Brevet FR2160289A1 — publié le 19730629

La présente invention concerne des perfectionnements aux électroly- seurs destinés à, l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un chlorure alcalin, com- portant un ensemble anodique constitué de plaques anodiques parallUles liées électriquement k une plaque support commune qui leur est perpendiculaire. L'invention sera décrite en se référant aux électrolyseurs destinés à l'électrolyse d'une solution aqueuse mixte du chlorure et du chlorate d'un même métal alcalin pour la fabrication de ce chloratejon notera toutefois que l'inven- tion peut s'appliquer tout aussi bien à certains types particuliers d'électroly seurs destinés à l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un chlorure alcalin pour la fabrication de chlore. Les électrolyseurs pour la fabrication d'un chlorate sont usuellement constitués par une cuve à l'intérieur de laquelle sont placées les anodes et les cathodes dont les formes et la disposition relative sont adaptées pour qu'elles coopèrent. Pans certains de ces électrolyseurs les anodes et les cathodes sont des plaques vétalliques dost la surface totale est fonction de l'inteeeité totale de l'élétrolyseur.Les plaques anodiques, dont chacune correspond à une fraction de cette intensité totale, sont reliées mécaniquement et électriquement à un support métallique commun désis'ié ci-aprks dans le mémère et les relendications par le terse de "support coamun", sur lequel on fixe une barre extérieure d'amenée de cou- rant. Il en est de ^eme des plaques cathodiques. Chaque ensemble, anodique et ca thndique a ainsi, en coupe suivant un plan perpendiculaire aux surfaces d'électrodes, une folie de peigne.Les ensembles cathodique et anodique sont placés de telle sorte que les dents de l'un des pairles s'insèrent entre les dents de l'autre, l'inteaaalle entre la surface d'une électrode et la surface coopérante de l'autre électrode définissant la distance interpolaire qui, pour diverses raisons, doit étre aussi faible et aussi constante que possible. L'emploi d'anodes métalliques au lieu d'anodes en graphite permet de réaliser ces conditions. Usuellement la distance interpolaire est comprise entre 5 et 10 mm. La constitution et la construction du peigne cathodique ne présente pas de difficultés notables car on peut utiliser l'acier ordinaire qui, placé en position cathodique, ne subit pas de corrosion et l'on peut constituer l'ensemble cathodique par soudure des plaques cathodiques individuelles sur un support cofr mun en acier.On recherche pour des rainons d'encombrement, de poids d'appareil et de frais d'installation, une faible épaisseur pour chaque plaque cathodique, par exemple 5 mm. Par contre la construction de l'ensemble anodique présente plus de difficultés, car on ne peut utiliser l'acier, celui-ci ne résistant pas dans ces conditions de travail ; il faut donc utiliser un métal non colrodable dans ces conditions et l'on a songe au titane. Il est cependant cornu que ce métal ne peut pas servir de surface anodique ear il se polarise et l'on a proposé d'en faire un élément supportant la matière anodique elle-même. Il faut alors relier cet élément supportait la matière anodique au support commun qui peut, lui aussi, être en titane.Le titane étant un métal coûteux on cherche à en utiliser le minimum et Iron a proposé pour les éléments de support de matière active des épaisseurs telles que 3 ou 5 fil L'élément en métal noa corrodable revêtu de matière anodique sera désignée ciaprès dans le mémoire et les revendications par "plaque anodique". pour relier mécaniquement et électriquement les plaques anodiques à leur support commun, on a proposé diverses solutions, par exemple, de souder chacune d'elles sur le support commun tout le long d'une arête de leur face d'eitrété, on ne peut en effet, k cause du faible intervalle de deux d'entre elles, les souder le long de chaque arê- te de cette face. 111 tel mode de fixation n'a pas donné satisfactioa car il est difficile lors de son exécution de maintenir d'une façon suffisamment précise la planéité désirée des plaques anodiques.On a aussi proposé de replier à 90 r ex- trémité de chaque plaque anodique et de disposer ces plaques de façon que l'extrd- mité ainsi repliée de chacune d'elles prenne appui sur le support commun par la surface de la partie ainsi repliée. La qualité d'un tel contact électrique dépend de la pression avec laquelle l'extrémité repliée prend appui sur le support cor mun, de la régularité et de la constance de cette pression.Pour assurer cette pression on a proposé d'utiliser des boulons traversant l'ensemble de l'extrémité repliée et de la plaque commune, mais un tel mode de fixation ne donne pas parfaitement satisfaction. D'une part l'épaisseur de l'extrémité repliée est incertaine après l'usinage nécessaire pour obtenir la planéité usuellement exigée pour assurer un bon contact électrique entre les pièces ainsi assemblées. Ensuite la surface de contact avec le support commun est limitée par la faible distance désirée entre 2 plaques anodiques successives ; la quantité de courant transaise par unité de surface de contact peut prendre des valeurs supérieures à celles que l'on peut désirer pour réduire au minimim les chutes de potentiel à ce contact.De plus, entièrement plongés dans le bain d' électrolyse, de tels contacts ne conservent pas leurs qualités initiales et la chute de potentiel qu'ils entrainent augmente rapidement avec le temps. On a proposé de remplacer les boulons par des goujons ou rivets de préférence à tête large enfoncés à force dans des trous borgnes prévus dans le support commun. Mais un tel mode de fixation n'assure pas régulièrement une pression de l'extrémité repliée sur le supposition et d'autre part celle-ci doit avoir une épaisseur nettement plus élevée que la longueur du goujon ou rivet, ce qui est peu économique lorsqu'il est en titane. Le mode de liaison des plaques anodiques à leur support commun lon la présente invention comprend la formation sur ledit support commun d'une saillie en forme de barreau plat, ladite saillie étant constituée en le même métal non corrodable que les plaques anodiques et la face considérée dudit support con- mun, et ayant, dans une direction parallèle aumdites plaques anodiques au moins une surface usinée plane sur laquelle prend appui une desdites plaques anodiques fixée par des éléments de serrage en dit métal non corrodable traversant ladite saillie en forme de barreau et lesdites plaques anodiques associées à ce barreau. Dans un mode de réalisation préféré représenté sur la figure annexée lesdits élé- mente de serrage sont des boulons et lesdites saillies en forme de barreaux sont obtenues par soudure de barreaux en dit métal non corrodable par au soins une de leurs arêtes sur ledit support commun L'inventioa sera à présent décrite en se référant à la figure annexée qui est wn vue en coupe dans un plan perpendiculaire aux plaques anodiques d'un mode de fixation préféré selon la présente invention et dans laquelle 1 représente le support comsn, 2 la saillie en forme de barreau, 3 des plaques anodiques, 4 le boulon de serrage, 5 la soudure du barreau sur le support commun et 6 la surface de contact entre le barreau et une plaque anodique. Dans un mode d'exécution préféré d'un ensemble anodique comportant le mode de fixation selon l'invention on utilise pour constituer le support coppura un même matériau bimétallique comportant du c8té de la fixation des anodes une faible épaisseur de métal non corrodable, par exemple de titane, et sur le reste de l'épaisseur un métal quelconque sur lequel on peut fixer toute barre désirée d'amenée de courant après avoir pris les précautions d'usinage nécessaire pour assurer un bon contact électrique entre les surfaces en regari. Le mode de fixation selon l'invention comporte de nombreux avantages, il est possible si on le désire de souder des bareaux sur le support commun par deux de leurs arêtes car leur dimension dans une direction perpendiculaire à la sur face de la plaque cone est assez faible pour que la deuxieve arête soit accessi ble saigné la présence du barreau voisin préalablement fixé. Entant donné que les barreaux sont relativement larges Cdana une direction perpendiculaire à leur surface de contact avec les plaques anodiques), ils peuvent être usinés avant fixation sans que leur fixation par soudure modifie la planéité nécessaire de ladite surface de contact.Il suffit pour cela que cette largeur soit au moins égale à 1 ca. La surface de contact entre barreaux et plaques anodiques n'est pas limitée du fait de la proximité des deux plaques anodiques successives ; car cette surface se place dans un plan parallèle à celui de la surface des plaques anodiques et il suffit, pour l'augnenter, d'augmenter l'épaisseur des barreau dans une direction perpendiculaire à la surface du support commun. Pour assurer un bon appui des plaques anodiques sur les surfaces en regard des barreaux, il suffit de ne pas angmen- ter inconsidérément l'intervalle entre les trous transversaux pratiqués dans les barreaux et dans les plaques anodiques, donc entre les boulons qui assurent la pression des uns sur les autres. L'ensemble suivant l'i'ventioa permet d'obtenir une grande stabilité dans le temps de la chute de potentiel entre le support commun et la matière anodique active ; car la seule zone oW pourraient se produire des infiltrations susceptibles d'augmenter cette chute de potentieL est l'interface barreau-plaque ano- dique. Or le barreau, la plaque anodique et le boulon non corrodable ayant la m & e dilatation se trouvent placés dans les mêmes conditions de variation de température. Un avantage de la présente invention est igaLement la commodité de recharge des anodes en matière active, la fixation par boulons étant facilement démontable. 1. Pans use cellule pour l'électrolyse de solutions aqueuses contenant un chlorure d'un métal alcalin et comportant un ensemble anodique constitué drun support commun dont une face au moins est en métal non corrodable dans le bain d'élec- trolyse considéré et des plaques anodiques liées électriquement à ladite face en dit métal non corrodable, le mode de liaison dudit support commun et desdites plaques anodiques cooeprenant la formation dtuse saillie en forme de barreau sur ladite face dit support commun constituée en ledit métal non cortodable et ayant dans use direction parallèle auxdites plaques anodiques au moins une sur face usiné. plane sur laquelle prend appui une desdites plaques anodiques fixée par des éléments de serrate en dit métal non cortodablc et traversant ladite saillie en forme de barreau et lesdites plaques anodiques associées à ce barreau. 2. Un dispositif selon la revendication 1 dans lequel lesdits éléments de serrage sont des boulons. 3. Un dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel ledit support commun est une pince bimétallique dont la partie supportant lesdites saillies en fore de barreaux est use feuille mince en dit létal non corrodable. 4. Un dispositif selon lune des revendications I à 3 dans lequel ledit métal non corrodable est le titane. 5. Un dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel lesdits barreaux forant lesdites saillies sont soudés par au moins une de leurs arêtes sur ledit support commun. 6. Lutilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 pour la fabrica tion des chlorates alcalins. 7. L'utilisation dcun dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 pour la fabri cation du chlore.