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DE2709093A1 - Elektrode fuer die erzeugung eines gases in einer zelle mit einer membran - Google Patents

Elektrode fuer die erzeugung eines gases in einer zelle mit einer membran

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Publication number
DE2709093A1
DE2709093A1 DE19772709093 DE2709093A DE2709093A1 DE 2709093 A1 DE2709093 A1 DE 2709093A1 DE 19772709093 DE19772709093 DE 19772709093 DE 2709093 A DE2709093 A DE 2709093A DE 2709093 A1 DE2709093 A1 DE 2709093A1
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DE
Germany
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electrode according
vertical
slots
plate
electrode
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19772709093
Other languages
English (en)
Inventor
Rene Crabbe
Umberto Giacopelli
Bruno Grassi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Solvay SA
Original Assignee
Solvay SA
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Publication date
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Publication of DE2709093A1 publication Critical patent/DE2709093A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

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  • Secondary Cells (AREA)
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Description

Elektrode für die Erzeugung eines Gases in einer Zelle mit einer Membran
Die Erfindung bezweckt die Verbesserung von Elektroden, die für Elektrolysezellen mit Membran und vertikalen Elektroden bestimmt sind.
Sie befaßt sich insbesondere mit einer Elektrode für eine Elektrolysezelle mit Membran, in der eine Elektrode vertikal angeordnet, an eine elektrische Stromzufuhr längs einer horizontalen Zone, beispielsweise längs ihrer unteren oder oberen Randzone, angeschlossen ist und der Sitz einer Gasabscheidung ist. Dies kann beispielsweise eine Anode oder eine Kathode einer Diaphragmazelle für die Elektrolyse von Wasser oder einer wässrigen Alkalimetallhalogenidlösung oder von Salzsäure sein.
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Eine bei der Konzipierung und Verwertung von Elektrolysezellen mit Membran und vertikalen Elektroden auftretende größere Schwierigkeit . besteht in der Notwendigkeit der Sicherstellung der gleichmäßigen Abführung der an den Elektroden innerhalb des Elektrolyten erzeugten Gase (beispielsweise des Chlors, des Sauerstoffs oder des Wasserstoffs). Das Vorhandensein von Gas im Elektrolyten zwischen den Elektroden mindert tatsächlich merklich die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten und folglich die energetische Ausbeute der Elektrolyse.
Darüber hinaus ruft die aufsteigende Bewegung des Gases in dem Elektrolyten eine Turbulenz in der Fließbewegung des Elektrolyten durch die Zelle hindurch hervor. Eine turbulente Fließbewegung des Elektrolyten ist mit dem Nachteil verbunden, daß die Membran intensiven mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Zur Vermeidung einer beschleunigten Zerstörung der Membran besteht im allgemeinen der Zwang zur Begrenzung der Höhe der Elektroden, zur Vorsehung eines erheblichen Abstandes zwischen den Anoden und Kathoden der Zelle und zur Begrenzung der elektrischen Stromdichte, was gleichzeitig für die energetische Ausbeute der Elektrolysezelle und ihre Produktivität von Nachteil ist.
Zur Minderung bzw. Abschwächung der vorstehend angegebenen Nachteile von Zellen mit Membranen und vertikalen Elektroden ist in der FR-PS 20 70 757 bereits die Verwendung von hohlen Anoden vorgeschlagen worden, die aus Metallplatten hergestellt, von öffnungen durchbrochen und mit horizontalen Dächern ausgestattet sind, die von oben nach unten geneigt oberhalb der öffnungen vorgesehen sind, um das Gas hinter den Platten zu führen.
Diesen bekannten durchbrochenen Anoden ist jedoch der Nachteil eines sehr großen elektrischen Widerstandes eigen. Obwohl sie in merklicher
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Weise eine Reduzierung des durch den Joule-Effekt in dem Elektrolyten in den Membranzellen bewirkten Verlustes gestatten, wird dieser Vorteil folglich durch den mit dem übergroßen elektrischen Widerstand dieser bekannten durchbrochenen Anoden in Verbindung stehenden Nachteil in großem Ausmaß kompensiert. Dieser sehr hohe elektrische Widerstand zwingt darüber hinaus zur Reduzierung der Höhe der Anoden, um einen übergroßen Spannungsgradienten zu vermeiden.
Darüber hinaus ist bei der Benutzung festgestellt worden, daß die Membranen bei Membranzellen, die mit den bekannten durchbrochenen Anoden dieses Typs ausgestattet sind, die Tendenz zu einer beschleunigten und ungleichmäßigen Zerstörung besitzen, was zu örtlichen Durchbrechungen der Membranen führen kann.
Die Erfindung ist bestrebt, hinsichtlich der Gesamtheit der vorstehend angegebenen Nachteile der bekannten Elektrode Abhilfe zu schaffen.
Sie betrifft zu diesem Zweck eine Elektrode für die Erzeugung eines Gases in einer Elektrolysezelle mit Membran und im wesentlichen vertikalen Elektroden, wobei die Elektrode in einer im wesentlichen vertikalen leitfähigen Platte besteht, die von öffnungen durchbrochen ist und die über eine horizontale Zone zum Anschluß an eine Stromzuführung verfügt. In erfindungsgemäßer Weise bestehen die vorstehend angegebenen öffnungen in im wesentlichen vertikalen Schlitzen, und sind im wesentlichen vertikale Lamellen entlang der Schlitze vorgesehen und hinsichtlich der Elektrodenplatte schräg angeordnet, dies derart, daß sie vor letzterer den Schlitzen gegenüber liegend vorstehen.
Unter der horizontalen Zone der Platte wird ein Streifen verstanden, längs dessen die Platte an eine Stromzuführung angeschlossen werden kann. Diese horizontale Zone kann beispielsweise in der unteren Randzone der Platte oder deren oberen Randzone bestehen. In Abwandlung
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kann die horizontale Zone aber auch in einer mittleren horizontalen Zone der Platte bestehen.
Bei der erfindungsgemäßen Elektrode sind die vertikalen Schlitze schmale und in vertikaler Richtung längliche öffnungen, deren Höhe mindestens das Zweifache der Breite mißt. Die Höhe der Schlitze ist in vorteilhafter Weise gleich mindestens dem Fünffachen und in bevorzugter Weise mindestens dem Siebenfachen ihrer Breite. In bevorzugter Weise sind die vertikalen Schlitze im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Breite der Platte verteilt.
Unter der Breite der Platte oder der Fenster wird die Abmessung dieser Teile in Richtung parallel zu der vorstehend angesprochenen horizontalen Zone der Platte verstanden.
Bei der erfindungsgemäßen Elektrode begrenzen die vertikalen Schlitze zwischen einander durchlaufende vertikale Streifen aus Metall, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der Platte erstrecken. Die Breite dieser vertikalen Streifen liegt in vorteilhafter Weise zwischen dem Ein- und Vierfachen der Breite der Schlitze.
Bei der erfindungsgemäßen Elektrode hängt die optimale Neigung bzw. Schrägstellung der Lamellen im allgemeinen von den Abmessungen der Schlitze und der Dicke der leitfähigen Platte ab. Sie ist in vorteilhafter Weise derart eingestellt, daß die Lamellen einen Winkel zwischen 10 und 80 hinsichtlich der Hauptebene der Platte, und in bevorzugter Weise zwischen 30 und 70 , bilden.
Unter anderem besitzt die erfindungsgemäße Elektrode den Vorteil eines merklich geringeren elektrischen Widerstandes im Vergleich zu den oben beschriebenen bekannten durchbrochenen Elektroden, was insbe-
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sondere für die energetische Ausbeute der Zelle von Nutzen ist. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung sehr hoher Elektroden.
Die erfindungsgemäße Elektrode stellt außerdem eine verbesserte und schnelle Abführung des an ihrer Oberfläche erzeugten Gases sicher, wodurch ihr der ergänzende Vorteil zukommt, eine merkliche Verkleinerung des Anoden/Kathoden-Abstandes der Membranzellen zu gestatten und u.a. auch den elektrischen Widerstand des Elektrolyten in der Zelle he rabzueetzen.
Die erfindungsgemäße Elektrode besitzt aber auch den Vorteil der Vergrößerung der energetischen Ausbeute dei Membranzellen und den Vorteil, gleichzeitig erhöhte Stromdichten, verkleinerte Anoden/Kathoden-Abs t and e und sehr hohe Elektroden zuzulassen. Die drei letztgenannten Vorteile haben in vorteilhafter Weise eine erhebliche Vergrößerung der Produktivitätskapazität der Membranzellen bei gleicher Aufstellfläche zur Folge.
Ferner ist bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrode in Elektrolysezellen mit Membran festgestellt worden ein günstiger Einfluß durch merkliche Vergrößerung der Lebensdauer der Membranen, insbesondere der aus Asbest bestehenden Diaphragmen.
Die erfindungs gemäße Elektrode findet eine interessante Anwendung ganz besonders als Anode einer Membranzelle für die Elektrolyse von Wasser, einer wässrigen Lösung von Salzsäure oder einer wässrigen Alkalimetallchloridlösung. In diesen besonderen Anwendungsfällen kann die Anode vorteilhafterweise in an sich bekannter Weise ausgehend von einer metallischen Platte aus einem Material hergestellt werden, das aus der von Titan, Tantal, Wolfram, Niobium, Circonium und den Legierungen dieser Metalle gebildeten Gruppe ausgewählt wird, wobei die Platte auf ihrerjäen Lamellen zugewandten Fläche einen leitenden überzug aus einem
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Material trägt, das aus der von Platin, Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium, Ruthenium, den Legierungen dieser Metalle und den Verbindungen, wie beispielsweise den Oxyden dieser Metalle, gebildeten Gruppe ausgewählt wird. Beispielsweise kann der leitende überzug der erfindungsgemäßen Elektrode vorteilhafterweise in einem der überzüge bestehen, die in den BE-PS'en 7 69 677, 7 69 680, 7 84 und 7 85 605 beschrieben sind.
Andererseits kann die erfindungsgemäße Elektrode aber auch als Kathode einer Membranzelle für die Elektrolyse von Wasser, einer Lösung von Salzsäure oder einer Alkalimetallhalogenidlösung dienen, und in diesem besonderen Fall kann die Platte beispielsweise aus Stahl, Nickel oder einer Legierung eines dieser Metalle bestehen.
Bei der mit erfindungsgemäßen Elektroden ausgestatteten Membranzelle wird unter der Membran ein für den Elektrolyten durchlässiges Diaphragma aus einem inerten Material oder eine Membran selektiver Durchlässigkeit verstanden.
Beispiele für bekannte Diaphragmen bestehen in Diaphragmen aus Asbest gemäß US-PS 18 55 497 und BE-PS 7 73 918, in ausgehend von einer Mischung aus Asbest und Polyvinylidenfluoridfasern hergestellten porösen Folien gemäß BE-PS' en 8 00 949 und 8 14 510 und in porösen Folien aus Polytetrafluoräthylen gemäß BE-PS' en 8 17 675, 8 17 676 und 9 17 677.
Unter einer Membran selektiver Durchlässigkeit wird eine nicht poröse dünne Membran verstanden, die aus einem lonenaustauschmaterial besteht. Beispiele von Membranen selektiver Durchlässigkeit, die für Zellen zur Elektrolyse einer Salzlösung geeignet sind, bestehen in kationischen Membranen, die SOT-Gruppen enthalten und zur
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Copolymerisation von Tetrafluoräthylen und sulfonierten! Per fluor -vinyläther führen; diese Membranen sind unter dem Namen Nafion bekannt.
Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist diese aus einem Streckmetallblech hergestellt. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist der Neigungswinkel der Lamellen durch die Streckbedingungen bestimmt, wodurch die Breite der Schlitze festgelegt ist. Es ist zweckmäßig, diese Neigung derart einzustellen, daß die Tiefe der Schlitze gleich mindestens dem Einfachen, und in bevorzugter Weise dem 1, 2-Fachen,der Dicke der Platte entspricht.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode, die ganz besonders für Membranzellen mit Mehrfachelektroden geeignet ist, besitzt die erfindungsgemäße Elektrode die Form einer hohlen Schachtel, wobei die genannte vertikale leitfähige Platte, die durch vertikale Schlitze unterbrochen und mit vertikalen Lamellen ausgestattet ist, zu diesem Zweck gegenüber einer analogen, symmetrischen leitfähigen Platte angeordnet ist, die in gleicher Weise von vertikalen Schlitzen durchbrochen und mit vertikalen Lamellen ausgestattet ist und wobei die beiden Platten derart ausgerichtet sind, daß ihre jeweiligen Lamellen zum Äußeren der Elektrode hin ausgerichtet sind.
Bei einer Membranzelle, die mit dieser besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ausgestattet ist, wird das gleichzeitig auf der zum Äußeren der Elektrode hin gerichteten Fläche der beiden Platten erzeugte Gas im Inneren der zwischen diesen beiden Platten eingeschlossenen Schachtel gesammelt, von wo es nach außerhalb der Zelle abgeführt wird. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen
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Elektrode verhindert somit das Vorhandensein von Gas in dem zwischen den Anoden und Kathoden in der Zelle zirkulierenden Elektrolyten, was u.a. darüber hinaus den Vorteil einer Verkleinerung des elektrischen Widerstandes des Elektrolyten zwischen den Elektroden und eines Wegfalls mechanischer Beanspruchungen der Membran durch Erosion unter Einwirkung des Gases mit sich bringt; diese Ausführungsform gestattet außerdem die Verkleinerung des Anoden/Kathoden-Abstandes mit der vorteilhaften Folge einer ergänzenden Veikleinerung des elektrischen Widerstandes der Elektrolytschicht zwischen den Anoden und den Kathoden.
Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Figuren ersichtlich, die ausschließlich beispielhaft einige besondere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrode und der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle mit Membran darstellen; im einzelnen zeigt:
Fig. 1 in Seitenansicht und unter teilweiser Abbrechung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 durch eine abgeänderte Ausführungsform der Elektrode der Fig.l und 2,
Fig. 4 eine zur Fig. 3 analoge Darstellung einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Elektrode der Fig. 1 und 2,
Fig. 5 einen zu Fig. 2 analogen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode,
Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Teilschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5, Fig. 8 eine Teilseitenansicht der Elektrode der Fig. 5 bis 7,
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Fig. 9 einen vertikalen Querschnitt durch eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranzelle und
Fig.10 einen vertikalen Teil-Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische Elemente .
Bei einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Elektrode aus zwei vertikalen Metallplatten 1 und 2, die miteinander längs ihrer unteren horizontalen Randzone 3 über einen metallischen Verbindungs streifen 4 miteinander in Verbindung stehen. Ein metallischer Streifen 5, der längs der mittleren Zone des Streifens 4 angeschweißt bzw. angelötet ist, dient zum Anschluß der Elektrode an eine horizontale Stromzuführung in einer Elektrolysezelle mit vertikalen Elektroden.
Erfindungsgemäß sind die Platten 1 und 2 in gleichmäßigen Intervallen bzw. Abständen von vertikalen Schlitzoi & durchbrochen, die auf der Breite der Platten 1 und 2 gleichmäßig verteilt sind derart, daß sie zwischen einander durchlaufende vertikale Streifen 7 aus Metall gleicher Breite begrenzen, die sich annähernd über die gesamte Höhe der vertikalen Platten 1 und 2 erstrecken. Die Platten 1 und 2 tragen vertikale Lamellen 23 längs der Schlitze 6, wobei diese Lamellen 23 schräg angeordnet sind, so daß sie den Schlitzen 6 gegenüber liegend am Äußeren der Elektrode vorstehen. Die Lamellen 23 jeder Platte 1, 2 sind in bevorzugter Weise alle in derselben Richtung und parallel zueinander ausgerichtet, wobei sie beispielsweise einen Winkel zwischen 30 und 70 mit der Hauptebene der Platte 1, 2 bilden.
Bei der Elektrode der Fig. 1 und 2 können die Lamellen 23 angesetzte Elemente sein, beispielsweise an den Platten 1 und 2 angeschweißte
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Elemente. Andererseits können sie auch durch Zusammenfalten der zwischen den vertikalen Schlitzen 6 gelegenen Streifen 7 gebildet sein.
Die Platten 1 und 2 und die Lamellen 23 müssen aus einem Material bestehen, das bei Berührung mit dem Elektrolyten und den Elektrolyseprodukten der Korrosion Widerstand leistet.
Das Material der Platten 1 und 2 wird darüber hinaus derart ausgewählt, daß eine bestimmte Elektrolysereaktion bei Erzeugung eines Gases auf der Oberfläche der vertikalen Streifen 7 möglich ist, die dem Äußeren der-Elektrode zugewandt ist.
Wenn die Elektrode der Fig. 1 und 2 für eine Anodenreaktion mit Erzeugung von Chlor oder Sauerstoff, beispielsweise im Wege der Elektrolyse von Wasser, einer Salzlösung oder einer Lösung von Salzsäure , in einer Zelle mit einem Diaphragma oder einer Membran mit selektiver Durchlässigkeit bestimmt ist, können die Platten 1 und 2 und ihre durchgehenden Streifen 7, die Lamellen 23, die Verbindungsplatte 4 und der mittlere Streifen 5 in vorteilhafter Weise aus Titan hergestellt sein, während die dem Äußeren der Anode zugewandte Fläche der Streifen 7 dann mit einem leitfähigen Überzug beschichtet ist, der die Anodenreaktion sicherstellt, beispielsweise mit einem überzug, der aus einer Mischung von Rutheniumoxyd und Titandioxyd besteht. Andererseits kann die dem Äußeren der Anode zugewandte Fläche der Lamellen aber auch mit einem überzug beschichtet sein, der die Anodenreaktion gewährleistet.
Sofern die Elektrode der Fig. 1 und 2 als Kathode für die Erzeugung von Wasserstoff im Wege der Elektrolyse bestimmt ist, kann sie gänzlich aus Stahl oder Nickel hergestellt sein.
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Bei der Elektrode der Fig. 1 und 2 können die sich quer durch die Platte 1 hindurch erstreckenden Schlitze den in der Platte 2 vorgesehenen Schlitzen gegenüber liegend angeordnet sein.
Bei der in Fig. 3 dargestellten abgeänderten Ausführungsform der Elektrode der Fig. 1 und 2 wechseln sich die Schlitze 6 der Platte 1 mit den Schlitzen 6 der Platte 2 ab.
Bei einer in Fig. 4 dargestellten Variante der Elektrode der Fig. 3 stehen die vertikalen Streifen 7 der Platte 1 mit vertikalen Streifen 7 der Platte 2 über quer verlaufende vertikale Trennwände 18 miteinander in Verbindung, die zwischen einander und zwischen den beiden Platten 1 und 2 den Schlitzen 6 gegenüber liegende vertikale Kanäle 19 begrenzen.
Bei der Ausführungsform der Fig. 5 bis 8 sind die beiden vertikalen Platten 1 und 2 der Elektrode je durch vertikale Reihen vertikaler Schlitze 8 durchbrochen, die gleichmäßig auf der Oberfläche der Platte verteilt sind. Die Schlitze 8 jeder Schlitzreihe wechseln sich mit den Schlitzen 8 der nachfolgenden Reihen derart ab, daß sie zwischen einander Metallstreifen 9 bilden. Diese sind um ihre Vertikalachse zur Bildung hinsichtlich der Hauptebene der Platte 1 und 2 schräger Lamellen verbogen, die vor den Schlitzen 8 zum Äußeren der Elektrode vorstehen.
Die von den Schlitzen 8 durchbrochenen Platten 1 und 2 und die Lamellen können aus Streckmetall bestehen.
Fig. 9 zeigt eine Diaphragmazelle, die für die Elektrolyse einer Natriumoder Kaliumchloridlösung geeignet und mit Anoden des oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschriebenen Typs ausgestattet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die schrägen Lamellen 23 der Anoden nicht dargestellt.
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Die Zelle der Fig. 9 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Anodensatz, der von einer Reihe horizontaler Träger 10 aus Kupfer oder Aluminium gebildet ist, zwischen denen die genannten mittleren Streifen 5 der Anoden eingesetzt sind, deren Platten 1 und 2 ebenfalls vertikal angeordnet sind.
Die horizontalen Träger 10 dienen der Stromzufuhr zu den Platten 1 und der Anoden über ihre untere horizontale Randzone 3.
Die Träger 10 und die Anoden sind zu einem einheitlichen starren Satz mit Hilfe von Muttern 12 zusammengefügt, die auf die Enden von mit Gewinde versehenen Stangen 13 aufgeschraubt sind, die quer durch die Träger 10 und die mittleren Streifen 5 der Anoden hindurchgehen. Ein Satz dieses Typs ist in der FR-PS 75 13 313 beschrieben.
Der Anodensatz der Zelle der Fig. 9 trägt an seinem Umfang einen Stahlkasten 14, der seinerseits mit durchbrochenen Wänden ausgestattete und mit einem nicht dargestellten Diaphragma überzogene Kathodentaschen 15 trägt. Der Kathodenkasten 14 ist über einem die Zelle abschließenden Deckel 16 angeordnet.
Während des Betriebs der Zelle gelangt das an den Außenflächen der Platten 1 und 2 der Anoden erzeugte Chlorgas in den Innenraum 17 der Anoden, steigt das Gas in diesem auf, und strömt es unter den Deckel 16, von wo es die Zelle verläßt. Somit wird das Vorhandensein von Chlorgas in der zwischen den Anoden und dem Diaphragma zirkulierenden Strömung der Salzlösung verhindert.
Bei einer nicht dargestellten Variante der Zelle der Fig.9 ist diese mit einer Membran selektiver Durchlässigkeit, wie beispielsweise einer Nafion-Membran, ausgestattet. Eine Membranzelle dieses Typs,
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die gleichzeitig mit einer Salzlösung in der Anodenkammer und mit Wasser in der Kathodenkammer versorgt ist, erzeugt Chlor, Wasserstoff und eine wässrige Natriumhydroxydlösung praktisch frei von Natriumchlorid.
Bei einer abgeänderten Aus führ ungs form gemäß Fig. 10 ist die Zelle an ihrem unteren Teil durch eine Bodenplatte 20,beispielsweise aus Titan, abgeschlossen. Die mittleren Streifen 5 der Anoden 7 sind in gleichmäßigen Abständen bzw. Intervallen auf zylindrischen Stangen 21 aus Titan angeschweißt bzw. angelötet, die die Bodenplatte 20 durchdringen und auf einer Metallstange 22 abgestützt sind, die unter der Bodenplatte angeordnet und auf Stützen 24 abgesetzt ist. Die Stange 22, die in vorteilhafter Weise aus Kupfer oder Aluminium bestehen kann, dient gleichzeitig als Stromzufuhr zu den Anoden und als Stützelement für die Anoden und die Bodenplatte 20.
Der Anodensatz dieses Typs ist weiter ins einzelne gehend in der BE-PS 8 06 280 beschrieben.
Selbstverständlich können zahlreiche Abänderungen an den Elektroden und der Zelle, die ausschließlich beispielsweise beschrieben worden sind, vorgesehen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Le e rs e11 e

Claims (20)

Patentans prüche
1. Elektrode für die Erzeugung eines Gases in einer Elektrolysezelle mit Membran und im wesentlichen vertikalen Elektroden, wobei die Elektrode aus einer im wesentlichen vertikalen leitfähigen Platte besteht, die von öffnungen durchbrochen ist und über eine horizontale Zone zum Anschluß an eine Stromzufuhr verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten öffnungen in im wesentlichen vertikalen Schlitzen (6, 8) bestehen und daß im wesentlichen vertikale Lamellen (9, 23) längs der Schlitze (6, 8) angeordnet und schräg hinsichtlich der Platte (1, Z) derart angeordnet sind, daß sie vor dieser gegenüber den Schlitzen (6, 8) vorstehen.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6, 8) im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Breite der Platte (1, 2) verteilt sind.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6, 8) alle im wesentlichen die gleichen Abmessungen besitzen.
4. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6, 8) im wesentlichen über die gesamte Höhe der Platte (1, 2) verteilt sind.
5. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schlitze (6, 8) mindestens gleich dem Fünffachen ihrer Breite entspricht.
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ORIGINAL INSPECTED
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6. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lamellen (9, 23) im wesentlichen parallel zueinander sind.
7. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Lamelle (9, 23) vor jedem Schlitz (6, 8) vorgesehen ist.
8. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (9, 23) durch Faltung im wesentlichen vertikaler leitfähiger Streifen (7) der Platte (1, 2) gebildet sind, welche Streifen (7) zwischen den Schlitzen (6, 8) liegen.
9. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (9, 23) einen Winkel im wesentlichen zwischen 10 und 80 zur Hauptebene der Platte (1, 2) bilden.
10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (9, 23) einen Winkel im wesentlichen zwischen 30 und 70 mit der Hauptebene der Platte (1, 2) bilden.
11. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Streckmetall besteht.
12. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Platte (1, Z) und die Lamellen (9, 23) aus einem Material bestehen, das aus der von Eisen, Nickel und den Legierungen dieser Metalle gebildeten Gruppe ausgewählt ist.
13. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1, Z) und die Lamellen (9, 23) aus einem Material bestehen, das aus der von Titan, Tantal, Wolfram, Niobium, Circonium und den Legierungen dieser Metalle gebildeten Gruppe ausgewählt ist, und daß die Platte (1, Z) auf ihrer den Lamellen
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(9. 23) zugewandten Fläche einen elektrisch leitfähigen überzug aus einem Material trägt, das aus der von Platin, Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium, Ruthenium, den Legierungen dieser Metalle und den Verbindungen dieser Metalle gebildeten Gruppe ausgewählt ist.
14. Elektrode nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (9, 23) auf ihrer den Schlitzen (6, 8) abgewandten Fläche einen elektrisch leitfähigen Überzug aus einem Material tragen, das aus der von Platin, Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium, Ruthenium, den Legierungen dieser Metalle und den Verbindungen dieser Metalle gebildeten Gruppe ausgewählt ist.
15. Elektrode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale leitfähige Platte (1, 2) einer analogen vertikalen leitfähigen Platte gegenüber liegend angeordnet ist, wobei die vertikalen schrägen Lamellen (9, 23) der Platten zum Äußeren der Elektrode hin ausgerichtet sind.
16. Elektrode nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen vertikale Quertrennwände (18) die beiden Platten (1, 2) miteinander zwischen ihren entsprechenden vertikalen Schlitzen verbinden.
17. Elektrode nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (1, 2) miteinander längs einer horizontalen Rand- zcne (3) über einen leitfähigen Verbindungsstreifen (4) in Verbindung stehen, der zum Anschluß der Elektrode an eine Stromzuführung (10, 22) bestimmt ist.
18. Elektrolysezelle mit Membran und im wesentlichen vertikalen und parallelen Anoden, die sich mit im wesentlichen vertikalen und
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parallelen Kathoden unter Zwischenschaltung einer Membran abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden gemäß irgendeinem, der Ansprüche 1 bis 11 und 13 bis 17 ausgebildet sind.
19. Elektrolysezelle mit Membran bestehend aus im wesentlichen vertikalen und parallelen Anoden, die sich mit im wesentlichen vertikalen und parallelen Kathoden unter Zwischenschaltung einer Membran abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 und 15 bis 17 ausgebildet sind.
20. -Verwendung der Membranzelle nach Anspruch 18 oder 19 für die Elektrolyse einer wässrigen Alkalimetallhalogenidlösung.
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DE19772709093 1976-03-08 1977-03-02 Elektrode fuer die erzeugung eines gases in einer zelle mit einer membran Ceased DE2709093A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7606764A FR2343825A1 (fr) 1976-03-08 1976-03-08 Electrode pour la production d'un gaz dans une cellule a membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2709093A1 true DE2709093A1 (de) 1977-09-22

Family

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772709093 Ceased DE2709093A1 (de) 1976-03-08 1977-03-02 Elektrode fuer die erzeugung eines gases in einer zelle mit einer membran

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