Cellule électrolytique pour l'électrolysp de l'eau. On distingue en matière d'électrolyse de J't#,-tu, deux types #délectrolyseurs: les éle-,- .rolyseurs sans diaphragme et les électroly- avec diaphragme.
Les électrolyseurs sans diaphragme sont en -énéral très volumineux, très coûteux, et d'un très mauvais rendement électrique, aussi les a-t-on généralement abandonnés.
Lcs électrolyseurs avec diaphragme coin- prennent.- les électrolyseurs<B>à</B> diaphragme métallique et les électrolys Mrs <B>à</B> diaphragme <B>11011</B> métallique; chacun de ces deux groupes se subdivise<B>à</B> son tour en deux sous-groupes: n les électrolyseurs fermés ou type ,Filtre- pi-esse" et les cellules électrolytiques du type ouvert.
L'objet de la présente invention est une cellule électrolytique<B>à</B> diaphragme non mé tallique du type ouvert.
Comme les installations de l'électrolyse de l'eau, Jorsqu'elles sont un peu puissantes (par exemple dans le -cas des installations pour la production d'ammoniaque et d'en-
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grais <SEP> azotés) <SEP> doivent <SEP> contenir <SEP> uti <SEP> iiombr(, <SEP> tris,
<tb> <I>élevé</I> <SEP> <B>d'dl</B> <SEP> ectrolyseurs, <SEP> les <SEP> fal)ricant., <SEP> ont <SEP> tou jours <SEP> cherché <SEP> <B>à</B> <SEP> diminuer <SEP> le <SEP> plus <SEP> possible <SEP> <B>le</B>
<tb> poids <SEP> et <SEP> l'encombrement <SEP> de <SEP> ees <SEP> derniers.
<SEP> <B>P#,</B>
<tb> qui <SEP> implique <SEP> toutefois <SEP> <B>des</B> <SEP> difficultés <SEP> con#zi_
<tb> dérables, <SEP> car <SEP> la <SEP> diminution <SEP> du <SEP> poids <SEP> et <SEP> <B>do</B>
<tb> l'encombrement <SEP> tend <SEP> <B>à</B> <SEP> entraîner <SEP> toujours <SEP> une
<tb> diminution <SEP> du <SEP> rendement <SEP> électrique.
<tb> La <SEP> cellule <SEP> selon <SEP> la <SEP> présente <SEP> invention <SEP> per met <SEP> de <SEP> réaliser <SEP> un <SEP> nouveau <SEP> progrès <SEP> (lan.,;
<SEP> <B>ceII;#</B>
<tb> %,o <SEP> e. <SEP> Elle <SEP> présente <SEP> des <SEP> électrodes <SEP> compri nant <SEP> un <SEP> corps <SEP> d4_,stiné <SEP> <B>a</B> <SEP> plonIger <SEP> dans <SEP> <B>l'éhu-</B>
<tb> Irolyte <SEP> et <SEP> une, <SEP> tige <SEP> pour <SEP> l'amenée <SEP> du <SEP> couratit
<tb> audit <SEP> corps <SEP> et <SEP> est <SEP> caraetérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> <B>'a</B>
<tb> tige <SEP> susmentionnée <SEP> comprend <SEP> un <SEP> maneh#)n
<tb> soudé <SEP> au <SEP> corps <SEP> et <SEP> fait <SEP> comme <SEP> celui-ci <SEP> au
<tb> moins <SEP> <B>à</B> <SEP> sa <SEP> surface <SEP> en <SEP> un <SEP> métal <SEP> résistant <SEP> <B>à</B>
<tb> Paction <SEP> de <SEP> l'électrolyte <SEP> et <SEP> des <SEP> produits <SEP> de
<tb> l'électrolyse,
<SEP> se <SEP> dégageant <SEP> <B>à</B> <SEP> la <SEP> surface <SEP> active
<tb> de <SEP> l'électrode, <SEP> manchon <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> est <SEP> placée
<tb> une <SEP> âme <SEP> en <SEP> métal <SEP> très <SEP> bon <SEP> conducteur <SEP> (par
<tb> exemple <SEP> du <SEP> cuivre <SEP> ou <SEP> de <SEP> l'aluminium) <SEP> i4
<tb> descendant <SEP> jusqu'au <SEP> niveau <SEP> de, <SEP> ce <SEP> corps. <SEP> Or, les métaux qui entrent pratiquement en ligne de compte, résistant auxdites actions chimi ques, sont peu conducteurs.
L'invention per met donc, pour un débit courant donné, cle, réduire -considérablement la section de Fame- née de courant sans dépasser les limites di- températures admissibles et, en conséquence, de placer plus près les unes des autres les diverses électrodes et de réduire, de ce fait, la résistance intérieure de la cellule électrique. D'autre part, le manchon protège l'âme en métal bon conducteur contre l'action chimi que des produits gazeux de l'électrolyse. ainsi que de l'électrolyte, qui est en géné ral de la potasse caustique ou de la soude caustique.
Le dessin ci-annex6 représente,<B>à</B> titre d'exemple, une forme -d'exécution de l'objet de l'invention -constituée par une -cellule<B>à</B> cinq électrodes.
La fig. <B>1</B> en est une coupe horizontale; la fig. 2 est une coupe par II-II de fi-.<B>1;</B> la fig. <B>3</B> est une coupe par III-III de fig. <B>1;</B> les fig. 4 -et<B>5</B> montrent des détails<B>à</B> plus grande échelle.
La cellule électrolytique représentée com prend une cuve<B>1,</B> dans laquelle on verse le liquide ù électrolyser, dans le cas particri- lier une so lution de potasse caustique ou de soude -caustique.
Dans cette cuve repose, par l'intermédiaire de pieds dont elle est mu nie, une chemise en tôle 2, supportant uni-, boîte constituée par cinq cloches<B>3,</B> 4,<B>5,</B> 6# <B>7,</B> en tôle, soudées les unes aux autres (le fa çon<B>à</B> former un seul bloc présentant<B>à,</B> sa partie inférieure une bride<B>8,</B> qui se fixe par des vis<B>à</B> une bride<B>9</B> analogue, portée par la partie supérieure de la chemise. Entre les deux brides, on introduit une garniture <B>10</B> pour éviter les fuites de gaz vers l'exté rieur.
Une électrode est constituée par une pla que destinée<B>à,</B> plonger dans l'électrolyte Cette plaque est soit, par exemple, en fer, pour les électrodes négatives, soit en fer nickelé, ou en métal pratiquement inoxydable tel que le nickel, le -chrome, le vanadium, le cobalt, l'acier inoxyda;bleet leurs alliages, pour les électrodes positives.<B>Il y</B> a cinq élec trodes,<B>11,</B> 12,<B>13,</B> 14,<B>15;</B> chaque électrode possède une tige<B>16</B> pour l'amenée de cou rant, sur le sommet de laquelle vient se fixer la borne de<U>-prise</U> de courant..
La tige de chaque électrode se lonae dans l'une -des clo. ches <B>3 à 7,</B> et<B>à</B> la partie inférieure des cloches 4 et<B>6</B> sont fixés deux diaphragmes <B>17</B> en tissu d'amiante faisant le tour -de<B>l'é-</B> lectrode correspondante et séparant ainsi toutes les électrodes les unes -des autres, ce qui empêche le mélange des gaz. Dans la b, #Z1 forme d'exécution actuellement décrite, les électrodes<B>11, 13</B> et<B>15</B> sont négatives et les autres positives.
Dans les cloches<B>3, 5</B> et<B>7</B> se rassemblera donc le gaz hydrogène, re cueilli par le collecteur<B>18,</B> tandis que l'oxy gène se rasseinble dans les 1oches 4 et<B>6,</B> d'où il est recueilli d'une manière analogue par le collecteur<B>19.</B>
Pour que la cellule fonctionne économi quement, il faut que la tige<B>16</B> amenant le courant<B>à</B> l'électrode soit d'une settiondroite aussi forte que possible; plus cette section sera. forte, plus la densité de courant sera faible, -et moins la tige chauffera par effet Joul#e. Mais la forte section de la tige<B>16</B> oblige<B>à</B> écarter -dune façon relativement con sidérable les électrodes les unes des autres.
Pour remédier<B>à,</B> -cet inconvénient, l'inven teur a doué la tige<B>16</B> d'un manchon en gé- n r-1 néral <B>-</B>de même métal que l'électrode, c'est- à-dire en fer pour les électrodes négatives, ,et en métal inoxydable pour les électrodes po- r4itives. Le manchon<B>16</B> est soudé<B>à</B> cette pla <U>que,</U> de préférence<B>à</B> l'autogène ou électri quement.<B>A</B> l'intérieur du manchon<B>16</B> et disposée une âme de cuivre ou autre métal très bon conducteur 20,
ce qui permet de di- min-Lier considérablement la section droite de la tige, Afin quc le contact entre l'âme<B>9-0,</B> d'une part, et l'électrode, d'autre part, soit parfait, ces pièccs sont soudées entre elles par de la soudure<B>à</B> l'étain 22 que l'on coule de préférence<B>à</B> l'intérieur du manchon<B>16</B> après que celui-ci ait été soudé<B>à</B> l'électrode, mais avant que l'âme 20 ne soit engagée dans le manchon.
Pour éviter tout contact électri- que entre la, tige<B>16</B> et les parois des eloclies <B>3 à 7,</B> la tige<B>16</B> est entourée d'un manchon en matière isolante, par exemple en ébonite <B><U>91,</U></B> que l'on peut fixer<B>à</B> chaud et sous pres sion sur le manchon<B>16,</B> & façon -qu'il n'existe entre ces deux pièces aucun inter stice par où puissent passer -les gaz, tar l'ex périence a montré qu'un tel passage produit une usure rapide du manchon isolant.
Le manchon en matière isolante 21 peut être en une pièce tenant toute la longueur du man chon de métal<B>16</B> (fig. <B>3)</B> ou endeux ou plu sieurs pièces, laissant le métal en partie<B>à</B> nu (fig. 2).
Grâce<B>à</B> la bonne conductibilité électri- que des âmes<B>20,</B> on peut réduire la section des tiges et placer les électrodes très près les unes des autres.,<B>A</B> leur extrémité supérieure les électrodes sont maintenues séparées grâce aux manchons isolants 21 engagés dans les cloches<B>3 à Î,</B> mais il est bon qu'elles soient maintenues écartées<B>à</B> leur partie inférieure aussi..
sinon certains mouvements accidentels de la cellule pourraient les mettre en cou- tact. <B>A</B> cet effet, on<B>D,</B> monté<B>à</B> l'intérieur de la chemise 2 et<B>à</B> sa partie inférieure deux consoles métalliques<B>23,</B> supportant, dans le type d'exécution décrit-, cinq cylindres 24 en matière isolante montés verticalement.<B>A</B> sa partie supérieure, chaque cylindre présente une rainure<B>25</B> dans laquelle repose l'extré mité inférieure d'une électrode. Quant au diaphragme en amiante, il se trouve serré en tre deux cylindres adjacents comme montré sur fic. <B>1</B> et 2.
Les expériences onimontré que la cellule ainsi construite présente un encombrement et un poids unitaire -extrêmement faible. Quant a la pureté des 'gaz recueillis, elle est prati- quement parfaite, En outre, le démontage en vue d'une réparation quelconque est extrême ment aisé;<B>il</B> suffit en effet de retirer de la cuve<B>1</B> l'ensemble formé par la chemise 2 et par la boîte des cloches, puis de séparer la chemise de la boite. On a ainsi accès<B>à</B> toutes les électrodes et<B>à</B> tous les diaphragmes, ran gés dans la position normale de fonctionne ment.
Electrolytic cell for the electrolysp of water. We distinguish in terms of electrolysis of J't #, - tu, two types # of electrolysers: electrolysers without diaphragm and electrolysers with diaphragm.
Electrolysers without a diaphragm are generally very bulky, very expensive, and very poor electrical efficiency, so they have generally been abandoned.
Electrolysers with wedge diaphragm take - electrolysers <B> with </B> metallic diaphragm and Mrs <B> electrolys with </B> metallic <B> 11011 </B> diaphragm; each of these two groups is subdivided <B> in </B> in turn into two sub-groups: n closed electrolysers or type, Filter-pi-esse "and electrolytic cells of the open type.
The object of the present invention is a non-metallic diaphragm electrolytic cell of the open type.
Like the installations for the electrolysis of water, when they are a little powerful (for example in the case of installations for the production of ammonia and en-
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<SEP> nitrogenous) <SEP> must <SEP> contain <SEP> uti <SEP> iiombr (, <SEP> sorts,
<tb> <I> high </I> <SEP> <B> d'dl </B> <SEP> electrolysers, <SEP> the <SEP> fal) ricant., <SEP> have <SEP> always <SEP> searched <SEP> <B> at </B> <SEP> decrease <SEP> the <SEP> more <SEP> possible <SEP> <B> the </B>
<tb> weight <SEP> and <SEP> the size <SEP> of <SEP> ees <SEP> last.
<SEP> <B> P #, </B>
<tb> which <SEP> implies <SEP> however <SEP> <B> </B> <SEP> difficulties <SEP> con # zi_
<tb> deables, <SEP> because <SEP> the <SEP> decrease <SEP> of the <SEP> weight <SEP> and <SEP> <B> do </B>
<tb> congestion <SEP> tends to <SEP> <B> to </B> <SEP> cause <SEP> always <SEP> a
<tb> decrease <SEP> of the <SEP> electrical <SEP> efficiency.
<tb> The <SEP> cell <SEP> according to <SEP> the <SEP> presents <SEP> invention <SEP> allows <SEP> of <SEP> to achieve <SEP> a new <SEP> <SEP> progress < SEP> (lan.,;
<SEP> <B> ceII; # </B>
<tb>%, o <SEP> e. <SEP> It <SEP> presents <SEP> <SEP> electrodes <SEP> comprising <SEP> a <SEP> body <SEP> d4_, stiné <SEP> <B> a </B> <SEP> plonIger <SEP> in <SEP> <B> the hu- </B>
<tb> Irolyte <SEP> and <SEP> one, <SEP> rod <SEP> for <SEP> the <SEP> feed of the <SEP> couratit
<tb> audit <SEP> body <SEP> and <SEP> is <SEP> charaeterized <SEP> in <SEP> this <SEP> that <SEP> <B> 'a </B>
<tb> rod <SEP> aforementioned <SEP> includes <SEP> a <SEP> maneh #) n
<tb> welded <SEP> to <SEP> body <SEP> and <SEP> makes <SEP> like <SEP> this one <SEP> to
<tb> less <SEP> <B> to </B> <SEP> its <SEP> surface <SEP> in <SEP> a <SEP> metal <SEP> resistant <SEP> <B> to </B>
<tb> Paction <SEP> of <SEP> electrolyte <SEP> and <SEP> of <SEP> products <SEP> of
<tb> electrolysis,
<SEP> <SEP> clearing <SEP> <B> to </B> <SEP> the active <SEP> surface <SEP>
<tb> of <SEP> the electrode, <SEP> sleeve <SEP> in <SEP> which <SEP> is <SEP> placed
<tb> a <SEP> core <SEP> in <SEP> metal <SEP> very <SEP> good <SEP> conductor <SEP> (by
<tb> example <SEP> of <SEP> copper <SEP> or <SEP> of <SEP> aluminum) <SEP> i4
<tb> descending <SEP> up to <SEP> level <SEP> of, <SEP> this <SEP> body. <SEP> However, the metals which are practically taken into account, resistant to said chemical actions, are not very conductive.
The invention therefore makes it possible, for a given current flow rate, to reduce considerably the cross section of the current range without exceeding the admissible temperature limits and, consequently, to place the various electrodes closer to each other. and thereby reduce the internal resistance of the electric cell. On the other hand, the sleeve protects the core of metal which is a good conductor against the chemical action of the gaseous products of electrolysis. as well as the electrolyte, which is usually caustic potash or caustic soda.
The appended drawing 6 shows, <B> by </B> by way of example, a form of embodiment of the object of the invention -constituted by a -cell <B> with </B> five electrodes .
Fig. <B> 1 </B> is a horizontal section; fig. 2 is a section through II-II of fig. <B> 1; </B> FIG. <B> 3 </B> is a section through III-III of fig. <B> 1; </B> fig. 4 -and <B> 5 </B> show details <B> at </B> larger scale.
The electrolytic cell shown comprises a tank <B> 1, </B> into which the liquid to be electrolyzed, in the particular case a solution of caustic potash or caustic soda, is poured.
In this tank rests, by means of the feet of which it is fitted, a sheet metal jacket 2, supporting uni-, box consisting of five bells <B> 3, </B> 4, <B> 5, </ B> 6 # <B> 7, </B> in sheet metal, welded to each other (the way <B> to </B> form a single block presenting <B> at, </B> its lower part a <B> 8 </B> flange which is fixed by screws <B> to </B> a similar <B> 9 </B> flange, carried by the upper part of the liner. Between the two flanges a <B> 10 </B> gasket is introduced to prevent gas leaks to the outside.
An electrode is constituted by a plate intended <B> to, </B> immerse in the electrolyte This plate is either, for example, in iron, for the negative electrodes, or in nickel-plated iron, or in practically stainless metal such as than nickel, chrome, vanadium, cobalt, stainless steel, and their alloys, for the positive electrodes. <B> There </B> are five electrodes, <B> 11, </ B > 12, <B> 13, </B> 14, <B> 15; </B> each electrode has a rod <B> 16 </B> for the current supply, on the top of which comes fix the current <U> -socket </U> terminal.
The rod of each electrode is tied into one of the clo. to <B> 3 to 7, </B> and <B> to </B> the lower part of bells 4 and <B> 6 </B> are fixed two diaphragms <B> 17 </B> in fabric asbestos circling around the corresponding <B> e- </B> electrode and thus separating all the electrodes from one another, preventing the gases from mixing. In the b, # Z1 embodiment currently described, the electrodes <B> 11, 13 </B> and <B> 15 </B> are negative and the others positive.
In the bells <B> 3, 5 </B> and <B> 7 </B> will therefore gather the hydrogen gas, collected by the collector <B> 18, </B> while the oxygen is collected. rassinble in 1oches 4 and <B> 6, </B> from where it is collected in an analogous way by the collector <B> 19. </B>
For the cell to operate economically, the rod <B> 16 </B> bringing the current <B> to </B> the electrode must be as strong as possible on the right; the longer this section will be. high, the lower the current density, -and the less the rod will heat up by the Joul # e effect. But the large section of the rod <B> 16 </B> obliges <B> </B> to move the electrodes relatively considerably apart from one another.
To remedy <B> to, </B> -this drawback, the inventor has provided the rod <B> 16 </B> with a sleeve in general <B> - </ B > of the same metal as the electrode, ie iron for the negative electrodes, and stainless metal for the positive electrodes. The sleeve <B> 16 </B> is welded <B> to </B> this plate <U> that, </U> preferably <B> to </B> autogenous or electrically. <B > A </B> inside the sleeve <B> 16 </B> and placed a core of copper or other very good conductor metal 20,
which allows to considerably reduce the cross section of the rod, so that the contact between the core <B> 9-0, </B> on the one hand, and the electrode, on the other hand , either perfect, these pieces are welded together by <B> </B> tin 22 solder which is preferably cast <B> inside </B> the inside of the sleeve <B> 16 </B> after this has been welded <B> to </B> the electrode, but before the core 20 is engaged in the sleeve.
To avoid any electrical contact between the rod <B> 16 </B> and the walls of the eloclies <B> 3 to 7, </B> the rod <B> 16 </B> is surrounded by a sleeve in insulating material, for example in ebonite <B><U>91,</U> </B> which can be fixed <B> hot </B> and under pressure on the sleeve <B> 16, </B> & way -that there is no inter stice between these two parts through which the gases can pass, as experience has shown that such a passage produces rapid wear of the insulating sleeve.
The sleeve of insulating material 21 may be in one piece, taking the entire length of the metal sleeve <B> 16 </B> (fig. <B> 3) </B> or two or more pieces, leaving the metal partly <B> to </B> naked (fig. 2).
Thanks <B> to </B> the good electrical conductivity of the cores <B> 20, </B> it is possible to reduce the section of the rods and place the electrodes very close to each other., <B> A < / B> their upper end the electrodes are kept separate thanks to the insulating sleeves 21 engaged in the bells <B> 3 to Î, </B> but it is good that they are kept apart <B> to </B> their lower part too ..
otherwise certain accidental movements of the cell could put them in contact. <B> A </B> this effect, we <B> D, </B> mounted <B> inside </B> the inside of the shirt 2 and <B> in </B> its lower part two metal brackets <B> 23, </B> supporting, in the type of execution described-, five cylinders 24 in insulating material mounted vertically. <B> A </B> its upper part, each cylinder has a groove <B > 25 </B> in which the lower end of an electrode rests. As for the asbestos diaphragm, it is clamped between two adjacent cylinders as shown in figure. <B> 1 </B> and 2.
Experiments have shown that the cell thus constructed has a size and a unit weight -extremely low. As for the purity of the gases collected, it is practically perfect. In addition, disassembly for any repair is extremely easy; <B> it </B> in fact suffices to remove from the tank < B> 1 </B> the set formed by the shirt 2 and the box of the bells, then separate the shirt from the box. There is thus access <B> to </B> all the electrodes and <B> to </B> all the diaphragms, stored in the normal operating position.