144918. lajstromszámú szabadalom • Elektrolitikus bontócella

O Megjelent: 1959. június 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 144.918. SZÁM 12. 1. 7—15. OSZTÁLY — EE—327. ALAPSZÁM Elektrolitikus bontőcelia VEB Elektrochemisches Kombinat Bitterfeld cég, Bitterfeldben A bejelentés napja: 1956. február 15. A találmány tárgya elektrolitikus bontócella alkálilúg, valamint klór és hidrogén előállítására, igen nagy áramterheléssel. Sóoldatok, különösen alkálikloridok elektrolitikus megbontására sokféle bontócellát javasoltak már, amelyek elektródjainak célszerű kialakítása és elrendezése lényeges, mert ezektől nagymértékben függ a gazdaságosság és a kezelés egyszerűsége. Energetikai szempontból legjobban beváltak a diafragmával ellátott cellák. Nagyiparban ezek közül általában inkább csak azokat használják, amelyek mintegy ' 7000 és 12 000 amper közötti áramerősségekkel üzemeltethetők. Ezek közé tartozik egy meglehetősen ismert elrendezés, amely egy négyszögletű aránylag alacsony, nagy keresztmetszetű vasedényből áll, melynek falai klórbehatás ellen célszerű béleléssel védve vannak, amiáltal egyidejűleg hősugárzásból származó energiaveszteségeket is csökkenteni lehet. A vasszekrény fenekét egy vízszintesen szilárdan beépített katódelrendezés teljesen kitölti és a nagy felületű katód fölött, vele párhuzamosan sok grafitlemez van anódként elrendezve, amelyeket függőleges grafitpálcák vezetőén kötnek össze, amely pálcák a cellának homokkőből vagy betonból való, tehát nem vezető fedelére vannak egyenként felfüggesztve, le vannak tömítve és áramgyűjtő sínekhez vezető csatlakozásokkal vannak ellátva. Ez a cella igen használhatónak bizonyult, azonban terhelhetőségéhez képest nagy alapterületet és ennek folytán megfelelően nagy munkahelyet igényel. További hátrányok származnak az egyes grafitanódokkal vezető kapcsolatot létesítő hozzávezetések nehéz ellenőrizhetőségéből, valamint az anódok vízszintes elrendezéséből a diairagma fölött, mivel az idővel leporló gráfitszemcsék a diafragmák zavaró elszennyeződéséhez vezetnék. A fenti hátrányokat egymás cella elrendezéssel azáltal lehet elkerülni, hogy a hatékony elektrodfelületek összességükben nem egymás fölött, hanem függélyesért állva olymódon vannak elrendezve, hogy a lemezalakú grafitanódok a zsebszerűen kiképzett diafragmakatódok közé nyúlnak. Ilyenmódon a legkisebb helyre a legnagyobb elektródfelületet lehet elrendezni, a belső ellenállás csökken, alacsony fürdőfeszültség érhető el és a cella majdnem kockaalakú lesz, ami a hőveszteségek csökkentése céljából kedvező. A cella felépítésének azonban üzemtechnikai okokból háromrészűnek kell lennie. A cementbetonból készült alsórész teknővé van kiképezve, amejyben az anódlemezek állnak és alsórészükkel egy beléöntött olomlemezbe ágyazva, azzal elektromosan vezető egységet alkotnak. A fenéken áll középső részként a katódtartó, egy acélkeret, amelyben a zsebalakú katódegységek két sorban, vele vezető összeköttetésben függőlegesen vannak elrendezve. Felül a cellát gázmentes betonfedő zárja be. Ez utóbbi cellaelrendezés kiemelkedő előnye, hogy az áramfelvételéhez képest kicsiny a helyszükséglete. A cella azért van három részre osztva, hogy magát a katódkeretet könnyen lehessen eltávolítani és más hasonlóval kicserélni, ha a diafragma kicserélése ezt indokolttá teszi. Az anód azért van a fenéken elrendezve, hogy a diafragmarész kicserélésekor a helyén maradhasson, amire az egy évet kitevő anódélettartam periódus alatt 3—4-szer van szükség. Hátránya, hogy az anód kicseréléséhez a cellát teljesen le kell bontani és a betonfenék gyakorlatilag értéktelenné válik. Abban az esetben, ha a cellát nemcsak 7—12 000, hanem különösen nagy áramerősséggel, 30—40 000 ampérral, sőt többel akarjuk üzemeltetni, akkor már nem tartható meg a kockaszerű alak sem, mert függőleges anódok nem növelhetők tetszőleges mértékben magasság irányban, mivel ez az elektródok közötti egyenletes áramáthaladást előnytelenül befolyásolná. A hatékony elektródfelületnek az igen nagy terheléshez szükséges megnövelése tehát csak vízszintes irányban történhet és ezáltal a cella egyes alkatrészeinek kicseréléséhez szükséges kedvező méretviszonyok megváltoznak. A találmány tárgya igen nagy áramterheléssel működő elektrolizáló cella, mely 40 000 amper nagyságrendjéig, sőt azonfelül is terhelhető. Keresztmetszetében a mindenkori követelményeknek megfelelő méretű, nagy, alacsony vaskádból áll, melynek falai a klór behatása ellen és egyúttal hő-