DE2703456C2

DE2703456C2 - Elektrolytische Zelle

Info

Publication number: DE2703456C2
Application number: DE2703456A
Authority: DE
Inventors: Michel Grenoble Brochier; Maurice Decines Pichon
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1986-01-16
Also published as: AU506595B2; ZA77432B; OA05552A; GB1516485A; ES455167A1; IT1076015B; SU716525A3; FI60723C; NZ183194A; BE850881A; CA1083081A; JPS5294803A; AR211403Q; FI770275A; NO770205L; NL7700898A; FI60723B; CH620249A5; DE2703456A1; SE415109B

Description

tritt, und dem ihn auffangenden Behälter oder Rinne nicht etwa 15 cm übersteigt Es ist zu bemerken, daß, wenn das Elektrolysegerät nicht unter Spannung steht, der Quecksilberstromfaden sich im allgemeinen infolge der im Betrieb verschwindenden Oxydation des Quecksilbers in Tropfen auflöst. Diese Auflösungserscheinung könnte zu der Ansicht führen, daß die Erfindung nicht ausgeübt werden kann, da anscheinend für die Quecksilberstromfäden Abmessungen gewählt werden müßten, weiche die Lösung unbenutzbar machen.

Wie man sieht, ist die aktive Oberfläche der Kathode bei gleichem Platzbedarf gegenüber der einer auf einem metallischen Halter rieselnden Schicht beträchtlich vergrößert Außerdem ist die Verschmutzungsgefahr vermieden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Elektrolysegerät gerade und enthält eine mit Anodenflüssigkeit gefüllte, mit einer Anode versehene parallelepipedische Anodenabteilung, eine ebene Membran und eine mit Kathodenflüssigkeit gefüllte parallelepipedische Kathodenabteilung; in weiche die kontinuierlichen Quecksilberstrcmfäden fallen. Dieses Elektrolyse.cerät kann mehrere parallelepipedische Anodenabteilungen und Kathodenabteilungen aufweisen, welche durch ebene Membrane getrennt und gemäß einer Anordnung aneinandergelegt sind, welche mit der einer Filterpresse vergleichbar ist

Die Zellen eines derartigen Elektrolysegeräts können in Reihe, parallel oder reihenparallel geschaltet werden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das Elektrolysegerät zylindrisch und enthält eine mit Anodenflüssigkeit gefüllte, mit einer rohrförmigen Anode versehene Anodenabteilung, eine rohrförmige Membran und eine rohrförmige, mit Kathodenflüssigkeit gefüllte Kathodenabteilung, in welche die Kathode bildende kontinuierliche Quecksilberstromfäden fließen.

Das Elektrolysegerät kann eine gewisse Zahl von durch Membrane getrennten Anodenabteilungen und Kathodenabteilungen aufweisen. Zweckmäßig weist es eine einzige Anodenabteilung großer Abmessungen auf, welche mit Anodenflüssigkeit gefüllt ist, und in welcher mehrere Anordnungen oder Moduln angeordnet sind, deren jeder eine rohrförmige Anode, eine rohrförmige Membran und eine mit Kathodenflüssigkeit gefüllte ringförmige Kathodenabteilung aufweist.

Falls eir- Elektrolysegerät mehrer·: Anordnungen enthält, sind diese Anordnungen elektrisch in Reihe, parallel oder reihenparallel geschaltet. Die Speisung mit Kathodenflüssigkeit kann beliebig in Reihe oder parallel erfolgen. Das Quecksilber dagegen besitzt einen unabhängigen Umlaufkreis für jede Abteilung, um Kurzschlüsse zn vermeiden.

Die die Kathode bildenden Quecksilberstromfäden müssen kontinuierlich fließen, damit keine Unterbrechung des Stroiiidurchgangs auftritt. Die Länge der Stromfäden und der Querschnitt der Löcher sind so bestimmt, um dieses Ergebnis in Funktion zahlreicher Parameter zu erreichen, insbesondere des Werts der an die Klemmen des Elektrolysegeräts angelegten Spannung, und der Art, der Konzentration und der Strömungsmenge der Elektrolyte.

Das Elektrolysegerät kann eine gewisse Zahl von übereinanderliegenden Rinnen aufweisen, wobei jede Rinne die von der über ihr liegenden kommenden Quecksilberstromfäden empfängt, während die höchste Rinne mit Mitteln zur Zufuhr des Quecksilbers versehen ist.

Diese Rinnen werden von einem leitenden Halter

(z. B. aus Graphit) gehalten. Diese Anordnung ermöglicht die Herstellung eines Elektrolysegeräts mit einer durch die kontinuierlichen Quecksilberstromfäden gebildeten Hauptkathode und einer durch den leitenden Halter gebildeten Hilfskathode.

Diese Rinnen können aus einem leitenden Material bestehen und mit den Stromzuführungen verbunden werden. Es müssen dann Mittel zur Stromzufuhr zu dem in ihnen enthaltenen Quecksilber vorgesehen werden, ίο Die Wahl der für die Bestandteile des Elektrolysegeräts (Anode, Abteilungen, Rinnen, Membrane, elektrische Verbindungen usw.) gewählten Materialien erfolgt entsprechend den zu erhaltenen Ergebnissen und der Art der zu behandelnden Verbindungen. Die Anoden und die Halter der Rinnen können innere Hohlräume aufweisen, welche mit Mitteln für den Umlauf eines Kühlmittels (z. B. Wasser) verbunden sind. Dies ermöglicht die Kühlung des Elektrolysegeräts, den Fortfall der sonst zur Kühlung der Elektrolyse und des Quecksilbers erforderlichen äußeren Austauscher und somit die weitere Verringerung der ^nutzten Ouecksilbermenge. In diesen inneren Hohlräumen können Pumpen für den Umlauf des Quecksilbers und der Elektrolyte angeordnet werden.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert

F i g. 1 zeigt eine gerade Einheit eines Elektrolysegeräts in einem lotrechten Schnitt

Fig.2 ist ein lotrechter Schnitt einer Batterie von Elektrolysegeräten der in F i g. 1 dargestellten Art

F i g. 3 zeigt in einem lotrechten Schnitt eine Teilansicht eines zylindrischen Elektrolysegeräts.

F i g. 4 zeigt in einem lotrechten Schnitt ein Elektrolysegerät, welches dem der F i g. 3 ähnlich und mit Wärmeaustauschern versehen ist

F i g. 5 zeigt eine Batterie von zylindrischen Elektrolysegeräten.

Das in F i g. 1 dargestellte lotrechte Elektrolysegerät enthält eine durch einen Kunststoffrahmen 3 begrenzte Anodenabteilung 1. In diesem Rahmen ausgebildete Hohlräume 5 und 7 dienen zur Zufuhr der Anodenflüssigkeit bzw. zur Abfuhr des durch Elektrolyse erzeugten Gemischs. Diese Abteilung enthält eine Graphitanode 9, welche an dem Rahmen 3 mit Hilfe von Scijrauben 11 befestigt ist, welche leitend sein und zur Stromzufuhr dienen können.

Eine Kathodenabteilung 13 wird ebenfalls von einem Kunststoffrahmen 15 begrenzt, in welchem vier Hohlräume 17,19,21 und 23 ausgearbeitet sind. Die Hohlräume 17 und 18 dienen zur Zufuhr der Kathodenflüssigkeit bzw. zur Abfuhr des durch die Elektrolyse erzeugten Gemischs. Die Hohlräume 21 und 23 sind zur Zufuhr bzw. Abfuhr des Quecksilbers bestimmt. Ein durch Schrauben 27 an dem Rahmen 15 befestigter Halter 25 aus Graphit trägt oben eine im Betrieb mi*. Quecksilber gefüllte Rinne aus Polyvinylchlorid 29. Der Boden dieser Rinne enthält öffnungen 31, durch weiche die Quecksilberkathode bildende Quecksilberstromfäden 33 ausfließen, von denen zvei in der Figur dargestellt sind. Das Quecksilber wird in einem Behälter 35 aufgefangen, aus welchem es durch den Auslaß 23 abgeführt wird. Das in der Rinne 29 enthaltene Quecksilber empfängt den Strom durch einen Graphitkontakt 30. Schließlich ist eine die beiden Abteilungen 1 und 13 trennende Membran 37 zwischen den Rahmen 3 und 15 eingespannt.

Das in F i g. 1 dargestellte Elektrolysegerät kann zahlreiche Anwendungen finden. Im allgemeinen sind die

Anodenflüssigkeit und die Kathodenflüssigkeit wässerige Lösungen, weshalb eine nicht poröse Membran benutzt werden muß, um Mischungen infolge der von den Druckabfällen abhängenden Druckunterschiede zu verhindern, diese Membran muß jedoch für Ionen durchlässig sein. Dies führt zur Benutzung einer Ionenaustauschermembran (z. B. die Membran IONAC NA 3475, welche durch ein Raster aus gewebtem Polypropylen gebildet wird, auf welches ein Amin aufgepropft ist). Die aus den Hohlräumen 7 und 19 austretenden Gemische sind im allgemeinen zweiphasige Gemische aus Flüssigkeit und Gas. An den Ausgangskreisen der Hohlräume 7 und 19 können Phasenscheider angeordnet werden, um die Anodenflüssigkeit und die Kathodenflüssigkeit von den in ihnen enthaltenen Gasen zu trennen.

Zur Verringerung des bennutzten Quecksilbervolumens ist es offenbar zweckmäßig, in der Rinne nur eine möglichst geringe Quecksilberdicke zu haben, welche jedoch mil der Bildung von kontinuierlichen Stromfäden bei der gewählten Abmessung der öffnung und der Fallhöhe verträglich ist. In der Praxis überschreitet diese Fallhöhe nicht 15 cm, wenn die Kathodenflüssigkeit eine wässerige Phase ist, welche im Gegenstrom zu dem Quecksilber mit einer Geschwindigkeit von einigen Zentimetern in der Sekunde strömt. Die öffnungen sind zweckmäßig kreisförmig und gleichmäßig auf eine, zwei oder höchstens drei zu der Membran parallele Reihen verteilt Der Zwischenraum zwischen den Löchern ist im allgemeinen höchstens gleich dem Durchmesser der Quecksilberstromfäden.

Um dem Elektrolysegerät eine größere Höhe zu geben, können mehrere der Höhe nach abgestufte Rinnen 30 anstatt einer einzigen vorgesehen werden.

Jede Rinne mit Ausnahme der ersten wird dann durch die ihr vorausgehende Rinne gespeist.

F i g. 2 zeigt ein mehrfaches gerades Elektrolysegerät Die mit Kathodcnfiüssigkeit gsfüüte Ksthodsriabteilung 40 der ersten Zelle ist mit einem Halter 42 aus Graphit versehen, welcher durch nicht dargestellte Leiter mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden ist. Der Halter 40 trägt drei mit Quecksilber gefüllte Rinnen 44 aus Polyvinylchlorid. An dem Halter befestigte und in das Quecksilber eintauchende Graphitkontakte 46 führen den elektrischen Strom an mehreren Stellen zu und verringern so die ohmschen Verluste. Das in den Rinnen 44 enthaltene Quecksilber fließt in Form von kontinuierlichen Stromfäden 48 durch öffnungen in dem Boden der Rinnen aus. Membranen 50 aus JONAC 3475 trennen die Kathodenabteilung 40 von der benachbarten Anodenabteilung 52, in welcher sich eine Anode 54 befindet.

Die anderen Zellen haben einen ähnlichen Aufbau, die elektrische Reihenschaltung der Zellen ermöglicht jedoch, daß die eine Anode 54 für eine Zelle bildenden Halter aus Graphit gleichzeitig die Kathode der Kathodenabteilung der Nachbarzelle bilden. Dichte Wände 56 halten die Halter und die Membrane und trennen die benachbarten Abteilungen. Der Graphit der Teile 54 kann auf der Kathodenseite (wo er zweckmäßig getränkt ist um ihn undurchlässig zu machen) und der Anodenseite verschiedene Eigenschaften haben.

Die Kathodenflüssigkeit tritt in die Kathodenabteilung der ersten Zelle der Anlage durch eine Leitung 58 ein und verläßt sie nach der Behandlung in Form einer Emulsion aus Gas und Flüssigkeit durch Leitungen 62. Phasenschneider 64 (im allgemeinen einfache Töpfe) scheiden das Gas (z. B. Wasserstoff) ab, welches durch Leitungen 66 entnommen wird, und schicken die Kathodenflüssigkeit zu der Kathodenabteilung der nächsten Zelle mit Hilfe von Leitungen 68. Die Kathodenflüssigkeit durchströmt so den gesamten Apparat und verläßt ihn endgültig durch die Abfuhr 60.

Die Anodenflüssigkeit tritt in die erste Anodenabteilung 52 durch eine Leitung 72 ein. Nach ihrem Verweilen in dieser ersten Abteilung 42 wird sie mittels einer Leitung 74 in Form einer Emulsion von Gas und Flüssigkeit einem Phasenscheider 76 zugeführt. Durch 78 werden die während der Elektrolyse erzeugten Gase abgeführt, während die Anodenflüssigkeit der nächsten Anodenabteilung durch die Verbindung 80 zugeführt wird. Der Umlauf der Anodenflüssigkeit setzt sich in der gleichen Weise bis zu der letzten Anodenabteilung 52A fort, is von wo sie durch 74/4 abgeführt wird. Diese Abteilung 52/4 weist eine mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle verbundene Anode 54/4 auf.

Zur Vermeidung eines Kurzschlusses besitzt jede Kathodenabteiiung ihren eigenen Quecksüberumiauf, von denen ein einziger bei 82 dargestellt ist. Das unten an dem Gerät durch eine Leitung 86 entnommene Quecksilber wird durch eine Pumpe 84 bei 87 dem oberen Teil der gleichen Abteilung zugeführt Ein Austauscher 88 führt die während der Elektrolyse erzeugte Wärme ab. F i g. 3 zeigt im Längsschnitt einen Teil eines zylindrischen Elektrolysegeräts, dessen oberer, mit den Zufuhr- und Abfuhrleitungen für die Strömungsmittel und den elektrischen Klemmen versehener Deckel zur Erleichterung des Verständnisses abgenommen wurde. Zu dem gleichen Zweck ist das Elektrolysegerät ohne Quecksilber dargestellt. Dieses Elektrolysegerät 90 enthält einen mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbundenen zylindrischen Kern 92 aus Graphit, welcher kreisförmige, z. B. aus Polyvinylchlorid bestehende Rinnen 94 trägt Diese im Betrieb mit Quecksilber gefüllten Rinnen enthalten zwei Reihen von Öffnungen. Eine erste Reihe von Öffnungen ^nr'ii\j uiircn m ucni döucu einer im dctrieb mit Quecksilber gefüllten Rinne 96 vorgesehene kreisförmige öffnungen 95 gebildet durch welche die Quecksilberstromfäden ausfließen. Eine zweite Reihe von öffnungen 97 gestattet die aufsteigende Strömung des zweiphasigen Gemischs aus Kathodenflüssigkeit und Gas. Die Lage dieser verschiedenen öffnungen wird so gewählt daß ein guter Kontakt zwischen der Kathodenflüssigkeit und dem Quecksilber gewährleistet wird. Die Rinnen sind an dem Halter 92 durch in in dem Kern 92 ausgearbeitete Nuten 99 eingelegte Dichtungsringe 98, z. B. aus PTFE, befestigt öffnungen 101 lassen das Quecksilber in den von dem Kern 92, den Rinnen 94 und den Dichtungen 98 begrenzten Raum treten. Das diesen Raum einnehmende Quecksilber stellt die elektrische Verbindung her.

Die ringförmige Kathodenabteilung 100 wird von der ringförmigen Anodenabteilung 102 durch eine gegen die Rinnen gelegte rohrförmige Membran 104 aus einem porösen, aber für Ionen durchlässigen Material (z. B. IONAC NA 3475) getrennt Eine durch einen mit dem positiven Pol der Stromquelle verbundenen Metallmantel 107 versteifte rohrförmige Anode 106 vervollständigt das Elektrolysegerät Der Abstand zwischen der Anode und den QuecksUberstromfäden ist so klein wie möglich, um die ohmschen Verluste zu verringern. In der Praxis hat der Abstand zwischen dem die Rinnen haltenden Teil und der Membran im allgemeinen die Größenordnung des Zentimeters.

F i g. 4 zeigt ein zylindrisches Elektrolysegerät der in F i g. 3 beschriebenen Art, in welches jedoch Wärmeaustauscher eingebaut sind.

In dem zylindrischen Kern 92A ist ein Hohlraum 108 ausgebildet, in welchem ein durch nicht dargestellte Leitungen ein- und austretendes Kühlmittel strömt. Ein rohrförmiger Metallmantel UO, welcher mit einer Leitung 112 versehen ist, in welcher ein Kühlmittel strömt, ist gegen die Anode 106 gelegt. Durch diese Mittel werden die während der Elektrolyse erzeugten Kalorien »in situ·;, sbgeführt Hierdurch werden die äußeren Austauscher und ihre Zubehörteile (Pumpen, Ventile usw.) vermieden und die erforderliche Quecksilbermenge beträchtlich verringert.

F i g. 5 zeigt ein Elektrolysegerät mit einem die Aufgabe einer Anodenabteilung 102 erfüllenden Gefäß 102 großer Abmessungen, in welchem mehrere zylindrische Anordnungen 122 angeordnet sind, von denen nur zwei dargestellt sind. Jede Anordnung umfaßt eine ringförmige Kathodenabteilung 136 und eine lohrförmige Membran.

20

drischen Kern aus Graphit 125, welcher durch eine Klemme 126 mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden ist Der Kern 124 trägt Quecksilber enthaltende Rinnen 128, z. B. aus PVC. Der Strom fließt von dem Kern 124 zu den Quecksilberstromfäden 132, wie bei dem vorhergehenden Beispiel. Die gelochten Böden der Rinnen 128 lassen kontinuierliche Quecksilberstromfäden 132 durchtreten, welche die Aufgabe einer Kathode erfüllen. Rohrförmige Membranen 134 (z. B. aus IONAC NA 3475) trennen die Kathodenabteilungen 136 von der einzigen Anodenabteilung 102. Elektriscli mit dem Gefäß 120 verbundene rohrförmige Anoden aus Graphit 138 umgeben diese Membrane, öffnungen 140 und 141 in den Anoden 138 ermöglichen einen Umlauf der Anodenflüssigkeit bzw. der Gase. Es können nicht dargestellte Mittel zur Beschleunigung des Umlaufs der Anodenflüssigkeit vorgesehen werden.

Die Membranen 134 sind oben an den Deckeln 142 der Anordnungen und unten an kegelstumpfförmigen Wänden 144 befestigt, deren Aufgabe weiter unten erläutert ist

Dieses Elektrolysegerät arbeitet folgendermaßen. Die Kathodenflüssigkeit tritt in jede Kathodenabteilung 136 durch einen in dem entsprechenden Graphitkern ausgebildeten Kanal 146 ein. Das durch Elektrolyse erhaltene zweiphasige Gemisch wird zunächst durch 148 zu einem nicht dargestellten Phasenscheider und hierauf entweder zu der Benutzungsstelle oder zu einer anderen Kathodenabteilung durch 146/4 geleitet In den Kathodenabteilungen trifft die Kathodenflüssigkeit im Gegenstrom auf die Stromfäden 132 des in die Anlage durch 150 eintretenden Quecksilbers. Das Quecksilber wird dann in den kegelstumpfförmigen Teilen 144 aufgefangen, bevor es durch 152 abgeführt wird. Nach Kühlung und gegebenenfalls Behandlung wird das Quecksilber durch 150 wieder in den Kreislauf eingeführt Die durch die Anodenflüssigkeit während des Betriebes des Elektrolysegerätes erzeugten Gase werden durch 154 abgeführt Dichtungsringe 156 bewirken die verschiedenen Abdichtungen.

Die Wartung des in Fig. 5 dargestellten Elektrolysegeräts ist sehr einfach, da dieses bequem auseinandernehmbar ist Es genügt nämlich, den Deckel 142 auszubauen, den schadhaften Bestandteil zu entfernen und ihn durch einen neuen Bestandteil zu ersetzen.

Es können den in Fi g. 4 dargestellten inneren Kühlmitteln entsprechende Kühlmittel für die Ausführung dieses Elektrolysegeräts benutzt werden.

Die obigen Elektrolysegeräte können insbesondere zur Herstellung einer wässerigen Lösung eines Uransalzes III aus einem Uransalz Vl ödere IV benutzt werden. Wie in dem französischen Patent 22 82 928 angegeben, ist U III in wässeriger Lösung nur stabil, wenn diese frei von oxydierenden Körpern und Metallen der Gruppen III bis VIII der periodischen Ordnung der Elemente ist. Es müssen daher unmetallische oder mit Isolierstoffen überzogene Materialien in allen Fällen benutzt werden, in welchen diese mit den Lösungen von Uran III in Berührung kommen (mit Ausnahme der Kathoden).

Nachstehend sind beispielshalber die Bedingungen angegeben, welche zur Herstellung von UCIj aus UCU in einem geraden Elektrolysegerät mit einer 100% sehr naheliegenden Ausbeute benutzt wurden.
Das Elektrolysegerät mit einer Höhe von 70 cm und einer Breite von 30 cm besteht aus zwei in Reihe geschalteten Zellen.

Jede Kathodenabteilung enthält neun übereinander- !'Sa!re«4uS R'n!*ei4, deren jede 68 Locher mit 0,25 ein Durchmesser aufweist. Die durch diese 1224 Quecksilberstromfäden erzeugte Kathodenfläche beträgt 5765 cm². Diese Rinnen sind an ebenen Haltern aus Graphit befestigt, deren Nutzfläche etwa 2782 cm² für die Gesamtheit der beiden Zellen beträgt. Ionenaustauschmembranen IONAC NA 3475 trennen die beiden Kathodenabteilungen von den beiden Anodenabteilungen. Jede dieser Anodenabteilungen enthält eine Graphitanode von 1391 cm², was einer gesamten Nutzanodenfläche von 2782 cm² entspricht. Der Abstand zwischen der Anode und der Membran beträgt 7 mm. Das Elektrolysegerät wird mit einer stündlichen Strömungsmenge von 301 mit einer kathodischen Lösung gespeist, welche 1 M Uranchlorid IV in Salzsäurelösung 2N enthält. Am Ausgang des Elektrolysegeräts ist nach dem aufeinanderfolgenden Durchgang durch die beiden Kathodenabteilungen die Gesamtheit des Uranchlorids IV in Uranchlorid III umgewandelt.

Die Anodenabteilungen werden in Reihe mit Uranylchlorid 0,02 M in Salzsäurelösung 6 N mit einer stündlichen Strömungsmenge von 2001 gespeist.

Während des Arbeitens werden folgende Werte der Stromdichte und der Spannung beobachtet:

Diese Anwendung ist natürlich nicht die einzig mögliche. Als Anwendungsbeispiel des Elektrolysegeräts ohne Membran kann die Herstellung von Lithiumamalgam durch Elektrolyse von LiOH angeführt werden, welche gleichzeitig ein Gemisch von Wasserstoff und Sauerstoff liefert Das Amalgam ermöglicht seinerseits, das

Stromdichte	- 0,13 A/cm²	= 0,2 V
an der Stelle des Quecksilbers
Stromdichte	- 03 A/cm²
an der Stelle der Membran		= 1,4 V
Stromdichte	- 0,2 A/cm²
an der Stelle der Anode
Kathode:
Elektrochemisches Potential	-IV i
+ Kathodenüberspannung	a
Spannungsabfall	= 0,5 ν ρ
in der Kathodenflüssigkeit	I
Spannungsabfall	- 0,7 V j
in der Membran	1
Spannungsabfall
in der Anodenflüssigkeit
Anode:
Elektrochemisches Potential
+Anodenüberspannung

Lithium durch Hydrolyse zu erhalten.

Es ist jedoch zu bemerken, daß die Sauerstoffentwicklung an der Anode die Benutzung von Graphit unmöglich macht, welches z. B. durch Nickel zur Bildung der Anode ersetzt wird. 5

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

15

20

30

35

40

45

50

Claims

1 2

henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

Patentansprüche: Anoden und die Halter der Behälter von einem

Kühlmittel durchflossen innere Hohlräume (108,

1. Senkrechte elektrolytische Zelle mit einer 112) aufweisen.

Quecksilber-Kathode und mit eimer Anode (9, 54), 5 11- Elektrolytische Zelle nach einem der vorherge-

wobei Quecksilber in Form einer Vielzahl paralleler henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

senkrechter fadenartiger Ströme aus einem Behälter Anoden oder die Halter der Behälter innere Hohl-

herabfließt, dadurch gekennzeichnet, daß räume aufweisen, in denen die Pumpen für den Um-

die Quecksilberströme (33,48,132) als Fäden konti- lauf der Elektrolyte und des Quecksilbers unterge-

nuierlich durch die zu elektrolysierende Flüssigkeit 10 bracht sind,
fließen.

2. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Kathode in einer Kathoden-

abteilung (13, 40) eine Vielzahl von übereinander

angeordneten Quecksilberbehältern (29, 44) auf- 1;

weist, wobei die Bodenwand jedes Behälters (29,44)

mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten öff- Die Erfindung betrifft eine senkrechte elektrolytische

nungen (31) zur Abgabe von Quecksilber ausgebil- Zelle mit einer Quecksilber-Kathode und mit einer Ano-

det ist de, wobei Quecksilber in Form einer Vielzahl paralleler

3. Elekitolytische Zelle nach Anspruch 2, dadurch 20 senkrechter fadenartiger Ströme aus einem Behälter gekennzeichnet, daß die öffnunger. (31) Kreisfcrra hcrabfließt

aufweisen und der Abstand zwischen den öffnungen Eine derartige elektrolytische Zelle ist aus FR-PS

(31) mindestens dem Durchmesser jeder öffnung 15 31 482 bekannt Hierbei fließt das Quecksilber aus

(31) gleich ist dem Behälter durch eine Vielzahl eng benachbarter aus

4. Elektrolytische Zelle nach einem der vorherge- 25 Glas bestehender Kapillaren. Am Ende dieser Kapillahenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ren bilden sich Quecksilbertropfen, die als Tropfen das herabgeflossene Quecksilber in den höchst ange- durch die zu elektrulysierende Lösung gelangen und die ordneten Quecksilberbehälter aller Behälter rück- eine Elektrode bilden.

führbar ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine senk-

5. Elektronische Zelle nach einem der vorherge- 30 rechte elektrolytische Zelle der eingangs genannten Art h.:nden Anbrüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schaffen, die eine größere aktive Oberfläche aufBehälter an einem elektrisch leitenden, z. B. aus Gra- weist

phit besteiienden Halter (2S₁ 42, 92, 124) befestigt Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorsind, gesehen, daß die Quecksilberströme als Fäden kontinu-

6. Elektrolytische Zelle nach einem der vorherge- 35 ierlich durch die zu elektrolysierende Flüssigkeit fließen, henden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit Dadurch ist eine elektrolytische Zeüe geschaffen, bei Anodenflüssigkeit gefüllte parallelepipedische Ano- der die Kathode eine vergrößerte aktive Oberfläche denabteilung, die mit einer Anode (9,54) versehen ist aufweist Die von der Erfindung vorgeschlagene elek- und durch eine ebene lotrechte Membran (37, 50) trolytische Zelle eignet sich insbesondere zur Reduktion von einer parallelepipedischen Kathodenabteilung 40 von Uranionen.

'* getrennt ist, in welche die die Kathode bildenden In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Ka-

|; kontinuierlichen Quecksilberfäden (33, 48) fallen, thode in einer Kathodenabteilung eine Vielzahl von

sowie Mittel zur Erzeugung des Umlaufs einer übereinander angeordneten Quecksilberbehältern auf-

Anodenflüssigkeit bzw. einer Kathodenflüssigkeit weist, wobei die Bodenwand jedes Behälters mit einer

;j in der Anodenabteilung bzw. der Kathodenabtei- 45 Vielzahl von gleichmäßig verteilten öffnungen zur Ab-

ΐ lung. gäbe von Quecksilber ausgebildet ist.

A 7. Elektrolytische Zelle nach einem der vorherge- Besonders günstig ist es, wenn die öffnungen Kreis-

'■ henden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere form aufweisen und der Abstand zwischen den Öffnun-

< parallelepipedische Anoden- und Kathodenabteilun- gen mindestens dem Durchmesser jeder öffnung gleich

gen, weiche durch ebene Membranen getrennt und so ist Das Quecksilber, das herabgeflossen ist, kann in den

:,; ähnlich der Anordnung einer Filterpresse aneinan- an höchster Stelle angeordneten Quecksilberbehälter

■< der gesetzt sind (F i g. 2). zurückgeführt werden.

'■> 8. Elektrolytische Zelle nach einem der Ansprüche Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das

:■ 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine mit Anodenflüs- Elektrolysegerät wenigstens eine Anodenabteilung und

''! sigkeit gefüllte Anodenabteilung, die mit einer rohr- 55 wenigstens eine Kathodenabteilung auf, welche durch

' j förmigen Anode (106, 138) versehen und durch eine eine lotrechte Membran getrennt sind, welche für Ionen

j rohrförmige Membran ^104, 134) an einer mit Ka- durchlässig aber für Flüssigkeiten und Gase undurchläs-

thodenflüssigkeit gefüllten ringförmigen Kathoden- sig ist, und die Kathode wird durch kontinuierliche

abteilung getrennt ist. Quecksilberstromfäden gebildet, welche durch ihr Ei-

.; 9. Elektrolytische Zelle nach einem eier Ansprüche 60 gengewicht durch eine wässerige Phase einer Katho-

; I bis 5 oder 8, gekennzeichnet durch eine einzige mit denflüssigkeit von einer Rinne aus fließen, deren Boden

; Anodenflüssigkeit gefüllte Anodenabteilung (102), in Löcher mit einem solchen Querschnitt hat, daß der

: der mehrere Anordnungen angeordnet sind, deren Stromfaden kontinuierlich bleibt, wenigstens wenn das

: jede eine rohrförmige Anode (138), eine rohrförmige Elektrolysegerät unter Spannung steht.

, Membran (134) und eine mit Kathodenflüssigkeit ge- 65 In der Praxis werden die Stromfäden, damit sie konti-

; füllte ringförmige Kathodenabteilung aufweist nuierlich bleiben, durch öffnungen gebildet, deren

;' (Fig. 5). Durchmesser nicht etwa 5 mm und deren Länge zwi-

10. Elektrolytische Zelle nach einem der vorherge- sehen der öffnung, durch welche der Stromfaden aus-