Brevet FR2504941A1 — publié le 19821105

L'invention concerne une cellule d'électrolyse comportant une cuve dotée d'une entrée et d'une sortie pour l'électrolyte de circulation, cuve dans laquelle sont disposées des électrodes unipolaires, chacune de celles-ci étant constituée de plaques orientées parallèlement et fixées sur un support commun, ces électrodes étant décalées de telle sorte les unes par rapport aux autres que les plaques d'une polarité viennent se loger dans les inters- tices réservés entre les plaques de l'autre polarité et qu'au moins un fais- ceau d'électrodes médianes d'une polarité déterminée, avec arrivée de courant centrale, soit toujours disposé entre deux faisceaux d'électrodes de l'autre polarité. Le document DE-AS 26 45 121 décrit une cellule unipolaire de la caté- gorie citée au début, que l'électrolyte traverse verticalement et qui com- porte un certain nombre de plaques électrodes unipolaires disposées verti- calement Les deux faisceaux d'électrodes extérieurs sont raccordés au pôle négatif d'une source de courant et par conséquent assurent la fonction cathode Ces plaques électrodes extérieures sont fixées verticalement, parallèlement entre elles et à équidistance, sur deux plaques-supports représentant en même temps deux cloisons latérales de la cellule Les plaques-électrodes intérieures, qui représentent le faisceau d'électrodes médianes, sont raccordées au pôle positif d'une source de courant et par conséquent assurent la fonction anode. Les différentes plaques d'anode sont rectangulaires et possèdent deux évidements circulaires disposés symétriquement sur l'axe médian Les plaques d'anode sont équidistantes de deux douilles traversant les évide- ments; elles sont fixées parallèlement entre elles et perpendiculairement aux axes longitudinaux des douilles Les plaques de cathode sont rectan- gulaires et possèdent sur leur bord longitudinal libre deux évidements semi-circulaires disposés de telle sorte que les douilles soient entourées jusqu'à une fente annulaire étroite par la plaque de cathode fixée aux deux plaques-supports opposées. Alors que toutes les pièces cathodiques sont en acier, toutes les pièces à fonction anode sont en titane Les plaques d'anode présentent sur une seule face ou sur leur deux faces la couche d'activation habituel- lement utilisée. Les plaques d'anode sont associées par une ou de préférence plusieurs barres filetées et maintenues par des douilles et des bagues filetées correspondantes Suivant une configuration du faisceau d'électrodes médianes, les douilles filetées présentent des bossages auxquels sont soudées les plaques d'anode de diamètre de perçage correspondant. La cellule d'électrolyse du type connu présente une structure de plaque de cathode n'engendrant aucun problème; les plaques d'anode, par contre (c'est-à-dire le faisceau d'électrodes médianes)sont à l'origine de certains inconvénients, Ainsi, le faisceau d'électrodes médianes comporte un nombre important de pièces vissées o le contact électrique s'établit plus ou moins correctement, qui sont sensibles à la corrosion, donc aux résistances élevées et aux pertes de tension que celle-ci engendre Les longs filetages et l'épaisseur de paroi relativement faible des douilles filetées occasionnent des coits élevés au plan technique de fabrication et diminuent la résistance à la torsion des assemblages Les arrivées concentriques de courant par deux ou trois bornes d'alimentation engendrent obligatoirement des conditions de distribution défavorables des densités de courant sur les plaques - électrodes rectangulaires La forme d'exécution des plaques-électrodes soudées aux douilles filetées à bossage conduit facilement, en raison de la présence des cordons de soudure plusieurs fois concentriques, au gauchissement des plaques d'anode et par conséquent à des écarts dans les distances séparant celle-ci des différentes plaques de cathode. L'invention a pour but de simplifier la construction du faisceau d'électrodes médianes et d'obtenir une répartition uniforme du courant à partir de l'élément par lequel celui-ci arrive. Sur une cellule d'électrolyse de la catégorie citée au début, les dispositions prévues par l'invention résolvent ce problème par le fait que le faisceau d'électrodes médianes est constitué par un certain nombre de plaques-électrodes et d'une plaque d'arrivée de courant ayant sensiblement la longueur des plaques-électrodes et la largeur de la cellule d'électrolyse, que les plaques-électrodes sont, par l'un de leurs grands côtés, soudées à la plaque d'arrivée de courant selon une disposition rappelant celle des dents d'un peigne,que la plaque d'arrivée de courant se raccorde à une cloison latérale de la cuve de la cellule et que la cloison latérale est équipée sur son côté extérieur d'au moins un câble d'arrivée de courant. Une cellule d'électrolyse du type prévu par l'invention présente des avantages essentiels Il n'y a plus dans le faisceau des électrodes médianes d'assemblage vissé, donc plus de points de contact susceptibles d'un mauvais fonctionnement par desserrage Une variation de résistance (et par conséquent une perte de tension) due à une corrosion des contacts ne peut se produire Le nombre des pièces à fabriquer et à usiner par enlèvement de copeaux se trouve considérablement réduits Le courant se répartit uniformément dans les plaques d'anode à partir de l'unique plaque d'arrivée de courant et il ne se produit nulle part de surdensité de courant. La cellule d'électrolyse prévue par l'invention est d'un c 8 ut de fabri- cation avantageux, est moins sensible aux dérangements et conduit, du fait de la réduction de la chute de tension, à un meilleur rendement énergétique. D'autres particularités de l'invention, ainsi que d'autres avantages qu'elle offre, sont présentés dans la description qui suit, illustrée par des figures Celles-ci représentent: Fig 1, une forme d'exécution de la cellule d'électrolyse conforme à l'invention, partie en vue latérale, partie en coupe dans le plan repéré I-I sur la fig 3. Fig 2, une vue de dessus de la cellule d'électrolyse sur la fig 1. Fig 3, une coupe faite dans le plan repéré Il-II sur la fig 1. La cellule d'électrolyse représentée sur la fig 1 comporte une cuve 1 en iitane, un fond 2 allant en se réduisant en forme de tronc de pyramide et un couvercle 3 de même forme Le fond se termine vers le bas en-une tubulure d'entrée 4 Le couvercle se termine vers le haut en une tubulure de sortie pour L'électrolyte, lequel traverse la cellule verticalement de bas en haut Sur la tubulure d'entrée 4 et sur la tubulure de sortie 5, se trouve une bride 6 destinée au raccordement des tuyauteries d'arrivée et de sortie servant à l'électrolyte et aux produits d'électrolyse A l'intérieur de la cuve 1, sont disposés trois faisceaux d'électrodes 7,8,9 dont deux appar- tiennent à la même polarité Les deux faisceaux d'électrodes extérieurs 7, 8 sont, par l'intermédiaire de câbles d'arrivée de courant en cuivre 10, il (fig 2 et 3) raccordés au pôle négatif d'une source de courant et remplissent par conséquent la fonction cathode, alors que le faisceau d'électrodes médianes 9 disposé entre les deux cathodes 7,8 est raccordé par les câbles d'arrivée de courant 12 au pôle positif de la source de courant, jouant ainsi le rôle d'anode. 4 2504941 Le faisceau d'électrodes médianes 9 se présente sous la forme d'un faisceau d'anodes compact composé d'un certain nombre de plaques d'anodes individuelles 13 montées sur une plaque d'arrivée de courant 14 Les faisceaux cathodiques 7,8 sont également constitués de plusieurs plaques d'anodes individuelles 15 Les plaques de cathode sont fixées verticalement sur un côté d'une plaque-support 16; elles sont équidistantes et parallèàl entre elles Les plaques-supports 16 représentent en même temps les cloi- sons latérales de la cuve 1 Elles sont raccordées aux autres parties de la cuve lide façon étanche aux liquides, mais en sont électriquement isolées. Sur les côtés extérieurs des plaques-supports 16, sont fixés les câbles d'alimentation en courant 10,11 Toutes les autres parties de la cuve sont en liaison électrique avec le faisceau d'anodes 9. Les différentes plaques d'anode 13 sont rectangulaires et soudées par leur grand c&té à la plaque d'arrivée de courant 14 Leur espacement est tel que les plaques de cathode 15 puissent s'y intégrer avec l'espacement requis Les plaques de cathode sont sur leur grand c 8 té intérieur également rectilignes, sans évidement, La plaque d'arrivée de courant 14 traverse sur toute la hauteur des électrodes la cellule d'électrolyse, c'est-à-dire que lorsque le courant passe de la plaque d'arrivée de courant aux électrodes, il ne se produit aucune contraction du flux, donc aucune augmentation de la densité de courant. L'invention prévoit dans une de ses formes d'exécution que la face intérieure de la cloison 17 soit également activée, ce qui ajoute une surface d'anode supplémentaire. Selon une forme d'exécution la plaque d'arrivée de courant 14 traverse la cloison latérale 17 et se raccorde à l'extérieur au moins à un câble d'arrivée de courant 12, ou bien la plaque d'arrivée de courant fait saillie vers l'extérieur de la cloison latérale 17 et se raccorde à plusieurs câbles d'arrivée de courant 12 La plaque d'arrivée de courant 14 peut être, au moins dans la zone située à l'intérieur de la cellule, une plaque de cuivre doublée, ceci pour que toutes les parties baignées par l'électrolyte soient protégées. Alors que toutes les pièces cathodiques sont en acier, toutes les pièces d'anode sont en titane Les plaques d'anode reçoivent, sur une face ou sur deux faces, une couche d'activation usuelle La plaque d'arrivée de courant est de préférence une plaque de cuivre partiellement doublée de titane, notamment sur toute sa partie située à l'intérieur de la cellule Dans la zone de la traversée de cloison, le revêtement de titane est soudé à la cuve et étanche aux liquides A l'extérieur de la cuve, la plaque d'arrivée de courant est raccordée à un ou plusieurs conducteurs de courant. REVENDICATIONS 1 Cellule d'électrolyse comportant une cuve dotée d'une entrée et d'une sortie pour l'électrolyte de circulation, cuve dans laquelle sont disposées des électrodes unipolaires, chacune de celles-ci étant constituée de plaques orientées parallèlement et fixées sur un support commun, ces électrodes étant décalées de telle sorte les unes par rapport aux autres que les plaques d'une polarité viennent se loger dans les interstices réservés entre les plaques de l'autre polarité et qu'au moins un faisceau d'électrodes médianes d'une polarité déterminée, avec arrivée de courant centrale, soit toujours disposé entre deux faisceaux d'électrodes de l'autre polarité, caractérisée par le fait que le faisceau d'électrodes médianes ( 9) est constitué par un certain nombre de plaques-électrodes ( 13) et d'une plaque d'arrivée de cou- rant ( 14) ayant sensiblement la longueur des plaques-électrodes et la lar- geur de la cellule d'électrolyse, que les plaques-électrodes ( 13) sont, par l'un de leurs grands côtés, soudées à la plaque d'arrivée de courant ( 14) selon une disposition rappelant celle des dents d'un peigne, que la plaque d'arrivée de courant ( 14) se raccorde à une cloison latérale ( 17) de la cuve ( 1) de la cellule et que la cloison latérale ( 17) est équipée sur son côté extérieur d'au moins un câble d'arrivée de courant ( 12). 2 Cellule d'électrolyse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la plaque d'arrivée de courant ( 14) traverse la cloison latérale ( 17) et qu'elle se raccorde à l'extérieur au moins à un câble d'arrivée de courant ( 12). 3 Cellule d'électrolyse selon la revendication I ou 2, carac- térisée par le fait que la plaque d'arrivée de courant fait saillie vers l'extérieur de la cloison latérale ( 17) et se raccorde à plusieurs câbles d'arrivée de courant ( 12). 4 Cellule d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications I à 3, c" ractérisée parlefait que la plaque d'arrivée de courant ( 14) est, au moins dans la zone située à l'intérieur de la cellule, une plaque de cuivre doublée, ceci pour que toutes les parties baignées par l'électrolyte soient protégées. Cellule d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications I ià 4,ca - ractérisée parle fait que la plaque d'arrivée de courant ( 14) est soudée de façon étanche à la cuve ( 1) dans la zone o elle traverse cette dernière. 6 Cellule d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications I à 5, ca- ractérisée parlk fait que la cloison latérale ( 17) est activée côté intérieur, ce qui à pour effet de créer une surface d'électrode supplémentaire.