DE1094249B - Diaphragmazellen mit reversibler Wasserstoffelektrode als Kathode - Google Patents

Description

Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung der Diaphragmazellen zur Durchführung der Chloralkalielektrolyse, bei der aus einer alkalichloridhaltigen Lösung Chlor, das entsprechende Alkalihydroxyd und Wasserstoff gewonnen werden.

Eine solche Diaphragmazelle besteht aus einem Anodenraum und einem Kathodenraum, die beide durch eine poröse Zwischenwand voneinander getrennt sind. An der meist aus Kohle bestehenden Anode wird aus dem Cl-Ionen enthaltenden Elektrolyten Chlor abgeschieden. An der Kathode wird Wasser zu Wasserstoff und O Η-Ionen zersetzt. Das Diaphragma der Zwischenwand hat die Aufgabe, die Vermischung von Katholyt und Anolyt weitgehend zu verhindern. Es ist außerdem üblich, die O H-Ionenwanderung an die Anode weiter herabzusetzen durch Gegenstrom des Elektrolyten von der Kathode zur Anode sowie durch ständige Spülung des Anodenraumes mit frischer Sole. Derartige Zellen arbeiten mit einer Spannung von 3,2 bis 3,8 Volt, je nach der Stromdichte der Zellkonstruktion und Arbeitstemperatur (vgl. Ullmann, B. V, S. 332ff.). In unbelastetem Zustand beträgt die Spannung einer derartigen Zelle, an deren Anode Chlor und an deren Kathode Wasserstoff abgeschieden wird, etwa 2,1 bis 2,3 Volt. Im Betrieb erhöht sich die Klemmenspannung auf die obenerwähnten Werte infolge der Polarisation der Elektroden und des Spannungsanfalles im Elektrolyten. Der größte Energieverlust entsteht durch Überspannung und Polarisation an der Wasserstoffabscheidungselektrode. Er beträgt an den bisher üblichen Kathoden aus Eisen- oder Nickelblechen 0,7 bis 0,8 Volt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verlust durch Wasserstoffüberspannung und Polarisation zu vermeiden und damit eine entsprechende Spannungserniedrigung bzw. einen Energiegewinn zu ermöglichen. Dieser Energiegewinn beläuft sich auf wenigstens 50% des Polarisationsverlustes. Bei Stromdichten von 1000 bis 1500Amp./m² beträgt er sogar 80 bis 9O°/o des Polarisationsverlustes.

Es wurde gefunden, daß man dieses Ziel erreicht, wenn man als Kathode in solchen bekannten Diaphragmazellen zur Chloralkalielektrolyse eine Elektrode verwendet, die ganz oder teilweise aus in seiner Zusammensetzung und Herstellung bekanntem Doppelskelettkatalysatormaterial besteht, zu dessen Herstellung eine Legierung aus einem Metall der Eisengruppe benutzt wurde.

Elektroden aus Doppelskelettkatalysatormaterial sind durch die deutsche Patentschrift 1 019 361 bekannt. Das Doppelskelettmaterial wird durch Mischen {einstzerteilten Trägermetalls, vorzugsweise Eisen und/oder Nickel, und der feinstzerteilten Legierung Diaphragmazellen mit reversibler
Wasserstoffelektrode als Kathode

Anmelder:

Ruhrchemie Aktiengesellschaft,

Oberhausen (RhId.)-Holten,

und Steinkohlen-Elektrizität

Aktienges ells chaft,

Essen

Dr. Wolf Vielstich, Duisburg-Hamborn,
ist als Erfinder genannt worden

hergestellt, indem man das Trägermetall und die Legierung preßt, anschließend sintert und das Legierungsmetall wenigstens teilweise mittels Alkalilauge herauslöst. Man kann auch, wie bereits vorgeschlagen wurde, das Material heiß pressen, wobei man mit niedriger Sinterungstemperatur auskommt. Zur Herstellung des Doppelskelettmaterials verwendet man 10 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 35 bis 65 Gewichtsprozent, Trägermetall und 90 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 65 bis 35 Gewichtsprozent, der Legierung. Man stellt die Legierung vorteilhafterweise aus 20 bis 80 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsprozent, Nickel und 80 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 60 bis 40 Gewichtsprozent, wenigstens eines der Legierungsmetalle Aluminium, Zink, Magnesium her.

1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise bis zu 10 Gewichtsprozent, des Metalls der Eisengruppe können durch wenigstens ein weiteres Metall aus der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere Platin, ersetzt werden.

Man kann das Doppelskelettmaterial vorteilhafterweise in einer vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm starken Schicht auf eine Metallfolie als Unterlage aufbringen. Ferner kann man es auch in ein ein- oder mehrschichtiges Metallgewebe oder eine Metallfaserplatte einlagern. Das Befestigen des aktiven Metalls in diesen Unterlagen kann ebenfalls in der vorstehend erwähnten Weise durch Pressen oder Sintern erfolgen.

So kann man beispielsweise die Metallkathoden

einer Diaphragmazelle (etwa der DeNora-Zelle oder der Hooker-S-Zelle) mit dem genannten aktiven Belag

009 677/320

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versehen. Die Konstruktion der Diaphragmazelle satorelektrode als Kathode in der Chloralkali-

bleibt im übrigen unverändert. elektrolyse dienenden Diaphragmazellen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung einer in ihrer Zusammensetzung 5 In Betracht gezogene Druckschriften:

   und Herstellung bekannten Doppelskelettkataly- Deutsche Patentschriften Nr. 592130, 1019 361.

   © 009 677/320 11.60