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DE2949495C2 - Elektrode für Elektrolysezellen - Google Patents

Elektrode für Elektrolysezellen

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Publication number
DE2949495C2
DE2949495C2 DE2949495A DE2949495A DE2949495C2 DE 2949495 C2 DE2949495 C2 DE 2949495C2 DE 2949495 A DE2949495 A DE 2949495A DE 2949495 A DE2949495 A DE 2949495A DE 2949495 C2 DE2949495 C2 DE 2949495C2
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DE
Germany
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electrode
conductors
level
profiles
flat
Prior art date
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DE2949495A
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Karlheinz 6463 Freigericht Eisenhuth
Peter Fabian
Ernst 6454 Bruchköbel Jedlitschka
Helmut 6463 Freigericht Krebs
Heinrich 6456 Langenselbold Simon
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De Nora Deutschland GmbH
Original Assignee
Heraeus Elektroden GmbH
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Publication date
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    • 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

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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

dadurch gekennzeichnet, daß
b) auf die aktivierten Elektrodenteile mit einem Abstand zueinander zwischen 30 und 150 mm Stromverteiler aufgeschweißt sind, deren Flachprofile (Reehteckprofile) ein Breiten- zu Höhenverhältnis kleiner als die Flachprofile nach
a) aufweisen und
c) die Leiter in drei Ebenen übereinander und jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet sind, die alle aus Flachprofilen (Rechteckprofilen) bestehen, und
d) ein Verhältnis von freier Durchgangsfläche zu projizierter Fläche im Bereich der Flachprofile a) zwischen 2 :3 und 3 :4.
30
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Liiter aus Flachpro?;<en (Rechteckprofilen), die der Gegenelektrode zugekehrt sind (dritte Ebene), und die darüberliegenc :n Leiter aus Flachprofilen (zweite Ebene) als Stromverteiler hochkant stehen, während die Leiter aus Flachprofilen (Rechteckprofilen) der ersten Ebene ebenfalls rechtwinklig hierzu, jedoch flach aufliegend als Hauptstromverteiler auf den Leitern der zweiten Ebene aufgeschweißt sind, und die Hauptstromverteiler mit dem Stromanschluß (-Stab oder -Bolzen) bzw. dessen Schutzrohr verbunden sind.
3. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus Flachprofilen (Rechteckprofilen) der ersten Ebene geringer in der Zahl sind als diejenigen der zweiten Ebene und die der zweiten Ebene geringer in der Zahl sind als die der dritten, der Gegenelektrode zugekehrten Ebene der Leiter, wobei die erste Leiter-Ebene als Hauptstromverteiler vorzugsweise in Form eines Stabes oder Balkens mit Rechteckprofil größerer Breite als Höhe ausgebildet ist, der parallel zu den Leitern der untersten Ebene verläuft, die der Gegenelektrode zugekehrt sind.
4. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus Flachprofilen (Rechteckprofilen) der zweiten Ebene eine Breite von etwa 3 bis
7 mm und eine Höhe von etwa 20 bis 50 mm aufweisen.
5. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus Flachprofilen (Rechteckprofilen) der dritten Ebene, die der Gegenelektrode zugekehrt sind, 1 bis 2 mm dick sind und eine Höhe von 3 bis 5 mm aufweisen.
6. Elektrode nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da zwischen den Leitern aus FlachprofUen (Rechteckprofilen) der dritten Ebene, die der Gegenelektrode zugekehrt sind, Spalte, d, h, gegenseitige Abstände vorhanden sind, die im Bereich einiger Millimeter liegen, mindestens jedoch 2 mm betragen,
7. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus FlachprofUen (Rechteckprofilen) der drei Ebenen aus Titan, Niob, Tantal oder anderen in der Elektrolysezelle, in deren Betrieb beständige, elektrisch leitende Metalle oder deren Legierungen hergestellt sind.
8. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der dritten Ebene, die der Gegenelektrode zugekehrt sind, aus katalytisch aktivem Material bestehen oder deren Oberfläche ganz damit beschichtet sind.
9. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode in der Elektrolysezelle als Anode verwendet wird, während die Gegenelektrode eine Quecksilberkathode ist, gebildet aus in Verlaufsrichtung der Leiter der dritten Ebene fließendem Quecksilber mit einem Abstand von Anode zu Kathode von einigen wenigen Millimetern, bevorzugt 3 mm, wobei die Anode an ihrer Unterseite (Flach bzw. Rechteckprofil-Unterseite der Leiter der dritten Ebene) weitgehend eben ist und so in der Elektrolysezelle gehaltert ist, daß der Abstand einstellbar ist
Die Erfindung betrifft eine Elektrode gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei bekanntem Metallanoden, insbesondere dimcnsionsstabilen Anoden, hat man einen aktiven Belag auf einer Reihe von horizontal und parallel zueinander angeordneten Titanrundstäben aufgebracht, die durch unbeschichtete Querrippen zusammengehalten werden. Da derartige Elektroden mit runden Gitterstäben in mehrfacher Hinsicht unbefriedigend sind, insbesondere jedoch wegen der ungünstigen Stromverteilung infolge »Stromschattenbildung« in bezug auf die Gegenelektrode, jedenfalls in Quecksilber-Elektrolysezellen, hat man Abhilfe gesucht. Es sind auch Metallanoden bekannt (vgl. DE-AS 18 035), bei denen über mehrere Ebenen elektrische Leiter den Strom in der Elektrode verteilen. Da die der Gegenelektrode zugekehrte Leiterebene jedoch aus aktiviertem Netzmaterial besteht, hat sie, wie die Rundstäbe, den Nachteil, daß relativ große aktive Flächen im Stromschatten liegen, und daß die zu erreichende Ist-Oberfläche im Verhältnis zur projizierten Oberfläche relativ klein ist.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Gitterstruktur von Anoden in Form von flachen Streifen oder Bändern oder Kanälen von U-Form oder umgekehrter U-Form auszubilden (letzteres siehe britische Patentschrift 13 94 026). An den Verbindungsbögen der umgekehrten U-Profile wurden die einzelnen kanalartigen Teile zusammengeschweißt. In der britischen Patentschrift wird Wert darauf gelegt, einen ausreichenden Spalt zwischen den Bändern jedes kanalartigen Elementes vorzusehen, um den Zugang eines Punkt-
sohweiQ-Werkzeugkopfes zu ermöglichen, da man die kanalartigen Elemente mit einem Letter durch Punkt' schweißen verbinden will. Hierdurch wird andererseits die von der Stromverteilung her erwünschte große Anzahl von einzelnen Leiterelementen begrenzt. Außerdem müssen auf der Oberseite der Elemente mit umgekehrtem U die Bögen zwischen den Verbindungbstegen entfernt werden, so daß relativ große Mengen an Titan zu Abfall werden. Auch ist das Problem des Stoffaustausches, insbesondere bei Quecksilberzellen, ι ο dort nicht angesprochen.
Aus der britischen Patentschiift 10 76 973 ist es bekannt, Anoden mit einer Struktur von flachen Streifen oder Bändern zu bilden, entweder aus einem Stück bestehend oder durch einen Querbalken untereinander verbunden, der die Streifen oder Bilnder in Ausnehmungen aufnimmt, wobei zusätzlich Lolmaterial eingebracht werden so!L Lot ist nicht Elektrolyt-beständig.
Abgesehen davon, daß ein solcher Gegenstand, jedenfalls aus Titan, ein teueres Herstellungsverfahren erfordert, bietet er betriebsmäßig keine Voneile. Die Streifen haben ein Breiten- zu Höhenverhältnis von etwa 1:10 und sie sind nur bis zur Hälfte isit einem platinmetallhaltigen Oberzug versehen. Die Gaskinetik oder der Stoffaustausch einer solchen Anode kann daher nicht befriedigen.
Aus der US-PS 40 22 679 ist eine Elektrode bekannt mit Leitern aus Bändern oder Streifen, denen Strom Ober einen Bolzen und einen Stab oder eine querverlaufende Schweißnaht zugeführt wird. Die Bänder weisen ein Breiten- zu Höhenverhältnis von 1 :3 auf.
In F i g. 8 der US-PS 40 22 679 sind Vergleiche von acht verschiedenen Elektroden durchgeführt worden. Dabei wurde die Elektrode Nummer 5 als Beste angesehen.
Ein erheblicher Nach'.eil ist das ungünstige Verhältnis freier Durchgangsfläche zu projizierter Fläche, was bei der Elektrode Nummer 5 nur 50% beträgt Messungen haben ergeben, daß dann wenn dieses Verhältnis unter 50% absinkt, die Stromausbeute einer solchen Anode in einer Quecksilberzelle zu gering wird, insbesondere dann, wenn der /C-Wert in VmVW < 0,1 ist Da die Stromstärke in einer Elektrolysezelle, der hier in Rede stehenden Art, nahezu fest liegt, kann eine Energieeinsparung nur erfolgen, wenn die Zelle mit niedrigerer Spannung (Überspannung) betrieben werden kann. Bei der Elektrode Nummer 5 gemäß dieser US-PS 40 22 679 kann gegenüber der nächstbesten Elektrode Nummer 2, bestenfalls bei 11 kA/m2 ein Spannungsabfall oder -gewinn von 125 mV erzielt werden.
Den Stoffaustausch zu fördern, insbesondere für einen besseren Gasabzug von der Unterseite der Anoden zu sorgen, hat sich die DE-AS 23 23 497 bei Zellen, die mit Stromdichten größer als 10 kA/m2 arbeiten, zur Aufgabe gestellt Die Lösung hat man dort in einer überaus großen aktiven Oberfläche sowohl im Nah- als auch im Fernbereich der Gegenelektrode gesehen. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß der Strom praktisch nur über eine Leiterebene mit einem einzigen querliegenden Stab transportiert wird, was zu stark unterschiedlichen Stromverteilungen auf der aktiven Fläche der Elektroden führt.
Der hauptsächliche Nachteil ist, daß der Hauptstromverteiler direkt über der aktivierten Fläche sitzt, so daß die Gasabzugsverhältnisse und Strömungsverhältnisse an den aktiven Flächen nrcht gleichmäßig sind und so negativ beeinflußt werden. Bei der großen Höhe der senkrecht angeordneten beschichteten TitanbSnder ergibt es sich, daß diese im Fernbereich durch den relativ hohen Elektrolytwiderstand nur gering arbeiten, es sei denn nur auf Kosten höherer Spannung mit entsprechend höherem Verbrauch an elektrischer Energie und damit höheren Betriebskosten,
Da die Bänder lediglich an ihrer Oberseite durch einige querverlaufende Schweißnähte miteinander verbunden sind, können sie sich bei dieser Elektrodenkonstruktion an ihren äußeren Enden quer zu ihrer Längsrichtung sehr leicht spreizen. Die Bänder werden sich außerdem bei dieser Konstruktion nur sehr aufwendig mit dem Querbalken 3 verschweißen lassen.
Man hat in der DE-AS 23 23 497 dem Problem bei der Verwendung von dünnen Bändern für eine trotzdem ausreichende mechanische Stabilität bzw. Formstabilität zu sorgen, nicht Rechnung getragen, insbesondere nicht hinsichtlich Biege- und Verwindungssteifigkeit Diese Forderungen sind jedoch neben denjenigen einer gleichmäßigen Stromverteilung und <ser guten Gaskinetik ebenso zu beachten wie die Forderungen niedriger Herstellkosten und niedriger Reparaturkosten sowie Langlebigkeit von Konstruktion und Beschichtung und guter Kurzschlußresistenz.
Das Gewicht der Elektroden ist ebenso wichtig, nicht nur wegen der Herstell- und Transportkosten, sondern auch wegen des Einsatzes teurer Materialien.
Aufgabe der Erfindung ist es, allen genannten Forderungen Rechnung zu tragen und eine Elektrode zu schaffen, die die zum Teil gegenläufigen Forderungen erfüllt Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind:
1. Günstige Stromverteilung über drei Leiterebenen mit optimal dimensionierten Flachprofilen (Rechteckprofilen),
2. hohe Stabilität der Elektrode sowohl mechanisch (verwindungssteif), insbesondere wegen des günstigeren Widerstandsmoments von Rechteckprofilen im Vergleich zu Rundprofilen und quadratischen Profilen, aber auch deshalb, weil alle Flachprofile (Rechteckprofile) der einzelnen Ebenen jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet sind,
3. hohe Transportsicherheit, weil die Steifigkeit der Elektrodenkonstruktion auch durch äußere Einwirkungen schlecht zu überwinden ist,
4. gute Planität der ebenen Unterseite der Elektrodt bleibt nicht nur nach der Herstellung dem Ti ansport, sondern auch nach dem Einbau (Montage und Demontage) sowie im Betrieb erhalten, was zu einer Senkung der Betriebskosten führt, weil ein günstigerer, gleichmäßiger Abstand zu der Gegenelektrode eingehalten wird,
5. Sicherheit gegpi thermischen Verzug beim Reaktivieren. Dies ermöglicht die verwindungssteife Konstruktion der erfindungsgemäßen Elektrode,
6. gute Stoffaustauschkinetik nicht nur durch die rundum beschichteten, senkrecht stehenden Rachprofile (Rechteckprofile), sondern auch durch deren günstige gegensf i'ige Beabstandung und Zahl der Leiter pro Fläche,
7. trotzdem gute Schweißbarkeit wegen der gegenseitigen Zuordnung der Leiterebenen,
8. Verrineerune der Kurzsehlnßcrefahr weil Plnnitai
auch nach Transport und Einbau sowie im Betrieb erhalten bleibt,
9. nicht zuletzt eine sehr hohe Materialersparnis bezogen auf eine Elektrode gleicher Fläche an hochwertigen Materialien, wie Titan, im Ausführungsbeispiel bis zu etwa 75%, somit entsprechend höhere Wirtschaftlichkeit,
10. ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil ist die einfache Form des Materials der Leiter (Flachprofil bzw. Rechteckprofil), die die Verwendung von Standardvormaterial zu optimalen Einkaufsbedingungen und günstige Lagerhaltung erlaubt,
It. wirtschaftlich ist auch der gute Energieausnutzungsgrad der erfindungsgemäßen Elektrode, insbesondere in Quecksilber-Chlorkali-Elektrolyseanlagen infolge gleichmäßiger Stromverteilung,
12. die gute Parallelität der einzelnen Leiter der drei Ebenen ist eine Folge der großen Verwindungssteifigkeit der erfindungsgemäßen Elektrodenkonstruktion bzw. ihres Aufbaus. Der mittlere Abstand zwischen Anode und Kathode im Elektrolyseur wird unbeeinflußt durch geringe Planitätsabweichungen optimal klein gehalten.
Gegenüber der Elektrode 5 aus der US-PS 40 22 679 hat die erfindungsgemäße Elektrode ein weitaus günstigeres Verhältnis von freier Durchgangsfläche zu projizierter Fläche, nämlich dort bestenfalls 50%, bei der erfindungsgemäßen dagegen bis 75%.
Die Titan-Gewichtsersparnis hat pro m2 aktiver Fläche bei 50% gelegen.
Der Spannungsabfall oder -gewinn an elektrischer Energie ist tei der erfindungsgemäßen Elektrode etwa doppelt so hoch. Die Erfinder führen dies auf einen gelungenen Kompromiß zwischen den gegenläufigen Forderungen nach einer für die Stromverteilung und Aktivität hohen Zahl von Leitern und möglichst großem Leiterquerschnitt pro m2 Elektrodenfläche einerseits und andererseits genügend freier Räche für einen intensiven Gasaustausch zurück. Erfolgt dieser nicht rasch genug, so benetzen Gasblasen Teile der aktiven Fläche und machen diese solange inaktiv.
F.in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einer. Schnitt senkrecht entlang der Mittelach- ti se durch die Elektrode,
F i g. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, jedoch mit um 90° um die Mittelachse gedrehter Blickrichtung,
F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Elektrode quadratischer Grundfläche.
Wie ersichtlich, weist die Elektrode drei Leiterebenen auf, sämtlich aus Flachprofilen (Rechteckprofilen), von denen mit Bezugszeichen 1 die Leiter der ersten Ebene, mit 2 die Leiter der zweiten Ebene, mit 3 die Leiter der dritten Ebene bezeichnet sind, wobei letztere der Gegenelektrode zugekehrt werden beim Einbau in die Zelle, bevorzugt Quecksilberelektrolysezelle mit flie-Bendem Quecksilber in Richtung parallel zu den Leitern 3, die dann anodisch geschaltet sind, während das Quecksilber die Kathode bildet
Der Spalt zwischen der Unterseite der Elektrode und der Gegenelektrode liegt mit Vorteil bei 3 mm. Er kann jedoch auch anders eingestellt werden, weil der Stromzuführungsbolzen der Elektrode so über der ZeUe gehaltert bzw. aufgehängt ist, daß er eine gleichmäßige, parallele Verstellung des Spaltes gestattet Der Elektrodenspalt soll einerseits so klein wie möglich sein, will man den Stromverbrauch drosseln, er darf jedoch andererseits nicht zu klein werden, weil dadurch die Kurzschlußgefahr erhöht würde und Nebenreaktionen entstehen können, die die Stromausbeute herabsetzen.
Der Stromanschluß des Zuführungsbolzens 4 ist nicht dargestellt, weil er an sich bekannter Art ist. Der Bolzen kann z. B. aus Kupfer bestehen und ist in einem Titanhüllrohr 5 enthalten, welches seinerseits am unteren Ende bei 6 mit den Leitern aus Flachprofilen der ersten Ebene (Hauptstromverteiler 1) verbunden ist.
Mit Vorteil weist der Bolzen oder Stab 4 am unteren Ende eine möglichst große elektrische Kontaktfläche 7 auf — im dargestellten Beispiel der Fig. 1 eine Kegelfläche, und dieser Kontakt kann mit dem Hauptstromverteiler 1 entweder fest oder lösbar durch Schweißen, Einpressen, Schrauben, Vernieten oder dergleichen verbunden sein, wobei eine lösbare Verbindung vorgezogen wird, weil in diesem Fall dann die Teile 1, 2 und 3 der Elektroden, z. B. zwecks Reaktivierung, gesondert ausgetauscht und an anderem Ort behandelt werden können.
Die Leiter der dritten Ebene 3 sind mit Vorteil aus Flachprofilen mit Rechteckquerschnitt ausgeführt aus Titan, Niob, Tantal oder anderem im jeweiligen Elektrolyseverfahren resistente, elektrisch leitende Metalle oder deren Legierungen, wie auch die Leiter der ersten und zweiten Ebene.
Die Flachprofile 3 sind 1 bis 2 r>m dick, bevorzugt etwa 1,5 mm dick, und weisen eine Höhe von 3 bis 5 mm auf, bevorzugt 4 bis 5 mm.
Der Abstand zwischen den parallelen Leitern 3 beträgt mindestens 2 mm bis etwa max. 6 mm, wobei jedoch der minimale Bereich (näher an 2 mm) bevorzugt wird.
Der Spalt wird so gewählt, daß die an den aktiven Oberflächen der Leiter 3 im Betrieb entstehenden Gasabzugsfahnen im Bereich des Spaltes nicht miteinander in Berührung kommen und verwirbeln, sondern getrennt bleiben, so daß die Ionen, die an der Elektrodenoberfläche entladen werden, weitestgehend von Gasblasen ungehindert an die aktiven Flächen gelangen können. Bei der Wahl des Spaltes ist ferner die spezifische elektrische Belastung pro Flächeneinheit zu berücksichtigen sowie die Tatsache, daß einerseits aus Energiegründen eine hohe Zahl an Leitern aus Flachprofilen 3 pro Flächeneinheit wegen der dann größeren, aktiven Fläche erwünscht ist, jedoch andererseits der Stoffaustausch bzw. die Gaskinetik ausreichend sein muß, was nur bei ausreichend freier Durchgangsfläche gewährleistet ist
Bei der erfindungsgemäßen Elektrode werden die Leiter der dritten Ebene 3 entweder aus katalytisch aktivem Material ganz oder teilweise bestehend hergestellt oder ganz oder teilweise mit einer katalytisch aktiven Beschichtung an der Oberfläche versehen. Bevorzugt wird eine katalytisch aktive Beschichtung auf der ganzen Oberfläche der Leiter 3, also auch auf der Unterseite, die der Gegenelektrode zugekehrt ist Die Beschichtungsmateriaüen und Verfahren sind an sich bekannt Die Leiter 3 sowie die Leiter 1 und 2 werden mit Vorteil für eine spezifische elektrische Belastung der Elektrode von etwa 10 kA/m2, jedoch möglichst im Bereich zwischen 2J5 kA/m2 und 15 kA/m2 gewählt Das Verhältnis von freier Durchgangsfläche zu projizierter Fläche im Bereich der Leiter der dritten Ebene 3 liegt zwischen 20:30 und 60:80.
Die Leiter aus Flachprofflen der zweiten Ebene 2 sind in Abständen zwischen 30 und 150 mm mit den Leitern 1 verschweißt, bestehend aus Blechen mit 3 bis 7 mm
Dicke und einer Höhe von 20 bis 50 mm. Die Wahl der Dimensionen der Flachprofile (Rechteckprofile) der Leiter der zweiten und ersten Ebene (2 und 1) richten sich im wesentlichen nach der gewünschten Stromdichte. Dabei können die Leiter der einzelnen Ebenen sehr wohl i'-terschiedlich in den Abmessungen gewählt werden, tollten jedoch im Querschnitt Rechteckform aufweisen im Sinne der Erfindung, um möglichst handelsübliche Bleche verwenden zu können. Gerade in der unterschiedlichen Wahl der Dimensionen der einzelnen Leiter der verschiedenen Ebenen liegt ein wesentlicher Vorteil der Erfindung (Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall).
Die gute Stromverteilung bei der erfindungsgemäßen Elektrode ergibt sich vor allem daraus, daß diese, wie insbesondere Fig.3 zeigt, völlig symmetrisch bzw. spiegelbildlich in bezug auf die Mittelachse aufgebaut ist und eine gleichmäßige Verteilung in der Anzahl der Leiter der jeweiligen Ebene hierzu vorsieht.
Der als Hauptstromverteiler ausgeführte Leiter 1 besteht bevorzugt aus einem flachliegend angeordneten, im Querschnitt rechteckigen Profil, auf seiner Oberseite bei 6 mit dem Rohr 5 des Stromzuführungsbolzens oder -Stabes 4 verbunden und an seiner Unterseite mit den Leitern 2 der zweiten Ebene, wobei diese hochkant, also senkrecht stehend angeordnet sind im rechten Winkel zu dem Leiter aus Flachprofil 1 (vergl. F i g. 3). Die Leiter der dritten Ebene 3 sind durch Widerstandsschweinung, vorzugsweise Buckelschweißung, mit den Leitern der zweiten Ebene 2 verbunden, und zwar derart, daß auch die Leiter 3 hochkant, also senkrecht stehend, angeordnet sind im rechten Winkel zu den Leitern 2 (siehe Fig.:!). Durch die Wahl der Buckelschweißung als spezielles Widerstandsschweißverfahren ohne Schweißzjsätze ergibt sich der Vorteil einer schnellen und automatischen Anschweißbarkeit (mittels Balkenelektrode), wobei viele Leiter auf einer Ebene auf einmal an diejenigen der nächsten Ebene angeschweißt werden können. Als weiterer Vorteil des Buckelschweißverfahrens ist die geringe Wärmeentwicklung währei d des Schweißens anzusehen, wodurch man insgesamt weniger Verzug an den Elektrodenteilen bei der Herstellung erzielt. Erfindungsgemäße Elektroden konnten mit einer Planparallelität (an der Unterseite der Leiter 3) von 0,25 mm nach diesem Verfahren hergestellt werden. Auch die Reparaturfähigkeit bzw. Reaktivierungsfähigkeit wird bei derart geschweißten Elektroden wesentlich verbessert. Die Verbesserung der Planität führt im praktischen Betrieb einer Elektrolysezelle zu gleichförmiger lokaler Stromverteilung auf der der Gegenelektrode zugekehrten Oberfläche der Elektrode und damit zu besserer Stromausbeute beim Betreiber der Zelle, außerdem zu längeren Standzeiten von Beschichtungen (Verlängerung der Lebensdauer)
Wie insbesondere der Fig.3 zu entnehmen ist, wird eine rechtwinklige Grundfläche der Elektrode bevorzugt (Fläche der Leiter 3). Diese ist jedoch nicht Bedingung. Auch die Zahl der Leiter 3 pro Fläche kann verändert werden, soweit dadurch die in den Ansprüchen angegebenen Grenzen hinsichtlich des Verhältnisses freier Fläche zu projizierter Fläche im Bereich der Leiter der dritten Ebene eingehalten werden.
Selbstverständlich sind in einer Elektrolysenzellenanlage mehrere Elektroden über Sammelschienen in gewünschter W2ise für gemeinsamen Betrieb elektrisch und/oder mechanisch verbindbar.
Statt eines Leiters der ersten Ebene (Hauptstromverteiler), wie dargestellt, können auch mehrere z. B. nach Art eines Kreuzes aus Flachprofil, mit dem Stab oder Bolzen 4 als Kreuzungspunkt, angeordnet sein.
Auch die Zahl, Form und Anordnung der Leiter der zweiten Ebene (Stromverteiler aus Flachprofil) können dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden, solange die in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Bedingungen eingehalten werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1, Elektrode für Elektrolysezelle^, insbesondere für Quecksilber-CWorkaJj-Elektrolysezellen mit Stromzuführung über einen Stab oder Bolzen und einen Stromverteiler in Form eines Flachprofils (Rechteckprofils) und quer dazu verlaufenden aktivierten Elektrodenteilen aus Flachprofilen (Rechteckprofilen), die
    10
    a) hochkant stehend angeordnet sind und ein Breiten- zu Höhenverhältnis zwischen 1:5 und 2:3 aufweisen,
DE2949495A 1979-12-08 1979-12-08 Elektrode für Elektrolysezellen Expired DE2949495C2 (de)

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