DE1614182B1

DE1614182B1 - Elektrolytische zelle mit mindestens einer gleichrichtenden elektrode

Info

Publication number: DE1614182B1
Application number: DE1967M0075199
Authority: DE
Inventors: Kenji Ueda
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1966-08-20
Filing date: 1967-08-18
Publication date: 1972-05-31
Also published as: US3576731A; NL134688C; NL6711368A; GB1199597A

Description

Überzuges mit einer Wechselstromquelle arbeiten zu können (USA.-Patentschrift 2 955 999 und deutsche Patentschrift 861993). Die herkömmlichen Elektroden, bei denen der Gleichrichtereffekt solcher, beispielsweise durch Elektrolyse gebildeter Überzüge ausgenutzt wird, verlangen jedoch eine Behandlung in einem besonderen Elektrolyten von spezieller Konzentration, um einen Überzug wie den vorgenannten Oxydüberzug bilden zu können. Um derartige Elektroden herstellen zu können, ist es daher notwendig, das Elektrodenmetall in eine Gleichrichterzelle zu bringen, die einen solchen besonderen Elektrolyten enthält, der die spezielle Konzentration aufweist und sich von dem Elektrolyten unterscheidet, für den die Elektrode letztlich eingesetzt werden soll. Außerdem besitzen derartige Elektroden einen niedrigen Wirkungsgrad, weil der Widerstand des zur Bildung des Oxydüberzuges über die Elektrodenfläche verwendeten Elektrolyten sehr hoch ist. Derartige bekannte Gleichrichterelektroden sind schwierig herzustellen und teuer in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrolytische Zelle zu schaffen, die direkt mit Wechselstrom zu betreiben ist, ohne daß die bekannten Gleichrichterelektroden eingesetzt werden müssen, die einen niedrigen Wirkungsgrad besitzen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gleichrichtenden Elektroden aus einer alkalibeständigen, metallischen Schicht aus Eisen, Kupfer oder Nickel, einer im Elektrolyten unlösliehen Schicht aus Platin, Blei-Silber-Legierungen, magnetischem Eisenoxid oder platinbeschichtetem Titan und einer zwischen diesen Schichten angeordneten Halbleiterschicht aus Selen, Silizium, Germanium oder Kupferoxid bestehen, wobei die Verbindungsflächen der in elektrisch leitender Verbindung miteinander stehenden Schichten gegen den Elektrolyten abgedichtet sind.

An die alkalibeständige, metallische Schicht bzw. an die unlösliche Schicht kann eine Wechselstromquelle angeschlossen werden.

Die elektrolytische Zelle nach der vorliegenden Erfindung kann für die Versorgung eines bestimmten Aufbaus mit elektrischem Strom zum Schutz gegen Korrosion durch Elektrolyse verwendet werden. Außerdem kann die elektrolytische Zelle nach der Erfindung in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, um Meerespflanzen bzw. Meerestiere durch die Elektrolyse von chloridhaltigem Meerwasser und die damit verbundene Erzeugung von Chlor daran zu hindern, sich an unter Wasser befindlichen Aufbauten festzusetzen. Ebenso kann die elektrolytische Zelle eingesetzt werden, um Abwasser durch elektro— lytische Behandlung zu reinigen.

Durch die elektrolytische Zelle nach der Erfindung wird erreicht, daß ein direkter Betrieb mit Wechselstrom ermöglicht ist, eine besondere elektrolytische Behandlung der Elektroden der elektrolytischen Zelle vor ihrem Einsatz in der elektrolytischen Zelle vermieden ist und gleichzeitig ein hoher Stromwirkungsgrad sichergestellt ist. Die elektrolytische Zelle nach der Erfindung besitzt einen einfachen Aufbau, ist leicht herstellbar und kann in Verbindung mit jeder Art von elektrolytischem Vorgang verwendet werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer mehrschichtigen, für eine elektrolytische Zelle nach der Erfindung bestimmten Elektrode,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch F i g. 1 längs der Linie H-II,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine etwas abgewandelte Ausführungsform einer mehrschichtigen Elektrode,

F i g. 4 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer derartigen Elektrode,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Elektrode der Fig. 4,

Fig. 6 schematisch in perspektivischer Darstellung eine aus mehreren mehrschichtigen Elektroden aufgebaute elektrolytische Zelle,

Fig. 7 einen Aufbau ähnlich Fig. 6, der gegenüber F i g. 6 jedoch etwas abgewandelt ist,

F i g. 8 schematisch eine mit mehrschichtigen Elektroden aufgebaute elektrolytische Anlage mit Vollweggleichrichtung,

Fig. 9a schematisch ein Schaltbild einer herkömmlichen elektrolytischen Anlage, und

Fig. 9b schematisch ein Schaltbild einer elektrolytischen Zelle mit einer mehrschichtig ausgebildeten Elektrode gemäß der Erfindung.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Elektrode E weist eine plattenartige Schicht 1 aus alkalibeständigem, elektrisch leitendem, metallischem Werkstoff, eine plattenartige Schicht 2 aus einem Halbleiterwerkstoff sowie eine plattenartige Schicht 3 aus elektrisch leitendem, im Elektrolyten unlöslichem, beispielsweise metallischem Werkstoff auf. Diese drei plattenartigen Schichten 1, 2, 3 sind über- bzw. nebeneinander angeordnet und von einer Einfassung 4 aus Isolierwerkstoff gehalten, die einen U-förmigen Querschnitt hat und eine wasserdichte Abdichtung für die Stoßstellen bzw. Verbindungsflächen zwischen den drei Schichten bildet.

Die alkalibeständige Schicht 1 kann ein Metall-Grundkörper sein und aus Eisen, Kupfer oder Nickel bestehen. Dabei ist die Verwendung von Eisen aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert, jedoch wird der Werkstoff für den Grundkörper entsprechend dem verwendeten Halbleitermaterial gewählt. Wenn es sich bei dem Halbleiterwerkstoff beispielsweise um Selen handelt, so kann der Grundkörper aus Eisen hergestellt und entweder platten- oder stangenförmig ausgebildet sein.

Der Werkstoff, der an die Schicht 1 angrenzenden Halbleiterschicht 2 kann beispielsweise Selen, Silizium, Germanium oder Kupferoxid sein. Die im Elektrolyten unlösliche, elektrisch leitende Schicht 3 ist als Abkleidung auf die Halbleiterschicht 2 aufgebracht. Diese Abkleidung kann dadurch gebildet sein, daß der unlösliche Werkstoff mittels Schrauben an der Halbleiterschicht 2 befestigt oder durch Druck oder in Form eines dünnen Überzuges aufgebracht wird. Für den vorliegenden Zweck geeignete unlösliche Werkstoffe sind Platin, Blei-Silber-Legierungen, magnetisches Eisenoxid sowie platinüberzogenes Titan.

Die Einfassung 4 soll aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit und mit guten elektrischen Isoliereigenschaften bestehen. Dabei sind Werkstoffe auf Berylliumbasis als besonders geeignet anzusehen.

An der alkalibeständigen, elektrisch leitenden Schicht 1 ist ein Anschlußkontakt 15 angebracht, an dem eine Zuleitung 21 befestigt ist, über die eine

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Verbindung mit dem Anschlußkontakt einer geeig- Ende der Anordnung ab und erstreckt sich dabei

neten Wechselstromquelle hergestellt werden kann. in ausreichendem Maße über die Seitenfläche der

Je nach dem speziellen Anwendungsfall kann ent- Schicht 3 hinaus, so daß wiederum alle Stoßstellen weder eine einzelne Elektrode E oder eine Mehrzahl zwischen den drei Schichten 1, 2 und 3 wasserdicht solcher Elektroden eingesetzt werden. Gegebenenfalls 5 verschlossen sind. Die Anordnung nach den Fig. 4 kann zwischen den benachbarten Schichten jeweils und 5 hat dieselbe Wirkungsweise wie die Ausfüheine Schicht aus Silber, Indium oder einem anderen rungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 geeigneten Material vorgesehen sein, um den Über- und weist ebenfalls im wesentlichen dieselben Vorgangswiderstand zwischen den einzelnen Schichten züge auf.
herabzusetzen. i° F i g. 6 zeigt eine elektrolytische Zelle V mit einer

Eine oder mehrere solcher Elektroden E sind in Abschlußelektrode 3 aus im Elektrolyten unlöslichem,

einer elektrolytischen Zelle eingesetzt. Die Wechsel- elektrisch leitendem, metallischem Werkstoff, die in

spannung wird unmittelbar von einem Transformator einen Anschlußkontakt 16 mit einer Zuleitung 22

an die Elektrode E geliefert, die die Wechselspannung übergeht und dabei die positive Platte der Zelle

gleichrichtet und damit einen Gleichstrom für die 15 bildet. An dem anderen Ende der elektrolytischen

Elektrolyse liefert, wobei die Anwesenheit der Halb- Zelle befindet sich eine Schicht 1 aus alkalibestän-

leiterschicht 2 für das Gleichrichterverhalten ver- digem, elektrisch leitendem Werkstoff, die als nega-

antwortlich ist. Einie solche Elektrode E benötigt tive Abschlußelektrode wirksam ist und in einen

daher keinen Gleichrichter, wenn sie in Verbindung Anschlußkontakt 15 mit einer Zuleitung 21 übergeht

mit einer Wechselstromquelle verwendet wird, wie 20 Zwischen den die Abschlußelektroden bildenden

das im entsprechenden Falle bei Verwendung her- Schichten 1 und 3 erstreckt sich, jeweils mit gegen-

kömmlicher Elektroden notwendig ist. Außerdem seitigem Abstand und parallel zueinander, eine

kann die eine gleichrichtende Funktion ausübende Mehrzahl von Gleichrichterelektroden E. Durch

Elektrode £ einen Wechselstrom unabhängig von der einen Einlaß/ kann ein Elektrolyt in die Zelle

Beschaffenheit und Konzentration des Elektrolyten, 25 eintreten und diese durch einen Auslaß O verlassen,

in dem die Elektrode verwendet wird, gleichrichten. An die Zuleitungen 21 und 22 ist eine elektrische

Die zulässige Höchsttemperatur für die Elektro- Wechselspannung angeschlossen. Wenn eine elektrodenplatten beträgt 75° C für Selen und 65° C für lytische Lösung wie etwa Meerwasser über den Germanium. Wenn die Elektrode jedoch in Wasser, Einlaß / und den Auslaß O durch die elektrolytische Meerwasser, Abwasser u. dgl. verwendet wird, steigt 3° Zelle V hindurchströmt, wobei also an den Abschlußdie Elektrodentemperatur selbst bei Zunahme des elektroden 1 und 3 eine Wechselspannung ansteht, Stromes je Flächeneinheit nicht an, weil die Elektrode so wird der Wechselstrom durch die Gleichrichtervon dem Wasser gekühlt wird, in das sie eingetaucht elektroden E gleichgerichtet, so daß (wenn es sich ist. Infolgedessen wird die Leistungsfähigkeit der Elek- bei dem Halbleiter um Selen handelt) von dem trode für eine elektrolytische Behandlung des Wassers 35 Kontakt 16 zu dem Kontakt 15 ein Gleichstrom auf etwa das Zehnfache erhöht. Die in den F i g. 1 fließt und die Elektrolyse stattfindet. Die in F i g. 6 und 2 gezeigte Elektrode E hat eine sehr große gezeigte Anordnung hat das Verhalten eines HaIb-Leistungsf ähigkeit, weil sie eine große Abstrahlfläche wellen- oder Einweg-Gleichrichters,
aufweist. Die in Fig. 6 gezeigte elektrolytische Zelle hat

Die in Fig. 3 gezeigte Elektrode unterscheidet 40 viele Vorteile. Es ist möglich, eine Elektrolyse durch sich von der Elektrode nach den Fig. 1 und 2 da- eine Wechselspannung zu bewirken, ohne daß desdurch, daß die alkalibeständige Schicht 1 Stangen- halb ein Gleichrichter zwischengeschaltet werden oder Stabform hat und von der Halbleiterschicht 2 müßte. Die Gleichrichtung erfolgt dabei unabhängig eingeschlossen ist, die ihrerseits von der aus im von der Beschaffenheit oder der Konzentration des Elektrolyten unlöslichem, elektrisch leitendem Mate- 45 Elektrolyten, so daß die Kosten weitgehend herabrial bestehenden Schicht 3 umgeben ist, wobei jeweils ■ gesetzt werden. Die Elektroden sind flüssigkeitsdie oberen Enden der drei Schichten frei liegen. Das gekühlt und arbeiten daher in bezug auf ihre Kühfrei Hegende Ende der Schicht 1 geht in einen An- lung im Vergleich mit den üblichen, luftgekühlten schlußkontakt 15 mit einer Zuleitung 21 über. Die Elektroden mit großem Wirkungsgrad. Außerdem an sich frei liegenden Stirnkanten der drei Schichten 50 speichern die Elemente der Elektroden kerne Wärme, und insbesondere die dazwischen gebildeten Stoß- Da die Temperatur der Zelle nicht ansteigt, kann der stellen sind wiederum durch eine Einfassung 4 aus Stromfluß etwa um das Zehnfache vergrößert oder Isolierwerkstoff abgekleidet, um die Stoßstellen an aber, anders ausgedrückt, die Stromdichte erheblich dem oberen Ende der Elektrode wasserdicht zu erhöht werden. Dadurch kann die Größe der elektrohalten. Wirkungsweise und Vorzüge der in F i g. 3 55 lyrischen Anlage weitgehend herabgesetzt, außerdem gezeigten Elektrode sind im wesentlichen dieselben die Elektrolyse mit großer Leistung durchgeführt wie bei der Elektrode £ nach den Fig. 1 und 2. werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 Wenn Meerwasser elektrolysiert wird, wird Chlor

und 5 hat die Elektrode, die aus im Elektrolyten erzeugt, um das Anhaften von Meerpflanzen an

unlöslichem, metallischem Werkstoff besteht, die 60 Maschinenanlagen und mit Meerwasser in Berührung

Form eines Stabes, während die Halbleiterschicht 2 kommenden Einrichtungen wie Schiffen, Rohrleitun-

als Scheibe ausgebildet ist, die sich an der Oberseite gen für den Transport von Meerwasser u. dgl. zu

der Schicht 3 befindet. Die alkalibeständige Schicht 1 verhindern. Da die in F i g. 6 gezeigte Anordnung

hat ebenfalls die Form einer Scheibe und ist ober- jedoch als Halbweg-Gleichrichter arbeitet, beträgt

halb der Halbleiterschicht 2 angeordnet. Die Schicht 1 «5 der Wirkungsgrad des Transformators nur 50%.

geht wiederum in einen Anschlußkontakt 15 über, an Der Grund, weshalb an dem einen Ende der Zelle

dem eine Zuleitung21 befestigt ist. Eine aus Isolier- der Fig. 6 unmittelbar eine Schicht3 und an dem

werkstoff bestehende Einfassung 4 deckt das obere anderen Ende der Zelle 6 unmittelbar eine alkali-

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beständige Schicht 1 verwendet wird, anstatt auch leitendem Werkstoff hergestellte und eine Trenndort eine komplette Gleichrichterelektrode E einzu- wand zwischen den Zellen F₃ und F₄ bildende setzen, ist darin zu sehen, daß an den Enden nur Schicht 3 andererseits sind durch eine Reihenschaljeweils eine Seite wassergekühlt, die Außenflächen tung eines Leitungsdrahtes 29, eines Verbindungsder jeweiligen Endelektroden lediglich luftgekühlt 5 punktes 19, eines Leitungsdrahtes 30 aneinander sind. angeschlossen. Zwischen den Anoden und den

Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel nach Kathoden der einzelnen Zellen sind Einlasse/ und der Erfindung unterscheidet sich von dem Ausfüh- Auslässe O vorgesehen, durch die hindurch eine rungsbeispiel nach F i g. 6 dadurch, daß Membra- elektrolytische Lösung, wie etwa Meerwasser, die nen 5 aus Asbest, Glasfaser u. dgl. zwischen der io einzelnen Zellen durchströmen kann. Jede Zelle weist Schicht 3, den Gleichrichterelektroden E und der ferner eine Gleichrichterelektrode E auf. alkalibeständigen negativen Schicht 1 verlaufen, die Der Aufbau nach F i g. 8 arbeitet folgendermaßen:

die zwischen den einzelnen Schichten bzw. Elektro- Mittels des Transformators T wird zwischen den den begrenzten Räume in eine Anodenkammer A Verbindungspunkten 17 und 18 eine Wechselspan- und eine Kathodenkammer C unterteilen. Wenn ein 15 nung erzeugt. Während der positiven Halbwelle einer Elektrolyt, beispielsweise das Abwasser einer Petro- jeden Periode der Wechselspannung fließt über den leumraffinerie od. dgl., über den Einlaß / und den Leiter 23, den Verbindungspunkt 17, den Leiter 25, Auslaß O durch die Zelle F geleitet und ein Wechsel- die Zelle F₁, den Leiter 29, den Verbindungspunkt potential an die Kontakte 15 und 16 gelegt wird, so 19, den Leiter 30, den Verbindungspunkt 20, den wird der Gleichstrom durch die Gleichrichterelek- 20 Leiter 31, die Zelle F₄, den Leiter 28, den Verbintrodenl? gleichgerichtet. Wenn als Halbleiterwerk- dungspunktl8 und den Leiter 24 ein Gleichstrom, stoff für die Elektroden £ Selen verwendet wird, so Während der negativen Halbwelle einer Periode fließt von dem Kontakt 16 zu dem Kontakt 15 durch fließt über den Leiter 24, Verbindungspunkt 18, die Elektrolytzelle F ein Gleichstrom, der die ge- Leiter 27, Zelle F₂, Leiter 29, Verbindungspunkt 19, wünschte Elektrolyse hervorruft. 25 Leiter 30, Verbindungspunkt 20, Leiter 31, Zelle F₃,

Bei der Anordnung nach Fig. 7 können die' Leiter 26, Verbindungspunkt 17 und Leiter 23 eben-Anodenkammern A sauer und die Kathodenkam- falls Gleichstrom. Somit fließt abwechselnd durch die mem C alkalisch sein. In diesem Fall wird das Zellen V₁-V_i und V₂-V₃ Gleichstrom, und die AnAbwasser im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel · Ordnung verhält sich wie ein Vollweg-Gleichrichter, nach F i g. 6 nach der Elektrolyse in der Anoden- 30 Der Wirkungsgrad des Transformators beträgt somit kammer A sauer und in der Kathodenkammer C 100% gegenüber 50 % bei der Halbweg-Gleichalkalisch bzw. basisch. Durch Änderung der Misch- richtung.

Verhältnisse der Lösungen aus den Anodenkam- Im Bedarfsfall kann zwischen die Verbindungs-

mern A und den Kathodenkammern C kann daher punkte 19 und 20 eine weitere elektrolytische Zelle eine Einstellung des pH-Wertes des Abwassers zur 35 geschaltet, außerdem eine dreiphasige Wechselstrom-Ausfällung von Hydroxid bewirkt werden. quelle verwendet werden.

Der in F i g. 8 veranschaulichte Aufbau scheint Bei den zur Veranschaulichung der Erfindung aus-

zunächst zwei elektrolytische Zellen aufzuweisen, gewählten Ausführungsbeispielen durchfließt der stellt tatsächlich aber eine Vereinigung von vier Strom die Zellen in Reihenschaltung. Ebenso sind elektrolytischen Zellen F₁, F₂, F₃ und F₄ dar. Für 40 aber eine Parallelschaltung bzw. eine Kombination die Trennung zwischen den Zellen F₁ und F₂ wird von Reihen- und Parallelschaltung für den Stromfluß eine alkalibeständige, elektrisch leitende Schicht 1, möglich. Anzahl und Größe der elektrolytischen die beispielsweise aus Eisen bestehen kann, ver- Zellen werden entsprechend der zu behandelnden wendet. Für die Trennung zwischen den Zellen F₃ Flüssigkeitsmenge, der Leistungsfähigkeit der elek- und F₄ wird eine Schicht 3 aus im Elektrolyten 45 trischen Quelle sowie der zur Verfügung stehenden unlöslichem, elektrisch leitendem Material, wie bei- Spannung gewählt.

spielsweise eine Blei-Silber-Legierung, magnetisches Fig. 9a zeigt einen herkömmlichen Elektrolyse-

Eisenoxid, Platin oder platinbeschichtetes Titan ver- zellen-Aufbau, bei dem die elektrische Leistung von wendet. einem Transformator T über einen Selengleich-

Ein Leiter 23 verbindet das eine Ende der Sekun- 50 richter S zu einer elektrolytischen Zelle F₀ mit einer därwicklung eines Transformators T mit einem Ver- Anode 6 aus einer Blei-Silber-Legierung und einer bindungspunkt 17, und in entsprechender Weise ver- Kathode7 aus Eisen geliefert wird. Gemäß Fig. 9b bindet eine Leiter 24 das andere Ende der Sekundär- gibt der Transformator T seine Leistung an eine wicklung des Transformators T mit einem Verbin- elektrolytische Zelle F₀ ab, die eine von einer Gleichdungspunkt 18. Ein weiterer Leiter 25 verbindet den 55 richterelektrode E nach der Erfindung gebildete Verbindungspunkt 17 mit der in diesem Fall als Anode und eine Eisenkathode 7 hat. Die Elektrode E Abschlußelektrode der Zelle F₁ dienenden Schicht 3, hat eine Schicht aus Selen, die mit einer Grundplatte während ein Leiter 26 den Verbindungspunkt 17 an aus Eisen verbunden ist und einen Überzug aus die als Abschlußelektrode der Zelle F₃ dienende einer Blei-Silber-Legierung hat. Die elektrolytische Schicht 1 anschließt. 60 Lösung ist bei beiden Fig. 9a und 9b eine 3°/oige

Der Verbindungspunkt 18 steht über einen Leiter wäßrige Natriumchloridlösung.

27 mit der als Abschlußelektrode der ZeIIeF₂ die- Der Selengleichrichter S der Fig. 9a hatte einen

nenden Schicht 3 und über einen Leiter 28 mit der Nennstromwert von 100 mA und wurde mit einem als Abschlußelektrode der Zelle F₄ dienenden Strom von 1000 mA beschickt. Nach etwa einer Schicht 1 in Verbindung. Die aus alkalibeständigem 65 Stunde waren alle Elemente des Selengleichrichters Werkstoff bestehende und eine Trennwand zwischen zerstört. Bei der Anordnung nach Fig. 9b mit der den Zellen F₁ und F₂ bildende Schicht 1 einerseits wassergekühlten Gleichrichterelektrode E nach der sowie die aus im Elektrolyten unlöslichem, elektrisch Erfindung traten auch nach 1000 Stunden Stromfluß

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keine Schwierigkeiten auf. Jedoch steigt die Temperatur der elektrolytischen Lösung an, sofern keine entsprechenden Maßnahmen getroffen werden; insofern wurde die Lösung ersetzt, um ihre Temperatur auf 20° C zu halten. ■ .

Bis zur Schaffung der vorliegenden Erfindung verursachte eine Einrichtung, mit der Seetiere oder Seepflanzen daran gehindert werden konnten, sich an dem Meerwassereinlaß einer Rohrleitung mit einer

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Leistung von 5001 je Stunde festzusetzen, Kosten in Höhe von etwa 3 300 DM für einen 300 A/12 V-Gleichrichter und in Höhe von 4 400 DM für eine platinbeschichtete Titanelektrode. Bei Verwendung einer elektrolytischen Zelle mit einer Gleichrichterelektrode nach der Erfindung entfällt die Notwendigkeit für einen besonderen Gleichrichter, so daß die Kosten erheblich sinken. Der Transformator kostet etwa 550DM, die Elektroden weniger als 1100 DM.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 bare Speisung der Zelle mit Wechselstrom ermög- Patentansprüche: licht. Es sind bereits Gleichrichter verschiedener Art

1. Elektrolytische Zelle mit mindestens einer bekannt. So ist bereits bekanntgeworden, einen in den Elektrolyten eingetauchten mehrschichti- 5 Wechselstromgleichrichter aus einer zwischen zwei gen Elektrode, die infolge der gleichrichtenden' metallischen Elektroden angeordneten Gleichrichter-Wirkung einer der Schichten die unmittelbare schicht aus Selen herzustellen, wobei für die eine Speisung der Zelle mit Wechselstrom ermöglicht, Elektrode ein Metall der Eisengruppe, wie z. B. Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel oder Chrom verwendet ist und die andere gleichrichtenden Elektroden (E) aus einer alkali- ίο Elektrode aus Blei oder Wismut oder aus Legierunbeständigen, metallischen Schicht (1) aus Eisen, gen dieser beiden Metalle besteht (deutsche Patent-Kupfer oder Nickel, einer im Elektrolyten unlös- schrift 519 161). Ein solcher Gleichrichter ist in einer liehen Schicht (3) aus Platin, Blei-Silberlegierun- elektrolytischen Zelle nicht verwendbar, da es an gen, magnetischem Eisenoxid oder platinbeschich- einer Abdichtung der Halbleiterschicht und der tetem Titan und einer zwischen diesen Schichten *5 Kathode gegen den Kontakt mit dem Elektrolyten (1, 3) angeordneten Halbleiterschicht (2) aus fehlt.

Selen, Silizium, Germanium oder Kupferoxid Es ist weiter bekannt, ebenfalls aus zwei metalli-

bestehen, wobei die Verbindungsflächen der in sehen Lagen und einer Zwischenschicht aus Halbelektrisch leitender Verbindung miteinander leiterwerkstoff bestehende Gleichrichterelemente in stehenden Schichten (1, 2, 3) gegen den Elektro- a° mit einer Flüssigkeit gefüllten Metallbehältern anzulyten abgedichtet sind. ordnen, wobei ein Gleichstrompol durch die Wan-

2. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, da- dung des Behälters bzw. dessen Zwischenböden durch gekennzeichnet, daß die gleichrichtenden gebildet wird (deutsche Patentschrift 689105). Diese Elektroden (E) plattenförmig ausgebildet sind. Anordnung dient dazu, eine Trockengleichrichter-

3. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, da- 25 anordnung mit rohrförmigen Gleichrichterelementen, durch gekennzeichnet, daß die gleichrichtenden deren Außenseite mit der wirksamen Schicht bedeckt Elektroden (E) stabförmig ausgebildet sind. ist, während auf ihrer Innenseite das Grundmetall

4. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 3, da- frei liegt, zu erhalten, die von dem Nachteil durch gekennzeichnet, daß die den Kern der stab- des allein möglichen Betriebs in Parallelschaltung förmigen Elektroden (E) bildende alkalibestän- 3o frei ist und überdies die Vorteile einer Wasserkühlung dige, metallische Schicht (1) von den beiden mit einem vollkommenen Schutz der wirksamen anderen Schichten (2, 3) zylinderförmig um- Schicht gegen alle atmosphärischen Einflüsse zu vergeben ist. binden gestattet. Es handelt sich hierbei um eine

5. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 3, da- verbesserte Gleichrichteranordnung, nicht jedoch um durch gekennzeichnet, daß die im Elektrolyten 35 eine elektrolytische Zelle der obengenannten Art, unlösliche Schicht (3) in Form eines Stabes aus- die es gestattet, direkt mit Wechselstrom betrieben gebildet ist, an dessen einem Ende die beiden zu werden. Gleiches gilt auch für einen bekannten anderen Schichten (2,1) in Form von Scheiben Elektrolytgleichrichter mit einer Elektrode aus SiIianschließen. zium, welche in einen Säureelektrolyt taucht, wobei

6. Elektrolytische Zelle nach einem der An- 4° die andere Elektrode aus einem durch diesen Eleksprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß trolyt unangreifbraren Metall gebildet ist (deutsche die gleichrichtenden Elektroden (E) zwischen Patentschrift 526 891).

plattenförmigen Abschlußelektroden der Zelle Elektrolytische Einrichtungen sowie Anordnungen angeordnet sind, von denen die Kathode aus zum Korrosionsschutz, die eine Elektrode zum Schutz dem alkalibeständigen, metallischen Werkstoff (1) 45 eines bestimmten Aufbaus gegen Korrosion durch und die Anode aus dem im Elektrolyten unlös- Elektrolyse aufweisen, indem das Potential des Auflichen Werkstoff (3) gebildet ist, wobei der Elek- baus oberhalb des korrosionsfreien Potentials gehaltrolyt zwischen den Elektroden (1, E, 3) der ten wird, müssen mit Gleichstrom gespeist werden. Zelle (F) hindurchströmt. Wenn die Einrichtung nicht unmittelbar mit einer

7. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 6, da- 50 Gleichstromquelle verbunden werden kann, so muß durch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den sie über einen gesonderten Gleichrichter von einer gleichrichtenden Elektroden (E) und zwischen Wechselstromquelle gespeist werden. Herkömmliche diesen und den Abschlußelektroden der Zelle (F) EinrichtungerL.dieser Art haben, wenn sie. in Ver-Membranen (5) angeordnet sind. bindung mit einer Wechselstromquelle und einem

8. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 6 55 gesonderten Gleichrichter verwendet werden, den oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehr- Nachteil, daß für den Fall großen Stromflusses, wie zahl von Einzelzellen (F₁, F₂, F₃, F₄) nach Art er in Verbindung mit elektrolytischen Vorgängen eines Graetz-Gleichrichters geschaltet sind. auftritt, Gleichrichter sehr großer Leistung erforderlich sind. Die Aufstellung solcher Gleichrichter bringt

60 sehr hohe Kosten mit sich; außerdem ist das Instand-

halten dieser Gleichrichter wegen der erzeugten

Wärme schwierig.

Es ist bekannt, die Elektroden elektrolytischer Zellen aus Tantal, Aluminium, Magnesium und

Die Erfindung betrifft eine elektrolytische Zelle 65 ähnlichen Werkstoffen herzustellen und mittels Elekmit mindestens einer in den Elektrolyten eingetauch- trolyse an der Oberfläche der Elektrode einen ten mehrschichtigen Elektrode, die infolge der gleich- anodischen Oxydüberzug zu bilden, um dann unter richtenden Wirkung einer der Schichten die unmittel- Ausnutzung des Gleichrichtereffektes eines solchen