DD285123B5 - Stromzufuehrung fuer eine Elektrode aus parallel angeordneten Elementen - Google Patents

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft eine Stromzuführung fur Elektroden aus parallel angeordneten Elementen, die zur Herstellung von Elektrolysezellen fur gasentwickelnde elektrolytische Prozesse geeignet sind

Ein wesentliches Erfordernis gasentwickelnder Elektroden fur die Elektrolyse besteht in der schnellen und möglichst ungehinderten Abfuhr des entstehenden Gases aus dem Raum zwischen Anode und Kathode jenseits dieser Elektroden Dies soll einem großen, den elektrischen Widerstand des Elektrolyten erhöhenden Gasanteil im Elektrolyten vermeiden Als besonders geeignet haben sich hierfür Elektrodenstrukturen erwiesen, die aus parallel angeordneten Einzelelementen bestehen Die von Stromverteilern getragenen Elektrodenelemente besitzen einen kreisförmigen, elliptischen, tropfenformigen oder rechteckigen Querschnitt (DE-OS-3 008 116, DE-OS-3 325 187, DE-PS-3 519 272, DE-OS-3 519 573) Es sind aber auch U-formige, in Abstanden aneinandergereihte Schienen gemäß der DE-AS-1 271 093 sowie der DE-OS-2 445 579, die Elektrodenelemente mit einem Abstand von ζ B 4 mm aufweisen, bekannt Eine Elektrodenanordnung mit einer Vielzahl dunner, blattartiger Elektrodenelemente, die eng benachbart zueinander angeordnet und an ihrer Ruckseite zur Befestigung an Trag- und Stromfuhrungselementen gefalzt sind, ist aus der GB-PS-128 436 bekannt

Die Stromzufuhrungen stellen zumeist metallische Schienen mit rechteckigem Querschnitt dar aus denen die parallel angeordneten Elektrodenelemente stromleitend befestigt sind Dies geschieht in der Regel durch Widerstandsschweißen Gemäß DE OS-3 519 272 ist ein plattenförmiger Trager bekannt, der wechselseitig eine Anzahl von Ausbuchtungen tragt, die fur die Elektrodenelemente als Schweißbuckel dienen

Es hat sich gezeigt, daß eine feinere Strukturierung der Elektroden ihre Leistungsfähigkeit verbessern konnte Dabei ergeben sich jedoch, wie die GB-PS-128 436 verdeutlicht, Probleme der Elektrodenstabihtat oder der Befestigung von dünnen, mechanisch labilen Elektrodenelementen auf geeigneten Stromschienen oder Stromverteilern unter Berücksichtigung der übrigen Erfordernisse des Elektrolyseprozesses, insbesondere hinsichtlich der Gasabfuhr Im Falle der GB-PS 128 436 ist die Elektrode durch den Befestigungsfalz randseitig geschlossen, so daß praktisch keine Möglichkeiten der Trennung von Gas und Elektrolyt bestehen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromzuführung fur Elektroden, die aus dünnen, parallel angeordneten Elementen bestehen, anzugeben, die eine wirtschaftliche Herstellung fein strukturierter Elektroden erlaubt, zugleich eine gleichmäßige Stromeinleitung in eine dichtgepackte Elektrodenstruktur mit bis zu 100 Elementen je cm gewährleistet und überdies die Elektrodenelemente zu einer handhabbaren, formstabilen Elektrode verbindet Diese Aufgabe wird bei einer Stromzuführung der eingangs genannten Art erfmdungsgemaß dadurch gelost, daß die Elektrode eine Kapillarspaltelektrode ist, deren Elemente zueinander unter Belassung eines den Kapillareffekt hervorrufenden Kapillarspaltes angeordnet sind und deren Enden an zumindest einer Seite der parallel angeordneten Elemente zu Bundein zusammengefaßt an einer Stromschiene befestigbar sind

Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen Stromzuführung ist ein oberes Ende der parallel angeordneten Elektrodenelemente zu Bundein zusammengefaßt und an der Stromschiene befestigt Die Stromschiene ist vorzugsweise ein Profilkorper, der mit einem unteren Montageflansch versehen ist Die Befestigung erfolgt vorzugsweise derart, daß die zusammengefaßten Enden der Elemente umgelenkt und zwischen einer Unterseite des Montageflansches der Stromschiene und einer Kontaktplatte angeordnet sowie unter Einbeziehung der Kontaktplatte an der Stromschiene verschweißt oder vernietet sind

Nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist ein Bündel der zusammengefaßten, an einer Seite befindlichen Enden der Elemente oder eines Teiles der Elemente zwischen dem Montageflansch der Stromschiene und der Kontaktplatte eingespannt und kraftschlussig vorzugsweise durch eine rohrformige, den unteren Montageflansch der Stromschiene und die Kontaktplatte 4 einspannende Klemme verbunden

Nach einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung sind die zu Bundein zusammengefaßten Enden der parallelen Elemente in beabstandete Nuten einer Stromschiene eingesetzt und mit der Stromschiene elektrisch leitend verbunden, vorzugsweise durch Klemmen, Kleben, Sintern oder Loten

Weitere, bevorzugte Ausfuhrungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteranspruchen dargelegt In Abhängigkeit von der Art des Elektrodenwerkstoffes können unterschiedliche Befestigungsverfahren gewählt werden Fur die Herstellung von Verbindungen zu amorphen (glasmetallischen) Elektrodenwirkstoffen sind vorzugsweise kalte Verfahren, wie Klemmen oder Kleben, vorgesehen, aber auch Loten ist in den meisten Fallen anwendbar Die Erfindung gewährleistet eine gleichmaßige Stromeinleitung in dichtgepackte Elektrodenstrukturen aus folienartigen metallischen kristallinen oder glasmetallischen, leitfahigen Elektrodenwirkstoffen oder elektrisch leitfahigen Kunststoffen, ohne daß es erforderlich ist, die Einzelelemente separat mit Stromzufuhrungen zu verbinden Überdies schafft die Bündelung an der zumindest einen Endseite aller Elektrodenelemente eine sichere elektrische und mechanische Verbindung zu und zwischen den Elektrodenelementen, die zu einem stabilen Verbund und damit zu einer handhabbaren Elektrode fuhrt Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfuhrungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen naher erläutert In diesen zeigen

Fig 1 eine Stromzuführung mit geschweißter oder genieteter Befestigung der Enden von zu zwei Bundein an ihrem einen

Ende zusammengefaßten Elektrodenelementen einer Elektrode Fig 2 eine Stromzuführung mit geklemmter Befestigung der Enden von zu einem Bündel an ihrem einen Ende

zusammgenfaßten Elektrodenelementen einer Elektrode Fig 3 eine Stromzuführung mit geklebter, gesinterter oder geloteter Befestigung der Enden von zu drei Bundein an ihrem einen Ende zusammengefaßten Elektrodenelementen einer Elektrode

Erfmdungsgemaß sind die Enden der folienartigen Elektrodenelemente 1 zumindest an einer Seite zu Bundein 2 zusammengefaßt und an einer Stromschiene 3 bzw 7 (siehe Fig 3) befestigt Die Anzahl der Elemente 1, die zu einem Bündel 2 maximal zusammengefaßt werden konnten, hangt vom Elektrodenwerkstoff, d h vom Material der folienartigen Elemente 1, dem eine konkrete elektrische Leitfähigkeit zugeordnet werden muß, und vom gewählten Verbindungsverfahren (z B Schweißen, Loten, Sintern, Kleben, Nieten, Klemmen) ab Auch die Dicke der Elemente 1, die bis zum Dreifachen des mittleren Blasenablosedurchmessers betragt und deren Gleichmäßigkeit sowie die Oberflachengute haben Einfluß auf die wahlbare Anzahl von Elementen 1 eines Bundeis 2 Praktische Erfahrungen haben ergeben, daß eine Verbindung von bis zu 100 Elektrodenelementen 1 mit einer Dicke von etwa 40 pm zu einem Bündel 2 durch Loten problemlos erfolgen kann Die Breite der Elektrodenelemente 1 betragt mindestens das Zehnfache der Breite des zwischen ihnen innerhalb der Elektrode belassenen Kapillarspaltes Fig 1 zeigt eine Stromzuführung mit geschweißter (punktgeschweißter) oder genieteter Befestigung von zwei Bundein 2 an einer profilierten Stromschiene 3, die einen unteren Befestigungsflansch aufweist Die Elektrodenelemente 1 der Bündel 2 sind in einem Befestigungsbereich zwischen der Unterseite des Befestigungsschenkels der Stromschiene 3 und einer Kontaktplatte 4 angeordnet

Fig 2 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung, ähnlich derjenigen in Fig 1 Die Ausfuhrungsform nach Fig 2 unterscheidet sich hinsichtlich der Einzelheiten der Befestigung des Bundeis 2 In diesem Fall umschließt eine geschlitzte, rohrformige Klemme das zwischen Stromschiene 3 und Kontaktplatte 4 liegende Bündel 2 der Elektrodenelemente 1 und schafft so eine kraftschlussige Verbindung zwischen diesen und zu der Stromschiene 3, so daß der erforderliche elektrische Kontakt gewährleistet ist

Fig 3 zeigt als weiteres Ausfuhrungsbeispiel eine Stromzuführung mit einer Befestigung von drei Bundein 2, die in Nuten, die hier in gleichmäßigem Abstand in der Stromschiene 7 vorgesehen sind, eingeklebt oder gelotet sind Die Elektrodenelemente 1 sind durch Loten, Sintern oder Kleben untereinander und mit der Stromschiene 7 elektrisch leitend verbunden Welches der vorbeschriebenen Ausfuhrungsbeispiele und Befestigungsverfahren das vorteilhafteste ist, hangt im wesentlichen vom Material der Elektrodenelemente 1 ab, die üblicherweise aus metallischen Lamellen gebildet sind So können derartige kristalline metallische Elektrodenelemente 1 thermisch wesentlich hoher belastet werden, als amorphe, ζ Β glasmetallische Elektrodenwerkstoffe oder Elektrodenelemente 1 aus elektrisch leitfahigen Kunststoffen Die erfindungsgemaße Stromzuführung gewährleistet eine gleichmäßige Stromleitung in der Elektrode, die aus einer Vielzahl dicht gepackter Elemente 1 besteht und deren mechanische Verbindung zu einem gut handhabbaren und montierbaren Bestandteil einer Elektrolysezelle fuhrt

Claims (10)

1. Stromzuführung für eine Elektrode fur gasentwickelnde elektrolytische Prozesse, bestehend aus einer Vielzahl zueinander im wesentlichen parallel angeordneter Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine Kapillarspaltelektrode ist, deren Elemente (1) zueinander unter Belassung eines den Kapillareffekt hervorrufenden Kapillarspaltes angeordnet und die Enden der parallel angeordneten Elemente (1) zumindest auf einer Seite zu Bundein (2) zusammengefaßt an einer Stromschiene (3) befestigt sind.

2. Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Ende der parallel angeordneten Elemente (1) zu Bündeln (2) zusammengefaßt und an der Stromschiene (3) befestigt ist.

3. Stromzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (3) profiliert und mit einem unteren Montageflansch versehen ist.

4. Stromzuführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Bundein (2) zusammengefaßten Enden der Elemente (1) umgelenkt und zwischen einer Unterseite des Montageflansches der Stromschiene (3) und einer Kontaktplatte (4) angeordnet sowie unter Einbeziehung der Kontaktplatte (4) an der Stromschiene (3) verschweißt oder vernietet sind.

5. Stromzuführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel (2) der an einer Seite befindlichen Enden der Elemente (1) zwischen dem Montageflansch der Stromschiene (3) und der Kontaktplatte (4) eingespannt und kraftschlüssig verbunden sind.

6. Stromzuführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung durch eine rohrförmige, den unteren Montageflansch der Stromschiene (3) und die Kontaktplatte (4) einspannende Klemme (6) gebildet ist.

7. Stromzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Bündeln (2) zusammengefaßten Enden der parallelen Elemente (1) in beabstandete Nuten einer Stromschiene (7) eingesetzt und mit der Stromschiene (7) elektrisch leitend verbunden sind.

b. btromzufuhrung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Stromschiene (7) und den an einer Seite zu Bundein zusammengefaßten Elementen (1) durch Klemmen, Kleben, Sintern oder Loten erfolgt.

9. Stromzuführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1) eine Dicke bis zum Dreifachen eines mittleren Blasenablösedurchmessers, vorzugsweise von etwa 40 pm, und eine Breite von mindestens dem Zehnfachen der Breite des zwischen den Elementen (1) belassenen Kapillarspaltes aufweisen.

10. Stromzuführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente folienartige, metallische Elemente (1) mit kristalliner Struktur sind.

11. Stromzuführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente folienartige Elemente (1) aus amorphen, glasmetallischen Elektrodenwirkstoffen oder aus elektrisch leitenden Kunststoffen sind.