Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung elektrochemischer Prozesse
Zur Durchführung elektrochemischer Prozesse, insbesondere von Oydationen an unlöslichen
Anoden, z. B. der Herstellung von Perverbindungen aus Schwefelsäure, Sulfaten, Carbonaten,
Boraten od. dgl., sind verschiedene Verfahren bekannt. Sie haben jedoch den Nachteil,
daß gute Stromausbeuten nur in Bädern mit Diaphragma, also mit erheblichen appa.rativen
Aufwendungen, erreichbar sind, besondere Kühleinrichtungen angewandt werden müssen
und die Anwendung froher Stromkonzentrationen schwierig ist.Method and device for carrying out electrochemical processes
For carrying out electrochemical processes, in particular of oxidations on insoluble ones
Anodes, e.g. B. the production of per compounds from sulfuric acid, sulfates, carbonates,
Borates or the like, various methods are known. However, they have the disadvantage
that good current yields only in baths with a diaphragm, so with considerable appa.rativen
Expenses that are achievable, special cooling equipment must be applied
and the application of happy current concentrations is difficult.
Es ist bekannt, zur Durchführung elektrochemischer Prozesse besondere
Anoden bzw. Kathoden zu verwenden, auf die ein Diaphragma unmittelbar aufgebracht
ist, und die Elektrolysenprodukte unmittelbar über die Elektrode durch das Diaphragma
zuzuleiten bzw. zu entfernen. Dieses Vorgehen ist aber immer an die Anwendung eines
Diaphragmas gebunden. Es wurde auch schon vorgeschlagen, poröse Elektroden anzuwenden.
Diese arbeiten aber nicht nur auf der äußeren Oberfläche, sondern auch in den Porengängen
und im Innern. Es besteht eine lange Verweilzeit des Elektrolyten in der Elektrode
und an den elektrochemisch wirksamen Flächen, so daß besonders bei Oxydationsprozessen
die Ausbeuten beeinträchtigt werden. Es ist nicht möglich, hohe Stromkonzentrationen,
wie sie für manche Prozesse iiöti sind, anzuwenden. Ebenso kann man nicht mit hohen
Elektrodenpotentialen arbeiten, wie sie Edelmetallelektroden liefern, weil deren
Ausbildung als poröse Elektrode schwierig und teuer ist.It is known to carry out special electrochemical processes
To use anodes or cathodes to which a diaphragm is applied directly
is, and the electrolysis products directly over the electrode through the diaphragm
forward or remove. However, this procedure is always based on the application of a
Diaphragms tied. It has also been proposed to use porous electrodes.
These work not only on the outer surface, but also in the pore passages
and inside. The electrolyte remains in the electrode for a long time
and on the electrochemically active surfaces, so that especially during oxidation processes
the yields are adversely affected. It is not possible to use high current concentrations,
as they are necessary for some processes. Likewise, one cannot go with high
Electrode potentials work as they do precious metal electrodes, because of their
Training as a porous electrode is difficult and expensive.
Das Vorgehen nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile. Erfindungsgemäß
erfolgt die Durchführung elektrochemischer Prozesse, insbesondere Oyxda.tionen an
unlöslichen Anoden, derart, daß der Elektrolyt an elektrolytdurchlässigeir Elektroden,
z. B. Platinnetzen, denen grobporöse Körper nachgeordnet sind, oxydiert und unmittelbar
durch den hinter der Elektrode liegenden grobporösen Körper abgeführt wird. Der
Transport des Elektrolyten durch die Elektrode und anschließend den porösen Tragkörper
kann durch hydrostatischen Druck des Elektrolyten oder durch Vakuum auf der Rückseite
des porösen Trägers erfolgen. Die Anode wird zweckmäßig als Rohr ausgebildet, aber
auch jede andere Formgebung ist möglich. Jeder Elektrolyseur kann je nach Wunsch
oder Erfordernis mit mehreren derartigen Elektroden ausgestattet sein. Sie sind
z. B. im Elektrolyseur vertikal auf Bodenablaufstutzen eines Zwischenbodens angeordnet,
der mit dein Boden des Bades einen geschlossenen Ablaufraum bildet. Jede Anode ist
im genügenden Abstand von einer zweckmäßig ebenfalls zylindrischen, perforierten
Kathode umgeben. Zur Abschirmung der Anode gegen die durch den an der Kathode entwickelten
Wasserstoff entstehende Elektrolythewegung ist zwischen Anode und Kathode eine nicht
als Diaphragma wir-1,_eirde, grobporöse oder perforierte `Fand aus inertem :Material,
z. B. Polvviny lchlorid, angeordnet, die dein Elektrolyten freien Durchgang gestattet.The procedure according to the invention avoids these disadvantages. According to the invention
electrochemical processes are carried out, in particular Oyxda.tionen
insoluble anodes, in such a way that the electrolyte is exposed to electrolyte-permeable electrodes,
z. B. platinum nets, which are subordinate to coarse-pored bodies, oxidized and immediately
is discharged through the coarse-pored body behind the electrode. Of the
Transport of the electrolyte through the electrode and then the porous support body
can by hydrostatic pressure of the electrolyte or by vacuum on the back
of the porous carrier. The anode is expediently designed as a tube, but
any other shape is also possible. Any electrolyser can do as they wish
or if required, be equipped with several such electrodes. they are
z. B. arranged vertically in the electrolyser on the floor drain socket of an intermediate floor,
which forms a closed drainage space with the bottom of the bathroom. Every anode is
at a sufficient distance from an expediently likewise cylindrical, perforated one
Surrounding cathode. To shield the anode from those developed by the cathode
Electrolyte flow between the anode and the cathode is not created by hydrogen
as a diaphragm we-1, _eirde, coarsely porous or perforated `found from inert: material,
z. B. Polviny chloride arranged, which allows your electrolyte free passage.
Es war nicht vorauszusehen, daß es gelingen würde, Oxydationsprozesse
erfindungsgemäß ohne den Schutz eines Diaphragmas im Stromweg durchzuführen und
dabei Verluste durch Abwanderung der erzeugten Onvdationsprodukte zur Kathode mit
Sicherheit auszuschließen, um so mehr als die Elektrolyse an der Kathode mit sehr
starker, an der Anode ebenfalls mit Elektrolytbewegung durch Gasrührung verbunden
ist. Der den Anoden gemeinsame Ablaufraum kann über einen barometrischen Ablauf,
der auf den günstigsten Betriebsdruck eingestellt wird, ein Hilfsvakuum erhalten.
Man kann aber auch einen auf die Anode und deren im Elektrolytweg nachgeordneten
grobporösen Tragkörper wirkenden hydrostatischen Druck der Badfüllung allein zum
Elektrolyttransport durch den porösen Tragkörper benutzen, wobei durch Ausprobieren
die zur Strombelastung passende Porosität bzw. Durchlässigkeit ermittelt werden
kann.It could not be foreseen that oxidation processes would succeed
perform according to the invention without the protection of a diaphragm in the current path and
at the same time, losses due to migration of the generated onvdation products to the cathode
Rule out security, more so than the electrolysis at the cathode with very
stronger, also connected to the movement of electrolyte at the anode by gas stirring
is. The drain space common to the anodes can be controlled by a barometric drain,
which is set to the most favorable operating pressure, an auxiliary vacuum is obtained.
But you can also place one on the anode and its downstream in the electrolyte path
coarse-pored carrier body acting hydrostatic pressure of the bath filling alone
Use electrolyte transport through the porous support body, whereby by trial and error
the porosity or permeability suitable for the current load can be determined
can.
Beim Vorgehen nach der Erfindung erfolgt die Elektrolyse an den Anoden
im strömenden Elektrolyten. Sofort nach dem Passieren der Elektrode wird der Elektrolyt
mit den Oxydationsprodukten durch den grobporösen Tragkörper abgesogen. Damit sind
Nebenreaktionen an den Elektroden und die damit verbundenen Verluste ausgeschlossen.
Es ist ferner möglich, mit sehr hohen Stromkonzentrationen zu arbeiten, da sich
das Stromvolumen nur aus der Elektrodenoberfläche und der Strömungsgeschwindigkeit
des Elektrolyten bestimmt. Überraschend ist es, daß es gelingt, trotz hoher Stromkonzentrationen
die gesamte Anodenleistung durch die einmalige Elektrolytbewegung in der Zeiteinheit
in hohen Konzentrationen abzuführen. Da ohne Diaphragma und nicht
mit
getrennten Anoden- und Kathodenräumen gearbeitet wird, genügt für die Abführung
der Badwärme die an sich bekannte einfache Kühlung der Kathode. Der Wegfall des
Diaphragmas bedeutet eine erhebliche Spannungseinsparung. Der für die elektrolytische
Herstellung von Persalzen sonst notwendige zweite Kreislauf kommt ebenfalls in Wegfall.
Auch eine Kaskadenaufstellung der Elektrolyseure ist nicht mehr nötig. Ein Elektrolyseur
kann als gemeinsamer Kathodenraum zahlreiche Anoden nach der Erfindung aufnehmen.
Die Elektrolyseure können nebeneinanderstehen und einen gemeinsamen Elektrolytzufluß
haben. Es ist also möglich, große elektrische Leistungen auf kleinstem Raum unterzubringen.
Dabei kann jeder Elektrolyseur oben geschlossen sein. Die entstehenden Gase können
dann mit Luft gemischt oder direkt abgesaugt werden.When proceeding according to the invention, the electrolysis takes place at the anodes
in the flowing electrolyte. Immediately after passing the electrode the electrolyte becomes
with the oxidation products sucked through the coarse-pored carrier body. So are
Side reactions on the electrodes and the associated losses are excluded.
It is also possible to work with very high current concentrations, since
the current volume only from the electrode surface and the flow velocity
of the electrolyte determined. It is surprising that it succeeds despite high current concentrations
the total anode output due to the single movement of the electrolyte in the unit of time
to be discharged in high concentrations. Since without a diaphragm and not
with
separate anode and cathode compartments are used, is sufficient for the discharge
the bath heat is the known simple cooling of the cathode. The elimination of the
Diaphragms mean considerable voltage savings. The one for the electrolytic
The production of persalts, which is otherwise necessary, is also eliminated.
A cascade installation of the electrolysers is also no longer necessary. An electrolyzer
can accommodate numerous anodes according to the invention as a common cathode compartment.
The electrolysers can stand next to one another and have a common electrolyte flow
to have. It is therefore possible to accommodate large electrical outputs in the smallest of spaces.
Each electrolyzer can be closed at the top. The resulting gases can
then mixed with air or sucked off directly.