DE2616483A1

DE2616483A1 - Elektrodenblock

Info

Publication number: DE2616483A1
Application number: DE19762616483
Authority: DE
Inventors: Georgy Mikirtychevits Kamarian
Original assignee: KAMARIAN GEORGY MIKIRTYCHEVITSCH
Current assignee: KAMARIAN GEORGY MIKIRTYCHEVITSCH
Priority date: 1975-04-14
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1976-11-04
Also published as: FR2307889A1; US4059500A; IN143475B; SU567771A1; FR2307889B1

Description

Patentanwälte DfpL-lng. R. BEETZ sen.
Dlpl-tnfj. K. Ι,/ΛΙΡΓ^ΟΗΤ

pr.-Ing, Fi. ii i£ £ T Z Jr,
t iiOnehen it, iieisidcrietr. 1$

14. 4. 1976

Georgy Mikirtyehevieh Kamarian, Moskau - UdSSR

ELEKTEODENBLOCK

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrolyseure zur Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogenide^ beispielsweise zur Gewinnung von Chlor, Alkalien und Wasserstoff, und insbesondere Elektrodenblöcke dieser Elektrolyseure, u.zw. Anoden- und Kathodensätze und bipolare Elektroden.

Es ist ein Elektrolyseur-Elektrodenblock zur Elektrolyse der Lösungen der Halogenide von Alkalimetallen bekannt, der eine vertikal angeordnete tragende Stroniverteilungs-Hauptbasis

ffcifcfcGr¹— s i Gto — mit mindestens einem mit ihr elektrisch verbundenen netzjarti-¹¹ gen bzw. gelochten Elektrodenelement enthält, an dessen Arbeitsoberflächen sich bei der Elektrolyse der Lösungen der Alkalimetallhalogenide Gas entwickelt (siehe z.B. GB- ps 1 3^5 254,, Kl. C7B A2A1).

Wird der Elektrodenblock im Elektrolyseur als ein Kathodensatz angewendet, so enthält dieser eine Eeihe von vertial ange-

64 626/2)-HdSl

609845/070 7* ORIGINAL INSPECTED

ü 4 B J

ordneten, zueinander parallelen, netzartigen oder gelochten Elektrodenelementen in der Form von hohlen Fingern, die am Kattpdennetz befestigt sind, das seinerseits an der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis befestigt ist. Bei der Elektrolyse der Lösungen zur Gewinnung von Chlor und Alkalien ist im Käthe dennetz und an den Elektrodenelementen des Katftodensatzes eine Scheidewand aufgetragen.

Wird der Elektrodenblock im Elektrolyseur als ein Anodensatz angewendet, so enthält dieser ebenfalls eine Reihe von vertikal angeordneten, zueinander parallelen, netzartigen oder gelochten Elektrodenelementen in der Form von hohlen Fingern, die an der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis befestigt sind.

Die hohlen Finger des Anodensatzes stellen eine starre Konstruktion dar, wodurch die netzartigen bzw. gelochten Elektrodenelemente in einer bestimmten Lage starr fixiert sind.

Wird der Elektrodenblock im Elektrolyseur als eine bipolare Elektrode angewendet, welche Anoden- und Kathodensätze enthält, so haben die letzteren eine gemeinsame tragende Stro verteilungs-Hauptbasis, an der auf einer Seite vertikal angeordnete, zueinander parallele, netzartige oder gelochte Elektrodenelemente des Anodensatzes in Form von hohlen Fingern und auf der anderen Seite vertikal angeordnete, zueinander parallele, netzartige oder gelochte Elektrodenelemente des Ka odensatzes ebenfalls in der Art von hohlen Fingern befestigt sind.

ORlGJNAL INSPECTED

«ης*/, ς /mn?

Die Anzahl der netzartigen bzw· gelochten Elektrodenelemente des Elektrodentlocks kann je nach der erforderlichen Leistung verschieden sein, anfangend "bei eins .

Bei der Montage der oben genannten Elektrodenblöcke, u.zw. des Anoden- und Katibodensatzes und der bipolaren Elektrode, werden im Elektrolyseur die hohlen Finger des Anodensatzes zwischen den hohlen Fingern des benachbarten Kaihodensatzes angeordnet, wobei die Arbeitsoberflächen der Elektrodenelemente beider Sätze vertikal angeordnet sind.

Diese vertikale Anordnung der Arbeitsoberflächen der Elektrodenelemente führt zu gewissen Begrenzungen ihrer Höhe

(gewöhnlich 1-1,2 ία), was mit elektrochemischen Prozessen bei der Elektrolyse verbunden ist, wodurch die Gewinnung der Produkte der Elektrolyse je Produktionsflächeneinheit entsprechen* begrenzt wird.

Die Vergrößerung der Arbeitsoberflächen der Elektrodenelemente nach der Höhe führt zur Erhöhung der Gasfüllung im Elektrodenzwischenraum, d.h. im Baum zwischen den Arbeitsoberflächen, in der Höhe, weil bei der Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden Gas ausgeschieden wird, das vertikal nach oben aufsteigt. Die Erhöhung der Gasfüllung führt ihrerseits zur Vergrößerung des Elektrolytwiderstandes und somit zur Erhöhung der Spannung am Elektrolyseur· Die unterschiedliche Gasgefülltheit in der Höhe führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Stroms auf den Elektrodenele-

S 0 <m 5 / 0 7 0 7

_ ₄ _ 2B1b483

menten. All das ruft einen erhöhten Verbrauch der Elektroenergie bei der Gewinnung von Produkten der Elektrolyse hervor.

Die starre Fixierung von netzartigen bzw. gelochten Elementen des Anodensatzes erschwert die Montage des Elektrolyseurs, weil die Anzahl der Elektrodenelemente in realen industriellen Elektrolyseuren beträchtlich ist, und es bereitet große Schwierigkeiten, sämtliche Elektrodenelemente des Anodensatzes im Kaum zwischen den Elektrodenelementen des Kathodensatzes bei Gewährleistung eines gleichbleibenden Zwischen elektrodenabstandes einzubauen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrodenblock zu entwickeln, dessen Elektrodenelemente so ausgebildet sind, daß sie eine Verminderung der Gasfüllung

im Zwischenelektrodenraum, eine Steigerung der Ausbeute je Produktionsflächeneinheit, eine Herabsetzung des Elektroenergieverbrauchs bei der Gewinnung der Produkte der Elektrolyse und eine Erleichterung der Montage des Elektrolyseurs ermöglichen .

Diese Aufgabe wird bei einem Elektrodenblock für einen Elektrolyseur zur Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogenide^der eine vertikal angeordnete tragende Stromverteilungs -Hauptbasis mit mindestens einem mit ihr elektrisch verbundenen netzartigen oder gelochten Elektrodenelement, an dessen Arbeitsoberflächen bei der Elektrolyse der Lösungen von Alka-

limetallhalogeniden Gas ausgeschieden wird, enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

6093 4 5/0707

_₅_ 26IÖ4B3

das netzartige oder gelochte Elektrodenelement in bezug auf die tragende Stromverteilungs-Hauptbasis so montiert ist, daß seine Arbeitsoberflächen unter einem Winkel zur Vertikalebene angeordnet sind, die senkrecht zur Ebene der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis auf der Seite des Elektrodenelementes steht.

Bei der Verwendung des Elektrodenblocks im Elektrolyseur

als ein Anodensatz ist es zweckmäßig, daß in diesem eine zutragende

sätzliche/Stromverteilungsbasis vorgesehen wird, die an der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis befestigt und.mit dieser elektrisch verbunden ist, und das netzartige oder gelochte Elektrodenelement des Anodensatzes mechanisch und elektrisch mit der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis verbunden ist.

Das netzartige oder gelochte Elektrodenelement des Anoden satzes kann ein Paar Platten enthalten, die miteinander so verbunden sind, daß sie ein V-förmiges Element bilden, welches mit der zusätzlichen Stromverteilungsbasis an der Verbindungsstelle dieser Platten so befestigt werden kann, daß die Platte, auf verschiedenen Seiten der zusätzlichen Stromverteilungsbasi: angeordnet sind.

Es ist vorteilhaft, wenn das netzartige oder gelochte Elektrodenelement des Anodensatzes zusätzlich mindestens noch ein Paar Platten enthält, die an der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis auf ihren beiden Seiten und der Seite

K η q q /, s / π 7 0 7

der oberen Stirnteile der Platten des V-förmigen Elementes so befestigt sind, daß die Arbeitsoberflächen der zusätzlichen Platten in einer Ebene mit Arbeitsoberflächen der Platten des V-förmigen Elementes liegen.

Ferner ist es zweckmäßig, daß das netzartige oder gelochte Elektrodenelement des Anodensatzes zwei einzelne Platten enthält, die beidseitig von der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis angeordnet sind, die selbst X-förmig ausgebildet ist und an deren ^erteilen die einzelnen . Platten befestigt sind.

Die Stirnteile der einzelnen Platten können in unmittelbarer Nähe von den Querteilen der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis angeordnet und mittels einer Überbrückung zu einer einheitlichen Platte vereinigt sein.

Bei der Verwendung des Elektrodenblocks im Elektrolyseur

als ein Kathcdenelement ist es vorteilhaft, daß in diesem ein

Elektrodenelement dieses Kathodensatzes

netzartiges oder gelochtes / in - Form eines dreiseitigen Prismas vorgesehen wird, dessen seitliche: Kanten senkrecht auf der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis stehen,

Ls ist zweckmäßig, daß die Seitenflächen des Prismas, welche die Arbeitsoberflächen des netzartigen oder gelochten Elektrodenelementes des Katwdensatzes darstellen, kongruent mit den Arbeitsoberflächen des netzartigen oder gelochten Elektrodenelementes des Anodensatzes sind, welches wie oben beschrieben ausgebildet ist.

6nq*u 5/0707

2616ΑΘ3

Bei- der Verwendung des Elektrodenblocks im Elektrolyseur als eine bipolare Elektrode, die einen Anoden- und einen Kattodensatz aufweist, ist es vorteilhaft, wenn das netzartige oder gelochte Elektrodeneleinent sowohl des Anoden- als auch des Kathodensatzes wie oben beschrieben ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Elektrodenblocks gewährleistet die Unabhängigkeit der Gasfüllung des Zwischenelektrodenraums von der Höhe der Elektrodenelemente und setzt seine Gasfüllung . auf ein Minimum herab, was eine wesentliche Verminderung des Elektrodenabstandes, Herabsetzung des Blektroenergieverbrauchs und Vergrößerung der Höhe der Elektrodenelemente ermöglicht. Außerdem gewährleistet die Konstruktion der Elektrodenelemente des Anodensatzes ihre Nachgiebigkeit, was eine schnelle Montage und Demontage von Elektrolyseuren ermöglicht.

Im weiteren wird die Erfindung an Hand von .. * Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert· Es zeigen:

Pig. 1 einen erfindungsgemäßen Elektrodenblock als Anodensatz (Gesamtansicht perspektivisch);

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Elektrodenblock als Katiodensatz (Gesamtansicht perspektivisch);

Fig. 3 einen Elektrodenblock nach der Erfindung als binäre Elektrode (Gesamtansicht perspektivisch);

609845/07

— ο —

Fig. 4 ein gelochtes Elektrodene lernen t des Anodensatzes nach Pig. 1 (Querschnitt);

Fig. 5 cLen Elektrodenblock nach der Erfindung als Anodensatz mit zwei Elektrodenelementen (Gesamtansicht perspektivisch

Fig. 6 eine andere Ausführungsform . des Elektrodenblocks nach der Erfindung als Anodensatz (Gesamtansicht perspektivisch) ;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des Elektrodenblocks nach der Erfindung als Anodensatz (Gesamtansicht perspektivisch) j

Fig. 8 ein Elektrodenelement des Anodensatzes nach der Erfindung (Querschnitt);

Fig. 9 eine andere Ausführungsform des Elektrodenelementes nach Fig. 8 (Querschnitt);

Fig. 10 eine weitere ' Ausführungsform des Elektrodenelementes nach der Erfindung (Querschnitt);

Fig. 11 den Elektrodenblock nach der Erfindung als Kaihodensatz mit zwei Elektrodenelementen (Gesamtansicht perspektivisch) ;

Fig. 12 Elektrodenelemente eines Anoden- und eines Kathodensatzes nach Fig. 1 und 2 gemäß ihrer Anordnung im Elektrolyseur (Vorderansicht auf die Elektrodenelemente und auf die tragende Stromverteilungs-Haupfbasis);

Fig. 13 Elektrodenelemente eines· Anoden- und eines Katänodensatzes nach Fig. 1 und 2 gemäß ihrer Anordnung im Elektro-Iys e ur (Quers chnitt);

6098 4 5/0707

_9_ 2b1üA83

Fig. 14 Elektrodenelemente eines Anoden- und eines Kaihodensatzes nach Fig. 8 und 2 gemäß ihrer Anordnung im Elektrolyseur (Querschnitt)j

Fig. 15 Elektrodenelemente eines Anoden- und einer KattxxLensatzes nach Fig. 10 und 2 gemäß ihrer Anordnung im Elektrolyseur (Querschnitt);

Fig. 16 eine Ausführungsform , der Elektrodenelemente nach Fig. 15 (Querschnitt);

Fig. 17 eine Ausführungs'form der Elektrodenelemente nach Fig. 16 (Querschnitt);

Fig. 18 einen Elektrolyseur mit eingebaute.m einzelnen Anodensatz und Kattodensatz nach der Erfindung (Draufsicht, Deckel teilweise abgenommen);

Fig. 19 einen Schnitt XIX-XIX nach Fig. 18;

Fig. 20 einen Elektrolyseur mit eingebauten bipolaren Elektroden nach der Erfindung (Draufsicht, Deckel teilweise abgenommen);

Fig. 21 einen Schnitt XXI-XXI nach Fig. 20.

Der erfindungsgemäße Elektrodenblock des Elektrolyseurs zur Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden enthält die vertikal angeordnete tragende Stromverteilungs- -Hauptbasis 1 (Fig. 1,2,3)» die als eine rechtwinklige Bimetallplatte aus Stahl-Titan ausgebildet ist. (Obwohl die Basis 1 weiter unten verschieden dimensioniert ist, wird sie aus Übersichtlichkeitsgründen überall mit der Ziffer 1 bezeichnet).

609*45/0707

_io- ? C 1 G A if 3

Die Platte kann auch aus beliebigen anderen Bimetallen gefertigt werden, z.B. Kupfer-Titan, Stahl-Kupfer-Titan. Es kann auch eine Stahlplatte, die auf der Anodenseite mit einem Schutzmaterial überzogen ist, angewendet werden.

Mit der Basis 1 ist ein netzartiges oder gelochtes Elektrodenelement 2 elektrisch verbunden, an dessen Arbeitsoberflächen 3 sich bei der Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden Gas ausscheidet. Das netzartige oder gelochte Elektrodenelement 2 ist in bezug auf die tragende Stromverteilungs-Haupt basis 1 so angebracht, daß seine Arbeitsoberflächen 3 unter oii.cu ^T..'Ii'eel zur Vertikalebene angeordnet sind die auf der Ebene der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis auf der Seite des Elektrodeneleinentes 2 senkrecht steht. Dieser Winkel kann im Bereich von 1 bis 85° liegen, aber für eine' optimalen Winkel gilt der Bereich von 1 bis 10 .

Wird der erfindungsgemäße Elektrodenblock in einem Elektrolyseur als ein auf Fig. 1 abgebildeter Anodensatz verwendet so wird in diesem eine zusätzliche tragende Stromverteilungsbasis 4 vorgesehen, die senkrecht zur tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis montiert und elektrisch mit dieser verbunden ist und dabei die oben angegebene Vertikalebene bildet. Die Basis 4 ist als eine rechtwinklige Platte aus Titan bzw. aus Kupfer oder Stahl, die mit einem Schutzüberzug, z.B. mit einem dünnen Titanblech, versehen ist, ausgebildet.

609845/0707

In der zu beschreibenden Ausführungsform ist das Elektrodenelement 2 gelocht ausgeführt. Mechanisch und elektrisch ist es mit der zusätzlichen Basis 4 verbunden. Das gelochte Elektrodenelement 2 enthält ein Paar Platten 5 aus Titai die mit einem aktiven Material, z.B. mit Ruthendioxid, bedeckt und miteinander so verbunden sind, daß sie ein V-förmiges Element bilden, welches an der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis 4 in der Verbindungsstelle dieser Platten 5 so befestigt ist, daß die Platten 5 beiderseitig von dieser Basis 4 angeordnet sind, was aus Fig. 4 gut ersichtlich ist· Eine solche Befestigung des Elektrodenelementes 2 an der Basis 4 gewährleistet die Nachgiebigkeit der Platten 5, was den Zusammenbau des Elektrolyseurs vereinfacht. Obwohl' die Basis 4 und die Platten 5 weiter unten verschieden dimensioniert sind, werden sie aus Übersichtlichkeitsgründen überall mit Ziffern 4 bzw. 5 bezeichnet.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des Anodensatzes mit zwei gelochten Elektrodenelementen 2 dargestellt, die analog zum gelochten Elektrodenelement 2 in Fig. 1 ausgebildet und an der tragenden Stromverteilungs-Eauptbasis 1 befestigt sind. Die Anzahl der Elektrodenelemente ist von der Leistung des Elektrolyseurs abhängig.

Bei einer großen Höhe des Elektrolyseurs kann im Anodensatz das gelochte Elektrodenelement 2 (Fig. 6) vorteilhaft verwendet werden, welches ein Paar der Platten 5 des Elektro-

6Ό9845/0707

denelementes 2 nach Fig. 1 und zusätzlich noch ein Paar der Platten 6 enthält, welche an der zusätzlichen tragenden Stromverteilung st> a sis 4 auf ihren beiden Seiten und auf der Seite der öderen Stirnteile der Platten 5 des V-förmigen Elementes so befestigt sind, daß die Arbeitsoberflächen 3 des zusätzlichen Paares der Platten 6 in einer Ebene mit Arbeiteoberflächen 3 der Platten 5 des V-förmigen Elementes liegen. Die Befestigung der Platten 6 an der Basis 4 erfolgt mittels gelochter Platten 7·

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Anodensatzes, der zu dem Anodensatz nach Fig. 6 analog ist. Der Unterschied besteht darin, daß das gelochte Elektrodenelement 2 zusätzlich noch ein Paar der Platten 8 enthält, die mittels der gelochten Platten 9 an der Basis 4 befestigt sind. Die Anzahl der Platten des Elektrodeneleraentes hängt von der Hohe des Elektrolyseurs ab.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform des Elektrodenelementes 2 des Anodensatzes gezeigt, welches netzartig ausgebildet ist. Das Elektrodenelement 2 enthält zwei einzelne Platten 10 mit Arbeitsoberflächen 31 die beider-seits der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis 11 angeordnet sind, die_L~förmig ausgebildet ist, und an deren auf der Basis 11 senkrecht stehenden Querteilen 12 die Platten 10 in unmittelbarer Nähe von ihren Stirnteilen befestigt sind.

609<U 5/0707

Erfolgreich kann im Elektrolyseur auch das abgeänderte Elektrodenelement 2 nach Fig. 8 verwendet werden. In diesem Fall sind die Querteile 13 (Fig. 9) der Basis 11 unter einem Winkel zu dieser angeordnet und die in der unmittelbarer Nähe von den Querteilen 13 angebrachten Stirnteile der Platten mittels einer Überbrückung verbunden, wodurch sie eine einheitliche Platte 14 bilden.

Die Aus führung sr or m des Elektrodene lernen te,s 2 (Fig. 10), bei dem die Stirnteile der Platten mit den Arbeitsoberflächen 3 mittels einer Überbrückung verbunden sind, wodurch die einheitliche Platte 15 gebildet wird, ist auch bei der Ausführung der zusätzlichen Basis 4 nach Fig· 1 möglich.

Bei der Verwendung des Elektrodenblocks nach der Erfindung im Elektrolyseur als ein in Fig. 2 gezeigter Kaihodensatz enthält dieser ein Katodermetz 16, an dem das netzartige Elektrodenelement 2 befestigt ist. Das netzartige Elektrodenelement 2 ist als ein dreiseitiges Prisma ausgebildet, dessen Kanten senkrecht auf der tragenden Stromverteilungsbasis 1 stehen. Als seitliche Kanten des Prismas dienen die Stäbe 171 welche die Starrheit der Konstruktion sicherstellen und mit deren HiUe das Kattodeunetz 16 an der tragenden Stromverteilungs-Haupt basis 1 mit einem Spalt derartig befestigt ist, daß ein Zwischenraum gebildet wird, der zur Aufnahme von Wasserstoff und Alkali dient, welche bei der Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden im Elektrolyseur ausgeschie-

609R/. 5/0707

den werden. Das Elektrodenelement 2 ist aus Stahl gefertigt und, um eine Mischung von Produkten der Elektrolyse zu verhindern, welche an Elektrodenelementen 2 der Anoden- und Katftxlensätze ausgeschieden werden, mit einer Scheidewand (in der Zeichnung nicht dargestellt) "bedeckt.

Es ist zweckmäßig, im Elektrolyseur einen Eaüxid ensat ζ mit zwei netzartigen Elektrodenelementen 2 (Fig« 11) anzuwenden, die am ICattodennetz 16 befestigt sind. (Obwohl das Netz 16 eine andere Dimensionierung gegenüber dem in Fig. 2 gezeigten Netz aufweist, wird es aus Gründen der bequemeren Erläuterung hier und auch im weiteren mit derselben Bezugsziffer bezeichnet).

Die Anzahl der Elektrodenelemente in einem Kaföodensatz ist von der Leistung des Elektrolyseurs abhängig.

Bei der Verwendung des Elektrodenblocks nach der Erfindun: in einem Elektrolyseur als eine bipolare in Fig. 3 gezeigte Elektrode, die einen Anoden- und einen Ka^odensatz aufweist, ist das gelochte Elektrodenelement 2 des Anodensatzes analog zu dem gelochten Elektrodenelement 2 nach Fig. 1 und das netzartige Elektrodenelement 2 des Katodensatzes analog zum netzartigen Elektrodenelement nach Fig. 2 ausgebildet. Der Unterschied besteht nur darin, daß die tragende Stromverteilungs- -Hauptbasis 1 bei diesen Elektrodenelementen als eine gemeinsame Basis dient.

S 0 Q <U 5 / 0 7 0 7

-₁₅- 2616A83

Die dargestellte AusführungsiOrm einer bipolaren
Elektrode in Fig. 3 schließt die anderen Ausi'ührungsform
einer bipolaren Elektrode mit in Fig. 6,7»8,9,10 gezeigten
Elektrodenelementen des Anodensatzes nicht aus.

Oben wurden einzelne Ausfiihrungsformen der Elektrodenelemente der Anoden- und Katit>densätze und dieselben Sätze für
eine bipolare Elektrode erläutert.

Optimal ist die Ausführungsform · der Elektrodenelement' 2 (Fig. 12), bei der die Seitenflächen des Prismas, welche die Arbeitsoberflächen 3 des netzartigen Elektrodenelementes 2 des Kaitodensatzes nach Fig. 2 darstellen, kongruent mit den Arbeit.-oberflächen 3 des gelochten Elektrodenelementes 2 des Anodensatzes sind.

Zur genauen Feststellung des Elektrodenabstandes zwischen den Arbeitsoberflächen 3 der Elektrodenelemente 2 der Anoden-
und Katihodensätze ist es zweckmäßig, an der oberen Stirnseite
des Elektrodenelementes 2 des Kathodensatzes ein fixierendes
V-förmiges Element 18 aus einem chlorbeständigen elektrisch
nichtleitenden Material, z.B. aus einem Glasfaserschichtstoff, anzubringen. Beim Einbau von Elektrodenelementen 2 des Anodensatzes zwischen den Elektrodenelementen 2 des Käthodensatzes
verformt das fixierende Element 18 bei einer ungenauen Montage die Elektrodenelemente 2 des Anodensatzes nach Fig. 1 infolge ihrer nachgiebigen Verbindung mit der Basis 4 und bringt sie
in die erforderliche Lage.

609«4 5/0707

Die Kongruenz der Arbeitsoberflächen der Elektrodenelemente der Anoden- und KathoLensätze ist charakteristisch sowohl für getrennte Anoden- und Kathcdensätze als auch für Anoden und Katicd ens ätze der "bipolaren Elektrode. Deshalb "beziehen sich die oben angeführte Fig. 12 und die unten angeführten Fig. 13, 14, 15, 16 sowohl auf die im Elektrolyseur eingebauten getrennten Anoden- und Kathodensätze als auch auf die Anoden- und Kaihodensätze der bipolaren Elektrode. Das ermöglicht den minimalen Verbrauch der Elektroenergie.

fig. 13 zeigt eine Ausführungsform der Kongruenz der ArbeitsOberflächen 3 der Elektrodenelemente 2 des Anodennach Fig. 1 und des Kaöodensatzes nach Fig. 2 aber ohne fixierendes Element.

In Fig. 14 ist eine Ausführungsf'orm der Kongruenz der ArbeitsOberflächen 3 der Elektrodenelemente 2 des Anoden- nach Fig. 8 und des Kaüaodensatzes nach Fig.2 gezeigt.

Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform der Kongruenz der Arbeitsoberflächen 3 d.er Elektrodenelemente 2 des Anoden- nach Fig. 10 und des Kathodensatzes nach Fig. 2.

Die Arbeitsoberflächen 3 (Fig. 16) einer einheitlichen Platte 19 des in diesem Falle netzartig ausgeführten Elektrodenelementes 2 des Anodensatzes sind konvexer als die ArbeitsoberfIachen 3 (Fig· 15) der Platte 15 des Elektrodenelementes 2 des Anodensatzes ausgebildet, und folglich sind die Arbeitsoberflächen 3 des in diesem Falle gelocht ausgeführten Elektro-

609B45/Q7Q7

26 16 - 17 -

denelernentes.2 (Seitenflächen des Prismas) mehr konkav ausgebildet und somit mit den Arbeitsoberflachen 3 des Elektrodendementes 2 des Anodensatzes kongruent.

In Fig. 17 sind die Arbeitsoberflächen 3 einer einheitlichen Platte 20 des Elektrodenelementes 2 des Anodensatzes noch mehr konvex gegenüber diesen in Fig. 16 ausgebildet, was zur Ausführung der Arbeitsoberflächen 3 cLes Elektrodenelementes 2 des Kathodensatzes noch konkaver und zu ihrer Vereinigung führt, d.h. die Kongruenz bleibt erhalten.

Fig. 18 zeigt einen Elektrodenblock nach der Erfindung in Form von einzelnen " Anoden- und Kathodensätzen nach Fig. 1 bzw. 2, die in einem Elektrolyseur eingebaut sind, welcher ein Gehäuse 21 mit einem Deckel 22, einen Stutzen 23 (Fig. 19) zur Z_uführung der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden in der Pfeilrichtung A in das Innere des Gehäuses 21, einen Stutzen 24 zum Herausführen des sich bei der Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden an Elektrodenelementen 2 des Katfrodensatzes entwickelnden Wasserstoffs aus dem Gehäuse 21 in der Pfeilrichtung B,einen Stutzen 25 zum Herausleiten der bei der Elektrolyse an den Elektrodenelementen 2 des Katfcodensatzes ausgeschiedenen Alkalilauge aus dem Gehäuse 21 in der Pfeilrichtung E₁ einen Stutzen 26 zum Herausleiten von sich bei der Elektrolyse an Elektrodenelementen 2 des Anodensatzes entwickelndem Chlor aus dem Gehäuse 21 in der Pfeilrichtung D, eine Schiene 27 für die Stromzuführung an den Anodensatz und eine

6 η q R a 5 / π 7 0 7

-₁₈- 26T6483

Schiene 28 für die Stromzuführung an den Kattödensatz enthält. In diesem Falle dient das Gehäuse 21 (Fig. 19) _t an dem das Kattodennetz 16 befestigt ist, als die tragende Stromverteilungs- -Hauptbasis für das Elektrodenelement 2 (Fig. 18). Die Elektrodenelemente 2 des Anodensatzes sind zwischen den Elektrodenelementen 2 des KaüTOdensatzes angeordnet, und zwischen ihren Arbeitsoberflächen 3 wird ein Elektrodenzwischenraum gebildet.

Fig. 20 zeigt einen Elektrodenblock nach der Erfindung alf eine bipolare Elektrode nach Fig. 31 der in einem Elektrolysen eingebaut ist, welcher ein Gehäuse 29 mit Deckeln 30. und mit Stutzen 31 (Fig. 21), 32 und 33 (Fig. 20), 34, die für die Einführung der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden in das Innere des Gehäuses 29 in der Pfeilrichtung A, zum Herausleiten von Chlor in der Pfeilrichtung D, von Wasserstoff in der Pfeilrichtung B bzwJllkalilauge in der Pfeilrichtung C dienen, und Schienen 35 und 36 zur Stromzuführung an die Elektrodenelemente 2 des Anoden- bzw. Katodensatzes enthält. Die Elektrodenelemente 2 des Anodensatzes der bipolaren Elektrode sind zwischen den Elektrodenelementen 2 des Kaihodensatzes der benachbarten bipolaren Elektrode angeordnet, wodurch zwischen ihren Arbeitsoberflächen 3 ein Elektrodenz^wischenraum gebildet wird.

Die V/irkungsweise des erfindungsgemäßen Elektrodenblocks ist analog für alle seine oben aufgeführten Ausführungs formen und wird nachfolgend an seinem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,2 und 3 erläutert.

6n<m 5/0707

An den Arbeitsoberflächen 3 (Fig. 1, 2, 18 und Fig. 3, 20) der Elektrodenelemente 2 des im Elektrolyseur eingebauten Anoden- und Kattodensatzes -wird bei der Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetall-Halogeniden ein Gas, u.zw. Chlor, an der Arbeitsoberfläche 3 des Elektrodenelementes des Anodensatzes und V/asserstoff an der Arbeitsoberfläche 3 des Elektrodenelementes des Kattodensatzes, entwickelt, außerdem wird bei der Elektrolyse eine Alkalilauge gebildet. Das sich entwickeln de Gas sammelt sich im Elektrodenzwischenraum. Dadurch aber, daß die Arbeitsoberflächen 3 der Elektrodenelemente 2 einen Winkel mit der "Vertikalebene bilden, wird die Unabhängigkeit der Gasfüllung des Elektrodenzwischenraums von der Höhe der Elektrodenelemente 2 sichergestellt und seine Gasfüllung

auf ein Minimum herabgesetzt, -weil die Gasbläschen schnell durch das Netz oder die Löcher der Elektrodenelemente in den Eaum zwischen der Basis 4 und der Platte 5 entweichen.

Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße konstruktive Ausführung des Elektrodenblocks eine Vergrößerung der Höhe seiner Elektrodenelemente um ca. 50-70%, was zur entsprechenden Steigerung der Produktionsausbeute je Produktionsflächeneinheit führt, während die minimale Gasfüllung der Elektrolytlösung im Elektrodenzwischenraum eine Verminderung des llektrodenabstandes um 40-50% mit einer wesentlichen Herabsetzung der Arbeitsspannung ermöglicht. Der Verbrauch der Elektroenergie wird um 140-150 kWh je t Chlor gesenkt· Die

6Ό9845/0707

/b 16483

Konstruktion der Elektrodenelemente des Anodensatzes gewährleistet ihre Nachgiebigkeit, wodurch eine Erleichterung der Montage des Elektrolyseurs ermöglicht und die Gleichmäßigkeit des Elektrodenzwischenraums auf der ganzen Arbeitsoberfläche der Elektrodenelemente der Anoden- und Kafrpdensätze ohne weiteres sichergestellt wird.

609845/0707

ORIGIISJAL INSPECTED

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektrodenblock für einen Elektrolyseur zur Elektrolys* der Lösungen von Alkalimetallhalogenide!!., der eine vertikal angeordnete tragende Stromverteilungs-Haupt "basis mit mindesten: einem mit ihr elektrisch verbundenen netzartigen oder gelochten Elektrodenelement, mi de α .'j on Irbeicboberfläche sich bei der Elektrolyse der Lösungen von Alkalimetallhalogeniden Gas entnH ekelt, enthält» dadurch gekennzeichnet, daß das netzartige oder gelochte Elektrodenelement (2) in bezug auf die tragende Stromverteilungs-Hauptbasis (1) so montiert ist, daß seine Arbeitsoberflächen (3) unter einem Winkel zur Vertikalebene angeordnet sind, die senkrecht auf der Ebene der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis (1) auf der Seite des Elektrodenelementes (2) steht.
2. Elektrodenblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei seiner Anwendung im Elektrolyseur als ein Anodensatz in ihm eine zusätzliche tragende Stromverteilungsbasis (4) vorgesehen ist, die an der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis (1) befestigt und elektrisch mit

daß

ihr verbunden ist, und/das netzartige oder gelochte Elektrodenelement (2) des Anodensatzes mechanisch und elektrisch mit

der zusätzlichen tragenden Stromverteilungs-Basis (4) verbunden ist.

/, 5/0707

261B A 8 3
3· Elektrodenblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das netzartige oder gelochte Elektrodeneleiuent (2) des Anodensatzes ein Paar Platten (5) enthält, die miteinander so verbunden sind, daß sie ein. V-förmiges Element bilden, welches mit der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis (4) an der Verbindungsstelle dieser Platten (5) so befestigt ist, daß die Platten (5) auf verschiedenen Seiten der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis (4) angeordnet sind.
4. Elektrodenblock nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das netzartige oder gelochte Elektrodenelement (2) des Anodensatzes zusätzlich mindestens noch ein Paar Platten (6) enthält, die an der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis (4) auf ihren beiden Seiten und der Seite der oberen Stirnteile der Platten (5) cLes V-—förmigen Elementes so befestigt sind, daß die Arbeitsoberflächen (3) der zusätzlichen Platten (6) in einer Ebene mit den Arbeitsoberflächen (3) der Platten (5) d-es V-förmigen Elementes liegen.
5« Elektrodenblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das netzartige oder gelochte Elektrodenelement (2) des Anodensatzes zwei einzelne Platten (10) enthält, die beidseitig von einer zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis (11) angeordnet sind, die

selbst X-förmig ausgebildet ist und an deren Querteilen (12) die . einzelnen Platten (10) befestigt sind.

6 0 9 3 k ^r. / 0 7 0 7
6. Elektrodenblock nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnteile der einzelnen"Platten in unmittelbarer Nähe von den Querteilen (13) der zusätzlichen tragenden Stromverteilungsbasis (11) angeordnet und mittels einer Überbrückung zu einer einheitlichen Platte (14) vereinigt sind.
7. Elektrodenblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Anwendung im Elektrolyseur als ein Kathodensatz in diesem ein netzartiges oder gelochtes Elektrodenelement (2) dieses Kathodensatzes in Form eines dreiseitigen Prismas ausgebildet ist, dessen seitliche Kanten senkrecht auf der tragenden Stromverteilungs-Hauptbasis (1) stehen.
8. Elektrodenblock nach Anspruch 7, mit dem Elektrodenelement des Anodensatzes nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Prismas, die die Arbeitsoberflächen (3) des netzartigen oder gelochten Elementes (2) des Kathodensatzes darstellen, kongruent mit den Arbeitsoberflächen (3) des netzartigen oder gelochten Elektrodenelementes (2) des Anodensatzes sind.
9. Elektrodenblock nach Anspruch 1 als im Elektrolyseur vorgesehene bipolare Elektrode, die einen Anoden- und einen Kathodensatz aufweist, mit dem netzartigen oder gelochten Elektrodenelement des Anodensatzes nach einem der Ansprüche 3-6 und dem netzartigen oder gelochten Elektrodenelement des Kathodensatzes nach Anspruch 7 oder 8.

603845/0707

St

Leerseite