DE2922275C2

DE2922275C2 - Verfahren zum Chlorieren und Bromieren von Wasser in einer Elektrolysezelle und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE2922275C2
Application number: DE19792922275
Authority: DE
Inventors: Alberto Luino Pellegri; Placido M. Lugano Spaziante
Original assignee: Oronzio de Nora Impianti Elettrochimici SpA
Current assignee: De Nora SpA
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE2922275A1; GB2048942B; GB2048942A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Chlorieren oder Bromieren von Wasser in einer Elektrolysezelle und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aktives Chlor oder Hypochlorit wird in großem Ausmaß zur Sterilisierung von Wasser verwendet, d. h., nicht nur zur Herstellung von Trinkwasser, sondern auch zur Verhütung der Proliferation von Bakterien, biologischer Konkretionen und Algen, und auch zur Oxidierung von organischen Substanzen in Swimming Pools und in industriellen Kühlwassersystemen. Die Menge an aktivem Chlor beträgt für diese Art Behandlung etwa 1 bis 2 mg/I. Die elektrolytische Herstellung von ak'jvem Chlor durch elektrolyse eines Alkalimetallchlorids an Ort und Stelle ist sicherer und leichter zu kontrollieren als die Verwendung von gasförmigem Chlor aus Bomben mit flüssigem Chlor oder die Verwendung von Hypochlorit, da der Transport und die Lagerung letzterer Chemikalien schwierig ist und verläßliche Dosierungs- und Sicherheitsvorrichtungen erfordert

Die Vorteile der elektrolytischen Herstellung von aktivem Chlor an Ort und Stelle wird am deutlichsten, wenn man berücksichtigt, daß das erzeugte aktive Chlor vollständig im Elektrolyt gelöst zurückbleibt und es darüber hinaus bei Bedarf in jeder benötigten Menge erzeugt werden kann. Die Menge de* erzeugten aktiven Chlors ist dem Elektrolysestrom proportional, und es reicht daher aus, den Strom im Hinblick auf die Menge des zu behandelnden Wassers zu regulieren, um einen Chlorgehalt innerhalb der gewünschten Grenzen zu erhalten.

Bei bekannten elektrolytischen Verfahren wird eine verdünnte Sole, die zwischen 25 und 45 g/l Natriumchlorid enthält, mindestens einmal durch eine oder mehrere in Serie angeordnete Elektrolysezellen zirkuliert, um eine abfließende Lösung zu erhalten, die 0,1 bis 8 g/l aktives Chlor und zwischen 25 und 40 g/l Natriumchlorid enthält. Der an der Kathode erzeugte gasförmige Wasserstoff wird von der abfließenden Lösung abventiliert, welche dann geeigneterweise dem Hauptstrom des zu behandelnden Wassers zugeleitet wird, um eine Konzentration an aktivem Chlor zwischen etwa 1 und 5 mg/I im Wasser zu erhalten.

Mit aktivem Chlor oder aktivem Halogen ist die Konzentration der Oxidatioiisäquivalente gemeint, ausgedrückt als Gewichtseinheit pro Elektrolyt-Volumen, multipliziert mit dem Atomgewicht des entspre» chenden Halogens (Chlor=35,457) unter Berücksichtigung, daß 1 Mol gelöstes CI2 zwei Äquivalenten entspricht, 1 Mol an gelöstem HCIO zwei Äquivalenten entspricht, 1 g Ion an gelöstem ClO^- zwei Äquivalenten entspricht und 1 g Ion an gelöstem CIO3- sechs Äquivalenten entspricht gemäß den Reaktionsgleichung gen:

Cl₃ + H₂O
HClO
CIO"
ClOf

0 + 2 Cr + 2

ο + er + H^h o + cr

3 0 + Cl -

In der Praxis ist die aktive Chlorkonzentration, ausgedrückt in Gramm/Liter, praktisch identisch mit der Konzentration an Hypochlorit, ebeiafalls ausgedrückt in Gramm/Liter. Daher werden die Ausdrücke »aktives Chlor« und »Hypochlorit« in der vorliegenden Beschreibung in erster Näherung als. äquivalent angesehen.

Das bekannte elektrolytische Verfahren besitzt technische Grenzen, die die Wirtschafnlichkeit des Verfahrens erheblich beeinflussen. Eine der wichtigsten Bedingungen, um eine gute Gesamtstromausbeute des elektrolytischen Verfahrens zur direkten Chlorierung von Wasser an Ort und Stelle zu erhalten, besteht darin, eine für die gewünschte anodische Reaktion, d. h. für die Chlorentladung so hohe wie mögliche Strosnausbeute im Hinblick auf ungewünschte Nebenreaktionen, insbesondere der Sauerstoffentladung, zu erhalten. Üblicherweise wurden katalytische Anoden mit einer geringen Überspannung gegenüber der Chlorentwicklung verwendet, um diese Reaktion gegenüber der ungewünschten Sauerstoffentladungsreaktion zu begünstigen, welche bei anodischen Potentialen stattfindet, die das anodische Potential der Chlorentwicklunf um 400 bis 450 mV übersteigen.

LIm bei ökonomisch annehmbaren Stromdichten zu arbeiten, muß dennoch der Natriumchloridgehalt im Elektrolyt 25 bis 35 g/l immer übersteigen, da niedrigere Konzentrationen an Chlorid die Faraday-Ausbeute für die Chlorentwicklung drastisch reduzieren, während die an der Anode entwickelte Sauerstoffmenge zunimmt. Dies ist auf die bekannten kinetischen Probleme zurückzuführen, die mit der Diffusion der Chloridionen zur Anode durch die Anodendoppelschicht zusammenhängen. Wenn bei niedrigeren Chloridkonzentrationen im Elektrolyt gearbeitet wird, kommt es zu einer ernsthaften Verarmung an Chloridionen in dem anodisch™ Film, was dann zu "iner Zunahme der Sauerstoffentwicklung führt. Die Sauerstoffentwicklung führt neben einer Erniedrigung der Gesamtstromausbeute des Verfahrens auch zu einer Verkürzung der Lebenszeit der Anode, da sie rasch abgenützt wird oder rasch ihre katalytische Aktivität verliert, ob sie nun aus Graphit besteht oder einem Ventilmetall, welches mit einem elelctrokatalytischen Überzug aus Edelmetallen oder Edelnetalloxiden versehen ist.

Jedoch bringt die Notwendigkeit, eine genügend hohe Natriumchloridkonzentration in dem Elektrolyten aufrechtzuerhalten, auch einige Nachteile mit sich. In erster Linie gehl eine große Menge Salz in dem Abfluß verloren, und der Salzgehalt in dem Hauptstrom des Wassers, welches durch die Zugabe der aus der Zelle ausfließenden Flüssigkeit behandelt wurde, steigt beträchtlich' an. Das Verhältnis zwischen dem dem Wasser hinzugefügten aktiven Chlor und Chlorid, ausgedrückt in g/l, liegt immer unter 0,2 und übersteigt in der Praxis bei den bekannten Verfahren selten 0,05 bis 0,1 g/L Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß es praktisch Unmöglich ist, das Wasser direkt zu behandeln, indem man den Wasserstrom einfach durch die Zelle führt.

sondern daß eine aus der Elektrolysezelle austretende Lösung, die Hypochlorit und Chlorid enthält, in einem getrennten Behälter gesammelt werden muß und dann diese konzentrierte Lösung dem Elektrolyt mit geeignetem Dosierungssystem hinzugefügt werden muß.

Aus der DE-PS 6 95 322 ist ein Verfahren zur Sterilisation von Wasser und eine entsprechende Vorrichtung bekannt. Nachteilig ist, daß mit diesem Verfahren die Menge der oxydierten Produkte nicht genau dosiert werden kann.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Chlorieren oder Bromieren von Wasser zu schaffen, bei welchem eine ausfließende Lösung erhalten wird, in welcher das Verhältnis des aktiven Halogengehaltes zu dem Halogenidgehalt größer als 0,2 und vorzugsweise nicht niedriger als 0,3 ist und das mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Dabei soll die gewünschte aktive Halogenkonzentration mit einem geringen Salzgehalt direkt in dem Strom des zu behandelnden Wassers erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Chlorieren oder Bromieren von Wasser in einer Elektrolysezelle gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das aufzubereitende Wasser in dieser Zelle durch xinen von einer porösen, permeablen Ventilmetallanode und einer Kathode gebildeten Elektrodenspalt fließen läßt und gleichzeitig bei Stromfluß eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallchlorids oder -bromids, die wenigstens 25 g Chlorid oder Bromid pro Liter Sole enthält, durch die Anode schickt, wobei man den hydrodynamischen Fluß durch die Anode so reguliert, daß ein Gewichtsverhältnis von aktivem Chlor oder Brom zu Chlorid oder Bromid in dem aus dem Elektrodenspalt ausfließenden Wasser von wenigstens 0,2 aufrechterhalten wird.

Dieses Verfahren macht es möglich, durch Elektrolyse direkt eine wäßrige Lösung von Alkalimetallhypohalogeniten mit einem sehr geringen Gehalt an Aikalimetallhalogeniden herzustellen und führt daher zu einem verringerten Halogenidverbrauch. Gleichzeitig arbeitet dieses Verfahren mit hohem Wirkungsgrad und bei einer hohen Stromdichte. Dies wird dadurch erreicht, daß man zwei getrennte Flüssigkeitskreislä:ife verwendet, einen für die Alkalimetallhalogenidlösung i>nd einen anderen für den Elektrolyt, d. h. für die gebildete Hypohalogenitlösung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Herstellung von Hypochlorit aus Natriumchlorid beschrieben. Dieses Verfahren ist von großer kommerzieller Bedeutung. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß andere elektrolytische Verfahren, wie z. B. die Herstellung von Kaliumhypochlorid ^Us Aaüumchlorid, Natriumchiorat aus Natriumchlorid, Natriumhypobromit aus Natriumbromid, ebenfalls anhand der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.

Um einen ausreichenden Nachschub an Chloridionen zur Anode hin zu gewährleisten und um eine SauerstoffentwicKlung zu verhindern, insbesondere wenn eine poröse Anode mit geringer Permeabilität verwendet wird, d. h. eine Anode mit geringer Porosität und/oder kleinerem mittleren Porendurchmesser, verfährt man vorzugsweise so, daß man durch die Anode hindurch eine hydrostatische Druckdifferenz zwischen 0 und 1 m Wässersäule, von der Soleseite in Richtung Elektrolytseite der Anode, konstant aufrechterhält
Es wurde festgestellt, daß das bcnötiete Druckeefälle

selten 1 Meter Wassersäule überschreitet. In der Praxis ist ein Druck von 2 bis 25 cm Wassersäule ausreichend, wenn im Handel erhältliche gesinterte Venlilmetalle verwendet werden. Unter den obigen Bedingungen sollte eine automatische Kontrolle des Drucks zwischen der Soleäbteiluhg und dem Wasserabteil vorgesehen sein, um unter allen Bedingungen eine optimale Verfahrensdurchführung zu gewährleisten, da mögliche Druckschwankungen des Elektrolyten einen nachteiligen Einfluß auf das elektrolytische Wasserchlorierungsverfahren haben können.

Zweckmäßigerweise wird die Sole so konzentriert wie möglich verwendet. Im Falle von Natriumchlorid wird die Konzentration zweckmäßigerweise in einem Bereich von 100 g/l bis 300 g/l gehalten. Vorzugsweise hält man die Konzentration der Solelösung durch Zwangsumlauf der Sole und durch eine Konzentrierungsvorrichtung, die außerhalb der Elektrolysezelle angebracht ist, im wesentlichen konstant.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in einer Elektrolysezelle durch eine poröse, permeable Ventilmetallanode und durch eine Kathode ein Elektrodenspalt gebildet ist und daß die Elektrolysezelle durch die Ventilmelallanode in ein erstes Abteil und ein zweites Abteil aufgeteilt ist, wobei das zweite Abteil an einem Solekreislauf angeschlossen und das erste Abteil in die Leitung des aufzubereitenden Wassers eingebaut ist, und daß ferner eine Pumpe im Solekreislauf zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes vorgesehen ist.

Die poröse, permeable Ventilmetallanode besteht vorzugsweise aus einem starren Element mit mindestens einer Schicht eines gesinterten Ventilmetallpulvers, wobei die genannte Schicht eine Porosität zwischen 20 und 70% aufweist, einen mittleren Porendurchmesser zwischen 5 und 100 Mikron hat und durch Imprägnieren mit einem elektrokatalytischen ■ Material aktiviert worden ist.

Zweckmäßigerweise hat die Anode eine Porosität von 30 bis 65% und einen mittleren Porendurchmesser der Poren von 5 bis 50 Mikron und ist vorzugsweise aus gesintertem Titan gefertigt.

Selbstverständlich kann eine geeignete poröse Ventilmetallanode auch anders hergestellt werden, beispielsweise durch »plasma-jet«-Abscheidung einer porösen Schicht eines Ventilmetalls auf einer durchlöcherten Struktur eines Ventilmetalls, zweckmäßigerweise einem Streckblech, welches nicht nur als Trägermatrix und mechanisches Verstärkungsmittel dient, sondern auch die Wirkung eines Stromverteilers für die gesamte anodir:he Oberfläche hat

Das elektrolytische Material ist gegenüber der anodischen Umgebung resistent und wirkt auf die Entwicklung von Halogen aus wäßrigen Lösungen elektrokatalytisch. Bevorzugte Materialien sind die Metalle der Platingruppe, die durch thermische Abscheidung der porösen Struktur des Ventilmetalls aufgebracht werden, indem zuerste das poröse Ventilmetall mit einer Lösung, die die zersetzlichen Salze der Metalle der Platingruppe enthält, imprägniert und dann erhitzt wird. Ebenfalls einsetzbar ist die galvanische Abscheidung von Edelmetallen, wie z. B. Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Rhodium und Osmium.

Metalloxide, die zur GruDpe VIII des Periodensystems gehören, katalytischff%xide und andere Metalle, wie z. B. Mangan, Blei, Zinn oder gemische Oxide oder Mischungen von Oxiden der obengenannten Metalle und Oxide von Ventilmetallen, können ebenso zur Aktivierung der porösen Anode verwendet werden. Das am meisten bevorzugte Material ist ein gemischtes Oxid von Titan und Ruthenium, welches durch thermische Zersetzung einer Lösung, die Titan· und Rutheniumsalze und möglicherweise geringe Mengen anderer Metallsalze enthält, wie z. B. von Kobalt, Nickel und Zinn, in Gegenwart von Sauerstoff auf die gesinterte Struktur des Titans oder eines anderen Ventilmetalls

ίο aufgebracht wird. Die elektrokatalytischen Überzüge sind detaillierter in den US-PS 37 11 385 und 36 32 498 beschrieben.

Nach der Aktivierung kann die poröse Anodenoberfläche, die der Kathodenoberfläche gegenübersteht.

gegebenenfalls mit einer dünnen porösen Schicht eines Materials, wie z. B. Polytetrafluoräthylen oder einem anderen halogenierten Polymer, versehen werden, um die Oberfläche hydrophob zu machen und damit den Transport der wäßrigen Phase durch die poröse Anode

ft zu verzögern. Die poröse Schicht von Poiytetrafiuoräthylen oder einem anderen geeigneten Material kann auf die poröse Anodenoberfläche aufgebracht werden, z. B. durch Abscheidung einer Lösung oder einer Emulsion des Polymeren. Entfernung des Lösungsmittels und abschließender Hitzebehandlung der Oberfläche. Das Polymer kann ebenso aufgesprüht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt gegenüber herkömmlichen Verfahren den großen Vorteil mit sich, daß v5 bei sehr hohen Stronidichten durchgeführt werden kann. Gegenwärtig übersteigt die Stromdichte bei den bekannten industriellen Verfahren selten 400 bis 1000 A/m². Oberiialb dieses Beieiches muß ein Elektrolyt verwendet werden, der eine größere Menge an Chlorid enthält, um eine annehmbare Stromausbeute für die Chlorentwicklung zu erreichen, jedoch ist eine Lösung mit einer Konzentration über 40 g/l an Chlorid ökonomisch und technisch unvorteilhaft wegen der großen Verschwendung an Chlorid und weil ein übermäßiger Chloridgehalt in der abfließenden Lösung

■ίο auftreten würde.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, bei einer Stromdichte von 4000 bis 5000 A/m^? mit einer Chlorentladungs-Stromausbeute, die höher als 85% ist zu arbeiten. Wenn bei einer Stromdichte von

■45 beispielsweise 2000 bis 3500 A/m² gearbeitet wird, ist es möglich, eine Stromausbeute für die Chlorentwicklung aufrechtzuerhalten, die mehr als 96% beträgt und die begleitet ist von einer außerordentlichen Verlängerung der Lebenszeit der Anode, da die Anoden hierbei nicht länger der ungewünschten übermäßigen Sauerstoffentwicklung ausgesetzt sind, die einen Verlust der katalytischen Aktivität des Edelmetalloxidüüerzugs verursacht Berücksichtigt man, daß die Chlorentwicklung gegenüber der Sauerstoffentwicklung thermodynamisch begünstigt ist begünstigt auch der Umstand, daß der größte Teil der aktiven anodischen Oberfläche ständig von der konzentrierten Sole benetzt ist, die Chlorentladung und verhindert in effektiver Weise die Sauerstoffenüadung selbst bei relativ hoher Stromdich-

Bedingt durch den Konzentrationsgradienten und da, falls nötig, ein Druckgradient quer durch die poröse Anode aufrechterhalten wird, werden die Chloridionen dazu veranlaßt aus der konzentrierten Lösung durch die poröse Anode in den wäßrigen Elektrolyten, der in dem Elektrodenzwischenraum zirkuliert, zu diffundieren. Die Chloridionen werden dabei, während sie durch die poröse Anode hindurchtreten, zu Chlor oxidiert Damit

werden die Chloridverluste in dem Elektrolyten, d. h. in der erzeugten Hypochlorillösung, beträchtlich vermindert. Das Gewichtsverhältnis zwischen aktivem Chlor und Chloridionen in der abfließenden Lösung kann leicht über 0.2 gehalten werden und wird zweckmäßig Zwischen 0,3 und 0,8 gehallen.

Die Reduzierung von Wasser findet an der Oberfläche 'Jer Kathode statt, welche aus Titan, Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt worden ist, und der entwickelte gasförmige Wasserstoff wird aus der Zelle zusammen mit dem Elektrolyten abventiliert, während Hydroxylionen entsprechend der Reaktionsgleichung

,O + e

"■*

OH slromausbeute der Elektrolyse beeinträchtigen. Insbesondere neigt das an der Anode gebildete Hypochlorit dazu, sich unter anschließender Sauerstoffentwicklung zu zersetzen oder es disproportioniert zu Chloral.

% Eine weitere kathodische Reduktion des Hypochlorits erfolgt an der Kathode. Während die beiden ersten chemischen Reaktionen durch Arbeiten bei niedrigen Temperaturen, d. h. unter 25*C, leicht auf eine Minimum reduziert werden können, konkurriert die kathodische

ίο Reduktion des Hypochlorits gemäß der Reaktionsgleichung

gebildet werden. Das an der Anode entwickelte Chlor reagiert augenblicklich nach der bekannten chemischen Disproportionierung mit den Hydroxylionen unter Bildung von Hypochlorit.

In Abhängigkeit von dem gewünschten minimalen Verhältnis zwischen den Konzentrationen an aktivem Chlor und Chlorid, welche in dem aus der Zelle ausfließenden Wasser enthalten sind, kann in der Praxis eine um so höhere Stromdichte verwendet werden, je konzentrierter die Sole ist. Dies führt zu einer sehr hohen Stromausbeute für die Halogenentladung und damit einer geringen Sauerstoffeniwicklung.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform mit einem automatischen Kontrollsystem sind zwei Druckmeßgeräie in der Sole- bzw. in dem Elektrolytabteil vorgesehen. Die algebraische Differenz zwischen den Drücken in den beiden Abteilen wird mit einem festen Vergleichssignal verglichen, welches zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Druckdifferenz vorgegeben sein und ein Kontrollventil betätigen kann, welches in dem aus der Soleabteilung abwärts fließenden Teil des Solekreislaufs angebracht ist, so daß die Druckdifferenz quer durch die poröse Anode konstant gehalten werden kann, unabhängig von Druckschwankungen, die entweder im Wasser oder im Solekreislauf auftreten können.

Die Solekonzentration in dem Zellabteil wird im wesentlichen konstant gehalten, indem die Solerückführungsgeschwindigkeit reguliert wird, während die Menge an Wasser, die zwischen der porösen Anode und der Kathode fließt, innerhalb weiter Grenzen variiert werden kann, in Abhängigkeit von dem gewünschten Hypochloritgehalt (d. h. aktives Chlor) in der abfließenden Lösung. Die Geschwindigkeit des Elektrolyten durch den Elektrodenzwischenraum kann daher innerhalb eines Bereiches von 1 cm/Sekunde bis 1 m/Sekunde variieren.

Anstatt die Sole zur Aufrechterhaltung einer konstanten Solekonzentration zurückzuführen, kann konzentrierte Sole auch kontinuierlich in das Anodenabteii mittels einer regulierbaren oder automatisch geregelten Dosierungspumpe eingespeist werden, die in der Lage ist, für den notwendigen hydraulischen Fluß der Sole durch die poröse Anode zu sorgen.

Neben der Stromausbeute für die Chlorentladung an der Anode können auch andere Faktoren die Gesamt-

20

55

CIO + H,O + 2e

Cl + 2OH

mit der Wasserstoffentwicklung, da dieses Standardpotential um etwa 1 Volt größer ist als das Wasserreduktionspotential. Dementsprechend wird die Kinetik dieser Reaktion durch den konvektiven und diffusiven Transport des Hypochlorits von der Anode zur Kathode bestimmt. Diese Sekundärreaktion ist ein Hauptgrund für den gesamten Stromausbeuteverlust. Der auf diese Sekundärreaktion zurückzuführende Verlust kann reduziert werden, wenn man den Elektrolyt in einer Laminarströmung durch den Elektrodenzwischenraum fließen läßt. Vorzugsweise sind daher die Elektrodenoberflächen der Elektrolysezelle parallel zueinander angeordnet, und beide liegen in parallelen Ebenen in bezug auf die Stromlinien des durch die Zelle fließenden Wassers.

Da bei den bekannten Verfahren eine relativ hohe Chloridkonzentration in dem durch die Zelle fließenden Elektrolyten aufrechterhalten werden muß, ist es nicht möglich, eine direkte Chlorierung von Wasser durchzuführen, d.h. mit einer niedrigen Konzentration an aktivem Chlor (Hypochlorit) von 1 bis 2 mg/1, und es ist daher notwendig, zunächst eine konzentriertere Lösung, die bis zu 6 bis 8 g/I aktives Chlor (Hypochlorit) enthält, herzustellen, die dann in bzw. mit dem Hauptstrom des Wassers verdünnt wird. Bei diesen hohen Konzentratio-

•to nen an Hypochlorit ist der Ausbeuteverlust, der auf die kathodische Reduktion von Hypochlorit zurückzufür ren ist, sehr hoch, und die Gesamtstromausbeute kann auf weniger als 60% herabfallen. Im Gegensatz hierzu erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die direkte Chlorierung von Wasser in Konzentrationen von 1 bis 2 mg/1 aktivem Chlor, wobei der Ausbeuteverluste, der auf die kathodische Reduktion von Hypochlorit zurückzuführen ist, reduziert wird. Diese Bedingungen können leicht dadurch erreicht werden, indem man die Geschwindigkeit des Elektrolyten (Wasser) in der Zelle erhöht und/oder indem man den größeren Teil des Wasserslroms in einem by-pass an dem Elektrodenzwischenraum der Zelle vorbeiführt Es ist jedoch durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch möglich, eine abfließende Lösung mit einem Hypochlortigehalt von 8 bis 10 g/l zu erhalten, indem man die Verweilzeit des Elektrolyten in der Zelle erhöht oder indem man mehrere Zellen in der üblichen Weise in Serie schaltet Ein wetterer bemerkenswerter Verlust in der Gesamtstromausbeute wird durch die anodische Oxidation des Hypochlorits zu Chlorat entsprechend der Reaktionsgleichung

6 CIO" + 3 H₂O

2CIOr + 4Cr + 6H⁺+ ^ 6e"

verursacht Je hoher die Hypochloritkonzentration im Elektrolyt und je höher die Stromdichte ist, desto größer ist der Verlust der auf diese Reaktion zurückzuführen ist Berücksichtigt man, daß das

Hypochlorit an der Anodenoberfläche gebildet wird, so ist es in herkömmlichen Zellen praktisch unmöglich, diesen Verlust zu kontrollieren oder zu reduzieren, da die dem Elektrolyten zur Reduzierung der Hypochloritdiffusion zur Kathode und zur Verhinderung der kathodischen Reduktion des Hypochlorits aufgezwungene Laminarfirömung, die Bedingungen einer schnellen Entfernung des Hypochlorits, welches kontinuierlich an der anod.schen Oberfläche gebildet wird, nur noch schlechter machen. Dieser Ausbeuteverlust wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ebenfalls stark reduziert.

F.s wurde festgestellt, daß die Gesamtstromausbeute drastisch erhöht werden kann, wenn man einen kleinen hydrodynamischen Fluß der Sole durch die poröse Anode vorsieht. Dies ist wahrscheinlich auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, die im positiven Sinn die Tendenz des Hypochlorits an der Anode zu Chlorat oxidiert zu werden, reduzieren. Einer dieser Faktoren hpstphf Harin, daß an der anodischpn Dnnnelsrhirht an on der gesamten aktiven Oberfläche der Anode ständig in hohem Maße Chloridionen zur Verfügung stehen. Ein anderer möglicher Faktor könnte in einer Komponente des hydrodynamischen Flusses liegen, der dazu tendiert, das erzeugte Hypochlorit abzuziehen, d. h. von der aktiven Oberfläche der Anode zu entfernen. Der Solefluß durch die poröse Anode bietet darüber hinaus den Vorteil, daß die Zellspannung reduziert werden kann. Auf der anderen Seite erniedrigt dieser Fluß innerhalb bestimmter Grenzen das Gewichtsverhältnis zwischen aktivem Chlor und Chlorid, das in der abfließenden Lösung enthalten ist, nicht wesentlich, was während der Experimente beobachtet werden konnte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet zur Freisetzung von anodisch oxidierten chemischen Spezien (z. B. Cl₂) in einen Trägerelektrolyten, der durch die Zelle fließt (z. B. Wasser), während die Freisetzung von nicht oxidierten Spezien (z. B. Cl ) in den Trägerelektrolyten verhindert wird.

Die poröse Anode ist in der Lage, eine Vermischung zwischen der Lösung, mit der das zweite Abteil der Zelle gespeist wird, und dem Trägerelektrolyten, der durch den Elektrodenzwischenraum der Zelle fließt, zu verhindern, wobei ein großer Anteil der oxidierbaren chemischen Spezien, die durch Diffusion oder, falls notwendig, auch durch einen hydrodynamischen Fluß durch die poröse Anode gelangen, anodisch oxidiert werden, bevor sie in den Trägerelektrolyten, der durch die Zelle fließt, freigesetzt werden.

Die Kathode der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus einem korrosionsresistenten leitenden Material, welches ein niedriges Überpotential für die kathodische Reaktion hat und damit den an der Zelle angelegten Elektrolysestrom stützt Falls aus den wäßrigen Trägerelektrolyten Wasserstoff entwickelt wird, besteht die Kathode zweckmäßigerweise aus Ventilmetallen, Nickel, Eisen. Silber, oder deren Legierungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für eine Reihe von elektrochemischen Verfahren verwendet werden, bei denen es von Vorteil ist, die Freisetzung von nicht oxidierten chemischen Spezien in den Trägerelektrolyten, der durch den Elektrodenzwischenraum der Zelle fließt, zu verhindern.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein schematisches Diagramm des erfuriungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 einen Teilquerschnitt der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle,

F i g. 3 einen Querschnitt der Zelle von F i g. 2.

F i g. 4 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle,

F i g. 5 einen teilweisen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle und

F i g. 6 einen Querschnitt der Zelle von F i g. 5.

Die erfindungsgemäfje Vorrichtung besteht, unter Bezugnahme auf Fig. 1,aus einer Elektrolysezelle 1,die ein Abteil 2 mit einer Kathode 3 aus Stahl, Nickel. Hastelloy. Titan oder einem anderen elektrisch leitenden Material mit einer niedrigen Überspannung gegenüber der Wasserstoffentwicklung, und ein Abteil 4 aufweist, das von dem Abteil 2 durch eine poröse Anode 5 getrennt ist, die aus einem gesinterten Ventilmetall besteht, welches mit einem nicht passivierbaren i?nd elektrokatalytischen. gegenüber den anodischen Bedingungen resistenten Material aktiviert ist. Der Solekreis-Intif besteht aus einem Sättigungsbehälter 6. in welchem Salz und Solelösung miteinander in Kontakt gebracht werden, einer Umwälzpumpe 7, vorzugsweise im zur Elektrolysezelle 1 aufwärts strömenden Bereich, einem zweiten Ventil 8 im von der Elektrolysezelle abwärts strömenden Bereich und einer geeigneten Gleichstromquelle.

Der das Abteil 2 nach der Elektrolyse verlassende Elektrolyt enthält Hypochlorit und den an der Kathode entwickelten Wasserstoff. Ein geeigneter Gasabscheidungsbehälter 9 erlaubt die Ventilierung des gasförmigen Wasserstoffes von der abfließenden Hypochloritlösung. Die automatische Regulierung des optimalen Druckabfalls quer durch die poröse Anode 5 kann durch zwei Druckmeßgeräte 10 und 11 in dem Soleabteil 4 bzw. in dem Wasserabteil 2 bewerkstelligt werden. Die pneumatischen oder elektrischen Signale der beiden Druckmeßgeräte werden in geeigneter Weise von einer Kontrollvorrichtung verarbeitet, welche ihrerseits das Kontrollventil 8 über ein Steuersystem betätigt.

F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine typische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche einen ersten Körper aufweist, der aus einem Behälter 20. vorzugsweise aus T itan, besteht und der mit einem Flansch 21 versehen ist Eine poröse Anode 5' aus gesintertem Titan, welche vorzugsweise mit Mischoxiden von Ruthenium und Titan aktiviert worden ist ist an den inneren Umfang des Flansches 21 angeschweißt. Ein Einlaß 23 und ein Auslaß 24 gestatten den Kreislauf der Sole durch das Abteil. Ein zweiter Zellkörper besteht aus einem Stahlbehälter 25. an dessen Flansch eine Kathode 3'. vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, angeschweißt ist und ein Einlaß 27 sowie ein nicht dargestellter Auslaß sind an den beiden Enden des Behälters 25 angebracht Die Kathode 3' kann aus einer Platte, einem Netz oder einem Streckblech bestehen, und es endet kurz vor den beiden Enden des Behälters 25, damit der Elektrolyt zwischen der porösen Anode 5' und der Kathode 3' fließen kann. Eine Isoliereinrichtung 28 sorgt für die elektrische Isolierung der Kathode von der Anode, und geeignete elektrische Zuführungsstücke, welche nicht dargestellt sind, sorgen für die Zuführung des elektrischen Stroms zu dem anodischen Flansch 21 und zu dem kathodischen Flansch.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt der Zelle von F i g. 2, und in beiden Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform der

erhrujungsgemäßen Vorrichtung, weiche insbesonHere für kleine Kapazitäten geeignet ist. Sie besteht aus einem porösen Titanrohr 41. welches geeigneterweise mit einem elektrokatalytischen Überzug aktiviert worden ist und welches an einem Ende an ein Titanrohr 42 angeschweißt, mit einem Dichtung.'iflansch 43 Versehen und an dem anderen Ende an ein anderes Titanrohr 44 angeschweißt ist. Das Ganze befindet sich in einem geflanschten Rohr 45 aus Stahl, rostfreiem Stahl oder Nicke!, welches über zwei Kniestücke 46 und 47, vorzugsweise aus einem inerten, nicht leitenden Material mit einer Elektrolytlösungsleitung: verbunden und mit geeigneten Verlängerungen 48 und 49 versehen ist, durch welche eine hydraulische Dichtung mit den Titanrohren erfolgt. Die Dichtung erfolgt am einen Ende durch die Dichtung 50 und am anderen Ende durch die Dichtungsbox 40 oder etwas entsprechendes. Während der Durchführung des Verfahrens wird konzentrierte Sole kontinuierlich durch das. Innere des Titanrohres zirkuliert, welches mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden ist, während das Rohr 45 mit dem entsji echenden negativen Pol verbünden ist. Das poröse Titanrohr 41 wirkt als Anode, und die innere Oberfläche des Rohres 45 wirkt als Kathode.

Mit der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform mii konzentrischen rohrförmigen Elektroden können Zellen mit hoher Kapazität verwirklicht werden, da jede gewünschte Anzahl von Elementen zusammengefügt werden kann, und zwar in einer dem Aussehen von herkömmlichen Wärmeaustauscherrohren ähnlichen Art und Weise. Beispielsweise kann eine einem Wärmeaustauscherrohr ähnliche Zelle verwirklicht werden, unter Verwendung von aktivierten porösen Titanröhren, die die Solezirkulation in dem Gußteil und die Wasserzirkulation innerhalb der porösen Röhren ermöglicht Die Kathode kann aus einer Reihe von Stäben bestehen, die an einen der Zellköpfe angeschweißt und konzentrisch innerhalb jeder anodischen Röhre eingefügt sind. Alternierend hierzu kann die Sole durch die porösen Titanröhren zirkulieren, während das Wasser in der Rohrummantelung aus Blech zirkuliert In diesem Fall sind durchbrochene Drahtnetze konzentrisch außerhalb der porösen Titanröhren angebracht und elektrisch mit der Ummantelung verbunden und wirken somit als Kathode.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, weiche aus einem zylindrischen, an beiden Enden geflanschten Behälter 51 besteht, wobei dieser Behälter leicht in eine Leitung von zu behandelndem Wasser eingeführt werden kann. Der Zylinder kann mit zwei rechtwinkligen, geflanschten, diametral entgegengesetzten öffnungen versehen sein. Die Anode 5" besteht aus einem rechtwinkligen, auf allen Seiten geschlossenen und aus Titan oder einem anderen Ventilmetall bestehenden, kastenförmigen Behälter, und er wird in eine der beiden öffnungen eingeführt. Der kastenförmige Behälter ist auf der einen Seite durch den Titanflansch 53 verschlossen, welcher der geflanschten Öffnung des Zylinders angepaßt ist Die großen Oberflächen der Anode 5" bestehen wenigstens teilweise aus porösen Platten 54 aus Titan oder einem anderen gesinterten Ventilmetall, und die porösen Platten sind vorzugsweise mit Mischoxiden von Titan und Ruthenium aktiviert

Der Titanflansch 53 ist mit mindestens zwei Stutzen 23' und 24' für den Soleeinlaß und -auslaß versehen, und die Sole wird kontinuierlich innerhalb des anodischen, kastenförmigen Behälters 5" zirkuliert, um die Solekon-

zentration auf einem konstanten Wert zu halten. Üme Isolierungsdichtung 57 sorgt für die elektrische Isolierung der Anode von dem Behälter 51. und das Endstück 58 versorgt die Anode mit dem elektrischen Strom. Die in der entgegengesetzten öffnung angebrachte Kathode der Zelle besteht aus zwei Blechen 3"a und Vb aus Stahl, Nickel oder rostfreiem Stahl, die aii den Flansch 60 angeschweißt sind, welcher seinerseits der geflanschten Behälteröffnung angepaßt ist. Ein geeignetes Endstück 61 versorgt die Kathode mit elektrische) · Strom. Die beiden Platten, die die Zellkathode bilden, werden im Abstand von einigen Millimetern von der Oberfläche der Anode 5" angebracht, und geeignete, auf der Oberfläche der Kathoden 3"a und Vb angebrachte Abstandshalter, wie z. B. eine Reihe von Polyvinylchloridknöpfen, verhüten die Berührung der Elektroden während der Montage oder der Verfahrensdurchführung.

Fig. 6 stellt einen Querschnitt der Zelle von Fig. 5 dar. und in beiden Figuren werden gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die F i g. 6 zeigt Abstandshalter 62, die aus Teflonstäben mit einem Durchmesser von 3,5 mm bestehen und die auf der Oberfläche des anodischen kastenförmigen Behälters 5" befestigt sind.

Während der Verfahrensdurchführung fließt der Elektrolyt oder die verdünnte Hypochloritlösung durch den Behälter 51, und ein Teil des Flusses fließt zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Anode, die im wesentlichen auf den beiden längeren Seiten des kastenförmigen Behälters 5" aus den aktivierten porösen Titanplatten besteht, und der Kathode, die aus den beiden Blechen 3"a und 3"b besieht Das an der Anode entwicklete Chlor reagiert mit dem Hydroxid des Alkalimetalls, und es entsteht Hypochlorit, während der an der Kathode entwicklete Sauerstoff von der Elektrolyse des Wassers herrührt Die Zelle ist insbesondere geeignet für die direkte Chlorierung von Wasser z. B. in Trinkwassersystemen oder zur Sterilisierung von Swimming Pools usw. Tatsächlich kann die in der Zeiteinheit erzeugte Menge an Hypochlorit oder aktivem Chlor leicht kontrolliert werden, indem man den der Zelle zugeführten Strom variiert und zwar proportional zu dem gesamten Wasserfluß durch den Behälter 51.

Der freie Querschnitt des Behälters 51 kann mit Rücksicht auf den der Zelle insgesamt zugeführten Strom in geeigneter Weise dimensioniert werden, um in der abfließenden Lösung direkt die benötigte Hypochloritkonzentration, d. h. eine Konzentration im Bereich von 03 bis 1 mg/1, zu erhalten Es sind daher Auffangvorrichtungen für die konzentrierte Hypochloritlösung und Dosierungssysteme nicht langer notwendig. Darüber hinaus kann in einfacher Weise eine automatische Kontrolle zur Regulierung des der Zelle insgesamt zugeführten Stroms proportional zu dem Elektrolytfluß realisiert werden, um die Konzentration des aktiven Chlors in der abfließenden Lösung unterhalb der maximal zulässigen Grenze zu halten. Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der

Erfindung.

Beispiel

Der Versuch wurde mit der Vorrichtung von F i g. 1 unter Verwendung der Elektrolysezelle von F i g. 2 mit einer scheinbaren (projezierten) anodischen Oberfläche von etwa 10 cm² durchgeführt Die Anode bestand aus einer 1,5 mm dicken, aus porösem gesintertem Titan

bestehenden Platte mit einer Porosität von 65% und einem mittleren Porendurchmesser von 25 Mikron. Das poröse Titansubstrat wurde entfettet und dann 1 Minute lang in einer verdünnten HCl-Lösung gebeizt und anschließend vollständig in einer Lösung aus 5 ml 5°/oiger HCl₁ ίΟ,ά mg TiCl₃ (berechnet als Metall), 9 mg RuCl₃ (berechnet als Metall), 0,2 mg SnCLi · 5 H₂O (berechnet als Metall), 5 Tropfen Isopropylalkc-hol und 2 bis 4 Tropfen Wasserstoffperoxid untergetaucht Das poröse Titan wurde dann an Luft bei 30⁰C getrocknet und anschließend 10 Minuten in einem Luftumwälzofen auf 350⁰C erhitzt Dieses Verfahren wurde mehrmals wiederholt bis das poröse Titan eine Gewichtszunahme entsprechend 25 g/m² zeigte und ein elektrokatalytischer Überzug erhalten wurde. Die Solepermeabilität der aktivierten porösen Titananode nahm auf etwa 60% der ursprünglichen Permeabilität ab.

Eine 300 g/l Natriumchlorid enthaltende Solelösung wurde kontinuierlich in dem Anodenabteil der Zelle zirkuliert, um in dem Soleabfluß ständig einen Natriumchloridgehalt von über 298 g/l aufrechtzuerhaiten, und durch das Kathodenabteil wurde Wasser zirkuliert Während des Versuchs wurde durch das zirkulierende Wasser die Temperatur in der Zelle zwischen 14 und 17° C gehalten. Der hydrostatische Druckabfall durch die Anode wurd^ bei 0 gehalten,

ίο während die Stromdichte und auch der Wasserfluß angehoben wurden, um die Konzentration an aktivem Chlor Äquivalent in dem abfließenden Elektrolyten zwischen 100 und 500 mg/1 zu halten. Die Zellspannungen, die Chloridionenmengen in der abfließenden Lösung und die Gesamtstromausbeuten sind in Tabelle I zusammengestellt

Tabelle I

Stromdichte	/elKpanming	4	C I. Äquivalent	NaI 1-k.on/en-	Verhältnis	(.icsamtstrom-
A πι-'	I	4.5	Konzentration	Iralmn	von aktivem	ausbeute in
		ft	mg I	mg 1	Cl. NaCI	O
500	7		400	0.245	54
1000	8	150	600	0.25	68
2000	12	300	1000	0.30	70
3000	350	1100	0.32	65
4000	350	1040	0.32	55
6000	500	100(1	0.46	48

Die Ergebnisse von Tabelle I zeigen, daß sich die Gesamtstromausbeute verringerte, sobald die Stromdichte über einen Wert zwischen etwa 1000 und 3000 A/m² erhöht wurde, und dies war zurückzuführen auf eine Zunahme der anodischen Polarisation mit einer einhergehenden Sauerstoffentwicklung, weiche durch die Elektrolyse von Wasser und die anodische Oxidation des Hypochlorits zu Chlorat verursacht wurde, und zu der Abnahme der Gesamtstromausbeute beitrug.

Die Stromdichte wurde nun bei 2000 A/m² gehalten, und es wurde eine zunehmende hydrostatische Druckdifferenz durch die poröse Anode erzeugt indem man den hydrostatischen Druck auf die Sole in bezug auf das Wasser erhöht, um die anodische Oberfläche durch die Porosität der Anode hindurch mit mehr Chloridionen zu versorgen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle II

cm Wassersäule

/el !spannung

(I. Äquivalent Konzentration mg I

NaI '!-Konzentration mg I

Verhältnis von a kl iv cm Cl. NaCI

(icsamtstromausheulc in

0	6	300	1050	0.30	70
2.5	5.8	310	1050	0.33	74
4.0	5.1	383	1020	0.37	88.5
6.0	4.7	3ⁿ4	1 ?00	0.33	Q1.2

Die Ergebnisse von Tabelle II zeigen deutlich, daß die Zellspannting und damit die Energieausbeute des Verfahrens und die Gesamtstromausbeute außergewöhnlich verbessert werden können, wenn ein Minimum eines hydrodynamischen Soleflusses durch die poröse Anode hindurch erzeugt wird, indem man eine bestimmte Druckdifferenz durch die poröse Anode hindurch erzeugt. Gleichzeitig wird unter diesen Bedingungen das Verhältnis zwischen aktivem Chlor und den Chloridionen in dem aus der Zelle abfließenden Elektrolyten keineswegs verringert, sondern leicht erhöht, was durch die außergewöhnliche Zunahme der Gesamtstrornausbeuiie erklärt werden kann.

Hierzu 4 Blalt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Chlorieren oder Bromieren von Wasser in einer Elektrolysezelle, dadurch gekennzeichnet, daß man das aufzubereitende Wasser in dieser Zelle durch einen von einer porösen, permeablen Ventilmetallanode und einer Kathode gebildeten Elektrodenspalt fließen läßt und gleichzeitig bei Stromfluß eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallchlorids oder -bromids, die wenigstens 25 g Chlorid oder Bromid pro Liter Sole enthält, durch die Anode schickt, wobei man den hydrodynamischen Fluß durch die Anode so reguliert, daß ein Gewichtsverhältnis von aktivem ij Chlor oder Brom zu Chlorid oder Bromid in dem aus dem Elektrodenspalt ausfließenden Wasser von wenigstens 0,2 aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Anode hindurch eine hydrostai^srhe Druckdifferenz zwischen 0 und 1 m Wassersäule, von der Soleseite in Richtung Elektrolytseite der Anode, konstant aufrechterhält

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration der Solelösung durch Zwangsumlauf der Sole und durch eine Konzentrierungsvorrichtung, die außerhalb der Elektrolysezelle angebracht ist, im wesentlichen konstant hält.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer EleLrolysezelle (1) durch eine poröse, permeable Ventilme*allano>-'-; (5) und durch eine Kathode (3) ein Elektrodenspalt gebildet ist, und daß die Elektrolysezelle (1) durch i'-t Ventilmetallanode (5) in ein erstes Abteil (2) und ein zweites Abteil (4) aufgeteilt ist, wobei das zweite Abteil (4) an einem Solekreislauf (8, 6, 7) angeschlossen und das erste Abteil (2) in die Leitung des aufzubereitenden Wassers eingebaut ist, und daß ferner eine Pumpe (7) im Solekreislauf (8,6, 7) zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse, permeable Ventilmetallanode (5) aus einem starren Element mit mindestens einer Schicht eines gesinterten Ventilmetallpulvers besteht, wobei die genannte Schicht eine Porosität zwischen 20 und 70% aufweist, einen mittleren Porendurchmesser zwischen 5 und 100 Mikron hat und durch Imprägnieren mit einem elektrokatalyti- -^o sehen Material aktiviert worden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall Titan ist und das elektrokatalytische Material aus mindestens einem Metall besteht, welches aus der Gruppe Platin, Palladium, Ruthenium, Iridium, Rhodium und Osmium in metallischer Form oder als Oxid ausgewählt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrokatalytische Material Titandioxid und Rutheniumdioxid in Mischkristallform ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmetallanode (5) ein aus gesintertem Titanpulver hergestellter Körper ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmetallanode (5) aus einem Ventilmetallnetz, welches mit einer Schicht von gesinterten Ventilmetallteilchen versehen ist, besteht

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenoberflächen der Elektrolysezelle parallel zueinander angeordnet sind und beide in parallelen Ebenen in bezug auf die Stromlinien des durch die Zelle fließenden Wassers liegen.