DE2809332A1 - Elektrolytische membranzelle - Google Patents
Elektrolytische membranzelleInfo
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
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Description
PATENTANWALT DR. RICHARD KWEISSL Widanmayerstr. 4S
D-SOOO MÖNCHEN Tel. 089/295125.
Mappe 24410
ICI Case MD 29392
2809332 3. Man 1978
IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD. London, Großbritannien
Elektrolytische Membranzelle
Priorität: 4.3.77 - Großbritannien
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrolytische Membranzelle, insbesondere auf eine elektrolytische Membranzelle der
Filterpressentype.
Es ist eine große Reihe von Membranzellen bekannt, welche im Prinzip aus mehreren Anoden und mehreren Kathoden bestehen,
die alternierend parallel zueinander angeordnet sind, wobei sie voneinander durch im wesentlichen vertikale, kationenaktive,
selektiv durchlässige Membranen getrennt sind. Die Anoden besitzen in geeigneter Weise die Form von Platten aus einem
fUmbildenden Metall (üblicherweise Titan) und tragen einen
elektrokatalytisch aktiven Belag (wie z.B. ein Oxid eines Platingruppenmetalls) . Die Kathoden bestehen in geeigneter Weise
aus einer perforierten Platte oder einem Netz aus Metall (üblicherweise Weichstahl). Die Membranen, die in geeigneter Weise
die Form von Platten aufweisen, können aus einem synthetischen organischen Material, wie z.B. einem fluorhaltigen polymeren
Material, bestehen, das Kationenaustauschgruppen, wie z.B. SuIfonat- oder Carboxylatgruppen, enthält.
Monopol are elektrolytische Zellen der Tanktype, wie z.B. Diaphragmazellen
der Tanktype, enthalten üblicherweise Diaphragmen, die auf den Kathoden der Zelle niedergeschlagen sind. Solche
Zellen eignen sich nicht für die Verwendung mit Plattenmembranen, und zwar wegen der Schwierigkeiten, die bei der Beschichtung
der verwendeten komplizierten Kathodenformen auftreten. Demgemäß wurden Zellenkonstruktionen der Filterpressen-
oder Sandwich-Type entwickelt, um sie Membranplatten anzupassen. Jedoch sind solche monopolare Filterpressenzellen bezüglich
des Kapitaleinsatzes immer noch teurer als monopolare Zellen der Tanktype, und zwar wegen ihres verhältnismäßig komplizierten
Aufbaus und wegen der Notwendigkeit, Stromverteiler einzubauen, um einen Spannungsabfall bei den üblicherweise verwendeten
Größen der Anoden- und Kathodenabschnitte zu verringern.
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Es wurde nunmehr eine monopolare Filterpressenzelle geschaffen,
die sich für die Verwendung zusammen mit Plattenmembranen eignet und die leicht hergestellt und zusammengebaut werden
kann und billig ist.
Gegenstand der Erfindung ist also eine monopolare elektrolytische
Filterpressenzelle, die sich für die Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallhalogenidlösung (Sole) eignet, um eine
wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung (Zellenflüssigkeit), Halogen und Wasserstoff herzustellen, welche mehrere vertikal angeordnete
flexible Anodenplatten und flexible Kathodenplatten und jeweils eine selektiv für Kationen durchlässige Membran
zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenplatten aufweist, wobei das Kennzeichen darin liegt, daß jede Anodenplatte teilweise
aus einem nicht-leitenden Material besteht und einen Anodenteil umfaßt, der aus einem filmbildenden Metall mit
einem elektrokatalytisch aktiven Belag auf seiner Oberfläche hergestellt ist, jede Kathodenplatte teilweise aus einem
nicht-leitenden Material besteht und einen metallischen Kathodenteil umfaßt, und eine nicht-leitende flexible Abstandsplatte
zwischen einer jeden Membran und benachbarten Anodenplatte und zwischen einer jeden Membran und benachbarten Kathodenplatte
angeordnet ist, wobei die Anodenplatten, Kathodenplatten und Abstandsplatten jeweils öffnungen aufweisen, die in
der Zelle vier gesonderte, sich in Längsrichtung der Zelle erstreckende
Räume definieren, durch die eine Zuführung von Sole, eine Abführung von Sole und Halogen, eine Zuführung von
Wasser oder alkalischem Wasser und eine Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff ermöglicht wird, wobei die Abstandsplatten
in ihren Wandungen mit Durchgängen ausgerüstet sind, welche in der Zelle die Räume für die Zuführung von Sole
und für die Abführung von Sole und Halogen mit den Anolyträumen verbinden, die durch die Abstände zwischen den Membranen
und benachbarten Anodenplatten definiert sind, und welche die Räume für die Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser
und die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff mit
den KathoIyträumen verbinden, welche durch die Abstände zwi-
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-loschen den Membranen und den benachbarten Kathodenplatten definiert
sind, v.Obei die Zelle mit Endplatten versehen ist, welche Endwandungen für die Räume bilden, und wobei die nichtleitenden
Teile der Anodenplatten und Kathodenplatten elektrisch die Räume, welche eine Zuführung von Sole und eine Abführung
von Sole und Halogen ermöglichen, von den Räumen, welche eine Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser und eine
Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff ermöglichen, trennen.
Die Endplatten der Zelle bestehen vorzugsweise aus einer Endanodenplatte
und einer Endkathodenplatte, welche nicht unbedingt zum Teil aus einem nicht-leitenden Material bestehen müssen.
So kann die Endanodenplatte aus einem filmbildenden Metall bestehen, das einen elektrokatalytisch aktiven Belag
auf einem Teil seiner Oberfläche trägt, während die Endkathodenplatte aus irgendeinem Metall bestehen kann.'
Das filmbildende Metall, welches einen Teil der Anodenplatte bildet, besteht vorzugsweise aus einem der Metalle Titan, Zirkonium,
Niob, Tantal oder Wolfram oder aus einer Legierung, die hauptsächlich aus ein oder mehreren dieser Metalle besteht
und anodische Polarisationseigenschaften aufweist, die mit denen des reinen Metalls vergleichbar sind. Es wird bevorzugt,
Titan alleine oder eine Titanlegierung mit ähnlichen Polarisationseigenschaften wie Titan als filmbildendes Metall in der
Anodenplatte zu verwenden. Beispiele für solche Legierungen sind Titan/Zirkonium-Legierungen, die bis zu 14 % Zirkonium enthalten,
Legierungen von Titan mit bis zu 5 % eines Platingruppenmetalls, wie z.B. Platin, Rhodium oder Iridium, und Legierungen
von Titan mit Niob oder Tantal, die bis zu 10 Gew.-% des Legierungsbestandteils enthalten.
Die Kathodenplatte besteht in geeigneter Weise zum Teil aus Weichstahl oder Eisen, vorzugsweise Weichstahl, aber es können
auch andere Metalle verwendet werden, wie z.B. Nickel.
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Die Anodenplatten besitzen einen Anodenteil und Teile mit vier Öffnungen, welche Abmessungen aufweisen, die den Querschnitten
der vier Räume, die sich in der Zelle in Längsrichtung erstrecken, entsprechen. Die Öffnungen können durch Rahmenteile
der* Anodenpl atteri definiert werden. Die Öffnungen in den Platte;]
sind vorzugsweise in Paaren angeordnet, und zwar ein Paar an einer jeden Seite des Anodenteils der Platten.
Damit die Räume, welche in der Zelle eine Zuführung von Sole und eine Abführung von Sole und Halogen ermöglichen, elektrisch
von den Räumen isoliert sind, welche in der Zelle eine Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser und eine Abführung von
Zellenflüssigkeit und Wasserstoff ermöglichen, werden die Öffnungen
in der Anodenplatte, welche in der Zelle einen Teil des Raums für die Zuführung von Sole und einen Teil des Raums
für die Abführung von Sole und Halogen bilden, durch Metallteile definiert, wie z.B. durch metallische Rahmenteile, die
beispielsweise aus dem gleichen filmbildenden Metall wie der Anodenteil der Anodenplatte bestehen, in welchem Fall die öffnungen
der Anodenplatte, welche in der Zelle einen Teil des Raums für die Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser und
einen Teil des Raums für die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff bilden, durch ein nicht-leitendes Material definiert
sein sollen, wie z.B. durch Rahmenteile aus einem nicht-leitenden Material, oder umgekehrt. Die Teile der Anodenplatte,
welche den Anodenteil darstellen und die Öffnungen definieren, sind zweckmäßigerwexse aus einer einzigen Metallplatte
aus einem einzigen filmbildenden Metall hergestellt. Die Teile der Anodenplatte, die aus einem nicht-leitenden Material
bestehen, werden gesondert hergestellt und können mit dem metallischen Teil der Anodenplatte zusammengefügt oder auch gesondert
vom metallischen Teil der Anodenplatte in die elektrolytische Zelle eingebaut werden.
Der Anodenteil der Anodenplatte kann die Form einer perforierten
Platte oder eines Netzes aufweisen, bes.itzt aber vorzugsweise die Form einer Platte mit ausgestellten Schlitzen. SoI-
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ehe Platten mit ausgestellten Schlitzen können zweckmäßig aus
einer Platte eines filmbildenden Metalls hergestellt werden,
indem diese Schlitze durch Pressen mit einem schlitzenden und pressenden Werkzeug eingeschnitten und ausgestellt werden.
Die so erhaltenen Ausstellungen können im rechten Winkel zur ursprünglichen Ebene der Platte aus filmbildendem Metall verlaufen,
sie können aber auch zu dieser Ebene geneigt sein. Die Ausstellungen besitzen vorzugsweise eine Neigung von mehr
als 60 zur Ebene der Anodenplatte.
Die ausgestellten Schlitze einer jeden Anodenplatte sind vorzugsweise
so ausgerichtet, daß ihre Längsachsen parallel zueinander und, wenn die Platten in die Zelle eingebaut sind,
vertikal verlaufen.
Der elektrokatalytisch aktive Belag auf dem Anodenteil der Anodenplatte ist ein leitender Belag, der gegenüber einem
elektrochemischen Angriff beständig ist, aber bei der übertragung von Elektronen zwischen dem Elektrolyt und der Anode
aktiv ist.
Der elektrokatalytisch aktive Belag kann in geeigneter Weise aus ein oder mehreren Platingruppenmetallen, nämlich Platin,
Rhodium, Iridium, Ruthenium, Osmium und Palladium, oder aus Legierungen dieser .Metalle und/oder den Oxiden davon oder
einem anderen Metall oder einer Verbindung bestehen, welche als Anode wirken und welche gegenüber einer elektrochemischen
Auflösung in der Zelle beständig sind, wie z.B. Rhenium, Rheniumtrioxid,
Magnetit, Titannitrid und die Boride, Phosphide und Silicide der Platingruppenmetalle. Der Belag kann aus ein
oder mehreren der erwähnten Platingruppenmetalle und/oder der
Oxide davon in Mischung mit ein oder mehreren Oxiden von unedlen Metallen bestehen. Alternativ kann er aus ein oder mehreren
Oxiden von unedlen Metallen alleine oder aus einer Mischung aus ein oder mehreren Oxiden von unedlen Metallen und
Entladungskatalysatoren bestehen, wobei die letzteren ein Chlorid eines unedlen Metalls sein können. Geeignete Oxide von un-
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edlen;Metallen sind beispielsweise die Oxide der f umbildenden
Metalle (Titan, Zirkonium, Niob, Tantal oder Wolfram), Zinndioxid,
Germaniumdioxid und die Oxide von Antimon. Geeignete
Chlorentladungskatalysatoren sind die Difluoride von Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel und Gemische davon.
Besonders geeignete elektrokatalytisch aktive Beläge gemäß der
Erfindung bestehen aus Platin selbst oder basieren auf RutheniumdioxidZTitandioxid
und RutheniumdioxidZZinndioxidZTitandioxid.
Ändere geeignete Beläge sind solche, die in den GB-PSen
1 4Q2 414 und 1 484 OI5 beschrieben sind, bei denen ein nichtleitendes
teilchenförmiges oder faserföriaiges feuerfestes Material
in eine Matrix aus einem elektrokatalytisch aktiven Material (der oben beschriebenen Type) eingebettet ist. Geeignete
nicht—leitende teilchenförmige oder faserförmige Materialien
sind die Oxide, Carbide, Fluoride, nitride und Sulfide.
Geeignete Oxide (einschließlich komplexer Oxide) sind z.B. Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Thoriumoxid,
Titandioxid, Cer(IVJ-oxid. Hafniumoxid, Ditantalpentoxid, Mag—
nesiumaluitiiiiat £z.B. Spinell MgCAl2Q-,.), Aluminosilicate (z.B.
Mullit (Al2O,),- (SiQ'2) 7}}r Zirkoniumsilicat, Glas, Calciumsilicafc
(z.B. Eeliit (CaO)2SlO2), Calciumaluminat, Caiciumtitanat
(z.B. Perovskit, CaTiO3), Attapulgit, Kaolinit, Asbest, Glimmer,
Codierit und Bentonit; ein geeignetes Sulfid ist Dicertxisulfidgeeignete
Mitride sind Bornitrid und Siliciumnitrid;
und ein geeignetes Fluorid ist Calciumfluorid. Ein bevorzugtes
nicht—leitendes feuerfestes Material ist ein Gemisch
aus Zirkoniumsilicat und Zirkoniumdioxid, wie z.B. Zirkoniumsilicatteilchen-
und Zirkoniumdioxidfasern.
Die Änodenplatten können durch eine Aufstreich- und Brenntech—
öik hergestellt werden, wobei ein Belag aus Metall undZoder
Metalloxid auf der Anodenoberfläche dadurch hergestellt wird,
daß man auf die Oberfläche der Änodenplatte eine Schicht einer ÄnstrichzusainmeB.setzun.g aufbringt, welche aus einem flüssigen
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Txäger besteht, der thermisch zersetzbare Verbindungen eines
jeden der im fertigen Belag vorliegenden Metalle enthält, die Anstrichschicht durch Abdampfen des flüssigen Trägers trocknet
und hierauf die Anstrichschicht durch Erhitzen der beschichteten Anodenplatte, in geeigneter Weise auf 25O bis 8OO°C, brennt,
um die Metallverbindungen des Anstrichs zu zersetzen und den gewünschten Belag zu bilden. Wenn feuerfeste Teilchen oder Fasern
in das Metall und/oder Metalloxid des Belags eingebettet werden sollen, dann können die feuerfesten Teilchen oder Fasern
in die erwähnte Anstrichzusammensetzung eingemischt werden,
bevor diese auf die Anodenplatte aufgebracht wird. Alternativ können die feuerfesten Teilchen oder Fasern auf die
Schicht der erwähnten AnstrichzusaiFtiEensetzung aufgebracht werden,
während diese sich noch in einem fließfähigen Zustand auf der Oberfläche der Anodenplatte befindet, wobei die Anstrichschicht
dann durch Abdampfen des flüssigen Trägers getrocknet und in der üblichen Weise gebrannt wird.
Die Anodenbeläge werden vorzugsweise dadurch aufgebaut, daß man mehrere Anstrichschichten auf die Anodenplatte aufbringt,
wobei man jede Schicht trocknet und brennt, bevor die nächste
Schicht aufgetragen wird.
Der Kathodenteil der Kathodenplatte kann aas einer perforierten
Platte oder einem Wetz bestehen, besitzt aber vorzugsweise die Form einer Platte mit ausgestellten Schlitzen. Die Platten
mit ausgestellten Schlitzen können aus einer Metallplatte, wie z.3. einer Weichstahl- oder Eisenplatte, dadurch hergestellt
werden, daß man mit einem schlitzenden und formenden Werkzeug einen Preßvorgang durchführt, wie dies weiter oben
bei den Anodenplatten beschrieben wurde.
Die Kathodenplatten besitzen einen Kathodenteil und weitere Teile mit vier Öffnungen, welche Abmessungen aufweisen, die
den Querschnitten der vier sich in Längsrichtung der Zelle erstreckenden
Räume entsprechen. Die Öffnungen können durch Rahmenteile der Kathodenplafcten definiert werden, und die Offnun—
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gen in den Platten sind vorzugsweise in Paaren angeordnet, und zwar ein Paar an jeder Seite des Kathodenteils der Platten.
Die Kathodenplatten sind teilweise aus Metall, wie z.B.
Weichstahl, und teilweise aus einem nicht-leitenden Material hergestellt und können einen Aufbau aufweisen, wie er weiter
oben anhand der Anodenplatten beschrieben wurde, so daß in der Zelle die Räume, welche eine Zuführung für Sole und eine
Abführung für Sole und Halogen ermöglichen, elektrisch von den Räumen isoliert sind, die eine Zuführung von Wasser oder
alkalischem Wasser und eine Abführung von Zellenflüssigkeit
und Wasserstoff ermöglichen.
D.ie Ausstellungen der ausgestellten Schlitze der Kathodenplatten sind vorzugsweise in einem Wi]
Ebene der Kathodenplatte geneigt.
Ebene der Kathodenplatte geneigt.
ten sind vorzugsweise in einem Winkel von mehr als 60° zur
Die ausgestellten Schütze einer jeden Kathodenplatte sind
vorzugsweise so ausgerichtet, daß ihre Längsachsen parallel zueinander und, wenn die Platten in eine Zelle eingebaut sind,
vertikal verlaufen.
In der Zelle sind aufeinanderfolgende Anodenplatten und Kathodenpiatten·
so angeordnet, daß die Anoden- und Kathodenplatten hintereinander liegen und die erwähnten Öffnungen fluchten,
so daß sie die erwähnten Räume definieren.
Die Abstandsplatten sind vorzugsweise in Form und Größe untereinander
identisch, und außerdem hat jede Platte vorzugsweise äußere Abmessungen, welche den Abmessungen der Anodenplatten
und Kathodenplatten entsprechen. Jede Abstandsplatte ist mit einer zentralen Öffnung versehen, die in ihren Abmessungen den
Abmessungen des Anodenteils der Anodenplatte und des Kathodenteils der Kathodenplatte entsprechen, und weiterhin besitzt
sie vier Öffnungen, welche in der Zelle einen Teil der in Längsrichtung
der Zelle verlaufenden Räume bilden. Die letzteren Öffnungen sind vorzugsweise in Paaren angeordnet, und zwar jeweils
ein Paar auf jeder Seite der zentralen öffnung in der Abstands-
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platte. Es wird weiterhin bevorzugt, daß diese Öffnungen durch Rahmenteile der Abstandsplatte definiert werden.
Die Durchgänge in einer jeden Abstandsplatte besitzen vorzugsweise
die Form von Schlitzen in den Wandungen, so daß in der Zelle die Anolyträume mit dem Raum für die Solezuführung und
mit den Raum für die Sole- und Halogenabführung verbunden sind, und die Katholyträume mit dem Raum für die Zuführung von Wasser
oder alkalischem Wasser und dem Raum für die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff verbunden sind. Die Schlitze
können vorzugsweise durch flexible gewellte Streifen gebildet werden, so daß mehrere Durchtritte entstehen. Jede Abstandsplatte
liefert somit zwei Durchtritte in den Wandungen der Platte.
Die Abstandsplatten können aus jedem geeigneten nicht-leitenden Material hergestellt sein, aber es wird bevorzugt, ein
synthetisches organisches Polymer zu verwenden, das gegenüber den in der Zelle herrschenden Bedingungen inert ist. Besonders
geeignete Polymere sind Polyvinylidenfluorid und Polypropylen. Die Abstandsplatten werden vorzugsweise aus einer Platte des
Polymers herausgestanzt oder aus dem Polymer geformt.
Die Zelle kann zweckmäßigerweise mit Dichtungen versehen werden, die in geeigneter Weise aus einem elastomeren Material
bestehen, wie z.B. Natur- oder Synthesegummi. Die Dichtungen werden in geeigneter Weise aus einer Platte eines elastomeren.
Materials herausgestanzt oder aus dem elastomeren Material geformt und entsprechen in ihrer Gesamtgröße und Form den oben
erwähnten Abstandsplatten.
Alternativ können die Abstandsplatten in ihrer Form und Dicke modifiziert werden, so daß sie sowohl als Abstandshalter als
auch als Dichtungen dienen. In diesem Fall bestehen die kombinierten
Abstandsplatten und Dichtungen (in der Folge als Abstandsdichtungen bezeichnet) zweckmäßig aus einem elastomeren
Material, wie z.B. Natur- oder Synthesegummi, wobei Durchtritte
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In den Wandungen der Abstandsdichtungen für die Einverleibung einer Federvorrichtung dienen, die entweder ein aus dem Anoden-
oder Kathodenmaterial bestehender Preßling oder ein flexibler
Formling aus einem geeigneten Polymer ist. Die Federvorrichtung nimmt einen Spalt in der Abstandsdichtung ein
(wobei solche Spalte dort sind, wo Gas oder Flüssigkeit zwischen benachbarten Räumen fließen muß) und ist so konstruiert,
daß sie den Fluß von Gas oder Flüssigkeit mit einem Mindestmaß an Hinderung ermöglicht und eine Nachgiebigkeit
und Tiefe entsprechend dem Elastomer besitzt, so daß der Verbindungsdruck übertragen wird.
Die Dichtungen (oder kombinierten Abstandsplatten und Dichtungen)
sind ausreichend dünn und flexibel, so daß eine gute Abdichtung in der Zelle in Kombination mit den flexiblen Anodenplatten, Kathodenplatten und Abstandsplatten erzielt wird.
Es kann jedes geeignete Kationenaustauschmembranmaterial als Membran verwendet werden. Solche Materialien bestehen im allgemeinen
aus einem synthetischen organischen polymeren Material, das Kationenaustauschgruppen enthält, wie z.B. SuIfonat-
oder Carboxylatgruppen. Insbesondere synthetische fluorhaltige
Polymere r welche die Zellenbedingungen längere Zeit aushalten,
sind brauchbar, wie z.B. die Perfluorosulfonsäuremembranen,
die von Ξ I Du Pont de Nemours ar.d Company unter dem Warenzeichen "NAFION" vertrieben werden und welche auf einem hydrolysierten
Mischpolymer von Tetrafluoräthylen und einem fluorsulfonierten
Perfluorοvinylather basieren. Solche Membranen
sind beispielsweise in den US-PSen 2 636 851; 3 017 338;
3 496 077? 3 560 568; 2 967 807 und 3 282 875 und in der GB-PS
1 184 321 beschrieben.
Die Anodenplatten, Kathodenplatten und Abstandsplatten können leicht mit einer gleichförmigen Stärke hergestellt und ausreichend
dünn gemacht werden, so daß die Platten flexibel sind. Diese Flexibilität ermöglicht die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen
und ausreichenden Drucks an den die Zelle verbindenden
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Stellen, so daß ein Auslaufen vermieden wird.
Bei einer bestimmten Ausführungsform der Zelle alternieren einzelne Anodenplatten und einzelnen Kathodenplatten, wobei
Membranen zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenplatten angeordnet sind. Bei einer alternativen Ausführungsform alternieren
Paare von Anodenplatten mit Paaren von Kathodenplatten, wobei Membranen zwischen benachbarten Paaren von Anodenplatten und Paaren von Kathodenplatten angeordnet sind. Die
Verwendung von Paaren von Anoden- und Kathodenplatten anstelle von einzelnen Platten ergibt einen erhöhten Gasbildungsraum
in der Kachbarschaft der Anoden und Kathoden.
Der Anodenteil einer jeden Anodenplatte und der Kathodenteil
einer jeden Kathodenplatte besitzt vorzugsweise in der Rieh-c
tung des Stromflusses eine Abmessung im Bereich von 15 bis 60 cm, insbesondere im Bereich von 15 bis 25 cm, wenn einzelne
Anoden- und Kathodenplatten alternieren, und im Bereich von 30 bis 50 cm, wenn alternierende Paare von Anoden- und Kathodenplatten
verwendet werden. Die oben erwähnten bevorzugten Abmessungen der Anoden- und Kathodenplatten ergeben kurze
Stromwege, die ihrerseits einen niedrigen Spannungsabfall zwischen
den Anoden- und Kathodenplatten sicherstellen, ohne daß die Verwendung von aufwendigen Stromführungsvorrichtungen erforderlich
ist.
Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Membranen in der Zelle liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 mm, beispielsweise
im Bereich von 5 bis 8 mm, wenn alternierende einzelne Anoden- und Kathodenplatten verwendet werden, und im Bereich
von 10 bis 20 mm, wenn alternierende Paare von Anoden- und Kathodenplatten
verwendet werden.
Beim Betrieb der Zelle fließt Sole, z.B. Natriumchloridsole,
von einem sich in Längsrichtung der Zelle erstreckenden Raum durch Durchgänge in den Wandungen der Abstandsplatten in die
Anolyträume der Zelle. Das im Anolytraum gebildete Chlorgas
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und Sole fließen durch andere Durchgänge in den Wandungen der Abstandsplatten in einen anderen sich in Längsrichtung der
Zelle erstreckenden Raum.
Das zugeführte Wasser oder alkalische Wasser fließt von einem Raum durch Durchgänge in den Wandungen der Abstandsplatten in
die Katholyträume, und Zellenflüssigkeit und Wasserstoff, die
in den Katholyträumen gebildet werden, fließen durch andere Durchgänge in den Wandungen der Abstandsplatten in einen anderen
sich in Längsrichtung der Zelle erstreckenden Raum. Eine Trennung der Chlor- und Wasserstoffgase aus den entsprechenden
Flüssigkeiten findet zweckmäßigerweise außerhalb der Zelle, beispielsweise in entsprechend konstruierten Kopfgefäßen statt.
Die erfindungsgemäße Zelle ist also aus geformten oder gepreßten
Anoden- und Kathodenplatten ähnlicher Form aufgebaut, die durch geformte oder gestanzte Abstandsplatten aus einem geeigneten
nicht-leitenden Material sowie nötigenfalls Dichtungen voneinander getrennt sind.
Die Zelle ist zweckmäßig mit Endplatten ausgerüstet, die den Endanoden- und Endkathodenplatten benachbart sind. Die Endplatten
sind in geeigneter Weise aus Weichstahl hergestellt, der in geeigneter Weise vor dem Zelleninnenraum beispielsweise
mittels Abstandsstücken aus Kunststoff geschützt ist. Der gesamte Zusammenbau kann beispielsweise durch Zusammenziehen
der Endplatten mittels Bolzen zusammengehalten werden. Die
einfache Konstruktion gestattet in vorteilhafter Weise den Bau einer großtechnischen Zelle mit verhältnismäßig niedrigen
Kapitaikosten im Vergleich zu herkömmlichen monopolaren Zellen der Tanktype oder bipolaren Filterpressenzellen.
Bei Verwendung dünner flexibler Anodenplatten und Kathodenplatten ist es nicht nötig, daß die Platten während der Herstellung
plan sind, da diese Platten während des Zusammenbaus flachgedrückt werden, und zwar wegen des Drucks, der durch die
Endplatten ausgeübt wird, die eine verhältnismäßig massive Kon-
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struktion auf v/eisen können. Darüber hinaus ergibt die Verwendung
von dünnen Anoden- und Kathodenplatten (z.B. 1 mm Dicke) ausgestellte Schlitze in den aktiven Teilen der Anode und der
Kathode, die eine geringe Festigkeit aufweisen, so daß sie leicht durch die Membran verformt werden können, wenn sie während
des Zusammenbaus mit dieser in Kontakt kommen, wodurch eine Beschädigung der Membran vermieden wird. Auf diese Weise
wird ein verhältnismäßig kleiner Anoden/Kathodenabstand von beispielsweise 2 mm in einfacher Weise erreicht.
Die Gesamtlänge der Zelle wird unvermeidbar größer sein als die Dicke der einzelnen Zellenabschnitte. Die Stromzuführung
zu den Zellenabschnitten kann beispielsweise durch mehrere flexible Stromverbindungen erfolgen, deren Anzahl gleich der Anzahl
der Zellenabschnitte der Zelle ist.
Eine Anlage für die Herstellung von Halogen und Alkalimetallhydroxidlösung
kann mehrere erfindungsgemäße Zellen umfassen. Die Zellen können miteinander durch Verbindungsstäbe oder Klemmen
verbunden sein, welche durch die Gesamtzahl der flexiblen Stromverbindungen und die Anoden- und Kathodenplatten, je nach
Zweckmäßigkeit, hindurch- oder an diesen entlanggehen. Wenn mehrere Zellen verwendet werden und wenn eine bestimmte Zelle
außer Betrieb gesetzt werden, d.h. elektrisch isoliert werden soll, dann kann ein. Springschalter direkt über der außer Betrieb
zu setzenden Zelle angeordnet werden, und Verbindungen können zu den entsprechenden Punkten entlang der gesamten Länge
der Zelle gemacht werden, und zwar mit Hilfe einer ähnlichen Verbindungsstangen- oder Klemmanordnung. Die Zelle kann dann
entweder von unten oder von der Seite entnommen werden. Alternativ kann der Springschalter unterhalb der Zelle angeordnet
werden, wobei die Zelle dann von oben entnommen wird.
Die Erfindung eignet sich besonders für Membranzellen, die für die Herstellung von Chlor und Natriumhydroxid durch Elektrolyse
von wäßrigen Natriumchloridlösungen verwendet werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung
eines Teils einer erfindungsgemäßen Membranzelle;
Figur 2 eine Stirnansicht der Membranzelle von Figur 1,
gesehen in Richtung A {einige Teile sind weggeschnitten, um die aufeinanderfolgenden Komponenten der Zelle zn zeigen);
Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgentäßen
Zelle mit einfachen alternierenden Anoden- und Kathodenplatten; und
Figur"-4 eine scheiaatische Darstellung einer erfindungsgemäBen
Zelle mit alternierenden Paaren von Anoden- und Kathodenplatten
.
.Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Teil der Zelle besitzt
eine Anodenplatte 1, eine Kathodenplatte 2, eine Membran 3
und Äbstandsdichtungen 4 und 5. Die Zelle besitzt weiterhin
Endplatte^ (nicht gezeigt) f die in geeigneter Weise aus Weichstahl
bestehen, und Dichtungen (nicht gezeigt), die in geeigneter
Weise aas einem elastomeren Material, wie z.B. Gummi,
bestehen und zwischen einer jeden Endplatte und der benachbarten
Anodemplatte bzw. Kathodeaiplatte eingefügt sind.
Die Membran 3 trennt einen AnolYtabschnitt, der aus der Anodenplatte
1 und der Äbstandsdichtung 4 besteht, von einem Katholytabsclinitt,
der aus der Kathodenplatte 2 und der Abstandsdichtang
5 besteht. Die in Figur 1 gezeigte Zelle enthält einen Änolytabschnitt
and einen Kathalytabschnitt, jedoch wird darauf
hingewiesen, daß eine großtechnische Zelle eine Fielzahl solcher
Abschnitte, t^pischerweise 2CO bis 5OO, enthalten kann.
Der gesamte Zusammenbau ans den Abschnitten kann Mittels
Schrauben und "Federn oder hydraulischen ¥orrichtungen zur Bil—
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dung einer elektrolytischen Filterpressenmembranzelle zusammengekleiEimt
werden, wobei die Wärmeexpansion zu berücksichtigen ist.
Die einzelnen oben erwähnten Komponenten der Zeile (die weiter unten näher abgehandelt werden) bilden miteinander Folgendes
(siehe Figur 2) ι Räume 1O1. 11, 12 und 13, welche die Zuführung
von Sole, die Abführung von verbrauchter Sole und Halogen,
die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff und die Zuführung von Wasser oder alkalischen Wasser ermöglichen.
Die Abmessungen der Anolyt— oder Katholyträuiiie werden
durch öle Abstände zwischen der Membran 3 und der Änodenplatte 1 bzw. der Kathodenplatte 2 und durch die Querschnitte der aktiven
Anode oder Kathode der Anoden- bzw. Kathodenplattenxlächen
wie weiter unten definiert bestimmt.
Jede Anodenplatte 1 besteht zum Teil aus einem filmbildenden
Metall, vorzugsweise Titan. Sie ist mit einer aktiven Anoden—
fläche in Form einer Vielzahl von ausgestellten Schlitzen 14
versehen, v/elche einen elektrokatalytisch aktiven Belag tragen,
wie 2.3. ein Gemisch aus KtitheniumQxid und Titandioxid.
Die Änodenplatte 1 besitzt einen Fortsatz 15 für den Anschluß
an eine (nicht gezeigte) elektrische Stromquelle. Die Anodenplatte
1 besitzt einen unteren Rahmenteil 16, der eine öffnung 17 definiert, deren Abmessungen dest Querschnitt des Raums
IO für die Zuführung von Sole entsprechen, und einen oberen
Rahmenteil 18, der eine Öffnung 19 definiert, deren Abmessungen
den Querschnitt des Raums 11 für die Abführung von Sole
und Halogen entsprechen.Die Änodenplatte 1 besitzt außerdem
einen Rahmenteil 6 aus einem nicht-leitenden Material, welcher eine öffnung 2O definiert, deren Abmessungen dem Querschnitt
des Raums 13 für die Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser entsprechen,und einen Rahmenteil 7 aus nicht—leitendem-Material,
der eine öffnung 21 definiert, deren Abmessungen dem
Querschnitt des Saums 12 für die Abführung von Zellenflüssig—
keit und Wasserstoff entsprechen. Die Rahmen teile 6 und 7 bestehen
in zweckmäßiger Weise aus Kunststoff, wie z.B. Polypropylen .
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Die Kathodenplatte 2 ist in geeigneter Weise aus Weichstahl oder Eisen, vorzugsweise Weichstahl, hergestellt. Sie ist mit
einer aktiven Kathcdenflache in Form einer Vielzahl von ausgestellten
Schlitzen 22 versehen und besitzt einen Fortsatz 23 für die Abführung von elektrischem Strom. Die Kathodenplatte
2 besitzt einen unteren Rahmenteil 24, der eine Öffnung definiert, deren Abmessungen dem Querschnitt des Raums 13 für
die Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser entsprechen, und einen oberen.Rahmenteil 26, der eine Öffnung 27 definiert,
deren Abmessungen dem Querschnitt des Raums 12 für die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff entsprechen.
Die Kathodenplatte 2 besitzt außerdem einen Rahmenteil 8 aus
nicht-leitendem Material, der eine Öffnung 28 definiert, deren Abmessungen dem Querschnitt des Raums 11 für verbrauchte
Sole und Halogen entsprechen,und einen Rahmenteil 9, der eine Öffnung 25 definiert, deren Abmessungen dem Querschnitt des
Raums 10 für die Zuführung von Sole entsprechen.Die Rahmenteile
8 und 9 sind in zweckmäßiger Weise aus Kunststoff, wie z.B. Polypropylen, hergestellt.
Die Abstandsdichtungen4 und 5 bestehen aus einem elastomeren
Material, wie z.B. Natur- oder Synthesegummi. Jede Abstandsdichtung 4, 5 ist mit fünf Öffnungen versehen, deren Abmessungen
im wesentlichen den Abmessungen der mit ausgestellten Schlitzen versehenen Bereiche der Anoden- und Kathodenplatten und den
Abmessungen der Öffnungen in den Anoden- und Kathodenplatten, welche die Räume 10, 11, 12 und 13 definieren, entsprechen.
Die Abstandsdichtung 4 ist mit Schlitzen 30 und 31 in ihrer Seitenfläche versehen, welche gewellte flexible Streifen 32
bzw. 33 aufnehmen. Die Streifen 32 und 33 bestehen in geeigneter Weise aus einem filmbildenden Metall, wie z.B. Titan, oder
aus einem Polymer, wie z.B. Polyvinylidenfluorid. Die Streifen
32 und 33 definieren Durchgänge zwischen den Anolyträumen und den Räumen 10 bzw. 11.
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Die Abstandsdichtung 5 ist mit Schlitzen 34 und 35 versehen, welche flexible gewellte Streifen 36 und 37 aufnehmen. Die
Streifen 36 und 37 bestehen aus Weichstahl oder einem Polymer, wie z.E. Polyvinylidenfluorid. Die Streifen 36 und 37 definieren
Durchtritte zwischen dem Katholytraum und den Räumen 13 bzw. 12.
Die (nicht gezeigten) Dichtungen, die den Endplatten benachbart sind, kennen aus einem elastomeren Material hergestellt
werden, v/ie z.3. aus Natur- cder Synthesegummi. Sie können in ihren äußeren Abmessungen den Abstandsdichtungen 4 und 5 entsprechen,
außer daß die Dichtungen dann nicht mit Durchgängen versehen sind.
Die Zelle ist in geeigneter Weise mit (nicht gezeigten) Zuleitungen
für Sole (an den Raum 10 angeschlossen) und für Wasser oder alkalisches Wasser (an den Raum 13 angeschlossen) und
mit (nicht gezeigten) Ableitungen für verbrauchte Sole und Halogen (an den Raum 11 angeschlossen) und für die Zellenflüssigkeit
und Wasserstoff (an den Raum 12 angeschlossen) versehen.
Beim Betrieb fließt Sole vom Raum 10 durch die Durchgänge, welche durch den gewellten Streifen 33 in der Abstandsdichtung
4 definiert werden, in den Anolytraum, während verbrauchte Sole und Halogen durch die Durchgänge, die durch den gewellten
Streifen 32 in der Abstandsdichtung 4 definiert werden, in den Raum 11 fließen. Zugeführtes Wasser oder alkalisches Wasser
fließt vom Raum 13 durch die Durchgänge, welche durch den gewellten Streifen 36 in der Abstandsdichtung 5 definiert werden,
in den Katholytraum, während Zellenflüssigkeit und Wasserstoff durch die Durchgänge, welche durch den gewellten
Streifen 37 in der Abstandsdichtung 5 definiert werden, in den Raum 12 fließen. Die Räume 11 und 12 sind an (nicht gezeigte)
Kopfbehälter angeschlossen, aus denen Halogen und Wasserstoff
entweicht.
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Figur 3 zeigt schematisch eine Zelle der in Figur 1 und 2 gezeigten Type, wobei eine Anordnung von einzelnen Anodenplatten
38 (entsprechend den Anodenplatten 1 in den Figuren 1 und 2) zu sehen ist, die mit einzelnen Kathodenplatten 39 (entsprechend
den Kathodenplatten 2 in den Figuren 1 und 2) alternieren,
wobei Membranen 40 zwischen den Anodenplatten 38 und den Kathodenplatten 39 angeordnet sind. Figur 3 zeigt außerdem
Dichtungen 41 (entsprechend den Abstandsplatten 4, 5 in
Figur 1 öder 2).
Figur 4 zeigt schematisch eine Zelle mit einer alternierenden Anordnung von Paaren von Anodenplatten 42 und Paaren von Kathodenplatten
43 gemeinsam mit Membranen 44 und Dichtungen
Die erfindungsgemäße Zelle wird weiter durch das folgende Beispiel
erläutert:
Eine erfindungsgemäße Membranzelle wurde aufgebaut aus einer
Titananodenplatte 1 mit ausgestellten Schlitzen (Q,75 mm Dikke),
die mit einem Gemisch aus Rutheniumoxid und Titandioxid beschichtet war, einer Weichstahlkathodenplatte 2 mit ausgestellten
Schlitzen (0,75 mm Dicke), und einer "NAFION"-Membrane
(eine Perfluorsulfonsäuremembrane, hergestellt und vertrieben
durch Du Pont unter dem Warenzeichen "NAFION", 0,3 mm Dicke)« Die Länge der ausgestellten Schlitze 14, 22 der Anoden- bzw.
Kathodenplatten, welche der Richtung des Stromflusses folgten, war 15 cm. Der Anoden/Kathoden-Abstand (zwischen den äußersten
Stellen der mit Schrägschlitzen versehenen Oberflächen) war 2 mm. Der Abstand zwischen den Membranoberflächen in einer Zelle
dieser Art mit mehr als einer Membrane wäre 6 mm. Die Abstandsdichtungen 4 und 5 bestanden aus Synthesegummi.
Die Zelle wurde mit Natriumchloridsole (300 g/1 NaCl) mit
einer Geschwindigkeit von 5 l/st beschickt, und ein Strom von
500 A (entsprechend einer Stromdichte von 3,5 kA/m ) wurde
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durch die Zelle hindurchgeschickt. Die Zellenbetriebsspannung war 4,0 V. Das gebildete Chlor enthielt 80-85 Gew.-% Cl? und
6-8 Gew.-% O2. Die gebildete Zellenflüssigkeit enthielt 20
Gew.-% NaOH. Die Zelle arbeitete mit einer Stromausbeute von 83 %.
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Claims (32)
1. Monopolare elektrolytische Filterpressenzelle, die sich für die Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallhalogenidlösung
(Sole) eignet, um eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung (Zellenflüssigkeit), Halogen und Wasserstoff herzustellen,
welche mehrere vertikal angeordnete flexible Anodenplatten und flexible Kathodenplatten und jeweils eine
selektiv für Kationen durchlässige Membran zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenplatten aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Anodenplatte teilweise aus einem nicht-leitenden Material besteht und einen Anodenteil umfaßt,
der aus einem filmbildenden Metall mit einem elektrokatalytisch aktiven Belag auf seiner Oberfläche hergestellt
ist, jede Kathodenplatte teilweise aus einem nicht-leitenden Material besteht und einen metallischen Kathodenteil
umfaßt, und eine nicht-leitende flexible Abstandsplatte zwischen einer jeden Membran und benachbarten Anodenplatte
und zwischen einer jeden Membran und benachbarten Kathodenplatte angeordnet ist, wobei die Anodenplatten, Kathodenplatten
und Abstandsplatten jeweils Öffnungen aufweisen, die in der Zelle vier gesonderte, sich in Längsrichtung
der Zelle erstreckende Räume definieren, durch die eine Zuführung von Sole, eine Abführung von Sole und Halogen,
eine Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser und eine Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff ermöglicht
wird, wobei die Abstandsplatten in ihren Wandungen mit Durchgängen ausgerüstet sind, welche in der Zelle
die Räume für die Zuführung von Sole und für die Abführung von Sole und Halogen mit den Anolyträumen verbinden, die
durch die Abstände zwischen den Membranen und benachbarten Anodenplatten definiert sind, und welche die Räume
für die Zuführung von Wasserr oder alkalischem Wasser und
die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff mit den Katholyträumen verbinden, welche durch die Abstände
zwischen den Membranen und den benachbarten Kathodenplatten definiert sind, wobei die Zelle mit Endplatten verse-?
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ORIGINAL INSPECTED
hen ist, welche Endwandungen für die Räume bilden, und wobei die nicht-leitenden Teile der Anodenplatten und Kathodenplatten
elektrisch die Räume, welche eine Zuführung von Sole und eine Abführung von Sole und Halogen ermöglichen,
von den Räumen, welche eine Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser und eine Abführung von Zellenflüssigkeit
und Wasserstoff ermöglichen, trennen.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten
aus einer Endanodenplatte und einer Endkathodenplatte bestehen.
3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anodenplatte einen Anodenteil und Teile mit vier Öffnungen
aufweist, deren Abmessungen den Abmessungen der vier sich in Längsrichtung der Zelle erstreckenden Räume entsprechen
.
4. Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen
durch Rahmenteile der Anodenplatten definiert werden
und daß die öffnungen in den Platten in Paaren angeordnet sind, jeweils ein Paar auf einer jeden Seite des Anodenteils
der Platten.
5. Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen
in den Anodenplatten, welche in der Zelle einen Teil des Raums für die Zuführung von Sole und einen Teil des
Raums für die Abführung von Sole und Halogen bilden, durch metallische Rahmenteile aus dem gleichen filmbildenden Metall
wie der Anodenteil der Anodenplatten definiert sindr und daß die Öffnungen in den Anodenplatten, welche in der
Zelle einen Teil des Raums für die Zuführung von Wasser oder alkalischem Wasser und einen Teil des Raums für die
Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff bilden, durch Rahmenteile aus einem nicht-leitenden Material definiert
sind.
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6. Zelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenteil und die die Öffnungen definierenden Rahmenteile
aus einer einzigen Platte eines filmbildenden Metalls hergestellt sind.
7. Zelle nach Anspruch 57 dadurch gekennzeichnet, daß
das fumbildende Metall aus Titan besteht.
8. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anodenteil der Anodenplatte ausgestellte
Schlitze aufweist.
9. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgestellten Schlitze so ausgerichtet sind, daß ihre
Längsachsen parallel zueinander und vertikal verlaufen.
10. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrokatalytisch aktive Belag
ein Gemisch aus einem Oxid eines Platingruppenmetalls und eines Oxids eines filmbildenden Metalls umfaßt.
11. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag ein Gemisch aus Rutheniumoxid und Titandioxid umfaßt.
12.. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Kathodenplatte einen Kathodenteil und Teile mit vier Öffnungen aufweist, deren Abmessungen
den Abmessungen der vier sich in Längsrichtung der Zelle erstreckenden Räume entsprechen.
13. Zelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Öffnungen in der Kathodenplatte, welche in der Zelle einen Teil des Raums für die Zuführung von Wasser oder alkalischem
Wasser und einen Teil des Raums für die Abführung von Zellenflüssigkeit und Wasserstoff bilden, durch me-•
tallische Rahmenteile aus dem gleichen Metall wie der
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Kathodenteil der Kathodenplatte definiert sind, und daß Öffnungen in der Kathodenplatte, welche in der Zelle
einen Teil des Raums für die Zuführung von Sole und einen Teil des Raums für die Abführung von Sole und Halogen
bilden, durch Rahmenteile aus einem nicht-leitenden Material
definiert sind.
14. Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kathodenteil und die die Öffnungen definierenden Rahmenteile
aus einer einzigen Platte eines Metalls hergestellt sind.
15. Zelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus Weichstahl besteht.
16. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenteil der Kathodenplatte
ausgestellte Schlitze aufweist.
17. Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgestellten Schlitze so ausgerichtet sind, daß ihre
Längsachsen parallel zueinander und vertikal verlaufen.
18. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatten in Form und Größe
identisch sind und äußere Abmessungen aufweisen, welche den Abmessungen der Anoden- und Katholdenplatten entsprechen
.
19. Zelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abstandsplatte folgende Öffnungen aufweist: eine zentrale
öffnung, welche in ihren Abmessungen den Abmessungen des Anodenteils der Anodenplatte und des Kathodenteils der
Kathodenplatte entspricht, und vier Öffnungen, welche in der Zelle einen Teil der sich in Längsrichtung der Zelle
erstreckenden Räume bilden, wobei diese Öffnungen durch Rahmenteile definiert werden und in Paaren angeordnet
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sind, und zwar ein Paar auf jeder Seite der zentralen
öffnung der Abstandsplatte.
20. Zelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge in den Wandungen der Abstandsplatten durch
Schlitze in den Wandungen gebildet werden, so daß die Anolyträume mit dem Solezuführungsraum und dem Sole- und
Halcgenabführungsraum verbunden sind, und daß die Katholyträume mit dem Zuführraum für Wasser oder alkalisches
Wasser und dem Abführraum für Zellenflüssigkeit und Wasserstoff
verbunden sind.
21. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatte aus Polyvinilydenfluorid
oder Polypropylen hergestellt ist.
22. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Dichtungen aus elastomerem Material
aufweist, welche in ihrer Gesamtgröße und Form den Abstandsplatten entsprechen.
23. Zelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abstandsplatte aus einem elastomeren Material hergestellt
ist und als Kombination aus Abstandsplatte und Dichtung dient und daß -die Durchgänge der Platte die Form einer
Federvorrichtung aufweisen, welche in die Abstandsplatte einverleibt ist und aus einer Pressung aus dem Anodenoder
Kathodenmaterial oder einem flexiblen Polymerformstück besteht.
24. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Perfluorsulfonsäure
umfaßt, die auf einem hydrolysierten Mischpolymer von Polytetrafluoräthylen und einem fluorhaltigen sulfonierten
Perfluorvinylather basiert.
25. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
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ν
- 7 -
gekennzeichnet, daß einzelne Anoden mit einzelnen Kathoden alternieren, wobei Membranen zwischen aufeinanderfolgende
Anoden und Kathoden angeordnet sind.
26. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß Paare von Anoden mit Paaren von Kathoden alternieren, wobei Membranen zwischen aufeinanderfolgenden
Paaren von Anoden und Kathoden angeordnet sind.
27. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anode und jede Kathode in Rieh- ■
tung des Stromflusses eine Abmessung im Bereich von 15 bis 60 cm aufweist.
28. Zelle nach Anspruch 25 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anode und jede Kathode eine Abmessung im Bereich
von 15 bis 25 cm aufweist.
29. Zelle nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anodenpaar und jedes Kathodenpaar in Richtung
des Stromflusses eine Abmessung im Bereich von 30 bis 50 cm aufweist.
30. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden
Membranen im Bereich von 5 bis 20 mm liegt.
31. Zelle nach einem der Ansprüche 25, 27, 28 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden
Membranen im Bereich von 5 bis 8 mm liegt.
32. Zelle nach einem der Ansprüche 26, 27, 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden
Membranen im Bereich von 10 bis 20 mm liegt.
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