DE3132947A1 - Elektrolysezelle - Google Patents
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- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
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Description
Elektrolysezelle
Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle zur Erzeugung von Chlor und Ätzkali durch Elektrolyse wässriger Lösungen eines
Alkali-Metallchlorids. Die Elektrolysenzellenanlage besteht in
der Regel aus einer Vielzahl von Einzelzellen, die nach Art einer Filterpresse aufgebaut sind.
Bei Elektrolysenzellen der genannten Art ist es erforderlich, daß
die Elektroden, wie Anode und Kathode, dicht an der zwischen ihnen liegenden Membran oder dem Diaphragma anliegen, sie aber
nicht durch überhöhte Anpresskraft beschädigen, d.h. derart durchtrennen, daß es zu einer metallischen Kontaktbildung
zwischen Anode und Kathode kommt.
Nach DE-PS 12 52 643 ist eine Elektrolysezelle bekannt, bei der
das zwischen Anode und Kathode liegende, nicht leitende poröse Material ein Diaphragma aus Asbest oder eine Membran aus einem ·
Ionentauscherharz ist. In DE-PS 12 52 643 liegen Anode und
Kathode unmittelbar auf dem Diaphragma. Damit die Elektrolysenprodukte
von ihrem Entstehungsort entweichen können, sind Anode und auch Kathode als durchlässige Elemente ausgebildet. Die
Anpressung der Kathode, auf der eine Asbestfaserschicht als Diaphragma abgeschieden ist, an die Anode, erfolgt mittels
federnder'Träger außen um die Elektroden. Ein vollkommen flächenhaftes
Anliegen der Anode an das Diaphragma ist damit nicht gewährleistet.
Nach DE-OS 30 28 970 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, wobei eine Anode oder Kathode durch eine elektrisch leitende,
elastisch komprimierbare Schicht an einer Vielzahl von Punkten mit der Membran in direktem Kontakt gehalten wird. Dabei
wird ein elastisch komprimierbarer Stromkollektor verwendet, der
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eine starre Gegendruckplatte erforderlich macht. Der Stromkollektor
besteht aus einem Geflecht aus 0,15 mm dünnem Nickel-Draht.
Die Linien- oder Punktberührung zwischen Geflecht und den beiden benachbarten Kathodenteilen schafft nur eine verminderte
Kontakfläche in Bezug auf die gesamte Kathodenfläche. Der
Spannungsabfall an dieser Kontaktfläche ist demzufolge beträchtlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Elektrolysenzellen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Anode und die Kathode aus je einem für Gas und Flüssigkeit durchlässigen Flächenelement und auch einer Stützkonstrviktion
bestehen, und daß
die eine Stützkonstruktion als flächenstarres Druckglied und
daß die andere Stützkonstruktion als flächenflexibles Druckglied
ausgebildet sind.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das flächenflexible
Druckglied eine elektrisch leitende Metallplatte, die eingestanzte und auswärts gebogene Zungen aufweist, wobei der flächenmäßigen
Zungenanteil in etwa 30 - 70 % der ursprünglichen Plattenfläche beträgt und die Zungenfläche im überwiegenden Teil
parallel zur Plattenfläche verläuft.
Um den Elektrolyseprodukten weitgehend ungehindert freien Abgang nach oben zu ermöglichen, stehen nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung die nach auswärts gebogenen Zungen nach dem Einbau des flächenflexiblen Druckgliedes in ihrer Längsachse
senkrecht und liegen an der Elektrode kontaktgebend an.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß die Anzahl der Elektrodenteile vermindert wird. Damit vermindert sich die Anzahl der Kontaktstellen mit erhöhtem Stromwiderstand
für die Stromleitung.
Die Zungen weisen eine Breite in der Größenordnung von ca. 3 - 5 mm auf und gewährleisten dadurch eine wesentlich
breitere Kontaktflache als ein Draht in einem Drahtgeflecht. Das
flächenflexible Druckglied erhält je nach Formgebung der auswärts
gebogenen Zungen eine definierte Flexibilität, damit die Membran zwischen den Elektroden nicht durch übermäßigen Druck beschädigt
wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1: das flexible Druckglied in der Draufsicht Figur 2: das flächenflexible Druckglied in der Seitenansicht
Figur 3: Aufbau einer Elektrolysezelle im Querschnitt.
Ein flächenflexibles Stützblech 1, gemäß Figur 1, mit den
Abmessungen 300 mm χ 600 mm χ 1 mm aus Chromstahl ist in einer Stanz- und Biegevorrichtung in der dargestellten Art geformt
worden. Dabei erhielten die Zungen 2 die Form, wie sie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Das Flächenverhältnis von plangebliebenem Stützblech
zu den Flächen der abgebogenen Zungen beträgt ca. 1:1.
Damit die vorderen Kanten der abgebogenen Zungen keine Beschädigung
der dünnen Anode verursachen, sind die Kanten entweder gebrochen oder leicht nach innen abgebogen.
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Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Anoden-Kathoden-Kombination einer Elektrolysezelle ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt.
An der flächenhaften Membran 3 liegen die Anode 4 und die Kathode
5 dicht an. Das flächenstarre Druckglied 6 bildet das Widerlager für das flächenflexible Druckglied 7. Auf diese Weise ist gewährleistet,
daß selbst bei nicht vollständig ebenem Druckglied 6 die elektrolytisch wirksamen Teile wie Anode 4, Membran 3 und Kathode
5 durch das flexible Druckglied 7 in vollständig flächenhaftem Kontakt gehalten werden.
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Claims (3)
1. Elektrolysezelle mit einem Zellengehäuse und mindestens einem Satz von Elektroden bestehend aus einer mehrteiligen Anode und
einer mehrteiligen Kathode, wobei beide durch ein für Ionen durchlässiges Diaphragma oder eine Membran getrennt, sind, mit
Mitteln zum Zuführen eines Elektrolyten, zum Abführen der Elektrolyseprodukte und mit Mitteln zum Zu- und Ableiten des
Elektrolysestromes, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anode und die Kathode aus je einem für Gas und Flüssigkeit durchlässigen Flächenelement (4,5) und aus
einer Stützkonstruktion (6,7) bestehen, daß die eine Stützkonstruktion (6) als flächenstarres
Druckglied und daß die andere Stützkonstruktion (7) als flächenflexibles Druckglied ausgebildet sind.
2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das flächenflexible Druckglied eine elektrisch
leitende Metallplatte ist, die eingestanzte und auswärts gebogene Zungen (2) aufweist, wobei der flächenmäßige
Zungenanteil etwa 30 - 70 % der ursprünglichen Plattenfläche beträgt und die Zungenfläche im überwiegenden Teil
parallel zur Plattenfläche verläuft.
3. Elektrolysezelle und Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die nach auswärts gebogenen Zungen (2) nach dem Einbau des flächenflexiblen Druckgliedes in ihrer Längsachse
senkrecht stehen.
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