DE2653849A1

DE2653849A1 - Elektrolysevorrichtung und elektrolyseverfahren

Info

Publication number: DE2653849A1
Application number: DE19762653849
Authority: DE
Inventors: Oronzio De Nora; Vittorio De Nora
Original assignee: Oronzio de Nora Impianti Elettrochimici SpA
Current assignee: De Nora SpA
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1977-06-08
Also published as: AU498523B2; US4073715A; FR2336493A1; DE2653849C2; JPS5265798A; JPS5536276B2; AU1920276A; FR2336493B1; BE848512A; IT1049943B; GB1513090A

Description

' PATENTAN WAI 1 K

PROF. DR. DR. J. RE.'TSTÖTTER DR.-ING. WOLrRAM BUNTE DR. WERNER KlNZEBACH _

D-βΟΟΟ MÜNCHEN 4O. BAUERSTRASSE 22 · FERNRUF (O89; 37 68 83 - TELEX S2152O8 ISAR D POSTANSCHRIFT: D-8OOO MÜNCHEN 43. POSTFACH 7βΟ

!•Tünchen, den 26. November 1976 M/17 235

ORONZIO DE NORA IMPIANTI ELETTROCHIMICI S.p.A. Via Bistolfi 35

20134· Mailand/Ital ien

Elektrolysevorrichtung χιηά Elektrolyseverfahren

Die Erfindung betrifft eine Zlektrolysevorricntung (Elektrolysezelle), bei der in einen. Anodor.abteil befindliche Metallanoden (vorzugsweise aus Titan), 'lie nit einen, elektrisch leitenden, elektrokatalytischen übersu¹? versehen sind, Metallkathoden (vorzugsweise mit Diaphragma überzogen), die sich ir einem Kathodenabteil befinden, gegenüberstehen- Die Anoden sind durch eine -Trennwand, hinter vrelcher der Anolyt nach unten rezirkulieren kann, von einer öffnungsfreien Trennwand aus Ventilmetall (valve metal) in Abstand gehalten . Die im Anodenabteil aufsteigenden Anodengase strömen in einen Solebehälter, der sich oberhalb des Anodenabteils in der Nähe von

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dessen Mitte befindet_s und der Ar.olyt rezirkuliert in der Nähe •mindestens eines Endes des Anodenabteils wieder nach unten. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren._s das zu einer Zirkulation vom Vorder- zum Rückteil des Anodenabteils und von der Mitte zu den Seiten des Anodenabteils führt.

Die Erfindung betrifft somit Elektrolysezellen und Elektrolyseverfahren, die beispielsweise für die Elektrolyse von Alkalimetallhalogenide]! , wie Lithium- , Natrium- und Kaliuiiiehloriden, -bromiden und -jodiden und - allgemeiner ausgedrückt - für die Elektrolyse von Halogeniden und für die Elektrolyse anderer Salze, die unter Elektrolysebedingungen elektrolytisch zersetzt werden, für die Herstellung von Chloraten oder Perchloraten, für die Elektrolyse von'Chlorwasserstoffsäure zur Herstellung von Wasserstoff und Chlor, für die Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff, für die Elektrolyse von Natrium- und Kaliumsulfat, zur Herstellung von Ätznatron oder Ätzkali und Schwefelsäure, für die Elektroosmose und Elektrodialyse ₃ für organische Oxidations- und Reduktionsreaktionen und für andere Verfahren, die durch Elektrolysereaktionen durchgeführt werden können, eingesetzt werden.

Die Zelle und das Verfahren werden unter Bezugnahme auf die Elektrolyse von Natriumchlorid zur Herstellung von Chlor und Ätznatron beschrieben, jedoch dient dies lediglich zur Erläuterung der Erfindung. Die erfindungsgemäße Elektrolysevorrichtung wird im übrigen anhand einer bipolaren Zelle aus mehreren Einheiten beschrieben, jedoch liegt es auf der Hand, daß sie auch in Form einzelner Einheiten entweder getrennt oder durch Zwischenverbindungen miteinander verbunden betrieben werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung neuer Elektrodentypen und Elektrolysezellen, bei denen die Anoden- und Kathodenreaktionen mit einem besseren Wirkungsgrad als bei den Elektrolysezellen des Standes der Technik durchgeführt wer-

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den können, die leichter und kostensparender konstruiert und in Be-trieb gehalten v/erden können und zwischen den Demontagen zum Auswechseln des Diaphragmas und anderen Reparaturen eine längere Betriebsdauer als die Elektrolysezellen des Standes der Technik erlauben. Die Erfindung soll auch Slektrolysezellen schaffen, die zu einer erhöhten Elektrolytrezirkulation im Anolytabteil führen, als dies bei den Elektrolysezellen des Standes der Technik der Fall ist. Die Erfindung soll darüber hinaus eine Elektrolysezelle und ein Elektrolyseverfahren schaffen, bei der die Eiektrolytzirkulation durch die Zelle in-sämtlichen Zellen zu einer gleichmäßigeren Elektrolytzusammensetzung führt, als dies bei den Elektrolysezellen des Standes der Technik der Fall ist und die übliche Lebensdauer der Diaphragmen verlängert. Weiterhin soll eine Elektrolysezelle geschaffen werden, bei der dem Elektrolyten Diaphragmamaterial zugesetzt und durch die Elektrolysezelle zirkuliert werden kann, um je nach Bedarf zusätzliches Diaphragmamaterial auf dem Diaphragma abzuscheiden, sowie eine Vorrichtung, die derartige Zusätze ermöglicht. Es sollen eine Elektrolysezelle und ein Verfahren geschaffen v/erden, bei dem der Elektrolyt durch die Anodengase im Elektrodenzwischenspalt zwischen den Anoden und Kathoden und innerhalb der hohlen Anodenfinger oder -wellen durch die Anodengase nach oben und hinter den Anoden nach unten zirkuliert und gegen die Mitte der Zelle hin nach oben und gegen mindestens eine Seite der Zelle hin nach unten rezirkuliert wird, um hierdurch eine Zirkulation des Elektrolyten von der Vorder- zur Rückseite und von der Mitte nach den Seiten jeder Zelleneinheit zu schaffen. Es sollen eine Elektrolysezelle und ein Verfahren geschaffen werden, bei der den Anodengasen ein größerer Raum zur Verfügung steht, um unter minimaler Behinderung aus dem Elektrolysespalt und aus der Zelle zu entweichen, wodurch eine erhöhte Zirkulation des Elektrolyten in der Zelle erreicht werden soll. Darüber hinaus sollen öffnungsfreie Metalltrennwände zwischen den Zelleneinheiten einer bipolaren Zelle vorgesehen werden₃ wobei die Trennwände an der Anodenseite gegenüber Anodenbedingungen nicht

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korrosiv und/an der -Kathodenseite gegenüber Kathodenbedinöungen nicht korrosiv sind. Im übriger, soll eine Elektrolysezelle, bei der die Anoden und Kathoden auf den Anoden- und Kathodenträgern einzeln montiert v/erden können, sowie ein Verfahren geschaffen werden.

Die Zeichnungen erläutern eine Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen bedeuten: ·

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer bipolaren Zelle im wesentlichen entlang der Linie 1-1 gemäß Fig. 3;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht mit weggebrochenen Teilen und weggelassenen Partien der in Fig. 1 erläuterten Zelle;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in den Figuren 1 und 2 erläuterte bipolare Zelle, wobei Teile der Zelle weggelassen sind;

Fig. 4 eine, vergrößerte, geschnittene Aufsicht auf einen Teil der bipolaren Zelleneinheit am Anodenende der Zelle, die eine Zwischentrennwänd zeigt;

Fig. 5 eine Aufsicht auf einen Querschnitt durch einen Teil einer bipolaren Zelleneinheit'am Kathodenende der Zelle, die eine Zwischentrennwand zeigt;

Fig. 5a eine perspektivische Teilansicht von zwei Zelleneinheiten, wobei Teile weggebrochen sind;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht der in jeder Zelleneinheit verwendeten Zuführungseinrichtung;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Solespiegel-Ausgleichsvorrichtung und des Solespiegelanzeigers;

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Fig. 3 (Blatt 3) eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kathodenendrahnens; .

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Kathodenfingers;

Fig. 10 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kathodenfingerendesj im wesentlichen entlang der Linie 10-10 gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine Aufsicht auf einen Querschnitt durch einen Kathodenfinger j im wesentlichen entlang der Linie 11-11 gemäß Fig. 9;

Fig. 12 eine Vorderansicht eines Piathodenfingers;

Fig. 13 eine Aufsicht auf eine Anodenanordnung und

Fig. 13a einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 13;

Fig. l'i_t l4a und 15 Einzelheiten der Anodenwandkonstruktion;

Fig. l6 vertikal befestigte Stabanoden;

Fig. 17 eine Aufsicht auf einen Querschnitt durch das Anodenende einer modifizierten Zellenkonstruktion; und

Fig. l8 eine Aufsicht auf einen Querschnitt durch das Kathodenende der modifizierten Zelle gemäß Fig. 17.

Die erfindungsgemäße bipolare Zelle umfaßt mehrere rechteckige Zelleneinheiten la- - Ib - Ic - lh - Ii - Ij - Ik usw. (Fig. 2). Die Anzahl an Zelleneinheiten kann je nach der gewünschten Kapazität variieren. Die erläuterte Ausführungsform besteht aus zehn bipolaren Zelleneinheiten, einem Anodenendelement und einem Kathodenendelement, also elf einzelnen Zelleneinheiten in

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bipolarer Verbindung. Die Anzahl derartiger Einheiten kann größer oder kleiner als erläutert sein. Jede Zelleneinheit weist einen Solebehälter 1Oa₅ 10b, 10c, 1Od₃ ICe₃ 1Oi _s 10:, !Ok, auf, die vorzugsweise auf deren Oberteil (Fig. 3) befestigt sind, obgleich die Solebehälter oberhalb der Zelleneinheiten aufgehängt und hiermit verbunden sein können. Jede Zelleneinheit kann als einseine unipolare Zelle gebraucht werden und man kann Stroinverb indungen zwischen einer oder mehreren getrennten unipolaren Zelleneinheiten vorsehen. Jede Zelleneinheit ist in einem rechteckigen Metallrahmen 2 eingebaut, der mit Endflanschen 2a (Fig. 4, 5 und 5a) versehen ist, die an gleiche Endflansche der benachbarten Zellenrahmen 2 angrenzen. Zwischen den Flanschen jeder mittleren Rahmeneinheit sind isolierende Dichtungen 2b angeordnet, die zusammen mit den langen Schrauben 4 die montierten Zelleneinheiten in fluid-dichter Verbindung halten. Der Rahmen 2 des Anodenendelements Ik ist an der Anodenendplatte 3a angeschweißt oder mit dieser auf andere Weise" verbunden, wie dies in Position 2c in der Fig. 4 dargestellt ist. Die an das Kathodenendelement la anliegenden Flansche 2a des rechteckigen Rahmens 2 grenzen gegen einen mit einem Flansch versehenen Kathodenendrahmen 2d an, wobei sich eine isolierende Dichtung 2b zwischen jedem Flanschsatz.2a befindet, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Der mit einem Flansch versehene Kathodenendrahmen 2d ist an der Kathodenendplatte 3c angeschweißt oder auf andere Weise befestigt.

Die Anordnung der Zelleneinheiten wird durch mehrere lange Schrauben 4 zusammengehalten, die mit Kunststoffhülsen 4c überzogen und von den Endplatten 3s. und 3c in geeigneter Weise isoliert sind. Das Kathodenende einer jeden Langen Schraube 4 ist mit Federringen 4a und abnehmbaren Muttern 4b versehen, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die langen Schrauben sind von den rechteckigen Rahmen 2 und den Flanschen 2a in Abstand gehalten.

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Die Zwischeneinheiten der erläuterter, bipolaren Zelle sind im wesentlichen alle gleich. Das Anodenendele:.ient und dan Kathodenendelement jeder Zellenanordnurig unterscheiden sich von den dazwischenliegenden Einheiten in der zur Befestigung der positiven elektrischen Verbindungen an Anodenende und der negativen Verbindungen an Xathodenende der Zellenanordnung erforderlichen Konstruktion, sowie in anderen, an den Endeinheiten erforderlichen Einzelheiten, wie dies insbesondere in den Fig. 4 und 5 erläutert ist.

In jeden rechteckigen Rahnen 2 sind mehrere Anoden 5 und Kathoden 6 untergebracht. Die Anoden 5 und Kathoden 6 liegen vorzugsweise in Form ineinandergesetster hohler Finger oder Wellen vor, wie dies in den Fig. 4 und 5 (ebenso Fig. 13, 17 und 18), erläutert ist; sie können aber auch in Forn flacher Platten vorliegen oder eine andere Gestalt aufweisen. Die Ilohlwellenform führt zu einer größeren Anoden- und Kathodenoberfläche in den Rahmen 2 als irgendeine andere Form. Die Anoden 5 können aus einen Metall gebildet sein, das Anodenbedingungen widersteht, wie Titan, Tantal, Zirkonium, Niob oder einem anderen Ventilmetall (valve metal) oder filmbildenden Metall, oder aus Legierungen dieser Metalle. Dort wo die Wände eines jeden Anodenabteils dem Anolyten und Anodenbedingungen ausgesetzt werden, sind sie mit einer korrosionsfesten Auskleidung 5a, wie Titan oder Tantal oder Legierungen davon, oder einem geeigneten Polyester oder einem anderen iiarzmaterial ausgekleidet. Das Titan, Tantal oder ein anderes Ventilmetall der Anoden 5 kann in massiver oder netzartiger Form, in Stab- oder Maschenform oder in einer anderen geöffneten Form vorliegen. Die Anoden sind entweder auf der Innen- oder Außenseite oder auf beiden Seiten der Hohlfinger 5 mit einem elektrisch leitenden, elektrokatalytischen überzug versehen, beispielsweise einem überzug, der ein Metall oder Metalloxid der Platingruppe, gewünschtenfalls zusammen mit Titan und/oder anderen Metallen oder -oxiden enthält, wie dies beispielsweise in den US-PSen 3 632 498 und 3 711 385 beschrieben ist.

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Die Kathodenfinger 6 sind vorzugsweise aus einen ''etallsieb 6a (Fig. 5 und 11) gebildet und stehen über ein "o*;-allstützsieb (metal screen backing) 6b hervor. Die Kathodenwellen oder -finger sind auf der Oberseite und den Boden mit einem F'etallsieomaterial verschlossen. Man kann auf die Hiebe 6a und 6b ein geeignetes Diaphragma aus Asbest oder einen ionen-perneablen Diaphragmamaterial aufbringen, um das Anodenabteil jeder Zelleneinheit vom Kathodenabteil abzutrennen. Geeignete Verstärkungen 6c können im Inneren der Siebkathodenfinger vorgesehen sein, um zu verhindern, daß sie zusammenbrechen, falls das Diaphragmamaterial durch Vakuum auf den Siebfingern abgeschieden wird. Das Diaphragmamaterial bedeckt die Seitenwände, sowie das Ober- und Unterteil der Kathodenfinger 6 und das Stützsieb 6b. Die Diaphragmen 6g 'sind in den Fig. 11 und 12 nur teilweise und schematisch durch die gestrichelten Linien gezeigt, jedoch liegt es auf der Hand, daß die Finger 6 und die Stützsiebe 6b vollständig mit Diaphragmen überzogen sind. Die Stützsiebe 6b sind von den Kathodenabteilendwänden 3c und 3f durch rückwärtige Stützsiebträger (back screen supports) 6h in Abstand gehalten. Bei Chlorat-, Perchlorat- oder anderen Elektrolyseverfahren, bei denen Diaphragmen nicht erforderlich sind, werden, die Diaphragmen weggelassen; für diese Verwendung v/erden vorzugsweise flache, massive Anodenplatten verwendet.

Beispielsweise zur Herstellung von Chlor trennen die Diaphragmen die Anolytabteile von den Katholytabteilen und halten die in jedem dieser Abteile gebildeten Gase voneinander getrennt, wie dies auf dem Gebiet der Diaphragmazellentechnik bekannt ist. Im Falle der Herstellung von Chlor und Ätzalkali aus einer Natriumchloridsole verhindern die Diaphragmen, daß sich das an der Anode freigesetzte Chlor mit dem an der Kathode gebildeten Natriumhydroxid und Wasserstoff vermischt. Dieser Zellentyp arbeitet beim Einsatz zur Herstellung von Chlor/Ätznatron üblicherweise bei einer Stromdichte von ungefähr 2045 A/m und einer Zellenspannung in den einzelnen Zelleneinheiten von ungefähr 3,40 bis 3,60 Volt. Die Anolytabteile werden vollständig

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mit Anolyt geflutet betrieben, mit Ausnahme von Anolytgasblasen, die sich unter der Zellenabdeckung bewegen können.

Die Anodenwellen oder -finger 5 und die einzelnen Kathodenfinger 6 werden getrennt hergestellt, montiert und an eine Anzahl von in Abstand gehaltenen Anodenträgerschienen 8b, bzv;. an die Kathodenstutzsiebe ob, angeschwellt. Die Anodenträgerschienen 8b werden r.ittels einer Serie in Abstand gehaltener Montageansätze aus Titan (titaniura assembly lugs) 8 mit Titanansätzen 7b verbunden, die ihrerseits mit der Titanauskleidung 5a der Anodenabteile verbunden sind. Dies geschieht vorzugsweise durch Schweissen. Hierdurch wird die getrennte Herstellung und Montage der■einzelnen Anoden und Kathoden, sowie die Ausrichtung (coalignrr.ent) der durch die Teile 7, 7a, 7b, 6f usv.^r. gebildeten, zerlegbaren (composite) Verbindungsstäbe, die sich zwischen den Ancden und Kathoden erstrecken, ermöglicht, was zu einer besseren Leitung und zur Verminderung Ohm¹scher Verluste In den Zellen führt.

Die Anodenendplatte 3a. ist mit einer Anzahl von Reihen kreisförmiger Öffnungen 3d versehen. Vormontierte, zusammengesetzte (composite) Verbindungsstäbe, die aus einem Stahlzapfen 7, einem Kupfereinsatz 7a und einem Titanansatz 7b bestehen und vorzugsweise durch Reibungsschweissen (friction welding) aneinandergeschweißt wurden, sind - wie In Fig. h dargestellt in öffnungen 3d eingeschweißt. Die Ti^anauskleidung 5a des Anodenabteils ist - wie in Fig. 4 dargestellt - an den Titanansätzen 7b angeschweißt und die Titananodenträger 8 sind an den Titanansätzen 7b angeschweißt. Anodenträgerschienen 8b, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der Anodenfinger erstrecken, sind mit Hilfe der Montageansätze (assembly lugs) 8 an den Titanansätzen 7b befestigt und- bilden eine Wand, die das Innere der Anodenabteile in einen vorderen Teil, der die Anodenfinger 5 enthält, und einen rückwärtigen Teil 5k hinter den Anodenfingern- aufteilt. Der Anolyt, der durch den Gashebeeffekt

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der Anodengase im vorderer. Teil des Ar.cäenabteJ Is in den oberen Bereich der Anodenfinger 5 gefürcert vmrde, kann in den Raunen 5k in das untere Teil des Anodenabteils rezirkuliert werden. Zwischen den Anodenträgern 8 und den Anodenträgerschienen 3b ist ein schraaler Spalt Sa freigelassen, der gemeinsam mit den Öffnungen zwischen den in Abständen angeordneten Montageansätzen 8 einen begrenzten Anolytfluß zwischen dem Vorder- und Rückteil der Anodenabteile erlaubt. Die Spalte 8a und die Räume zwischen den Montageansätzen 8 sind im Vergleich zu den massiven Bereichen der Anodenträgerschienen und den Montageansätzen 8 relativ klein. Das Verhältnis von massiven Wänden 8b zu den Öffnungen 8a beträgt ungefähr 6:1. Dieses Verhältnis ist- jedoch nicht kritisch, und das Verhältnis zwischen der massiven Fläche und der offenen Fläche der Trennwände kann etwas größer oder kleiner sein.

Die maschigen Titanfinger 5 sind an jeder Seite der Basis der Finger 5 an die Anodenträgerschienen 8b angeschweißt. In Fig. 4 sind nur zwei Anodenfinger 5, eine Anodenfingerendwand 5b und zwei Anodenmontageansätze 8 gezeigt, jedoch liegt es auf der Hand, daß sich die Serie aus Anodenfingern 5 von Seite zu Seite jeder Zelleneinheit erstreckt, wobei sich an jedem Ende der Serie aus Anodenfihgern 5 ein Endfinger 5b befindet, wie dies in den Fig. 4 und 13 dargestellt ist und daß sich entsprechende Kathodenfinger 6 zwischen jedem Anodenfinger 5 erstrecken, wie dies in größerem Maßstab in den Fig. 4 und*5 erläutert ist.

Die Anodenträgerschienen 8b schaffen eine Wand zwischen dem hohlen Innejiraum der Anodenfinger 5> wodurch ein Teil des Elektrolyten, der durch die aufsteigenden Anodengasblasen (Chlor) im Elektrodenzwischenspalt 5c und im Inneren der hohlen Anodenfinger 5 nach oben getragen wird, in den Räumen 5k hinter der Wand aus Schienen 8b nach unten in die unteren Teile der Anodenabteile rezirkuliert wird, wodurch vom Vorder- zum Rückteil jedes Anodenabteils eine Auf- und Abwärtszirkulation

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geschaffen wird. Die offenen Bereiche in der V,'and erlauben in gewissem Umfang einen ElektrolytenausgleichsfluL zv: ic eher, den rückwärtigen Teil 5k und dem Vorderteil des Anoder.abteils, sie beeinträchtigen jedoch nicht die Auf- und Abwärtsrezirkulation des Anolyten. Die höhere Stromdichte, bei der diese Zellen betrieben werden, führt zu einem größeren Blasenvolumen im Vorderteil des Anodenabteils, was zu einem heftigen Aufwärtsfluß des in diesem Teil des Anodenabteils enthaltenen Elektrolyt führt und eine Abwärtsbewegung des Elektrolyten im rückwärtigen Raum 5k einleitet.

In jeder Zelleneinheit ist die Basis jedes Siebkathodenfingers über einen konisch erweiterten Teil (flared portion) 6d, der auch an mehrere kurze Stahlstäbe 6e angeschweißt ist (vgl. Fig. 9 bis 11), an einem Kathodenstützsieb 6b angeschweißt. Runde Stahlstäbe 6f sind, vorzugsweise durch Reibungsschweissen, an den kurzen Stahistäben Ce angeschweißt, ein Kupferzapfeneinsatz 7a ist vorzugsweise am Ende jedes Stahlstabs 6f reibungsverschweißt, und für die mittleren Zelleneinheiten ist ein Titanansatz 7b, vorzugsweise durch Reibungsschweissen, am Kupferzapfeneinsatz 7a angeschweißt. Die runden Stahlstäbe 6f sind in Löcher eingeschweißt, die in den mittleren Trennwänden 3f der mittleren Zelleneinheiten (Fig. 4 und 5) vorgesehen sind und die Titanauskleidung 5a auf der Anodenseite der mittleren Trennwand 3f ist an die Titanansätze 7b angeschweißt.

Die Kathodenfinger 6 sind dann an den kurzen Stahlstäben 6e und am Stützsieb 6b angeschweißt und die Anodenfinger 5 sind mittels der Montageansätze 8, die von den Anodenträgerschienen 8b ausgehen, an den Titanansätzen 7b angeschweißt oder in anderer Weise verbunden.

Die Titanauskleidungen 5a und die Titanansätze 7b führen zu einer vollständigen Abtrennung der Anodenabteilungen von der stählernen Anodenendwand 3a und von den stählernen Wänden 3f von jeder der dazwischenliegenden Trennwände zwischen den mitt-

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leren Zelleneinheiten. Die Auskleidung 5a und die Ansätze 7b schaffen eine durchgehende, öffnungsfreie Titanv/and kriechen den Anodenabteilen und der. Kathodenabteilen ur.'i hindern den Anolyten und die Anodengase daran, mit den stählernen Endwänden 3a. und den dazwischenliegenden stählernen V.'^:inüen 3f in Kontakt zu gelangen. Die an die runden Stahlstäbe 6f angeschweißten mittleren Wände 3f schaffen eine durchgehende, öffnungsfreie Stahlwand zwischen den Kathodenabteilen und der Rückseite der Titanauskleidungen 5a und verhindern, daß Katholyt oder Katholytprodukte mit den Titanauskleidungen der Anodenabteile in Kontakt gelangen. Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 11 sind die Titanauskleidungen 5a nicht an den stählernen Rückwänden 3a oder 3f angeschweißt und der Strom fließt im wesentlichen zwischen den Zeileneinheiten entlang den reibungsverschweißten, zusammengesetzten Verbindungen 6e, 6f, 7a und 7b.

An der endständigen Kathodenendeinheit, die in Fig. 5 dargestellt ist, erstrecken sich die Stahlstäbe 6f in Öffnungen 3e durch die Kathodenendplatte 3c und sind hierin verschweißt. Kathodenstützsiebträgerschienen 6h erstrecken sich zwischen den mittleren, stählernen Trennplatten 3f, der endständigen Kathodenendplatte -3c und den Kathodenstützsieben 6b in jedem Kathodenabteil, um die Kathodenstützsiebe zu tragen und hinter den Sieben 6b einen Raum zum freien Ausströmen von Katholytflüssigkeit und Wasserstoff in den rückwärtigen Teil der Kathoden zu schaffen. Die Kupferzapfen 7a verhindern, daß Wasserstoff durch die stählernen Kathodenstrukturen in die Titanstrukturen der Zelle wandert, was zur Bildung von Titanhydrid und schließlich zur Zerstörung der Zelle führen würde.

Wie zuvor beschrieben, ist das Innere jedes Anodenabteils mit einer Auskleidung 5a aus Titan oder einem anderen Auskleidungsmaterial, das gegenüber anodischen Bedingungen widerstandsfähig ist, versehen. Die Seitenwände 5b an jedem Ende der Anodenwel-

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len 5j das Innere der Rahmen 2 und die Anode-r. ur.d alle Verbindungen innerhalb des Ancder.aiL-teils si na aus Titan eier einem anderen Ventilmetall hergestellt, das sich über mindestens einen Teil der Plansche 2a erstreckt.

Das Innere der Kathodenabteile, die Kathoden als solche, das Stützsieb für die Kathoden und dergleichen, bestehen vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen Eisenmetall, das gegenüber Kathodenbedingungen widerstandsfähig ist.

Zur Herstellung von Chlor trennen die Diaphragmen auf den Kathoden und den Xathodenstützsieben jede Zelleneinheit in ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil und erlauben den Fluß des Elektrolyten durch die Diaphragmen, wobei an den Kathoden Wasserstoff unter Bildung von V/asser st off gas freigesetzt wird und die Natriumionen, die sich mit den OH -Ionen unter Bildung von Natriumhydroxid verbinden, und Chlor an den Anoden freigesetzt werden.

Die mittleren, stählernen Trennwände 3- und die Titanauskleidungen 5a schaffen öffnungsfreie Trennwände zwischen jeder der mittleren Zelleneinheiten Ib, Ic usw. Das Anodenendelement Ik ist in gleicher Weise mit Titan 5a ausgekleidet, während die Kathodenendplatte 3c und das Kathodeninnere der Kathodenendeinheit aus Stahl oder einem anderen Eisenmetall bestehen. Wenn man Chlorate, Perchlorate usw. herstellt, werden die Diaphragmen weggelassen, jedoch ist der Betrieb der Zelle im übrigen gleich.

Die Sole wird durch die Soleverteiler 9 oder 9a, die mit einer Soleeinspeisungsquelle 9f verbunden sind (Fig. 2) in jede Zelleneinheit la, Ib, lc, Ij, Ik eingeführt. Der Verteiler 9a wird zur Befüllung und zur Aufnahme des Betriebs der Zelle mit ungesättigter Sole, zur Reinigung der Zellen während einer Stillegung und als Versorgungshilfsleitung im Falle eines Versagens oder einer Verstopfung des Zuflusses an gesättigter Sole

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durch den Soleverteiler 9₅ gebraucht. Der Verteiler 9 wird für den normalen Betrieb mit gesättigter CoIe gebraucht. ')ie Verwendung ungesättigter Sole während des Anfahrens verhindert eine Kristallisation von Salz in den Zellen, den Zuführungsleitungen und dergleichen, bis die Zellen ihre normale Betriebstemperatur erreicht haben. Der Solespiegel in den Solebehältern während eines normalen Betriebs ist durch die Linie 9g (Fig. 1) dargestellt, und der Soleanfahrspiegel ist durch die Linie 9h gezeigt. Von den Verteilern 9 oder 9a fließt die Sole durch Soleeinspeisschläuche ?b oder Qc in Soleeinspeistrichter 9d in jedem der aus Glasfaser verstärktem Polyester hergestellten Solebehälter 10a, 10b, 10c, 10h, 10g und 10k, die oberhalb des Oberteils jeder der Zelleneinheiten la, Ib, lc, Ii, Ij und Ik angeordnet sind. Die Soleeinspeisschläuche sind mit Abschließklammern etc. versehen. Die Soleeinspeistrichter oder Tauchrohre 9d erstrecken sich durch den Solebehälter bis angenähert zum Boden jeder Zelleneinheit la, Ib usw., wie in Fig.l dargestellt, so daß die frische Sole an oder unter das Unterteil der Anodenfinger 5 befördert wird. Die Anodenfinger 5 und die Kathodenfinger 6 erstrecken sich angenähert vom Oberteil bis zum Unterteil der Anoden- und Kathodenabteile, sind jedoch eine kurze Strecke vom Unter- und Oberteil dieser Abteilungen entfernt, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, um die Zirkulation und Rezirkulation des Elektrolyten in den Zelleneinheiten zu erlauben und um das Entweichen der Anoden- und Kathodengase zu ermöglichten.

Jeder der Zellenbehälter 10a, 10b, 10c usw. ist durch Solebehälterverbindungen 11a und lib an jedem Ende und durch eine Gassteigleitung 11 in der Mitte mit seiner entsprechenden Zelleneinheit la, Ib,.. lc usw., verbunden. Das Unterteil der Gassteigleitung 11 ist bündig mit.dem Oberteil jedes Anodenabteils und das Oberteil erstreckt sich bis nahe zum Normalbetriebs-Solespiegel oder kurz darüber, so daß die Hauptmenge des Chlors (oder anderer Anodengase) durch die mittlere Verbindung in die Solebehälter fließt. Die Verbindungen lla und 11b erstrecken

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sich eine kurze Strecke unterhalb des Oberteils der Anodenabteile und in die Sole in gefluteten Anolytabteil. Frische .TcIe fließt durch den Einspeistrichter 9d und die Verbindungen lia. nach unten und rezirkulierte GoIe fließt durch die Verbindungen lla und 11b in die Anodenabteile nach unten, so daß während des Betriebs an jedem Ende der Zelleneinheiten la, Ib, Ic und dergleichen, eine ständige Rezirkulation von Sole und Anolyt nach unten und, zusammen mit Chlor, durch die Gassteigleitung in der Mitte jedes Solebehälters 10a, 10b usw. nach oben erfolgt, wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 angezeigt ist. Gleichzeitig wird eine Rezirkulation des Anolyten von der Vorder- zur Rückseite jedes Anodenabteils der Zelleneinheit la, Ib, Ic usw. geschaffen, und zwar durch die Chlorgasblasen, die in den Elektrodenzwischenspalten 5c zwischen den Anoden 5 und den mit Diaphragma überzogenen Kathoden 6 und in den Räumen 5d innerhalb der hohlen Anodenfinger 5 aufsteigen und die den Anolyten in das Oberteil der Anodenabteile tragen, wo sich ein Teil des Anolyten von den Gasblasen trennt und nach unten in die Räume 5k hinter den Anodenträgerschienen 8b fließt, wie dies durch die Pfeile in der aufgeschnittenen Zelle Ii in Fig. 2 dargestellt ist.

Beim Erreichen des Oberteils des Anodenabteils entweicht die Hauptmenge der Chlorgasblasen durch die Gassteigleitung 11, wodurch auf den in der Gassteigleitung 11 befindlichen Elektrolyten ein nach oben gerichteter Schub .erteilt wird. Der Elektrolyt steigt mit dem Gas in das Oberteil der Steigleitung 11 auf und fließt in die Elektrolytwanne in den Solebehältern 10a, 10b usw.über, wodurch sich das Chlorgas von der Sole trennt. Gleichzeitig bewegt sich ein äquivalentes Volumen an Elektrolyt durch die Verbindungen lla und 11b nach unten und tritt in der Nähe der Seitenwände in das Anodenabteil ein.

Der gestrichelte Kreis lla in Fig. 5 zeigt unter bezug auf die Breite des Anodenabteils den angenäherten Standort der absteigenden Verbindung lla.

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Auf diese Weise wird eine Zirkulationstev.^Ter;ur.~ des Elektrolyten zum Anodenabteil und den hiermit zusammenwirkenden CoIebehälter hin und von dieser, v.'eg geschaffen. Diese Bewegt; führt im Zusammenwirken mit der Rezirkulationsbewegung des Anolyten innerhalb einer jeden Anodenabt ellung, Vielehe das Ergebnis der Aufteilung des Anodenabteils durch die von den Anodenträgerschienen 8b gebildete Trennwand in einen vorderen Teil darstellt und die vom Auf'wärtsfluß des Gases und des Anolyten beeinflußt ist, sowie der Auftrennung in einen rückwärtigen Teil 5k (Fig. 4), indem der in das Oberteil des' Anodenteils geförderte Anolyt zum unteren Dereich des Abteils rezirkuliert wird, zu einer intensiven Rezirkulation des Anolyten von den Nahbereichen der Seitenwände nach der Mitte des Anodenabteils hin und durch die Solebehältersteigleitung 11 und die Fallrohre 11a und 11b, sowie von der Vorder- zur Rückseite oder von der Ober- zur Unterseite des Anodenabteils .

Eine derartige Rezirkulierung weist viele Vorteile auf; die Zusammensetzung und Temperatur des Anolyten werden in der ganzen Zelle im wesentlichen gleichmäßig gehalten, die zwei Rezirkulieru-ngsbewegungen erleichtern die schnelle Entfernung der Gasblasen aus dem Elektrodenzvrischenspalt und ihre Abtrennung vom Elektrolyten und erlauben die vollständige Ausnutzung des Aufwärtsschubs, der dem Elektrolyten durch die aufsteigenden Gasblasen versetzt wirdj die durch die Einspeistrichter 9d als Ausgleich für den während des Betriebs der Zelle durch das Diaphragma in die Kathodenabteile perkolierten Elektrolyten eingespeiste frische Sole wird sofort in den Kreislauf hineingezogen. Auf diese Weise kann die Zelle bei sehr hohen Stromwirkungsgraden hohe Stromdichten aushalten.

Als Alternative für die erläuterte Ausführungsform können die Solebehälter 10a, 10b, 10c usw. durch einen einzelnen Solebehälter für mehrere Zelleneinheiten la bis Ik ersetzt sein. In

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diesem Falle können die Gassteigleitungen (gas risers) 11 von jeder Zelleneinheit mit einer gemeinsamen Sammelvorrichtung verbunden sein, die sich in den Solebehälter bis zu einer './S:\e erstreckt, die nahe bei oder gerade oberhalb des normalen Solespiegels liegt, während, die Fallrohre 11a und 11b für jede Zelleneinheit von einem geneinsamen Verteilerrohr ausgehen können, das mit dem Unterteil des Solebehälters verbunden ist, um den Elektrolyten zurückzuführen.

Die Verbindungen 11a und 11b können sich alternativ in das Unterteil des Anodenabteils oder in seine Nähe erstrecken, während die Gassteigleitungen 11 so vertikal wie möglich und frei von engen Biegungen oder horizontalen Abschnitten sein sollten. Das Oberteil der Anodenabteile kann auch leicht nach oben zur Gassteigleitung geneigt sein, ur. die Entfernung der Gasblasen, die den oberen Teil der Abteilung erreichen, zu begünstigen.

Ein weiterer Vorteil der erfindurgsgemäßen Zelle liegt darin, daß die intensive Rezirkulaticnsbewegung des Anolyten es gestattet, daß das Diaphragmamaterial, wie beispielsweise Asbestfasern oder »-pulver, in Suspension gehalten wird. Die auf den Kathodensieben abgeschiedenen Diaphragmen unterliegen der Abnutzung und Verschlechterung. I>ei den Diaphragmazellen des Standes der Technik ist es erforderlich, nach jeweils drei bis sieben Monaten Betrieb das Asbestdiaph,ragrna vollständig zu erneuern. Bei der erfindungsgemäßen Zelle ist es möglich, eine bestimmte Pienge Asbestmateriai entweder ir. Paser- oder in Pulverform periodisch oder jeweils wenn erforderlich, in den Anolyten einzuführen. Die so eingeführten Asbestfasern werden im Anolyten in Suspension gehalten und werden langsam auf den Diaphragmen, insbesondere an Steilen, an denen die Porosität größer ist, abgeschieden. Auf diese Weise werden begrenzte erschöpfte Bereiche des Diaphragmas, kleine Löcher und dergl., mit einer zμsätzlichen Schicht aus Asbestmaterial überzogen, was

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dazu führt j daß eine unbehinderte Erosion der Diaphragmen bis zu ihrem irreversiblen Jruc. vermieden v.-ird und während des normalen Zellenbetriebs eine originale Diaphracmaporosität aufrechterhalten wird.

Am Ende jedes Solebehäiters 1Oa₃ 1Ob₃ 10c usw. sind mit einem Verschluß versehene Diaphragmazuführungseinlässe 13 vorgesehen, durch die in dem Maße neues Diaphragmamaterial in die Zelleneinheiten eingebracht werden kann, indem die Diaphragmen während des Betriebs erodiert oder verschlechtert werden. Das Diaphragmamaterial wird durch die Einlasse 13 in Form einer Aufschlämmung oder in Form feuchter, massiver Stangen eingeführt und durch die rezirkulierende Sole über die Verbindung 11a nach unten getragen, und zwar unterhalb des Bodens der mit Diaphragma überzogenen Kathoden; anschließend wird das Diaphragmamaterial nach oben entlang den Kathodenfingern 6 und den Kathodensieben 6b rezirkuliert, wo es sich auf irgendeinem Teil des Diaphragmas abscheidet, auf dem mehr Diaphragmamaterial benötigt wird, um die poröseren Bereiche, die sich in den Diaphragmen gebildet haben, zu reparieren.

Aus den Solebehältern 10a, 10b, 10c usw. strömt das von der Sole abgetrennte Chlor durch Chlorauslässe 14 aus jedem Solebehälter in 'ein Chlorsammeirohr l4a, das zu einem Chlorsammelrohrauslaß l4b führt, welches mit einem Chlorgewinnungs- oder -beseitungssystem verbunden ist.

Während die erschöpfte Sole durch die auf den Kathoden 6 und den Kathodenstutzsieben 6b befindlichen Diaphragmen hindurchströmt,wird an den Kathoden Wasserstoff entwickelt, und die Natriumionen verbinden sich mit den OH -IoTien unter Bildung von Natriumhydroxid. Das Natriumhydroxid fließt aus jeder Zelleneinheit la, Ib, Ic usw. durch einen Ätzalkaliauslaß 15, der an das Unterteil jeder Kathodenkammer in den Zelleneinheiten angrenzt, hindurch und in drehbare, umgekehrte, U-förmige Ätzalkaliflüssigkeitsauslaß- oder -Überlaufrohre 15a, die das

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Ätzalkali In einen Zellenflüssigkeitstrog 15b ablassen, aus dem es In ein A'tzalkaligewinr.ungs- oder -beseitigungssystem fließt. Die Stellung, in die die umgekehrt U-formigen, drehbaren Rohre 15a gedreht werden, bestimmt den Katholytsplegel in jeder der Zelleneinheiten la, Ib, Ic₃ usw. und regelt den AnolytfluPj durch die Diaphragmen, der von der hydrostatischen Druckdifferenz durch die Diaphragmen abhängt. Im Kathodenabteil jeder der bipolaren Einheiten freigesetzter und von der Katholytflüssigkeit abgetrennter Wasserstoff strömt durch einen Wasserstoffkanal 1^c entlang dem Oberteil jedes Kathodenabteils bis zum Ende der Zelleneinheiten Ib, Ic, usw., wo er unter Ablenkplatten l4d und durch öffnungen (nicht dargestellt) in eine Wasserstoffablaßkamraer 16 (Fig. 1) und durch eine Öffnung im Oberteil der' Kammer 16 in ein Wasserstoffauslaßrohr 16a und Rohre l6b zu einem Wasserstoffsammeirohr l6c und anschließend zu einem Ciex^innungssystem strömt. Der Wasserstoffauslaß der Zwischenelemente befindet sich am Ende einer jeden Zelleneinheit. Jedes der Wasserstoffauslaßrohre 16b ist nit einem Teilstück 16i) aus Pyrex.-Glas versehen, das eine überwachung des Wasserstoff stroms erlaubt und das VJa ss er st of fat laß sy π tem von den Zellenströmen isoliert. Der Wasserstoffauslaß für das endständige Kathodenendelement befindet sich auf der Seite des Kathodenendelements und ist bei Punkt l6d (Fig. 3) angezeigt. Der Wasserstoff aus der endständigen Kathodenkammer in der Zelleneinheit la fließt vom Mittelteil der Zelleneinheit durch die Auslässe 16g im Kathodenendelement in den Wasserstoff sammler loh, der mit dem sich zwischen dem Mittelteil der Kathodenendplatte 3c und den Wasserstoffauslaßrohr Iod für die endständige Kathodeneinheit verbundenen Verlängerungsrohr l6f in Verbindung steht.

Sin Rückführungskanal 20 für die Katholytflüssigkeit (Fig. 1 und 5a) erstreckt sich von der "Wasser st off ab laß kammer 16 am Oberteil jeder Zelleneinheit in den unteren Teil einer jeden Katholytkammer, um irgendwelche Katholytflüssigkeit im Wasserstoff ablaßstrom in die Kathodenabteile zurückzuführen. Im Katho·

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denendelement leitet ebenfalls ein Rückführungskanal 20a für Katholytflüssigkeit in der Mitte dieses Elements die Katholytflüssigkeit in das Kathodenabteil im Kathodenendelernent.

Fig. 5a zeigt einen Teil zweier mittlerer Zelleneinheiten, bei denen die Einheit Ib eine im wesentlichen vollständige Einheit darstellt und die Einheit Ic teilweise aufgeschnitten ist, um die Innenkonstruktion zu zeigen. Die Einheit Ic zeigt lediglich die mit Diaphragma überzogenen Kathoden 6 mit dem Stützsieb 6b und den Trägern 6h, die das Stützsieb 6b vom stählernen Teil einer mittleren Trenn- und Stützplatte 3f in Abstand halten. Die Einheit Ic zeigt die ineinandergesetzten Anodenfinger 5 aus Titan und die Kathodenfinger 6. Durch den Wasserstoffkanal iHc strömt Wasserstoff in die Wasserstoffablaßkammer 16, aus der er in das H_?-Auslaßrohr l6a, das mit einem Teilstück aus Pyrex-Glas l6i versehen ist, strömt und die Katholytflüssigkeit fließt in den Katholytflüssigkextsrückführungskanal 20.

Jedes Anodenabteil ist mittels Auslaßrohren 17a (Fig. 1, 4 und 7) aus jeder Zelleneinheit mit dem sich entlang der ganzen Zelle erstreckenden Ausgleichssammelrohr 17 verbunden. Jedes Auslaßrohr l?a weist ein isolierendes Verbindungsrohr 17e (Fig. 7) auf, das durch das Mundstückelement (element nozzle) I7f in das Anolytabteil hereinragt, um die Titanauskleidung 5a des Anolytabteils vor elektrolytischer Korrosion zu schützen. In der Nähe jedes Endes des Sammelrolmes 17 erstrecken sich Solespiegelanzeigerohre 17b, die mit durchsichtigen oberen Teilen 17c aus Pyrex-Glas oder einem anderen geeigneten Material versehen sind, nach oben und sind durch Verbindungsstücke 17d in die Solebehälter 10b und 1Oj hineinverbunden. Durch das Sammelrohr 17, das mit jeder Zelleneinheit la, Ib, lc, usvi. verbunden ist, wird sichergestellt, daß in jeder Zelleneinheit der richtige Solespiegel aufrechterhalten wird.

Am Anodenende der Zelle sind positive Verbindungsendstücke 18a, 18b und l8c zur Verbindung mit einer geeigneten Gleichstrom-

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quelle angeordnet , und an dein Kathodenende der Zelle sind negative Verbindungsendstücke l3d, l8e und l8f vorgesehen. .

Fig. 13 zeigt eine Aufsicht auf die Anodenfinger 5 und die Titananodenendfinger 5b,und zwar se wie sie in jeder Zelleneinheit angeordnet sind, und 7 ig. 13a stellt einen vergrösserten Ausschnitt dar, der die·durch die Anodenträgerschienen 8b und die Montageansätze S, sowie die Spalte 3a gebildete Trennwand darstellt.

Die Pig. 14 und I¹Ia erläutern die aus Strecknetallplatten" bestehenden , vernetzttypigen Anoden 5, welche aus Titan₅ Tantal oder einem anderen Ventilmetall hergestellt und mit einem elektrisch leitenden, elektrokatalytischen überzug (in den Zeichnungen nicht dargestellt) auf mindestens einer Seite der Anode versehen sind. Die überzogene Seite jeder Anode befindet sich vorzugsweise gegenüber einer mit Diaphragma überzogenen Kathodenoberfläche 6, wobei sich dazwischen der Elektrodenzwischenspalt befindet. Diese Anoden weisen diamantförnige öffnungen 5e auf, bei denen der unten befindliche mittlere Bereich 5g jeder diamantförmigen öffnung sich hinter der vertikalen Mittelebene der Anode und der obere Mittelbereich 5h jeder diamantförmigen Öffnung vor der vertikalen Mittelebene der Anodenoberfläche befinden. Die Ecken jeder diamantförni- ~en Öffnung liegen angenähert in der vertikalen Ebene der Anode, Die untere Hälfte 5g jeder diamantformigen Öffnung ist zur Kathode C hin (Fig. l4a) geneigt oder verschoben, wogegen die obere Hälfte 5h jeder diamantförmigen öffnung von der Kathode C weggeneigt oder verschoben ist, so daß die in der unteren Hälfte der und unterhalb jeder diamantförrnigen Öffnung freigesetzten Gase durch die öffnung auf die Rückseite der Anode (von der Kathode weg) hindurchgehen und durch die nach vorne geneigte obere Hälfte der diamantförmigen öffnung von der Anode weg nach rückwärts abgelenkt und in den Elektrolytraum

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auf der Rück- oder Innenseite -ler· hohler. 7in~or 5 dor Anode gelenkt werden, wie dies davch die Pfeile 5i in den "ig. I¹Ia und 15 dargestellt ist. In Ti^. 1- zeiger, die -ur.^ozosenen Teile der Pfeile 5i den i.'er; -\er Hase entlang dem unteren Schenkel jeder diamantf crrrii~en ^ffr.ur.^ an und die gestrichelten Anteile der Pfeile zeilen den Weg der Gase hinter den oberen Teil j eder diamantf ürini^en öffnung und von der Kathode weg an. Durch diese Konstruktion wird die Hauptmenge des entlang der nach der Rückseite der Anode geneigten Schenkel entwickelten Gases bei der Freisetzung in die diamantförmige öffnung hinein durch die nach der Vorderseite der Anode geneigten Schenkel zur Rückseite der Anode hin abgelenkt. Auf diese Weise wird die Kauptrnenrre der im Bereich der überzogenen Oberfläche der Anoden freigesetzten Gase durch die öffnung in den Anoden gelenkt und vom Elektrodenzwischenspalt zwischen den Anodenoberflächen und den Kathoden und ihren Diaphragmen in das Innere 5d der Anodenfinger 5 abgeleitet. Fig. 15 stellt einen vergrößerten Ausschnitt der Anode gemäß Fig. lH dar.

Obgleich in. den Fig. Ik₃ lks. und 15 diamantf örmige Öffnungen 5e erläutert sind, liegt es auf der Hand, daß auch quadratische, runde, dreieckige_;hexagonale oder anders gestaltete Öffnungen in den Anodenflächen vorgesehen sein können, wobei der untere Bereich jeder öffnung nach der Seite der Anode hin geneigt ist, die gegenüber der Kathode liegt und der obere 3ereich jeder Öffnung nach der Seite der Anode hin geneigt oder verschoben ist, die dem Inneren 5d der Anodenfinger gegenüberliegt; auf diese Weise wird dieselbe Aufgabe gelöst, nämlich die Leitung der auf der Vorderseite jeder Anode entwickelten Gase durch die darin befindliche Öffnung und deren Ableitung auf die Rückseite jeder Anode in das Innere der hohlen Anodenfinger, die für die Ableitung der-Anodengase einen größeren Raum schaffen als dies beim Elektrodenzwischenspalt als solchem der Fall ist.

Anstelle von. netzförmigem Metall können die Anodenwände aus in

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Abständen gehaltenen Titanstäben 5j bestehen, die auf* geeigneten Trägern 5k, Vielehe an den Anodenträgerschienen 8b befestigt sind, vertikal montiert sind, wie dies in Fig. 16 erläutert ist, bei der die in Elektrodenzwisehenspalt gebildeten Anodengase leicht zwischen die Stäbe und in das hohle Innere der Anodenfinger gelangen.

Die Fig. 17 und 18 erläutern eine modifizierte Konstruktion, bei der die Anodenfinger 5 auf Trägerschienen 8b befestigt sind, die zwischen jeder Trägerschiene Spalte 8a und die Anodenmontageansätze 8 aufweisen. Die Anodenmontageansätze 8 sind durch Schweissen oder auf andere Vieise mit Titanansätzen 7b verbunden, die ihrerseits an¹eine öffnungsfreie Titanauskleidung 5a angeschweißt sind, welche sich auf der Anodenseite der positiven stählernen Endträgerplatte 3a und den mittleren stählernen Trägerplatten 3f befindet. Bei dieser Ausführungsform ist die Titanauskleidung 5a an die Stahlplatten 3a und 3f angeschweißt, so daß Strom durch die Endplatten 3a - 5a und die dazwischenliegenden Trennwände 3f - 5a von den Anoden zum Kathodenende der Zelle fließt. Die Siebanoden 6 in den Fig. und lS sind zwischen den Anoden 5 befestigt, wie dies in Verbindung mit den Fig. h und 5 beschrieben ist, und zwar auf stählernen Winkelträgern 6h, die aus der Kathodenendplatte 3c und den mittleren stählernen Trennwänden 3f hervorragen, so daß die Anodenendplatte 3a, die Kathodenendplatte 3c und die mittleren Trennwände 3f öffnungsfrei sind," d.h. keine öffnungen aufweisen. Bei der Herstellung von Chlor sind die Kathoden-6 mit Diaphragmen versehen, wie dies zuvor beschrieben wurde. Die anderen Teile der Fig. 17 und 18 sind gleichen Teilen in den Fig. 4 und 5 vergleichbar.

Sowohl bei den Hauptausführungsformen der Fig. 1 bis 16, wie auch bei der modifizierten Ausführungsform der Fig. 17 und 18 bilden die Titanauskleidungen 5a und die Titanansätze 7b eine öffnungsfreie Ventilmetallauskleidung für die Anodenabteile,

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und die Vcntilnetallträ';.erru-;:;;i.i:'c ?b , dip aus der Auskleidung 5a vorsieherij tragen die auT den AnodentrügerGchienen 8b befestigten Anodenfinger, so daß die Basen der hohlen Anodenfinger von der Auskleidung 5a der Anodenabteile in Abstand gehalten sind, wodurch ein Raun 5k für die nach unten gerichtete Rezirkulation des Elektroi3/ten hinter den Trägerschienen 8b geschaffen wird.

Die Zelle ist auf einem in geeigneter Weise isolierten Fuß 19, U-Trägerelementen 19a, Isolatoren 19b und einstellbaren Höhenschrauben 19c befestigt. Auf den Trägerelementen 19a befindliche Gleitplatten aus Teflon (nicht dargestellt), erlauben das Gleiten des Elements zur Montage und Demontage entlang dem Träger.

Die aus glasfaserverstärktem Polyester bestehenden Solebehälter 10a, 10b, 10c usvi., weisen in ihren Seitenwänden ausgebildete Verstärkungsrillen 10 m (Fig. 1) auf, die jedoch den Fluß der Sole von einem zum anderen Ende der Solebehälter nicht hindern. Der Raum oberhalb des in Fig. 1 angezeigten Solenormalspiegels wird durch Chlor oder gegebenenfalls gebildeten Schaum ausgefüllt, und der Solefluß vom mittleren Chlorauslaß 11 zu den unteren Verbindungen 11a oder 11b zeigt eine Tendenz, den Schaum zu brechen und darin eingeschlossene Chlorblasen freizusetzen.

Die erläuterten Zellen können als unipolare Einzelzellen oder als bipolare Mehrfachzellen verwendet werden und obgleich Titan und Stahl als bevorzugte Konstruktionsmetalle beschrieben sind, kann jegliches Ventilmetall oder filmbildende Metall für die Anodenteile und jegliches Eisenmetall für die Kathodenteile der Zellen verwendet werden; es können auch verschiedene, einander nicht ähnliche Metalle für die Anoden- und Kathodenteile der Zelleneinheiten gebraucht werden. Zu Bei-

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spielen für andere geeignete Anodenmetalle gehören Blei, Silber und deren Legierungen und Metalle, die PbOp, MnO„, Fe^Oji, usw. enthalten, oder hiernit überzogen sind, und Beispiele für andere geeignete Kathodenmetalle sind Kupfer, Silber, rostfreier Stahl und derjl. Die eingesetzten Metalle und Kunststoffe sollten geeignet sein, den korrodierenden oder anderen Bedingungen in den Anoden- und Kathodenabteilen und anderen Teilen der Zellen zu widersteher., wenn der Betrieb mit einem bestimmten Elektrolyten durchgeführt wird. Obgleich man üblicherweise Diaphragmen auf den Kathoden verwendet, können Diaphragmen auch auf den Anoden und Kathoden gebraucht werden. Verwendet man nicht-poröse, ionenselektive Membranen als Diaphragmen, muß eine fortlaufende Rezyklisierung mindestens eines Teils des Anolyten und Kathoylten vorgesehen werden, um die Konzentrationen sowohl des Anolyten, wie auch des Katholyten, konstant zu halten. Die Zellen können für bestimmte Zwecke auch ohne Diaphragmen gebraucht v/erden, beispielsweise bei der Herstellung von Chlorat, Perchlorat, Hypochlorit, Perjodat und bei anderen Elektrolyseverfahren, bei denen eine Diaphragmatrennung der Slektrolyseprodukte nicht erforderlich ist. In derartigen fällen müssen das ganze Zellenabteil* und die darin befindlichen Strukturen aus einem geeigneten Material gefertigt sein, das durch den Elektrolyt und die Elektrolyseprodukte nicht korrodiert werden kann. Die Kathodenstrukturen sind vorzugsweise exakt wie die Anodenstrukturen gefertigt, wodurch hinter äen die Elektroden tragenden Winden zvrei Rezirkulationsr-Nur"³ ^esohaffen v/erden, dn.n\t das auf den Elektroden freigesetzte las nach oben in den mittleren Bereich des Zellenabteils fließt und ein Teil des in das Oberteil des Abteils geförderten Elextroiyter. durch die Raunte hinter den beiden, aus den durch die Anodenträgerschieneneinrichtung bzw. Kathodenträgerschieneneinrichtung gebildeten Wänden in das Unterteil des Abteils rezirkuliert wird.

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Claims

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P a t e r. t a r. s v. r ü ehe

Elektrolysevorrichtungszel1eneinheiten zur Elektrolyse von Al kaiihalogenidlösungen , bestehend aus einem Anodenabteil und,einem Kathodenabteil, einer metallenen Trennwand zwischen jeder Zelleneinheit und der daran angrenzenden nächsten Zelleneinheit, wobei die Trennwand aus einem Eisenmetall im Kathodenabteil und einem Ventilmetall (valve metal) im Anodenabteil besteht, einem Metallrahmen (2) um die Anoden- und Kathodenabteile, einer durchgehenden, öffnungsfreien Ventilmetallauskleidun£ (-5a) im Anodenabteil des Rahmens und auf der Trennwand, die gegen die korrodierende;. T: od indungen im Arouer:- abteil widerstandsfähig ist, VentilrnetallträgeransäLzen, die aus der durchgehenden, öffnungsfreien Vent ilrr.etal. auskleidung hervorragen, Anodenträgerschienen (8b), die mit den .Trägeransätzen verbunden sind, mehreren hohlfingerartigen Ventilmetallanoden (5)₃ die auf den Trägerschienen (Sb) gehalten vrerder., mehreren hchlf ingerartigen, gewellten Kathoden oder Kathodenwellen (6) zwischen den Ventilmetallanoden , einen Elektrolyten in den Zelleneinheiten, einer Elektrolysestrondurchleitungsvorrichtung durch die Zelleneinheit und den darin enthaltenen Elektrolyten, einer Sammelvorrichtung für die in der Zelleneinheit entwickelten Anodengase und einer Sammelvorrichtung für die in der Zelleneinheit entwickelten Kathodengase und .Kathodenflüssißkeit.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Einheiten unter BiI-

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• t.

dung einer bipolaren Verbindung zwischen einer Zelleneinheit und der angrenzenden nächsten Zelleneinheit durch die in den Kathodenabteilen befindlichen Eisenmetall-Trennwände , welche mit den in den Anodenabteilen befindlichen, durchgehenden Ventilmetallwänden im Verbund stehen, untereinander verbunden sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Ventilmetall-Trägeransätze über einen Kupfereinsatz (7a) mit stählernen Leitungsstäben (Cf), die in das Xathodenabteil einer angrenzenden Zelleneinheit ragen, verbunden sind.

4. Vorrichtung ger.äJS Anspruch 2, worin die Ventilmetall-Trägeransätze mit stählernen Leitungsstäben (6f) verbunden sind, Vielehe durch die Eisennetall-Trennwände hindurchragen und mit der Basis eines hohlfingerartigen Kathodenfingers (5) einer angrenzenden Zelleneinheit verbunden sind.

5. Vorrichtung genä2> Anspruch 2, worin ein Diaphragma (6g) auf den Kathodenfinger die Anoden- und Kathodenabteile jeder Zelleneinheit trennt.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Ancdenträgerschienen (8b) innerhalb der Anodenatteile eine Trennwand bilden, die die Anoden (5) von deTi Veritilmetall-Trennwänden abtrennt und für die nach unten gerichtete Rezirkulation des Elektrolyten einen Raum (5k) auf der Rückseite der Anoden bildet.

7. Elektrolysevorrichtung, bestehend aus mehreren Zelleneinheiten, einem rechteckigen Rahmen (2) um jede Zelleneinheit, einem Anodenabteil und einem Kathodenabteil in jeder Zelleneinheit, wobei die Anoden- und Kathodenabteile von den Anoden- und Kathodenabteilen der angrenzenden ZeI-

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le π einbetten durch eine Trennwand aus einen Eisenmetall auf eier Kathodenseite un.l yir.er ^v>f f r;ur.,^r,freien Ventilmetall-Trennvrand auf der Ar.oder.neite getrennt sind, wobei die Rahmen (2) im wesentlicher, rechteckig sind und die Anoden und Kathoden sich in wesentlichen "voir. Ober- bis zum Unterteil und von einer bis zur anderer. Seite der Rahmen erstrecken, mehreren Ventilrr.etallanoden (5) in Hohlfingerforin in jedem Anodenabteil, Ventilmetall-Trücerschienen (8b) an der Basis der Finger der Anoden, elektrischen Arsenverbindungen, welche die Trägerschienen von der Ventilinetall-Trennv.'and in Abstand halten, einem elektrisch leitenden, elektrokatalytischen überzug auf den Anodenfin-Cern, mehreren Metallkathoden (5) in Hohlfingerform in den Kathodenabteilen, elektrischen Kathodenverbindungen, die durch die Eisernetallwände zwischen der Basis der "Kathodenfinger und den elektrischen Anodenverbindungen hindurchreichen, wobei die elektrischen Verbindungen die Kathoden ""vom- Eisenmetall der Trennwände in Abstand halten, wobei sich die Anoden und Kathoden im wesentlichen vom oberen bis zum unteren Teil und von einer Seite zur anderen Seite der Abteile vertikal erstrecken, die Anoden und Kathoden* zueinander seitlich verschoben und ineinander gepaßt sind, un zwischen der. Anoden- und Kathodenoberfläcnen einen in we sent Ii eher. gleichmäßigen Abstand zu bilden, einer Auskleidung (5a) auf der. Seitenwinden der Anodenabteile, die gegenüber dem F.lektrolyten und den Elektrolyse-.bedingungen widerstandsfähig ist, einer Einspeisvorrichtung für einen Elektrolyten in die Zelle, einer Elektrolysestrorn-Durchleitungsvorr-iehtung durch den Elektrolyten zwischen den Anoden- und Kathodenoberflächen, einer Ableitungsvorrichtung für Anoden^ase und Kathoaengase aus der Zelle und einer Ahleitungsvorrichtung für eine Katholytflüssigkeit aus den Kathodenabteilen der Zelle.

8. Vorrichtung gemä/i Anspruch 7, worin zwischen den Anoden- und

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Kathodenwellen Diaphragmen angeordnet sind.

9. Zelle gemäß Anspruch 7₃ worin die Ventilmetall-Anodenträger schienen (Sb) eine Trennv;and zwischen der Basis der Anodenfinger (5) und der öffnungsfreien Ventilmetall-Trennwand bilden und die elektrischen Anodenverbindungen die Trennwand aus Trägerschienen von der öffnungsfreien Ventilmetall-Trennwand unter Bildung einer Bahn für die nach unten gerichtete Rezirkulation des Elektrolyten in Abstand halten.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, worin die Pinger der einzelnen Anoden (5) getrennt -angeordnet sand und von getrennten Anodenträgerschienen (Sb) hervorragen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Trennwand zwischen der Basis der Anoden (5) und der öffnungsfreien Ventilmetall-Trennwand Öffnungen für einen begrenzten Elektrolytdurchfluß aufweist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, worin die Anoden (5) und die Auskleidung (5a.) des Anodenabteils aus Titan besteht.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 7> worin die Anoden (5) in offener Siebfom konstruiert sind und jede Zelleneinheit mit einem Diaphragma und einer Vorrichtung zur Einstellung des Katholytflüssigkeitsspiegels in den Kathodenabteilen versehen ist.

m. Vorrichtung gemäß Anspruch I₃ worin die Vorrichtung zur Ableitung der Katholytflüssigkeit aus dem Kathodenabteil aus einem einstellbaren Rohr zur Regelung des Katholytflüssigkeitsspiegels in der Zelleneinheit besteht.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, worin der rechteckige Rahmen

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(2) jeder Zelleneinheit mit Planschen (2a) versehen ist, die mit den Flanschen (2a) der angrenzenden Zelleneinheit zusammenpassen, zwischen den Planschen isolierende Dichtungen (2b) vorgesehen sind und alle Zelleneinheiten durch Zugstäbe, die von den sie umgebenden Teilen abisoliert sind, in fluiddichter Verbindung gehalten werden, wobei sich die Flansche in Kontakt mit den Dichtungen befinden.

16. Bipolare Elektrolysezelle gemäß Anspruch 8, worin die Kathoden (6) aus einem mit Diaphragma überzogenen Stahlnetz bestehen, das sich auf einem von der Trennwand in Abstand gehaltenen Kathodenstützsieb (6b) befindet und die Anoden (5) aus offenmaschigem Titan bestehen, das mit einem leitenden, elektrokatalytischen Überzug versehen ist.

17· Bipolare Elektrolysezelle gemäß Anspruch 16, worin die Anoden (5) in Form geschlossenendiger, hohler Finger vorliegen, die von den Ventilmetall-Anodenträgerschienen (8b) ihren Ausgang nehmen, die Kathoden (6) in Form hohler Finger vorliegen, die sich zwischen die Anodenfinger erstrecken, der rechteckige Rahmen (2) mit Titan ausgekleidet ist, die Anodenfinger und die Kathodenfinger ineinandergepaßt sind, v/ob ei zwischen ihnen ein gleichmäßiger Abstand vorliegt und di& öffnungsfreien Ventilmetall-Trennwände und die Eisenmetall-Trennwände Rückseite an Rückseite zusammengehalten werden, und bipolare, metallische elektrische Verbindungen sich durch die Eisenmetallwände hindurch zwischen der' Basis der Anodenfinger und der Kathodenfinger erstrecken.

l8. Bipolare Zelle gemäß Anspruch 17, worin der Strom zwischen den Anodenfingern und den Kathodenfingern im wesentlichen durch- den Elektrolyten und entlang den bipolaren elektri-

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Inspected

'6.

sehen Verbindungen VlLcZt.

19. Bipolare Elektrisiervorrichtung gemäß Anspruch 7, worin ein gegenüber Chlor widerstandsfähiger Solebehälter (10a, 10b, 10c, 1Od₃ 1Oe ... 1Oi₃ 1Oj, 10k ...) auf der Oberseite jeder Zelleneinheit das gebildete Anodengas und den Elektrolyten aus der Zelleneinheit aufnimmt und den Elektrolyten zur Zelleneinheit zurückzirkuliert.

20. Bipolare Elektrolysiervorriehtung gemäß Anspruch 19» worin in den Solebehältern mit einem Verschluß versehene Öffnungen zur Aufnahme von Diaphragmareparaturmaterial vorgesehen sind.

21. Zelle gemäß Anspruch 19, worin das Anodengas und der Elektrolyt von einer Zelleneinheit in die Mitte des Solebehälters oberhalb des darin befindlichen Elektrolytspiegels strömen und der rezirkulierte Elektrolyt aus den Solebehältern in das Ende der Zelleneinheit fließt.

22. Bipolare Elektrolysiervorriehtung gemäß Anspruch 17, worin die. Kathodenabteile von einem rechteckigen Rahmen (2) umgeben sind und der Rahmen Bohrungen für den Durchtritt von Katholytflüssigkeit durch eine Seite des Rahmens in einen einstellbaren Katholytauslaß aufweist.

23. Bipolare Elektrolysezelle, bestehend aus einer positiven Endeinheit mit Anoden und Kathoden, einer negativen Endeinheit mit Anoden und Kathoden und mehreren mittleren Einheiten mit Anoden und Kathoden, wobei sämtliche Einheiten im wesentlichen rechteckig sind und jede der Einheiten ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil aufweist, wobei die Anoden- und Kathodenabteile von den angrenzenden Zelleneinheiten durch eine Trennwand aus Eisenmetall auf der Kathodenseite und einem öffnungsfreien Ventilmetall

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auf der Anodenseite getrennt sind, einer korrosionsbeständigen Auskleidung (5a) auf den Seitenwänden einer jeden Anodenabteilung., wobei die Einheiten zur Durchleitung eines TClektroly-cestroinr, durch alle Zelleinheiten in Serien verbunden sind, die Anoden (5) aus einem Ventilmetall in Fora von getrennten, sieb- und hohlfingerartigen Wellen konstruiert und die Kathoden (β) aus Eisenmetall in Form von getrennten hohlfingerartigen Wellen konstruiert sind, wobei die Anoden- und Kathodenwellen zueinander seitlich verschoben und ineinander eingepaßt sind, um einen im wesentlichen gleichmäßigen Abstand zwischen den Anoden- und Kathodenoberflächen zu schaffen, einer Vorrichtung, die das Aufsteigen der Anodengase durch den Elektrolyten zur Freisetzung aus dem Elektrolyten aus dem Elektrodenzwischenspalt zwischen den Anoden und den Kathoden und dem Raum innerhalb der hohlfingerartigen Wellen der Anoden und aus dein Oberteil jeder Zelleneinheit gestattet, Anodenstutzschienen zwischen der Basis der Anoden und den öffnungsfreien Ventilmetall-Trennwänden, einer Vorrichtung zum In-Abstand-Halten der Basis der Anoden von den Trennwänden zur Schaffung eines Durchgangs, durch den der Elektrolyt in den unteren Teil der Anoden rezirkuliert werden kann, wobei die Kathoden einer Zelleneinheit mit den Anoden der angrenzenden Zelleneinheit durch metallene elektrische Verbindungen zwischen den Ventilmetallanoden und den Eisenmetallkathoden durcH die Trennwände hindurch verbunden sind.

24. Elektrolysezelle gemäß Anspruch 23, worin die Anoden (5) aus Titan hergestellt sind und einen elektrokatalytischen, leitfähigen überzug aufweisen, die Kathoden aus einem Eisenmetall bestehen und zwischen den Anoden und den Kathoden ein Diaphragma vorgesehen ist.

25. Zelle gemäß Anspruch 24, viorin die Anoden (5) mittels Titan-

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ansätzen (7b), an denen die Anodenbasen über Titanträgerschienen (8b) verbunden sind, vom öffnungsfreien Ventilmetallteil der Trennwände getragen v/erden, eine Titanauskleidung (5a) an den Seitenvränden der Anodenabteile vorgesehen ist, die Kathoden (β) auf dem Eisenmetallteil der Trennwände befestigt und die beiden Teile der Trennwände Rückseite an Rückseite mit einem :4etall-zu-Metall-Kontakt zusammengehalten sind.

26. Zelle gemäß Anspruch 25, worin der Raum zwischen den Kathoden und dem Eisenmetallteil der Trennwände eine Katholytkammer bildet, in der Katholytkammer öffnungen zum Auslaß von Katholytflüssigkeit und Katholytgas angeordnet sind und eine Vorrichtung zum getrennten Auffangen der Katholytflüssigkeit und des Katholytgases vorgesehen ist.

27- Elektrolysezelle gernäß Anspruch 23, worin die Kathodeneiner Zelleneinheit mit den Anoden der angrenzenden Zelleneinheit durch stabartige Verbindungen verbunden sind, durch Vielehe der Strom hauptsächlich zwischen den Zelleneinheiten fließt.

28. Elektrolysezelle gemäß Anspruch 27, worin die stabartigen Verbindungen aus Stahl-, Kupfer- und Titanabschnitten bestehen,die aneinander reibungsver*schweißt sind.

29· Elektrolysezelle gemäß Anspruch 23, worin das Ventilmetall und das Eisenrietali der Trennwände aneinandergeschweißt sind und der Strom von einer Zelleneinheit zu den angrenzenden Zelleneinheiten hauptsächlich durch die geschweißten Trennwände fließt.

30. Elektrolysezelle, bestehend aus im wesentlichen vertikalen Elektroden, mindestens einem Anodenabteil und mindestens

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einem Kathodenabteil, das durch ein Diaphragma vom Anodenabteil getrennt ist, einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Flutung des Anodenabteils mit Elektrolyt, löcherigen (foraminous) Metallanoden im Anodenabteil, löcherigen Metallkathoden im Kathodenabteil, einer Wand im Anodenabteil, die die Anoden in Abstand von der öffnungsfreien Rückwand des Anodenabteils hält und sich in kurzem Abstand "vom Boden des Abteils bis auf kurzen Abstand vom Oberteil des Abteils erstreckt, wobei die Wand einen vorderen Teil des Abteils, das die löcherigen Metallanoden enthält und worin das auf der Anodenoberfläche freigesetzte Gas dem Elektrolyten eine Aufwärtsbewegung verleiht, und einen rückwärtigen Teil begrenzt, worin ein Teil des in das Oberteil des Abteils geförderten Elektrolyten nach unten zum Unterteil des Abteils fließt, einer nicht-korrodierbaren Auskleidung auf korrodierbaren Oberflächen in Kontakt mit dem Anolyten, einer Vorrichtung zur Durchleitung eines Elektrolysestroms durch die Zelle, einer Vorrichtung sum Ablassen des in der Zelle gebildeten Anodengases, einer Vorrichtung zum Ablassen von Kathodengas und Kathodenflüssigkeit -aus dem Kathodenabteil und einer Vorrichtung zur Einspeisung von frischem Elektrolyten in die Zelle.

31. Elektrolysezelle, bestehend aus in wesentlichen vertikalen Elektroden, mindestens einem Anodenabteil und mindestens einem Kathodenabteil, das durch ein Diaphragma vom Anodenabteil abgetrennt ist,, einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Plutung des Anodenabteils mit Elektrolyt, löcherigen Metallanoden im Anodenabteil, löcherigen Metallkathoden im Karhodenabteil, einem Solebehälter oberhalb der Zelle, einer Vorrichtung zur im wesentlichen konstanten Aufrechterhaltung des Elektrolytspiegels im Solebehälter, Verbindungen zwischen den Solebehälter und dem Anodenabteil durch mindestens zwei geflutete Leitungen, von denen ■

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eine mit dem Oberteil des Anoder.abteils bündig ist und sich innerhalb des Solebehälters irr. wesentlichen vertikal bis auf im wesentlicher, die Höhe des normalen Elektrolytspiegels im Solebehälter erstreckt und wobei die andere Leitung vom Unterteil des 3olebeh^:ilters bis zu einem Punkt im Anodenabteil geführt ist, der sich im wesentlichen unterhalb des oberen "eiles-des Abteils befindet, wodurch das auf der Anodenoberfläche freigesetzte Anodengas beim Erreichen des Oberteile des Anodenabteils durch die Leitung, die mit dem Oberteil des Anodenacteils bündig ist, entweicht und dem innerhalb der- Leitung enthaltenen Elektrolyten eine Aufwartnbewegung verleiht, um in der anderen Leitung eine Abwärtsbewegung das Elektrolyten zu bewirken, einer Vorrichtung zum Aufdrücken eines Elektrolysestroms durch die Zelle, einer Vorrichtung zur Freisetzung des Anodengases oberhalb des Elektrolytspiegels in Solebehälter, einer Vorrichtung zur Preiset sung von Kathodengas und Kathodenflüssigkeit aus der. Kathodenabteil und einer Vorrichtung zur Einspeisung von frischem Elektrolyten in die Zelle.

32. Klektrolyseverf uhren unter Verwendung einer elektrolysezelle mit einer die ZelleneinheLt in ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil aufteilender, Diaphragma, ITetallanoaen in iiohlf ingerfom in: Ancuenabi.■■ - ~-, die im. Kathodenabteil in Kathoden in Hohifingerfon.: eingepaßt sind, wobei die Basen der Anoden an einer Stützwand, die von der Anoienabteilendwand der Zeileneinheit in Abstand gehaltenen Trägerwand befestigt ist, einem Elektrolyten in der Zelleneinheit, einer Vorrichtung in der Trägerwand, die einen begrenzten Elektrolytaurchfluß gestattet, einer Einspeisvorrichtung für den Elektrolyten in die Zelleneinheit und einer Vorrichtung zur Durchleitung eines Elektrolysestroms durch die Zelleneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten im Elektrolysespalt zwischen den Anoden und

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Kathoden und im Inneren der hohlen Finger der Anoden durch den Hebeeffekt der bei der Elektrolyse Gebildeten Anodengase zirkulieren IaUt₃ die Gase aus dem Elektrolyten abtrennt und einen Teil des Elektrolyten nach unten in den s Raum zwischen der Anodenträgerwand an der Basis der Anoden und der Anodenabteilendwand zur Zirkulation des Anolyten auf der Vorderseite der Anodenstützwand nach oben und auf der Rückseite der Anodenstützwand nach unten leitet.

33· Elektrolyseverfahren unter Verwendung einer Elektrolysezelleneinheit mit einem die Zelleneinheit in ein Anodenabteil und ein Kathodenabteil aufteilenden Diaphragma, Metallanoden in Hohlfingerform im Anodenabteil, die in Kathoden in Hohlfingerform im Kathodenabteil eingepaßt sind, wobei die Basen der Anoden auf einer Trägerwand, die von der Endwand des Anodenabteils der Zelleneinheit in Abstand gehalten ist, befestigt ist, einer Vorrichtung in der Trägerwand, die einen begrenzten Elektrolytdurchfluß gestattet, einem Solebehälter auf der Einheit, einem Elektrolyt in der Zelleneinheit und einer Vorrichtung zur Durehleitung eines Elektrolysestroms durch die Zelle, dadurch.gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten im Elektrolysespalt zwischen den Anoden und Kathoden und im Inneren der Hohlfinger der Anoden durch den Hebeeffekt der im Elektrolyseopalt gebildeten Anodengase kreisen läßt, einen Teil des Elektrolyten von den Gasen abtrennt, einen Teil des Elektrolyten in den Spalt zwischen der Anodenträgerwand und der Endwand des Anodenabteils nach unten rezirkuliert, das Anodehgas und einen Teil des Elektrolyten in der Mähe der Mitte der Zelleneinheit"nach oben in den Solebehälter leitet, im Solebehälter die Anodengase vom Elektrolyten abtrennt und die Anodengase gewinnt, sowie den erschöpften Elektrolyten nach unten in die Zelleneinheit in die Nähe mindestens einer Seite der Zelleneinheit rezirkuliert, um eine Rezirkulation des Elek-

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trolyten von der Vorder- zur Rückseite des Anodenabteils und von der Mitte zur Seite des Anodenabteils der Zelleneinheit zu schaffen.

3^. Verfahren gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß man periodisch ein Diaphragmamaterial in die Zelleneinheit einspeist und zur. Abscheidung des Diaphragmamaterials auf dem Diaphragma hinter das Diaphragma zirkulieren läßt.

35- Verfahren gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Zelleneinheiten in einer bipolaren Zelle vereinigt und durch die gesamte Zelle den Elektrolysestrom leitet.

36. Verfahren gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß man Diaphragmamaterial in den Solebehälter und vom Solebehälter in die Zellcneinheit einspeist und durch die Zelleneinheit rezirkuliert.

37. Verfahren zur Rezirkulation des Anolyten in einer Elektrolysezelle des Diaphragmatyps, in der an der Anode Gas freigesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zelle mit einem gefluteten Anolytabteil, das mit einem darüber befindlichen Soleeinspeistank durch mindestens eine geflutete, vertikale Leitung verbunden ist, die vom Oberteil des Anolytabteils zum Oberteil des Einspeistanks führt, betreibt, vrodurch der Anolyt durch den Gashebeeffekt der Gasblasen zum Aufsteigen gebracht wird, und den flüssigen Anolyt aus dem Anolytabteil durch eine weitere geflutete Leitung, die vom Einspeistank zum Anolytabteil führt, rezirkuliert.

38. Verfahren zur Anolytrezirkulation im Anolytabteil einer Elektrolysezelle des Diaphragmatyps, in der an der Anode Gas entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die

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Zelle mit einem im wesentlichen gefluteten Anolytabteil betreibt., eine vertikale Trennwand im Anolytabteil anordnet, die sich, ausgehend von einem kurzen Abstand vom Unterteil des Abteils bis zu einem kurzen Abstand vom Oberteil des Abteils erstreckt, wobei die Trennwand einen Vorderteil des Abteils, der die Anoden enthält und einen rückwärtigen Teil hinter der vertikalen Trennwand begrenzt, wodurch der Anolyt im vorderen Teil durch den Gashebeeffekt der Gasblasen zum Aufsteigen gebracht wird und den Anolyt vom Oberteil durch den rückwärtigen Teil des -Abteils in das Unterteil des Anolytabteils rezirkuliert.

39· Verfahren zur Anolytrezirkulation in einer Elektrolysezelle des Diaphragmatyps, in der an 'der Anode Gas entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zelle mit einer gefluteten Anolytabteilung, die mit einem darüber befindlichen Soletank durch mindestens eine geflutete, im wesentlichen vertikale Leitung von der Oberseite des Anolytabteils bis im wesentlichen auf die Höhe des Elektrolytspiegeis in Solebehälter in Verbindung steht, betreibt, durch den Gashebeeffekt der Gasblasen das Aufsteigen .des Anolyten in der Leitung bewirkt und den Anolyt vom Unterteil des Soletanks durch eine weitere, geflutete Leitung, die vom Einspeistank zum Anolytabteil führt, rezirkuliert .

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