehen. Die Kathode 7, die Eisenplatte 8 und die Eisenoberfläche 2 der Trennwand sind jeweils miteinander verschweißt, um den elektrischen Widerstand so klein wie möglich zu halten. Die Trennwand 3 ist außen von einem 16 mm dicken Eisenrahmen umgeben, der an seiner mit dem Anolyten in Kontakt stehenden Oberfläche mit einer Titanbeschichtung 11 überzogen ist. Ein Abstand von etwa 2 mm zwischen der Kathode 7 und der Anode 4 wird durch entsprechendes

kautschukartigen Zwischenlegen einer 2 mm dicken Dichtung aus einem/iithylen-Propylen-Copolymerisat erreicht. Als Kationenaustauschermembran dient eine entsprechende Membran aus einem Sulfonsäuregruppen enthaltenden Harz, das aus einem fluorhaltigen Harz als Grundgerüst hergestellt worden ist, das seinerseits mit einem fluorhaltigen Textilgewebe verstärkt ist.

80 vorgenannte Elektrolysezellen werden hintereinander angeordnet, wie schematisch in Pig. 3 dargestellt ist.

Vom Vorratstank des Anolyten wird über zueinander parallele Lei-

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tungen über die Zuführung 12 einer jeden Anodenkammer eine wäßrige Natriumchloridlösung eingespeist. Über die Ableitung 13 einer jeden Anodenkammer wird der eine Natriumchloridlösung und Chlor enthaltende Anolyt über.entsprechende parallel laufende Leitungen abgezogen und in den Vorratstank des Anolyten zurückgeführt.

Vom Vorratstank des Katholyten wird über parallele Leitungen zu den Zuführungen 14 einer jeden Kathodenkammer eine wäßrige Natriumhydroxidlösung eingespeist. Über die Ableitung 15 einer jeden Kathodenkammer wird jeweils eine 20prozentige wäßrige Natriumhydroxidlösung zusammen mit Wasserstoff zum Vorratstank des Katholyten zurückgeführt.

Wird die genannte Elektrolysezelle bei einer Temperatur von 92°C von einem Gleichstrom mit 14 000 A durchflossen, beträgt die Zellspannung pro Zelleneinheit nur 3,6 Volt. Der durch die Trennwand 3 verursachte Spannungsabfall zwischen der Kathode 7 und der Anode 4 beträgt nur einige mV, woraus der besondere Vorteil der Struktur der Trennwand ersichtlich ist.

Vergleichsbeispiel 1

Anstelle einer Trennwand, wie sie in einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle verwendet wird, wird eine wärmebeständige Platte aus Polyvinylchlorid eingesetzt. Die Anode und die Kathode entsprechen den Elektroden gemäß Beispiel 1. Die entsprechenden

weitere,

Titanplatten 5 werden in Abständen von 10 cm angeordnet, wobei /

10 mm dicke und 15 cm breite Titanplatten(zur Stromverteilung)

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zwischen den Titanplatten 5 und der Trennwand horizontal angebracht werden. Ein Titanstab mit einem Durchmesser von 10 cm ist mit der vorgenannten Titanplatte verschweißt und führt durch die Trennwand aus Polyvinylchlorid. Die Kathodenseite ist wie die Anodenseite aufgebaut, wobei die Anodenseite und die Kathodenseite der Trennwand an den Stellen durch Versehraubungen verbunden sind, wo der genannte Titanstab durch das Polyvinylchlorid führt.

Obwohl die Abmessungen der Kathodenkammer, der Anodenkammer und der Kationenaustauschermembran sowie die Konzentrationen von Anolyt und Katholyt jeweils dem Beispiel 1 entsprechen, beträgt der Spannungsabfall zwischen der Kathode und der Anode durch die Trennwand aus Polyvinylchlorid 200 mV bei einem Gleichstrom von 14 000 A. Außerdem wird festgestellt, daß das Polyvinylchlorid bei einer Elektrolysetemperatur von 70 C an den Stellen, an denen es von dem Titanstab durchdrungen wird, geschmolzen wird. Deshalb muß die Elektrolyse unterbrochen werden. Die Elektrolysespannung beträgt 4,7 Volt pro Zelleneinheit, da die Elektrolysetemperatur nicht weiter erhöht werden kann. Somit kann keine derartige Elektrolysezelle unter Verwendung eines derartigen Polyvinylchlorids als Trennwand für einen großtechnischen Einsatz benutzt werden, dakeine ausreichenden Werte für Elektrolysestrom und Elektrolysespannung erreicht werden können.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch unter Verwendung von Plattenelektroden, die an ihrer Rückseite keinen freien Saum aufweisen.

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Die dünne Plattenanode, an der sich, die Oberfläche der Titanoberfläche 1 der Trennwand befindet, ist mit einer Schichtdicke von 5 Ix mit dem gemäß Beispiel 1 eingesetzten eutektischen Gemisch beschichtet. Die Eisenplatte der Trennwand 3 wird als dünne Platte ausgebildet, um so als Kathode zu dienen. Der Abstand zwischen den Elektroden und der dazwischenliegenden Kationenaustauschermembran beträgt jeweils 3,5 mm. Dies ist deshalb erforderlich, da entsprechende Öffnungen für die Zu- und Abführung von Flüssigkeiten zu bzw. von den Elektrolysekammern sowie Dichtungen vorliegen müssen.

Die Elektrolyse wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Bei einer Stromstärke von nur 2 500 A beträgt die Elektrolyse spannung 3,6 V pro Zelleneinheit, da der Elektrolysestrom durch an der Anode gebildetes Chlor und an der Kathode gebildeten Wasserstoff teilweise abgeschirmt wird.

Daraus ist der Vorteil der Verwendung poröser Elektroden und freier Zwischenräume zwischen der Trennwand und der Elektroden ersichtlich.

Beispiel 3 vorher

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird/die Oberfläche der Ka-

thode bei einer Stromdichte von 2 A/dm in einer lösung, die 250 g/Liter NiSO₄ . 7H₂O, 50 g/Liter MCl₂ . 6H₂O und 45 g/Liter Borsäure enthält, mit einer 1Ou dicken Nickelschicht und an-

schließend bei einer Stromdichte von 1 A/dm in einer Lösung, die 200 g/Liter NiSO₄ . 7H₂O, 30 g/Liter NiCl₂ . 6H₂O, 20 g/Liter

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Borsäure und 16 g/Liter Ammoniumrliodanid enthält, bis zu einer Dicke von 15 U mit Nickel beschichtet.

Die Kathode zeigt eine geringe Wasserstoffüberspannung. Die Elektrolysespannung pro Zelleneinheit beträgt nur 3,5 Volt.

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Claims

Patentansprüche

Bipolare Elektrolysezellen, dadurch. gekennzeichnet , daß sie jeweils

a) eine Trennwand aus einer Titanplatte und einer Eisenplatte, die miteinander explosionsverbunden sind, wobei die Trennwand eine Anodenkammer von einer Kathodenkammer trennt,

b) eine Anode aus Titan, das mit einem anderen Metall und/oder einem Metalloxid beschichtet ist, wobei die Anode mit der Titanplatte der Trennwand elektrisch verbunden ist, und

c) eine Kathode aus Eisen, die mit der Eisenplatte der Trennwand elektrisch verbunden ist,

enthalten.
2. Elektrolysezellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anode aus Titan enthalten, die mit einem Oxid eines Platinmetalls beschichtet ist.
3. Elektrolysezellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Trennwand enthalten, die durch Explosionsverbinden einer Titanplatte mit einer Eisenplatte und nachfolgendes Heißwalzen der verbundenen Platten hergestellt worden ist.
4. Elektrolysezellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anode enthalten, die eine gasdurchlässige Struktur aufweist.
5. ElektrolysezeIlen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß sie eine Kathode enthalten, die eine gasdurchlässige Struktur aufweist.
6. Elektrolysezellen nach Anspruch 4_t dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anode aus einem expandierten Metall enthalten.
7. Elektrolysezellen nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kathode aus einem expandierten Metall enthalten.
8. Elektrolysezellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Anode und der Trennwand einen Zwischenraum aufweisen.
9. Elektrolysezellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Kathode und der Trennwand einen Abstand von mindestens 10 mm aufweisen.
10. Elektrolysezellen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Anode und der Trennwand einen Zwischenraum aufweisen und in diesem Zwischenraum ein vertikal angeordnetes Trägerelement vorhanden ist, das das Titan der Anode mit dem Titan der Trennwand verbindet.
11. Elektrolysezellen nach A_nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen den Elektroden und der Trennwand jeweils einen Zwischenraum aufweisen.
12. Elektrolysezellen nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß sie eine Anordnung aus mindestens zwei hintereinander geschalteten Elektrolysezelleneinheiten darstellen, wobei jeweils zwischen der Kathodenkammer und der Anodenkammer zweier "benachbarter Elektrolysezelleneinheiten eine Kationenaustauschermembran angeordnet ist.

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