BRPI0706587A2 - elastic current distributor for percolating cells - Google Patents
elastic current distributor for percolating cells Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0706587A2 BRPI0706587A2 BRPI0706587-6A BRPI0706587A BRPI0706587A2 BR PI0706587 A2 BRPI0706587 A2 BR PI0706587A2 BR PI0706587 A BRPI0706587 A BR PI0706587A BR PI0706587 A2 BRPI0706587 A2 BR PI0706587A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- cell according
- cell
- blades
- diffusion electrode
- gas diffusion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/60—Constructional parts of cells
- C25B9/65—Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0232—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
DISTRIBUIDOR DE CORRENTE ELáSTICO PARA CéLULAS PERCOLADORAS. A presente invenção refere-se a uma célula de eletrólise a membrana compreendendo um compartimento anódico e um compartimento catódico, em que ao menos um dos dois contenha um elétrodo de difusão a gás e um elemento poroso plano, atravessado por um fluxo de eletrólise posicionado entre a membrana e o elétrodo de difusão a gás. A trasmissão de corrente elétrica ao elétrodo de difusão a gás é efetuada através de um distribuidor de corrente dotado de protuberâncias condutivas elásticas que comprimem o próprio elétrodo contra o elemento poroso.ELASTIC CURRENT DISTRIBUTOR FOR PERCOLATING CELLS. The present invention relates to a membrane electrolysis cell comprising an anodic compartment and a cathodic compartment, in which at least one of the two contains a gas diffusion electrode and a flat porous element, crossed by an electrolysis flow positioned between the membrane and the gas diffusion electrode. The transmission of electric current to the gas diffusion electrode is carried out through a current distributor with elastic conductive protuberances that compress the electrode itself against the porous element.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISTRIBUI-DOR DE CORRENTE ELÁSTICO PARA CÉLULAS PERCOLADORAS".Patent Descriptive Report for "ELASTIC CURRENT DISTRIBUTOR FOR PERCOLATING CELLS".
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃODESCRIPTION OF THE INVENTION
A presente invenção refere-se a uma célula para processos ele-trolíticos industriais, e em particular, a uma célula que é composta de umcompartimento anódico e um catódico, separados por uma membrana a in-tercâmbio iônico, na qual um ou ambos destes compartimentos são equipa-dos com elétrodos de difusão a gás e o processo de eletrólise flui através deum percolador ou elemento poroso equivalente.The present invention relates to a cell for industrial electrolyte processes, and in particular to a cell which is composed of an anodic and a cathodic compartment, separated by an ion exchange membrane, in which one or both of these compartments They are equipped with gas diffusion electrodes and the electrolysis process flows through a percolator or equivalent porous element.
Na seguinte descrição, será feita referência a uma célula adap-tada à eletrólise cloro-alcalina despolarizada, ou seja, ao processo de eletró-lise de salmoura e cloretos alcalinos onde a reação catódica de evolução dehidrogênio é inibida em favor da reação de consumo de oxigênio em um cá-todo a difusão gasosa, como demonstrado por exemplo em EP 1033419; ainvenção não é, no entanto, limitada a células cloro-alcalinas, sendo aplicá-vel em todos os processos eletroquímicos industriais que façam uso de elé-trodos de difusão a gás.In the following description, reference will be made to a cell adapted to depolarized chlor-alkaline electrolysis, that is, to the brine and alkaline chloride electrolysis process where the cathodic evolution reaction of hydrogen is inhibited in favor of the consumption reaction of oxygen in a whole-gas diffusion, as shown for example in EP 1033419; The invention is not, however, limited to chloro-alkaline cells and is applicable in all industrial electrochemical processes using gas diffusion electrodes.
São conhecidas na técnica as células cloro-alcalinas despolari-zadas de tipo particularmente evoluído, onde a eletrólise do processo fluiatravés de um adequado elemento poroso flutuante ou percolador sob a a-ção da gravidade: uma destas células é por exemplo mencionada emW0/0157290. Neste tipo de célula, são tipicamente presentes um comparti-mento anódico obtido de uma lâmina de titânio, alimentado com uma sal-moura concentrada de cloro alcalino e contendo um ânodo de titânio dotadode revestimento catalítico para a evolução do cloro, e um compartimentocatódico delimitado por uma concha catódica de níquel. Ambos comparti-mentos antes mencionados, são separados por uma membrana a intercâm-bio catiônico. A soda cáustica produzida no processo percorre por meio dagravidade um elemento poroso inserido no compartimento catódico contac-tando de um lado a membrana a intercâmbio catiônico, e de outro lado umcátodo à difusão gasosa. Em outras palavras, enquanto o ânodo é um ele-mento metálico robusto que vem ligado eletricamente e mecanicamente àconcha anódica, através de uma adequada estrutura metálica entre as já co-nhecidas no setor, como por exemplo a forma de pente; o cátodo é um elemen-to leve e poroso obtido a partir de uma rede de prata, de um tecido de carvãoou de outro tipo de estrutura equivalente, que não seja auto-sustentável. Poreste motivo, a transmissão de corrente da parede posterior da concha catódicaao elétrodo à difusão gasosa, deve ser feita por meio de uma estrutura que for-neça um contato mais amplo e que sustente mecanicamente o elétrodo. Com afinalidade de melhorar as características elétroquímicas, é também necessárioque o cátodo seja direcionado contra o percolador com uma certa pressão, in-dicativamente entre 0,1 e 0,5 kg/cm2, para então permitir a continuidade elétricaenquanto contribuindo para o confinamento do eletólito líquido em circulação.Para satisfazer todas estas condições, as células da técnica prévia são dotadasde um sistema de alimentação elétrica confiável em dois elementos distintos:em primeiro lugar, um coletor porta-corrente rígido integrado à concha catódicaque pode ser, por exemplo, costituído de uma coluna, como no lado anódico;em segundo lugar, um colchão metálico posicionado entre o coletor porta-corrente rígido e o elétrodo a gás, que é apto, em condições de pressão ade-quada, a transmitir um movimento mecânico suficiente ao elétrodo a gás asse-gurando ao mesmo tempo a continuidade elétrica. Uma solução equivalente éaplicada para o aperfeiçoamento das células cloro-alcalinas de tipo tradicional,quando se deseja convertê-las em um processo despolarizado tipopercolação,como foi ilustrado por exemplo na figura 2 de WO 03/102271: neste caso, ocátodo original da célula, que é um elétrodo metálico para evolução de hidrogê-nio feito de níquel ou aço, como conhecido na técnica, assume o papel de cole-tor de corrente, enquanto um conchão de níquel (coletor de corrente elástico)age como o elemento de trasmissão entre o coletor de corrente rígido e o elé-trodo de difusão a gás.Depolarized chloro-alkaline cells of a particularly advanced type are known in the art, where electrolysis of the process is via a suitable porous floating element or percolator under the action of gravity: one such cell is for example mentioned in WO / 0157290. In this type of cell, typically an anodic compartment obtained from a titanium slide, fed with a concentrated alkaline chlorine brine and containing a titanium anode with a catalytic coating for the evolution of chlorine, and a cathodic compartment delimited by a cathodic nickel shell. Both compartments mentioned above are separated by a cationic exchange membrane. The caustic soda produced in the process traverses by gravity a porous element inserted in the cathodic compartment, contacting on one side the membrane the cationic exchange, and on the other a cathode to the gas diffusion. In other words, while the anode is a sturdy metal element that comes electrically and mechanically attached to the anodic shell through a suitable metal structure among those already known in the industry, such as the comb shape; The cathode is a lightweight, porous element made from a silver net, charcoal cloth, or other equivalent self-sustaining structure. For this reason, the transmission of current from the back wall of the cathodic shell to the electrode to the gas diffusion should be by means of a structure that provides broader contact and mechanically supports the electrode. In order to improve the electrochemical characteristics, it is also necessary that the cathode be directed against the percolator with a certain pressure, indicatively between 0.1 and 0.5 kg / cm2, to allow electrical continuity while contributing to the confinement of the electrolyte. In order to satisfy all these conditions, the prior art cells are provided with a reliable power supply system in two distinct elements: firstly, a rigid current collector integrated into the cathodic shell which may be, for example, made of a column, as on the anode side, secondly, a metal mattress positioned between the rigid current collector and the gas electrode, which is capable, under appropriate pressure conditions, of transmitting sufficient mechanical motion to the electrode to gas while ensuring electrical continuity. An equivalent solution is applied for the improvement of traditional type chlor-alkaline cells when it is desired to convert them to a depolarized type-coerculation process, as illustrated for example in FIG. 2 of WO 03/102271: in this case, the original cell method, which is a metallic hydrogen evolution electrode made of nickel or steel, as known in the art, assumes the role of current collector, while a nickel sheath (elastic current collector) acts as the transmission element between the rigid current collector and the gas diffusion electrode.
A solução indicada envolve, entretanto, alguns inconvenientesque impedem a comercialização deste tipo de células: o sistema de trans-missão de corrente de dois componentes envolvem, de fato, custos e espes-suras excessivos, dificuldade de instalação e de controle dimensional do col-chão (especialmente na zona periférica), dificuldade de controlar as defor-mações e as forças elásticas, além naturalmente do acréscimo de uma inter-face de contato, não particularmente favorável de um ponto de vista da que-da ôhmica, como aquela entre o colchão e o elétrodo a gás.However, the indicated solution involves some drawbacks that hinder the commercialization of this type of cell: the two-component current transmission system actually involves costs and excessive spikes, difficulty of installation and dimensional control of the cell. (especially in the peripheral zone), difficulty in controlling deformations and tensile forces, in addition to the addition of a contact interface, not particularly favorable from an ohmic standpoint, such as that between the mattress and the gas electrode.
É um dos objetivos da presente invenção fornecer uma célulaeletrolítica separada por uma membrana a intercâmbio iônico e equipadacom elétrodo de difusão a gás e elemento percolador para a circulação doeletrólito que possa superar as limitações da técnica prévia.It is an object of the present invention to provide an electron cell separated by an ion exchange membrane and equipped with gas diffusion electrode and percolating element for circulation of the electrolyte which can overcome the limitations of the prior art.
Sob um outro aspecto, é um dos objetivos da presente invençãofornecer um melhorado sistema de alimentação de corrente elétrica para umacélula eletrolítica dotado com um elétrodo de difusão a gás e percolador.In another aspect, it is an object of the present invention to provide an improved power supply system for an electrolytic cell equipped with a gas diffusion electrode and percolator.
A invenção consiste em uma célula de eletrólise com um com-partimento anódico e um catódico separados por uma membrana a inter-câmbio iônico, na qual ao menos um dos dois compartimentos é equipadocom um elétrodo de difusão a gás apresentando duas superfícies principais,uma primeira superfície principal voltada à membrana e sendo em contatocom percolador atravessado por um fluxo de eletrólise, enquanto a segunda,oposta à primeira, está em contato com um distribuidor de corrente quecompreende múltiplas protuberâncias elásticas condutoras e capazes decomprimir o elétrodo a gás contra o percolador. Como percolador, se enten-de qualquer elemento poroso flutuante em grau de ser atravessado com gra-vidade por um fluxo líquido, como descrito em W0/0157290. Em uma reali-zação perferida, o distribuidor de corrente, que substitui o conjunto porta-corrente rígido e porta-corrente elástico da técnica prévia, é obtido por cortee deformação de uma singular lâmina metálica, como por exemplo, uma lâ-mina de níquel no caso de coletor catódico para células cloro-alcalinas. Nes-te caso, a lâmina de níquel é uma lâmina de espessura tipicamente compre-endida entre 0,5 é 1,5 mm, preferivelmente dotada de um revestimento ca-paz de diminuir a resistência de contato. O níquel da lâmina pode ser ligadoà variedade dos produtos facilmente disponíveis; é evidente para um técnicodo setor a escolha de um determinado tipo de níquel com capacidade e ca-racterísticas mecânicas selecionadas para a fabricação de molas e que te-nha por exemplo, características superiores de elasticidade, resultando as-sim particularmente vantajoso. Em uma forma de realização muito simples eeficaz, as protuberâncias condutoras capazes de proporcionar uma adequa-do movimento condutivo ao elétrodo são pequenas lâminas dispostas se-gundo uma geometria a forma de pente; neste caso, é preferível que as lâ-minas sejam acomodadas em duplas, em modo que duas lâminas adjacen-tes se estendam em direções opostas em respeito ao plano principal da par-te metálica das quais são obtidas. Neste modo se consegue obter uma sus-tentação mais eficaz e homogênea de toda a superfície eletródica. A soluçãoindicada anteriormente é adequada a um ótimo desenho de célula em quasetodas as condições do processo; porém, a utilização do colchão de acordocom a técnica prévia como um elemento de contato à alta densidade de cor-rente, e tem a vantagem de consentir uma eficaz circulação de gás (no casoda eletrólise cloro-alcalina despolarizada, por exemplo , uma eficaz condu-ção de oxigênio ao elétrodo a gás) que poderia ser menor com uma simplesestrutura laminar. Neste caso, uma forma de realização particularmente pre-ferida prevê que as protuberâncias condutoras sejam a forma de telhas indi-viduais, equipadas por sua vez com uma ou mais lâminas para o contatoelétrico, mas também uma ou mais aberturas para favorecer a passagem dogás. As protuberâncias condutoras podem por exemplo, serem dispostas aolongo de filas paralelas distribuídas em toda a superfície do elétrodo.The invention consists of an anodic and a cathodic electrolysis cell separated by an ion exchange membrane, in which at least one of the two compartments is equipped with a gas diffusion electrode having two main surfaces, a first one. main surface facing the membrane and being in contact with the percolator traversed by an electrolysis flow, while the second, opposite the first, is in contact with a current distributor comprising multiple conductive elastic protuberances capable of decomposing the gas electrode against the percolator. A percolator is any floating porous element that can be severely traversed by a liquid flow, as described in WO0 / 0157290. In a preferred embodiment, the current distributor, which replaces the prior art rigid chain and elastic chain assembly, is obtained by cutting and deforming a single metal blade, such as a nickel blade in the case of cathodic collector for chlor-alkaline cells. In this case, the nickel blade is a blade of typically 0.5 to 1.5 mm thickness, preferably provided with a coating capable of decreasing contact resistance. The nickel of the blade can be attached to the variety of readily available products; It is apparent to one skilled in the art to select a particular type of nickel with selected capacity and mechanical characteristics for the manufacture of springs and which, for example, has superior elasticity characteristics, thus being particularly advantageous. In a very simple and effective embodiment, conductive protrusions capable of providing adequate conductive motion to the electrode are small blades disposed according to a comb-shaped geometry; In this case, it is preferable that the blades be accommodated in pairs, so that two adjacent blades extend in opposite directions with respect to the main plane of the metal part from which they are obtained. In this mode a more effective and homogeneous suspension of the entire electrode surface can be obtained. The solution indicated above is suitable for optimal cell design in all process conditions; however, the use of the prior art mattress as a contact element at high current density, and has the advantage of providing effective gas circulation (in the case of depolarized chlor-alkaline electrolysis, for example, an efficient conduction oxygen to the gas electrode) which could be smaller with a simple laminar structure. In this case, a particularly preferred embodiment provides that the conducting protuberances are in the form of individual tiles, in turn equipped with one or more blades for the electric contact, but also one or more openings to facilitate the dog passage. The conducting protuberances may for example be arranged along parallel rows distributed throughout the electrode surface.
O distribuidor de corrente segundo a invenção é capaz de reali-zar um eficiente contato elétrico manifestado diretamente sob a superfície doelétrodo a gás a uma pressão preferivelmente compreendida entre 0,1 e 0,5kg/cm2, eliminando deste modo uma interface de contato em relação ao sis-tema da técnica prévia no qual prevê a junção de um porta-corrente rígido eum porta-corrente elástico; por outro lado, a invenção prevê também queentre o distribuidor de corrente e o elétrodo a gás possa ser inserido um e-lemento de distribuição do esforço de compressão mecânica, como por e-xemplo, uma rede fina, uma lâmina esticada ou perfurada. Neste caso, onúmero de interfaces de contato é equivalente ao da técnica prévia, porém aresistência correspondente resulta substancialmente menor àquela obtidacom o colchão - cuja ação elástica resulta sempre muito limitada estandodiretamente em contato com um elétrodo a gás. Além disso, como pode serfacilmente reconhecido por um esperto do ramo, a espessura total da célularesulta consideravelmente menor.The current distributor according to the invention is capable of making an efficient electrical contact manifested directly under the gas electrode surface at a pressure preferably between 0.1 and 0.5kg / cm2, thereby eliminating a contact interface with respect to the prior art system in which it provides for the joining of a rigid chain holder and an elastic chain holder; On the other hand, the invention also provides that between the current distributor and the gas electrode a mechanical compression effort distribution element can be inserted, such as a thin mesh, a stretched or perforated blade. In this case, the number of contact interfaces is equivalent to the prior art, but the corresponding resistance is substantially less than that obtained with the mattress - whose elastic action is always very limited when directly in contact with a gas electrode. In addition, as can easily be recognized by one of the skilled in the art, the overall thickness of the cell results considerably less.
A invenção será mais detalhada com o auxílio das figuras emanexo, que tem uma finalidade meramente exemplificativa e não pretendemlimitar a invenção.The invention will be further detailed with the aid of the emanated figures, which is for the purpose of illustration only and is not intended to limit the invention.
- A figura 1 representa uma célula cloro-alcalina despolarizadapor percolação de acordo com a presente invenção.Figure 1 is a percolation depolarized chloro-alkaline cell according to the present invention.
- A figura 2 representa uma célula cloro-alcalina despolarizadapor percolação de acordo com a presente invenção.Figure 2 is a percolation depolarized chloro-alkaline cell according to the present invention.
- A figura 3 representa uma primeira forma de realização do dis-tribuidor de corrente de acordo com a invenção.Figure 3 is a first embodiment of the current distributor according to the invention.
- A figura 4 rapresenta uma segunda forma de realização do dis-tribuidor de corrente de acordo com a invenção.Figure 4 shows a second embodiment of the current distributor according to the invention.
- A figura 5 representa uma terceira forma de realização do dis-tribuidor de corrente de acordo com a invenção.Figure 5 is a third embodiment of the current distributor according to the invention.
Na figura 1 é mostrada uma célula cloro-alcalina despolarizadapor percolação de acordo com a técnica prévia, compreendendo um compar-timento catódico e um compartimento anódico separados por uma membra-na a intercâmbio iônico (500). O compartimento catódico é delimitado pelaparede catódica posterior (101), em contato com um sistema de alimentaçãoda corrente elétrica que conta com dois elementos distintos: um coletor decorrente rígido (201) integrado a este, e um coletor de corrente elástico (210)costituído por um colchão, de níquel por exemplo. O cátodo (301) é costituí-do por um elétrodo poroso de difusão a gás alimentado com oxigênio, conta-tando de um lado o colchão (210), e do outro um percolador (400) costituídopor um elemento poroso plano atravessado pelo fluxo do eletrólito sob efeitoda gravidade. A membrana a intercâmbio iônico (500) agindo como o sepa-rador há uma superfície catódica em contato com o percolador (400) e umasuperfície anódica voltada para um ânodo (302) que pode estar em contatocom esta ou mantido a uma pequena distância predeterminada. O ânodo(302) é normalmente costituído por um substrato de titânio composto poruma rede ou lâmina expandida ou perfurada, ou opcionalmente por uma jus-taposição de dois destes elementos; o substrato anódico é dotado de umrevestimento catalítico para evolução de cloro como conhecido na técnica. Acontinuidade elétrica entre o ânodo (302) e a parede posterior do comparti-mento anódico (102) é garantida por um coletor de corrente rígido (202). Oscoletores de corrente rígidos catódico (201) e anódico (202) podem ser costi-tuídos por nervuras, lâminas onduladas, lâminas dotadas de protuberânciasadequadamente distanciadas ou outros tipos de coletores de corrente co-nhecidos pelos especialistasda técnica.Figure 1 shows a percolation-depolarized chlor-alkaline cell according to the prior art, comprising a cathodic compartment and an anodic compartment separated by an ion exchange membrane (500). The cathodic compartment is delimited by the posterior cathodic wall (101), in contact with an electric current supply system which has two distinct elements: a rigid resulting collector (201) integrated therein, and an elastic current collector (210) made up of a mattress, nickel for example. Cathode 301 is comprised of an oxygen-fed porous gas diffusion electrode, on one side having a mattress 210, and a percolator 400 on the other side, formed by a flat porous element traversed by the flow of the gas. electrolyte under the effect of gravity. The ion exchange membrane (500) acting as the separator there is a cathodic surface in contact with the percolator (400) and an anodic surface facing an anode (302) which may be in contact with or maintained at a predetermined small distance. Anode 302 is usually comprised of a titanium substrate composed of an expanded or perforated mesh or blade, or optionally a juxtaposition of two of these elements; The anodic substrate is provided with a catalytic coating for chlorine evolution as known in the art. Electrical continuity between the anode (302) and the rear wall of the anode compartment (102) is secured by a rigid current collector (202). Cathodic (201) and anodic (202) rigid chain collectors may be made of ribs, corrugated blades, appropriately spaced protruding blades or other types of current collectors known to those skilled in the art.
Na figura 2 é mostrada uma célula cloro-alcalina despolarizada porpercolação de acordo com a presente invenção, onde os elementos comunscom a célula da figura 1 são indicados com os mesmos números de referência.Figure 2 shows a depolarized chloro-alkaline cell per cell according to the present invention, where the common elements with the cell of figure 1 are indicated with the same reference numerals.
O sistema de alimentação da corrente elétrica é costituído por múl-tiplas protuberâncias condutivas (220), como por exemplo um conjunto de mo-las ou de pequenas lâminas elásticas aptas a comprimir o elétrodo de difusão agás (301) em frente ao percolador (400); entre o conjunto de protuberânciascondutivas (220) e o elétrodo de difusão a gás (301) é inserido um elementoopcional para a distribuição da força de compressão mecânica (230), como porexemplo uma rede fina, ou uma lâmina expandida ou perfurada.The power supply system is comprised of multiple conductive protrusions (220), such as a set of molds or small elastic blades capable of compressing the diffusion electrode 301 in front of the percolator (400). ); Between the conductive boss assembly (220) and the gas diffusion electrode (301) an optional element for the distribution of the mechanical compressive force (230), such as a thin mesh, or an expanded or perforated blade, is inserted.
A figura 3 mostra uma forma de realização que parte de múlti-plas protuberâncias condutivas obtidas de uma única lâmina metálica e cos-tituída neste caso por um conjunto de pequenas lâminas elásticas (221) dis-postas paralelamente segundo uma geometria à forma de pente: as peque-nas lâminas são dispostas em duplas, em modo a se estenderem de duas aduas em direções opostas à superfície principal da lâmina metálica original.Dependendo da dimensão da célula, uma fila de pequenas lâminas (221)pode evidentemente cobrir toda a superfície ativa, ou mais filas podem serdispostas lado a lado, como evidente para um especialista na técnica.Figure 3 shows an embodiment starting from multiple conductive protrusions obtained from a single metal blade and constituted in this case by a set of small elastic blades (221) arranged parallel to a comb-shaped geometry: the small blades are arranged in pairs so as to extend from two adducts in opposite directions to the main surface of the original metal blade. Depending on the size of the cell, a row of small blades (221) can of course cover the entire active surface. , or more rows may be arranged side by side, as is apparent to one skilled in the art.
A figura 4 mostra uma forma de realização preferida pelas múltiplasprotuberâncias condutivas obtidas por uma única lâmina metálica: neste casoas protuberâncias são telhas individuais (222), preferivelmente quadrangulares,obtidas por corte e dobra de uma lâmina, opcionalmente soldadas ao coletor decorrente rígido (201), cada uma delas compreendendo elementos que execu-tam diversas funções: por exemplo, por meio de uma adequada etapa de do-bramento, cada telha é dotada de extremidades com um ângulo de curvaturade aproximadamente 90° (223) a fim de garantir a rigidez requerida. Uma multi-plicidade de lâminas elásticas (224) adequadamente separadas agem comoelemento de contato com o elétrodo a gás (301), e uma multiplicidade de furos(225) favorecendo o transporte e a circulação do gás, neste caso com particularreferência ao oxigênio necessário para a reação catódica. As várias telhas sol-dadas ao coletor de corrente rígido (201) são preferivelmente colocadas emfilas paralelas opcionalmente posicionadas.Figure 4 shows a preferred embodiment for the multiple conductive protrusions obtained by a single sheet metal: in this case the protrusions are individual, preferably quadrangular, tiles obtained by cutting and folding a blade, optionally welded to the rigid collector 201 each comprising elements which perform various functions: for example, by means of a suitable folding step, each tile is provided with ends having a bending angle of approximately 90 ° (223) to ensure stiffness. required. A plurality of suitably separated elastic blades (224) act as an element of contact with the gas electrode (301), and a plurality of holes (225) favoring gas transport and circulation, in this case with particular reference to oxygen required for the cathodic reaction. The various soluble tiles to the rigid current collector 201 are preferably placed in optionally positioned parallel rows.
A figura 5 mostra uma variação na forma preferida de realizaçãomostrada na figura 4 pelas múltiplas protuberâncias condutivas obtidas deuma única lâmina metálica: neste caso a lâmina metálica já de início é umalâmina perfurada, cujos furos (225') extendem-se em toda a estrutura da te-lha (222), incluindo as lâminas elásticas (224). Em tal modo obtém-se umtransporte de gás ainda melhor, mais eficaz até mesmo quando as lâminas(224) são comprimidas até o fundo do percurso, entrando em contato com alâmina da qual elas foram projetadas. É também obtida uma reserva margi-nal, mesmo nao sendo tão significativa, na fase de construção que consisteem efetuar os furos separadamente (225) indicados na telha (222) da figura4. A configuração da telha apresenta também uma outra vantagem mecâni-ca: no caso de elevada contrapressão sobre o cátodo (devida por exemplo aum erro de controle nas condições operativas do processo, ou por erro nomanuseio e montagem dos elementos), as lâminas não sofrem uma defor-mação elástica permanente graças ao apoio do GDE em toda a superfície datelha. Neste caso, o fato de que as telhas sejam obtidas à partir da lâminaperfurada é ainda mais importante garantir o correto fornecimento de gás,como é evidente para um técnico do setor.Figure 5 shows a variation in the preferred embodiment shown in Figure 4 by the multiple conductive protrusions obtained from a single sheet metal: in this case the already beginning sheet metal is a perforated sheet whose holes (225 ') extend over the entire frame structure. (222) including the elastic blades (224). In such a mode, even better, more effective gas transport is obtained even when the blades 224 are compressed to the bottom of the path, contacting the blade from which they were designed. A marginal reserve, although not so significant, is also obtained in the construction phase, which consists of drilling the holes (225) indicated in the tile (222) of Figure 4. The tile configuration also has another mechanical advantage: in the case of high cathode back pressure (due for example to a control error in the operating conditions of the process, or due to error in the handling and assembly of the elements), the blades do not suffer a permanent elastic deformation thanks to the support of the GDE on the entire surface. In this case, the fact that the tiles are obtained from the perforated sheet is even more important to ensure the correct supply of gas, as is evident to a technician in the industry.
EXEMPLO 1EXAMPLE 1
Uma célula de eletróise em experiência laboratorial, com umaárea ativa de 0,16 m2, foi equipada de acordo com o esquema da figura 2com um ânodo DSA® (302) de titânio dotado com um revestimento catalíticoa base de óxidos de rutênio e titânio, uma membrana a intercâmbio iônicoNafion® N982 (500) comercializada por Dupont/USA, um percolador de es-puma de níquel, um elétrodo de difusão a gás constituído por uma rede deprata ativada com um catalizador à base de prata.A laboratory experiment electrolysis cell with an active area of 0.16 m2 was fitted according to the scheme of Figure 2 with a DSA® titanium anode (302) with a ruthenium and titanium oxide catalytic coating, a ion exchange membrane Nafion® N982 (500) marketed by Dupont / USA, a nickel foam percolator, a gas diffusion electrode consisting of a depressed mesh activated with a silver-based catalyst.
O sistema de alimentação da corrente elétrica foi compreendidode uma multiplicidade de protuberâncias condutivas elásticas constituídas deuma telha (222) como ilustrado na figura 5, obtidas de uma lâmina perfuradade níquel com 1 mm de espessura.The power supply system was comprised of a multiplicity of elastic conductive protrusions constituted by a tile 222 as shown in Figure 5, obtained from a 1 mm thick nickel perforated blade.
A célula foi alimentada com uma circulação de salmoura de clorosódico tendo uma concentração de 210 g/l, a uma densidade de corrente de4 kA/m2 e a uma temperatura de 90°C. A soda cáustica, produzida ao cátodoem fluxo descendente através do percolador, tinha uma concentração de32% em peso. Nestas condições, depois de dez dias de estabilização dascondições do processo na planta, foi verificada uma tensão da célula com-preendida entre 2.00 e 2.05 V.The cell was fed with a chlorosodium brine circulation having a concentration of 210 g / l, a current density of 4 kA / m2 and a temperature of 90 ° C. Caustic soda, produced to the cathode in downward flow through the percolator, had a concentration of 32% by weight. Under these conditions, after ten days of stabilization of the process conditions in the plant, a cell voltage between 2.00 and 2.05 V was verified.
EXEMPLO 2EXAMPLE 2
O teste do exemplo 1 foi repetido em condições análogas, fa-zendo uso de uma célula da técnica prévia. A única diferença substancialconsistia então no sistema catódico de de alimentação de corrente, compre-endendo uma estrutura de coletor de corrente rígida constituída por umanervura em níquel soldada na parede catódica posterior unida a um colchãode níquel comercial.The test of example 1 was repeated under analogous conditions using a prior art cell. The only substantial difference then consisted of the cathodic current feed system, comprising a rigid current collector structure consisting of a nickel rib welded to the rear cathodic wall attached to a commercial nickel mattress.
Nas mesmas condições do processo do exemplo 1, depois de dezdias de estabilização foi verificada uma tensão de célula entre 2.,10 e 2,15 V.Under the same conditions as the procedure of Example 1, after ten days of stabilization, a cell voltage between 2.10 and 2.15 V was found.
A precedente descrição não pretende limitar a invenção, a qualpode ser utilizada segundo diversas formas de realizações sem distanciar-sedos objetivos, e cuja capacidade é largamente definida nas reivindicaçõesem anexo.The foregoing description is not intended to limit the invention, which may be used in various embodiments without objective distances, and whose capacity is broadly defined in the appended claims.
Na descrição e nas reivindicações da presente aplicação, a pa-lavra "compreende" e suas variantes tais como "compreendido" e "compre-endendo" não tem a intenção de excluir a presença de outros elementos oucomponentes adicionais.In the description and claims of the present application, the word "comprises" and variants thereof such as "understood" and "understanding" are not intended to exclude the presence of other additional elements or components.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000054A ITMI20060054A1 (en) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | ELASTIC CURRENT DISTRIBUTOR FOR PERCOLATOR CELLS |
| ITMI2006A000054 | 2006-01-16 | ||
| PCT/EP2007/050362 WO2007080193A2 (en) | 2006-01-16 | 2007-01-15 | Elastic current distributor for percolating cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0706587A2 true BRPI0706587A2 (en) | 2011-03-29 |
Family
ID=38141182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0706587-6A BRPI0706587A2 (en) | 2006-01-16 | 2007-01-15 | elastic current distributor for percolating cells |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090050472A1 (en) |
| EP (1) | EP1977027A2 (en) |
| JP (2) | JP2009523906A (en) |
| KR (1) | KR101362680B1 (en) |
| CN (1) | CN101370966B (en) |
| BR (1) | BRPI0706587A2 (en) |
| CA (1) | CA2635098C (en) |
| IT (1) | ITMI20060054A1 (en) |
| RU (1) | RU2423554C2 (en) |
| WO (1) | WO2007080193A2 (en) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITMI20071375A1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-11 | Uhdenora Spa | ELASTIC CURRENT MANIFOLD FOR ELECTROCHEMICAL CELLS |
| CN102459708A (en) * | 2009-05-26 | 2012-05-16 | 氯工程公司 | Gas diffusion electrode-equipped ion-exchange membrane electrolytic cell |
| DE102010021833A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Uhde Gmbh | Electrode for electrolysis cell |
| ITMI20130563A1 (en) * | 2013-04-10 | 2014-10-11 | Uhdenora Spa | METHOD OF ADAPTATION OF ELECTROLYTIC CELLS HAVING FINISHED INTERELECTRODUCTS DISTANCES |
| ES2727129T3 (en) | 2014-06-16 | 2019-10-14 | Siemens Ag | Gas diffusion layer, PEM type electrolytic cell with one such gas diffusion layer, as well as electrolyzer |
| CN106460203A (en) * | 2014-06-24 | 2017-02-22 | 凯密迪公司 | Narrow gap, undivided electrolysis cell |
| JP2019510885A (en) | 2016-04-07 | 2019-04-18 | コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフトＣｏｖｅｓｔｒｏ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ Ａｇ | Bifunctional electrode and electrolysis device for chloralkali electrolysis |
| US10407783B2 (en) * | 2016-05-26 | 2019-09-10 | Calera Corporation | Anode assembly, contact strips, electrochemical cell, and methods to use and manufacture thereof |
| JP6656091B2 (en) * | 2016-06-14 | 2020-03-04 | ティッセンクルップ・ウーデ・クロリンエンジニアズ ゲー エム ベー ハー | Electrolytic cell |
| DE102018209520A1 (en) | 2018-06-14 | 2019-12-19 | Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh | electrolysis cell |
| CN112534086A (en) * | 2018-07-27 | 2021-03-19 | 株式会社大阪曹达 | Conductive elastomer for electrolytic cell and electrolytic cell |
| CN109786781A (en) * | 2019-03-15 | 2019-05-21 | 徐州华清京昆能源有限公司 | A kind of integral electrode with air flue |
| ES2927767T3 (en) * | 2019-07-26 | 2022-11-10 | Zentrum Fuer Sonnenenergie Und Wasserstoff Forschung Baden Wuerttemberg | Electrode packaging unit for a stack assembly of an electrochemical reactor |
| DE102020206448A1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-11-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for attaching an electrode |
| EP4279637A1 (en) | 2022-05-18 | 2023-11-22 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg | Electrode plate with integrated current transformer structure and electrode package unit |
| EP4339334A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-20 | thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA | Electrolysis cell with arched support members |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4444632A (en) * | 1979-08-03 | 1984-04-24 | Oronzio Denora Impianti Elettrochimici S.P.A. | Electrolysis cell |
| IT8025483A0 (en) * | 1980-10-21 | 1980-10-21 | Oronzio De Nora Impianti | ELECTROCDES FOR SOLID ELECTROLYTE CELLS APPLIED ON THE SURFACE OF ION EXCHANGE MEMBRANES AND PROCEDURE FOR THE PREPARATION AND USE OF THE SAME. |
| IT1122699B (en) * | 1979-08-03 | 1986-04-23 | Oronzio De Nora Impianti | RESILIENT ELECTRIC COLLECTOR AND SOLID ELECTROLYTE ELECTROCHEMISTRY INCLUDING THE SAME |
| JPH0670276B2 (en) * | 1983-05-02 | 1994-09-07 | オロンジオ・ド・ノラ・イムピアンチ・エレットロキミシ・ソシエタ・ペル・アジオニ | Chlorine generation method and its electrolytic cell |
| DE3439265A1 (en) * | 1984-10-26 | 1986-05-07 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | ELECTROLYSIS APPARATUS WITH HORIZONTALLY ARRANGED ELECTRODES |
| JP3110551B2 (en) * | 1992-04-30 | 2000-11-20 | クロリンエンジニアズ株式会社 | Electrolytic cell |
| IT1317753B1 (en) * | 2000-02-02 | 2003-07-15 | Nora S P A Ora De Nora Impiant | ELECTROLYSIS CELL WITH GAS DIFFUSION ELECTRODE. |
| US7141147B2 (en) * | 2001-06-15 | 2006-11-28 | Akzo Nobel N.V. | Electrolytic cell |
| EP1397531A1 (en) * | 2001-06-15 | 2004-03-17 | Akzo Nobel N.V. | Electrolytic cell |
| DE10138214A1 (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-20 | Bayer Ag | Chlorine generation electrolysis cell, having low operating voltage, has anode frame retained in a flexible array on cathode frame, cation exchange membrane, anode, gas diffusion electrode and current collector |
| ITMI20012379A1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-12 | Uhdenora Technologies Srl | ELECTROLYSIS CELL WITH GAS DIFFUSION ELECTRODES |
| DE10203689A1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-07 | Bayer Ag | Cathodic current distributor for electrolytic cells |
| JP3501453B2 (en) * | 2002-04-05 | 2004-03-02 | クロリンエンジニアズ株式会社 | Ion exchange membrane electrolytic cell |
| EP1378589B1 (en) * | 2002-04-05 | 2005-12-07 | CHLORINE ENGINEERS CORP., Ltd. | Ion exchange membrane electrolyzer |
| JP4297694B2 (en) * | 2003-02-13 | 2009-07-15 | クロリンエンジニアズ株式会社 | Ion exchange membrane electrolytic cell using gas diffusion cathode and operation method thereof |
-
2006
- 2006-01-16 IT IT000054A patent/ITMI20060054A1/en unknown
-
2007
- 2007-01-15 BR BRPI0706587-6A patent/BRPI0706587A2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-01-15 WO PCT/EP2007/050362 patent/WO2007080193A2/en active Application Filing
- 2007-01-15 CA CA2635098A patent/CA2635098C/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-01-15 EP EP07703878A patent/EP1977027A2/en not_active Withdrawn
- 2007-01-15 US US12/087,196 patent/US20090050472A1/en not_active Abandoned
- 2007-01-15 RU RU2008133577/07A patent/RU2423554C2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-01-15 CN CN2007800024095A patent/CN101370966B/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-01-15 JP JP2008549885A patent/JP2009523906A/en not_active Withdrawn
- 2007-01-15 KR KR1020087020039A patent/KR101362680B1/en not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-02-17 JP JP2014027391A patent/JP5860075B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2423554C2 (en) | 2011-07-10 |
| JP5860075B2 (en) | 2016-02-16 |
| CN101370966A (en) | 2009-02-18 |
| CN101370966B (en) | 2013-05-08 |
| JP2009523906A (en) | 2009-06-25 |
| EP1977027A2 (en) | 2008-10-08 |
| ITMI20060054A1 (en) | 2007-07-17 |
| JP2014088629A (en) | 2014-05-15 |
| WO2007080193A2 (en) | 2007-07-19 |
| US20090050472A1 (en) | 2009-02-26 |
| CA2635098A1 (en) | 2007-07-19 |
| KR101362680B1 (en) | 2014-02-13 |
| CA2635098C (en) | 2016-03-08 |
| KR20080087037A (en) | 2008-09-29 |
| RU2008133577A (en) | 2010-02-27 |
| WO2007080193A3 (en) | 2007-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI0706587A2 (en) | elastic current distributor for percolating cells | |
| ES2678268T3 (en) | Alkaline solution electrolysis cell | |
| KR101581730B1 (en) | Elastic current collector for electrochemical cells | |
| KR940701466A (en) | Apparatus and method for producing acid and base by electrolysis of salt solution | |
| NO157544B (en) | PROCEDURE FOR IN AN ELECTRIC ELECTRIC DEVICE AA DISTRIBUTES THE ELECTRIC POWER DURING AN ELASTIC, POROES AND PERMEABLE ELECTRODES, AND ELECTRIC ELECTRIC DEVICE. | |
| EP1464728B1 (en) | Electrode for electrolysis and ion exchange membrane electrolytic cell | |
| EP2691559B1 (en) | Cell for depolarised electrodialysis of salt solutions | |
| KR880001067A (en) | Battery electrode assembly, frame and electrolytic cell | |
| CZ282393A3 (en) | Electrolysis method for reactions generating or consuming gases and electrolytic cell for making the same | |
| PL177633B1 (en) | System of electrodes for electrolytic processes of generating gas in membrane cells and application of such system | |
| JP2001262387A (en) | Alkali metallic salt electrolytic bath | |
| JP2001064792A (en) | Electrolytic cell | |
| US7560010B2 (en) | Diaphragm electrolytic cell | |
| EP1888818B1 (en) | Cathodic finger for diaphragm cell | |
| JP4115686B2 (en) | Electrode structure and electrolysis method using the structure | |
| US20200024758A1 (en) | Method for producing sodium hydroxide and/or chlorine, and two-chamber type electrolytic cell for saltwater | |
| CZ279836B6 (en) | Membrane electrolytic cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE A 11A ANUIDADE. |
|
| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |