NO309432B1 - Anode-katodeanordning for aluminiumproduksjonsceller og fremgangsmåte for drift derav - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse angår en anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning som omfatter en eller flere anode-katode elektrodeanordningenheter, og fremgangsmåte for drift derav, for produksjon av aluminium ved elektrolyse av alumina oppløst i smeltet halogenidelektrolytt.

Oppfinnelsens bakgrunn

Teknologien for produksjon av aluminium ved elektrolyse av alumina, oppløst i smeltede kryolittholdige salter, ved temperaturer rundt 950°C er mer enn ett hundre år gammel.

Denne prosess som ble unnfanget nesten samtidig av Hall og Heroult, har ikke utviklet seg som mange andre elektrokjemiske prosesser. Det er vanskelig å forstå hvorfor til tross for den voldsomme vekst i den samlede produksjon av aluminium som i løpet av femti år har øket nesten ett hundre ganger, prosessen og cellekonstruksjonen ikke har undergått noen stor endring eller forbedring.

Elektrolysecelletrauet er typisk laget av en stålmantel som er forsynt med en isolerende foring av ildfast materiale dekket av antrasittbaserte karbonblokker langs veggen og på cellegulvbunnen som virker som katode og til hvilken den negative pol til en likestrømskilde er tilkoplet ved hjelp av stållederstenger lagt inn i karbonblokkene.

Anodene lages fremdeles av karbonholdig materiale og må erstattes etter noen få uker. Arbeidstemperaturen er fremdeles ca. 950°C for å ha en tilstrekkelig høy aluminaoppløselighet og oppløsningshastighet som hurtig avtar ved lavere temperaturer.

De karbonholdige materialer anvendt i Hall-Heroult-celler som anode og som celleforing er med visshet ikke ideelle for motstand under de eksisterende ugjest-milde arbeidsbetingelser.

Anodene har en meget kort levetid på grunn av at under elektrolyse kombinerer oksygenet som skulle ha blitt utviklet på anodeflaten, med karbonet under dannelse av C02 og små mengder av CO. Det virkelige forbruk av anoden er ca. 450 kg/tonn produsert aluminium, mer enn 1/3 høyere enn den teoretiske mengde på 355 kg/tonn som overensstemmer med den støkiometriske reaksjon.

Katodebunnens karbonforing har en nyttig levetid på noen få år, hvor-etter driften av hele cellen må stanses og cellen fores på ny med store omkostninger. Til tross for en aluminiumdam som har en tykkelse på mer enn 20 mm som opprettholdes over katoden, kan nedbrytningen av katodekarbonblokkene ikke unngås på grunn av inntrengning av kryolitt og flytende aluminium såvel som innskyting av natriumioner som forårsaker svelling og deformasjon av katodekarbonblokkene og forskyvning av slike blokker.

I tillegg forekommer når cellene bygges opp på ny, problemer med deponering av karbonet som inneholder giftige forbindelser innbefattende cyanider. Celleveggforingens karbonblokker motstår ikke angrep av kryolitt, og et lag av størknet kryolitt må opprettholdes på celleveggen for å forlenge dens levetid.

Den hovedsakelige ulempe skyldes imidlertid den kjensgjerning at uregelmessige elektromagnetiske krefter danner bølger i den smeltede aluminiumdam, og anode-katodeavstanden (ACD = "anode-cathode distance") også betegnet som interelektrodegap (IEG), må holdes på en sikker minimumsverdi på ca. 50 mm for å unngå kortslutning mellom det katodiske aluminium og anoden.

Elektrolyttens høye elektriske resistivitet, som er ca. 0,4 ohm • cm, forårsaker et spenningsfall som alene representerer mer enn 40% av det samlede spenningsfall, med et resulterende energiutbytte som når bare 25% i de mest moderne celler.

Den høye forekomst av energiomkostninger som er blitt en enda større faktor for den samlede produksjonsomkostning for aluminium etter oljekrisen, har minsket veksthastigheten for dette viktige metall.

I den nest største elektrokjemiske industri etter aluminium, nemlig klor-og kaustiskindustrien, tillot oppfinnelsen av dimensjonsstabile anoder (DSA®) som ble utviklet rundt 1970, et revolusjonært fremskritt for klorcelleteknologi, hvilket resulterte i en vesentlig økning i celleenergiutbytte, i cellelevetid og i klor-kaustisk renhet.

Erstatningen av grafittanoder med DSA® økte levetiden til anodene drastisk og reduserte sterkt omkostningene ved å operere cellene. Den hurtige økning i klor-kaustiskveksten stanset bare på grunn av økologiske bekymringer.

I tilfellet med aluminiumproduksjon skyldes forurensning ikke det produserte aluminium, men materialer anvendt for prosessen og den primitive celle-konstruksjon og -drift som har holdt seg de samme i løpet av årene.

Fremskritt er blitt gjort ved operasjon av moderne anlegg i hvilke celler anvendes hvor gassene som stiger opp fra cellene, for en stor del blir oppsamlet og tilstrekkelig vasket og hvor utslippet av sterkt forurensende gasser under produksjonen av karbonanodene blir omhyggelig kontrollert.

Den hyppige utskiftning av anodene i cellene er imidlertid fremdeles en primitiv og ubehagelig operasjon. Dette kan ikke unngås eller sterkt forbedres på grunn av størrelsen og vekten til anoden og den kjensgjerning at katoden er dannet av cellegulvet og ikke kan fjernes under celleoperasjonen. Nylig er fremskritt blitt gjort for anode- og katodesammensetningen, primært med utviklingen av ikke-karbon, i det vesentlige ikke-forbrukbare anoder, (NCA = "non-consumable anodes") og katoder (NCC = "non-consumable cathodes"). Levetiden til disse NCA og NCC er ikke desto mindre begrenset, og selv disse elektroder trenger fra tid til annen erstatning eller rekondisj onering.

Bakgrunnsteknikken

US patent 4560448-Sane et al redegjør for en nylig utvikling av salt-smelteelektrolyseceller som angår fremstilling av materialer som er fuktbare av smeltet aluminium. Karbon- eller grafittanodene er imidlertid av tradisjonell konstruksjon uten noe forslag som leder henimot den foreliggende oppfinnelse.

US patent 4681671-Duruz illustrerer en annen forbedring av saltsmelteelektrolyse hvor operasjon ved temperaturer som er lavere enn vanlige, utføres under anvendelse av permanente anoder, f.eks. metall, legering, keramikk eller en metall-keramikkompositt som redegjort for i europeisk patentsøknad nr. 0030834 og US patent 4397729. Selv om forbedret operasjon oppnås ved lavere temperaturer, forekommer intet forslag angående den foreliggende oppfinnelses gjenstand.

PCT søknad WO89/06289 - La Camera et al befatter seg med saltsmelteelektrolyse hvor oppmerksomhet rettes mot en elektrode som har øket overflateareal. Igjen forekommer det imidlertid ingen redegjørelse som leder henimot den foreliggende oppfinnelse.

De følgende referanser redegjør for flere andre forslag for å forbedre celleoperasjon: europeisk patentsøknad nr. 0308015 de Nora redegjør for en ny strømsamler, europeisk patentsøknad nr. 0308013 de Nora befatter seg med en ny komposittcellebunn, og

europeisk patentsøknad nr.0132031 Dewing tilveiebringer en ny celleforing. Europeisk patentsøknad nr. 0126555 redegjør for en elektrolysecelle og -metode. US patent 4737247 redegjør for apparatur og metode for tilveiebringelse av en støttemekanisme for elektrodeanordninger for produksjon av aluminium.

Selv om de ovenstående referanser antyder fortsatte anstrengelser for å forbedre operasjonen av saltsmelteelektrolyseoperasjoner, befatter ingen seg med eller foreslår den foreliggende oppfinnelse.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen tar sikte på å overvinne problemer som er iboende ved den tradisjonelle operasjon av elektrolyseceller anvendt for produksjon av aluminium via elektrolyse av alumina oppløst i smeltet kryolitt.

Oppfinnelsen tillater en mer effektiv celleoperasjon spesielt ved å modifisere elektrodeutformingen, konstruksjonsmaterialene og ved å benytte en fler-dobbelt-polar celle under anvendelse av en ny metode for å operere celleanordningen for fjerning og fornyet neddykking av en anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning som, i henhold til oppfinnelsen, danner en enkeltanordning. Denne kan fjernes fra cellen som en enhet når som helst anoden og/eller katoden eller noen del av elektrodeanordningen trenger rekondisjonering for å oppnå god celleoperasjon.

Oppfinnelsen foreslår en enkel anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning som innbefatter minst to anordninger av anoder og katoder forbundet med en enkelt kilde for elektrisk likestrøm, idet anordningen er fjernbar eller neddykkbar eller på ny neddykkbar som sådan i den smeltede elektrolytt under operasjon av elektrolysecellen.

Med oppfinnelsen tilveiebringes en anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning som omfatter én eller flere anode-katode elektrodeanordningenheter for produksjon av aluminium ved elektrolyse av alumina oppløst i smeltet halogenidelektrolytt, og som er særpreget ved at materialene som danner anoden og katoden er elektrisk ledende og at overflaten eller belegget til anodene og katodene er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene,

anoden og katoden holdes i avstand fra hverandre med et gap mellom disse, hvor gapet endres litt langs en linje med en vinkel på 90° med hensyn til strømbanen for å balansere spenningsfallet i forskjellige strømbaner og for å opprettholde en jevnere strømtetthet over elektrodenes samlede aktive overflateareal, idet anode-katodegapet opprettholdes ved hjelp av minst ett forbindelseselement laget av et materiale med høy elektrisk, kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet, og

hver enhet kan fjernes fra og på ny neddykkes i den smeltede elektrolytt under operasjonen av anordningen for produksjon av aluminium når som helst anoden eller katoden eller noen del av elektrodeanordningen trenger å rekondisjoneres for effektiv celleoperasjon.

Med oppfinnelsen tilveiebringes også en fremgangsmåte for å operere en anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning som omfatter én eller flere anode-katode elektrodeanordningenheter for produksjon av aluminium ved elektrolyse av alumina oppløst i smeltet halogenidelektrolytt, og fremgangsmåten er særpreget ved at materialene som danner anoden og katoden er elektrisk ledende og at overflaten eller belegget til anodene og katodene er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene, idet anoden og katoden holdes i avstand fra hverandre med et konstant gap mellom disse, idet hver enhet er fjernbar fra og på ny neddykkbar i den smeltede elektrolytt under operasjon av anordningen for produksjonen av aluminium, hvor fremgangsmåten omfatter de trinn at

en hvilken som helst av de nevnte enheter fjernes under operasjon av den fler-dobbelt-polare celle når som helst anoden eller katoden eller en hvilken som helst del av den nevnte enhet trenger å rekondisjoneres for effektiv celleoperasjon, og

idet enheten neddykkes på ny etter rekondisjonering i montasjen for å fortsette normale arbeidsbetingelser.

Oppfinnelsen angår spesielt en anode-katode dobbelt-polar elektrodemontasje (montasje og anordning er å oppfatte som synonymer) som danner et anode-katodeelektrodemontasjesystem eller -enhet med en ny utformning for anvendelse i multi-dobbelt-polare celler eller kontinuerlige dobbelt-polare utformninger for produksjon av aluminium ved elektrolyse av alumina oppløst i kryolittbaserte smeltede salter.

I denne montasje er anode- og katodematerialene elektrisk ledende, og deres overflate eller belegg er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot de respektive elektrolyseprodukter. Anode-katodeavstanden opprettholdes i det vesentlige konstant, og anoden og katoden holdes sammen ved hjelp av forbindelseselementer laget av et materiale med høy elektrisk, kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet, hvorved fjerning fra og på ny neddykking i den smeltede elektrolytt for en dobbelt-polar elektrodeanordning tillates under operasjon av den multi-dobbelt-polare celle for produksjon av aluminium når som helst anoden og/eller noen del av elektrode-montasjeenheten kan trenge å bli rekondisjonert for å oppnå effektiv celleoperasjon.

I anode-katode dobbelt-polare elektrodeanordninger kan anoden og katodeoverflatene ha en i det vesentlige parallell utformning, hvorved strømtettheten over gapet blir fullstendig balansert. På den annen side kan anode-katodegapet endres litt langs en linje med en vinkel på 90° med hensyn til strømbanen for å balansere spenningsfallet i forskjellige strømbaner og for således å opprettholde en mer jevn strømtetthet over hele det aktive overflateareale til elektrodene. Linjene for strømbane kan selvfølgelig endres slik at de vil være med en hvilken som helst vinkel til den horisontale eller vertikale retning, dvs. i det vesentlige vertikale, i det vesentlige horisontale eller med en vinkel i forhold til vertikalen.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å anvende en pakke, dvs. flere anoder og katoder i avstand fra hverandre og forbundet ved hjelp av en egnet elektrisk isoleringsanordning, så som en stang eller isolerende lag. Antallet av anode-katode-kombinasjoner i en pakke kan varieres etter ønske, og generelt betraktes fra 4 til 100 som praktisk.

De elektriske kontakter i slike dobbelt-polare elektrodemontasjeenheter eller -pakker kan ha forskjellige utformninger. For eksempel kan de elektriske kontakter til anoden og katoden for den dobbelt-polare elektrodemontasjeenhet begge være anordnet fra toppen av den multi-dobbelt-polare elektrodemontasjeenhet, og den til katoden kan være anordnet fra bunnen.

I den dobbelt-polare elektrodemontasjeenhet kan anodene være laget av porøst materiale for å oppnå større aktivt overflateareal og bedre utvikling av den produserte gass.

På lignende måte kan den dobbelt-polare elektrodemontasjeenhet inneholde katoder laget av porøse materialer for å oppnå bedre drenering av det produserte aluminium. I virkeligheten kan porøse materialer anvendes for anodene, katodene og/eller for de ikke-ledende forbindelser for å oppnå bedre kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet.

Gassutviklingen og dens styrte fortrengning blir med fordel utnyttet for å oppnå bedre elektrolyttsirkulasjon i rommet mellom de aktive anode- og katodeoverflater.

I tillegg kan anodene for den anode-katode dobbelt-polare elektrodemontasjeenhet være laget av ikke-karbon, i det vesentlige ikke-forbrukbare ildfaste materialer som er motstandsdyktige mot elektrolytten, mot det produserte oksygen og mot andre gasser, damper og rør som er til stede i cellen. Slike ildfaste materialer kan normalt velges fra gruppen bestående av metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyborider, oksider, oksyfluorider, keramikker, cermeter og blandinger derav. Anodematerialene kan også være laget fra metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og/eller metalloksyforbindelser som primært inneholder minst ett av nikkel, kobolt, aluminium, kobber, jern, mangan, sink, tinn, krom og litium og blandinger derav. Oksider og oksyfluorider, borider, keramikker og cermeter som primært inneholder minst ett av sink, tinn, titan, zirkonium, tantal, vanadium, litium, cerium, jern, krom, nikkel, kobolt, kobber, yttrium, lantanider og mischmetaller og blandinger derav kan også anvendes. Vedhengende ildfaste belegg kan være belagt på anoder som omfatter en elektrisk ledende struktur.

Katodene kan være laget av eller belagt med et med aluminium fuktbart tungtsmeltelig hardmetall (RHM = "refractory hard metal") med liten eller ingen mulighet for angrep av smeltet kryolitt. Det ildfaste harde materiale kan være borider av titan, zirkonium, tantal, krom, nikkel, kobolt, jern, niob og/eller vanadium. Katoden kan således omfatte et karbonholdig materiale, ildfast keramikk, cermet, metall, metallegering, intermetallisk forbindelse eller metalloksyforbindelse med et vedhengende ildfast belegg laget av et av aluminium fuktbart tungtsmeltelig hardmetall (RHM). Det karbonholdige materiale vil kunne være et antrasittbasert materiale eller karbon eller grafitt.

Dopemidler kan tilsettes til anode- og katodematerialene for å forbedre deres tetthet, elektriske konduktivitet, kjemiske og elektrokjemiske motstandsdyktighet og andre karakteristika.

Samtlige av de ovennevnte materialer kan fremstilles ved mikropyretiske reaksjoner beskrevet i et tidligere US patent 5310476, hvis innhold her er inkorporert ved hjelp av henvisning.

Forbindelsene anvendt for å binde anoden til katoden under dannelse av en enkelt eller en multippel dobbelt-polar anode-katodeelektrodemontasje kan være laget av et hvilket som helst egnet elektrisk ikke-ledende materiale som er motstandsdyktig mot elektrolytten og elektrolyseproduktene. Disse innbefatter silisiumnitrid, aluminiumnitrid og andre nitrider såvel som alumina og andre oksider, og oksynitrider.

Mikropyretiske reaksjoner hvor det startes fra oppslemminger, kan bli metodene for fremstilling av anode-katode dobbelt-polare elektrodemontasje-systemene. Oppslemmingene kan inneholde reaktant- og ikke-reaktanfyllstoffer. Ikke-reaktantfyllstoffene kan inneholde partikkelformige pulvere laget av materialer som kan oppnås ved den mikropyretiske reaksjon.

Mikropyretiske metoder kan anvendes for å danne de dobbelt-polare eller multi-dobbelt-polare montasjer ved en enkelt operasjon.

Multi-dobbelt-polare celler og pakker tas det også sikte på som inneholder to eller flere anode-katode dobbelt-polare enkelte elektrodemontasjeenheter. De multi-dobbelt-polare celler vil kunne ha plater, sylindre eller stenger for å optimalisere spenningsutbyttet og for å arbeide innenfor strømtetthetsbe-grensningene for de anvendte materialer. For eksempel kan anodene være i det vesentlige sylindriske hule legemer, og katodene kan være stenger anbragt inne i slike legemer. Som angitt tidligere kan porøse materialer anvendes. Arbeidsmetoder for slike celler tas det også sikte på med forskjellige utformninger av anoder og katoder i stang-, V-eller sylindrisk form. For eksempel kan anodene ha form av en omvendt V og katodene kan ha form av et prisme anbragt inne i anodene.

Det tas sikte på at alle montasjer skal være omgivelsesmessig overlegne i forhold til herskende konstruksjoner da mengden av C02- og CO-utslipp minimeres for å unngå forurensningsproblemer som forstyrrer atmosfæren og som forsinker vek-sten eller produksjonen av aluminium. Datamaskinovervåkning av elektrodeavstander tas det også sikte på. Samtlige av de her beskrevne montasjer forventes å være neddykkbare og/eller på ny neddykkbare i elektrolytten. En kontinuerlig utskiftnings-strategi for elektrodene tas det også sikte på.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Henvisning gjøres til tegningene, hvor:

Figur 1 er en skjematisk tegning av en saltsmelteelektrolysecelle som illustrerer både en tradisjonell anode og pakker av anoder og katoder under anvendelse av oppfinnelsen. Figur 2 er en skjematisk tegning av en anode-katode dobbelt-polar celle hvor en porøs katode anvendes. Figur 3 er en skjematisk tegning av en annen form for dobbelt-polar celle under anvendelse av en porøs katode. Figur 4 er en skjematisk tegning av en annen anode-katodeutformning. Figur 5 er en skjematisk tegning av en annen utformning hvor det aktive anodeoverflateareal er kontinuerlig erstatningsban.

Detaljert beskrivelse av tegningene

Under henvisning til tegningene er på Figur 1 en

elektrolysecelle 10 vist som inneholder smeltet kryolitt 11 og aluminium 13 og inneholder både en tradisjonell for-brent karbonanode 12 såvel som tre fjernbare anode-katodepakker 14 ifølge oppfinnelsen som omfatter alternerende anoder 16 og katoder 18 som er holdt i avstand fra hverandre ved hjelp av en tverrgående elektrisk isolerende stang 15. Anodene og katodene kan være tett nær hverandre for å forbedre cellespenning og energiutbytte og samlede gode cellearbeidsbetingelser. De fjernbare anode-katodeenheter eller -pakker 14 byr på vesentlig større elektrokjemisk aktive

overflater sammenlignet med for tiden anvendte anoder, så som 12. Dessuten kan den elektrisk isolerende stang 15 være konstruert slik at den kontinuerlig er regulerbar for å sikre optimal avstand og best ytelse.

På Figur 2 er vist en anode-katode dobbelt-polar celle 20 som inneholder smeltet kryolitt 22, aluminium 23 og et anode-katodemontasjesystem 24 som består av en anode 26 og en porøs katode 28 som er skilt fra hverandre ved hjelp av et mekanisk sterkt elektrisk isolerende materiale 27 som er motstandsdyktig mot angrep av smeltet kryolitt. Materialstykkene 27 tjener både som anordning for opphengning av den porøse katode 28 og som avstandsstykker som mellom de mot hverandre vendte anode- og katodeoverflater etterlater et rom som inneholder elektrolytten, eller det isolerende materiale vil kunne danne et porøst diafragma med porer med tilstrekkelig størrelse. Elektrolysesirkulasjon kan igangsettes i anode-katodegapet. Under drift drypper katodisk produsert aluminium gjennom porene i katoden 28 og drypper ned i aluminiumdammen 23.

En foretrukken anode-katode dobbelt-polar elektrodemontasje er som angitt på Figur 3. På Figur 3 er vist en anode-katode dobbelt-polar celle 30 som inneholder smeltet kryolitt 32 og smeltet aluminium 34. Den anode-katode dobbelt-polare enkle elektrodemontasje 36 innbefatter en anode 38 og en porøs katode 40. En eller flere horisontale isolerende stenger 42 skiller anoden 38 og katoden 40 fra hverandre idet katoden 40 har et U-tverrsnitt som vist og er opphengt fra den isolerende stang eller stenger 42. Bemerk at den isolerende stang 42 som holder anoden 38 og katoden 40 sammen, er over kryolitten. Katoden 40 kan også være dannet av materialer som inneholder flere hull.

Figur 4 illustrerer en anode-katodeutforrnning som kan innpasses i en tradisjonell aluminiumproduksjonscelle eller i en celle med fullstendig ny konstruksjon. Ved denne konstruksjon er karbonprismer med omvendt V-form eller kiler 50 tilpasset på en karboncellebunn 52 og fortrinnsvis festet på denne ved hjelp av binding når cellene bygges eller rekonstrueres. Disse karbonkiler 50 har skråe sideplater, for eksempel med en vinkel på ca. 45° til 10° i forhold til vertikalen, og møtes langs en topprygg 54. Kilene 50 er anbragt side-om-side i avstand fra hverandre ved deres bunnen for å gi plass for en grunn dam 56 av aluminium på cellebunnen 52.

Ryggene 54 som kan være avrundet, er samtlige parallelle med hverandre på tvers eller langs cellen og befinner seg i en avstand av flere centimetre under elektrolyttens 58 toppnivå.

Kilenes 50 skråe sideflater kan være belagt med et permanent dimen-sjonsstabilt belegg som lar seg fukte av aluminium, fortrinnsvis et belegg produsert ved hjelp av en mikropyretisk reaksjon. Anvendelsen av mikropyretiske reaksjoner for produksjon av elektroder for elektrokjemiske prosesser, spesielt for aluminiumproduksjon, er gjenstand for de samtidig verserende US patentsøknader SN 07/648165 og SN 07/715/547 hvis innhold her er inkorporert ved henvisning.

Over de katodedannende kiler 50 er anoder 60 innpasset idet hver er dannet av et par med plater som sammen passer inn som et tak over kilene 50, parallelt med kilenes 50 skråe overflater, under tilveiebringelse av en anode-katodeavstand på ca. 10 til 60 mm, fortrinnsvis 15 til 30 mm. Ved deres topper er parene av anodeplater 60 forbundet med hverandre og forbundet med en positiv strømtilførsel. Hull er tilveiebragt henimot toppen av anoden for bedre unnslippelse av den utviklede gass og nyttige elektrolyttsirkulasjon. Anodeplatene 60 er laget av eller belagt med et hvilket som helst egnet ikke-forbrukbart eller i det vesentlige ikke-forbrukbart, elektronisk ledende materiale som er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot anodeelektrolyseproduktet, som normalt er oksygen. For eksempel kan platene ha et metall-, legerings- eller cermetsubstrat som er beskyttet under bruk av et ceriumoksyfluoridbasert beskyttende belegg produsert og/eller opprettholdt ved å opprettholde en konsentrasjon av cerium i elektrolytten, som beskrevet i US patent 4614569.

Andre ildfaste overflater på karbonholdige eller ildfaste stoffer kan produseres ved hjelp av de metoder som er beskrevet i det samtidig verserende US patent 5310476, hvis redegjørelser her er inkorporert ved henvisning.

Nabopar av anodeplater 60 og deres katodekiler 50 monteres sammen som enheter ved hjelp av et tilstrekkelig antall av horisontale stenger 65 av isolerende materiale som er opphengt fra én eller flere sentrale isolerende stendere 67. På denne måte kan hele enheten fjernes fra og erstattes i cellen etter behov.

I alle tilfeller er selvfølgelig strømflyten fra anode til katode gjennom den smeltede kryolitt. Når en anode-katode dobbelt-polar elektrodemontasje ifølge oppfinnelsen anvendes, kan spennings- og energiutbyttet på særpreget måte forbedres fordi anode-katodeavstanden kan minimeres og betydelige antall av montasjer anbringes sammen for å tilveiebringe høyt utbytte samtidig som enkel fjerning av den anode-katode dobbelt-polare elektrodemontasje under celleoperasjonen fra den smeltede elektrolytt og fornyet neddykking i denne tillates.

Da ingen tradisjonell massiv karbonanode er nødvendig, kan elektrode-montasjen ifølge oppfinnelsen ha betydelig lavere vekt enn tradisjonelle anoder. Dessuten er fabrikasjonsmaterialene og konstruksjonsteknikken lett tilgjengelige og kan produseres og anvendes i store mengder under anvendelse av relativt rimelige metoder. Da den anode-katode dobbelt-polare elektrodemontasje kan utformes med forskjellige utformninger, er den tilgjengelig for tilpasning til eksisterende aluminium-produksjonsceller med alle de her angitte fordeler.

Figur 5 illustrerer en annen utførelsesform av oppfinnelsen som viser et celletrau som inneholder kryolitt 72, aluminium 73, en oppad buet katodeseksjon 74 og en tilsvarende nedad buet anode 76. Katoden har en sentral åpning inn i hvilken det produserte aluminium kan drenere. Anoden 76 kan bestå av en fleksibel tråd eller en bunt av fleksible tråder eller den kan være i form av en fleksibel plate. Anoden og katoden er laget av materialer som her tidligere er blitt beskrevet.

Som vist kan anoden 76 erstattes kontinuerlig, f.eks. ved rotasjon, eller med på forhånd bestemte intervaller etter ønske. Den isolerende stang eller hver isolerende stang 75 har i dette tilfelle hull foran anodens bevegelse. Denne utformning kalles den kontinuerlige dobbelt-polare konstruksjon.

Den isolerende stang 75 kan være over eller under kryolittlinjen. Den isolerende stang 75 tjener som styring og holder anoden eller anodene 76 i avstand fra katoden 74. Flere isolerende stenger 75 kan befinne seg på tvers av cellen, og stenger 75 på forskjellige nivåer. Ved hjelp av den sentralt oppadragende stender eller for-lengelse 77 kan de isolerende stenger 75 løftes ut av cellen med dens tilknyttede anoder 76 og katode 74 for vedlikehold etter behov.

Mange av disse kontinuerlige elektrodemontasjer eller -enheter kan plasseres side-om-side i en elektrolysecelle.

Det vil forstås at anode-katodeelektrodemontasjen kan ha andre utformninger, så som sylindriske legemer (eller med et annet formet åpent tverrsnitt) i hvilke f.eks. anodene dannes for å omgi katoder som er massive (eller hule) sylindre eller med annen tverrsnittsform.

Uaktet hvilken utformning som anvendes, kan dessuten anodene og/eller katodene forsynes med kjøleanordninger, f.eks. innvendige fluidkanaler for å inneholde og tillate gjennomstrømning av kjølemidler.

Ved praktisk operasjon av en multi-dobbelt-polar celle for elektrolytisk utvinning av aluminium er det en av fordelene ved oppfinnelsen at én anode-katodeenhet eller en pakke av anode-katoder kan fjernes fra den smeltede kryolitt mens cellen er i drift, og erstattes med en annen anode-katodeenhet eller -pakke. Dette gir en enestående forbedring sammenlignet med tradisjonelle anodeerstatnings-operasjoner i saltsmelteceller. Dessuten tillater den foreliggende oppfinnelse over-våkning av anode-katodeytelse under kontroll av en datamaskin for å tillate automatisk fjerning av en feilaktig anode-katodepakke og automatisk fornyet neddykking av en ny eller renovert anode-katodepakke.

Det er et ytterligere trekk ved oppfinnelsen at anode-katodegapet kan opprettholdes konstant eller gjøres variabelt, f.eks. dersom en senkning av elektrolyttbadets elektriske konduktivitet som forekommer på grunn av endring i elektrolyttbadsammensetningen eller fall i arbeidstemperaturen, helt eller delvis kan kompenseres ved å minske anode-katodegapet innen grenser som er tillatt under hensyntagen til et akseptabelt strømutbytte.

Materialene anvendt for å danne anode-katoden kan være og er fortrinnsvis porøse eller inneholder flere hull.

Anodene er fortrinnsvis i det vesentlige ikke-forbrukbare ildfaste materialer som er motstandsdyktige mot det produserte oksygen og de andre gasser, damper og røk som er tilstede i cellen, og motstandsdyktige mot kjemisk angrep av elektrolytten.

Anvendbare ildfaste materialer innbefatter metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser, metalloksyborider, oksider, oksyfluorider, keramikker, cermeter og blandinger derav. I tilfellet av metallene, metallegeringene, de intermetalliske forbindelser og/eller metalloksyforbindelsene foretrekkes det at kom-ponentmetallene velges fra minst ett av nikkel, kobolt, aluminium, kobber, jern, mangan, sink, tinn, krom, litium og blandinger i en primær mengde, dvs. minst 50 vekt%.

I tilfellet av oksider, oksyfluorider, borider, keramikker og cermeter foretrekkes det at de inneholder en primær mengde, dvs. minst 50 vekt%, av minst ett av sink, tinn, titan, zirkonium, tantal, vanadium, litium, cerium, jern, krom, nikkel, kobolt, kobber, yttrium, lantanider, mischmetaller og blandinger derav.

Katodene kan være dannet av eller belagt med ett av aluminium fuktbart tungtsmeltelig hardmetall (RHM) som har liten eller ingen oppløselighet i aluminium og god motstandsdyktighet mot angrep av smeltet kryolitt. Anvendbare RHM innbefatter borider av titan, zirkonium, tantal, krom, nikkel, kobolt, jern, niob og/eller

vanadium.

Anvendbare katodematerialer innbefatter også karbonholdige materialer, så som antrasitt, karbon eller grafitt.

Det foretrekkes at et slikt materiale er belagt med et RHM. Ytterligere informasjon angående RHM-belegg er angitt i den samtidig verserende US patent 5310476 som her er inkorporert ved henvisning.

Anode- og katodematerialene eller i det minste deres overflater kan også inneholde en liten, men effektiv mengde av et dopemiddel, så som jernoksid, litiumoksid eller ceriumoksid, for å forbedre deres tetthet, elektriske konduktivitet, kjemiske og elektrokjemiske motstandsdyktighet og andre karakteristika.

Henvisning gjøres nå til to eksempler på spesifikke utførelsesformer av oppfinnelsen.

Eksempel 1

En celle med den nye utformning vist på Figur 1 ble kjørt i et lite bad inneholdende smeltet kryolitt ved 960°C. Anodeplatematerialet var laget av en nikkellegering, og katodeplaten var laget av antrasitt belagt med et TiB2-belegg. Anode- og katodeavstanden i den dobbelt-polare utformning ble holdt på 10 mm. Cellespenningen var 3,1 V ved en strøm på 1 amp. som gir en strømtetthet på 0,7 amp./cm . Den anode-katode dobbelt-polare montasje fjernes etter 4 timer, renses for å regenerere en fersk anodeoverflate, gapet reguleres til 10 mm, og montasjen neddykkes på ny. Cellespenningen vender tilbake til den opprinnelige verdi på 3,1 V ved den samme strøm. Prøven med fjerning og ytterligere fornyet neddykking ble ut-ført 24 ganger for å fastslå konseptet med den dobbelt-polare celle. Den isolerende stang ved denne prøve var laget av alumina.

Eksempel 2

En elektrodemontasje med utformningen ifølge Figur 3 ble laget og prøvet som en anode-katode dobbelt-polar elektrodemontasje. Anoden var en massiv blokk av nikkelaluminid, og den porøse katode var laget av TiB2. Stabile og konstante betingelser ble notert ved en strømtetthet på 0,7 amp./cm med et gjennomsnittlig anode-katodegap på 15 mm. Dette system ble fjernet og på ny neddykket én gang hver time i 24 timer, og en stabil og konstant cellespenning på 3,4 V ble målt hver gang. Den isolerende stang ved denne prøve var laget av alumina.

Som konklusjon har det blitt vist at nye anode-katode dobbelt-polare montasjer er mulige og fordelaktige.

Claims (48)

1. Anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning (10) som omfatter én eller flere anode-katode elektrodeanordningenheter (14) for produksjon av aluminium (13) ved elektrolyse av alumina oppløst i smeltet halogenidelektrolytt (11), karakterisert ved at materialene som danner anoden (16) og katoden (18) er elektrisk ledende og at overflaten eller belegget til anodene og katodene er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene, anoden og katoden holdes i avstand fra hverandre med et gap mellom disse, hvor gapet endres litt langs en linje med en vinkel på 90° med hensyn til strømbanen for å balansere spenningsfallet i forskjellige strømbaner og for å opprettholde en jevnere strømtetthet over elektrodenes samlede aktive overflateareal, idet anode-katodegapet opprettholdes ved hjelp av minst ett forbindelseselement laget av et materiale med høy elektrisk, kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet (15), og hver enhet (14) kan fjernes fra og på ny neddykkes i den smeltede elektrolytt (11) under operasjonen av anordningen (10) for produksjon av aluminium når som helst anoden eller katoden eller noen del av elektrodeanordningen trenger å rekondisjoneres for effektiv celleoperasjon.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de elektriske kontakter til anoden og katoden for den dobbelt-polare elektrodeanordningsenhet begge er laget fra toppen av den fler-dobbelt-polare celle.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den elektriske kontakt til anoden for den dobbelt-polare elektrodeanordningenhet er laget fra toppen og den til katoden er laget fra bunnen.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene er laget av porøst materiale for derved å tilveiebringe øket aktivt overflateareal for mer effektiv utvikling og fjerning av den produserte gass og dens styrte fortrengning for å befordre elektrolyttsirkulasjon i rommet mellom anodens og katodens aktive overflater og for forsterket kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de ikke-ledende forbindelser (25 eller 27) er laget av porøse materialer for å forsterke kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene (60) er laget av ikke-karbon, i det vesentlige ikke-forbrukbare ildfaste materialer som er motstandsdyktige mot elektrolytten, mot det produserte oksygen og mot andre gasser, damper og røk som er tilstede i cellen, og valgt fra gruppen bestående av metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser, metalloksyborider, oksider, oksyfluorider og andre metalloksyforbindelser, keramikker, cermeter og blandinger derav, idet de nevnte metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyforbindelser i det vesentlige består av nikkel, kobolt, aluminium, kobber, jern, mangan, sink, tinn, krom og litium og blandinger derav, og idet de nevnte oksyborider, oksider, oksyfluorider og andre oksyforbindelser, keramikker og cermeter i det vesentlige består av sink, tinn, titan, zirkonium, tantal, vanadium, litium, cerium, jern, krom, nikkel, kobolt, kobber, yttrium, lantanider og mischmetaller og blandinger derav.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene (60) omfatter en elektrisk ledende struktur og et vedhengende ildfast belegg valgt fra gruppen bestående av metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyborider, oksider, oksyfluorider og metalloksyforbindelser andre enn metalloksyborider, keramikker, cermeter og blandinger derav, idet de nevnte metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyforbindelser i det vesentlige består av nikkel, kobolt, aluminium, kobber, jern, mangan, sink, tinn, krom og litium og blandinger derav, og idet de nevnte oksyborider, oksider, oksyfluorider og andre oksyforbindelser, keramikker og cermeter i det vesentlige består av sink, tinn, titan, zirkonium, tantal, vanadium, litium, cerium, jern, krom, nikkel, kobolt, kobber, yttrium, lantanider og mischmetaller og blandinger derav.

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at katodene (50) er laget av eller belagt med et av aluminium fuktbart tungtsmeltelig hardmetall (RHM) som er motstandsdyktig mot angrep av smeltet kryolitt, idet det nevnte RHM er et borid av et metall valgt fra gruppen bestående av titan, zirkonium, tantal, krom, nikkel, kobolt, jern, niob og vanadium og blandinger derav.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at katoden er valgt fra gruppen bestående av et karbonholdig materiale, ildfaste keramikker, cermet, metall, metallegering, intermetallisk forbindelse og metalloksyforbindelse og et vedhengende ildfast belegg laget av det av aluminium fuktbare tungtsmeltelige hardmetall (RHM).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at det karbonholdige materiale er valgt fra gruppen bestående av antrasitt, karbon og grafitt.

11. Anordning ifølge krav 6 eller 8, karakterisert ved at dopemidler er tilsatt til de ildfaste materialer anvendt for å forbedre deres tetthet, elektriske konduktivitet, kjemiske og elektrokjemiske motstandsdyktighet.

12. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at koplingen (15 eller 27) er laget av et elektrisk ikke-ledende materiale som er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene, idet materialet er valgt fra gruppen bestående av silisiumnitrid, aluminiumnitrid, nitrider som er andre enn silisium- og aluminiumnitrid, alumina, oksider som er andre enn alumina og oksynitrider.

13. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at minst én av anoden, katoden og koplingselementet for den anode-katode dobbelt-polare anordning er laget av eller belagt med et ildfast materiale oppnådd ved mikropyretisk selvunderholdt reaksjon.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at den mikropyretiske reaksjon er utført under anvendelse av oppslemminger.

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at oppslemmingene inneholder reaktanter og ikke-reaktantfyllstoffer.

16. Anordning ifølge krav 15, karakterisert ved at ikke-reaktantfyllstoffene inneholder partikkelformige pulvere laget av materialer oppnåelige ved den mikropyretiske reaksjon.

17. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at alle anoder og alle katoder er parallellkoplet på innsiden eller utsiden av cellen.

18. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene og katodene har form av plater.

19. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene er i det vesentlige sylindriske hule legemer og at katodene er stenger anbragt på innsiden av slike legemer.

20. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene har form av en omvendt V og at katodene har form av et prisme anbragt på innsiden av anodene.

21. Fremgangsmåte for å operere en anode-katode dobbelt-polar elektrodeanordning (10) som omfatter én eller flere anode-katode elektrodeanordninger (14) for produksjon av aluminium (13) ved elektrolyse av alumina oppløst i smeltet halogenidelektrolytt (11), karakterisert ved at materialene som danner anoden (16) og katoden (18) er elektrisk ledende og at overflaten eller belegget til anodene og katodene er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene, idet anoden og katoden holdes i avstand fra hverandre med et konstant gap mellom disse, idet hver enhet er fjernbar fra og på ny neddykkbar i den smeltede elektrolytt under operasjon av anordningen for produksjonen av aluminium, hvor fremgangsmåten omfatter de trinn at en hvilken som helst av de nevnte enheter fjernes under operasjon av den fler-dobbelt-polare celle når som helst anoden eller katoden eller en hvilken som helst del av den nevnte enhet trenger å rekondisjoneres for effektiv celleoperasjon, og idet enheten neddykkes på ny etter rekondisjonering i anordningen for å fortsette normale arbeidsbetingelser.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at den omfatter det ytterligere trinn at enhver senkning av badets elektriske konduktivitet på grunn av endring i badsammensetningen eller senkning av arbeidstemperaturen kompenseres i det minste delvis ved å minske anode-katodegapet i en grad for å opprettholde et akseptabelt strømutbytte.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at den omfatter det ytterligere trinn at utslippet av C02 elimineres eller reduseres sterkt.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at den omfatter det ytterligere trinn at arbeidsbetingelsene for de nevnte enheter reguleres ved datastyrt kontroll og at fjerningen av hvilke som helst av de nevnte enheter som krever rekondisjonering, blir automatisk utført.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at hver av de nevnte enheter omfatter minst to anoder og minst én katode som er forbundet med hverandre for å tillate elektrisk strømflyt mellom disse.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at anordningen omfatter minst to enheter.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anoden for hver av de nevnte enheter er forsynt med kjøleanordning, eller katoden er forsynt med kjøleanordning, eller katoden for hver av de nevnte enheter er forsynt med kjøleanordning, eller anoden og katoden er begge forsynt med kjøleanordning.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 28, karakterisert ved at det aktive anodeoverflateareal for hver av de nevnte enheter er kontinuerlig utskiftningsbart (76) under operasjonen av enheten.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anoden og katoden for hver av de nevnte enheter holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av minst ett koplingselement (15 eller 27) med et i det vesentlige konstant gap mellom disse, idet anoden og katoden er laget av eller belagt med elektrisk ledende materialer som er motstandsdyktige mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene, og idet koplingselementet er laget av materiale med høy elektrisk, kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at de elektriske kontakter til anoden og katoden for den dobbelt-polare elektrodeanordningenhet begge er laget fra toppen av den fler-dobbelt-polare celle.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at den elektriske kontakt til anoden for den dobbelt-polare elektrodeanordning er laget fra toppen og at den til katoden er laget fra bunnen.

3 2. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anodene er laget av porøst materiale for derved å tilveiebringe øket aktivt overflateareal, for mer effektiv utvikling og fjerning av den produserte gass og dens styrte fortrengning for å befordre elektrolyttsirkulasjon i rommet mellom de aktive anode- og katodeoverflater og for øket kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet.

3 3. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at de ikke-ledende koplinger er laget av porøse materialer for å øke kjemisk og mekanisk motstandsdyktighet.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anodene (60) er laget av ikke-karbon, i det vesentlige ikke-forbrukbare ildfaste materialer som er motstandsdyktige mot elektrolytten, mot det produserte oksygen og mot andre gasser, damper og røk som er tilstede i cellen, valgt fra gruppen bestående av metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser, metalloksyborider, oksider, oksyfluorider og andre metalloksyforbindelser, keramikker, cermeter og blandinger derav, idet de nevnte metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyforbindelser i det vesentlige består av nikkel, kobolt, aluminium, kobber, jern, mangan, sink, tinn, krom og litium og blandinger derav, og idet de nevnte oksyborider, oksider, oksyfluorider og andre oksyforbindelser, keramikker og cermeter i det vesentlige består av sink, tinn, titan, zirkonium, tantal, vanadium, litium, cerium, jern, krom, nikkel, kobolt, kobber, yttrium, lantanider og mischmetaller og blandinger derav.

3 5. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anodene omfatter en elektrisk ledende struktur og et vedhengende ildfast belegg valgt fra gruppen bestående av metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyborider, oksider, oksyfluorider og metalloksyforbindelser som er andre enn metalloksyborider, keramikker, cermeter og blandinger derav, idet de nevnte metaller, metallegeringer, intermetalliske forbindelser og metalloksyforbindelser i det vesentlige består av nikkel, kobolt, aluminium, kobber, jern, mangan, sink, tinn, krom og litium og blandinger derav, og idet de nevnte oksyborider, oksider, oksyfluorider og andre oksyforbindelser, keramikker og cermeter i det vesentlige består av sink, tinn, titan, zirkonium, tantal, vanadium, litium, cerium, jern, krom, nikkel, kobolt, kobber, yttrium, lantanider og mischmetaller og blandinger derav.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at katodene (50) er laget av eller belagt med et av aluminium fuktbart tungtsmeltelig hardmetall (RHM) som er motstandsdyktig mot angrep av smeltet kryolitt, idet RHM er et borid av et metall valgt fra gruppen bestående av titan, zirkonium, tantal, krom, nikkel, kobolt, jern, niob og vanadium og blandinger derav.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at katoden er valgt fra gruppen bestående av et karbonholdig materiale, ildfaste keramikker, cermet, metall, metallegering, intermetallisk forbindelse og metalloksyforbindelse og et vedhengende ildfast belegg laget av det av aluminium fuktbare tungtsmeltelige hardmetall (RHM).

38. Fremgangsmåte ifølge krav 37, karakterisert ved at det karbonholdige materiale er valgt fra gruppen bestående av antrasitt, karbon og grafitt.

39. Fremgangsmåte ifølge krav 34 eller 36, karakterisert ved at dopemidler tilsettes til de anvendte ildfaste materialer for å forbedre deres tetthet, elektriske konduktivitet, kjemisk og elektrokjemisk motstandsdyktighet.

40. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at koplingen er laget av et elektrisk ikke-ledende materiale som er motstandsdyktig mot elektrolytten og mot elektrolyseproduktene, idet materialet er valgt fra gruppen bestående av silisiumnitrid, aluminiumnitrid, nitrider som er andre enn silisium- og aluminiumnitrid, alumina, oksider som er andre enn alumina, og oksynitrider.

41. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at den i det minste ene av anoden, katoden og koplingselementet er laget av eller belagt med et ildfast materiale oppnådd ved mikropyretisk selvunderholdt reaksjon.

42. Fremgangsmåte ifølge krav 41, karakterisert ved at den mikropyretiske reaksjon er utført under anvendelse av oppslemminger.

43. Fremgangsmåte ifølge krav 42, karakterisert ved at oppslemmingene inneholder reaktanter og ikke-reaktantfyllstoffer.

44. Fremgangsmåte ifølge krav 43, karakterisert ved atikke-reaktantfyllstoffeneinneholderpartikkelformige pulvere laget av materialer som er oppnåelige ved den mikropyretiske reaksjon.

45. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at alle anoder og alle katoder er parallellkoplet på innsiden eller utsiden av cellen.

46. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anodene og katodene har form av plater.

47. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anodene er i det vesentlige sylindriske hule legemer og at katodene er stenger anbragt inne i slike legemer.

48. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at anodene har form av en omvendt V og at katodene har form av et prisme anbragt inne i anodene.