DE1592031A1 - Stromzufuehrungen und Versiegelung der Elektroden in einer Elektrolysenzelle - Google Patents
Stromzufuehrungen und Versiegelung der Elektroden in einer ElektrolysenzelleInfo
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Description
V.
Societa Chimica Dell'Aniene,
Rosignano-Solvay» Livorno / Italien
Rosignano-Solvay» Livorno / Italien
Stromzuführungen und.Versiegelung der Elektroden in einer Elektrolysenzelle,
Priorität j Belgische Patentschrift
Wr. 22X211 vom 29.12*1965.
674 452
Die Erfindung betrifft eine neue Art der Speisung mit elektrischem Strom und der Versiegelung der
Elektroden in einer Elektrolysenzelle von dem Typ, welcher eine Reihenfolge paralleler Elektroden
umfaßt·
Obwohl sie sich in einer allgemeinen Art auf die
Befestigung ύοώ. Elektroden in einer beliebigen
waagerechten, senkrechten oder schrägen Trennwand einer Zelle anwenden läßt, bezieht sich die Erfindung
ganz besonders auf die Speisung und Versiegelung von Anoden in der Basis einer Diaphragmazelle,
welche für die Elektrolyse wassriger Lösungen- von Alkalihalogeniden bestimmt ist.
In den üblichen Zellen dieses Typs sind die Anodenplatten senkrecht in der Basis mittels einer Bleischicht
befestigt, welche die elektrischen Kontakte sichert, und mit einer Zement- und einer Asphaltschicht
überzogen. In dieser Bleischicht sind Zuführungsstangen für den Strom senkrecht zu den
Anodenplatten eingebettete
Diese Art der Speisung mit elektrischem Strom und
00984 3/149/ ~ 2 " '
4 BAD
Versiegelung der Anoden ist mit ernsthaften Mangeln verbunden, deren hauptsächlichsten die folgenden
- Bei der Blektrolysentemperatur erleidet die Ae- ' phaltschicht eine Erweichung, welche eine Verschiebung
hervorrufen kann·
- Durch Umsetzung mit dem an den Anoden gebildeten Halogen kann die Asphaltschicht Veranlassung zur
Bildung organischer halogenierter Verbindungen geben, welche sie verunreinigen»
- Bs ist unmöglich, während der Elektrolyse eine bestimmte Anode (oder Anodenreihe), welche zu
zerfallen oder sich zu verschlechtern beginnt, zu ersetzen. Tatsächlich erfordert das Ersetzen
der Anoden nicht nur das völlig Zerstören der Schutzschichten sondern auch das Schmelzen der
gesamten Bleimasse, welche die Stromzuführungen umgibt ehenso wie die Basen aller Anoden. Aus
diesen schwerwiegenden wirtschaftlichen Erwägungen wird ein derartiger Ersatz nur am Ende eines
Lebenszyklus der Zelle ausgeführt»
- Die gewaltige in die Basis der Zelle gegossene Bleimasse zieht sich bei der Verfestigung zusammen·
Hieraus ergibt sich ein unvollständiger Kontakt Blei - Anode, «elcher kitelH bedeutenden
Spannungsabfall verurascht. Der Ersatz des Bleie
durch eine sich beim Abkühlen ausdehnende Legierung, beispielsweise eine Blei-Bismuth-Legierung,
würde aber einen beträchtlichen Kostenaufwand bedeuten, welcher sich unweigerlich auf
die Produktionskosten auswirken würde·
- Beim Gießen des Bleis kann sich an der Zwischenfläche Blei - Anode oder Blei - Stromzuführung
ein Oxydfilm bilden, welcher nicht von der Art ist, den elektrischen Widerstand des Ganzen zu
verbessern«
Die Erfindung ermöglicht alle diese übelstände zu beseitigen. Sie betrifft ein neues Verfahren der
Speisung mit elektrischem Strom und der Versiegelung 009843/U9A BADORIG.NAL
der Anoden in der Basis (oder im Deckel) einer Diaphragmazelle, welche insbesondere für die Elektrolyse
wässriger Lösungen von Natriumchlorid bestimmt ist·
Gemäß der Erfindung setzt sich die anodische Gesamtheit
aus mehreren Blöcken zusammen, wobei jeder Block von einer Stromzuführungsstange, angelötet
an ein oder mehrere TJ-Profile, dargestellt wird, weiche sich parallel zu der Stange über die ganze
Breite der Zelle erstrecken und dazu bestimmt sind, das Ende der Anodenplatten aufzunehmen,
welche darin mittels einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt versiegelt werden·
Die folgende Beschreibung, erläutert durch die
Zeichnungen, betrifft eine,Zelle mit Graphitanoden, welche in der Basis befestigt sind«. Selbstverständlich
kann die Erfindung sich auch auf andere Elektroden, beispielsweise aus platiniertem
Titan, beziehen, welche in einer beliebigen Wand
der Zelle oder in ihrem Deckel befestigt sind*
Die Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 eine Aufsicht auf die gesamte anodische Anordnung
einer Elektrolysenzelle;
Fig. 2 einen Anodenblock in der Aufsicht;·
Fig. 3 und 4 senkrechte Schnitte durch den Block, der erste nach Linie a-a', der zweite nach
Linie b-*';
Fig. 5 einen Querschnitt in größerem Maßstab von
einer Abwandlung der Erfindung mit den . Anodenblöcken befestigt nebeneinander in
der Basis der Zelle·
In den fünf Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen auch die gleichen Teile·
Die Anodenblöcke werden außerhalb der Zelle in
Formen hergesteilt. Jeder Block umfaßt eine Stromzuführung
1, im allgemeinen aus Kupfer, einen oder mehrere U-Proflie 2 aus einem den Strom gut leiten-
■ a 4 «.
den Material (Kupfer, Aluminium, Eisen usw) angebracht
oberhalb der Stromzuführung in Kontakt mit dieser und in seiner. Verlängerung eine oder mehrere
parallele Reihen von Anoden 3» welche an ihrer
Basis in diesen Profilen mittels einer Legierung mit wesentlich niedrigerem Schmelzpunkt als Blei
versiegelt sind, und schließlich eine Bleischicht welche um die Profile gegossen ist, zu der Zusammenstellung gehört und an der Starrheit des Blocks
ebenso wie an der elektrischen Verbindung zwischen Stromzuführungsstange und Profilen teilhat»
Die Anodenblöcke sind in die Basis aus Beton 6
eingesetzt (Fig. 5). Sie werden nebeneinander mittels eines gegebenenfalls bewehrten Zementmörtels
oder.eines Polyesterharzes befestigt, welche gegen die warme chlorhaltige Lauge widerstandsfähig sind»
Zwecks größerer Bequemlichkeit kann man wie oben angegeben arbeiten, aber ohne die Anoden zuvor zu
befestigen. In diesem Falle erwärmt man die U-Pr" of lie. bis zum Schmelzen der Versiegelungslegierung,
welche sie einsehließen, und man führt mittels eines geeigneten Formbretts die Enden der Graphitplatten dort ein, welche zuvor verkupfert und verzinnt
wurden·
Schließlich gießt man auf das Blei und die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt eine Schutzschicht
8. Dieser Überzug kann wie in den üblichen Zellen aus einer Schicht Zement und Asphalt bestehen,
aber dieser oder diese werden vorteilhafterweise
durch ein Polyesterharz ersetzt, welches feuchtem Chlor und chlorhaltiger warmer Lauge
widersteht·
Die unmittelbare Nachbarschaft Anoden - Profil läßt die Benutzung von Versiegelungslegierungen
mit niedrigem Schmelzpunkt zu, welche ein leichtes Zusammenziehen bei der Verfestigung (Pb-Sn Legierung)
aufweisen, ohne daß man einen nennenswerten Spannungsverlust befürchten muß·
Andererseits die Mindestmenge" .an erforderlichem
0 098 43/U94
BAD ORiGtNAL
Material für die Versiegelung der Anoden macht die Benutzung von verhältnismäßig kostspieligen sich
bei der Verfestigung ausdehnenden legierungen möglich, was einen besseren Kontakt zwischen Anoden
und Profilen zur Folge hat· Eine solche Legierung
wird in der belgischen Patentschrift 647 406 erwähnt und besteht aus 44,5$ Pb und 55,5$ Bi mit
Schmelzpunkt I24°0oi
IJm den Ersatz einer Anode oder einer Anodenreihe vorzunehmen, genügt es, die Legierung indem entsprechenden
Prof il zu schmelzen, beispielsweise durch Joule-Effekt»
Wenn die Zelle einen völligen Zyklus vollendet hat
und die Graphitanoden ersetzt werden müssen, ist es nicht mehr nötig, wie bei den bisherigen Zellen,
das ganze Blei der Basis zu schmelzen und wieder zu gewinnen, was Temperaturen in der Größenordnung
von 45O0G erfordert· Es genügt, die Anodenblöcke
an Ort und Stelle auf eine Temperatur zwischen 150 und 25O0O gemäß der benutzten Versiegelungslegierung zu erwärmen, die abgenutzten Anoden aus
den Profilen herauszunehmen und die neuen Anoden—
rei&hen einzusetzen«
IJm den elektrischen Widerstand des Blocks zu verringern, werden die Profile auf den Stromzuführungs
stab gelötet. Da das Blei in diesem Falle nicht mehr eine wichtige Rolle in der Leitfähigkeit 'des
Ganzen spielt, kann es durch ein nichtleitendes Material, z.B. ein Harz mit hohem Erweichungspunkt,
ersetzt werden·
Schließlich, da die Stromzuführungsstangen parallel
zu den Anodenreihen und den Kathoden angeordnet sindj ist jedes Verrutschen der Anoden, verursacht
durch aufeinanderfolgendes Zusammenziehen und Ausdeken
der Stangen, ohne Wirkung auf den Abstand
der Elektroden
009843/U94
BAD
Claims (5)
1. Anodische Zusammenstellung gebildet aus Reihen
paralleler Platten und bestimmt für die Elektrolyse wässriger Lösungen von Alkalihalogeniden in Diaphragmazellen
,dadurch gekennzei chn e t , daß sie durch die Nebeneinanderlage von
parallelen Anodenblöcken gebildet ist, von denen jeder »ufait eine Stromzuführungstange in elektrischem
Kontakt mit einem oder mehreren U-Profilen
aus einem gut leitenden Metall umfaßt, welche parallel zu der Stange angeordnet sind und das Ende
der Anodenplatten aufnehmen können, welche darin mittels einer unter 25O0C schmelzenden Legierung
versiegelt werden»
2· Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 1 , d a durch
gekennzeichnet, daß ptiM
Sie Anoden von Graphitplatten gebildet sind, deren
zu versiegelnde Enden verkupfert und verzinnt sind.
3. Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß
jede Stromzuführungsstange und da3 bzw. die entsprechenden
U-Profile in eine Masse aus Blei oder Kunstharz hohen Erweichungspunkts eingehüllt sind
unter Bildung eines kompakten Blocks, welcher bei seinem Einsetzen in die Zelle sich in eine der in
der Wand zu diesem Zweck vorgesehenen Vertiefungen einfügt·
4. Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 1 ,
da durch gekennzeichnet, daß die Anodenplatten in den Profilen nach dem Einsetzen
der Blöcke aus Stange - Profil in die Zelle versiegelt
werden, und daß eine Schicht aus Polyesterharz dann auf die Versiegelungsbasis gegossen wird,
um diese Basis, die Profile und Legierungen gegen den Angriff des feuchten Chlors und der warmen
Lauge zu schützen»
5. Anodische Zusammenstellung nach Anspruch 4 ,
dadurch gekennzeichnet, 00 9 843/U94
BAD ORIGINAL
daß eine Zementschicht vor der Schicht aus Polyesterharz
gegossen wird, um die Starrheit der Zusammenstellung zu gewährleisten«
009843/U9A
BAD
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