CN1066897A

CN1066897A - 双极压滤器型电解池

Info

Publication number: CN1066897A
Application number: CN92102754A
Authority: CN
Inventors: 野秋康秀; 冈本三郎
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1992-12-09
Anticipated expiration: 2007-03-18
Also published as: US5225060A; EP0505899B1; DE69220526T2; CN1046320C; EP0505899A1; DE69220526D1

Abstract

本发明关于一种双极压滤器式电解池，包括通过设置在各相邻电池单元间的阳离子交换薄膜串联布置的多个电池单元，各电池单元有阳极侧和阴极侧气体液体分离室。它们分别设置在阳极和阴极侧无电流流通空间，并延伸于阳极和阴极装置的整个上侧长度。这种电解电池能用于延长使用时间，在低成本下实现碱金属氯化物水溶液的电解，甚至在大电流密度和高碱浓度电解传导的情况下，不但没有电解液的漏泄发生，也没有电池的振动以及不会在阳极和阴极空间上形成气体区域。

Description

本发明涉及一种双极压滤器型电解池，特别是，本发明涉及一种制成氯和碱金属氢氧化物的双极压滤器型电解池，该氢氧化物是通过电解碱金属氯化物水溶液来生成，其中电解池是由许多电池单元组成的。它们通过放置在各相邻电池单元之间的一个阳离子交换薄膜串联设置，每个电池单元含有阳极侧和阴极侧气-液分离室，分别设置在阳极侧和阴极侧无电流空间内，并沿阳极和阴极室整个上侧长度上延伸。本发明的压滤器型电解池可用于稳定地完成对所述一种碱金属氯化物水溶液的电解，成本低，并且其具有的优点不仅在于不会出现电解液的漏泄，而且还保证了在电池内部压力的宽范围内在阳极和阴极隔室内电解液的良好循环，甚至在大电流密度和高碱浓度下也有效地防止了电池的波动和在每个阳极和阴极室的上部内形成一个气体区域，以致有效地防止了离子交换薄膜出现破损和形成针孔的现象。

至今已提出了许多关于碱金属氯化物电解（下面通常叫做“离子交换薄膜方法电解”）工艺的建议，它采用一种离子交换薄膜以大电流效能生成一种高纯度碱金属氢氧化物。例如，美国专利4，108，742号公开了一种方法，它是在将阴极室的内部压力保持在高于阳极室内部压力的水平下进行电解的;日本专利申请公开说明书51-103099号公开了一种方法，它是将无机酸混合到阳极电解液中，并将阳极室中的盐溶液的PH值保持在3.5或以下进行电解;美国专利4，105，515号介绍了一种方法，它是同时将阳极空间中的卤气压力和阴极空间中的氢气压力保持在超大气压下进行电解的;美国专利4，214，957号公开了一种方法，它是在所提供的新的盐溶液和/或再循环的低浓度盐溶液可吸收氯化氢气时，进行电解的。这些方法有效地降低了电解电压或减小了所放出氯气的氧浓度。然而，根据在大的电流密度情况下在阳极和阴极空间也不形成气体区域从而进行有效的电解并防止电池的波动的观点来说，这些方法还不是十分令人满意的。电池的波动导致了离子交换薄膜的破损，再有，正如将要在后面所要详细描述的，在阳极和阴极空间内形成的一个气体区域会导致针孔的形成和离子交换薄膜的破损。

根据通常所提出的以碱金属氯化物电解的电解质电池，如可以参考美国专利4，111，779号，其中在电池单元中阳极和阴极室之间的电连接是通过一个爆炸熔接钛一铁板的点焊来建立的;美国专利4，108，752号中，一个电池单元内阳极和阴极室之间的电连接是通过弹簧式连接器装置建立的;加拿大专利1076994号中，电解池是由塑料制成，并且一个电池单元内阳极和阴极室之间的电连接是通过螺栓和螺母装置建立的;日本专利申请公开说明书54-90079号中，一个电池单元内阳极和阴极室之间的电连接是通过将钛作为阳极侧的隔板壁材料，并将不锈钢作为阴极侧的隔板壁材料，通过一铜板由超声波焊接而建立连接的。这些传统的电解质电池在其电池的结构方面和减小一电池单元内阳极和阴极室间的电阻方面有所改进，然而，在这些传统的电解池中，对于解决下述问题没有给出专门的解决方案，即在大电流密度下进行电解时所发生的电池振动问题，电极室内电解液（溶质）的不均匀浓度分布的出现以及在电极室的上部的气体区域的形成。电解液浓度的不均匀性是由电解质溶液的不良循环造成的，并且很可能会对离子交换薄膜的所需特性不利。

在美国专利4，557，816号中，在电极室中提供了一个导管，由此改善了电极室中电解液浓度的均匀性，但是其缺点在于，在大电流密度下进行电解时，仍会出现电池的波动和在电极室上部形成一个气体区域。

另一方面，美国专利4，643，818号公开了一种电解池，它既可以用作单极型电池，也可以用作双极型电池，并且美国专利4，734，180号（相对应的欧洲公开号为0220659B1）公开了一种电解池，其中每个电池单元是将阳极侧的盘形体和阴极侧的盘形体背对背放置，每个盘形体包括一隔板，沿隔板周边伸延的框壁以及分别沿框壁上侧和底侧部分延伸的钩形凸缘，并且将上部和底部的接合条分别配合地插入上部和底部的贯通空间，其中贯通空间是在二盘形体背对背放置和固定时，在框壁的上侧部分和上钩形部分之间和在框壁的底侧部分和上钩形部分之间分别形成的。上述两个美国专利的优点不仅在于能够减少焊接部分的数量以及即使在高的电池内部压力下也不会出现电解液的漏泄，而且还在于每个电池单元的装配可以很容易地进行，并且成本是低的。然而，上述美国专利的电解池对于在运行条件下需要稳定地进行电解致使内部压力在较宽范围内由超大气压到减压变化时或是在电流密度为45A/dm²或以上条件下进行所需的稳定电解时，在电极室内的电解液的循环以及防止气体区域的形成和电池振动方面还不是令人满意的。

再有，日本专利申请公开说明书61-19789号和美国专利4，295，953号公开了一种电解池，其中电池框架具有空心结构并且其图形类似框的形状，导电垫片是放置在电极板和电极层之间，该垫片是打算用作为电解液向下流动的通路。日本专利申请公开说明书63-11686号公开了一种电解池，其中电池框架具有空心结构并且其图形类似框的形状，并还提供一用作电流分布的圆柱形元件，该圆柱形元件是打算用作为电解液向下流动的通路。在这些现有技术中，可以获得对于电极室内电解液循环的改善，但是当在大电流密度下进行电解，同样振动会出现在液体和气体的出口周围，并且气体区域也会在电极室的上部形成。再有，有这些技术中，同样会碰到这样的缺点，即当试图增加电池的内部压力时，电池的强度不能令人满意;还会出现电解液的漏泄;当试图在将盐酸加入到新的电解液中而进行电解时，（为了防止脱氯气的氧浓度增加，并防止氯的形成），离子交换薄膜的电压会增加。

由此，虽然所提出的许多传统的技术可切实有效地进行碱金属氯化物的离子交换薄膜方法电解，但是对于在满足电解过程中防止电池振动出现的新需要方面，在满足在有利的低压下甚至在45A/dm²或以上大的电流密度下进行电解的性能要求方面，即高效节能及类似的要求方面，还不令人满意。

本发明人针对发展中的电解池进行了广泛和深入的研究，消除了现有的电解池所存在的上述问题，并可获得双极性压滤器型电电池的许多优点（即通过相对简单的加工工艺和低的成本便可制成），它不仅做到无电解液的漏泄，而且还保证了在电解过程中在阳极室和阴极室中的电解液在从超大气压力到减压的宽范围内部压力下可良好地循环，并且甚至在大电流密度下和高碱浓度下进行电解期间也不会出现振动和不会在电极室上部形成气体区域，因此使稳定的电解能够延长一定的时间周期。结果，意想不到的是，本发明人已发现，所需的电解池可以通过将阳极侧和阴极侧气-液分离室安置在阳极和阴极室整个上侧长度上的阳极侧和阴极侧无电流流动空间中来获得，本发明基于这样的发现已经完成了。

因此，本发明的目的就是提供一种新型电解池，它适合于稳定地进行延长了时间周期的碱金属氯化物的电解，并使电极室内的电解液在宽范围的内部压力下都可具有良好的循环。并且不仅不会引起电解液的漏泄，而且即使在大电流密度下和高碱浓度下进行电解时也不会造成电池的振动和在电极室上部形成气体区域。

本发明的另一目的是提供一种采用上述电解池的碱金属氯化物电解的方法，它可以在延长的时间周期内稳定运行，并且成本较低。

本发明的上述和其它目的、特征和优点将通过下面的详细描述和所附权利要求而更为请楚。

在附图中：

图1是从阳极室侧看到的用本发明电解池的电池单元正视图，包括网状电极的剖视体;

图2是沿图1中线Ⅱ-Ⅱ所截取的放大的图1截面图;

图3是盘形体上部的放大截面图，它包括隔板壁，从隔板壁的周边伸出的框壁，以及从框壁的上侧部分伸出的上弯曲凸缘，它还具有气-液分离室，其底层带有孔;和

图4是本发明双极压滤器型电解池的一个实施例的侧视图，它是通过将阳离子交换薄膜放置在相邻的各电池单元之间，并将多个电池单元以串接的形式设置来构成的，其中包括为示出电池单元内部而部分剖开的一电池单元的框壁。

在图1至4中，相同部件或部分是通过相同数字或符号来标明的。

实质上，按照本发明，它提供了一种双极压滤器型电解池，它包括多个电池单元，通过将阳离子交换薄膜放置在各相邻电池单元之间实现各电池单元的串接;每个电池单元包括：

（A）一个阳极侧盘形体;

（B）一个阴极侧盘形体;

每个盘形体（A）和（B）包括一隔壁，一个从隔壁的周边伸出的框壁和具有

形截面并分别从框壁的上侧和底侧部分伸出的上和下弯曲凸缘;

上和下弯曲凸缘分别与框壁的上侧和下侧部分相配合，由此形成上和下凹口;

盘形体（A）和盘形体（B）背对背地设置，并由此形成分别由盘形体（A）和（B）的上凹口和盘形体（A）和（B）的下凹口所限定的上和下贯通空间;

具有一个阳极的盘形体（A）的所述隔壁，通过多个导电条来固定以形成具有阳极侧无电流流动空间的一个阳极室，其中无电流流动空间位于该阳极室的上部和盘形体（A）框壁上侧部分的下面;

具有一个阴极的盘形体（B）的所述隔壁，通过多个导电条来固定以形成具有阴极侧无电流流动空间的一个阴极室，其中无电流流动空间位于阴极室的左上部的和盘形体（B）框壁上侧部分的下面;

（C）上和下连接条分别固定放置在上和下贯通空间内，并用来背地固定盘形体（A）和（B）;并且

（D）阳极侧气-液分离室设置在阳极侧无电流流动的空间，并在阳极室的整个上侧长度上延伸，阴极侧气-液分离室设置在阴极侧无电流流动的空间，并在阴极室的整个上侧长度上延伸;

阳极侧和阴极侧气-液分离室具有开孔的底层，它分别将阳极侧和阴极侧气-液分离室与阳极室和阴极室隔开。

通常，为稳定地低成本地进行碱金属氯化物的电解，需要使电解池或电解方法满足这些要求，即设备成本低廉，电解电压低，不会出现可能会使离子交换薄膜破损的振动，以及不仅使电极室内电解液浓度分布变窄，而且在电极室上部不会形成气体区域，由此使离子交换薄膜的电压和电流效率稳定地延长一段时间周期。进一步，要注意的是上述要求根据降低设备成本、节能和实效地通行趋势变得更严格了。

例如，由于电费的增加，现实际上是，在白天，当电费较高时，要在尽可能小的电流密度下具有较小耗能地进行电解，而在晚上，当电费较低时，要在尽可能大的电流密度下具有较大耗能地进行电解，由此，强烈地需要提高电流密度的最大值以利用晚上供电的经济的有利条件。

然而，通常在碱金属氯化物的电解过程中，最大的电流密度通常是在30至40A/dm²的范围内，如果在较大的电流密度下进行电解，对于包括电解装置的设备在减小其尺寸上是有益的，使制造成本下降，但另一方面，还存在一不可避免的缺点，即电力成本会增加，而如果在较低电流密度下进行电解，虽然电力成本降低了，而包括电解装置的设备费用会增加。

本发明的电解池以及其电池单元装配成本低，因此设备成本是极为低廉的。再有，在采用本发明的电解池进行电解过程中，电流密度可以在45A/dm²的较宽范围内进行选择，或增大到10A/dm²或较低，而不出现电池的振动和在阳极和阴极室内气体区域的形成。另外，电池的内部压力也可以在宽范围内进行选择，并且电解电压可控制到最小值。

采用本发明电解池进行电解的碱金属氯化物的实例包括氯化钠，氯化钾，氯化锂以及类似物，当然，其中氯化钠在商业上是极为重要的。

现本发明的最佳实施例将参照图1至4而加以详细描述，选取氯化钠的电解作为例子，然而，本发明不限于下面的实施例。

本发明双极性压滤器型电解池包括多个电池单元25，它们通过将阳离子交换薄膜放置在相邻电池单元之间而串接设置的，如下面参照图4所述。

在图1中示出了从阳极室侧看到的用于本发明电解池的电单元正视图，包括网状电极的剖视体。图2示出了沿图1的线Ⅱ-Ⅱ所截取的图1截面放大图。

在图1和2中，编号1表示连接条，编号2A表示阳极侧盘形体，编号2B表示阴极侧盘形体，编号3表示导电条，编号4表示电极，编号5表示一孔，编号6表示开孔的底层，编号6'表示侧壁，编号7表示隔壁，编号8表示框壁，编号9表示弯曲的凸缘，编号10表示钩形尖，编号11表示增强肋条，编号12表示阳极室的入口管嘴，编号12'表示阴极室的入口管嘴，编号13表示阳极室出口管嘴，编号13'表示阴极室的出口管嘴，编号14表示气-液分离室，编号15表示孔（开孔），编号16表示爆炸连接部分，编号17表示管道装置，编号18是表示混合箱，编号27表示管道装置的上部开口和编号28表示管道装置的下端开口。

在本发明中，“电池单元”表示双极性型单个电池，它包括两部分，即阳极侧部分和阴极侧部分;阳极侧部分包括阳极室以及设置在其上的一个阳极侧气-液分离室。阴极侧部分包括阴极室以及设置在其上的一个阴极侧气-液分离室。阳极侧部分和阴极侧部分背对背地放置，特别是，如图2所示，每个电池单元包括一个阳极侧的盘形体2A和一个阴极侧的盘形体2B。

图3是放大的盘形体上部的截面图，它包括隔板，从隔板周边伸出的框壁和从框壁的上侧部分伸出的上弯曲形凸缘，它们与具有开孔底层的一个气-液分离室构成一个整体。

在图3中，编号6表示底层壁，编号7表示隔板，编号8表示框壁，编号9表示弯曲凸缘，编号10表示钩形尖，编号14表示气-液分离室，以及编号15表示孔（开孔）。

如图2和3所示，每个阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B包括隔板7，从隔板7周边伸出的框壁8，以及具有形截面并分别从框壁8的上侧和下侧部分伸出的上和下弯曲凸缘9，9。

这两个盘形体2A、2B可以或不必被焊接成一体化结构，然而，最好选用焊接来形成一体化结构，这样可获得低电阻值，至于焊接方法就不作特别限制了，焊接方法的例子包括将一对盘形体直接通过超声波焊接成背对背连接的方法，和将一对盘形体通过爆炸连接所形成的钛铁板而由点焊使其背对背连接的方法。

对于生产每个盘形体2A、2B，导电条3和优选的增强肋条11的材料就不作特别限制了，只要材料在电解条件下体现出耐腐蚀性就可以了。适用于阳极侧盘形体2A和相应的条3以及增强肋条11的材料实例包括钛和钛合金，适用于阴极侧盘形体2B和相应的条3以及增强肋条11的材料实例包括铁、镍和不锈钢。

至于用于每个盘形体2A、2B的材料的厚度，没有特别的限制，只要其厚度不但可以使制造的材料弯曲，而且其厚度足以承受电池的内部压力并足以焊接到连接的导电条3上即可，通常，最佳厚度是在约1～3mm范围内。多个导电条3可被焊接到每个盘形体2A、2B上，并且每个条3具有孔5用以作为液体和气体流过的通路，这些孔5允许电解液和电解产物通过，优选的增强肋条11也具有孔。导电条3的宽度可以这样来选择以致使离子交换薄膜19和电极4之间的空隙为零或几乎为零，这里要考虑到框壁8的截面长度，每个密封衬垫20和21的厚度以及电极4的厚度。电极4连接到条3上。

连接条1具有这样的截面，使得其合适地放置在由阳极侧盘形体2A和阴极侧盘形体2B的上和下凹进部分所限定的每个上和下贯通空间内，连接条1的表面从电绝缘和防腐蚀的观上和下弯曲形凸缘9，9分别与框壁8的上侧和下侧部分相配合，从而形成上和下的凹槽部分。

由框壁8和隔板7所限定的空间，不仅可在其内形成阳极室（或阴极室），而且可形成阳极侧（或阴极侧）气-液分离室14。框壁8的截面宽度与每个阳极和阴极室的横向深度相匹配，隔板7的高度与阳极室（或阴极室）的高度和气-液分离室14的高度的总和相匹配，盘形体2A（如图1所示）的隔板7的径向长度与每个阳极和阴极室的径向长度相匹配。

如图2所示，阳极侧盘形体2A和阴极侧盘形体2B背对背地设置，由此分别形成上和下贯通空间，它们分别是由盘形体2A、2B的上凹进部分和上述盘形体2A、2B的下凹进部分所限定的。

盘形体2A的隔板7具有通过多个导电条3而固定在其上的阳极4，以形成阳极室，在阳极室的上面和盘形体2A框壁8上侧部分的下面留有阳极侧无电流流动空间。

盘形体2B的隔板7具有通过多个导电条3而固定在其上的阴极，以形成阴极室，在阴极室的上面和盘形体2B框壁8上侧部分的下面留有阴极侧无电流流动的空间。

再有，增强肋条11可随意地设置在每个盘形体2A、2B上（如图1所示）。

上和下连接条1，1分别适当地放置在上述上和下贯通空间中，并用来背对背地固定盘形体2A、2B，使该盘形体2A、2B正确进入背对背定位位置。在这种连接中，应当注意的是，弯曲形凸缘9最好具有钩形尖10，如图2和3所示，以便可恰当地插入每个连接条1中所形成的槽中。

点来看最好采用橡皮覆层、环氧树脂覆层或类似物来加以保护，至于连接条1的材料，可采用所述金属，例如铁、不锈钢和类似物，和塑料，如聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯和类似物，当然，从获得高强度电解池的观点来说，最好采用金属化材料。连接条1可以是实心的或是空心的，然而从获得高强度的观点来说，最好采用实心连接条1。

用于本发明电解池中的电池单元可以很容易地在低成本下加以组装，也就是说，电池单元的主体易于制造，它是通过将一对盘形体2A、2B背对背地放置，并将接合条1，1适合地插入到由盘形体2A、2B的上和下凹进部分所限定的上和下贯通空间中。另外，每个盘形体2A、2B可以由单个板来制备，因此，用于本发明的单元电池的优点不仅在于要焊接部分的数量很少使得防止了由于焊接而出现的变形，而且还在于即使在高内部压力下也不会存在电解液漏泄的危险。

用于本发明电解池中的电池单元结构，除了本发明的单元电池具有阳极侧和阴极侧气-液分离室以外，其它均基本上与美国专利号4，734，180（相应的欧洲号0220659B1）所公开的单元电池结构相同。

在本发明中，阳极侧气-液分离室14是设置在阳极侧无电流流动的空间内，其中室14是在阳极室整个上侧长度上延伸，以及阴极侧气-液分离室14是设置在阴极侧无电流流动空间内，其中室14是在阴极室整个上侧长度上延伸。气-液分离室14是打算用来分离从电解液中在电极表面上放出的气体（以气泡的形式），由此可平稳有效地分离气体和液体。

在本发明，“无电流流动空间”意指这样的空间，即它位于每个电极室的上面，并且不参与电解。

阳极侧和阴极侧气-液分离室14，14具有带孔的底板6，6，它分别将阳极侧和阴极侧气-液分离室14，14与阳极室和阴极室加以分隔，每个带孔的底板6具有至少一个开孔或孔15，底板6可防止气泡的放出和液体的过度上升的波动和流动（由放出的气泡所引起的）而对气-液分离室直接产生的不利影响。如图3所示，具有带孔底板6的气-液分离室14可以通过将具有带孔结构的金属板弯曲成L形并将L形板与盘形体的上侧相连接而形成，以致带孔部分形成底板6，另外，气-液分离室还可以通过预先制成的在盘形体框壁8的上侧部分下面的电极室的上面所附属的空心结构来制成。

在气-液分离室14内部，液体和气体流向气体和液体出口管嘴（13和13'分别代表阳极侧和阴极侧气-液分离室的出口管嘴，如图1所示），在图1中，出口管嘴13连接到阳极侧气-液分离室14的一端，并且出口管嘴13'可连接到位于其后的（未示出）阴极侧气-液分离室的一端。由于在气-液分离室14内流动而引起的压力损失，则压力差会出现在气-液分离室14的两端之间，由此会引起在室14两端之间液面的不同，在这种情况下，当气-液分离室的截面积（它是由框壁8、隔板7，侧壁6'和底板6所限定的）大小时，在气-液分离室14的两端上的液面差会太大，以致在与出口管嘴13相对侧的液面会低于气-液分离室14的底部，由此导致气体区域在电极室内的上部形成，这很可能会对离子交换薄膜产生不良影响，尤其是当气体区域在阳极室内形成时，很可能会在离子交换薄膜内形成碱金属氯化物的结晶，这是由于氯气会从阳极侧扩散到离子交换薄膜中而与从阳极侧渗透进离子交换薄膜中的碱发生中和反应的结果。在离子交换薄膜中形成的结晶会逐渐增大并最终使离子交换薄膜破损并使其内部形成针孔和破裂，这不仅会使电流效能降低，而且会使离子交换薄膜的寿命缩短，在一些情况下，还可能出现严重事故，如爆炸，这是由于氯气和氢气混合造成的，这种现象会由于随着阴极液碱浓度的增加而使得在离子交换薄膜内形成的结晶变得更为严重，因为，阴极液的碱浓度愈高，由阴极侧扩散进离子交换薄膜中的碱浓度愈高。通常，气体区域很可能会在电极室上部形成，因为电极上放出的气体会向上上升并使上部内的气量增加，尤其是当气体和电解液的分离不充分时，由于增加了放出气体的局部滞留而使在电极室上部内的气体区域的形成变得更为明显。

上述问题已成功地由本发明加以了解决，也就是说，当阳极侧和阴极侧气-液分离室14，14分别在阳极和阴极室22和23整个上侧长度上设置在阳极侧和阴极侧无电流流动空间内（它是在盘形体2A、2B的框壁8，8上侧部分之下形成的）时，有效防止在每个电极室上部形成气体区域，即使在高温和大电流效率下进行电解，也可有效地避免电解池的振动。

为了实现本发明的目的，本发明人对气-液分离室截面积与气-液分离室两端之间液面差之间的关系作了进一步的研究，结果发现，气-液分离室两端之间的液面差远大于由计算确定的压力损失所预计的液面差，在具有给定截面积的气-液分离室内，会出现压力损失，这是由于气体从其流过的缘故，这还取决于气体的流速，压力损失可以通过众所周知的Fanning的等式的计算来确定。然而，本发明人注意到，在85℃或更高的电解温度下，气-液分离室两端之间的液面差会相差10-100倍，这是在假设气-液分离室是一具有平滑内壁表面的管，而由基于Fanning等式计算获得的压力损失值来预计的;还注意到，气-液分离室内的液面在与出口管嘴13所在端相对的一端附近是最低的，而在出口管嘴13所在的一端附近是最高的。

当气-液分离室借助于相对薄的板（底板6）其具有10mm或以下的厚度;而与电极室分开。并且液体出口管嘴13的开口位于底板6或以下平面时，即使在气-液分离室两端之间的液面差为1～3cm，也可能会在与具有出口管嘴13或13'端相对的气-液分离室的一端上不存在液体，由此会在电极室的上部内形成气体区域。

如上所述，进一步地研究发现了保证气-液分离室两端之间的液面差不大于1cm，且使气-液分离室内的液面均匀并且液体流动稳定地通过其整个长度的条件是：在气-液分离室内气相压力不小于-200mm·H₂O时，同时气-液分离室具有一个不小于15cm²的截面积时，则液面差便可以保持不大于1cm，并且气-液分离室内的液面均匀且液体流动稳定地通过其整个长度。再有，还发现当满足了上述条件时，气-液分离室可令人满意地消除由液体和气泡产生的波动以及脱气放出引起的波动所产生的振动。另外还会惊奇地发现，当气-液分离室具有不存在液体的部分时，会由此在电极室的上部形成气体区域，不利的是电解液会具有宽的碱金属氯化物的浓度分布，反之，当液面均匀且在气-液分离室内的液体流动稳定时，电解液会具有所需要的窄的碱金属氯化物浓度分布。

对于气-液分离室的截面尺寸，最好是其气-液分离室截面的垂直长度在4.0cm～10.0cm范围内，并且其截面的横向长度大于1.5cm，但小于如图2所示电极室的横向深度，并且该截面积不小于15cm²。通常，气-液分离室截面积太大会导致电解池的尺寸过大，从而导致出现制造成本和电解池重量变大的不利情况，因此，从实际的观点来说，推荐的气-液分离室的截面积不大于30cm²，但截面积并不限死于这个范围。

沿电极室上侧长度延伸的气-液分离室径向长度至少与电极室的径向长度相同。然而，从易于安装出口管嘴13的观点来说，最好是气-液分离室的长度比电极室的径向长度要长，如图1所示。在用于本发明电解池中的电池单元中，电极室的径向长度是在200～400cm范围内，并且电极室的垂直长度是在100～200cm范围内。

气-液分离室14的底板6具有开孔15，它适于气体和液体由其通过而不出现压力损失。从易于获得制造和满意的强度的观点来说，最好是气-液分离室底板6具有的厚度在1.0～10mm的范围内。开孔的形状就不作特别限制了，它可以是如圆形、椭圆形、多边形或是槽形。开孔15可以包括多个在气-液分离室底板6内以规则或不规则间隔提供的孔。底板6开孔比的选择取决于电流密度和电极室的尺寸，但最好是基于底板的面积而在5～90%范围内。当开孔比太小时，压力损失会出现在气体和液体通过孔15进入气-液分离室14的时候，致使气体很可能会滞留在电极室的上部，形成气体区域，由此形成的气体区域很可能会对离子交换薄膜产生不利影响。另一方面，当开孔比太大时，气-液分离室的底板6，6'的强度很可能会降低。

气体和液体的排出可通过出口管嘴13来进行，在排出时侯，可能会使气体和液体混合，从而产生振动，因此有必要防止振动的出现。为防止振动，需要既将气体和液体从气-液分离室中排出，又不会引起压力的损失，这要保持一定状态，即在气-液分离室的出口管嘴13和底板6之间的连接部分上，使液体沿管嘴的内壁表面流动，而气体通过管嘴中央流动，从而不会引起气体和液体之间的混合。防止液相和气相的彼此混合，不仅是在出口管嘴与气-液分离室之间的连接部分上需要，而且在连接部分以外的管嘴部分上也需要。为防止气体和液体在排出时彼此的相互混合，最好是在与气-液分离室相连接的其部分上所测得的出口管嘴的内径具有满意的大小，并且出口管嘴是在底板向下打开的，这里的“在底板向下打开”意味着出口管嘴的开口端是在比气-液分离室与出口管嘴之间连接部分的位置要低的位置上;当出口管嘴的内径太小，即使出口管嘴在底板向下打开，也很可能会使气体和液体混合，由此引起液体流动的波动，而导致电池的振动，这种出现振动的趋势会随着电流密度的增加而变大。为了即使在大电流密度下也能稳定地进行电解，因此，最好是出口管嘴13与气-液分离室14之间的连接部分具有满意大小的直径，即在至少15mm范围内，其尺寸要小于电极室的横向厚度，最好是连接部分以外的其它部分上的出口管嘴的内径不小于15mm。

电解液的流动方式会对电极室内电解液浓度的分布产生很大影响。通常，新的电解液会提供到电解池的底部，并且然后电池中的电解液从电解池的上部排出。在电池中，当电板室内的电解液的水平方向和垂直方向运动还不充分时，电解液的浓度会变得不均匀，因为电解液的电解质浓度在电解期间会逐渐变小，由于离子交换薄膜的性能会受到电解液浓度的很大影响，这样电解液浓度的不均匀很可能会妨碍离子交换薄膜显示其全部功能。

为了解决上面的缺点，可以设想采用这样的措施，其中用以循环电解液的外箱附加在电池上，由此进行电解，而大量的电解液是在电解池与箱体之间强有力地循环，然而，这种方法不可避免地需要电解池以外的其它设备，如泵、箱体以及类似物，以致使设备成本变高。

上述问题可通过本发明电解池的简单改进而得到满意的解决，即，在本发明的最佳实施例中，电池单元还包括至少一个阳极室和阴极室，至少一个管道装置用来作为电解液内部循环的通路，它是设置在各隔板和至少一个阳极和阴极之间。参照图1，垂直伸出的管道装置17在气-液分离室下以相应于其底板与电池单元底部之间距离的20～50%的高度位置设置其向上的开口。在该实施例中，管道装置17在电池单元底部附近设置其下开口端，并通过支撑装置（未示出）来支撑，如适合的钩形装置而将其固定到隔壁7上，它与图1所示的L形结构的管道装置不同。管道装置促进了电解液在垂直方向和水平方向上的自然循环，从而根据预选的电解电流密度值以最小的需要量提供新的电解液。

在本发明的另一最佳实施例中，每个电池单元还包括，至少一个阳极室和阴极室，至少一个管道装置用来作为电解液内部循环的通路，其设置在各隔板壁和至少一个阳极和阴极室之间。

该管道装置放置在至少一个阳极室和阳极室的底部，并包括：

在电解液入口管嘴侧上设置有开口的水平部分;和

与水平部分相连接的至少一个垂直部分，它在气-液分离室下以底板与单元电池底部（如图1所示）之间距离的20～50%的高度位置设置其向上的开口端。

该实施例的管道装置17具有L形构形，如图1所示，即，管道装置17包括水平部分和垂直部分，管道装置17的水平部分设置在电极室的底部上并与垂直部分的底端相连接。

上述两实施例的每个之中都装有管道装置，由于管道装置17仅在其上、下端有开口，从阳极或阴极放出并进入管道装置17的气体量是非常小的。因此在管道装置17里面和外面之间，电解液的容积密度产生了差异，以致使管道装置17里面的电解液往下流而管道装置17外面的电解液往上流，这样产生了通过电极空间的电解液循环。当仅在阳极和阴极空间之一设置管道装置17时，最好是把管道装置17设置在阳极空间中，如图1和2所示。

下面参照图1和2对配有管道装置的实施例加以更直观地说明，其中L形构型的管道装置应用在阳极空间中。在使用管道装置17时，电解液从位于阳极空间上部的开口27进入管道装置17，再流经其中空部分，而从位于电池底部的下部开口28流出。特别是在阳极空间使用管道装置17的情况下，从得到优良循环的角度出发，上部开口27最好是位于气-液分离室14下方，在相应于底板6和阳极空间底部间距离的20～50%处。优先选用上述范围的理由如下，由于气体与液体的比例的增大与距该阳极空间底部的距离成正比，当上部开口27的位置在阳极空间中过高时，由于电极室上部气泡增加量太多，阳极电解液进入管道装置17上部开口27的流入量是不够的;而当上部开口27的位置在阳极空间中过低时，由于气泡量太少，在管道装置17外部和内部之间电解液容积密度的差异（足以产生电解液需要的循环）又不能产生。如果需要，从改进电解液循环的角度出发，管道装置17可以包括多个垂直部分和一个水平部分，其垂直部分可与水平部分相连或不相连。

在碱金属氯化物的电解液中，把盐酸以与新阳极电解液混合物的形式加入阳极空间，以防止脱氯气后氧浓度增加，和防止氯酸盐的形成的方法是公知的。但是加入盐酸时环绕该阳极空间管嘴入口12的阳极电解液PH值可能变得过低，由此引起离子交换薄膜电压不利地提高。从解决这个问题的角度出发，建议设置混合盒18，将其接至管道装置17的下开口28及管嘴入口12上。

在本发明的另一优选的实施例中，这电池单元进一步包括在至少阳极和阴极空间的阳极空间之一中，至少一管道装置用作电解液内循环的通路，且设置在相应隔板壁和阳极及阴极的至少阳极之间，还包括在阳极空间中在该空间电解液管嘴入口的进口侧处的混合盒，以把供给的新电解液与由管道装置送来的循环电解液相混合，其中混合盒与至少一个管道装置的至少一个的下部开口相连。

混合盒18用以混合由管嘴入口12供给的新电解液和由管道装置17送来的循环电解液。借助于混合盒18，加入到供给的新阳极电解液的上述盐酸，被循环的阳极电解液所稀释。供给的新阳极电解液与循环的阳极电解液的混合，用以得到均匀的阳极电解液浓度。

在本实施例中，对管道装置17可以使用任何合适的形状，这取决于所希望的效果和电解作用情况。一般来说，图1所示的L形构形是优选的。管道装置17包括一垂直部分和水平部分，垂直部分的下端和水平部分的一端相互连接，水平部分的另一端接至混合盒18。管道装置17和混合盒18间的连接方式不受限制，焊接或一个插入另一个的插接配合都是有效的。

混合盒18的形状不受限制，只要求混合盒18是中空结构，并可接至管道装置17和管嘴入口12，且有足以满足新电解液与循环电解液混合的开口尺寸，以使电解液在无压力损失的情况下平稳地流入电池中。例如，混合盒可以是钛制的中空矩形的平行六面体。

在管道装置17使用于阳极空间的情况下，管道装置17的材料可从树脂和钛中选用，从材料的加工性能和耐久的观点来看，优选钛。在管道装置17使用于阴极空间的情况下，管道装置17的材料从具有优良耐蚀的材料，如树脂、不锈钢、镍等中选用。

管道装置17截面形状不受限制，可以是圆形或多边形，只要电解液能易于在该管道装置内流通。关于管道装置17的截面积，一般截面积越大，便于内部循环的效果越好。但管道装置17的截面积受到电极空间横向高度和结构上的限制。由此，一般说单个管道装置的截面积最好是10～50cm²。一般地说管道装置的数量越多，促进内部循环的效果越好，但是管道装置数量太多，成本变高，因此在阳极电解液或阴极电解液浓度均匀性有满意水平的情况下优先选用最少的数量。

如上所述，管道装置17可以设置在阳极室和阴极室的至少一个中。但当管道装置17仅设置在两空间之一时，最好是把它设置在阳极空间中。这是因为在阳极空间中的气体与液体的比例较阴极空间的大，结果是在阳极空间中较之在阴极空间中由于气泡更多，会更加妨碍电解液的循环。

作为电极4，可使用能渗透的、多孔或网状的金属片或板。这些片和板的例子包括多孔金属网，金属栅和丝网。本发明使用的阳极材料可和通常用在碱金属氯化物电解作用中的任一种相同。即本发明使用的阳极可将铂系金属氧化物如釢或类似物为主要组成的阳极活性材料涂复在衬底上，该衬底由一种金属如钛、锆、钽或铌和其合金而制备。本发明所使用的阴极材料可从铁、镍和其合金选用，且可任选阴极活性材料，如催化剂镍、硫氰化镍、镍氧化物等对阴极加以涂复。

阳离子交换薄膜19可从惯用的阳离子交换膜中选用，如ACIPLEX（由日本Asahi Kasei Kogyo K.K制造和销售），NAFJON（由美国E.I.Du Pont De NEMOURS AND COMPANY制造和销售），FLEMION（由日本Asahi Giass Co.Ltd.制造和销售）等。

在本发明中，引入氯化钠电解时，用盐溶液作为阳极电解液，盐溶液的氯化钠浓度可近乎饱和。加到阳极的阳极液流率可根据在阳极空间内预定的电解电流密度和预定的阳极液氯化钠浓度而加以选择。

作为阴极液，使用稀释的氢氧化钠。电解时，对阴极空间加入新的稀释的氢氧化钠，从阴极空间排出所生成的浓缩的氢氧化钠。

用于阴极侧的盘形体2B的材料可从各种材料如不锈钢、高镍钢（镍含量按重量比20%或更多）、镍或诸如此类的材料中选用。用于阴极的材料可根据类型和所希望的阴极液浓度选用，这些类型如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或其它同类物等。近来，阳离子交换薄膜的性能有了显著的改善，因此加入的氢氧化钠的浓度在电解液中亦变高了。选择合适的阴极材料，用于本发明电解电池的电解液，甚至在如NaOH浓度在阴极空间中高达50%的条件下，能有利的稳定传导，且具有大电流密度。

在本文前面说明的实施例中，接合棒1、1水平地配置在上和下贯通空间。但从得到电池的高强度要求着眼，除水平位置外，最好也垂直配置接合棒1、1。

在本发明的另一实施例中，盘形体（A）和（B）的每一个的框壁有

形截面的横向弯曲凸缘，且由框壁两横向侧部相应延伸。

横向弯曲凸缘与框壁的相应横向部分配合而形成相应的横向凹口。

盘形体（A）的横向凹口与盘形体（B）配合而形成相应于盘形体（A）和（B）背对背配置的一对横向贯通空间。

这对贯通空间有接合棒分别垂直装在其中。

由于使用在本发明电解池中的电池单元的主体有由阳极侧盘形体2A和阴极侧盘形体2B（其每个由一单板和接合棒1、1制成）组成的简单结构，本发明的电解池成本低，且易于制备。另外，依靠上述结构，本发明的电解池在内部压力从2kg/cm²·G或更高的超大气压力到较低的压力的整个宽范围内不会出现电解液的泄漏。

图4是本发明的双极压滤器式电解池一个实施例的侧视图，其通过设置在各相邻电池单元之间的阳离子交换薄膜串联布置多个电池单元而构成，图中部分地剖开了一个电池单元的框壁以显示该电池单元的内部。

在图4中，标号12表示阳极空间的管嘴入口，标号12'是阴极空间的管嘴入口，标号13是阳极空间的管嘴出口，标号13'是阴极空间的管嘴出口，标号19是阳离子交换薄膜，标号20是阴极侧垫片，标号21是阳极侧垫片，标号22是阳极空间，标号23是阴极空间，标号24是引线板，标号25是电池单元，标号26是固定框架。

本发明的电解池是通过配置在各相邻电池单元25之间的阳离子交换薄膜19串联布置多个电池单元25而构成的。在图4的实施例中，五个电池单元串联布置，通过设置在各相邻电池单元间的阳极侧垫片20、阳离子交换薄膜19和阴极侧垫片21由此形成一组合件。这组合件是借助固定框26而固定的。分别装于两单极电池的两电流引线板24，24配置在这组合件的两侧。加于电池单元的电压通过电流引线板24，24而得到。

本发明使用的电解池，碱金属氯化物水溶液的电解作用能稳定且低成本地传导。

在惯用的电解池运行时，在大电流密度达45A/dm²或更高的电解导电时，可能发生气泡区域的形成和电池振动的产生。与此相反，本发明的电解池，其中电池单元装有在阳极和阴极空间的每一个上方并设置在无电流流通空间的气一液体分离室14，以免于电极空间上部形成气体区域和电池产生振动。

本发明的另一方面，提供了用于碱金属氯化物电解的方法，其包括在由多个电池单元组成的压滤式电解池中电解碱金属氯化物，该电池单元通过设置在各相邻电池单元之间的阳离子交换薄膜串联布置，每个电池单元包括：

（A）阳极侧盘形体;

（B）阴极侧盘形体;

盘形体（A）和（B）的每一个包括隔壁，从隔壁周边延伸的框壁，和有

形截面并从框壁上侧和下侧部分别延伸的上和下弯曲凸缘。

上和下弯曲凸缘分别与框壁的上侧和下侧部分配合以形成上和下凹口。

盘形体（A）和盘形体（B）背对背配置以分别形成由盘形体（A）和（B）的上凹口以及盘形体（A）和（B）的下凹口所限定的上和下贯通空间。

盘形体（A）的隔壁有阳极固定在其上，通过多个电导性的肋以形成阳极空间，该阳极空间带有置于其上方并在盘形体（A）框壁上侧部分下方的阳极侧非电流流通空间。

盘形体（B）的隔壁有阴极固定在其上，通过多个电导性的肋以形成阴极空间，该阴极空间带有置于其上方并在盘形体（B）框壁上侧部分下方的阴极侧非电流流通空间。

（C）上和下接合棒分别配装在上和下贯通空间中，且用以背对背地固定盘形体（A）和（B）;和

（D）阳极侧气体-液体分离室设置在阳极侧非电流流通区域并延伸于阳极空间整个上侧长度，阴极侧气体-液体分离室设置在阴极侧非电流流通区域并延伸于阴极空间整个上侧长度。

阳极侧和阴极侧气体-液体分离室带有穿孔底板，分别把阳极和阴极空间与阳极侧和阴极侧气体-液体分离室分开。

还值得注意的是惯用的电解池，当其内部压力处于降低了压力的水平或电解温度高至90℃或以上时，在电解期间阳极液中碱金属氯化物可能呈现宽的浓度分布。相反，在本发明电解池较优选的实施例中，其中电池单元内装有管道装置17，使得阳极液中的碱金属氯化物可得到窄的浓度分布。

如上所述，本发明双极压滤器式电解池有许多惯用的电解池所不具备的优点。使用本发明电解池的电解中，电解作用情况如内部压力、电解温度、电流密度等可自由选择。

下面，本发明将参照下面的实施例和比较实例加以说明，这不应视为是对本发明的范围进行限制。

实例1

在图4中表示了如下所述的一双极压滤器式电解池。

在电解池中，五个宽2400mm高1280mm的电池单元25串联布置，通过阳极侧垫片20，阳离子交换膜19和阴极侧垫片21，它们设置在各相邻电池单元间，以形成为一个组合。这一组合借固紧框26而加以固定。两电流引线板24，24设置在该组合的两侧。通过电流引线24，24得到加于电池单元的电压。

每一个电池单元具有如图1、2和3中的结构（图1表示电池单元的正视图、图2概略地表示图1中的剖面图;图3概略地表示电池单元的一对盘形体之一的上部的放大剖面图）。参见图1、2和3，每个电池单元有阳极侧盘形体2A和阴极侧盘形体2B，盘形体2A、2B中的每个包括隔壁7，自隔壁7周边延伸的框壁8以及上和下弯曲凸缘9、9，每个有分别自框壁8的上侧和下侧部份延伸且有

形截面。上和下弯曲凸缘9、9分别与框壁8的上侧和下侧部分配合以形成上和下凹口，阳极侧盘形体2A和阴极侧盘形体2B背对背设置，由阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B的上凹口和阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B的下凹口分别形成上和下贯通空间。阳极侧盘形体2A的隔壁7有固定在其上的阳极4;通过多个导电性的肋3以形成阳极空间22（见图4），其带有在阳极空间22上方和阳极侧盘形体2A框壁8的上侧部份下方留有的阳极侧非电流流通空间。另一方面，阴极侧盘形体2B的隔壁7有固定在其上的阴极4，通过多个导电性的肋3以形成阴极空间23（见图4），其带有在阴极空间23上方和阴极侧盘形体2B的框壁8的上侧部份下方留有的阴极侧非电流流通空间。导电性的肋3每一个有用作电解液和电解产物通道的圆孔5。如图1所示，在阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B的每一个的中心部位，加强肋11有用作电解液和电解产物通道圆孔（未图示），对隔壁7和电极（阳极侧盘形体2A的情况是阳极4，阴极侧盘形体2B的情况是阴极4）焊接固定该肋。上和下接合棒1、1分别装在上述上和下贯通空间中，以背对背地固定阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B。

阳极侧气体液体分离室14设置在上述阳极侧非电流流通空间中，该室延伸于阳极空间22（见图1和4）的整个上侧长度。阴极侧气体液体分离室设置在上述阴极侧非电流流通空间，该室延伸于阴极空间23（见图1和4）的整个上侧长度。阳极侧和阴极侧气体液体分离室14、14分别有穿孔底板6、6，分别把阳极侧和阴极侧气体液体分离室14、14与阳极空间22和阴极空间23分开。

关于材料，阳极侧盘形体2A，阳极侧气体液体分离室14和供阳极空间22用的导电肋3都是钛制的。另一方面，阴极侧盘形体2B，阴极侧气体液体分离室14和供阴极空间23用的导电肋3都是镍制的。

气体液体分离室14的截面面积是15cm²。气体液体分离室14如图3所示，先把3毫米厚的金属板弯成L形（其一部分构成上述穿孔底板6而另外的部分则构成侧壁6'），再把板边缘焊到隔板壁7和弯曲凸缘9上。对用于阳极空间22的气体液体分离室14，其金属是钛。另一方面，对用于阴极空间23的气体液体分离室14，其金属是镍。气体液体分离室14、14的通孔底板6、6有多个直径为10mm的孔15。

每个气体液体分离室14在其一端有内直径为25mm的气体液体管嘴出口13，其从气体液体分离室14的底板6往下开口。

进一步构成电池单元25，在阳极空间22中，有用作电解液内循环通路的一管道装置17，设置在隔板壁和阳极间，管道装置有上开口27，该开口置于气体液体分离室下方，位于相应于该底板和电池单元底部间距离的30%的高度处。管道装置17的截面面积有20cm²，为钛制的。

管道装置17搁在阳极空间22的底部上，且由在电解液管嘴入口12侧旁带有开口28的水平部分和与其相连的垂直部分，以及该部分上端的开口27所组成。

钛制的混合盒18置于在阳极空间22的电解液管嘴入口12旁，用于把加入的新电解液与由管道装置17供给的循环电解液混合。混合盒18接至管道装置17水平部分的开口28。

通过爆炸连接钛铁板16，用点焊把阳极侧盘形体2A和阴极侧盘形体2B背对背连接起来。如上所述，接合棒1、1分别配装在相应于由阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B的上凹口与阳极侧和阴极侧盘形体2A、2B的下凹口所限定的上和下穿通空间中，接合棒1、1为条形的。弯曲凸缘9有配插在每个接合棒1上所形成的槽中的钩状端部10。

阳极的制备是将钛板扩展为多孔网，再在其上涂复一层包括钌、铱和钛的氧化物。

阴极是把镍板扩展为多孔网，再在其上涂复一层氧化镍。

所使用的阳离子交换膜是由日本Asahi Kasei Kogyo K.K制造和销售的ACIPLEX F-4100阳离子交换薄膜。

每对阳极和阴极间的距离约2.5mm。

使用这样组装的压滤器式电解池，当加入300克/升的盐溶液到阳极室22中时产生电解液，使电池出口处氯化钠的浓度是200克/升，同时供给阴极室23稀释的氢氧化钠水溶液，结果电解电池出口处氢氧化钠的浓度是33%（按重量）。对阳极侧的气-液分离室14的内部压力（以下简称阳极侧气-液分离室14的内部压力）在室内气相测得为0.01kg/cm²G。对阴极侧的气体液体分离室14的内部压力（以下简称阴极侧气-液分离室14的内部压力）在室内气相测得是0.03kg/cm²G。改变电流密度，电解液的传导温度保持在90℃。电池单元间的电压，阳极侧气-液分离室14中的振动和阳极空间22内氯化钠浓度的不均匀性，对应每个电流密度加以测量。进一步为了确定阳极空间22的上部气体区域的任何形成，于阳极侧气-液分离室14上部在距相对于有管嘴出口13这一端的封闭端100毫米处设置一观察窗，以便观察电解液液位高度，由此确定气体液体分离室14在底板上方的该液位是否合适。

借助分析记录仪3655E（由日本Yokogwa Electric Corp制造和销售）来测量阳极侧气-液分离室14内的气相的压力变化而确定振动程度。该压力最大值与最小值间的差别限定了振动。

在阳极空间22的下述7个点的阳极液中取样，测量阳极液（盐液）中氯化钠浓度的不均匀性，对取样测量氯化钠浓度并把最大浓度与最小浓度间的差的绝对值作为其不均匀度。这七个取样点包括：在阳极空间22上侧下方150mm的三个点，其中之一在该空间两横向侧间距离中心处，另两个点分别在距一个横向侧100mm处和距另一个横向侧100mm处;在该空间中心处的一个点;在阳极空间22下侧上方150mm的三个点，其中之一在该空间两横向侧间距离中心处，另两个点分别在距一个横向侧100mm处和距另一个横向侧100mm处。

其结果表示在表1中。

在电解时通过观察窗观察电解液液位，看出电解液液位在气-液分离室14底部下方是合适的，且在气体液体分离室14垂直长度的相应于近乎一半的高度处，这表明在阳极空间22的上部没有气体区域的形成。由此从观察窗观察发现在气体液体分离室中液体状态良好。自然不管其电流密度高或低，电解液能稳定地传导。

比较实例1

除了电池单元25不设置气-液分离室外，基本上重复在实例1中的工艺过程，为判断电极空间上部是否有气体区域生成，电解时通过设置在电极空间顶部在距有阳极电解液管嘴出口这一端的相对端100mm处的观察窗可观察。

通过观察发现在该空间上部有气体滞留。电解持续30天时，其间不发生电解电压的提高。在取出离子交换薄膜19后，用水洗且检验，发现离子交换膜19在大到垂直方向25mm水平方向550mm的电流通过区域中已退色为稍带白色，该区域位于在相应有阳极液管嘴出口侧对面的电池侧的这一侧的膜的上角。这表明由于滞留气体的出现，在离子交换膜中已形成氯化钠晶体。其结果表示在表1中。

实例2

除了其电流密度为45A/dm²和40A/dm²，以及把盐酸以其最终浓度为0.08mol/l的量加入到要注入阳极空间22的新盐液中去而外，基本上重复在实例1中的工艺过程。电解持续30天，其间没观察到电解电压的提高。电解作用后，取出离子交换膜19，用水洗且检验，结果发现离子交换膜19并没出现任何问题，如退色和生成水泡（水泡的生成是在氯化钠晶体出现在离子交换膜19中，冲洗时因吸水而引起的一种现象）。结果表示在表1中。

实例3

与实例1中的工艺过程基本相同，不同的是电流密度为40A/dm²和45A/dm²，阳极侧气体液体分离室14的内压力在-0.02kg/cm²G至0.5kg/cm²G范围内变化，而阴极侧气-液分离室14的内压力保持在高于阳极侧气-液分离室14内压力的0.02kg/cm²G这个值。

结果发现没有发生电解池中液体或气体的漏泄，且电解时气-液体分离室14底板6上方的液体液位合适，这表明在电极空间上部无气体区域形成。由此甚至在大电流密度且超大气压力的情况下电解作用也能稳定地传导。其结果表示在表2中。

实例4

基本上重复实例1中的工艺过程，不同的是电流密度为40A/dm²和45A/dm²，保持阳极侧气-液分离室14的内压力在0.01kg/cm²G，且保持阴极侧气-液分离室14的内压力高于阳极侧气-液分离室14内压力的0.02kg/cm²G，同时所传导的电解液温度在80°-92℃范围内变化。结果发现电解时气-液分离室14底板6上方的液体液位合适。这表明在电极空间上部无气体区域形成。由此在电解温度的宽范围内及大电流密度的情况下，电解作用亦能稳定地传导。其结果表示在表3中。

实施例5

基本上重复实例1中的工艺过程，不同的是电流密度为45A/dm²，保持阴极侧气体液体分离室14的内部压力高于阳极侧气-液分离室14的内压力的0.02kg/cm²G这个值上，并且阳极侧气-液分离室14的内压力各取-0.02kg/cm²和0.5kg/cm²G，电解温度是变化的。

结果发现没有从电解池漏泄液体或气体，且电解时气体液体分离室14底板6上方的液体液位是合适的。这就表明在电极空间上部无气体区域形成。由此在电解温度宽范围内，和大电流密度，且在超大气压力高达0.5kg/cm²或更高的情况下电解作用亦能稳定地传导。其结果表示在表4中。

实施例6

除其气体液体分离室14的截面积是25cm²，且电流密度是45A/dm²以外，基本上是重复在实例1中所描述的工艺过程。

结果发现由电连接的阳极空间和阴极空间组成的每个电池的电解电压是3.33V，在阳极侧气体液体分离室14内部的振动是6cm·H₂O（g/cm²），阳极电解液氯化钠浓度的不均匀性是45g/l。由此在离子交换膜中没发生任何问题，电解作用能稳定地传导。

表1

＊“不均匀性”是指最大浓度和最小浓度之间的差。

＊＊“好”是指在气体液体分离室中在整个长度内得到基本上足够一致的液体液位。

表2

＊“不均匀性”是指最大浓度和最小浓度之间的差。

表3

＊“不均匀性”是指最大浓度和最小浓度之间的差。

表4

＊“不均匀性”是指最大浓度和最小浓度之间的差。

Claims

1、一种双极压滤器式电解池，包括通过设置在各相邻电池单元间的阳离子交换膜串联布置的多个电池单元，每个电池单元包括：

(A)一个阳极侧盘形体，和

(B)一个阴极侧盘形体，

所说盘形体(A)和(B)包括一隔板壁，从这隔板壁周边延伸的框壁，和从所说框壁上侧和下侧部分别延伸且具有

形截面的上和下弯曲凸缘，

所说上和下弯曲凸缘分别与框壁所说上侧和下侧部配合以形成上和下凹口，

所说盘形体(A)和盘形体(B)背对背配置，以形成分别由所说盘形体(A)和(B)的上凹口和所说盘形体(A)和(B)的下凹口所限定的上和下贯通空间，

所说盘形体(A)的隔板壁有固定在其上的阳极，通过多个电导性的肋以形成阳极空间，该阳极空间带有置于其上方并在所说盘形体(A)框壁所说上侧部下方的阳极侧无电流流通空间，

所说盘形体(B)的隔板壁有阴极固定在其上，通过多个电导性的肋以形成阴极空间，该阴极空间带有置于其上方并在所说盘形体(B)框壁所说上侧部下方的阴极侧无电流流通空间，

(C)上和下接合棒分别配装在所说上和下贯通空间中，且用以背对背地固定所说盘形体(A)和(B)，和

(D)一个阳极侧气体液体分离室设置在所说阳极侧无电流流通空间，并延伸于所说阳极空间的整个上侧长度，和一个阴极侧气体液体分离室设置在所说阴极侧无电流流通空间并延伸于所说阴极空间的整个长度，

所说阳极侧和阴极侧气体液体分离室有穿孔底板，分别把所说的阳极空间和所说的阴极空间与所说的阳极侧和阴极侧气体液体分离室分开。

2、根据权利要求1的电解池，其特征在于每个气体液体分离室的截面积不小于15cm²。

3、根据权利要求1的电解池，其特征在于每个气体液体分离室截面部分的垂直长度在4.0-10cm的范围，其横向长度大于1.5cm，但小于每个阳极空间和阴极空间的横向深度。

4、根据权利要求1的电解池，其特征在于每个气体液体分离室底板的厚度在1.0-10mm范围内，其穿通比例为底板面积的5-90%。

5、根据权利要求1的电解池，其特征在于每个气体液体分离室的一端有气体液体管嘴出口，其由气体液体分离室底板向下开口。

6、根据权利要求1的电解池，其特征在于每个气体液体分离室的一端有气体液体管嘴出口，其接至气体液体分离室的连接部分的内径至少为15mm，但要小于各阳极空间和阴极空间的横向深度。

7、根据权利要求1的电解池，其特征在于各电池单元进一步包括在阳极空间和阴极空间的至少一个中，至少一个用作电解液内循环通路的管道装置，其设置在相应隔板壁与阳极和阴极的至少一个之间，所说管道装置有上开口，该开口置于所说气体液体分离室下方，位于相应于其底板和该电池单元底部间距离的20-50%高度处，且有置于在靠近电池单元底部的下开口端，并由支撑装置所支撑。

8、根据权利要求1的电解池，其特征在于各电池单元进一步包括在阳极空间和阴极空间的至少一个之中，至少一个用作电解液内循环通路的管道装置，其设置在相应隔板壁与阳极和阴极的至少一个之间，

倚靠在阳极空间和阴极空间的至少一个的底部上的所说管道装置包括;

一水平部分有其置于在电解液管嘴入口一侧的开口;和

接至所述水平部分的至少一个垂直部分，其上端有一置于所述气体液体分离室下方的开口，该开口位于相应于底板和该电池单元底部间距离的20-50%高度处。

9、根据权利要求1的电解池，其特征在于各电池单元进一步包括至少在阳极和阴极空间的阳极空间中，至少一个用作电解液内循环通路的管道装置，其设置在相应隔板壁与至少是阳极和阴极的阳极间，且包括在阳极空间中，一混合盒设置在阳极空间电解液管嘴入口的入口侧处，用于把供给的新电解液与从所说管道装置供给的循环电解液相混合，其中所说的混合盒接至所述管道装置的至少一个下开口。

10、根据权利要求1的电解池，其特征在于所述盘形体（A）和（B）的所说框壁有从该框壁的两横向侧部分别延伸具有

形截面的横向弯曲凸缘，

所述横向弯曲凸缘分别与框壁的相应横向部分配合以形成横向凹口，

所述盘形体（A）和（B）背对背配置，使盘形体（A）的所述横向凹口与盘形体（B）的所述横向凹口相配合，以形成一对横向贯通空间，

所述一对贯通空间分别有接合棒垂直地装入其中。

11、根据权利要求1至10中的任一个的电解电池，其特征在于所说弯曲凸缘有钩形端部，配插在各接合棒的槽中。

12、一种用于碱金属氯化物电解的方法，包括在压滤器式电解池中电解碱金属氯化物，该电池包括通过设置在各相邻电池单元之间的阳离子交换薄膜串联布置的多个电池单元，各电池单元包括：

（A）一个阳极侧盘形体，

（B）一个阴极侧盘形体，

所述盘形体（A）和（B）包括一隔板壁，从这隔板壁周边延伸的框壁，和从所述框壁上侧和下侧部分别延伸且具有形截面的上、下弯曲凸缘，

所述上和下弯曲凸缘分别与框壁的上侧和下侧部配合，以形成上和下凹口，

所述盘形体（A）和盘形体（B）背对背配置，以形成分别由所述盘形体（A）和（B）的上凹口和所述盘形体（A）和（B）的下凹口所限定的上和下贯通空间，

所述盘形体（A）的隔板壁有固定在其上的阳极，通过多个电导性的肋以形成阳极空间，该阳极空间带有一置于其上方，并在所述盘形体（A）框壁所述上侧部下方的阳极侧无电流流通空间，

所述盘形体（B）的隔板壁有阴极固定其上，通过多个电导性的肋以形成阴极空间，该阴极空间带有一置于其上方，并在所述盘形体（B）框壁所述上侧部下方的阴极侧无电流流通空间，

（C）上和下接合棒分别配装在所述上和下贯通空间中，且用以背对背地固定所述盘形体（A）和（B），和

（D）阳极侧气体液体分离室设置在所述阳极侧无电流流通空间并延伸于所说阳极空间的整个上侧长度，和阴极侧气体液体分离室设置在所说阴极侧无电流流通空间并延伸于所说阴极空间的整个长度，