DE1050740B

DE1050740B - Circuit for matching the current levels in the primary and secondary cells of a chlor-alkali electrolysis system

Info

Publication number: DE1050740B
Application number: DENDAT1050740D
Authority: DE
Inventors: Augsburg Dr. Heinrich Voit
Original assignee: Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft vormals Meister Lucius S. Brüning, Frankfurt/M
Publication date: 1959-02-19

Description

Bei der Chloralkali-Elektrolyse nach dem Amalgamverfahren wird in einer Primärzelle Quecksilber mit elektrolytisch abgeschiedenem Alkalimetall beladen. Das entstandene Amalgam wird in einer Sekundärzelle mit Wasser zur Umsetzung in Alkalilauge, Wasserstoff und Quecksilber gebracht. Bei dem Sekundärprozeß wird Energie frei, die nutzbar gemacht werden kann. Es ist bekannt, die Sekundärzelle mit der Primärzelle in Serie zu schalten, so daß die Gegenspannung der als elektrochemisches Element wirkenden Sekundärzelle die Gesamtspannunig der Einheit der Primär-Sekundär-Zelle herabsetzt.During the chlor-alkali electrolysis according to the amalgam process, mercury is added to a primary cell loaded with electrodeposited alkali metal. The resulting amalgam is stored in a secondary cell brought with water to convert into alkali, hydrogen and mercury. In which Secondary process releases energy that can be used can be. It is known to connect the secondary cell in series with the primary cell, so that the counter voltage of the secondary cell acting as an electrochemical element is the total voltage of the Unit of the primary-secondary cell reduces.

Auf Grund von unvermeidlichen Fehlzersetzungen in der Primärzelle ist der Elektrolysierstrom in dieser Zelle immer etwas größer, als im Idealfall für den Vorgang der Elektrolyse und damit für die gebildete Alkalimenge notwendig wäre. Diesem Umstand muß durch emc etwas geringere Stromstärke in der Sekundärzelle Rechnung getragen werden. So ist es bekannt, zum Abgleich der Stromstärken in den Primär- und Sekundärzellen einer Chlocralkali-Elektrolysieranlage jeweils eine anodisohe Zusatzelektrode in der Primärzelle nicht über die entsprechende Sekundärzelle, sondern über einen Nebenschluß direkt mit der äußeren Stromquelle, die den Elektrolysierstrom liefert, zu verbinden.Due to inevitable incorrect decomposition in the primary cell, the electrolyzing current is in this Cell always a little larger than ideally for the process of electrolysis and thus for the formed Amount of alkali would be necessary. Due to this, emc must have a slightly lower current in the secondary cell To be taken into account. It is known to adjust the currents in the primary and secondary cells of a chlor-alkali electrolyzer one additional anodic electrode in the primary cell not over the corresponding secondary cell, but via a shunt directly with the external power source, which is the electrolyzing current supplies, connect.

Letztere Schaltung hat aber den Nachteil, daß bei einer Einheit Primär-Sekundär-Zelle die Quecksilber-Amalgam-Elektroden von Primär- und Sekundärzelle auf verschiedenem elektrischem Potential liegen. Der entsprechende Potentialunterschied ist gleich der Spannung der Einheit Primär-Sekundär-Zelle. Beim Betrieb einer Chloralkali-Elektrolysieranlage, bei der nach bereits vorgeschlagener Schaltung die elektrochemische Energie der Sekundärzellen nutzbar gemacht wird, ist es somit notwendig, die Quecksilber-Amalgam-Strömung zwischen Primär- und Sekundärzelle jeder Einheit zweimal derart zu unterbrechen, daß die Amalgamelektroden der Primär- und Sekundärzelle jeder einzelnen Einheit nicht elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dieser Nachteil einer elektrischen Unterbrechung der Quecksilber-Amalgam-Strömung wird durch die im nachfolgenden beschriebene Erfindung vermieden.However, the latter circuit has the disadvantage that the mercury amalgam electrodes in a unit primary-secondary cell of the primary and secondary cells are at different electrical potentials. Of the The corresponding potential difference is equal to the voltage of the unit primary-secondary cell. At the Operation of a chlor-alkali electrolysis system in which, according to the circuit already proposed, the electrochemical Energy of the secondary cells is harnessed, it is thus necessary to flow the mercury amalgam to interrupt twice between the primary and secondary cell of each unit in such a way that that the amalgam electrodes of the primary and secondary cells of each individual unit are not are electrically connected to each other. This disadvantage of an electrical interruption in the flow of mercury amalgam is avoided by the invention described below.

Der Erfindungsgedanke beruht darauf, daß der an sich bekannte Nebenschluß, der unter Umgehung der Sekundärzelle von einer anodischen Zusatzelektrode der Primärzelle ausgeht, nicht — wie vorgeschlagen — innerhalb einer Einheit Primär-Sekundär-Zelle verläuft, sondern von einer Einheit Primär- Sekundärzelle zu einer benachbarten anderen Einheit gelegt wird.The idea of the invention is based on the fact that the known shunt, bypassing the Secondary cell starts from an anodic additional electrode of the primary cell, not - as suggested - runs within a unit primary-secondary cell, but is placed from one unit primary-secondary cell to an adjacent other unit will.

Es wird daher ein Schaltung zur Abstimmung der Stromstärken in den Primär- und Sekundärzellcn SchaltungThere is therefore a circuit for matching the currents in the primary and secondary cells circuit

zur Abstimmung der Stromstärkento match the currents

in den Primär- und Sekundärzellenin the primary and secondary cells

einer Chloralkali-Elektrolysieranlagea chlor-alkali electrolyzer

Anmelder:Applicant:

Farbwerke Hoechst AktiengesellschaftFarbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,formerly Master Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45Frankfurt / M., Brüningstr. 45

Dr. Heinrich Voit, Augsburg,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Heinrich Voit, Augsburg,
has been named as the inventor

einer Chloralkali-Elektrolysieranlage vorgeschlagen, bei der eine anodische Zusatzelektrode der jeweiligen Primärzelle unter Umgehung der entsprechenden Sekundärzelle im Nebenschluß mit dem entsprechenden, den gesamten Elektrolysierstrom führenden Teil verbunden ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß bei mindestens einer Einheit Primär-Sekundär-Zelle alle Anoden der Primärzelle direkt mit der äußeren Gleichstromquelle, die den Elektrolysierstrom liefert, verbunden sind und daß bei den Primär- und Sekundärzellen der übrigen Einheiten der an sich bekannte, jeweils notwendige Nebenschluß von der anodischen Zusatzelektrode der Primärzelle einer Einheit zu der Primärzellenkathode einer anderen Einheit führt.proposed a chlor-alkali electrolyzer, in which an anodic additional electrode of the respective primary cell bypassing the corresponding one Secondary cell in shunt with the corresponding part carrying the entire electrolysis current is connected, which is characterized in that at least one unit primary-secondary cell all Anodes of the primary cell directly with the external direct current source, which supplies the electrolyzing current, are connected and that in the primary and secondary cells of the other units the known, each necessary shunt from the anodic additional electrode of the primary cell of a unit to the Primary cell cathode of another unit leads.

Hierbei ist es vorteilhaft, daß das Primärzellenanodenpotential der Einheit, von der der Nebenschluß ausgeht, möglichst wenig — vorzugsweise um die Sekundärzellenspanung — verschieden ist von dem Primärzellenkathodenpotential der benachbarten Einheit, zu der der Nebenschluß führt.It is advantageous here that the primary cell anode potential of the unit from which the shunt originates, As little as possible - preferably by the secondary cell voltage - is different from the primary cell cathode potential the neighboring unit to which the shunt leads.

Bei der vorgeschlagenen Schaltung ist eine elektrische Unterbrechung der Quecksilber-Amalgam-Strömung innerhalb einer Einheit Primär-Sekundär-Zelle nicht mehr erforderlich, weil nunmehr dieThe proposed circuit is an electrical interruption of the mercury amalgam flow within a unit primary-secondary cell no longer required because now the

4-5 Quecksilber-Amalgam-Elektroden von Primär- und Sekundärzelle einer Einheit auf Grund der Schaltung automatisch auf gleichem elektrischem Potential liegen.4-5 mercury amalgam electrodes of primary and Secondary cell of a unit automatically have the same electrical potential due to the circuit.

In der Zeichnung ist der einfachste Fall dieserIn the drawing, the simplest case is this

Schaltung dargestellt. A bedeutet die äußere Gleichspannungsquelle, die den Elektrolysierstrom liefert. Die einzelnen Einheiten B_r, bestehend aus je einer Primär- und je einer Sekundärzelle, sind durch gestrichelte, die Primärzellen C_r durch strichpunktierte und die Sekundärzellen D_r durch nicht unterbrocheneCircuit shown. A means the external DC voltage source that supplies the electrolyzing current. The individual units B _r , each consisting of a primary and a secondary cell, are indicated by dashed lines, the primary cells C _r by dash- dotted lines and the secondary cells D _r by uninterrupted lines

809 750/334809 750/334

Umrandungen gekennzeichnet. Die Primärzelle C₁ der ersten Einheit B₁ (der Einheit, deren sämtliche Primärzellenanoden direkt mit dem Pluspol der äußeren Spannungsquelle A verbunden sind) hat keine besondere Zusatzelektrode, die letzte Einheit B_n (die Einheit, deren Primärzellenkathode direkt mit dem Minuspol der äußeren Spannungsquelle A verbunden ist) hat statt einer als elektrochemisches Element wirkenden Sekundärzelle eine kurzgeschlossene Sekundärzelle D_n. Marked borders. The primary cell C _{1 of} the first unit B ₁ (the unit whose primary cell anodes are directly connected to the positive pole of the external voltage source A ) has no special additional electrode, the last unit B _n (the unit whose primary cell cathode is directly connected to the negative pole of the external voltage source A is connected) has a short-circuited secondary cell D _n instead of a secondary cell acting as an electrochemical element .

Die Zusatzelektroden sind mit E_r bezeichnet. Der Index ν deutet wie bei den Primär- und Sekundärzellen die Zugehörigkeit zu der y-ten Einheit an. Vorzugsweise wird je eine Anode der Primärzellen als Zusatzelektrode verwendet. Die Ströme, die durch die Nebenschlußverbindungen F_v und durch die Zusatzelektroden E_v__{i t} fließen, können durch entsprechende Dimensionierung der der Kathode zugewandten Oberflächen der Zusatzelektroden E_{v + ±} variiert werden. Der Hauptteil des Elektrolysierstromes fließt jeweils über die Verbindungsleitung G_v und über die zeichnerisch durch einen längeren dicken Strich zusammengefaßten Anodenf/,, _{+ 1} der Primärzellen C_{v + 1}. Durch die Verbindungsleitungen J, K und L_v fließt der gesamte Elektrolysierstrom.The additional electrodes are labeled E _r. As with the primary and secondary cells , the index ν indicates that it belongs to the y-th unit. One anode of the primary cells is preferably used as an additional electrode. The currents which flow through the shunt connections F _v and through the additional electrodes E _v _ _it can be varied by appropriate dimensioning of the surfaces of the additional electrodes E _{v + ± facing the cathode.} The main part of the electrolyzing current flows in each case via the connecting line G _v _{and via the anodes f / ,, + 1 of} the primary cells C _{v + 1, which are} summarized in the drawing by a longer thick line . The entire electrolyzing current flows through the connecting lines J, K and L _v.

Claims

Patent claims:

1. Circuit for matching the current strengths in the primary and secondary cells of an alkali chloride electrolysis system, in which an additional anodic electrode of the respective primary cell bypassing the corresponding secondary cell connected in shunt with the corresponding part carrying the entire electrolysis current is, characterized in that at least one unit primary-secondary cell all anodes of the primary cell are connected directly to the external direct current source, which supplies the electrolyzing current supplies, are connected and that in the primary and secondary cells of the remaining units the known, necessary shunt of the anodic additional electrode the primary cell of one unit leads to the primary cell cathode of another unit.

2. A circuit according to claim 1, characterized in that the primary cell anode potential of the Unit from which the shunt originates, as little as possible - preferably around the secondary cell voltage - is different from the primary cell cathode potential of the neighboring unit to which the shunt leads.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings