ITMI20060054A1 - ELASTIC CURRENT DISTRIBUTOR FOR PERCOLATOR CELLS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE DESCRIPTION OF INDUSTRIAL INVENTION
L'invenzione è relativa ad una cella per processi elettrolitici industriali, ed in particolare ad una cella che comprende un comparto anodico ed un comparto catodico separati da una membrana a scambio ionico, nella quale uno o entrambi i comparti sono equipaggiati con elettrodi a gas e l'elettrolita di processo fluisce attraverso un percolatore o un analogo elemento poroso. The invention relates to a cell for industrial electrolytic processes, and in particular to a cell comprising an anodic compartment and a cathode compartment separated by an ion exchange membrane, in which one or both compartments are equipped with gas electrodes and the process electrolyte flows through a percolator or a similar porous element.
Nella seguente descrizione verrà fatto riferimento ad una cella adatta all'elettrolisi cloroalcali depolarizzata, ovverosia al processo di elettrolisi di salamoie di cloruri alcalini ove la reazione catodica di evoluzione di idrogeno è inibita a favore della reazione di consumo di ossigeno su un catodo a diffusione gassosa, come descritto ad esempio in EP 1033419; l'invenzione non è tuttavia limitata a celle cloro-alcali, essendo applicabile per tutti i processi elettrochimici industriali che fanno uso di elettrodi a gas. In the following description, reference will be made to a cell suitable for depolarized chloroalkali electrolysis, i.e. the electrolysis process of alkaline chloride brines where the cathodic reaction of hydrogen evolution is inhibited in favor of the oxygen consumption reaction on a gaseous diffusion cathode. , as described for example in EP 1033419; however, the invention is not limited to chlor-alkali cells, being applicable for all industrial electrochemical processes that make use of gas electrodes.
Sono note nell'arte celle cloro-alcali depolarizzate di tipo particolarmente evoluto ove l'elettrolita di processo fluisce per gravità attraverso un opportuno elemento poroso planare o percolatore: una cella di questo tipo è ad esempio descritta in WO/0157290. In questo tipo di cella, sono tipicamente presenti un comparto anodico ricavato da un guscio di titanio, che è alimentato con una salamoia concentrata di cloruro alcalino e contiene un anodo di titanio provvisto di rivestimento catalitico per l'evoluzione di cloro come noto, ed un comparto catodico delimitato da un guscio catodico di nickel; i due comparti sono separati da una membrana a scambio cationico. La soda caustica prodotta nel processo percorre per gravità un elemento poroso inserito nel comparto catodico che contatta da un lato la membrana a scambio cationico, dall'altro un catodo a diffusione gassosa. In altre parole, mentre l'anodo è un elemento metallico robusto che viene collegato elettricamente e meccanicamente al guscio anodico mediante un opportuna struttura metallica tra quelle note nell'arte, ad esempio una costolatura, il catodo è un elemento poroso sottile ottenuto a partire da una retina di argento, da un tessuto di carbone o da altro tipo di struttura analoga che non è in grado dì sostenersi da sola. Per questo motivo, la trasmissione di corrente dalla parete di fondo del guscio catodico all'elettrodo a diffusione gassosa deve essere effettuata per mezzo di una struttura che fornisca un contatto più diffuso e che sostenga meccanicamente l'elettrodo. Ai fini di migliorare le caratteristiche elettrochimiche, è anche necessario che il catodo sia spinto contro il percolatore con una certa forza, indicativamente compresa tra 0.1 e 0.5 kg/cm<2>, in modo da favorire la continuità elettrica e contribuire al contenimento dell'elettrolita liquido in circolazione. Per soddisfare tutte queste condizioni, le celle dello stato dell'arte sono munite di un sistema di apporto della corrente elettrica che si affida a due elementi distinti: da un lato, un portacorrente rigido solidale al guscio catodico che può essere ad esempio costituito da una costolatura, analogamente al lato anodico; dall'altro, un materassino metallico posto tra il portacorrente rigido e l'elettrodo a gas, che in opportune condizioni di compressione è in grado di trasmettere una spinta meccanica sufficiente all'elettrodo a gas al contempo assicurando la continuità elettrica. Una soluzione analoga è applicata nel caso di modifica di celle cloro-alcali di tipo tradizionale, quando si voglia convertire le stesse ad un processo depolarizzato a percolazione di elettrolita, come illustrato ad esempio nella figura 2 di WO 03/102271: in questo caso, il catodo originario della cella, che è un elettrodo metallico di nickel o di acciaio per evoluzione di idrogeno, come noto nell'arte, prende il ruolo di portacorrente, mentre un materassino di nickel (portacorrente elastico) funge da elemento di trasmissione tra il portacorrente rigido e l'elettrodo a gas. Depolarized chloro-alkali cells of a particularly advanced type are known in the art where the process electrolyte flows by gravity through a suitable planar or percolating porous element: a cell of this type is described for example in WO / 0157290. In this type of cell, there are typically an anodic compartment obtained from a titanium shell, which is fed with a concentrated alkaline chloride brine and contains a titanium anode provided with a catalytic coating for the evolution of chlorine as known, and a cathode compartment delimited by a nickel cathode shell; the two compartments are separated by a cation exchange membrane. The caustic soda produced in the process travels by gravity through a porous element inserted in the cathode compartment which contacts the cation exchange membrane on one side and a gaseous diffusion cathode on the other. In other words, while the anode is a robust metal element that is electrically and mechanically connected to the anodic shell by means of a suitable metal structure among those known in the art, for example a rib, the cathode is a thin porous element obtained starting from a silver net, from a carbon fabric or some other similar type of structure that is unable to sustain itself. For this reason, the transmission of current from the bottom wall of the cathode shell to the gaseous diffusion electrode must be carried out by means of a structure which provides a more diffuse contact and which mechanically supports the electrode. In order to improve the electrochemical characteristics, it is also necessary that the cathode is pushed against the percolator with a certain force, approximately between 0.1 and 0.5 kg / cm <2>, in order to favor electrical continuity and contribute to the containment of the liquid electrolyte in circulation. To satisfy all these conditions, the cells of the state of the art are equipped with an electric current supply system that relies on two distinct elements: on the one hand, a rigid current holder integral with the cathode shell which can be constituted for example by a ribbing, similar to the anodic side; on the other hand, a metal mat placed between the rigid current holder and the gas electrode, which in suitable compression conditions is able to transmit a sufficient mechanical thrust to the gas electrode while ensuring electrical continuity. A similar solution is applied in the case of modification of conventional chlor-alkali cells, when it is desired to convert them to a depolarized electrolyte percolation process, as illustrated for example in figure 2 of WO 03/102271: in this case, the original cathode of the cell, which is a metal electrode of nickel or steel by evolution of hydrogen, as known in the art, takes on the role of current holder, while a nickel mat (elastic current holder) acts as a transmission element between the current holder rigid and the gas electrode.
La soluzione indicata comporta tuttavia alcuni inconvenienti che ostacolano la commercializzazione di questo tipo di celle: il sistema di trasmissione di corrente a due componenti infatti comporta costi e spessori eccessivi, difficoltà di installazione e di controllo dimensionale del materassino (soprattutto nella zona periferica), difficoltà di controllare le deformazioni e le forze elastiche, oltre naturalmente all'aggiunta di un'interfaccia di contatto non particolarmente favorevole da un punto di vista della caduta ohmica, quale quella tra materassino ed elettrodo a gas. The solution indicated, however, involves some drawbacks that hinder the marketing of this type of cells: the two-component current transmission system in fact involves excessive costs and thicknesses, difficulties in installing and controlling the dimensions of the mat (especially in the peripheral area), difficulties to control the deformations and the elastic forces, in addition of course to the addition of a contact interface that is not particularly favorable from the point of view of the ohmic drop, such as that between the pad and the gas electrode.
È uno degli obiettivi della presente invenzione fornire una cella elettrolitica separata da una membrana a scambio ionico e munita di elettrodo a gas con elettrolita circolante in un elemento percolatore che superi le limitazioni dell'arte nota. It is one of the objectives of the present invention to provide an electrolytic cell separated from an ion exchange membrane and equipped with a gas electrode with electrolyte circulating in a percolating element which overcomes the limitations of the prior art.
Sotto un altro aspetto, è un obiettivo della presente invenzione fornire un sistema migliorato per l'apporto della corrente elettrica in una cella elettrolitica provvista di elettrodo a gas e percolatore. From another aspect, it is an object of the present invention to provide an improved system for supplying the electric current to an electrolytic cell equipped with a gas electrode and percolator.
L'invenzione consiste in una cella di elettrolisi con un comparto anodico ed un comparto catodico separati da una membrana a scambio ionico, nella quale almeno uno dei due comparti è equipaggiato di un elettrodo a gas avente due superfici principali, la prima delle quali prospiciente la membrana è in contatto con un percolatore attraversato da un flusso di elettrolita, mentre la seconda, opposta alla prima, è in contatto con un distributore di corrente comprendente una molteplicità di protuberanze conduttive elastiche atte a comprimere l'elettrodo a gas contro il percolatore. Come percolatore è inteso qualunque elemento poroso planare in grado di essere attraversato per gravità da un flusso di liquido, come descritto in WO/0157290. In una forma di realizzazione preferita, il distributore di corrente, che sostituisce l'assieme portacorrente rìgido/portacorrente elastico dell'arte nota, è ottenuto per taglio e deformazione di una singola lamiera metallica, ad esempio di una lamiera di nickel nel caso di collettore catodico per celle cloro-alcali. In questo caso, la lamiera di nickel è una lamiera di spessore tipicamente compreso fra 0.5 e 1.5 mm, preferibilmente dotata di un rivestimento adatto a diminuire la resistenza di contatto. Il nickel della lamiera può essere variamente legato, secondo la molteplicità di prodotti comunemente disponibili; è evidente per il tecnico del ramo che la scelta di un particolare tipo di nickel con grado e caratteristiche meccaniche selezionati per la funzione di molle, ad esempio con caratteristiche superiori di elasticità, risulterà particolarmente vantaggioso. In una forma di realizzazione molto semplice ed efficace, le protuberanze conduttive capaci di impartire una sufficiente spinta conduttiva all'elettrodo sono lamelle disposte secondo una geometria a pettine; in questo caso, è preferibile che le lamelle siano arrangiate a coppie, in modo che due lamelle adiacenti si estendano in direzioni opposte rispetto al piano principale della lamiera metallica dalle quali sono ricavate. In questo modo si riesce ad ottenere un sostegno più efficace ed omogeneo dell'intera superficie elettrodica. La soluzione testé indicata è adatta ad un disegno di cella ottimale in quasi tutte le condizioni di processo; tuttavia, l'utilizzo del materassino secondo l'arte nota come elemento di contatto ad alte densità di corrente ha il vantaggio di consentire una efficace circolazione del gas (nel caso dell'elettrolisi cloro-alcali depolarizzata, ad esempio, un efficace apporto di ossigeno all'elettrodo a gas) che potrebbe venir meno con una semplice struttura lamellare. In questo caso, una forma di realizzazione particolarmente preferita prevede che le protuberanze conduttive siano in forma di tegole individuali comprendenti a loro volta una o più lamelle per il contatto elettrico ma anche una o più aperture per favorire il passaggio del gas. Le protuberanze conduttive possono ad esempio essere disposte lungo file parallele distribuite lungo tutta la superfìcie dell'elettrodo. The invention consists of an electrolysis cell with an anodic compartment and a cathode compartment separated by an ion exchange membrane, in which at least one of the two compartments is equipped with a gas electrode having two main surfaces, the first of which facing the membrane is in contact with a percolator crossed by a flow of electrolyte, while the second, opposite to the first, is in contact with a current distributor comprising a plurality of elastic conductive protuberances suitable for compressing the gas electrode against the percolator. By percolator is meant any planar porous element capable of being crossed by gravity by a flow of liquid, as described in WO / 0157290. In a preferred embodiment, the current distributor, which replaces the rigid current carrier / elastic current carrier assembly of the known art, is obtained by cutting and deforming a single metal sheet, for example a nickel sheet in the case of a collector cathode for chlor-alkali cells. In this case, the nickel sheet is a sheet with a thickness typically comprised between 0.5 and 1.5 mm, preferably provided with a coating suitable for decreasing the contact resistance. The nickel of the sheet can be variously alloyed, according to the multiplicity of commonly available products; it is evident to the person skilled in the art that the choice of a particular type of nickel with a grade and mechanical characteristics selected for the function of springs, for example with superior elasticity characteristics, will be particularly advantageous. In a very simple and effective embodiment, the conductive protuberances capable of imparting a sufficient conductive thrust to the electrode are lamellae arranged according to a comb geometry; in this case, it is preferable that the slats are arranged in pairs, so that two adjacent slats extend in opposite directions with respect to the main plane of the metal sheet from which they are made. In this way it is possible to obtain a more effective and homogeneous support of the entire electrode surface. The solution just indicated is suitable for an optimal cell design in almost all process conditions; however, the use of the mat according to the known art as a contact element at high current densities has the advantage of allowing an effective circulation of the gas (in the case of depolarized chlor-alkali electrolysis, for example, an effective supply of oxygen to the gas electrode) which could fail with a simple lamellar structure. In this case, a particularly preferred embodiment provides that the conductive protuberances are in the form of individual tiles which in turn comprise one or more lamellae for the electrical contact but also one or more openings to facilitate the passage of the gas. The conductive protuberances can for example be arranged along parallel rows distributed along the entire surface of the electrode.
Il distributore di corrente secondo l'invenzione è adatto a realizzare un efficace contatto elettrico realizzato direttamente sulla superficie dell'elettrodo a gas, ad una pressione preferibilmente compresa tra 0.1 e 0.5 kg/cm<2>, eliminando in tal modo un'interfaccia di contatto rispetto al sistema dell'arte nota che prevede l'accoppiamento di un portacorrente rìgido ed un portacorrente elastico; d'altra parte, l'invenzione prevede anche che tra il distributore di corrente e l'elettrodo a gas possa essere inserito un elemento di distribuzione dello sforzo di compressione meccanica, ad esempio una rete sottile, o una lamiera stirata o perforata. In questo caso il numero delle interfacce di contatto è analogo a quello dell'arte nota, tuttavia la resistenza corrispondente risulta sostanzialmente minore di quella ottenibile con un materassino - la cui azione elastica risulta sempre piuttosto limitata - direttamente a contatto con un elettrodo a gas. Inoltre, come può essere facilmente apprezzato da un esperto del ramo, lo spessore complessivo della cella risulta considerevolmente minore. The current distributor according to the invention is suitable for realizing an effective electrical contact made directly on the surface of the gas electrode, at a pressure preferably between 0.1 and 0.5 kg / cm <2>, thus eliminating an interface of contact with respect to the system of the prior art which provides for the coupling of a rigid current carrier and an elastic current carrier; on the other hand, the invention also provides that between the current distributor and the gas electrode an element for distributing the mechanical compression stress, for example a thin mesh, or an expanded or perforated metal sheet, can be inserted. In this case the number of contact interfaces is similar to that of the prior art, however the corresponding resistance is substantially less than that obtainable with a mat - whose elastic action is always rather limited - directly in contact with a gas electrode. Furthermore, as can be readily appreciated by one skilled in the art, the overall thickness of the cell is considerably smaller.
L'invenzione sarà descrìtta più in dettaglio con l'ausilio delle figure allegate, che hanno scopo puramente esemplificativo e non intendono limitare l'invenzione. The invention will be described in more detail with the aid of the attached figures, which are purely illustrative and do not intend to limit the invention.
- La figura 1 rappresenta una cella cloro-alcali depolarizzata a percolamento di elettrolita secondo l'arte nota. - Figure 1 represents a depolarized chlor-alkali cell with electrolyte percolation according to the known art.
- La figura 2 rappresenta una cella cloro-alcali depolarizzata a percolamento di elettrolita secondo la presente invenzione. Figure 2 represents a depolarized chlor-alkali cell with electrolyte percolation according to the present invention.
- La figura 3 rappresenta una prima forma di realizzazione del distributore di corrente dell'invenzione. Figure 3 represents a first embodiment of the current distributor of the invention.
- La figura 4 rappresenta una seconda forma di realizzazione del distributore di corrente dell'invenzione. Figure 4 represents a second embodiment of the current distributor of the invention.
- La figura 5 rappresenta una terza forma di realizzazione del distributore di corrente dell'invenzione. Figure 5 represents a third embodiment of the current distributor of the invention.
In figura 1 è mostrata una cella cloro-alcali depolarizzata a percolamento di elettrolita secondo l'arte nota, comprendente due comparti, catodico e anodico, separati da una membrana a scambio ionico (500). Il comparto catodico è delimitato dalla parete catodica di fondo (101), in contatto con sistema di apporto della corrente elettrica che si affida a due elementi distinti, un portacorrente rìgido (201) ad esso solidale, ed un portacorrente elastico (210) costituito da un materassino, ad esempio di nickel. Il catodo (301) è costituito da un elettrodo a gas poroso alimentato con ossigeno, che contatta da un lato il materassino (210), dall'altro un percolatore (400) costituito da un elemento poroso planare attraversato dal flusso di elettrolita per gravità. La membrana a scambio ionico (500) che funge da separatore ha una faccia catodica in contatto con il percolatore (400) ed una faccia anodica prospiciente un anodo (302) che può essere a contatto con essa oppure mantenuto ad una piccola distanza controllata. L'anodo (302) è normalmente costituito da una matrice di titanio costituita da una rete o lamiera stirata o perforata, o eventualmente da una sovrapposizione di due di questi elementi; la matrice anodica è provvista di rivestimento catalitico per evoluzione di cloro come noto nell'arte. La continuità elettrica tra l'anodo (302) e la parete di fondo del comparto anodico (102) è assicurata da un portacorrente rigido (202). I portacorrente rìgidi catodico (201) e anodico (202) possono essere costituiti da costolature, lamiere ondulate, lamiere provviste di bugne opportunamente spaziate o altri tipi di portacorrente noti agli esperti del ramo. Figure 1 shows a depolarized chloro-alkali cell with electrolyte percolation according to the known art, comprising two compartments, cathode and anodic, separated by an ion exchange membrane (500). The cathode compartment is delimited by the bottom cathode wall (101), in contact with the electric current supply system which relies on two distinct elements, a rigid current holder (201) integral with it, and an elastic current holder (210) consisting of a mat, for example of nickel. The cathode (301) consists of a porous gas electrode fed with oxygen, which contacts the mat (210) on one side, and a percolator (400) on the other, consisting of a planar porous element traversed by the electrolyte flow by gravity. The ion exchange membrane (500) which acts as a separator has a cathodic face in contact with the percolator (400) and an anodic face facing an anode (302) which can be in contact with it or maintained at a small controlled distance. The anode (302) is normally constituted by a titanium matrix consisting of a mesh or expanded or perforated sheet, or possibly by an overlap of two of these elements; the anodic matrix is provided with a catalytic coating for chlorine evolution as known in the art. The electrical continuity between the anode (302) and the bottom wall of the anode compartment (102) is ensured by a rigid current holder (202). The rigid cathode (201) and anodic (202) current carriers can be constituted by ribs, corrugated sheets, sheets provided with suitably spaced bosses or other types of current holders known to those skilled in the art.
In figura 2 è mostrata una cella cloro-alcali depolarizzata a percolamento di elettrolita secondo la presente invenzione, nella quale gli elementi comuni alla cella di figura 1 sono indicati con i medesimi numeri di riferimento. Figure 2 shows a depolarized chloro-alkali cell with electrolyte percolation according to the present invention, in which the elements common to the cell of Figure 1 are indicated with the same reference numbers.
Il sistema di apporto della corrente elettrica è costituito da una molteplicità di protuberanze conduttive (220), ad esempio un insieme di molle o di lamelle elastiche atte a comprìmere l'elettrodo a gas (301) contro il percolatore (400); tra l'insieme di protuberanze conduttive (220) e l'elettrodo a gas (301) è inserito un elemento opzionale di distribuzione dello sforzo di compressione meccanica (230), ad esempio una rete sottile, o una lamiera stirata o perforata. The system for supplying the electric current is constituted by a plurality of conductive protuberances (220), for example a set of springs or elastic blades suitable for compressing the gas electrode (301) against the percolator (400); between the set of conductive protuberances (220) and the gas electrode (301) there is inserted an optional element for distributing the mechanical compression stress (230), for example a thin mesh, or an expanded or perforated sheet.
La figura 3 mostra una forma di realizzazione della molteplicità di protuberanze conduttive ricavate da un'unica lamiera metallica e costituite in questo caso da un assieme di lamelle elastiche (221) disposte parallelamente secondo una geometrìa a pettine: le lamelle sono disposte a coppie, in modo da estendersi a due a due in direzioni opposte rispetto al piano principale della lamiera metallica originale. A seconda delle dimensioni della cella, la fila di lamelle (221) può evidentemente coprire l'intera superficie attiva, oppure possono essere presenti più file affiancate, come risulterà evidente ad un esperto del ramo. Figure 3 shows an embodiment of the multiplicity of conductive protuberances obtained from a single metal sheet and in this case constituted by an assembly of elastic strips (221) arranged parallel according to a comb geometry: the strips are arranged in pairs, in so as to extend two by two in opposite directions with respect to the main plane of the original metal sheet. Depending on the size of the cell, the row of lamellae (221) can obviously cover the entire active surface, or there can be several rows side by side, as will be evident to one skilled in the art.
La figura 4 mostra una forma di realizzazione preferita della molteplicità di protuberanze conduttive ricavate da un'unica lamiera metallica: in questo caso le protuberanze sono tegole individuali (222), preferibilmente quadrangolari, ottenute per taglio e piegatura di una lamiera, che possono essere direttamente saldate al portacorrente rìgido (201), ciascuna della quali comprendente elementi che assolvono a diverse funzioni: ad esempio, mediante un'opportuna fase di piegatura, ciascuna tegola è dotata di estremità incurvate circa a 90° (223), che servono a garantire la necessaria rigidità. Una molteplicità di lamelle elastiche (224) opportunamente spaziate funge da elemento di contatto con l'elettrodo a gas (301), ed una molteplicità di fori (225) favorisce l'apporto e la circolazione del gas, in questo caso con particolare riferimento all'ossigeno necessario alla reazione catodica. Le varie tegole saldate al portacorrente rìgido (201) sono preferibilmente disposte su file parallele opzionalmente sfalsate. Figure 4 shows a preferred embodiment of the multiplicity of conductive protuberances obtained from a single metal sheet: in this case the protuberances are individual tiles (222), preferably quadrangular, obtained by cutting and bending a sheet, which can be directly welded to the rigid current carrier (201), each of which comprising elements that perform different functions: for example, by means of an appropriate bending step, each tile is equipped with ends curved at approximately 90 ° (223), which serve to ensure the necessary rigidity. A multiplicity of suitably spaced elastic blades (224) acts as a contact element with the gas electrode (301), and a multiplicity of holes (225) favors the supply and circulation of the gas, in this case with particular reference to the oxygen necessary for the cathodic reaction. The various tiles welded to the rigid carrier (201) are preferably arranged on parallel rows optionally offset.
La figura 5 mostra una variante della forma di realizzazione preferita illustrata in figura 4 della molteplicità di protuberanze conduttive ricavate da un'unica lamiera metallica: in questo caso la lamiera metallica di partenza è una lamiera forata, e la molteplicità di fori (225') è presente su tutta la struttura della tegola (222), comprese le lamelle elastiche (224). In tal modo si ottiene un apporto di gas ulteriormente migliorato, efficace anche nel caso in cui le lamelle (224) siano compresse fino al fondo corsa, arrivando a toccare la lamiera dalla quale si dipartono. Si ottiene inoltre un sia pur marginale risparmio sulla fase di lavorazione che consiste nell'effettuazione separata dei fori (225) indicati sulla tegola (222) di figura 4. La configurazione a tegola presenta anche un ulteriore vantaggio meccanico: in caso di elevata contropressione sul catodo (dovuta ad esempio per errori di controllo nelle condizioni operative dell'impianto, oppure per errori nella movimentazione e montaggio degli elementi), le lamelle non subiscono una deformazione elastica permanente grazie all'appoggio del GDE su tutta la superficie della tegola. In questo caso, il fatto che le tegole siano ricavate da lamiera forata è ancora più importante per garantire comunque il corretto apporto di gas, come risulterà evidente ad un tecnico del ramo. Figure 5 shows a variant of the preferred embodiment illustrated in Figure 4 of the multiplicity of conductive protuberances obtained from a single metal sheet: in this case the starting metal sheet is a perforated sheet, and the multiplicity of holes (225 ') it is present on the whole structure of the tile (222), including the elastic lamellas (224). In this way, a further improved gas supply is obtained, which is also effective in the case in which the lamellae (224) are compressed to the end of the stroke, coming to touch the sheet from which they depart. Furthermore, albeit marginal savings are obtained on the processing phase which consists in the separate drilling of the holes (225) indicated on the tile (222) in figure 4. The tile configuration also has a further mechanical advantage: in the event of high back pressure on the cathode (due for example to control errors in the operating conditions of the system, or to errors in the handling and assembly of the elements), the slats do not undergo permanent elastic deformation thanks to the support of the GDE on the entire surface of the tile. In this case, the fact that the tiles are made from perforated sheet metal is even more important to ensure the correct supply of gas in any case, as will be evident to a person skilled in the art.
ESEMPIO 1 EXAMPLE 1
Una cella di elettrolisi sperimentale da laboratorio, con un'area attiva di 0.16 m<2>, è stata equipaggiata secondo lo schema della figura 2 con un anodo (302) DSA<®>di titanio verniciato con un rivestimento catalitico a base di ossidi di rutenio e titanio, una membrana a scambio ionico (500) commerciale Nafion<®>N982 commercializzata da Dupont/USA, un percolatore di schiuma di nickel, un elettrodo a gas costituito da una retina di argento attivata con un catalizzatore a base di argento. An experimental laboratory electrolysis cell, with an active area of 0.16 m <2>, was equipped according to the scheme of Figure 2 with a titanium anode (302) DSA <®> painted with an oxide-based catalytic coating of ruthenium and titanium, a commercial Nafion <®> N982 ion exchange membrane (500) marketed by Dupont / USA, a nickel foam percolator, a gas electrode consisting of a silver retina activated with a silver-based catalyst .
Il sistema di apporto della corrente elettrica è stato realizzato mediante la molteplicità di protuberanze conduttive elastiche costituite da tegola (222) secondo il disegno della figura 5, ricavate da una lamiera perforata di nickel spessa 1 mm. The system for supplying the electric current was made by means of the multiplicity of elastic conductive protuberances constituted by a tile (222) according to the drawing of figure 5, obtained from a 1 mm thick perforated nickel sheet.
La cella è stata alimentata circolando nel comparto anodico una salamoia di cloruro sodico avente una concentrazione di 210 g/l, ad una densità di corrente di 4 kA/m<2>e ad una temperatura di 90°C. La soda caustica prodotta al catodo, in flusso discendente attraverso il percolatore, aveva una concentrazione del 32% in peso. In queste condizioni, dopo dieci giorni di stabilizzazione delle condizioni di processo sull'impianto, è stata rilevata una tensione di cella compresa tra 2.00 e 2.05 V. The cell was fed by circulating in the anodic compartment a sodium chloride brine having a concentration of 210 g / l, at a current density of 4 kA / m <2> and at a temperature of 90 ° C. The caustic soda produced at the cathode, in descending flow through the percolator, had a concentration of 32% by weight. Under these conditions, after ten days of stabilization of the process conditions on the plant, a cell voltage between 2.00 and 2.05 V was detected.
ESEMPIO 2 EXAMPLE 2
La prova dell'esempio 1 è stata ripetute in condizioni analoghe, utilizzando una cella dello stato dell'arte. L'unica differenza sostanziale consisteva pertanto nel sistema di apporto di corrente lato catodico, comprendente una struttura portacorrente rigida costituita da una costolatura in nickel saldata alla parete catodica di fondo ed un materassino di nickel commerciale. The test of Example 1 was repeated under similar conditions, using a cell of the state of the art. The only substantial difference therefore consisted in the cathode side current supply system, comprising a rigid current carrying structure consisting of a nickel rib welded to the bottom cathode wall and a commercial nickel mat.
Nelle stesse condizioni di processo dell'esempio 1 , dopo dieci giorni di stabilizzazione è stata rilevata una tensione di cella compresa tra 2.10 e 2.15 V. Under the same process conditions as example 1, after ten days of stabilization a cell voltage between 2.10 and 2.15 V was detected.
La precedente descrizione non intende limitare l’invenzione, la quale può essere utilizzata secondo diverse forme di realizzazione senza discostarsene dagli scopi, e la cui portata è univocamente definita dalle rivendicazioni allegate. The previous description does not intend to limit the invention, which can be used according to different embodiments without departing from the purposes, and whose scope is uniquely defined by the attached claims.
Nella descrizione e nelle rivendicazioni della presente domanda, la parola “comprendere” e le sue variazioni quali “comprendente” e “comprende” non sono intese ad escludere la presenza di altri elementi o componenti aggiuntivi. In the description and claims of this application, the word "comprise" and its variations such as "comprising" and "comprising" are not intended to exclude the presence of other elements or additional components.
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