ELEKTROLYSEAPPARAT ZUR HERSTELLUNG VON HALOGENGASEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseapparat zur Herstellung von Halogengasen aus wässriger Alkalihalogenidlösung mit mehreren nebeneinander in einem Stapel angeordneten und in elektrischem Kontakt stehenden plattenförmigen Elektrolysezellen, die jeweils ein Gehäuse aus zwei Halbschalen aus elektrisch leitendem Material mit außenseitigen Kontaktstreifen an wenigstens einer Gehäuserückwand aufweisen, wobei das Gehäuse Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolysestromes und der Elektrolyseeingangsstoffe und Einrichtungen zum Abführen des Elektrolysestroms und der Elektrolyseprodukte und jeweils zwei im wesentlichen ebenflächige Elektroden (Anode und Kathode) aufweist, wobei die Anode und die Kathode mit jalousieartigen Durchbrüchen für eine Durchströmung der Elektrolyseeingangsstoffe und der Elektrolyseprodukte versehen und durch eine Trennwand voneinander getrennt und parallel zueinander angeordnet sind und mittels metallischer Versteifungen mit der jeweils zugeordneten Rückwand des Gehäuses elektrisch leitend verbunden sind.

[0002] Die einzelnen Elektrolysezellen werden derart hergestellt, daß die jeweiligen Gehäuse aus jeweils zwei Halbschalen unter Zwischenschaltung der erforderlichen Einrichtungen und der Kathode und Anode sowie der Trennwand und durch Fixierung derselben mittels metallischer Versteifungen zusammengesetzt und Anode und Gehäuse bzw. Kathode und Gehäuse elektrisch leitend aneinander befestigt werden, anschließend die so hergestellten plattenförmigen Elektrolysezellen nebeneinander in einem Stapel elektrisch leitend angeordnet und gegeneinander im Stapel zwecks nachhaltiger Kontaktgabe verspannt werden.

[0003] Der Elektrolysestrom wird dem Zellenstapel an der einen Außenzelle des Stapels zugeführt, er durchsetzt den Zellenstapel in im wesentlichen senkrechter Richtung zu den Mittelebenen der plattenförmigen Elektrolysezellen und er wird an der anderen Außenzelle des Stapels abgeführt. Bezogen auf die Mittelebene erreicht der Elektrolysestrom mittlere Stromdichtewerte von mindestens 4 kA/m².

[0004] Ein solcher Elektrolyseapparat ist aus DE 196 41 125 A1 der Anmelderin bekannt. Bei diesem bekannten Elektrolyseapparat sind die Anode bzw. die Kathode mit der jeweiligen Rückwand der Gehäusehälften über senkrechte, stegartige metallische Versteifungen verbunden. Auf der Rückseite der Anoden bzw. Kathodenhalbschale ist jeweils ein senkrechter Kontaktstreifen für den elektrischen Kontakt zur benachbarten, gleich aufgebauten Elektrolysezelle angebracht. Der Strom fließt über den Kontaktstreifen durch die Rückwand in die senkrechten, stegartigen metallischen Versteifungen und von dort verteilt er sich ausgehend von den metallischen Kontaktstellen (Versteifung/ Anode) über die Anode. Nachdem der Strom durch die Trennwand (die Membran) hindurchgetreten ist, wird er von der Kathode aufgenommen, um über die senkrechten, stegartigen Versteifungen in die Rückwand auf der Kathodenseite zu fließen und dann wieder in den Kontaktstreifen und von dort in die nächste Elektrolysezelle einzutreten. Die Verbindung der stromleitenden Bauteile wird hierbei durch Schweißung vorgenommen. In den Schweißstellen bündelt sich der Elektrolysestrom zu Spitzenstromdichten.

[0005] Die senkrechten, stegartigen metallischen Versteifungen sind als mit den Kontaktstreifen fluchtende Stege ausgebildet, deren Seitenränder über der gesamten Höhe der Rückwand und der Anode bzw. Kathode an der Rückwand und der Anode bzw. Kathode anliegen.

[0006] Die senkrechten Stege unterteilen den Elektrodenrückraum innerhalb der jeweiligen Gehäusehälfte in einzelne elektrolytführende Segmente. Damit es nicht zu einer völlig ungleichmäßigen Konzentrationsverteilung im Elektrolyten entlang der Tiefe der jeweiligen Gehäusehälfte kommt, ist in jeder Gehäusehälfte unten ein Einlaufverteiler vorgesehen, über den die Elektrolyseeingangsstoffe in die einzelnen, von den Stegen gebildeten Segmente in den Halbschalen einspeisbar sind.

[0007] Mittels eines derartig gestalteten Elektrolyseurs werden gaserzeugende Elektrolyseprozesse, wie beispielsweise die Chloralkali-Elektrolyse, die Salzsäure-Elektrolyse oder die alkalische Wasserelektrolyse durchgeführt. Bei der Chloralkali-Elektrolyse werden wässrige Alkalihalogenidlösungen, zum Beispiel Natrium- und Kaliumchlorid, in der Elektrolysezelle unter Einfluß des elektrischen Stromes in eine wässrige Alkalilauge, zum Beispiel Natron- oder Kalilauge, sowie in ein Halogengas, zum Beispiel Chlor und Wasserstoff zersetzt. In der Wasserelektrolyse wird Wasser zersetzt und Wasserstoff und Sauerstoff werden an den Elektroden gebildet.

[0008] Die räumliche Trennung der Elektrodenräume geschieht mittels der eingangs genannten Trennwand, im allgemeinen einem Diaphragma oder einer sogenannten Ionentauschermembran. Das Diaphragma besteht aus einem porösen Material, das bezüglich der in der Zelle auftretenden Medien, Temperaturen und Drücken chemisch, thermisch und mechanisch stabil ist. Bei der Ionentauschermembran handelt es sich im allgemeinen um perfluorierte Kohlenwasserstoffe. Diese Membranen sind gasund nahezu flüssigkeitsdicht, lassen aber einen Ionentransport im elektrischen Feld zu.

[0009] Eine besondere Eigenheit dieser Elektrolyseprozesse besteht in der Tatsache, daß das Diaphragma bzw. die Ionentauschermembran gegen wenigstens eine der beiden Elektroden gepreßt wird. Dies ist notwendig, weil dadurch die Trennwand fixiert und somit mechanisch weitgehend unbelastet ist. Häufig darf die Trennwand nur auf einer der beiden Elektroden aufliegen, da nur auf diese Weise eine möglichst lange Lebensdauer aller Komponenten (Elektroden und Trennwand) zu erreichen ist. Bei direktem Kontakt der Trennwand mit beiden Elektroden kann in einigen Fällen eine chemische Reaktion zwischen der Trennwand und den Elektroden bzw. den an den Elektroden entwickelten Gasen stattfinden. So wird ein Abstand zwischen der Membran und der Kathode in der Chloralkali-Elektrolyse etabliert, da sonst der Elektrokatalysator, oder bei unaktivierten Nickelkathoden, Nickel aus der Elektrode gelöst wird. Ein anderes Beispiel sind Nickeloxid-Diaphragmen, die in der alkalischen Wasserelektrolyse eingesetzt werden. Bei zu kleinem Abstand zur wasserstoffentwickelnden Elektrode wird das Nickeloxid zu Nickel reduziert und damit leitfähig, was schließlich zu einem Kurzschluß führt.

[0010] Die Auflage der Membran bzw. des Diaphragmas auf mindestens eine Elektrode führt dazu, daß es bei gasentwickelnden Prozessen zu einem Gasstau in der Elektrolyt-Grenzschicht zwischen der Elektrode und der Membran bzw. dem Diaphragma kommt. Hiervon sind selbst die eingangs angesprochenen Elektroden betroffen, die so gestaltet sind, daß sie von den Elektrolyseeingangsstoffen und den Elektrolyseprodukten durchströmbar sind. Solche Elektroden sind vorzugsweise mit Durchbrechungen versehen (Lochblech, Streckmetall, Flechtwerk oder dünne Bleche mit jalousieartigen Durchbrüchen), so daß trotz ihrer flächigen Anordnung in der Elektrolysezelle die bei der Elektrolyse in der Grenzschicht gebildeten Gase leichter in den Rückraum der Elektrolysezelle eintreten können.

[0011] Insbesondere in den in der Zelle nach unten orientierten Kanten bzw. Berandungen der Durchbrüche agglomerieren die im Elektrolyt aufsteigenden Gasblasen und bleiben dort in den Zwickeln zwischen anliegender Trennwand (Membran) und den Durchbrechungsrändern fest sitzen. Diese Blasen stören den Stromtransport, d.h. den Stofftransport durch die Trennwand, weil sie die Membranaustauschfläche blockieren und damit unzugänglich, also inaktiv, machen.

[0012] Bei einer Elektrodengestaltung, die seitens der Anmelderin zur Verringerung dieses Gasstaues geschaffen wurde und die in der deutschen Patentschrift DE 44 15 146 C2 beschrieben ist, werden die Elektroden profiliert, indem diese beispielsweise mit Rillen und Löchern versehen werden. Auf diese Weise kann einerseits das Gas leichter entweichen und andererseits kann wieder frischer Elektrolyt in die elektrolytisch aktive Grenzschicht zwischen der Elektrode und der Membran gelangen. Bei Beaufschlagung derart profilierter Elektroden mit Stromdichten oberhalb von 4 kA/m² nimmt die Gasentwicklung jedoch noch zu und die profilierte Elektrode kommt dann an die Grenze ihrer Gasabfuhrfähigkeit.

[0013] Bei gasentwickelnden Elektrolysereaktionen kommt es, wie es beispielsweise bei der anodischen Chlorentwicklung der Chloralkalielektrolyse oder der anodischen Sauerstoffentwicklung der alkalischen Wasserelektrolyse auftritt, außerdem zu einem Separationsproblem, d.h., das entwickelte Gas trennt sich nicht vom Elektrolyten, was zur Schaumbildung führt. Dieses Problem führt dazu, daß die Stromdichteverteilung insbesondere bei Stromdichten oberhalb von 4 kA/m² inhomogen ist. Dadurch wird zum einen die Lebensdauer der aktiven Zellenkomponenten, wie Membranen, Diaphragmen und Elektrodenaktivierungen beschränkt. Zum anderen sind die Elektrolyseure dadurch auch hinsichtlich der maximalen Stromdichte auf etwa 4 kA/m² begrenzt. Außerdem führt die Schaumbildung zu Druckschwankungen innerhalb der elektrochemischen Zelle, da der Schaum den Zellenaustritt für das gebildete Gas zumindest kurzzeitig verschließt. Der Austritt wird durch eine geringfügige Druckerhöhung innerhalb der Zelle wieder freigeblasen, was zu dem bekannten Effekt der Schwallströmung und zu den genannten Druckschwankungen führt. Das ist nachteilig für den Betrieb eines Elektrolyseurs.

[0014] Weiterhin wird die Lebensdauer insbesondere von Membranen durch die Konzentrationsverteilung beeinflußt. Je homogener beispielsweise die Kochsalz-Konzentration im Anodenraum eines Chloralkalielektrolyseurs ist, desto größer die Lebensdauer der Membran. Um eine homogene Elektrolytverteilung zu erreichen, wird entweder über extern angeordnete Pumpen eine zusätzliche Zirkulation erzeugt, oder durch Einbau eines Leitbleches in die Zelle eine interne Zirkulation aufgrund eines Dichteunterschiedes hervorgerufen.

[0015] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Elektrolyseapparat zu schaffen, der auch bei Stromdichten oberhalb von 4 kA/m² und dementsprechend vermehrter Gaserzeugung in der Grenzschicht unter Beibehaltung nachhaltiger Standzeiten der Membran und pulsationsarm betrieben werden kann.

[0016] Diese Aufgabe wird mit einem Elektrolyseapparat der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jalousieartigen Durchbrüche der Anode und Kathode gegen die Horizontale geneigt angeordnet sind.

[0017] Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung läßt sich, wie sich herausgestellt hat, die Gasabfuhr aus der membrannahen Elektrolytgrenzschicht so verbessern, daß erstmals Stromdichten von 6 bis 8 kA/m² unter Beibehaltung nachhaltiger Standzeiten der Membran erreicht werden. Die sich bildenden Gasblasen rollen aufgrund der Neigung der Elektrodenstäbe gegenüber der Horizontalen an der Unterkante der Elektrode entlang, stoßen mit noch an der Elektrodenkante anhaftenden Blasen zusammen und koaleszieren. Dies wiederum führt dazu, daß die Gasblasen aufgrund des zunehmenden Volumens beschleunigt werden, d.h. der Effekt beschleunigt sich selbst. Gleichzeitig sinkt das in der elektroaktiven Zone befindliche Gasvolumen, wodurch eine geringere Zellspannung erreicht wird. Ein Sogeffekt, der durch die Bewegung der Glasblasen entlang der Elektrodenkante hervorgerufen wird, sorgt dafür, das Frischeelektrolyt in die elektroaktive Zone zwischen Membran bzw. Diaphragma und Elektrode gesaugt wird, was beispielsweise in der Chloralkalielektrolyse eine notwendige Voraussetzung für eine lange Membranlebensdauer ist. Darüber hinaus kommt es zu einer gerichteten Strömung, da alle Gasblasen in eine Richtung zwangsgeführt werden. Dadurch sinkt auf einer Seite aufgrund des zunehmenden Gasgehaltes die Dichte des Elektrolyt-/Gasgemisches, was zu einer internen Zirkulation führt, die verglichen mit dem Eintreten in den Elektrolytstrom, um den Faktor 10 bis 100 größer ist. Dadurch wird eine ausgezeichnete Homogenisierung des Elektrolyten erreicht.

[0018] Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, daß der Neigungswinkel der jalousieartigen Durchbrüche gegenüber der Horizontalen zwischen 7° und 10° liegt.

[0019] In konstruktiv besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Unterseite des jeweiligen Gehäuses parallel zur Horizontalen angeordnet und die jalousieartigen Durchbrüche der Anode und Kathode gegen die Unterseite des jeweiligen Gehäuses geneigt angeordnet sind. Der Elektrolyseapparat an sich ist dann gegenüber bekannten Elektrolyseapparaten nur geringfügig zu modifizieren, lediglich die Anode und die Kathode müssen geneigt eingebaut und randseitig entsprechend gestaltet werden, damit sie entsprechend eingebaut werden können.

[0020] Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Unterseite des jeweiligen Gehäuses gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist. Die einzelnen Gehäuse müssen dann gegenüber bisher bekannten Gehäusen praktisch nicht verändert werden, sie müssen lediglich geneigt gegenüber der Horizontalen eingebaut werden, wodurch automatisch auch die jalousieartigen Durchbrüche von Kathode und Anode gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sind.

[0021] Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1

einen Schnitt durch zwei nebeneinander angeordnete Elektrolysezellen eines Elektrolyseapparates,

Fig. 2

einen Ausschnitt aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung und in

Fig. 3

ebenfalls in perspektivischer Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

[0022] Ein allgemein mit 1 bezeichneter Elektrolyseapparat zur Herstellung von Halogengasen aus wässriger Alkalihalogenidlösung weist mehrere, nebeneinander in einem Stapel angeordnete und in elektrischem Kontakt stehende plattenförmige Elektrolysezellen 2 auf, von denen in Fig. 1 beispielhaft zwei solche Elektrolysezellen 2 nebeneinander angeordnet dargestellt sind. Jede dieser Elektrolysezellen 2 weist ein Gehäuse aus zwei Halbschalen 3, 4 auf, die mit flanschartigen Rändern versehen sind, zwischen denen mittels Dichtungen 5 jeweils eine Trennwand (Membran) 6 eingespannt ist. Die Einspannung der Membran 6 kann ggf. auch auf andere Weise erfolgen.

[0023] Über der gesamten Tiefe der Gehäuserückwände 4A der jeweiligen Elektrolysezelle 2 sind parallel zueinander eine Mehrzahl von Kontaktstreifen 7 angeordnet, die durch Schweißen oder dgl. an der Außenseite der betreffenden Gehäuserückwand 4A befestigt oder aufgebracht sind. Diese Kontaktstreifen 7 stellen den elektrischen Kontakt zur benachbarten Elektrolysezelle 2, nämlich zur betreffenden Gehäuserückwand 3A her, an welcher kein eigener Kontaktstreifen vorgesehen ist.

[0024] Innerhalb des jeweiligen Gehäuses 3, 4 sind jeweils an die Membran 6 angrenzend eine ebenflächige Anode 8 und eine ebenflächige Kathode 9 vorgesehen, wobei die Anode 8 bzw. die Kathode 9 jeweils mit fluchtend mit den Kontaktstreifen 7 angeordneten Versteifungen verbunden sind, die als Stege 10 ausgebildet sind. Dabei sind die Stege 10 vorzugsweise entlang ihres gesamten Seitenrandes 10A an der Anode bzw. Kathode 8, 9 metallisch leitend befestigt. Um das Zuführen der Elektrolyseeingangsstoffe und das Abführen der Elektrolyseprodukte zu ermöglichen, verjüngen sich die Stege 10 ausgehend von den Seitenrändern 10A über ihrer Breite bis zum benachbarten Seitenrand 10B und weisen dort eine Höhe auf, die der Höhe der Kontaktstreifen 7 entspricht. Sie sind dementsprechend mit ihren beiden Rändern 10B über der gesamten Höhe der Kontaktstreifen 7 an der den Kontaktstreifen 7 gegenüberliegenden Rückseite der Gehäuserückwand 12A bzw. 4A befestigt.

[0025] Zur Zuführung der Elektrolyseprodukte ist eine geeignete Einrichtung für die jeweilige Elektrolysezelle 2 vorgesehen, eine solche Einrichtung ist mit 11 angedeutet. Ebenfalls ist in jeder Elektrolysezelle eine Einrichtung zum Abführen der Elektrolyseprodukte vorgesehen, diese ist jedoch nicht dargestellt.

[0026] Die Elektroden (Anode 8 und Kathode 9) sind derart gestaltet, daß sie das Elektrolyseeingangsprodukt bzw. die Ausgangsprodukte 3 durchfließen bzw. durchströmen lassen, wozu die Anode 8 und die Kathode 9 jalousieartig gestaltet sind, d.h. jeweils aus einzelnen jalousieartigen Elektrodenstäben bestehen, und zwischen den jalousieartigen Durchbrüche vorhanden sind. Dies gilt sowohl für die Anode 8 als auch für Kathode 9, wobei in den Figuren 2 und 3 jeweils nur eine Elektrode 8, 9 dargestellt ist. Dort sind die einzelnen Elektrodenstäbe mit 8A bzw. 9A bezeichnet, während die jalousieartigen Durchbrüche mit 8B bzw. 9B bezeichnet sind. Wesentlich für die Erfindung ist dabei, daß diese jalousieartigen Durchbrüche 8B, 9B gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sind, vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 7° und 10°. Dieser Winkel ist in Fig. 2 mit α bezeichnet.

[0027] Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist der Rückraum der Elektrode 8 bzw. 9 durch die vertikalen Stege 10 gekammert (also in mehrere Kammern unterteilt). Wie sich herausgestellt hat, führt diese Gestaltung dazu, daß die sich bildenden Glasblasen durch die geneigte Anordnung der Elektrodenstäbe 8A, 9A an der Unterkante der Anode 8 bzw. der Kathode 9 entlangrollen, dann mit noch an der Elektrodenkante anhaftenden Blasen zusammentreffen und koaleszieren. Dies führt dazu, daß die Gasblasen aufgrund des zunehmenden Volumens beschleunigt werden, so daß sich der Effekt selbst beschleunigt. Gleichzeitig sinkt das in der elektroaktiven Zone befindliche Gasvolumen, wodurch eine geringere Zellspannung erreicht wird. Ein Sogeffekt, der durch die Bewegung der Glasblasen entlang der Elektrodenkante hervorgerufen wird, sorgt dafür, daß frischer Elektrolyt in die elektroaktive Zone zwischen Membran 6 bzw. Diaphragma und Elektrode 8, 9 gesorgt wird, was beispielsweise in der Chloralkalielektrolyse eine notwendige Voraussetzung für eine lange Membranlebensdauer ist. Darüber hinaus kommt es zu einer gerichteten Strömung, da alle Glasblasen in eine Richtung zwangsgeführt werden. Diese Strömung ist durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet. Dadurch sinkt auf einer Seite aufgrund des zunehmenden Gasgehaltes die Dichte des Elektrolytgasgemisches, was zu einer internen Zirkulation führt, die verglichen mit dem eintretenden Elektrolytstrom um den Faktor 10 bis 100 größer ist. Dadurch wird eine ausgezeichnete Homogenisierung des Elektrolyten erreicht.

[0028] Der Aufbau des Elektrolyseapparates unterscheidet sich ansonsten nicht von bekannten Elektrolyseapparaten. Die Aneinanderreihung mehrerer plattenförmiger Elektrolysezellen 2 geschieht in einem Gerüst, dem sogenannten Zellengerüst. Die plattenförmigen Elektrolysezellen 2 werden zwischen den beiden oberen Längsträgern des Zellengerüstes so eingehängt, daß ihre Plattenebene senkrecht zur Längsträgerachse steht. Damit die plattenförmigen Elektrolysezellen 2 ihr Gewicht auf den Oberflansch des Längsträgers übertragen können, besitzen sie an der oberen Plattenkante auf jeder Seite einen kragarmartigen Halter. Der Halter erstreckt sich horizontal in Richtung der Plattenebene und ragt über die Berandung der Flansche hinaus. Bei den in das Gerüst eingehängten plattenförmigen Elektrolysezellen liegt die Unterkante des kragarmartigen Halters auf dem Oberflansch auf.

[0029] Die plattenförmigen Elektrolysezellen 2 hängen vergleichsweise wie Ordner in einer Hängekartei im Zellengerüst. Im Zellengerüst stehen die Plattenflächen der Elektrolysezellen in mechanischem und elektrischem Kontakt, so als ob sie gestapelt werden. Elektrolyseure dieser Bauform werden Elektrolyseure in Hängestapelbauart genannt.

[0030] Durch Aneinanderreihung von mehreren Elektrolysezellen 2 in Hängestapelbauweise mittels bekannter Spanneinrichtungen werden die Elektrolysezellen 2 über die Kontaktstreifen 7 jeweils mit benachbarten Elektrolysezellen in einem Stapel elektrisch leitend verbunden. Von den Kontaktstreifen 7 fließt der Strom dann durch die Halbschalen über die Stege 10 in die Anode 8. Nach Durchtritt durch die Membran 6 wird der Strom von der Kathode 9 aufgenommen, um über die Stege 10 in die andere Halbschale bzw. deren Rückwand 3A zu fließen und hier in den Kontaktstreifen 7 der nächsten Zelle überzutreten. Auf diese Art und Weise durchsetzt der Elektrolysestrom den gesamten Elektrolysezellenstapel, wobei er an der einen Außenzelle eingeleitet und an der anderen Außenzelle abgeleitet wird.

[0031] In den Figuren nicht im einzelnen dargestellt ist die Ausgestaltung der Elektrolysezellen 2 im unteren Bereich mit dem Elektrolyteintritt. Der Elektrolyteintritt kann sowohl punktuell als auch mit einem sogenannten Einlaufverteiler erfolgen. Der Einlaufverteiler ist dabei so gestaltet, daß ein Rohr im Element angeordnet ist, das über Öffnungen verfügt. Da eine Halbschale durch die Stege 10, die die Verbindung zwischen den Rückwänden 3A bzw. 4A und den Elektroden 8, 9 darstellen, segmentiert ist, erreicht man eine optimale Konzentrationsverteilung, wenn beide Halbschalen 3, 4 mit einem Einlaufverteiler ausgestattet sind, wobei die Länge des in der Halbschale angeordneten Einlaufverteilers der Breite der Halbschale entspricht und jedes Segment durch mindestens eine Öffnung im Einlaufverteiler mit dem jeweiligen Elektrolyt versorgt wird. Die Summe der Querschnittsfläche der Öffnungen im Einlaufverteiler sollte dabei kleiner oder gleich dem Rohrinnenquerschnitt des Verteilerrohres sein.

[0032] Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, werden die beiden Halbschalen 3, 4 im Flanschbereich mit Flanschen versehen, die verschraubt sind. Die so aufgebauten Zellen werden in ein nicht dargestelltes Zellengerüst entweder eingehängt oder gestellt. Das Einhängen oder Einstellen in das Zellengerüst erfolgt über nicht dargestellte, an den Flanschen befindliche Haltevorrichtungen. Der Elektrolyseapparat 1 kann aus einer einzelnen Zelle bestehen oder vorzugsweise durch Aneinanderreihung von mehreren Elektrolysezellen 2 in Hängestapelbauart. Werden mehrere Einzelzellen nach dem Hängestapelprinzip zusammengepreßt, müssen die Einzelzellen planparallel ausgerichtet werden, bevor die Spannvorrichtung geschlossen wird, da sonst der Stromübergang von einer Einzelzelle zur nächsten nicht über alle Kontaktstreifen 7 erfolgen kann. Um die Zellen nach dem Einhängen oder Einstellen in das Zellengerüst parallel ausrichten zu können, ist es notwendig, daß sich die im Leerzustand üblicherweise etwa 210 kg schweren Elemente leicht bewegen lassen. Um diese Voraussetzung zu erfüllen, sind die nicht dargestellten Halterungen bzw. am Zellenrahmen und Zellengerüst befindliche Auflageflächen mit zugeordneten Beschichtungen versehen. Dabei sind die am Elementflanschrahmen befindlichen Halterungen mit einem Kunststoff, z.B. PE, PP, PVC, PFA, FEP, E/TFE, PVIF oder PTFE, unterfüttert, während die Auflageflächen am Zellengerüst ebenfalls mit einem dieser Kunststoffe beschichtet ist. Der Kunststoff kann dabei nur aufgelegt oder über eine Nut geführt, aufgeklebt, aufgeschweißt oder aufgeschraubt sein. Wesentlich ist lediglich, daß die Kunststoffauflage fixiert ist. Dadurch, daß sich zwei Kunststofflächen berühren, sind die im Gerüst befindlichen Einzelelemente so leicht beweglich, daß diese ohne zusätzliche Hebe- bzw. Schiebevorrichtung per Hand parallel ausgerichtet werden können. Beim Schließen der Spannvorrichtung legen sich die Elemente aufgrund ihrer im Zellengerüst leichten Verschiebbarkeit über die gesamte Rückwand flächig an, was die Voraussetzung für eine gleichmäßige Stromverteilung ist. Darüber hinaus ist auf diese Weise die Zelle gegenüber dem Zellengerüst elektrisch isoliert.

[0033] Natürlich ist die Erfindung nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann, um die Neigung der jalousieartigen Durchbrüche 8B, 9B bzw. der Elektrodenstäbe 8A, 9A der beiden Elektroden 8, 9 gegenüber der Horizontalen, wie dargestellt, die jeweilige Elektrode 8, 9 entsprechend schräg in die jeweilige Elektrolysezelle 2 eingebaut werden. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, daß die gesamte Elektrolysezelle schräg angeordnet wird, derart, daß die Unterseite der jeweiligen Gehäusehalbschale gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist, so daß zwangsläufig auch die jalousieartigen Durchbrüche 8A, 9B geneigt angeordnet sind und sich der in bezug auf die Figuren 2 und 3 beschriebene Effekt einstellt.

Ansprüche

1. Elektrolyseapparat zur Herstellung von Halogengasen aus wässriger Alkalihalogenidlösung mit mehreren nebeneinander in einem Stapel angeordneten und in elektrischem Kontakt stehenden plattenförmigen Elektrolysezellen, die jeweils ein Gehäuse aus zwei Halbschalen aus elektrisch leitendem Material mit außenseitigen Kontaktstreifen an wenigstens einer Gehäuserückwand aufweisen, wobei das Gehäuse Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolysestromes und der Elektrolyseeingangsstoffe und Einrichtungen zum Abführen des Elektrolysestroms und der Elektrolyseprodukte und jeweils zwei im wesentlichen ebenflächige Elektroden (Anode und Kathode) aufweist, wobei die Anode und die Kathode mit jalousieartigen Durchbrüchen für eine Durchströmung der Elektrolyseeingangsstoffe und der Elektrolyseprodukte versehen und durch eine Trennwand voneinander getrennt und parallel zueinander angeordnet sind und mittels metallischer Versteifungen mit der jeweils zugeordneten Rückwand des Gehäuses elektrisch leitend verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jalousieartigen Durchbrüche (8B,9B) der Anode (8) und Kathode (9) gegen die Horizontale geneigt angeordnet sind.

2. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Neigungswinkel der jalousieartigen Durchbrüche (8B,9B) gegenüber der Horizontalen zwischen 7° und 10° liegt.

3. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterseite des jeweiligen Gehäuses (3,4) parallel zur Horizontalen angeordnet und die jalousieartigen Durchbrüche (8B,9B) der Anode (8) und Kathode (9) gegen die Unterseite des jeweiligen Gehäuses (3,4) geneigt angeordnet sind.

4. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterseite des jeweiligen Gehäuses (3,4) gegen die Horizontale geneigt angeordnet ist.

Claims

1. Electrolysis apparatus for producing halogen gases out of aqueous alkali halide solution, with several plate-shaped electrolysis cells arranged in a stack next to one another and in electrical contact, which each have a housing of two half-shells of electrically conductive material with external contact strips on at least one housing rear wall, wherein the housing has devices for supplying the electrolysis current and the electrolysis input substances and devices for removing the electrolysis current and the electrolysis products, and in each case two essentially planar electrodes (anode and cathode), wherein the anode and the cathode are equipped with louvre-like apertures to allow a through-flow of the electrolysis input substances and the electrolysis products, and are separated from one another by means of a partition wall and are arranged parallel to one another, and are connected in an electrically conductive manner by means of metallic stiffeners to that rear wall of the housing that has been respectively allocated,
characterised in that
the louvre-like apertures (8B, 9B) of the anode (8) and cathode (9) are arranged so as to be inclined relative to the horizontal.

2. Electrolysis apparatus in accordance with claim 1,
characterised in that the angle of inclination of the louvre-like apertures (8B, 9B) lie between 7° and 10° relative to the horizontal.

3. Electrolysis apparatus in accordance with claim 1 or 2,
characterised in that the underside of the respective housing (3, 4) is arranged parallel to the horizontal and the louvre-like apertures
characterised in that the underside of the respective housing (3, 4) is arranged parallel to the horizontal and the louvre-like apertures (8B, 9B) of the anode (8) and the cathode (9) are arranged inclined relative to the underside of the respective housing (3, 4).

4. Electrolysis apparatus in accordance with claim 1 or 2,
characterised in that the underside of the respective housing (3, 4) is arranged inclined relative to the horizontal.

Revendications

1. Appareil d'électrolyse pour produire des gaz halogènes à partir d'une solution aqueuse d'halogénure alcalin comportant plusieurs cellules d'électrolyse en forme de plaques, qui sont disposées côte-à-côte dans une pile, sont en contact électrique et possèdent chacune un boîtier constitué de deux demi-coques formées d'un matériau électriquement conducteur et comportant des bandes extérieures de contact sur au moins une paroi arrière du boîtier, et dans lequel le boîtier comporte des dispositifs pour amener le courant d'électrolyse et les substances d'entrée d'électrolyse et des dispositifs pour évacuer le courant d'électrolyse et les produits de l'électrolyse et respectivement deux électrodes ayant essentiellement des surfaces planes (anode et cathode), et dans lequel l'anode et la cathode comportent des passages en forme de jalousies pour une circulation traversante des substances d'entrée de l'électrolyse et des produits de l'électrolyse et sont disposées en étant séparées l'une de l'autre par une paroi de séparation et en étant parallèles entre elles et sont reliées d'une manière électriquement conductrice au moyen d'éléments de renforcement métalliques à la paroi arrière respectivement associée du boîtier, caractérisé en ce que les passages en forme de jalousies (8B, 9B) de l'anode (8) et de la cathode (9) sont disposés en étant inclinés par rapport à l'horizontal.

2. Appareil d'électrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des passages en forme de jalousies (8B, 9B) par rapport à l'horizontale est compris entre 7° et 10°.

3. Appareil d'électrolyse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face inférieure du boîtier respectif (3, 4) est disposée parallèlement à l'horizontale et les passages en forme de jalousies (8B, 9B) de l'anode (8) et de la cathode (9) sont disposés de manière à être inclinés par rapport à la face inférieure du boîtier respectif (3, 4).

4. Appareil d'électrolyse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face inférieure du boîtier respectif (3, 4) est inclinée par rapport à l'horizontale.

Zeichnung