DE673016C - Verfahren zur Erhoehung der Haltbarkeit von Kohleelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von kohlenstoffhaltigen Elektrodenelementen für elektrolytische Zellen derjenigen Art, bei denen Chlor an den Anöden während des Betriebes frei gemacht wird.

Es ist bekannt, daß Chlor an der Anode frei gemacht wird, wenn eine wässerige Lösung einer Chlorverbindung, NaCl, KCl, HCl usw., elektrolysiert wird, und daß, wenn Graphit oder eine andere kohlenstoffhaltige Substanz für solche Anoden verwendet wird, der Elektrolyt in die Poren der Anoden eindringt oder eintritt und elektrolytisch zersetzt wird, um innerhalb der Poren Clor frei zu machen, welches das Zerfallen oder Zerbröckeln der Elektroden erleichtert. Außerdem wird innerhalb der Poren naszierender Sauerstoff frei gemacht, der ebenfalls zur Verschlechterung der

ao Graphit elektroden beiträgt.

Es ist weiterhin bereits bekannt, Kohleelektroden mit chlorierten Kohlenwasserstoffen, z. B. chloriertem Naphthalin oder chloriertem Leinöl, zu tränken. Paraffin ist

■25 für diesen Zweck aber wenig geeignet, weil es schon bei geringer Wärme flüssig wird.

Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zur Behandlung von Kohleelektrodeelementen zu schaffen, bei dem ein solches Zerfallen oder Zerbröckeln dadurch sicher verhindert wird, daß die Poren der kohlenstoffhaltigen Elektroden mit einem geeigneten Stoff gefüllt werden, der den Elektrolyten daran hindert, die Poren zu durchdringen oder dort einzutreten und der selbst bei einer hohen Temperatur, z. B. von etwa 70⁰ C, nicht herausfiießt. Außerdem bezweckt die Erfindung, Kohleelektrodeelemente herzustellen, die außerordentlich dauerhaft sind und eine große Nutzlebensdauer aufweisen, selbst wenn sie in mit hohen Temperaturen arbeitenden elektrolytischen Zellen verwendet werden, in denen Chlor oder Sauerstoff an den Elektroden frei gemacht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. :,

Die Erfindung baut sich auf der Tatsache auf, daß, wenn ein chloriertes Harz, Öl oder Fett oder eine chlorierte Fettsäure mit konzentrierter Schwefelsäure chemisch behandelt wird, eine Substanz entsteht, die selbst bei einer beträchtlich hohen Temperatur, etwa über 100⁰C, nicht zum Fließen kommt und die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen die zerfressende Wirkung von naszierendem Chlor besitzt. Chloriertes Harz hat für sich ebenfalls eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen die zerfressende Wirkung von naszierendem Chlor und erweicht oder schmilzt nicht bei

der hohen Temperatur, bei welcher gewöhnlich elektrolytische Hochtemperaturzellen betrieben werden.

Als Öle oder Fette werden solche verwendet, welche möglichst viel Glyceride von ungesättigten Fettsäuren enthalten, während es bei der Verwendung von Fettsäuren vorzuziehen ist, eine ungesättigte Fettsäure zu nehmen. Das Öl oder Fett kann .irgendeiner

ίο der folgenden Stoffe sein: Fischöl, Tungöl, Leinöl, Baumwollsamenöl, Yegoma- oder Perillaöl usw.

Zur Ausführung der Erfindung werden die kohlenstoffhaltigen Elektrodenelemente, nachdem sie getrocknet worden sind, in eine? Imprägniervorrichtung von bekannter Bauart angeordnet, und nachdem die Imprägniervorrichtung hermetisch verschlossen ist, wird die Vorrichtung ausgepumpt, um aus den darin befindlichen Elektrodenelementen Luft und andere okkludierte Gase zu entfernen.

Wenn andererseits ein harzartiges Material in festem Zustand verwendet wird, so wird dieses in C Cl₄ oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel gelöst, während Chlorgas in die Lösung eingeblasen wird, bis das Harz nahezu bis auf die Jodzahl Null chloriert ist oder, mit anderen Worten, bis das Harz soweit als möglich chloriert ist. Die Elektrodenelemente werden mit dieser chlorierten Flüssigkeit bei Zimmertemperatur in der nachstehend angegebenen Weise imprägniert, und um eine solche Imprägnierung weiter zu erleichtern, kann zusätzliches Lösungsmittel dieser Flüssigkeit zugegeben werden. Diese Flüssigkeit wird dann in die Imprägniervorrichtung eingebracht, wobei die darin befindlichen Elektrodenelemente in die Flüssigkeit eingetaucht sind, und nachdem die Vorrichtung hermetisch verschlossen ist, wird der Druck darin mittels einer geeigneten bekannten Pumpvorrichtung auf etwa 6 bis 7 Atmosphären erhöht. Mit Hilfe dieses Vorganges werden die Elektrodenelemente mit der Flüssigkeit gut imprägniert. Die Elektrodenelemente werden dann aus der Imprägniervorrichtung herausgenommen und auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes von CCl₁ oder dem sonst verwendeten Lösungsmittel erhitzt, um das letztere zu entfernen, und das chlorierte Harz wird dann in angemessener Weise verfestigt. Falls erforderlich, kann der vorstehend beschriebene Imprägniervorgang wiederholt werden, bis eine fast vollständige Imprägnierung erzielt ist.

Wenn eine bestimmte Art von Flüssigkeit verwendet wird, welche Harz enthält, oder wenn ein Öl oder Fett oder eine Fettsäure benutzt wird, wird Chlorgas in das genannte in flüssigem Zustand befindliche Material geblasen, bis es nahe an die Jodzahl Null,

d. h. soweit wie möglich chloriert ist. Nach dem Chlorierungsvorgang wird die Flüssigkeit auf eine Temperatur von 40 bis 70° C erhitzt, um die Imprägnierung zu erleichtern. Wahlweise kann an Stelle der Erhitzung oder zusätzlich zur Erhitzung ein geeignetes Lösungsmittel der Flüssigkeit zugesetzt werden. Die Flüssigkeit wird dann in die Imprägniervorrichtung eingebracht, in welcher die in Behandlung befindlichen Elektro.denelemente, wie oben angegeben, eingebracht sind, und nachdem die Vorrichtung hermetisch verschlossen worden ist, wird sie an eine Pumpe angeschlossen, um den Innendruck auf etwa 6 bis 7 Atmosphären zu erhöhen, wodurch die erforderliche Imprägnierung gut vonstatten geht. Die Elektrodenelemente werden dann aus der Vorrichtung herausgenommen und dem Trocknungsvorgang unterworfen, wenn, wie vorstehend erwähnt, ein Lösungsmittel verwendet wurde. Diese Trocknung kann durch Erhitzung der Elektrodenelemente auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur oberhalb des Siedeptmktes des verwendeten Lösungsmittels herbeigeführt werden. Die Elektrodenelemente werden dann in konzentrierte Schwefelsäure von vorzugsweise über 6o° Be, z. B. etwa 66° Be, eingetaucht und während mehrerer Tage bei niedriger Temperatur oder während mehrerer Stunden bei einer erhöhten Temperatur darin belassen.

Durch die oben angegebene Behandlung werden die Oberflächenteile des die Poren der Elektrodenelemente füllenden chlorierten Stoffs in eine neue Substanz verwandelt, die selbst bei einer Temperatur oberhalb loo⁰ C nicht zum Fließen gebracht wird und die der zerstörenden Wirkung von naszierendem Chlor und naszierendem Sauerstoff widersteht. Gewünschtenfalls kann die Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure noch verstärkt werden, und zwar entweder dadurch, daß die Eintauchdauer verlängert wird oder dadurch, daß die Temperatur erhöht wird; der chlorierte Stoff, der jede Pore ausfüllt, wird dabei vollständig in die genannte neue Substanz verwandelt. Nach dieser Behandlung werden die Elektrodenelemente mit Wasser gewaschen, worauf sie für den Gebrauch in elektrolytischen Zellen fertig sind.

Obgleich die Umwandlung des jede Pore der Elektrodenelemente füllenden chlorierten Stoffs in die obenerwähnte neue Substanz im ganzen durchgeführt werden kann, hat sich doch herausgestellt, daß es vorzuziehen ist, nur einen Oberflächenteil des jede Pore f üllenden Stoffs umzuwandeln, und zwar wegen der Tatsache, daß ein Zerfallen oder Zerkrümeln der Elektroden schon durch eine solche teilweise Umwandlung in zufriedenstellender Weise verhindert wird, und in-

folgedessen ist es nicht notwendig, den ganzen Stoff umzuwandeln. Die so gebildete verfestigte Substanz besitzt eine angemessen hohe Widerstandsfähigkeit gegen die zerfressende Wirkung von naszierendem Chlor und Sauer-, stoff.

Der durch das Verfahren der Erfindung erzielte technische Fortschritt geht aus dem beiliegenden Kurvendiagramm hervor.

ίο Die Kurve I des Diagrammes zeigt die Lebensdauer von Acheson-Graphitelektroden, die lediglich mit chlorierter Fischölfettsäure imprägniert sind.

Die Kurve II zeigt die Lebensdauer von Acheson-Graphitelektroden, die zunächst mit dem gleichen chlorierten Stoff imprägniert, aber dann gemäß der Erfindung mit konzentrierter Schwefelsäure chemisch behandelt worden sind.

Die bei den Vergleichsversuchen benutzten Elektroden hatten eine anfängliche Größe von etwa 5X18X500x1; sie wurden in einer Alkali-Chlor-Zelle verwendet, die mit einer Stromdichte von 7,6 Amp./dm² bei einer hohen Badtemperatur von 70 bis 75⁰ betrieben wurde.

Aus dem Diagramm geht hervor, daß die nur mit chlorierter Fettsäure ohne Schwefelsäurebehandlung imprägniertenElektroden eine sehr geringe Lebensdauer aufweisen, während die gemäß der Erfindung mit konzentrierter Schwefelsäure nachbehandelten imprägnierten Elektroden eine sehr große Lebensdauer ergeben.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Erhöhung der Haltbarkeit von Kohleelektroden, die mit chlorierten Harzen, Ölen oder Fetten (Fischöl, Tungöl, Leinöl) oder deren Fettsäuren getränkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit'Schwefelsäure über 60, vorzugsweise über 66° Be, nachbehan,-delt werden, bis wenigstens der Oberflächenteil des die Poren füllenden Tränkmittels in einen bei Temperaturen über 7 o° festen und gegen naszierendes Chlor beständigen Stoff übergegangen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen