DE766088C

DE766088C - Elektrodenanschluss fuer Schmelzflusselektrolysezellen

Info

Publication number: DE766088C
Application number: DEP80345D
Authority: DE
Inventors: Robert Edwin Hulse
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1940-02-10
Filing date: 1940-02-10
Publication date: 1953-03-23

Description

Elektrodenanschluß für Schmelzflußelektrolysezellen Bei der Schmelzflußelektrolyse werden im allgemeinen Elektroden aus Kohle oder Graphit verwendet, die dabei zumeist als Anoden benutzt werden, z. B. bei der Elektrolyse geschmolzener Halogenide, bei welcher das anodische Produkt ein Halogengas ist. Die Kohle- oder Graphitelektroden können je nach der verwendeten Zellenausführung oben, an der Seite oder am Boden der Zelle herausragen. Bei einer bekannten Ausführungsform für die Alkalimetallhalogenidelektrolyse zur Gewinnung von Alkalimetall und Halogengas besteht die Anode aus Graphit,- ist zentral angeordnet und ragt aus dem Boden der Zelle heraus. Der elektrische Strom, der durch derartige Kohle-oder Graphtelektroden gewöhnlich in großer ,Stärke hindurchgeht, wird der Zelle durch schwere Stromzuleitungsschienen aus Kupfer öder Aluminium zugeführt. Da derartige Elektrolysezellen für gewöhnlich mit hohen Temperaturen, wie 4oo bis 8oo°, arbeiten, so ist der Elektrodenteil, der aus der Zelle ragt, hocherhitzt und würde infolgedessen eine erhebliche Oxydation und rasche Zerstörung insbesondere der unmittelbar angeschlossenen Stromzuleitungsschiene verursachen.
Diesen Schwierigkeiten ist man bis jetzt dadurch begegnet, daß man für die elektrischen Verbindungen Wasserkühlung zur Herabminderung der Temperatur vorsah, so daß eine übermäßige Oxydation an den Verbindungsstellen nicht eintreten konnte. jedoch ist dieser Vorschlag für Sclimelzflußelelztrolysezellen im allgemeinen unbefriedigend, da die Wasserkühlung ziemlich große Wärmemengen aus der Zelle -,vegnimnit und damit deren Wirkungsgrad vermindert, weil die abgeführte Wärnie aus der in die Zelle eingeführten elektrischen Energie gedeckt werden muß. Aber auch selbst bei guter Kühlung tritt noch so viel 0zydation auf, daß ein erheblicher Spannungsabfall beim Stromfbergang zur Elektrode verursacht wird. wodurch wiederum der Wirkungsgrad der Zelle noch weiter herabgesetzt wird.
Zur Verbesserung des Kontaktes zwischen Fassung und Elektrode ist schonvorgeschlagen worden, auf den Elektrodenkopf eine kupferne Kappe zu setzen und den Zwischenraum mit Aluminium auszugießen. Es leuchtet ein, daß damit nur ein mangelhafter Konfakt zwischen dem Aluminium, dem Kupfer und der Kohle erreicht werden kann.
Das gleiche gilt für den Vorschlag, Stücke aus Aluminiumbronze zwischen Elektrodenkopf und Kappe einzuklemmen, da auf diese Weise immer nur Teile des Hilfsmetalls mit der Elektrode Kontakt bekommen werden.
Es wurde nun gefunden, daß weit bessere Ergebnisse erhalten werden, wenn zwei Metallschichten verwendet werden, wobei zuerst ein Überziehen des Graphits und der Fassung, die beispielsweise im wesentlichen aus einer Stahlplatte bestehen kann, je mit einer Schicht aus Nickel oder einem anderen oxvdationsfesteil -Metall stattfindet und alsdann eine Verschraubung der beiden reinen Metalloberflächen miteinander bewirkt wird. Auf diese Weise ist es möglich, einen elektrischen Kontakt zu gewähr leisten, der dem elektrischen Stromdurchfluß i (abgesehen von dem Widerstand des 'Metalls an sich) im wesentlichen '.einen Widerstand entgegensetzt und der auch während einer langen Zeitdauer der Benutzung selbst bei hohen Temperaturen keine wesentliche Änderung der Leitfähigkeit erfährt.
Es wurde -weiter gefunden, daß vorzügliche Ergebnisse erhalten werden, wenn zur Erzeugung der _Metallschichten auf dem Graphit und dem Stahl ein Metallspritzverfahren angev-andt wird. Ganz besonders trifft dies für das Überziehen von Graphit zu. Es hat sich näm-Mich herausgestellt, daß beim Überziehen des Graphits mit dem Metall durch Galvanisierung die Salze die Neigung haben, aus dein elektrolytischen Bad. in den Graphit einzudringen, V:as aber den Nachteil hat. daß ihre Aii«-e:enlieit itn Graphit unter den Bedingungen der `chmelzflußelehtrol-#-se Rissigkeit und Zerbrechlichkeit des Graphits hervorruft. Diese Nachteile treten bei Anwendung des 'Metallspritzverfahrens nicht auf.
Ferner liefert das Metallspritzverfahren hontal>t unter dichter Anhaftung, wie er für eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen der 'Metallschicht und dem Graphit oder Stahl notwendig ist.
" Als 1Metallspritzverfahren selbst empfiehlt sich besonders das überall bekannte Schoopsehe Verfahren. Bei dieseln wird ein Draht des i gewählten Ü berzugmetalls in die Flamme eines hierfür besonders eingerichteten Gasbrenners derart eingeführt, daß der Draht in der Flamme schmilzt und das geschmolzene Metall durch die Kraft des Verbrennungsgases zerstäubt u11<1 als Strom von feinverteiltem -Metall aus1el)lasen tir d. Dieser 'Metallstrom wird dann gegen die zu überziehende Oberfläche gerichtet. Der entstandene Überzug haftet sehr fest an, ist kräfti -, dicht und ein verzüglicher elektrischer Stromleiter.
Wenn nach diesem --erfahren zur Verwirklichung der Erfindung eine Metallschicht hergestellt wird, dann ist es gut. zuerst die Oberfläche des Stahls oder Graphits z. B. mittels eines Sandstrahlgebläses aufzurauhen. Die Stahloberfläche soll natürlich sorgfältig von allen Oxyden, Fett oder anderen fremden Stofen gereinigt sein, ehe der Metallüberzug aufgebracht wird. -Nachdem der Überzug fertig ist, wird er, wenn nötig, nachpoliert: im allgemeinen ist das aber nicht erforderlich, da eine tadellos glatte Überzugsschicht schon durch das 1Metallspritzverfahren erzielt werden kann. Die Dicke der -Metallschicht kann nach Wunsch gewählt werden, -wobei es meist nicht nötig ist, eine Dicke von mehr als o.1;11 mm zu wählen. jedoch können auch dickere L berzüge. z. B. bis zu 113 mm, aufgebracht werden. Zweckmäßig wird in allen Fällen dafür gesorgt. daß der Graphit oder der Stalil völlig bedeckt wird, so daß das Grundmetall nirgends über die Oberfläche der lMetalldeckschicht hinausragt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Elektrodenanschlüssen für Schinelzflußelektrolysezellen, dadurch gekennzeichnet. daß die Isöpfe der Elektroden einerseits und die Fassung andererseits z. B. vermittels Sandstrahlgebläses aufgeraulit und danach die aufgerauhten Flächen durch ein -Metallspritzverfahren, vorzugsweise das sogenannte Schoopsche Verfahren, mit Nickel oder einem anderen gegen Oxydation widerstandsfähigem Metall überzogen werden und daß man die so, überzogenen Elektrodenköpfe und Fassungen. zusammenpreßt. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 207 361, 92 811; Arndt, »Die künstlichen Kohlen für elektrische Öfen, Elektrolyse und Elektrotechnik«, 1932, S. 204 ff.