Brevet FR2213804A1 — publié le 19740809

L'invention concerne le domaine du dépôt électrolytique des métaux, plus précisément les cellules cathodiques utilisées dans les électrolyseurs. L'invention peut trouver des applications dans les branches de-l'industrie outil est nécessaire de séparer les compartiments cathodique et anodique par un diaphragme, ou de conduire l'élec- trolyse avec utilisation de membranes pour échange ionique. On connatt déjà une cellule cathodique pour électrdyseur, constitues par une carcasse en plastique anticorrosif, dont les éléments sont réalisés à partir d'un tube creux sur lequel sont fixées deux nervures formant, dans chacune des sections transversales desdits éléments, une portion en cbdneau, et par un diaphragme fixé à ladite carcasse. Cette cellule présente beaucoup d'inconvénients dus à ce que le profil de la section des éléments de la carcasse n a pas une rigidité suffisante, ce dont on se rend compte surtout quand l'électrolyse est réalisée à des températures élevées. La déformation de la carcasse, en particulier la déformation des nervures formant la portion en chéneau, provoque une distortion de la cellule et rend inégales les distances qui séparent les sommets des nervures, ce qui complique l'introduction des supports cathodiques et l'extraction des cathodes de la cellule et, en outre, perturbe le parallélisme des électrodes dans le bain, ce qui entraine un dépot irrégulier de métal sur toute la surface de la cathode, d'où le gauchissement de celle-ci. Il convient aussi de noter que cette construction connue de cellule cathodique n'assure pas l'application étroite du diaphragme contre les parois de la carcasse : entre le diaphragme et les nervures formant la portion en chêneau se trouve une cavité où pénètre.l'éleetrolyte, et comme celui-ci ne circule pas, il se forme des sels solides, ce qui entraîne un étirement du diaphragme et nuit à ses propriétés filtrantes, c'est-à-dire augmente l'écoulement à travers ledit diaphragme, de sorte qu'on est obligé d'augmenter la vitesse d'amenée du catholyte dans la cellule et d'augmenter en conséquence le volume de l'électrolyte devant être débarrassé des impuretés. Encore un inconvénient de cette cellule connue réside dans les difficultés considérables- renconiées pour l'obtention des ébauches des éléments d'une carcasse de profil déterminé car au cours de l'extrusion il est très difficile d'éviter la déformation des ébauches, par suite du refroidissement irrégulier du matériau polymère. Il -s'agissait par conséquent-de créer une cellule cathodique pour électrolyseur, dans laquelle le profil de la section des éléments de la carcasse serait modifié de manière à assurer aussi bien la rigidité nécessaire-desdits éléments que l'application étroite du diaphragme contre la carcasse. Ces problèmes sont résolus du fait que dans une cellule cathodique pour électrolyseur, du type dont la carcasse portant un diaphragme est constitu par des éléments creux et présente sur tout son pourtour une portion en chéneau dont l'ouverture est dirigée vers l'intérieur de la cellule et destinée à recevoir la cathode et à la centrer par rapport au diaphragme, selon l'invention la portion en chéneau est ainsi constituée, par les parois des éléments de la carcasse, que chacune des sections transversales desdits éléments se présente sous forme d'une courbe géométriquement fermée. De cette manière, on arrive à augmenter la rigidité de la cellule cathodique. La construction rigide de la carcasse de la cellule conforme à l'invention permet d'exclure les déformations de la cellule dues au gauchissement des cathodes par suite du dépôt irrégulier du métal au cours de l'électrolyse, et provoquées par les hautes températures ; en outre on peut obtenir, au ours dé l'extrusion, des ébauches qui ne se déforment pas et peuvent être utilisées-pour fabrication de la carcasse. Selon l'invention, des rainures longitudinales sont avantageusement pratiquées sur la surface extérieure de la carcasse pour y fixer le diaphragme. La possibilité de fixer le diaphragme sur deux côtés de la carcasse, sous forme de panneaux distincts, permet de récrire la consommation du tissu dont sont faits les diaphragmes (car en cas d'endommagement du tissu disposé dlun côté de la cellule,. il n'est pas nécessaire de remplacer tout le tissu), de faciliter le remplacement dudit tissu et-de diminuer le volume de travail nécessaire à la fabrication de la cellule. Belon un mode de réalisation de l'invention, la carcasse de la cellule cathodique proposée est fabriquée en polypropylène. L'utilisation du polypropylène, qui est antIcorrosif-et élec tro-solant, pour fabriquer la carcasse, assure un blindage fiable des bords des cathodes et empêche la souillure de l'électrolyte par les impuretés organiques (par exemple par la lignine, en cas d'utilisation du bois comme matériau pour fabriquer la carcasse). D'autres buts et avantages de l'invention apparaitront à. la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple non limitatif de. réalisation de la cellule cathodique proposée, illustré par-le design unique annexé, sur lequel -la figure 1, représente une cellule cathodique conforme à l'invention (vue d'ensemble avec arrachement partiel ) -la figure 2, une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1 à à plus grande échelle). La cellule cathodique. pour- électrolyseur se compose d'une carcasse en U, dont les éléments creux 1 (figurss 1 et 2), sont constituésrtn matériau polymère anticorrosif, (de préférence le polypropylène-, Cette carcasse présente sur tout son pourtour une portion 2, en forme de chéneau (figure 2) dont l'ouverture est orientée vers l'intérieur de la cellule etqui est destiné à recevoir la cathode et à la centrer par rapport au diaphragme 3 (figures 1 et 2) . Celui-ci peut-être fixé à-la carcasse à la présence sur la surface ext-érieure de celle-ci de rainures longitudinales 4 (figure 2). On fixe le diaphragme à la carcasse dans les rainures 4 à l'aide de baguettes (cordons)5. tes rainurs4peuvent avoir différents profils : rond, en queue d'aronde ou tout-autre profil approprie. La portion en chéneau 2 est formée par les parois des éléments 1 de la ;carcasse, chacun de ceux-ci se présentant en chacune de ses sections transversales, sous forme d'une cpurbe géométriquement fermée comprenant la portion en chéneau 2. tes- parois des éléments 1 de la carcasse peuvent être mutuellement parallèles comme représenté sur la figure 1semais peuvent aussi être disposés sous un certain angle l'un par rapport à l'autre. On a constaté, toutefois, qu'en: cas dè parallélisme des parois de la carcasse la tension du diaphragme est plus uniforme et son application contre la carcasse est plus étroite, ce qui empêche la pénétration de l'électrolyte entre le diaphragme et la carcasse et le d Rt de sels solides susceptibles d'entraîner la déformation du diaphragme et. de la carcasse. La cellule cathodique conforme à l'invention 'fonctionne comme suit. Sur nne barre tince)à cathode on suspend le support métallique dans la cellule à égale distance d-e ses parois formées par les diaphragmes 3. té centrage de la cathode dans la cellule est assuré par la portion en chéneau 2. te catholyte est introduit dans la cellule d'en haut.-Son brassage s'effectue de haut en bas grâce à la différence des poids spécifiques du catholyte arrivant dans la cellule et de celui qui y est renfermé. te catholyte passe dans le compartiment anodique à travers le dia -phragme 3. te niveau du catholyte est maintenu plus haut dans la cellule que- dans le compartiment anodique, afin de prévenir l'écoulement d'électrolyte dans le sens opposé. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des mayens décrits ainsique leurs combinaisons, Si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C- T -I O N S. 1. Cellule cathodique pour électrolyseur, du type dont la carcasse portant un diaphragme est formé par des éléments creux et présente sur tout son pourtour une portion en forme de chéneau dont l-'ouverture est dirigée vers l'intérieur de la cellule et qui est destinée à recevoir la cathode et à la centrer par rapport au diaphragme, caractérisé en ce que ladite portion en chéneau est ainsi formée, par les parois des éléments de la carcasse, qu'en chacune de leurs sections transversales lesdits éléments ont la forme d'une courbe géométriquement fermée. 2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que sur la surface extérieure de carcasse sont pratiquées des rainures longitudinales servant à fixer le diaphragme. 3. Cellule selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la carcasse est fabriquée en polypropylène.