NO166801B

NO166801B - Elektrolysecelle av filterpressetypen.

Info

Publication number: NO166801B
Application number: NO864204A
Authority: NO
Inventors: Stephen Richard James
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1991-05-27
Also published as: DD250138A5; IE862627L; IL80344A0; CA1310299C; GB8526054D0; AR243242A1; PT83590A; AU6352986A; PL261982A1; FI864211A0; US4729822A; NO864204L; SU1662353A3; FI80298B; IL80344A; ATE48445T1; AU577964B2; DE3667304D1; NO864204D0; ZA867649B

Description

Denne oppfinnelse vedrører en elektrolysecelle av filterpressetypen som omfatter flere platelignende anoder, katoder og pakninger av et elektrisk isolerende materiale, og en ionebyttermembran plassert mellom hver anode og tilstøtende katode som i cellen danner flere anoderom og katoderom, i elektrolysecellen inneholder i det minste pakningene hver flere åpninger som i elektrolysecellen danner rom på langs av cellen som tjener som samletanker hvorfra elektrolytt kan fylles i anode- og katode-rommene til cellen, og hvortil elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katoderommene i cellen, idet cellen er utstyrt med forbindelsesanordninger mellom samletankene og anode- og katode-rommene og med anordninger som hjelper til å holde en jevn fordeling av elektrolytt i anoderommene og/eller i katoderommene i cellen.

Det er kjent elektrolyseceller som omfatter flere anoder og katoder idet hver anode er adskilt fra en tilstøtende katode ved en separator som deler elektrolysecellen i flere anode- og katoderom. Anoderommene til en slik celle er utstyrt med anordninger for å fylle elektrolytt i cellen, hensiktsmessig fra en felles samletank, og med anordninger for å fjerne elektrolyseprodukter fra cellen. På lignende måte er cellens katoderom utstyrt med anordninger for å fjerne elektrolyseprodukter fra cellen, og eventuelt med anordninger for å fylle vann eller andre væsker i cellen, hensiktsmessig fra en felles samletank.

I slike elektrolyseceller kan separatoren være en i det vesentlig hydraulisk ugjennomtrengelig ionisk permselektiv membran, f.eks. en kation permselektiv membran.

Elektrolyseceller av filterpressetypen kan omfatte et stort antall skiftevis anoder og katoder, f.eks. 50 anoder skiftevis med 50 katoder, selv om cellen kan omfatte også flere anoder og katoder, f.eks. opp til 150 anoder og katoder. Anodene og katodene kan være av platelignende konstruksjon og de kan være elektrisk isolert fra hverandre ved hjelp av pakninger av et elektrisk isolerende materiale.

Skjønt elektrolyseceller av filterpressemembrantypen er anvendelig ved elektrolyse av en rekke elektrolytter, har de vært utviklet i de senere år primært for bruk i produksjon av klor- og vandig alkalimetallhydroksydløsning ved elektrolysen av vandig alkalimetallkloridløsning.

Når vandig alkaiimetallkloridløsning elektrolyseres i en elektrolysecelle av membrantypen, fylles løsningen i anoderommene tii cellen og klor som er produsert ved elektrolysen og forarmet alkaiimetallkloridløsning fjernes fra anoderommene, alkalimetallioner transporteres gjennom membranene til katoderommene i cellen som fylles med vann eller fortynnet alkalimetallhydroksydløsning, og hydrogen og alkalimetallhydroksydløsning fremstilt ved omsetning av alkalimetallioner med hydroksylioner fjernes fra cellens katoderom.

I slike elektrolyseceller av filterpressetypen kan elektrolytten fylles fra en samletank i de enkelte anoderom i cellen og vannet og den fortynnede alkalimetallhydroksydløsning kan fylles fra en samletank i cellens enkelte katoderom, og elektrolyseproduktene kan fjernes fra de enkelte anode- og katoderom i cellen ved å føre produktene til adskilte samletanker. Anordningene for å fylle elektrolytten og vannet eller den fortynnede alkalimetallhydroksydløsning, og anordningene for å fjerne elektrolyseproduktene, kan være adskilte rør som gir forbindelse mellom samletankene og hvert anode- og katoderom i elektrolysecellen. Alternativt kan elektrolysecellen dannes fra en rekke anodeplater, katodeplater og pakninger av et elektrisk isolerende materiale idet pakningene plasseres mellom tilstøtende anodeplater og katodeplater og derved isolerer hver anodeplate fra den tilstøtende katodeplate, eller anodeplatene og katodeplatene kan plasseres i pakningene, f.eks. i fordypninger i rammelignende pakninger, og pakningene og eventuelt anode- og katodeplatene kan omfatte en rekke åpninger deri, som i cellen tilsammen danner en rekke kanaler på langs av cellen som tjener som samletanker. I slike celler kan anordningene for å fylle elektrolytten og fjerne elektrolyseproduktene være passasjer, f.eks. slisser i veggene til pakningene og/eller anodeplatene eller katodeplatene, hvilke passasjer forbinder samletankene med anode- og katoderommene i elektrolysecellen. Elektrolyseceller av disse typer er f.eks. beskrevet i britisk patent nr. 1.595.183 og i europeisk patent-søknad nr. 0064608-A.

I elektrolysecellene og spesielt i elektrolysecellene av filterpressetypen som omfatter et stort antall enkelte anode- og katoderom, er det meget ønskelig at elektrolyttens strømnings-hastighet hovedsakelig bør være den samme til hvert av anoderommene, dvs. det bør være en jevn fordeling av elektrolytt fra sanletanken til anoderommene. Hvis det er forskjellige strøm-ningshastigheter av elektrolytt fra samletanken til anoderommene, kan den gjennomsnittlige konsentrasjon av elektrolytt og elektrolyttens temperatur variere fra anoderom til anoderom, med følgende negative virkning på driftseffekten av elektrolysecellene. Videre, og spesielt når elektrolysecellen drives ved høyere trykk, er det særlig viktig at trykket i hvert anoderom i elektrolysecellen hovedsakelig er det samme. På lignende måte er det meget ønskelig at det skal være en jevn fordeling av væsker i katoderommene i cellen, og således at det bør være liten eller ingen variasjon i konsentrasjonen av væsker og temperaturen til disse i cellens katoderom, og at når elektrolysecellen drives ved høyere trykk, bør trykket i hvert av katoderommene i elektrolysecellen i det vesentlige være det samme.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrolysecelle som er forsynt med anordninger som hjelper til å opprettholde en jevn fordeling av væsker til anoderommene og/eller katoderommene til elektrolysecellen, og som hjelper til å holde et lignende trykk i hvert av anoderommene og/eller et lignende trykk i hvert av katoderommene.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en elektrolysecelle av filterpressetypen av den innledningsvis nevnte art som er karakterisert ved at minst pakningene hver omfatter en åpning som tilsammen danner et rom på langs i cellen som står i forbindelse bare med anoderommene til cellen, eller som er i forbindelse bare med katoderommene til cellen, og som tjener som en balansesamletank.

I en første type elektrolysecelle kan anodene og katodene plasseres i fordypninger i en rammelignende pakning, og i dette tilfelle kan samletankene hvorfra henholdsvis elektrolytt kan fylles i anoderommene til cellen og hvorfra væsker kan fylles til katoderommene i cellen, og hvortil henholdsvis elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katoderommene i cellen, er dannet ved åpninger i hver av pakningene som sammen danner samletankene i elektrolysecellen. I denne celletypen kan anordningene som forbinder samletankene med anode- og katode-rommene til cellen være tilsvarende plasserte kanaler i pakningenes plan, såsom kanaler i pakningens vegg eller kanaler på pakningenes overflate.

I en alternativ andre type av elektrolysecelle kan pakninger, som kan være av rammelignende form, plasseres mellom hver anode og tilstøtende katode og derved isolere hver anode fra den tilstøtende katode, og i dette tilfellet kan samletankene hvorfra henholdsvis elektrolytt fylles i anoderommene til cellen og hvorfra væsker kan fyiles i katoderommene til cellen, og hvortil henholdsvis elektrolyseprodukter kan fjernes fra cellens anoderom og katoderom, er dannet av åpninger i hver av pakningene, anodene og katodene som tilsammen danner samletankene i elektrolysecellen. I denne type celler kan anordningene som forbinder samletankene med anode- og katoderommene i cellen være tilsvarende plasserte kanaler i pakningenes plan, eller kanaler i anodenes plan og i katodenes plan, såsom kanaler i veggene eller kanaler på overflatene av pakningene, anodene eller katodene.

Generelt vil pakningene og eventuelt anodene og katodene inneholder fire åpninger som i elektrolysecellen danner fire langsgående rom av cellen, som tjener som samletanker hvorfra henholdsvis elektrolytt kan fylles i anoderommene til cellen og hvorfra væsker kan fylles til cellens katoderom, og hvortil henholdsvis elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katoderommene i cellen. Elektrolysecellen er ikke begrenset til det tilfellet hvor pakningene og eventuelt anodene og katodene inneholder fire slike åpninger som danner fire langsgående rom gjennom cellen, som tjener som samletanker. Pakningene og eventuelt anodene og katodene kan inneholde flere enn fire slike åpninger. Imidlertid vil elektrolysecellen i det følgende beskrives under henvisning til fire slike åpninger.

I elektrolysecellen er anodene, katodene og pakningene platelignende, hvorved menes at de har hovedsakelig samme plane konstruksjon selv om det er meningen at anodene, katodene og pakningene ikke behøver å være fullstendig plane.

Elektrolysecellen kan være monopolar, e11 ->r den kan være bipolar. I en monopolar elektrolysecelle plasseres en ionebyttermembran mellom hver anode og tilstøtende katode. I en bipolar elektrolysecelle plasseres en ionebyttermembran mellom hver anode av en bipolar elektrode og en katode av en tilstøtende bipolar elektrode.

I elektrolysecellen står en balansesamletank i forbindelse med hvert av anoderommene eller med hvert av katoderommene i cellen. I en foretrukket utførelsesform omfatter elektrolysecellen en balansesamletank i forbindelse med hvert av anoderommene og en separat balansesamletank i forbindelse med hvert av katoderommene.

I den første type elektrolysecelle som her er beskrevet, dannes en balansesamletank ved en åpning i hver av pakningene, idet disse åpninger i elektrolysecellen tilsammen danner et langsgående rom gjennom cellen som tjener som balansesamletank. Forbindelsesanordningene med anode- eller katoderommene kan være forsynt med en kanal i planet til i det minste noen av pakningene, f.eks. i pakningens vegg eller på pakningens overflate. Om en enkel pakning er utstyrt med en slik kanal eller ikke, avhenger av om balansesamletanken står i forbindelse med anoderommene eller katoderommene til elektrolysecellen. Kanalen bør ha en betydelig tverrsnittsflate for at den ikke skal gi et nevneverdig trykkfall og for at den skal oppfylle sin funksjon og raskt utligne trykk- og væskenivåer i anoderommene eller katode-rommene .

I den andre type elektrolysecelle som her er beskrevet dannes balansesamletanken ved en åpning i hver av pakningene, anodene og katodene, idet disse åpninger i elektrolysecellen tilsammen danner et langsgående rom gjennom cellen som tjener som en balansesamletank. Forbindelsesanordningen med anode- eller katoderommene kan være dannet av en kanal i planet til i det minste noen av pakningene, f.eks. i pakningens vegg eller på pakningens overflate, eller en lignende kanal i anodenes eller katodenes plan. Om en spesiell pakning eller anode eller katode er utstyrt med en slik kanal eller ikke., avhenger av om balansesamletanken står i forbindelse med anoderommene eller katode-rommene til elektrolysecellen.

Pakningene, og om nødvendig anodene og katodene, kan hver omfatte to åpninger som i elektrolysecellen danner to balansesamletanker hvorav en står i forbindelse med bare anoderommene og hvorav den andre bare står i forbindelse med katoderommene.

I elektrolysecellen bør balansesamletanken plasseres under det nivået det er meningen at væsken skal komme inn i anoderommet eller inn i katoderommet, som tilfelle kan være når cellen er i drift.

Hydraulisk ugjennomtrengelig ionebyttemembraner er kjent på området og er fortrinnsvis fluorholdige polymere materialer som inneholder anioniske grupper. Polymermaterialene er fortrinnsvis fluorkarboner som inneholder de gjentatte grupper

hvor m har en verdi 2 til 10, og er fortrinnsvis 2, forholdet M til N er fortrinnsvis slik at gruppen X får en ekvivalentvekt i området 500 til 2000, og X velges fra

hvor P f.eks. har verdien 1 til 3, Z er fluor eller en perfluor-alkylgruppe med fra 1 til 10 karbonatomer, og A er en gruppe valgt fra gruppene:

-S03H

-CF2 S03 H

-CCI2SO3H

-X1 SO3 H

-PO3H2

-PO2 H2

-C00H og

-X1 OH

eller derivater av disse grupper, hvor X<1> er en arylgruppe. Fortrinnsvis representerer A gruppen SO3H eller -COOH. SO3 H-gruppeholdige ionebyttemembraner selges under handelsnavnet "Nafion" av E I DuPont de Nemours and Co Inc og -COOH-gruppe-holdige ionebyttemembraner under handelsnavnet "Flemion" av Asahi Glass Co Ltd.

Elektolysecellen omfatter flere pakninger av elektrisk isolerende materiale. Pakningene er fortrinnsvis fleksible og er fortrinnsvis spenstige for å hjelpe til å gi lekkasjetette forseglinger i elektrolysecellen, og de bør være bestandig mot elektrolytten og elektrolyseproduktene. Pakningen kan være laget av en organisk polymer, f.eks. et polyoiefin, f.eks. polyetylen eller polypropylen; en hydrokarbonelastomer, f.eks. en elastomer basert på etylen-propylen kopolymerer eller etylen-propylen-dien kopolymerer, naturgummi eller styren-butadiengummi; eller et klorert hydrokarbon, f.eks. polyvinylklorid eller et poly-vinylidenklorid. I en elektrolysecelle for elektrolyse av vandig alkaiimetallkloridløsning kan pakningsmaterialet være et fluorert polymermateriale, f.eks. polytetrafluoretylen, polyvinylfluorid, polyvinylidenfluorid eller en tetrafluoretylen-heksafluorpropylen kopolymer, eller et substrat med et utvendig sjikt av et slikt fluorert polymermateriale eller fylt med et slikt materiale.

I elektrolysecellen kan pakningen omfatte en sentral åpning avgrenset av et rammelignende tverrsnitt, som i cellen avgrenser en del av anoderommet eller katoderommet, og hvori anodene eller katodene eventuelt kan være plassert. Åpningene i pakningen som danner en del av samletankene i elektrolysecellen tilsammen, hvorfra henholdsvis elektrolytt kan fylles til katoderommene i cellen og hvorfra væskene kan fylles til katoderommene i cellen, og hvortil henholdsvis elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katoderommene i cellen, kan være plassert i par nær motsatte kanter av pakningen, f.eks. i pakningens rammelignende tverrsnitt. Åpningene som tilsammen i elektrolysecellen danner balansesamletanken eller -tankene, kan være lignende plassert i et rammelignende tverrsnitt av pakningen.

Anoden kan være metallisk og metalltypen vil avhenge av elektrolytttypen som skal elektrolyseres i elektrolysecellen. Et foretrukket metall er et filmdannende materiale, spesielt når en vandig løsning av et alkalimetallklorid skal elektrolyseres i cellen.

Det filmdannende metall kan være et av metallene titan, Zirkonium,niob,tantal eller wolfram eller en legering hovedsakelig bestående av et eller flere av disse metaller og med anodiske polarisasjonsegenskaper som er forenelige med det rene metallets. Det foretrekkes å bruke titan alene eller en legering basert på titan og med polarisasjonsegenskaper som er sammenlignbare med titanets.

Anoden kan ha minst en sentral anodedel, og når den omfatter åpninger hvori cellen danner en del av samletankene hvorfra henholdsvis elektrolytt kan fylles i cellens anoderom og hvorfra væsker kan fylles i cellens katoderom, og hvortil henholdsvis elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katode-rommene i cellen, åpningene kan være plassert i par nær motsatte kanter av anoden, f.eks. på hver side av en sentral anodedel. Når anodene omfatter åpninger hvori elektrolysecellen tilsammen danner en del av en balansesamletank eller -tanker, kan åpningene på lignende måte plasseres nær anodens kant og siden av en sentral anodedel.

Anodedelen kan være hullet, f.eks. kan den omfatte flere langstrakte elementer som fortrinnsvis er plassert loddrett, f.eks. i form av sjalusiventiler eller strimler, eller den kan omfatte en hullete flate i form av et gitter, ekspandert metall eller en perforert flate. Anodedelen kan omfatte et par hullete flater plassert i det vesentlige parallelt med hverandre.

Anodedelen av anoden kan ha et belegg av et elektroledende elektrokatalytisk aktivt materiale. Spesielt i tilfeller hvor en vandig løsning av et alkalimetallklorid skal elektrolyseres, kan dette belegg f.eks. bestå av et eller flere platinagruppemetaller, dvs. platina, rhodium, iridium, rutenium, osmium og palladium, eller legeringer av disse metaller, og/eller et oksyd eller oksyder derav. Belegget kan bestå av et eller flere platinagruppemetaller og/eller oksyder derav i blanding med et eller flere ikke-edel metalloksyder, spesielt et filmdannende metalloksyd. Spesielt egnede elektrokatalytisk aktive belegg er platina selv og slike som er basert på ruteniumdioksyd/titan-dioksyd, ruteniumdioksyd/tinnoksyd og ruteniumdioksyd/tinn-dioksyd/titandioksyd.

Slike belegg og fremgangsmåter for påføring av disse er velkjente.

Katoden kan være metallisk og metalltypen vil også avhenge av elektrolyttypen som skal elektrolyseres i elektrolysecellen. Når en vandig løsning av et alkalimetallklori .1 skal elektro-lyseres, kan katoden være laget av f.eks. stål, kopper, nikkel eller kopper - eller nikkelbelagt stål.

Katoden vil ha i det minste en sentral katodedel, og når den omfatter åpninger hvori cellen danner en del av samletankene hvorfra henholdsvis elektrolytt kan fylles i anoderommene til cellen og hvorfra væsker kan tømmes til katoderommene til cellen, og hvortil henholdsvis elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katoderommene i cellen, kan åpningene være plassert i par nær motsatte kanter av katodene, f.eks. på hver side av en sentral katodedel. Når katoden omfatter åpninger som i elektrolysecellen tilsammen danner en del av balansesamletanken eller -tankene, kan åpningene være plassert på lignende måte nær katodens kant og siden av en sentral katodedel.

Katodedelen kan ha åpninger, f.eks. kan den omfatte flere langstrakte elementer som fortrinnsvis er plassert vertikalt, f.eks. i form av sjalusiventiler eller strimler, eller de kan omfatte en hullete flate i form av et gitter, ekspandert metall eller perforert flate. Katodedelen kan omfatte et par hullete flater plassert i det vesentlige parallelle med hverandre.

Katodedelen av katoden kan ha et belegg av et materiale

som reduserer hydrogenoverspenningen ved katoden når elektrolysecellen brukes i elektrolysen av vandig alkaiimetallkloridløsning. Slike belegg er velkjente.

I en monopolar celle vil hver av anodene og katodene være utstyrt med anordninger for tilknytning til en energikilde. F.eks. kan de være utstyrt med forlengelser som er egnet for tilknytning til tilsvarende samleskinner. I en bipolar celle vil endeanoden og endekatoden være utstyrt med forbindelsesanordninger til en energikilde.

Det foretrekkes at både anodene og katodene er fleksible og fortrinnsvis at de er elastiske, ettersom fleksibilitet og elas-tisitet bidrar til dannelse av lekkasjefrie tetninger når anodene og katodene settes sammen i en elektrolysecelle.

Tykkelsen av anodene og katodene er hensiktsmessig i området 0,5 mm til 3 mm.

Når anodene og katodene omfatter åpninger som i elektrolysecellen danner en del av samletankene hvorfra og hvortil væsker og elektrolyseprodukter fylles, er det nødvendig å sikre at samletankene som står i forbindelse med anoderommene i cellen er elektrisk isolert fra samletankene som står i forbindelse med katoderommene i cellen. Denne elektriske isolering kan oppnås ved hjelp av rammelignende elementer av elektrisk isolerende materiale innsatt i åpningene i anodene og katodene som danner en del av samletankene. De rammelignende elementer kan danne en del av pakningene, f.eks. en oppstående rammelignende del av en flate av pakningen.

Spesifikke utførelsesformer av elektrolysecellen skal nå beskrives ved hjelp av de følgende tegninger hvor

fig. 1 er et høydesnitt av en anode,

fig. 2 er et høydesnitt av en katode,

fig. 3 er et høydesnitt av en pakning, og

fig. 4 er en perspektivisk avbildning av en del av en elektrolysecelle som er tatt fra hverandre og inneholder anoder, katoder og pakninger ifølge fig. 1, 2 og 3.

På fig. 1 omfatter anoden en plate (1) med en sentral åpning (2) som er overbygget med flere loddrett plasserte strimler (3) som danner den aktive anodeflate. Disse strimler (3) er for-skjøvet fra og ligger i et plan parallelle med platens (1). En gruppe strimler er plassert på hver side av platen (1). Platen (1) omfatter fire åpninger (4,5,6,7) som i cellen danner en del av adskilte langsgående samletanker for henholdsvis elektrolytt som skal fylles i anoderommene, elektrolyseprodukter som skal fjernes fra anoderommene, væske som skal fylles i katoderommene, og elektrolyseprodukter som skal fjernes fra katoderommene. Anodeplaten (1) omfatter også to ytterligere åpninger (8, 9) som i elektrolysecellen danner en del av rommene på langs av cellen og som tjener som balansesamletanker. Åpningen (8) står i forbindelse gjennom passasjen (10) i veggen til anodeplaten (1) med den sentrale åpning (2) og således med cellens anoderom. Åpningen (9) er ikke forbundet med en lignende passasje, slik at den ikke står i forbindelse med den sentrale åpning (2) og med cellens anoderom. Anodeplaten (1) har også en passasje (11) som forbinder åpningen (4) med den sentrale åpning (2) og med en passasje (12) som forbinder den sentrale åpning (2) med åpning (5). Anodeplaten (1) er også utstyrt med et fremspring (13) som er forbundet med en leder (14) for forbindelse til en samleskinne.

På fig. 2 omfatter katoden en plate (20) med en sentral åpning (21) som er overbygget med flere loddrett plasserte strimler (22) som danner den aktive katodeflate. Disse strimler (22) er forskjøvet fra og ligger i et plan parallelt med platens (20). En gruppe strimler er plassert på hver side av platen (20). Platen (20) omfatter fire åpninger (23, 24, 25, 26) som i cellen danner en del av adskilte langsgående samlerom for henholdsvis væske som skal fylles i katoderommene, elektrolyseprodukter som skal fjernes fra katoderommene, elektrolytt som skal fylles i anoderommene, og elektrolyseprodukter som skal fjernes fra anoderommene. Katodeplaten (20) omfatter også to ytterligere åpninger (27, 28) som i elektrolysecellen danner en del av rommene på langs av cellen og som tjener som balansesamletanker. Åpningen (28) står i forbindelse gjennom passasje (29) i veggen av katodeplaten (20) med en sentral åpning (21) og således med cellens katoderom. Åpningen (27) er ikke forbundet med en lignende passasje, slik at den ikke står i forbindelse med den sentrale åpning (21) og med cellens katoderom. Katodeplaten (20) er også forsynt med en passasje (30) som forbinder åpningen (23) med den sentrale åpning (21), og med en passasje (31) som forbinder den sentrale åpning (21) med åpningen (24). Katodeplaten (20) er også forsynt med et fremspring (32) som er forbundet med en leder (33) for forbindelse til en samleskinne.

På fig. 3 omfatter pakningen (40) av elektrisk isolerende elastomermateriale en sentral åpning (41) som svarer til den sentrale åpning (2) i anodeplaten (1), og åpninger (42, 43, 44, 45, 46, 47) som tilsvarer åpningene (4, 5, 6, 7, 8, 9) i anodeplaten (1), men som har litt mindre dimensjoner enn disse siste åpninger i anodeplaten (1). Åpningene (42, 43, 44, 45, 46, 47) i pakningen (40) omfatter oppstående kantlepper (ikke vist) som i den sammensatte celle passer inn i åpningene (4, 5, 6, 7, 8, 9) i anodeplaten (1), eller i åpningene (23, 24, 25, 26, 27, 28) i katodeplaten (20) avhengig av tilfellet, og gir således en flate av et elektrisk isolerende materiale i åpningene i anodeplaten (1) og katodeplaten (20).

På fig. 4 er det vist en del av en elektrolysecelle som omfatter to katoder (51, 52) hvorav hver har et par pakninger av et elastomermateriale (53, 54 og 55, 56) plassert på hver side av disse. Den viste delen av cellen omfatter også to anoder (57, 58) hvorav hver har et par pakninger av elastomert materiale (59, 60 og 61, 62) plassert på hver side av disse. Det er også vist tre ionebyttemembraner (63, 64, 65) idet en membran er plassert mellom hver anode og tilstøtende katode. Grenseflatene av et anoderom er dannet av membraner (63) og (64), og grenseflatene av anoderommet er dannet av membraner (64) og (65). Elektrolysecellen er også forsynt med endeplater (ikke vist) og med anordninger (ikke vist) for å fylle væsker i samletankene og for å fjerne elektrolyseprodukter fra samletankene.

Drift av elektrolysecellen skal beskrives under henvisning til anodene og katodene som henholdsvis er illustrert på fig. 1 og 2.

På fig. 1 fylles elektrolytt, f.eks. vandig alkaiimetall-kloridløsning i samletanken hvorav en åpning (4) i anodeplaten (1) danner en del, og elektrolytten går gjennom en passasje (11) i anoderommet i cellen hvorav åpningen (2) i anodeplaten (1) danner en del. Gassformig og flytende elektrolyseprodukter strømmer ut av anoderommet gjennom passasje (12) og inn i samletanken hvorav åpningen (5) danner en del, og deretter ut av cellen.

På fig. 2 fylles væske, f.eks. vann eller fortynnet alkali-metallhydroksydløsning i samletanken hvorav åpningen (23) i katodeplaten (20) danner en del, og væsken går gjennom passasjen (29) til katoderommet av cellen hvorav åpningen (21) i katodeplaten (20) danner en del. Gassformig og flytende elektrolyseprodukter strømmer ut av katoderommet gjennom passasje (30) og til samletanken hvorav åpningen (24) danner en del, og deretter ut av cellen.

Under drift av elektrolysecellen danner balansesamletanken hvorav åpningen (8) i anodeplaten (1) danner en del, står i forbindelse med hvert av anoderommene til cellen gjennom passasjer (10) i hver anodeplate (1) og muliggjør derved strøm av elektrolytt mellom anoderommene og sikrer at det blir en jevn fordeling av elektrolytt og konstant trykk i hvert av cellens anoderom. Balansesamletanken hvorav åpningen (28) i katodeplaten (20) danner en del, står i forbindelse med hvert av katoderommene til cellen gjennom passasjer (29) i hver katodeplate (20) og muliggjør derved strøm av væske mellom katoderommene og sikrer at det blir en jevn fordeling av væske og et konstant trykk i hvert av cellens katoderom.

Claims

1. Elektrolysecelle av filterpressetypen som omfatter flere platelignende anoder (1), katoder (2), og pakninger (40) av et elektrisk isolerende materiale, og en ionebyttermembran (63) plassert mellom hver anode og tilstøtende katode som i cellen danner flere anoderom og katoderom, i elektrolysecellen inneholder i det minste pakningene (40) hver flere åpninger (42, 43, 44, 45) som i elektrolysecellen danner rom på langs av cellen som tjener som samletanker hvorfra elektrolytt kan fylles i anode- og katoderommene til cellen, og hvortil elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katode-rommene i cellen, idet cellen er utstyrt med forbindelsesanordninger (12, 31) mellom samletankene og anode- og katode-rommene og med anordninger som hjelper til å holde en jevn fordeling av elektrolytt i anoderommene og/eller i katoderommene i cellen, karakterisert ved at minst pakningene hver omfatter en åpning (46, 47) som tilsammen danner et rom på langs i cellen som står i forbindelse bare med anoderommene til cellen, eller som er i forbindelse bare med katoderommene til cellen, og som tjener som en balansesamletank.

2. Elektrolysecelle ifølge krav 1, karakterisert ved at anodene og katodene er plassert i fordypninger i rammelignende pakninger, og at samletankene hvorfra elektrolytt kan fylles fra til cellens anoderom og hvorfra væsker kan fylles til cellens katoderom, og hvortil elektrolyseprodukter kan fjernes fra anoderommene og katode-rommene til cellen, er dannet av åpninger i hver av pakningene som tilsammen danner samletankene i elektrolysecellen.

3. Elektrolysecelle ifølge krav 2, karakterisert ved at forbindelsesanordningene mellom samletankene og anode- og katoderommene er kanaler i planet til pakningene.

4. Elektrolysecelle ifølge krav 1, karakterisert ved at en pakning (43) er plassert mellom hver anode (1) og tilstøtende katode (20), og at samletankene hvorfra elektrolytt kan fylles i cellens anoderom og hvorfra væsker kan fylles i cellens katoderom, og hvortil elektrolyseprodukter kan fjernes fra cellens anoderom og katoderom, er dannet av åpninger (41, 42, 43, 44) i hver av pakningene, åpninger (4, 5, 6, 7) i hver av anodene og åpninger (23, 24, 25, 26) i hver av katodene idet åpningene tilsammen danner samletankene i elektrolysecellen.

5. Elektrolysecelle ifølge krav 4, karakterisert ved at forbindelsesanordningene mellom samletankene og anode- og katoderommene er kanaler i planet til pakningene eller kanaler (1, 31) i planet til anodene eller til katodene.

6. Elektrolysecelle ifølge hvert av kravene 1 til 3, karakterisert ved at pakningene hver inneholder fire åpninger som tilsammen danner samletanker i elektrolysecellen.

7. Elektrolysecelle ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at pakningene og anodene og katodene hver inneholder fire åpninger (41, 42, 43 44; 4, 5, 6,

7; 23, 24, 25, 26) som tilsammen danner fire samletanker i elektrolysecellen.

8. Elektrolysecelle ifølge hvert av kravene 1 til 3 og 6, karakterisert ved at hver av pakningene inneholder to åpninger som danner to rom i cellens lengderetning som tjener som balansesamletanker, hvorav et langsgående rom står i forbindelse med bare anoderommene, og det andre av de langsgående rom bare står i forbindelse med katoderommene.

9. Elektrolysecelle ifølge krav 8, karakterisert ved at det foreligger forbindelser gjennom en kanal i pakningenes plan.

10. Elektrolysecelle ifølge hvert av kravene 1, 4, 5 og 7, karakterisert ved at hver pakning (40), og hver anode (1) inneholder en åpning (46, 8) som tilsammen danner et langsgående rom i cellen, som står i forbindelse med cellens anoderom, og som tjener som en balansesamletank, og/eller at hver pakning (40) og hver pakning (20) inneholder en åpning (28, 9) som tilsammen danner et rom i cellen som står i forbindelse med cellens katoderom, og som tjener som en balansesamletank.

11. Elektrolysecelle ifølge krav 10, karakterisert ved at hver pakning (40), anode (1) og katode (20) inneholder to åpninger (46, 47; 8, 9; 27,

28) som danner to langsgående rom i cellen, hvilke tjener som balansesamletanker, hvorav et langsgående rom står i forbindelse bare med anoderommene, og hvorav det andre langsgående rom bare står i forbindelse med katoderommene.

12. Elektrolysecelle ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at det foreligger forbindelse gjennom en kanal (10, 29) i planet til pakningene eller til anodene eller til katodene.