CH145973A

CH145973A - Cellule électrolytique pour l'électrolyse de l'eau.

Info

Publication number: CH145973A
Authority: CH
Inventors: Lambercier Georges
Original assignee: Lambercier Georges
Priority date: 1929-01-03
Filing date: 1929-12-27
Publication date: 1931-03-31

Description


  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.

Claims

EMI0003.0017 REVENDICATION: <tb> Cellule <SEP> électrolytique <SEP> à <SEP> diaphragme <SEP> non <tb> métallique, <SEP> du <SEP> type <SEP> ouvert <SEP> dont <SEP> les <SEP> électro des <SEP> en <SEP> métal <SEP> comprennent <SEP> un <SEP> #eorpb <SEP> dei#tin# <tb> à <SEP> plonger <SEP> dans <SEP> l'électrolyte, <SEP> et <SEP> une <SEP> fige <SEP> pour <tb> l'amenée <SEP> du <SEP> -courant, <SEP> caractérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <tb> cette <SEP> tige <SEP> comprend <SEP> un <SEP> manchon <SEP> soudé <SEP> au <tb> corps, <SEP> fait <SEP> comme <SEP> celui-ci <SEP> en <SEP> métal <SEP> résis tant. <SEP> à <SEP> l'action <SEP> de <SEP> l'électrolyte <SEP> et <SEP> des <SEP> produits <tb> de <SEP> l'électroJyse <SEP> se <SEP> dégageant <SEP> à <SEP> la <SEP> surface <SEP> ac tive.

<SEP> de <SEP> l'électrode, <SEP> manchon <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> nst <tb> placée <SEP> une <SEP> âme <SEP> en <SEP> métal <SEP> très <SEP> bon <SEP> conducteur <tb> et <SEP> descendant <SEP> jusqu'au <SEP> niveau <SEP> du <SEP> corps. SOUS-REVENDICATIONS:

EMI0003.0019 1 <SEP> Cellule <SEP> électrolytique <SEP> selon <SEP> la <SEP> reveiidica tion, <SEP> caractérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> le <SEP> manchon <tb> susmentionné <SEP> est <SEP> en <SEP> fer <SEP> pour <SEP> les <SEP> électrodes <tb> négatives <SEP> et <SEP> au <SEP> moins <SEP> à <SEP> sa <SEP> surface <SEP> en <SEP> m- <tb> ta,l <SEP> pratiquement <SEP> inoxydable <SEP> pour <SEP> les <SEP> élec trodes <SEP> positives, <SEP> et <SEP> l'âme <SEP> en <SEP> cuivre, <SEP> l'âme <tb> et <SEP> le <SEP> manchon <SEP> étant <SEP> souciés <SEP> entre <SEP> eux <SEP> par <tb> une <SEP> soudure <SEP> à <SEP> l'étain. <tb> 2 <SEP> Cellule <SEP> électrolytique <SEP> selon <SEP> la <SEP> revendica tion,

<SEP> caractérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> le <SEP> manchon <tb> susmentionné <SEP> est <SEP> en <SEP> fer <SEP> pour <SEP> les <SEP> électrodes <tb> nec,atives <SEP> et <SEP> au <SEP> moins <SEP> à <SEP> sa <SEP> surface <SEP> en <SEP> mé tal <SEP> pratiquement <SEP> 'Inoxydable <SEP> pour <SEP> les <SEP> élec- <tb> trodes <SEP> positives, <SEP> et <SEP> l'âme <SEP> en <SEP> aluminium. <tb> l'âme <SEP> et <SEP> le <SEP> manchon <SEP> étant <SEP> soudés <SEP> entre <SEP> eux <tb> par <SEP> une <SEP> soudure <SEP> à <SEP> l'étain. <tb> 3 <SEP> Cellule <SEP> électrolytique <SEP> selon <SEP> la <SEP> revendicki tion,

<SEP> caractérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> le <SEP> manchon <SEP> en <tb> métal <SEP> est <SEP> entouré <SEP> d'un <SEP> manchon <SEP> en <SEP> matière <tb> isolante <SEP> monté <SEP> #à <SEP> chaud <SEP> sur <SEP> lui, <SEP> de <SEP> façon <tb> à <SEP> obtenir <SEP> un <SEP> contact <SEP> intime <SEP> entre <SEP> les <SEP> deux <tb> manchons. <tb> 4 <SEP> Cellule <SEP> électrolytique <SEP> selon <SEP> la.

<SEP> revendiea tion, <SEP> caractérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> les <SEP> électrode, <tb> et <SEP> les <SEP> diaphragmes <SEP> sont <SEP> enfermés <SEP> dans <tb> une <SEP> chemise <SEP> en <SEP> tôle, <SEP> comprenant <SEP> un <SEP> dis positif <SEP> pour <SEP> maintenir <SEP> les <SEP> électrodes <SEP> et <SEP> les <tb> diaphragmes <SEP> à <SEP> leur <SEP> écartement <SEP> normal. <tb> 5 <SEP> Cellule <SEP> électrolytique <SEP> selon <SEP> la <SEP> sous-reven #di#cation <SEP> 4, <SEP> caractérisée <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> ce <SEP> dis positif <SEP> comprend <SEP> au <SEP> moins <SEP> une <SEP> console <SEP> se <tb> fixant <SEP> à <SEP> l'intérieur <SEP> de <SEP> la,chemise <SEP> et <SEP> suppor- faut des cylindres en matière isolante mon tés verticalement,

les électrodes reposani sur ces isolateurs, tandis que les dia phragmes sont serrés entre deux cylindres consécutifs. 6 Cellule électrolytique selon la sous-reven- dic,ation 5, dans laquelle la partie supé rieure de chaque électrode est engagée dans une cloche en tôle servantà recueillir les gaz dé-agés à la surfa-ce active de cette électrode, caractérisée en ce que toutes ces cloches sont soudées enire elles et forment une seule boîte reposant sur la partie su périeure de la chemise et jointe de façon amovibleà celle-ci,

une crarniture entre la boîte et la chemise empêchant les fuitrs de gaz vers l'extérieur.