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DE2809332A1 - Elektrolytische membranzelle - Google Patents

Elektrolytische membranzelle

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Publication number
DE2809332A1
DE2809332A1 DE19782809332 DE2809332A DE2809332A1 DE 2809332 A1 DE2809332 A1 DE 2809332A1 DE 19782809332 DE19782809332 DE 19782809332 DE 2809332 A DE2809332 A DE 2809332A DE 2809332 A1 DE2809332 A1 DE 2809332A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
anode
plates
cathode
cell according
Prior art date
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Granted
Application number
DE19782809332
Other languages
English (en)
Other versions
DE2809332C2 (de
Inventor
Thomas Wesley Boulton
Brian John Darwent
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imperial Chemical Industries Ltd filed Critical Imperial Chemical Industries Ltd
Publication of DE2809332A1 publication Critical patent/DE2809332A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2809332C2 publication Critical patent/DE2809332C2/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

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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BESCHREIBUNG:
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.
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:
BEISPIEL
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)

PATENTANSPRÜCHE:
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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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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RU (1) RU1773265C (de)
SE (1) SE449375B (de)
ZA (1) ZA781137B (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0071740A1 (de) * 1981-08-04 1983-02-16 Uhde GmbH Monopolare elektrolytische Filterpressenzelle
EP0071754A1 (de) * 1981-08-04 1983-02-16 Uhde GmbH Monopolare elektrolytische Filterpressenzelle
DE3236988A1 (de) * 1981-10-28 1983-06-01 IMI Marston Ltd., Wolverhampton, Staffordshire Bipolare elektrochemische zelle
DE3218259A1 (de) * 1982-05-14 1983-11-24 Henes Products Corp., 85018 Phoenix, Ariz. Mehrzelliger gasgenerator
EP0145259B1 (de) * 1983-11-14 1988-10-19 Imperial Chemical Industries Plc Verfahren für die Elektrolyse einer wässrigen Alkalimetallchloridlösung
DE3808495A1 (de) * 1988-03-15 1989-09-28 Metallgesellschaft Ag Membranelektrolysevorrichtung
EP0378091A1 (de) * 1989-01-07 1990-07-18 Scientific Impex Establishment Elektrolysezellenblock

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2816440A1 (de) * 1978-04-15 1979-10-25 Uhde Gmbh Elektrolysezelle
FR2435537A1 (fr) * 1978-08-22 1980-04-04 Creusot Loire Cellule d'electrolyse pour la production de gaz
JPS5623287A (en) * 1979-07-31 1981-03-05 Asahi Chem Ind Co Ltd Filter press type electrolytic cell
US4317708A (en) * 1979-12-07 1982-03-02 Olin Corporation Remote-controlled jack for intercell connectors
US4451346A (en) * 1980-03-10 1984-05-29 Olin Corporation Membrane-electrode pack alkali chlorine cell
IN156372B (de) * 1980-05-15 1985-07-06 Ici Plc
EP0045148B1 (de) * 1980-07-30 1985-05-08 Imperial Chemical Industries Plc Elektrode zur Verwendung in einer Elektrolysezelle
US4605482A (en) * 1981-04-28 1986-08-12 Asahi Glass Company, Ltd. Filter press type electrolytic cell
US4346150A (en) * 1981-06-01 1982-08-24 Exxon Research & Engineering Co. Electrochemical construction
US4430179A (en) 1981-08-03 1984-02-07 Olin Corporation Portable method for filter press cell assembly
JPS5861286A (ja) * 1981-10-08 1983-04-12 Tdk Corp 電解用電極およびその製造方法
EP0080287B1 (de) * 1981-11-24 1985-09-25 Imperial Chemical Industries Plc Elektrolytische Filterpressenzelle
DE3219704A1 (de) * 1982-05-26 1983-12-01 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Membran-elektrolysezelle
DE3228884A1 (de) * 1982-08-03 1984-02-09 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Vertikal angeordnete plattenelektrode fuer gasbildende elektrolyseure
JPS58121368U (ja) * 1982-10-28 1983-08-18 旭化成株式会社 ジカルボン酸ジメチルエステル製造用フィルタープレス型電解槽
EP0109789B1 (de) * 1982-11-19 1987-09-09 Imperial Chemical Industries Plc Elektrolysezelle
GB8303586D0 (en) * 1983-02-09 1983-03-16 Ici Plc Electrolytic cell
GB8308187D0 (en) * 1983-03-24 1983-05-05 Ici Plc Electrolytic cell
GB8407871D0 (en) * 1984-03-27 1984-05-02 Ici Plc Electrode and electrolytic cell
GB8526054D0 (en) * 1985-10-22 1985-11-27 Ici Plc Electrolytic cell
JPH0243987A (ja) * 1988-05-11 1990-02-14 Permelec Electrode Ltd 複極式電解槽
US5531873A (en) * 1990-06-20 1996-07-02 Savcor-Consulting Oy Electrode arrangement to be used in the cathodic protection of concrete structures and a fixing element
SE505714C2 (sv) * 1991-09-19 1997-09-29 Permascand Ab Elektrod med kanalbildande trådar, sätt att tillverka elektroden, elektrolyscell försedd med elektroden samt sätt vid elektrolys
US5322604A (en) * 1992-11-02 1994-06-21 Olin Corporation Electrolytic cell and electrodes therefor
US5340457A (en) * 1993-04-29 1994-08-23 Olin Corporation Electrolytic cell
US6773669B1 (en) * 1995-03-10 2004-08-10 Maxcyte, Inc. Flow electroporation chamber and method
NO303071B1 (no) * 1995-06-23 1998-05-25 Norsk Hydro As Diafragmaelement for filterpresse-elekrolysorer
US6090617A (en) * 1996-12-05 2000-07-18 Entremed, Inc. Flow electroporation chamber with electrodes having a crystalline metal nitride coating
CA2356146C (en) * 1997-12-19 2010-06-22 Superior Fireplace Company Hydrogen-fueled visual flame gas fireplace
US20040108204A1 (en) 1999-05-10 2004-06-10 Ineos Chlor Limited Gasket with curved configuration at peripheral edge
GB9910714D0 (en) 1999-05-10 1999-07-07 Ici Plc Bipolar electrolyser
US6761808B1 (en) 1999-05-10 2004-07-13 Ineos Chlor Limited Electrode structure
US7029916B2 (en) * 2001-02-21 2006-04-18 Maxcyte, Inc. Apparatus and method for flow electroporation of biological samples
EP1456345B1 (de) 2001-08-22 2016-07-20 Maxcyte, Inc. Vorrichtung und verfahren zur elektroporation biologischer proben
WO2003026599A1 (en) * 2001-09-26 2003-04-03 The Procter & Gamble Company Personal cleansing compositions comprising silicone resin-containing adhesives
US20040115784A1 (en) * 2002-09-30 2004-06-17 Maxcyte, Inc. Apparatus and method for streaming electroporation
CN101426929B (zh) 2004-05-12 2011-06-08 麦克赛特股份有限公司 与可调流式电穿孔室相关的方法和装置
WO2010145022A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 South Shore Resources Inc. Electrolysis cell and hybrid vehicle conversion kit
KR101861864B1 (ko) * 2010-04-22 2018-06-29 스프레잉 시스템즈 컴파니 전기 분해 시스템
CN102352513B (zh) * 2011-10-20 2013-09-11 广州华秦机械设备有限公司 电解水制纯氢的系统及其方法
ITPD20130280A1 (it) * 2013-10-09 2015-04-10 Idropan Dell Orto Depuratori S R L Apparecchiatura per il trattamento di un fluido
MY182635A (en) 2015-04-20 2021-01-27 Ineos Tech Sa Electrode assembly, electrode structures and electrolysers
CN208797098U (zh) 2018-11-09 2019-04-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片辊压装置
TWI883100B (zh) 2020-01-24 2025-05-11 英商億諾斯技術有限公司 電極總成、電解器、用於電解之製程、在電極上之電催化層的用途、及產生氫之方法
CN111235601B (zh) * 2020-03-19 2021-04-20 国家纳米科学中心 一种复合薄膜、电催化析氢器件及其制备方法和应用
CN111455402A (zh) * 2020-05-14 2020-07-28 熊雪松 一种插片式氢气发生器
KR102274879B1 (ko) * 2020-08-19 2021-07-08 (주)테크윈 전기분해조용 전극구조체
US11746427B2 (en) * 2021-07-05 2023-09-05 EvolOH, Inc. Scalable electrolysis cell and stack and method of high-speed manufacturing the same
JP7669257B2 (ja) * 2021-11-29 2025-04-28 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 単極式フィルタープレス型電解槽

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2100214A1 (de) * 1970-01-13 1971-07-22 Ici Ltd Elektrode

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH288156A (de) * 1949-11-03 1953-01-15 Montedison Spa Elektrodensystem für Bipolarelektrolyseure.
US3941675A (en) * 1971-09-28 1976-03-02 Friedrich Uhde Gmbh Bipolar multiple electrolytic cell comprising a diaphragm and electrode for same
US3864236A (en) * 1972-09-29 1975-02-04 Hooker Chemicals Plastics Corp Apparatus for the electrolytic production of alkali
SU494343A1 (ru) * 1973-10-02 1975-12-05 Предприятие П/Я Р-6878 Электролизер дл получени кислорода и водорода фильтпресного типа
IT1048603B (it) * 1974-11-15 1980-12-20 Hooker Chemicals Plastics Corp Telaio per cella elettrolitica in materiale plastico polimero caricato stampato capace di mantenere la forma e resistente agli elettroliti
FR2297672A1 (fr) * 1975-01-14 1976-08-13 Rech Tech Et Indles Electrolyseur
JPS51119681A (en) * 1975-04-15 1976-10-20 Asahi Glass Co Ltd A cell frame for an electrolizer
US4131532A (en) * 1975-10-29 1978-12-26 Societe Generale De Constructions Electriques Et Mecaniques "Alsthom Et Cie" Electrochemical oxygen production device
US4124478A (en) * 1977-02-07 1978-11-07 Tsien Hsue C Thin sheet apparatus and a fluid flow device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2100214A1 (de) * 1970-01-13 1971-07-22 Ici Ltd Elektrode

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0071740A1 (de) * 1981-08-04 1983-02-16 Uhde GmbH Monopolare elektrolytische Filterpressenzelle
EP0071754A1 (de) * 1981-08-04 1983-02-16 Uhde GmbH Monopolare elektrolytische Filterpressenzelle
DE3236988A1 (de) * 1981-10-28 1983-06-01 IMI Marston Ltd., Wolverhampton, Staffordshire Bipolare elektrochemische zelle
DE3218259A1 (de) * 1982-05-14 1983-11-24 Henes Products Corp., 85018 Phoenix, Ariz. Mehrzelliger gasgenerator
EP0145259B1 (de) * 1983-11-14 1988-10-19 Imperial Chemical Industries Plc Verfahren für die Elektrolyse einer wässrigen Alkalimetallchloridlösung
DE3808495A1 (de) * 1988-03-15 1989-09-28 Metallgesellschaft Ag Membranelektrolysevorrichtung
EP0378091A1 (de) * 1989-01-07 1990-07-18 Scientific Impex Establishment Elektrolysezellenblock

Also Published As

Publication number Publication date
NL7802373A (nl) 1978-09-06
NO151423C (no) 1985-04-10
AU513686B2 (en) 1980-12-18
ES467550A1 (es) 1978-10-16
GB1595183A (en) 1981-08-12
SE7802386L (sv) 1978-09-05
CA1107682A (en) 1981-08-25
PL124996B1 (en) 1983-03-31
DE2809332C2 (de) 1986-10-16
US4252628A (en) 1981-02-24
NO151423B (no) 1984-12-27
BE864364A (fr) 1978-08-28
RU1773265C (ru) 1992-10-30
CH632530A5 (de) 1982-10-15
NL189679B (nl) 1993-01-18
FR2382518A1 (fr) 1978-09-29
IT1092983B (it) 1985-07-12
AR214775A1 (es) 1979-07-31
PT67737A (en) 1978-04-01
AU3378278A (en) 1979-09-06
NL189679C (nl) 1993-06-16
ATA157678A (de) 1979-07-15
ZA781137B (en) 1979-02-28
SE449375B (sv) 1987-04-27
DD134124A5 (de) 1979-02-07
JPS5756556B2 (de) 1982-11-30
JPS53108899A (en) 1978-09-22
PL205060A1 (pl) 1978-11-06
IT7820816A0 (it) 1978-03-01
AT355049B (de) 1980-02-11
MY8300020A (en) 1983-12-31
NO780708L (no) 1978-09-05
BR7801319A (pt) 1978-09-26
FR2382518B1 (de) 1982-06-25

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