DE2303589A1

DE2303589A1 - Elektrolytische zellenanordnungen und chemische herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE2303589A1
Application number: DE2303589A
Authority: DE
Inventors: Richard E Loftfield
Original assignee: Diamond Shamrock Corp
Current assignee: Eltech Systems Corp
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1973-01-25
Publication date: 1973-08-02
Also published as: DE2303589C3; IT977051B; FR2169237B1; IL41397A; SE388638B; US3791947A; DE2303589B2; BR7300596D0; FR2169237A1; GB1415984A; DK133541B; JPS5223633B2; DK133541C; CA1031293A; SE7511155L; IL41397A0; AU5119673A; AU473336B2; JPS4886786A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann.

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. IC.Fincke H/WE/MY Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

Case 220 ^Q02 möhlstrasse 22, rufnummer 983921/22

Diamond Shamrock Corporation, 300 Union Commerce Bide:. Cleveland, Ohio 44115 / V.St.A.

Elektrolytische Zellenanordnungen und chemische Herstellungsverfahren

Gegenstand der Erfindung sind Elektrodenanordnungen und Zellen für elektrolytische Verfahren, beispielsweise zur Herstellung von Alkaliinetallhypochlorit, Alkalimetallchlorat und anderen anorganischen und organischen chemischen Produkten. Die erfindungsgemäße Anordnung enthält eine diaphragmafreie elektrolytische Zelle, die mindestens eine Anordnung aus einer Vielzahl von planaren, parallelen, in engen Zwischenräumen angeordneten, durchlöcherten, dimensionsstabilen, im wesentlichen horizontal angeordneten Anoden und einer Vielzahl aus parallelen, durchlöcherten Kathoden, die im wesentlichen horizontal angeordnet sind, wobei die Kathoden mit den Anoden im wesentliehen aufeinandergelegt unter engen Zwischenräumen in paralleler Ausrichtung geschichtet sind.Organische chemische Verbindungen, Alkalimetallhypochlorit und Alkalimetallchlorat werden hergestellt, indem man die Elektrodenanordnung, die mit Vorrichtungen ausgerüstet ist., um den individuellen Anoden Strom zuzuführen und um von den' individuellen Kathoden Strom abzunehmen, in alkalische: Metallhalogenidesungen, Lösungen aus organischen Elektrolyten stellt und die Lösung unter Verwendung solcher Verfahrensparameter elektrolysiert,

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die für die Herstellung von Alkalinetallhypochlorit und Alkalimetallchloraten und organischen chemischen Produkten geeignet sind.

Die Erfindung betrifft allgemein neue Elektrodenanordnungen

und elektrolytische Zellen für die Elektrolyse von Elektrolytlösungen. Die Erfindung betrifft insbesondere neue membranlose oder diaphragmafreie elektrolytische Zellen für die Elektrolyse organischer Verbindungen und wäßriger Metallhalogenidlösungen und die Herstellung organischer chemischer Verbindungen und von Alkalimetallhypochloriten und Alkalimetallchloraten, wobei die Zellen mit verbesserter elektrischer Energieausbeute(=elektr.Leistungsfähigkeit) betrieben werden und das ganze Verfahren wirtschaftlich arbeitet. Der Ausdruck "elektrische Energieausbeute", der hierin verwendet wird, umfaßt sowohl die Stromausbeute als auch die Zellspannung.

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhypochloriten und Alkalimetallchloraten verwendet man eine elektrolytische Zelle, die so gebaut ist, daß die Elektroden in vertikaler Anordnung in Abwesenheit eines Diaphragmas in engen Zwischenräumen angeordnet sind. Um eine maximale Snergieausbeute zu erhalten, besteht die Neigung, die Elektroden so eng wie möglich räumlich anzuordnen, so daß der Elektrolyt, der dazwischen fließt, so wenig wie möglich Widerstand bei dem Durchgang des Stroms ergibt. Die gasförmigen Produkte, die an den Elektroden gebildet v/erden, besitzen jedoch,eine Isolierwirkung, und dadurch wird der Energiewirkungsgrad sehr niedrig, wenn das Gas nicht schnell von der Anode entfernt wird. Die'Schwierigkeit, die Gasblasen zu entfernen, war somit be± der Bestimmung des Abstands zwischen den Elektroden ein einschränkender Faktor. Wurde der Abstand so eingestellt, daß ein minimaler elektrischer Widerstand erreicht wurde, so wurden die Gasblasen daran gehindert aufzusteigen, und es trat ein Verlust in der Energieausbeute auf und erhöhte Span-

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ang wurde beobachtet, als Ergebnis der Isolierwirkung der Blasen auf der Anode. Viar der AostandsKwischenraum größer als erforderlich, damit die Gasblasen entweichen konnten, so war eine größere Gtro:.iiiie:ige erforderlich, um den erhöhten ΐ/iderstand zu überwinden, was eine Verminderung in der elektrischen Energioaucbeute mit sich brachte.

Bei einer bekannten Zelle wurde ein minimaler Abstand zwischen den Elektroden für den Durchgang des Elektrolyten vorgesehen, und die gebildeten Ga.se !tonnten durch vertikale Kanäle, die in den Anoden vorgesehen waren, entweichen,-wobei das Gas in den mit Kanälen versehenen Teil der Anode aufstieg. Diese Zellcnart brachte eine gewisse Verbesserung mit sich, aber da der Kanalraum eine bestimmte Große nicht überschreiten kann, ohne daß ein Verlust in der Energieausbeute auftritt, ermöglicht diese Bauart nur eine 'beschränkte Verbesserung in der Entfernung der Gasblasen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhypochlorit und Alkalimetallchlorat, wobei Chlorgas und AlkaliiaOtallhydroxyd in dem Anoden- bzw. Kathodenraura gebildet werden, wird eine elektrolytische Zelle mit einem porösen Diaphragma verwendet, wenn Alkalimetallhalogenid elektrolysiert wird. Das Chlorgas und das Alkalimetallhydroxyd, die individuell und getrennt voneinander gebildet werden, werden dann anschließend umgesetzt. Verschiedene Zel3.enbaua.rten wurden" verwendet, um die Misch- und Reaktionskammern mit in die 2'ellcn einzubauen oder um sie isoliert von der Zelle aufzustellen. Jedoch sind alle solche Zellen und Verfahren nicht vo3.1ständig zufriedenstellend, da zusätzliche Vorrichtung·:)?! und zusätzlicher Raum erforderlich sind und die häyfige ;Vartir.ig,uiid der Ersatz der Diaphragmen erhöht die Produktionskosten.

Da diese Faktoren bei der Herstellung von Alkalimetallhypochlorit und /-lkaliinstallchlorat und anderen chemischen Verbin-

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.düngen in elektrolytischen Zellen maßgebend sind, bestellt ein dringender Bedarf für elektrolyt.!sehe Zellen, die wirtschaftlich betrieben v/erden können und minimale Wartung'erfordern·

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diaphragmafreie elektrolytische Zellen und wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung von Alkaliraetallhypophlorit und Alkalimetallchlorat und anderen anorganischen chemischen Produkten zu schaffen. Der vorliegenden Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, diaphragraa.freig elektrolytische Zellen mit parallelen, planaren, mit engen Zwischenräumen angeordneten, durchlöcherten, im wesentlichen horizontal angeordneten Elektroden mit guten Energieaußbeuten herzustellen. Der' Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, diaphragmafreie elektrolytische Vielzelleneinheiten zu schaffen, die in engen Zwischenräumen angeordnete, parallele, planare, durchlöcherte, im wesentlichen horizontal angeordnete Elektroden besitzen und verbesserte Energieausbeute zeigen, bei der Elektrolyse von Alkalimetallhalogenidesuiigen und anderen anorganischen und organischen Elektrolyten.

In den beigefügten Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtungseinheit mit einer Vielzahl von Elektroden in einer einzigen elektrolytischen Zellenkammer, wobei .die Kammerwände teilweise abgebrochen sind und der Deckel entfernt wurde.

Fig. 2 ist eine Sndansicht einer Anodenanordnung der Elektroden von Fig. 1, wobei die Abdeckung mit dargestellt ist und wobei die Endwände der Kammer entfernt sind und die Mittelwand und der Zirkulationsbereich nicht gezeigt werden.

Fig. 3 ist eine Endansicht einer Kathodenanordnung von Fig. 1, wobei die Sndwände der Lämmer entfernt wurden und die Kainmerabdeckungj die Ilittelwand und der Zirkulationsbereich gezeigt v/erden.

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Fig. 4 ist ein Querschnitt der Elektrodenanordnung von Fig. 5 längs der Linie 4-4. Es wird die' Anordnung in einer Kammer dargestellt, die ebenfalls eine Kühlschlange und Ablenkbleche enthält, die in der Kammer angeordnet sind, wobei die Pfeile die Richtung des Strömungsflusses anzeigen.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer erfindungsge-iaßen Ausführungsform mit einer Vieleinheitenanordnung mit einer Vielzahl von Elektroden in der elektrolytischen Zelle, wobei die Seitenwände nicht gezeigt werden' und wobei die Pfeile die Richtung der Strömung der Lösung anzeigen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einzelanordnung aus einer Anzahl von parallelen, im wesentlichen horizontal vorgesehenen, mit engen Zwischenräumen angeordneten, mit winzigen Öffnungen versehenen bzw. durchlöcherten, dimensionsstabilen Anoden und einer gleichen oder ähnlichen Anzahl von horizontal angeordneten, parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen bzw. durchlöcherten Kathoden, die mit den Anoden in im wesentlichen paralleler, aufeinandergelegter Beziehung wechselseitig verschachtelt sind (=Seite-an-Seite- ^Fläche-zu-Fläche-Beziehung), und wobei die Vorrichtung vom Boden der Zellkammer, die Seiten-, Boden- und Endwände enthält, im Abstand angebracht ist und wobei die peripheren Ränder der Vorrichtung vorzugsweise teilweise oder im wesentlichen vollständig eingeschlossen bzw. umschlossen sind. Eine Einzelanordnung kann für elektrolytische Verfahren verwendet werden, und zwar entweder als individuelle Anordnung, die in einer einzigen Kammer vorgesehen ist, oder man kann eine Vielzahl von Einzelanordnungen verwenden, die in einer entsprechenden Anzahl von Einzelkammern vorgesehen sind oder die in einer einzigen Kammer angebracht sind, wobei jede Anordnung durch eine Scheidewand (=Trennwand) getrennt istο Die Anordnungen sind miteinander in bekannter Reihenform verbunden, indem man die Kathoden und Anoden von benachbarten Anordnungen verbindet. - Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform besteht aus einer Vielzahl von bipolaren Elektrodenanordnungen, die parallele, im wesentlichen horizontal angeordnete, in engen Zwischenräumen angeordnete,mit winzigen Lgehern

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Elektroden enthalten, wobei jede Elektrode einen dimensions- - stabilen Anodenteil und einen Kathodenteil besitzt und wobei die Kathodenteile zwischen den Anodentoilen in im wesentlichen paralleler aufeinandergelegter bzw. Fläche-zu-Fläche-Beziehung wechselseitig verschachtelt bzw. geschichtet sind und wobei jede Anordnung von der Bodenwand der Kammer, die Seiten-, End- und Bodenwände auf v/eist, im Abstand vorgesehen ist und wobei die peripheren Ränder bzw. Enden einer jeden Anordnung vorzugsweise teilweise oder im wesentlichen vollständig eingeschlossen bzw. umschlossen sind.

Die Vielzahl von bipolaren Elektrodenanordnungen ist horizontal zwischen einer Endanordnung bzw. einer begrenzenden Anordnung aus mit Zwischenräumen horizontal angeordneten, im wesentlichen parallelen, dimensionsstabilen, mit winzigen Öffnungen versehenen Anoden und einer Endanordnung bzw. einer begrenzenden Anordnung aus mit Zwischenräumen horizontal angeordneten, im wesentlichen parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden angefügt. Eine elektrische Isolier- und im wesentlichen flüssigkeitsabdichtende Trennwand trennt jede bipolare Elektrodenanordnung von den horizontalen, benachbarten bipolaren Elektrodenanordnungen und. von den Anoden- und Kathodenendanordnungen. Die bipolaren Elektroden sind benachbarten Elektrodenanordnungen gemeinsam und erstrecken sich durch die flüssigkeitsabdichtenden Trennwände, und sie besitzen Anoden- und Kathodenteile an entgegengesetzten Seiten der Trennwände. Die Kathodenteile der bipolaren Elektrodenanordnung, die der Anodenendanordnung benachbart sind,· sind wechselseitig verschachtelt mit den Anoden der Anodenendanordnung und die Anodenteile der bipolaren Elektrodenanordnung, die der Kathodenendanordnung benachbart sind, sind wechselseitig verschachtelt bzy. geschichtet mit den Kathoden der Kathodenendanordnung. Alle anderen Anoden- und Kathodenteile der bipolaren Elektrodenanordnungen sind mit horizontal benachbarten Teilen der bipolaren Elektroden in alternierender Polaritätsanordnung wechselseitig verschachtelt. Die Anordnung
umfaßt weiterhin Elektrolyteinlaß- und -auslaßvorrich-

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tungen, verbünden nit don Vorrichtungen in dor Kammer für de:o aufeinanderfolgenden Durchgang von Elektrolyten aus jeder abgeteilten Anordnung in jede horizontal benachbarte Anordnung und von der endständigen abgeteilten Kathodenanordnung, und Vorrichtungen, um elektrischen Strom in die Anoden der endständigen Anodenanordnung einzuführen, und Vorrichtungen, um Strom von den Kathoden der endständigen Kathodenanordnung abzunehmen.

Die gemeinsamen verschachtelten Elektrodenteile enthalten elektrische Verbindungen zwischen benachbarten Elektrodenanordnuiigen und arbeiten als bipolare Elektroden zv/ischen benachbarten Anordnungenj wobei ein Endteil der Elektrode die entgegengesetzte Polarität des anderen Endteils der Elektrode besitzt. Der elektrische Strom führt somit von einem Teil mit einer Polarität einer gemeinsamen elektrischen Elektrode in einer Zelle zu dem anderen Teil der gleichen gemeinsamen Elektrode entgegengesetzter Polarität in der benachbarten Zelle» Der Strom wird somit von der Oberfläche eines jeden Teils der gemeinsamen Elektrode auf die benachbarte Elektrodenoberfläche mit entgegengesetzter Polarität innerhalb der individuellen Zelle überführt, wo der bipolare Elektrodenteil angeordnet ist.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung eine Anzahl von Kathoden oder Kathodenteile einer Elektrode beschrieben wird, daß sie mit einer Vielzahl von Anoden in einer Elektrodenanordnung wechselseitig verschachtelt sind, dazwischengeschichtet sind oder geschichtet sind (der englische Ausdruck dafür lautet "interleaved")5 so umfaßt diese Beschreibung eine einzige Kathode oder einen Kathodenteil einer Elektrode, die zwischen einem Paar von Anoden angeordnet ist, oder einer einzigen Anode gegenüberstellt, wobei die Kathode oder der Kathodenteil in solcher angrenzenden Lage eine Endkathode bzw. endständige Kathode der ElektiOdenanordnung ist.

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Bei beiden der obigen Ausführungsformen strömt der Elektrolyt schnell von einer Stelle unterhalb der untersten endständigen Elektrode durch die gesamte Elektrodenanordnung, bedingt durch die Öffnungen in allen den mit winzigen Öffnungen versehenen Elektroden, die vorzugsweise teilweise oder im wesentlichen vollständig eingeschlossenen, peripheren Ränder der Anordnung Lind die .Auftriebswirkung der an den Elektroden gebildeten Gase. Beachtlich erhöhte Zirkulationsgeschwindigkeiten des Elektrolyten aufwarte von einem Punkt unterhalb der. Vorrichtung'durch alle Elektroden in einer Richtung, die ungefähr senkrecht zu den Oberflächen der Elektroden ist, ■wird bewirkt, indem man die sich an der Außenseite befindlichen Ränder (=periphere Ränder) der Elektrodenanordnung teilweise oder im wesentlichen vollständig einschließt» Im Falle einer einzigen Anordnung werden die Elektroden an den

Enden oder den longitudinalen peripheren Rändern durch verschiedene Abstandshalter, Halterungsstäbe, Leitungsstäbe und Abstandsscheiben (= Klemmstücke = Lamellen = Unterlagplatten = Unterlegscheiben) oder durch Zwischenlagscheiben (= Unterlagscheiben) eingeschlossen, die die Elektroden in der vorgegebenen Anordnung halten. Die Seiten oder transversalen, peripheren Ränder einer jeden Elektrodenanordnung sind im wesentlichen bei einer Art eingeschlossen, indem man die Anordnung in engen Zwischenräumen zu jeder Zellkammer oder Trennseitenwand anordnet. Beispielsweise kann man die Anordnung so befestigen, daß ungefähr 0,3 cm (1/8 inch) Zwischenraum oder Abstand zwischen den Kanten der Elektroden und den Seiten der Zellkammerwände vorhanden ist. Bei einer anderen Art v/erden die peripheren Kanten der Elektrodenanordnung nicht so eng benachbart zu den Seitenwänden angebracht und elektrisch nichtleitende Abstandhalter, die gegenüber den Zellbedingungen inert sind, werden zwischen den Seitenwinden der Zellkammer und den Seiten oder transversalen, peripheren Kanten der Elektroden der Anordnung angebracht, so daß ein kleiner Abstand von ungefähr 0,3 cm (1/8 inch) zwischen den Elektrodenkanten und der Abstandslialteroberflache, die den

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Elektrodenkanten zugeneigt ist, vorhanden ist. Bei einer anderen Art werden entweder alle oder ein Teil der peripheren Kanten im wesentlichen eingeschlossen, indem man eine undurchlässige Bahn eines elektrisch nicht leitenden Materials wie eines Kunststoffs u.a. an dem tragenden Rahmen durch eine geeignete Vorrichtung anbringt. Dadurch wird der gewünschte Einschluß erzielt und der wirksame Betrieb der Anordnung wird nicht gestört. Für einige Zwecke sind Temperatürkontrollvorrichtungen erforderlich und müssen in der Zellkammer angebracht werden. Bei einer Modifikation wird die Elektrodenanordnung nahe an der Seitenwand angebracht und Kühlschlangen sind benachbart der gegenüberliegenden Seitenwand angebracht. Bei dieser Art ist eine Mittelwand mit einem offenen Teil am unteren Ende benachbart zu der Bodenwand der Zelle und einem ausgeschnittenen Teil am oberen Ende zwischen der Elektrodenanordnung und der Kühlschlange angebracht, um die zirkulierende Strömung des Elektrolyten über den Kopf der Mittelwand abwärts längs der Kühlschlangen unter dem offenen Teil der Platte im Abstand vom Boden der Zelle angebracht und aufwärts durch die gesamte Elektrodenanordnung in einer Richtung, die ungefähr senkrecht zu den Elektrodenoberflächen ist, zu regulieren.

Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Elektroden in engen Zwischenräumen übereinander angeordnet und werden durch Abstandshalter, Abstandsscheiben, Leitstäbe und Endstäbe gehalten, die verwendet wei'den, um die Elektroden in der aufgebauten Lage ^zusammengesetzten Lage) zu halten. Die in engen Zwischenräumen angeordneten Elektroden werden frei von elektrischem Kontakt gehalten, durch elektrisch nichtleitfähige Trennteile -bzw,Separatoren, die durch die Öffnungen der mit winzigen Öffnungen versehenen Elektroden geflochten sind oder die innerhalb dieser öffnungen angeordnet sind. Werden als Trennteile flache oder zylindrische Elemente verwendet, so sind sie im allgemeinen durch wechselnde Öffnungen an den äußeren Kanten der

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Elektroden geflochten. Sie können aber ebenfalls durch andere Teile der Elektroden geflochten sein. Die elektrisch nicht leitfähigen Separatoren sollten aus Materialien gebaut sein, die gegenüber den Zellbedingungen inert sind,und sie können irgendeine geeignete geometrische Form besitzen. Im allgemeinen bestehen die Separatoren aus Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Tetrafluoräthylen u.a. und sie können fest oder hohl, zylindrisch, flach sein oder eine andere geeignete Form besitzen. Andere Arten von Abstandshaltern, die zufriedenstellend verwendet werden können, sind elektrisch nicht leitfähige Streifen, die mit Erhebungen, die eine feste Befestigung in den Elektrodenöffnungen ermöglichen,und knopfartigen Vorrichtungen ausgestattet sind vie mit serai-kugelförmigen Elementen, die an den entgegengesetzten Seiten der Elektrodenöffnungen angebracht sind und 'die durch ein Verbindungsglied wie einen Schaft, der sich durch die Elektrodenöffnungen erstreckt, zusammengehalten werden. Die Separatoren sind so angebracht, daß sie einen elektrischen Kontakt oder einen Kurzschluß zwischen den Elektroden verhindern und zur gleichen Zeit ermöglichen sie eine maximale Strömung des Elektrolyten durch die Öffnungen in den Elektroden,

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. bis 3, werden beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsformen erläutert. In den Fig. 1 bis 3 wird bei 9 allgemein eine Zellenkammer gezeigt, die Seitenvände 10, einen Boden 11 und eine Abdeckung 12 enthält. Eine Anordnung von Elektroden wird allgemein bei 14 dargestellt und enthält eine Vielzahl von dimensionsstabilen Anoden 15 und eine Vielzahl von Kathoden 16. Die Zellenkammer und die Abdeckung können aus irgendeinem Material hergestellt sein, das durch die Betriebsbedingungen nicht nachteilig beeinflußt wirdr Sie bestehen im allgemeinen aus einem Kunststoffmaterial'wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid, chloriertem Polyvinylchlorid,

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Tetrafluoräthylen u.ä. Ein "bevorzugtes Baumaterial für die Zellenkammer und die Abdeckung bei der vorliegenden Erfindung ist Polyvinylchlorid mit einer Glasfaseroverlay.

Die dimensionsstabile Anode 15 enthält ein elektrisch leitfähiges Substrat mit einer Oberflächenbeschichtung darauf aus einer festen Lösung von mindestens einem Edelmetalloxyd und mindestens einem "Ventilmetalloxyd¹¹ (valve metal oxide). Das elektrisch leitfähige Substratikann irgendein Metall sein, das durch die Zellbedingungen während des Gebrauchs nicht nachteilig beeinflußt wird, und -das ebenfalls, wenn die Oberflächenbeschichtung beschädigt wird, mit dem Elektrolyten keine nachteiligen Umsetzungen eingeht. Die geometrische Form der Anoden kann variieren, vorausgesetzt, daß Anoden mit winzigen Öffnungen in geeigneter Form zur Herstellung der Strukturanordnung verwendet werden. Im allgemeinen wählt man das Substrat unter Ventilmetallen aus wie Titan, Tantal, Niob und Zirkon. Auseinandergezogene Haschen-Flächengebilde aus Titan sind zur Zeit bevorzugt.

In den festen Lösungen wird ein interstitielles Atom in dem Kristallgitter des Grundmaterials des Ventilmetalloxyds durch ein Atom eines Edelmetalls ersetzt. Diese feste Lösungsstruktur unterscheidet die Beschichtung von physikalischen Mischungen der Oxyde, da reine Ventilmetalloxyde in der Tat Isolatoren sind. Solche substituierten festen Lösungen sind elektrisch leitfähig, katalytisch und elektrokatalytisch.

In den oben erwähnten festen Lösungen des Grundmaterials umfassen die Ventilmetalle Titan, Tantal, Niob und Zirkon, während die eingefügten Edelmetalle Platin, Ruthenium, Palladium, Iridium, Rhodium und Osmium umfassen. Titandioxyd-Rutheniumdioxyd-feste Lösungen sind bevorzugt. Das Molverhältnis von Ventilmetall zu Edelmetall variiert zwischen 0,2-5":1, bevorzugt beträgt es 2:1.

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GewLmschtenfalls können die festen Lösungen durch die Zugabe anderer Bestandteile, die entweder in die feste Lösung selbst eintreten oder damit vermischt werden, um das gewünschte Ergebniss· zu ergeben, modifiziert werden. Beispiels- ■ weise ist es bekannt, daß ein Teil des Edelmetalloxyds bis zu ■ 5ö;^;o durch Zinndioxyd ersetzt werden kann, ohne daß auf die Überspannung irgendwelche nachteilige Wirkung eintritt. Ähnlich, kann die feste Mangellösung durch die Zugabe von Kobaltverbindungen, insbesondere KobalttaLtanat, modifiziert werden. Feste Lösungen, die durch die Zugabe von Kobalttitanat modifiziert sind, das dazu dient, die feste Lösung zu stabilisieren und die Gebrauchsdauer zu verlängern, sind in Einzelheiten in der deutschen Patentschrift . ... ... (deutsche

Patentanmeldung entsprechend der

US-Anmeldung mit der Serial Ho. 104,703, eingereicht am 7. Januar 1971) beschrieben. Andere teilweise Substitutionen und Zugaben sind möglich. Eine andere Art einer dimensionsstabilen Anode, die mit guten Ergebnissen bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, enthält eine Mischung aus chemisch und mechanisch inerten organischen Polymeren und festen Lösungen aus Ventilnetall-und Edelmetalloxyden als ■mindestens einen Teilüberzug auf einem elektrisch leitfähigen Substrat. Besonders nützliche Materialien in solchen Anoden sind die oben beschriebenen festen Lösungen, vermischt mit Fluorkohlenstoffpolymeren wie Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid u.a., beschichtet auf mindestens einem Teil der Oberfläche eines elektrisch leitfälligen Substrats, das die oben beschriebenen Ventilmetalle und andere geeignete Metalle enthält. Solche Anoden und deren Herstellung sind in der deutschen Patentschrift . ... ... (deutsche Patentanmeldung

entsprechend der US-Anmeldung mit der Seiiial No. 111,752, eingereicht am 1. Februar 1971) beschrieben.

Eine andere Art von dimensionsstabilen Anoden, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, enthält ein

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Ventilraetallsubstrat mit einer Beschichtung aus Edelmetallen oder Edelmetallegieruiigen, insbesondere Plätinlegierungon, mindestens auf einem Teil der Oberfläche.

Die oben beschriebenen, bevorzugten festen Lösungsbeschichtungen sind in Einzelheiten in der britischen Patentschrift 1 195 871 beschrieben.

Die Kathode kann aus irgendeine^ geeigneten Material oder Metall bestehen, das fähig ist, den korrosiven Zellbedingungen standzuhalten, und ein geeignetes Metall wird allgemein ausgewählt unter rostfreiem Stahl, Nickel, Titan, Stahl, Blei und Platin. Man kann auch irgendeine gesinterte oder anderweitig poröse, katalytische Oberfläche mit niedriger Wasserstoff überspannung verwenden. In einigen Fällen können die Kathoden mit festen Lösungen,' wie sie oben zum Beschichten der dimensionsstabilen Anoden beschrieben wurden, beschichtet sein. Traghalter 22 sind Endschraubenbolzen oder Stiftschrauben aus Metall, das fähig ist, die korrosiven Zellbedingungen auszuhalten, vorzugsweise aus Titan, und sie erstrecken sich durch. Öffnungen an einem Ende von jeder Kathode und jeder Anode. Tragrahmenstäbe 18 sind benachbart zu den oberen und unteren Endelektroden angebracht. Die Abstandsstäbe 19f die zwischen jeder Elektrode angebracht sind, Abstandshalter 21 und Leitstäbe 20 enthalten jeweils Öffnungen, durch die sich Stützstäbe 22 erstrecken. Die Kombination aus Stützstäben, Trägerrahmenabstandshaltern und Leitstäben und Abstandshaltern ergeben die Trägervorrichtungen für die Vielzahl der Elektroden. Die Stützstäbe 22, die die Elektroden halten, verschiedene Abstandsringe, Leiter und Abstandshalter- haben externe, mit Innengewinde versehene Enden, die durch. Muttern,] die mit Gewinde versehen sind, in ihrer Lage gehalten werden. Die Anoden, die in solcher gestützten Lage an ihrem durchlöcherten Ende gehalten werden,"enden an ihrem anderen Ende an einer Stelle, die kurz vor der

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Stützvorrichtung für die Kathode liegt. Die Kathoden sind auf gleiche Weise befestigt und enden kurz vor der Stützvorrichtung für die Anode. Diese Anordnung vermeidet einen Kurzschluß der Zellelektrodenanordnung, indem ein Kontakt der Elektroden mit Zellelementen, die entgegengesetzte elektrische Ladung haben, vermieden wird. In der Zeichnung enthalten die Kathodenstützanordnungen mehr Abstandsringe oder Abstandshalter als die Anodenanordnung, da in der Anordnung weniger Kathoden vorhanden sind, un^d un ausgeglichene Elektrodenflächen zu erhalten, sind zusätzliche Abstandshalter für die Kathodenanordnung erforderlich. Eine Stabilisationshaltevorrichtung 24, die aus Streifen aus elektrisch nicht leitfähigem Kunststoffmaterial wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid, chloriertem Polyvinylchlorid, Tetrafluoräthylen u.a. besteht, ist an den oberen begrenzenden Enden der Traghalter 22 durch Muttern 23, die mit einem Gewinde'versehen sind, und Zwischenlagscheiben 23a befestigt, um ein Verschieben, insbesondere eine horizontale Bewegung der Elektroden zu vermeiden.

Ein enger Abstand der Elektroden von ungefähr 0,076 cm (0,03 inches) wird durch hohle oder feste, zylindrische oder flache Längen aus elektrisch isolierendem Kunststoff wie aus Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen, 17 erreicht, die in den Öffnungen der mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden in Intervallen mit Abstand angebracht bzw. verflochten sind.

Die Stromleitvorrichtungen umfassen innen mit Gewinde versehene obere und untere Leitstäbe 20 bzw· 20a, die sich in Abstandsintervallen zwischen, den Elektroden erstrecken und die durch Traghalter 22 in der Lage gehalten werden, die sich durch die Öffnungen in den Leiterstäben erstrecken. Die Leiterstäbe sind in zwei verschiedenen Niveaus für die Stromverteilung angebracht und der "Strom wird zu den Leiterstäben durch extern mit Gewinde versehene Stäbe 25 zugeführt, die mit den Leiterstäben in dem inneren Teil der Stäbe, der mit einem Gewinde versehen ist, verschraubt

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sind und die sich über die Seittenkanten der Elektrodenanordnung erstrecken. Hohle Röhren 26 sind angebracht, um die Stäbe 25 einzuschließen. Der Kontakt der Stäbe mit den Zellflüssigkeiten wird durch Stützringe 25a und Kautschukdichtringe 25b, die benachbart zu den Leiterstäben angebracht sind,und durch den unteren Abdeckungsanordnungsteil 12,durch den oberen Abdeckungsteil 12a,durch die Kautschukdichtringe 27 und durch die Mutterschrauben 28, die mit Gewinde versehen sind, verhindert. Die oberen begrenzenden Enden der Kupferstäbe besitzen ebenfalls extern ein Gewinde, benachbart dazu liegt ein mit einem Gewinde versehener Teil einer Tankabdeckungsanordnung, die ein erstes Abdeckungsteil 12 und ein zweites getrenntes Teil einer Tankabdeckung 12a enthält. Beide Abdeckungsteile haben entsprechende Öffnungen, die jedes Rohr in engsitzender Weise umschließen können. Die Abdeckungsteile sind miteinander ,und mit den Kautschukdichtungsringen 27, die die Rohre an den Oberflächenverbindungsstellen der Abdeckungsteile einschließen, durch Mutterschrauben mit Gewinde 28 befestigt, die sich durch die entsprechenden Öffnungen in jedem Teil erstrecken. Muttern mit Innengewinde, die an dem unteren externen Teil mit Gewinde eines jeden oberen Stabs vorhanden sind, üben einen ausreichenden Druck auf die obere begrenzende Oberfläche eines jeden Rohrs aus, um einen dichten Verschluß des Abstands zwischen dem Stab und dem Rohr an der Stelle zu ermöglichen, v/o sich der Stab in das Rohr erstreckt. Ein Paar Muttern 29 befindet sich in Schraubeingriff mit den oberen Enden des mit externen Gewinde versehenen Teils eines jeden Stabs und hält einen mit Öffnungen versehenen Teil einer verlängerten Zuleitungsschiene 30 fest zwischen den zusammenwirkenden Oberflächen der Muttern, wenn sie festgedreht sind. Die Zuleitungsschiene enthält eine Vielzahl von Öffnungen, die ungefähr dem Durchmesser eines jeden Stabs entsprechen, und ist so gebaut, daß sie in elektrischem Kontakt mit den Zylindern und einer Energiequelle, die nicht gezeigt wird, befestigt werden kann. Eine Schutzhaube 51, hergestellt aus elek-

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trisch isolierendem Material wie den zuvor beschriebenen Kunststoffmaterialien kann über die Zuleitungsschienenverbindungen angebracht sein, um eine chemische und atmosphärische Korrosion dieser Verbindungen klein zu halten.

Die Vorrichtungen, um die Elektrodenanordnung von der Bodenwand der Zellkammer im Abstand zu halten, können mindestens ein Paar Stapelplatten (pallets) sein, die an der Bodenwand der Zellkammer befestigt sind, wobei die Stapelplatten in den Zeichnungen mit dem Bezugszeichen 31 versehen sind. Die Stapelplatten können aus irgendeinem Material bestehen, das gegenüber den Zellbedingungen inert ist,und sie können verschiedene Formen besitzen, vorausgesetzt, daß sie so gebaut sind, daß sie die Elektrodenanordnung tragen und dem Elektrolyt eine Strömung mit einem Winkel von im wesentlichen 90°, bezogen auf die Oberflächen der Elektroden, ermöglichen. Durch eine solche Anordnung wird der Elektrolyt, der in die Zellkammer an einer bestimmten Stelle eintritt, durch alle Elektroden einer jeden Anordnung von einer Stelle unterhalb der unteren begrenzenden Elektrode aufwärts in einem Winkel von ungefähr 90° durch die Aufwärtsströmung der Gase, die durch die Zersetzung der Alkalimetallhalogenide gebildet werden, geleitet.

Die Metalle, die zum Bau der elektrischen Leitervorrichtungen verwendet werden, können irgendeine Metallart sein, die den Strom ausreichend leitet wie Kupfer oder Aluminium u.a.; Kupfer ist bevorzugt. Ein Teil des elektrischen Zubehörs wie die Muttern 29, die verwendet werden, um die Enden der elektrischen Leiterstäbe zu verbinden, kann aus Messing und ähnlichem Material hergestellt sein. Wenn die elektrischen Leiterstäbe aus Kupfer bestehen, ist es wünschenswert, daß dieses Material von der Zellumgebung geschützt wird und bei der vorliegenden Erfindung sind Röhren vorgesehen, um die Kupferstäbe vor der Zellumgebung zu schützen. Die Röhren können aus verschiedenen Materialien, die gegenüber den ZeIl-

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bedingungen resistent sind, bestehen wie aus Kunststoffen, keramischen Stoffen und Ventilmetallen einschließlich Tantal, Niob., Titan und Zirkon. Titan ist bevorzugt. Die Leiterstäbe 20 können aus irgendeinem elektrisch, leitfähigen Ventilmetall wie oben definiert wurde bestehen. Titan ist bevorzugt. Die verschiedenen anderen Materialien, die beim Bau der Elektrodenanordnung verwendet werden, mit Ausnahme der Elektroden und der nichtmetallischen Trennvorrichtungen, wie Abstandshaltern, Abstandsringen, Traghaltern, Muttern und Zwischenlagscheiben, sollten aus irgendeinem Material bestehen, das gegenüber den Zellbedingungen resistent ist wie Metallen, Kunststoffen und keramischem Material. Ein Ventilmetall,wie es oben definiert wurde, ist zum Bau solcher Teile, die in den Zellelektrolyten eingetaucht werden, geeignet und von den Ventilmetallen ist Titan bevorzugt.

Die Leitstäbe können in verschiedenen Stellungen angeordnet sein und die Stellung, die ausgewählt wird, sollte so sein, daß eine geeignete Stromverteilung in der Zellanordnung gewährleistet ist. Wie bemerkt, kann man eine Vielzahl von Elektroden verwenden und die Anzahl wird entsprechend der Zellgröße und deren Form variieren.

Die Anzahl der Elektroden für die erfindungsgemäßen Zellen sollte nicht mehr als die Menge sein, "die eine ausreichende Strömung der Lösung durch die Anordnung gewährleistet und ebenfalls eine ausreichende Freisetzung der Gase, die während der Elektrolyse gebildet werden, ermöglicht. Es ist bevorzugt, mehr als eine Zelleinheit, verbunden in Reihen,zu verwenden anstatt die Anzahl der Elektroden zu erhöhen und dementsprechend eine Höhe zu erreichen, bei der eine Abnahme der Stromausbeute auftritt. Eine Anzahl von Zelleinheitsanord- nungen aus Elektroden kann in Reihen innerhalb einer einzigen Zellkammer geschaltet werden oder individuelle Zellen, wie innerhalb von Einzelkammern, können in Reihen geschaltet werden.

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Wie oben angegeben, müssen benachbarte Elektroden in engem Zwischenraum angeordnet sein, damit man einen minimalen elektrischen Widerstand erhält und zur gleichen Zeit eine schnelle Strömung des Elektrolyten durch die offenen Teile in Verbindung mit einer schnellen Aufwärtsströmüng der Gase, die während der Elektrolyse gebildet v/erden, gewährleistet ist. Der Abstand zwischen benachbarten Elektrodenflachen kann im Bereich von ungefähr 0,025 bis ungefähr 0,63 cm (0,01 bis 0,25 inches) für einen zufriedenstellenden Betrieb der Zelle liegen. Um jedoch eine maximale Stromausbeute zu erhalten, sollte man zwischen benachbarten Elektroden einen Abstand von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,10 cm (0,02 bis 0,04 inches) aufrechterhalten. Der Abstand kann durch irgendein Material wie durch keramische Stoffe ermöglicht werden, die in der Umgebung nicht korrodieren und die den elektrischen Strom nicht leiten. Verschiedene Kunststoffe wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen und ähnliche kann man verwenden, und diese Materialien können kugelförmige, halbkugelförmige, flache, zylindrische oder irgendeine andere geeignete Form besitzen, die einen Kontakt zwischen den Elektroden und einen Kurzschluß verhindert.

Die alternierende Elektrodenanordnung kann variieren, so daß eine begrenzende Elektrode eine Anode und die andere begrenzende Elektrode eine Kathode ist.

In Fig. 3 ist die Zirkulation der Lösung innerhalb der einzelnen Zellen oder der Zellräume einer einzigen Zellkammer durch die Richtung der Pfeile dargestellt. Eine Mittelwand 32, die in der Kammer 9 zwischen den Seitenwänden 10 angebracht ist, ist im Abstand von der Bodenwand 11 der Kammer befestigt, uin^ eine ■ Strömung der Lösung innerhalb der Kammer auf zirkulierende Weise zwischen den. Seitenwänden 10 zu induzieren. Die Mittelwand 32 teilt die Zellkammer in zwei Teile 9a, worin die Elektrodenanordnung angeordnet ist, und einen Zirkulationsteil 9b, worin Temperaturreguliervorrich-

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tunken gegebenenfalls angebracht sind, mit der Ausnahme von Öffnungen in dem unteren Ende dieser Scheidewand. Die Elektrodenanordnung ist auf einer Seite der Scheidewand angebracht, wobei die peripheren Kanten von drei Seiten der Anordnung im wesentlichen von einer Seitenwand und die Elektrodentragevorrichtung von zwei Endwänden umschlossen sind. Die gesamte vierte seitliche periphere Kante der Anordnung ist im wesentlichen durch die Seite der Kittelwand, die benachbart zu der Kante ist, umschlossen. Die Kanten der Vorrichtung können ebenfalls im wesentlichen durch elektrische, nichtleitfähige Abstandsscheiben, die zwischen benachbarten !fänden angebracht sind, eingeschlossen sein. Die seitlichen Kanten der Anordnung können im "wesentlichen gewünsentenfalls durch irgendeine andere geeignete Weise eingeschlossen sein. Beispielsweise kann man Bahnen oder Platten aus elektrisch nichtleitfähigem Material wie Kunststoffen oder keramischen Stoffen mit den Elektrodenhaltevorrichtungen verbinden oder darauf befestigen, um im wesentlichen die gesamten peripheren Kanten von einer oder allen Seiten der Elektrodenanordnung einzuschließen. Wenn man im v/esentliehen die gesaraten seitlichen, peripheren Kanten der Elektrodenanordnung einschließt, wird der Elektrolyt, der in die Zellkammer in den Zirkulationsteil 9b eingeführt wird, gezwungen, durch die Öffnungen zu strömen, wo die Scheidewand im Abstand von der Bodenwand des Tanks angebracht ist, und zwar an einer Stelle in dem Elektrodenanordnungsteil 9a unterhalb der unteren begrenzenden oder der alleruntersten Elektrode der Vorrichtung. An dieser Stelle wird der Elektrolyt gezwungen aufzusteigen und strömt durch alle Elektroden der Anordnung durch die Auftriebswirkung der aufsteigenden Gasblasen, die an den Elektroden während der Elektrolyse gebildet werden. Die teilweise elektrolyseerte Lösung fließt, nachdem sie aufwärts durch die gesamten Elektrodenanordnungen geführt wurde, über die Scheidewand, wo sie im Abstand vom oberen Teil der Kammer angeordnet ist,oder über das obere Niveau der Lösung, die in der Kammer enthalten ist. Auf diese V/eise strömt die

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Lösung um die Scheidewand und durch die Elektrodenanordnung in einer Anzahl von Zirkulationsdurchgängen. Ist eine Vielzahl von Einheitsanordnungen elektrisch in Reihe geschaltet in individuellen Zellkammern oder -räumen verbunden, so strömt die Lösung, nachdem sie um die Scheidewand zirkulierte, aus jedem Zellenaordnungsraum oder jeder Zellenanordnungskamnier in die benachbarte Anordnung nacheinander, bis sie in der leczten Anordnungskammer die Auslaßleitung für die Lösung erreicht. Die aufeinanderfolgende Strömung der Lösung kann durch eine geeignete Überlauf- oder Überlaufrinnen-Anordnung, die an den geeigneten Enden oder an den Kammerwänden angebracht sind, erreicht werden. Die Überlaufrinnenanordnung ist so gebaut, daß eine vorbestimmte Rate an Lösung überströmt und daß im wesentlichen ein elektrischer Stromdurchgang von einer Kammer zur nächsten vermieden wird. Der Elektrolyt kann indirekt in die individuellen Elektrodenanord'nungen eingeführt werden, indem er in den Zellbereich, der zwischen einer Seitenwand der Kammer und der Seite der Scheidewand liegt, die entgegengesetzt von der Elektrodenvorrichtung ist, eingeführt wird, wobei er unter dem unteren, offenen Teil der Scheidewand und aufwärts durch die gesamte Elektrodenanordnung fließt. Alternativ kann der Elektrolyt direkt an einer Stelle unterhalb d.er unteren, begrenzenden Elektrode eingeführt werden, indem man die Lösung durch eine Einlaßöffnung leitet, die unterhalb der begrenzenden Elektrode der Anordnung angebracht ist. Eine Schlange 33 für die Temperaturkontrolle kann gegebenenfalls in dem Zellbereich zwischen der Seitwand der Scheidewand gegenüber der Elektrodenanordnung und der Seitenwand der Kammer gegenüber der Scheidewand angebracht sein.

In Fig. 5 ist eine elektrolytische Vielzelleneinheit dargestellt. Diese enthält eine Anzahl von Elektrodenanordnungen, wobei die begrenzende Zellenanordnung aus dimensionsstabilen Anoden in dem Raum 35 ähnlich ist wie die Anodenanordnung von Fig. 2, und die begrenzende: Kathodenanordnung in dem

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Raum 39 ist ähnlich wie die Kathodenanordnung in Fig. 3. In den Räumen 36, 37 und 38 sind die Elektroden 47 bipolare Elektroden. Jede Elektrode hat einen Teil mit einer Polarität, angeordnet in einem Raum, und der andere Teil der entgegengesetzten Polarität erstreckt .sich in den benachbarten Raum. Alle Elektroden der Vielzelleneinheit sind zwischengeschichtete, mit winzigen Öffnungen versehene, bipolare Elektroden, die zu zwei benachbarten Zellen gehören, mit der Ausnahme der dimensionsstabilen Anoden15' in dem endständigen Anordnungsraum 35, die mit elektrischem Strom durch den Leiterstab 20' gespeist werden, und den Kathoden 16¹ in dem endständigen Anordnungsraum 39, wo der Strom über den Leiterstab 20' entnommen wird. Die dimensionsstabilen Anoden 15' und Kathoden 16' sind der gleiche Typ wie die Anoden 15 und 16, die oben zusammen mit der Einheitsanordnung der Fig. 1 bis 3 beschrieben ' wurden.Die mit winzigen Öffnungen versehenen, bipolaren Elektroden sind so gebaut und angeordnet, daß die Anordnung aus bipolaren Elektroden 46 in jedem Zellraum, der horizontal zwischen den begrenzenden Elektrodenanordnungsräumen angeordnet ist, eine Vielzahl von planaren, parallelen, im wesentlichen horizontalen, dimensionsstabilen Anodenteilen 48, die mit winzigen Öffnungen versehen sind, umfaßt und die so gebaut sind, daß sie eine Vielzahl von planaren, parallelen, im wesentlichen horizontalen Kathodenteilen 49, die mit winzigen öffnungen versehen sind, aufnehmen, wobei die Kathodenteile 49 in engem Abstand angebracht sind und im wesentlichen in Fläche-zu-Fläche-Beziehung zu jeder Anode angeordnet sind. Die Elektroden der Anordnung sind auf diese Weise in ihrer Polarität wechselseitig angeordnet sowohl in eier vertikalen als auch in der Ende-an-Ende- oder longitudinalen Lage, wobei die wechselseitig verschachtelten, bipolaren Elektroden entgegengesetzte elektrische Ladung in benachbart horizontal angebrachten Zellen besitzen. Bei der letzten Anodenanordnung im Raum 35 ist der Kathodenteil jeder

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bipolaren Elektrode, die in dem Raum vorhanden ist, in nahem Abstand im wesentlichen in einer Fläche-zu-Fläche-Anordnung ' zu jeder dimensionsstabilen Anode angebracht. Der dimensionsstabile Anodenteil einer jeden bipolaren Elektrode, der in der letzten Kathodenanordnung im Raum 39 vorhanden ist, ist im wesentlichen in einer Fläche-zu-Fläche-Anordnung in engem Abstand zu jeder Kathode angebracht.

Die Zellkammer 9' besitzt eine Mittelwand 32', die zwischen den Seitenwänden 10' angebracht ist und die Zellkammer und jeden Raum in einen Elektrodenteil 9a' und einen Lösungs-Zirkulationsteil 9b' teilt. Jeder Raum ist von dem benachbarten Raum durch eine Trennwand 43 , die in dem Elektrodenteil 9a' elektrisch isolierend und flüssigkeitsab'dichtend zwischen der Mittelwand 32' und der Kammerwand 10'angebracht ist,und durch eine Trennwand 40, die in der Lösungs-Zirkulationskammer 9b' in flüssigkeitsabdichtender Weise zwischen der Mittelwand 32^r und der Kammerwand 10' angebracht ist, abgetrennt. Wenn Elektrolytlösung in den Zirkulationsteil 9b' des Endanodenanordnungsraums 35 eintritt, strömt sie von dem Zirkulationsteil durch den unteren offenen Bereich 41 der . Trennplatte 32' in den Elektrodenteil 9a' an die Stelle unter der untersten Elektrode der Elektrodenanordnung. Die Auftriebswirkung der schnell aufsteigenden Gasblasen, die an den Elektroden während der Elektrolyse gebildet werden, bewirken dann, daß die Lösung schnell von dem Raum unter der unteren letzten Elektrode durch die gesamte Anordnung der Elektroden und über den oberen, offenen Teil 42 in der Mittelwand 32· in die Zirkulationskammer 9b'fließt. Nichtumgesetzte Gase, die in der Lösung verbleiben, werden an dieser Stelle entnommen und aus der Zellkammer durch geeignete bekannte Maßnahmen entfernt. Die Lösung zirkuliert einige Male innerhalb der Kammer 35, abhängig von der Strömung der Elektrolytlösung, die in die Kammer 35 eingeführt wird. Wenn das Niveau in der Kammer 35 steigt, fließt die Lösung über die Trennwand 40 in den Zirkulationsteil der benachbarten Kammer 36. Die

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Strömung tritt auf, da die Wand 40 weniger hoch ist als die Teilwand 43 in dem Elektrodenteil, aber höher als der offene Teil 42 der Ablenkplatte 32'. Die Lösung zirkuliert innerhalb einer jeden Kammer und fließt danach in benachbarte Kammern auf gleiche Weise, bis sie die letzte Kammer der Kathodenanordnung erreicht, wo sie, nachdem sie in den vorhergehenden Kammern zirkulierte, aus der Zellkammer durch den Überlauf 47 entnommen wird. Der Elektrolyt kann ebenfalls in dem Raum unter der untersten Elektrode durch Einlaßöffnungen, die an den Seitenwänden im unteren Ende der Kammer angebracht sind, oder die an der Bodenwand der Kammer angebracht sind,' eingeführt werden. Die Baumaterialien für die Vielzelleneinheit entsprechen denen der Einzelzelleneinheit der Fig. 1 bis 3. Die Teilwände 40 und 43, die in der Einzelzelleneinheit nicht vorhanden sind, können gleich sein wie die Zellenwände. Die peripheren Kanten der Elektrodenanordnung sind auf gleiche Weise v/ie bei der Zelleinheitsanordnung umschlossen. Die letzten, individuellen oder monopolaren Elektroden besitzen an einem Ende davon Öffnungen, die bipolaren Elektroden der dazwischengeschalteten Zellen besitzen an ihren Mittelpunkten Öffnungen und alle Elektroden werden in zusammengesetzter Form durch Haltevorrichtungen auf ähnliche Weise befestigt wie die Einheitszelle durch Schrauben und durchlöcherte Abstandsscheiben, Abstandshalter, Leiterstäbe und Muttern befestigt ist, die mit den Enden der Schrauben verschraubt sind, um die Elektroden mit engen Zwischenräumen in befestigter Form zu halten.

Bei beiden endständigen Elektrodenanordnungen bestehen die Haltevorrichtungen aus den gleichen Materialien wie in den Fig. 1 bis 3. Die Haltevorrichtungen für die bipolaren Elektrodenanordnungen der dazwischengeschalteten Zelleinheiten unterscheiden sich von den Haltevorrichtungen der endständigen Anordnung dadurch, daß die Abstandsscheiben 50 aus elektrisch nichtleitfähigem Material bestehen. Haltevorrichtungen

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45 halten die Elektrodenanordnung in jedem Raum in einer Lage mit Zwischenraum, bezogen auf die Bodenwand, damit eine geeignete Lösungsströmung durch die Elektrodenanordnung möglich ist. Eine Grundplatte 44 kann gegebenenfalls mit den Anordnungshaltevorrichtungen 45 verbunden sein, um die Befestigung der ganzen Elektrodenanordnungsgruppe in der Zellkammer 9' zu erleichtern. Die Elektroden der Vielzellenanordnung werden durch elektrisch nichtleitfähige Separatoren der gleichen Art und Form, wie sie bei der oben geschilderten Einheitszellenelektrodenanordnung verwendet wurden, an einem gegenseitigen Kontakt gehindert und eine mögliche Kurzschlußbildung wird vermieden.

Die bipolaren Elektroden besitzen im allgemeinen eine einheitliche elektrisch leitfähige Grundbauart, wobei jeder dimensionsstabile Anodenteil des Grundteils einen Überzug aus einer festen Lösung besitzt, wobei dieser irgendeiner der oben beschriebenen festen Lösungsüberzüge sein kann. Der Kathodenteil besteht aus nichtbeschichtetem, elektrisch leitfähigem Metall des Grundteils. Der Kathodenteil kann in einigen Fällen auf gleiche Weise wie der dimensionsstabile Anodenteil beschichtet sein.

Aus der obigen Beschreibung der Vielzelleneinheit geht hervor, ,daß eine hydraulische Strömung der Lösung zwischen den Elektrodenteilen der Räume durch die Teilwände 43 und die Elektrodenabstandshalter 50 vermieden wird und daß nur die gewünschte hydraulische Lösungsströmung von einem Raum zu einem anderen Raum in den Zirkulationsteilen der Kammern durch die Anordnung der Trennplatten und Teilwände 40 erfolgt. Ein Fließen des elektrischen Stroms zwischen den Zirkulationsteilen wird im wesentlichen durch die elektrisch nichtleitfähigen Abstandshalter 50 in den, zwischengeschalteten, bipolaren Elektrodenkammern vermieden.

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Bei der Herstellung von Alkalimetallhypochlorit wird eine wäßrige Alkalimetallhalogenid-Lösung gemäß dem folgenden Verfahren elektrolysiert:

Eine wäßrige Alkalimetallhalogenidlösung wird in die elektrolytische Zellenkammer eingeführt, die darin mindestens eine Anordnung aus einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen, flachen, mit winzigen Öffnungen versehenen, dimensionsstabilen Anoden und mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden in mit^engem Zwischenraum angebracht, horizontal befestigt, wechselnd in im wesentlichen Fläche-zu-Fläche-Beziehung angeordnet sind, wobei die peripheren Kanten der Anordnung im wesentlichen eingeschlossen sind, '

zwischen den Elektroden wird ein Strom geleitet, um die Alkalimetallhalogenidlösung zu elektrolysieren, wobei die gebildeten Gase bewirken, daß die Lösung in einem Winkel von ungefähr 90°, bezogen auf die horizontalen Flächen der Elektroden, strömt, wobei ·

die Temperatur der Alkalimetallhalogenidlösung im Bereich von ungefähr 15 bis ungefähr 40⁰C und wobei der pH-Wert im Bereich von ungefähr 6,0 bis ungefähr 10,0 liegt, und

dann wird das Alkalimetallhypochlorit aus der Zellkammer gewonnen.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Alkalimetallhypochlorit wird eine wäßrige Lösung mit einer Konzentration von ungefähr 25 bis ungefähr 30 g/l an Salzlösung, z.B. eine wäßrige Natriumchloridlösung, oder Seewasser in die elektrolytische Kammer eingeführt. Ein elektrisches Potential wird längs der Elektroden angelegt, um die Salzlösung zu elektrolysieren, wobei die Gase, die freigesetzt werden, bedingen, daß die Elektrolytlösung aufwärts durch alle Elektroden der Anordnung in einem Winkel von ungefähr 90°, bezogen auf die horizontalen Flächen der Elektroden strömt. Während der Elek-

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trolyse liegt der pH-Wert im Bereich von 8,5 bis ungefähr 9,2 und die Temperatur liegt im Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 25°C. Natriumhypochlorit wird aus der Zellkammer gewonnen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform verwendet man als horizontal angeordnete,dimensionsstabile Anoden bevorzugt ein Metallsubstrat aus expandiertem Titannetzmetall, das darauf eine Oberflächenbeschichtung aus einer festen Lösung aus einer Kristallmischung aus Titandioxyd und Rutheniumdioxyd besitzt. Die horizontal angebrachte Kathode, die mit winzigen Öffnungen versehen ist, besteht bevorzugt aus offenem Titannetz. Das Verfahren kann entweder ansatzweise oder kontinuierlich durchgeführt v/erden, indem man eine vorbestimmte Menge an Elektrolyt in die Zellkammer einführt und den Zellbetrieb beendigt, wenn die Zersetzung des Elektrolyten die gewünschte Menge Hypochloritprodukt bei der ansatzweisen Arbeitsweise ergeben hat, oder beim kontinuierlichen Betrieb kann man kontinuierlich Elektrolyten in die Zellkammer einführen und das Hypochlorit daraus kontinuierlich entnehmen.

Überraschenderweise und unerwartet wurde gefunden, daß die Zugabe von geringen Mengen an Chrom und Vanadium in den Alkaliraetallhalogenid-Elektrolyten die Stromausbeute während der Elektrolyse verbessert. Die Zugabe von Chrom und Vanadium kann entweder durch die Verwendung von abgebenden Anoden, die in der Zelle auf geeignete Weise befestigt oder angeordnet sind, erfolgen oder sie kann durch die Zugabe von chemischen Verbindungen, die diese Metalle enthalten, wie von Natriumchromat und Natriumvanadat, erfolgen. Es ist besonders unerwartet und überraschend, daß die Stromausbeute bzw. der Stromwirkungsgrad durch die Zugabe von sehr geringen Mengen an Chrom und Vanadium in der Größenordnung von ungefähr 100 Teilen pro Milliarde bis ungefähr 600 Teilen pro Milliarde, vorzugsweise von ungefähr 300 Teilen pro Milliarde, zu dem Alkalimetallhalogenid verbessert wird. Obgleich die genaue Wirkungsweise des Chroms und des Vanadiums beim Ver-

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bessern der Stromausbeute nicht genau bekannt ist, nimmt man an, daß die Anwesenheit dieser Materialien eine kathodische Zersetzung des Hypochlorits verhindert. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht durch irgendeine Theorie beschränkt werden, insbesondere daß so geringe Zugaben dieser chemischen Mittel eine unerwartete und ausgeprägte Verbesserung in der Stroinausbeute ergeben.

Die Zelle ist ebenfalls für ein. Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallchlorat geeignet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Alkalimetallhalogenidlösung, die 300 g/l NaCl enthält, in eine elektrolytische Zellenkammer einfüllt, die darin mindestens einen Stapel einer Vielzahl aus ebenen, mit winzigen Öffnungen versehenen, dimensionsstabilen Anoden und mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden, die in engen Zwischenräumen angebracht sind, horizontal angeordnet sowie abwechselnd, in im wesentlichen Fläche-zu-Fläche-Beziehung enthält, wobei die seitlichen, peripheren Kanten der Anordnung im wesentlichen eingeschlossen sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann ein elektrisches Potential längs der Elektroden angelegt, um die Alkalimetallhalogenidlösung zu elektrolysieren, wobei bewirkt wird, daß die Lösung in einer Richtung von ungefähr 90°, bezogen auf die horizontalen Oberflächen der Elektroden, fließt, wobei während der Elektrolyse die Temperatur bei ungefähr 60 bis ungefähr 80°C und der pH-Wert bei ungefähr 6,0 bis ungefähr 7,5 gehalten wird. Anschließend wird das Metallchlorat aus der Zellkammer gewonnen. Bei einer anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine wäßrige Lösung, die ungefähr 3^5 g/l Natriumchlorid und ungefähr 2,0 g/l Natriumdichromat enthält, in die Zellkammer für die Elektrolyse eingeführt und als Produkt gewinnt man Natriumchlorat. Die Elektroden, die bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, sind horizontal angeordnete Metallsubstrate aus expandiertem Titannetz mit einer Oberflächenbeschichtung aus einer festen Lösung aus Titandi-

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oxyd und Rutheniumdioxyd. Als Kathode verwendet man expandiertes Titannetzmetall. Die Temperatur wird bei ungefähr 60 bis 70⁰C und der pH-Wert bei ungefähr 6,8 bis ungefähr 7,2 gehalten.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie zu beschränken. In der folgenden Tabelle sind die Parameter und die entstehenden Produkte angegeben, die man erhält, wenn man eine Anordnungseinheit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Art bei· der Herstellung von Natriumhypochlorit verwendet. Die Ergebnisse wurden bei einem typischen ansatzweisen Versuch erhalten, wobei die ursprüngliche Salzkonzentration 30 g/l betrug. Die Temperatur lag im Bereich zv/ischen 23 und 27°C, wobei Wasser durch die Kühlschlangen, die in die Lösung eintauchten, strömte.

Tabelle I

Bsp. Volt Strom in Energie in kW/h/ Produkt in Strom-Nr. Ampere 0,45 kg(pound) g/l verfüg- ausverfügbarem Chlor barem Chlor beute

1 3,73 1280 1,470

2 3,73 1280 1,59

3 3,73 1280 1,76

4 3,73 1280 2,27

Bei den Beispielen der folgenden Tabelle II, die das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von Natriumhypo-chlorit erläutern, wurden drei Anordnungen der in Fig. 1 gezeigten Art in Reihen in einer einzigen Kammer verbunden, die mit nichtleitfähigen Trennwänden versehen waren und jede Anordnung eine elektrolytische Zelle trennte. Die wäßrige Natriumchloridlösung, die ungefähr 30 g/l Natriumchlorid: enthielt, wurde kontinuierlich in die Kammer eingeführt, indem man eine vorherbestimmte Menge an Leitungswasser und gesättigte Salzlösung in die Kammer in getrennten Strömen einführte. Die wäßrige Natriumchloridlösung wurde

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1,9	86
3,7	80
7,1	70
9,9	56

kontinuierlich elektrolysiert, wobei Natriumhypochlorit gebildet wurde, indem man einen Gleichstrom .yan den Anoden zu den Kathoden leitete. Die Temperatur des Chloridelektrolyten lag im Bereich zwischen ungefähr 15 und ungefähr 28°C, wobei Wasser durch eine Reihe elektrisch isolierter Kühlschlangen, die in die Chloridlösung eintauchten, strömte. Die wesentlichen Parameter des*Verfahrens sind in der folgenden Tabelle angegeben.

	Volt	Strom in	2500	Tabelle II	Strömung	Strö-	Pro-	Chlor	Strom	*	57
Bsp.		Ampere		Energie in	d.gesatt	.mung d.	,dukt	9,34	aus
Nr.			3000	kW/h/0,45 kg	Salzlö	Lei	g/l		beute	63
		•		(Ib)an ver	sung,	tungs	an	9,56
			2000	fügbarem	l(gals)/	wassers	3 ver			66
				Chlor	min		l(gals)/fügb	6,6
					min
	11,71		0,92	9,1
VJl		2,3	(0,255)	(2,4)
	11,93		1,59	11,7
6		2,2	(0,41)	(3,1)
	11,53		1,29	12,3
7		2,0	(0,34)	(3,25)

Die in der folgenden Tabelle III aufgeführten Beispiele zeigen die Ergebnisse, die man erhält, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von Natriumchlorat verwendet. Ungefähr 175 1 gesättigter Salzlösung, die ungefähr 300 g/l Natriumchlorid und ungefähr 2,0 g/l Natriumdichromat enthielt, wurden in eine Zellkammer gegeben, die eine einzige Anordnung aus Elektroden enthielt, wie sie in den beigefügten Zeichnungen 1 bis 4 dargestellt ist. Ein Potential wurde zwischen den Elektroden angelegt und die Zelle wurde ansatzweise betrieben, indem man die Salzlösung während der in der Tabelle angegebenen Zeit und bei den in der Tabelle angegebenen Parametern elektrolysierte.

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Tabelle III

Bsp. Strom- Dauer d. Natrium- Volt von Temp. Strom- KWH/ Nr. dichte Ver- chlorat- Schiene aus- 907,18 ASI suchsjh konz.zum zu C beute kg(ton)

Schluß Schiene % Chlorat g/l Gleich

strom

8	2	2	5	40	3	,77	58	92	,6	5580
9	2	2,	5	203	3	,88	47	88		6050
10	1	1,	185	3	,33	47	94	,0	4860

Durch die vorliegende Erfindung kann man die folgenden Vorteile erzielen:

1) Die Produkte wie Natriumhypochlorit und Natriumchlorat werden schnell und wirksam hergestellt durch eine schnelle Umsetzung der Produkte, die an den Anoden und Kathoden gebildet werden, bedingt durch die enge Nachbarschaft der Elektroden und ein schnelles Vermischen der Zwischenprodukte.

2) Die erreichbare nahe Anordnung der Elektroden ermöglicht einen minimalen Weg des elektrischen Stroms zwischen der Anode und der Kathode, was eine niedrige Zellspannung ergibt und wobei eine hohe Stromausbeute und hohe Energieausbeuten erreicht werden.

3) Die mit winzigen Öffnungen versehenen Elektroden ermöglichen einen schnellen Fluß der Lösungen durch die Elektrodenanordnung. Dadurch wird die Bildung von Gasdecken und die Produktkonzentrationspolarisation der Elektroden vermieden.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrolytisehe Zelleinheit, umfassend eine Zellenkammer mit Seiten-, End- und Bodenwänden, eine Elektrodenanordnung, die in der Kammer im Abstand zu der Bodenwand der Kammer befestigt ist, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von in Zwischenräumen angeordneten, mit winzigen Öffnungen versehenen, parallelen, im wesentlichen horizontal vorgesehenen, dimensionsstabilen Anoden, die so ausgestaltet sind, daß sie eine Vielzahl von Kathoden aufnehmen können,

eine gleiche oder ähnliche Anzahl von mit winzigen Öffnungen versehenen, in Zwischenräumen angeordneten, parallelen, im wesentlichen horizontal vorgesehenen Kathoden, -die wechselseitig mit den Anoden in engem Abstand im wesentlichen in Fläche-zu-Fläche-Beziehung zu den Anodenoberflächen ver-

schachtelt sind,

eine Einrichtung (Mittel), um die Elektroden in zusammengesetzter Lage zu halten,

eine Einrichtung (Mittel), um Elektrolytlösung in den Raum unter der untersten Elektrode der Anordnung einzuführen,

eine Einrichtung (Mittel), um jede Anode mit elektrischem Strom zu versorgen und um von jeder Kathode elektrischen Strom zu entnehmen, wobei ein elektrisches Potential zwischen den Anoden und Kathoden angelegt wird, um den Elektrolyten zu zersetzen und um Zersetzungsprodukte zu bilden, von denen mindestens eines gasförmig ist, und

eine Einrichtung (Mittel, um die Reaktionsprodukte aus der Zellkammer zu entnehmen.

2. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch isolierende Trennteile zwischen benachbarten Elektrodenoberflächen angebracht sind.

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3« Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um jede Anode mit Strom zu versorgen und von jeder Kathode den Strom abzunehmen, aus mindestens zwei Stromleiterstäben bestehen, wobei jeder Stab an einem Ende mit einer Quelle für elektrischen Strom verbünden ist und wobei das andere Ende mit wenigstens einem Leiterstab verbunden ist, der sich in elektrischem Kontakt mit den Anoden bzw. den Kathoden befindet.

4. . Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um die Lösung an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode einzuführen, im wesentlichen darin bestehen, daß man die peripheren Kanten der Anordnung einschließt, indem man die Kanten mit Platten aus elektrisch nichtleitfähigem Material, das gegenüber den Zellbedingungen inert ist, bedeckt.

5. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um die Lösung an einer Stelle unter der untersten Elektrode der Anordnung einzuführen, darin bestehen, daß man die Anordnung in der Zellkammer so anordnet, daß die peripheren Kanten der Anordnung von den Wänden und Teilwänden, die benachbart zu den Kanten sind, umschlossen werden.

6. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um die Lösung an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode der Anordnung einzuführen, einen Lösungseinlaß umfassen, der geeignet ist, die Lösung in den Raum einzuführen.

7. Zelle gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungseinlaß innerhalb des Raums angeordnet ist.

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8. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dimensionsstabile Anode im wesentlichen aus einem Ventilmetallsubstrat besteht, das mindestens auf einem Teil seiner Oberfläche eine Beschichtung aus einer festen Lösung aus mindestens einem Edelmetalloxyd und mindestens einem Ventilmetalloxyd enthält.

9. Zelle gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dimensionsstabile Anode im wesentlichen aus einem Titanmetallsubstrat besteht, das eine Oberflächenbeschichtung aus einer festen Lösung aus Titandioxyd und Rutheniumdioxyd enthält.

10. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kathode verwendet, die aus Titan, Nie! si, Stahl und/oder rostfreiem Stahl h'ergestellt ist.

11. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittelwand zwischen den Seitenwänden der Kammer angebracht ist und die Kammer in einen Zirkulationsbereich und einen Elektrodenanordnungsbereich teilt, wobei der Wandteil, der benachbart zu der Bodenwand der Kammer ist, offen ist, damit eine Zirkulierung der Lösung durch die gesamte Zellkammer ermöglicht wird.

12. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungshaltevorrichtungen mindestens zwei Paare aufrechter, im wesentlichen paralleler Stützstäbe umfassen, wobei jeder Stab extern an federn Ende mit einem Gewinde versehen ist und von dem anderen Stab in einem Abstand angebracht ist, wobei die Anoden gleitbar von einem Paar Stäbe gehalten werden und wobei die Kathoden gleitbar an dem anderen Stabpaar in Zwischenräumen angeordnet sind und wobei eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Abstaridshalterstäfcen, die verschiebbar federn Stab in im wesentlichen horizontaler Lage , zwischen entgegengesetzten

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Oberflächen der Elektroden angeordnet sind, die von dem Stab gehalten werden, und wobei mindestens eine Mutter in Schraubverbindung mit jedem Ende eines jeden Stützstabs steht, um die Anordnung in fixierter, starrer Lage zu halten.

13· Elektrolytische Zelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: eine Zellkammer mit Seiten-, End- und Bodenwänden, die mit mindestens einem Einlaß und mindestens einem Auslaß für einen Elektrolyten ausgerüstet sind, mindestens eine Anordnung aus einer Vielzahl von*im wesentlichen parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen, dimensionsstabilen Anoden und einer gleichen oder ähnlichen Anzahl von im wesentlichen parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden, die in engen Zwischenräumen angeordnet sind, horizontal angeordnet und abwechselnd in im wesentlichen paralleler Fläche-z'u-Fläche-Beziehung mit den Anoden vertikal verschachtelt sind, Mittel,-um die Elektroden in zusammengesetzter Form zu halten, Mittel, um Elektrolytlösung an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode der Anordnung einzuführen, Mittel, um jede Anode mit Strom zu versorgen, und Mittel, um von jeder Kathode den Strom zu entnehmen, wobei die Anordnung im Abstand von der Bodenwand der Kammer angebracht ist.

14· Elektrolytische Mehreinheitszelle, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zellkammer enthält mit Seiten-, End- und Bodenwänden, Mittel, um Elektrolytlösung in die Zellkammer· einzuführen und aus der Zellkammer zu entnehmen, enthaltend:

eine begrenzende Anodenanordnung, die enthält: eine Yieizahl von in Zwischenräumen angeordneten, parallelen, im wesentlichen horizontal angeordneten, mit winzigen Öffnungen versehenen, dimensionsstabilen Anoden, die geeignet sind, einr-Vielzahl von Kathoden aufzunehmen _s

Mittel, um die Anoden in zusammengesetzter Lage zu lialten,

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Mittel, um elektrischen Strom zu den Anoden zuzuführen,

eine begrenzende Kathodenanordnung, enthaltend eine gleiche oder ähnliche Anzahl von in Zwischenräumen angeordneten, parallelen, im wesentlich horizontal vorgesehenen, mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden,

Mittel, um die Kathoden in zusammengesetzter Lage zu halten,

Mittel, um S^rom von den Kathoden abzunehmen,

eine Vielzahl von bipolaren Elektrodenanordnungen, die horizontal zwischen der begrenzenden Anodenanordnung und der begrenzenden Kathodenanordnung angeordnet sind,

Mittel, um die bipolaren Elektroden in zusammengesetzter Lage zu halten,

elektrische Isolier- und im wesentlichen flüssigkeitsabdichtende Teilwände, die jede bipolare und begrenzende Elektrodenanordnung von horizontal benachbarten Anordnungen trennen, wobei sich jede bipolare Elektrode durch jede Teilwand erstreckt, wobei ein Teil einer jeden bipolaren Elektrode an einer Seite einer jeden Teilwand eine dimensionsstabile Anode ist und wobei der andere Teil von jeder bipolaren Elektrode an der anderen Seite von jeder Teilwand eine entgegengesetzte Polarität zu dem ersteren Teil besitzt, wobei die Teile der bipolaren Elektrodenanordnung, die sich durch die Teilwand erstrecken, die die begrenzende Anodenanordnung abtrennt,Kathoden sind, die wechselseitig verschachtelt sind mit den Anoden der begrenzenden Anordnung,wobei die Teile der bipolaren Elektrodenanordnung, die sich durch die Teilwand erstrecken, die die begrenzende Kathodenanordnung abtrennt, dimensionsstabile Anoden sind, wobei die Kathoden dieser begrenzenden Anordnung wechselseitig mit diesen Anoden verschachtelt sind, während alle anderen bipolaren Elektrodenteile wechselseitig verschachtelt mit horizontal benachbarten, bipolaren Elektrodenteilen entgegengesetzter Polarität sind.

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15. Zelle gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um die Lösung an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode einzuführen, im wesentlichen darin bestehen, daß man die peripheren Kanten der Anordnung einschließt, indem man die Kanten mit' Platten aus elektrisch nichtleitfähigem Material, das gegenüber den Zellbedingungen inert ist, bedeckt.

16. Zelle gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um die Lösung an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode der Anordnung einzuführen, darin bestehen, daß man die Anordnung in der Zellkammer so anordnet, daß die peripheren Kanten der Anordnung von den Wänden und Teilwänden, die benachbart sind zu den Kanten, umschlossen werden.

17. Zelle gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um die Lösung an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode der Anordnung einzuführen, einen Einlaß für die Lösung umfassen, mit der man die Lösung in den Raum einführen kann.

18. Zelle gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungseinlaß · innerhalb des Raums angeordnet ist.

19. Zelle gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittelwand zwischen den Seitenwänden der Kammer angebracht ist und die Kammer in einen Zirkulationsbereich und einen Elektrodenanordnungsbereich teilt, wobei ein Teil der Mittelwand, der benachbart zu der Bodenwand der Kammer ist, offen ist, damit eine Zirkulation der Lösung durch die gesamte Zellkammer ermöglicht wird.

20. Verfahren zur Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallhalogenidlösung, dadurch gekennzeichnet, daß man

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(a) eine wäßrige Alkalimetallhalogenidlösung in eine elektrolytische Zellkammer einführt, die Seiten-, End- und Bodenwände besitzt und die darin angeordnet mindestens eine Anordnung aus einer Vielzahl von im wesentlichen horizontal vorgesehenen,parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen, dimensionsstabilen Anoden enthält, die geeignet sind, eine Vielzahl von Kathoden aufzunehmen,eine gleiche oder ähnliche Anzahl von im Abstand angebrachten, im wesentlichen horizontal angeordneten, parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden enthält,wobei jede Kathode mit den Anoden in engen Zwischenräumen angeordnet, im wesentlichen in paralleler Fläche - zu -Fläcte-Beziehung zu den Anodenoberflächen verschachtelt ist* wobei die Anordnung im Abstand von der Bodenwand der Kammer vorgesehen ist,

(b) man einen Gleichstrom zwischen den Anoden und Kathoden leitet, um die Alkalimetallhalogenidlösung zu elektrolysieren und zu zersetzen,

(c) man während der Elektrolyse die Temperatur der Alkalimetallhalogenidlösung bei ungefähr 15 bis ungefähr 4O⁰C und den pH-Wert der Lösung im Bereich von ungefähr 6,0 Ms ungefähr 10,0 hält,

(d) man bewirkt, daß der Elektrolyt an einer Stelle unterhalb der untersten Elektrode der Anordnung fließt und dann aufwärts von dieser Stelle durch alle Elektroden der Anordnung strömt, bedingt durch die Auftriebswirkung der Gase, die während der Elektrolyse an den mit winzigen öffnungen versehenen Elektroden gebildet werden, und

(e) man das Alkalimetallhypochlorit aus der Kammer gewinnt.

21. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Kanten der Anordnung mindestens teilweise eingeschlossen sind und bewirken, daß der Elektrolyt an die Stelle unterhalb der untersten Elektrode fließt.

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22. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Kanten der Anordnung im wesentlichen vollständig eingeschlossen sind und bewirken, daß der Elektrolyt an die Stelle unterhalb der untersten Elektrode fließt.

23. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung, die ungefähr 315 g/l Natriumchlorid und ungefähr 2,0 g/l Natriumdichromat enthält, in die Zelle einführt, die Temperatur bei ungefähr 40 bis ungefähr 80⁰C hält, den pH-Vfert bei ungefähr 6,0 bis ungefähr 7,5 hält und Natriumchlorat aus der Zellkammer gewinnt.

24_o Verfahren gemäß Anspruch "20, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung, die ungefähr 25 bis 30 g/l Natriumchlorid enthält, in die Zellkammer gibt, die Temperatur bei ungefähr 20 bis ungefähr 25°C , den pH-Wert im Bereich von ungefähr 8,5 bis ungefähr 9,2 hält und aus der Zellkammer Natriumhypochlorit gewinnt.

25. Elektrolytisches Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine Lösung einführt, die mindestens ein gasförmiges Produkt an einer Elektrodenoberfläche freigibt, wenn sie in einer elektrolytischen Zellkammer elektrolysiert wird, die Seiten-, End- und Bodenwände enthält und die darin mindestens eine Anordnung aus einer Vielzahl von horizontal vorgesehenen,parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen, dimensionsstabilen Anoden, die eine Vielzahl von Kathoden aufnehmen können, eine Vielzahl von im wesentlichen horizontal vorgesehenen,parallelen, mit winzigen Öffnungen versehenen Kathoden enthält, wobei jede Kathode wechselseitig mit den Anoden in engen Zwischenräumen angeordnet, im wesentlichen in paralleler, Fläche-an-Fläche -Beziehung mit den Anodenoberflächen verschachtelt ist, wobei die Anordnung im Abstand von der Bodenwand der Kammer angebracht ist,

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(b) einen Gleichstrom zwischen den Anoden und Kathoden durchgehen läßt, um die Lösung zu zersetzen und um Zersetzungsprodukte, von denen mindestens eines gasförmig ist, zu bilden,

(c) die Lösung aufwärts von der Stelle unterhalb der untersten Elektrode der Anordnung durch alle Elektroden der Anordnung strömen läßt, und man

(d) die Reaktionsprodukte der Elektrolyse aus der Kammer gewinnt.

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