CN1950546A - 具有多层扩展的金属电极的电解电池 - Google Patents

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伍夫冈·席尔
汉斯朱根·克瑞蒙
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武夫刚·史卓特
汤玛斯·贝奇托德
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    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms

Abstract

本发明涉及一种电解电池，其包括片状阳极和阴极，所述片状阳极和阴极借助分离器彼此分离并布置在电池槽或彼此相夹的多个电极框架中，并且以电单极或双极方式连接，其中所述阴极和/或阳极为多层扩展金属电极形式，由至少两个经由内电阻区彼此接触的扩展金属层构成，并且电解液通过所述扩展金属层在长轴方向流动，并涉及该电解电池在有机或无机化合物的阴极还原或阳极氧化方面的应用。

Description

具有多层扩展的金属电极的电解电池
技术领域
本发明涉及用于生产溶液和废水的电解处理的电解电池。优选的应用是有机和无机化合物的阴极还原与阳极氧化以及在低残余含量情况下金属的阴极沉积。该新颖的电解电池具有大的电极比表面积，朝向它的流对于达到良好的质量传递是最佳的。因此，它特别适于有效地实施阴极和/或阳极电化学方法，所述电化学方法在质量传递控制之下进行，并且对其而言，高的电极比表面积和良好的质量传递对于在低电能消耗率下的高电流效率是重要的先决条件。
背景技术
适合此目的的电化学方法和电解电池在文献中已有描述。
由此，EP0436146A1公开了一种用于铬硫酸的电化学再生的方法，该方法在一种电解电池中实施，该电解电池由两个桶状金属半壳及安置在其间的离子交换膜构成。
EP0573743A2描述了一种用于含氰化物的水溶液的电解去污或再生的方法，以及用于实施该方法的装置。根据实施例1用于该目的的电解电池具有平行排列且隔开一定距离的片状电极，涂有钛的阳极在两侧都有效，由镀铜的钛的扩展金属网格(expanded metal lattice)组成的阴极排列在末端。
在WO94/20649中描述了一种用于隔膜电池中的气体形成电解方法的电极排列。这由层状扩展金属元件组成，所述元件一个在另一个的顶部之上排列，并且其上部边缘向后成一角度以促进气体去除，且其余部分面对前面的离子交换膜。
为了以尽可能完备且经济的方式来实施质量传递受控的阴极和/或阳极电化学方法，必须提供充分大的电化学有效的电极表面积并实现有利的流体动力条件，以获得来自和到电极表面的最佳质量传递。然而，通常，可用比表面积的增加并不会同时导致质量传递的改善，这通常是由于朝向较大电极表面区域的较差的流动。这常常是使用所谓的三维电极时的情况，特别是在固定床粒子负荷的情况中，以及在电解液仅在一侧朝向多孔电极流动且该电极基于面积突出而具有大的比表面积的情况中，尤其如此。
除了朝向电极表面的可能不足的流体动力流动之外，在三维电极中不利的电势分布通常也是形成以下事实的原因：可用电极表面仅部分地能够被电化学地利用。即使在面向相对电极(opposite electrode)的薄表面层中，也常存在电流密度的大的下降，以致更远的表面区域甚至不能参与电解过程。因此，例如，WO00/34184描述了一种具有所谓的“开放构造”的电解电池，其中电极可由多层彼此接触的扩展金属制成。由于接触，对于在各层之间的电流密度分布没有影响。输入到电解液中的最大电流经由最接近于相对电极放置的扩展金属层产生，并且朝向相邻层剧烈下降。
为了避免这种随着与相对电极距离增加而发生的电流密度的下降，DE3640020提出了分离电解电池，其具有一个阳极和多个彼此电绝缘排列的平面可渗液阴极，欧姆电阻随着与阳极距离的增加而增加，借助施加的较高电池电压的补偿，电流在各阴极上均匀分布。
DE4007297提出了同样的原理，但是具有一个阴极和多个伴有分离电流供应(separate current supply)的可渗液阳极板。在这些电解电池中，电解液在与形成为可渗液的多个电极的阴极或阳极的长轴方向垂直的方向中流经这些电极。
尽管借助这些多电极电解电池获得了实际上电化学有效的所需表面积增加结合各电极的均匀电流分布，但这也牵涉到多个缺点。因此，至各电极的分离电流供应以及适应的电流分布所需的装置是相对复杂的。分离电流供应需要多个可控制的整流器，或者在只有一个整流器的情况下，需要包括不同的外部电阻，以调节多电极电解电池的各个电极的电解电流。
在借助不同电阻的电流适应情况中，所需的电解电流消耗也比较大，因为所施加的直流电流的一部分转换成电池外部的热量。
然而，电解电池就装置而言也非常复杂。因此，各个电极或形成组的电极组合(优选由金属线网组成的)要被排列成彼此电绝缘，并且被提供有分离的电力连接。
此外，在这些多电极电池中，到和来自电极的有利质量传递的条件绝不被认为是最佳的。由于电解液横向于电极的长轴方向而流经这些电极，因此得到具有通流的大横截面。因此，也需要极大量的循环电解液，以便沿着电极表面获得足够高的流动速率，朝向所述电极表面发生横流动，且这仅在电解液流和电极表面之间极短接触时间的情况中发生。
最后，因为所需电流供应至各个电极，在这种具有多个电极的电池的情况中，实际上不可能结合多个个别的电池以通过双极电连接形成具有高电流容量的工业电解器。为了基于多电极电池实现这种高电流容量的工业电解电池，所剩余的是将大量单极个别电池耦合，使其电平行连接并具有分离的电流供应，该耦合需要非常复杂的装置并且因此通常在经济上无法接受。
发明内容
现已发现，对于具有大电极面积的已知电池构造所述的缺点，特别是对于多电极电池，可以使用分隔的电解电池来充分避免，所述分隔的电解电池相对于多电极电池具有高的电极比表面积并且朝向其的流动是最佳的。
本发明涉及一种包括片状阳极和阴极的电解电池，所述片状阳极和阴极借助分离器彼此分离，并布置在电池槽中或在多个彼此相夹的电极框架中，并且以电单极或双极方式连接，其中所述阴极和/或阳极是多层扩展金属电极形式，其由至少两个经由内电阻区彼此接触的扩展金属层构成，并且电解液溶液在长轴方向流经扩展金属层。
优选地，4至12个扩展金属层彼此接触并且经由内电阻区与电极基板基础以形成多层扩展金属电极。多孔电极材料的中间层也可布置在至少两个扩展金属层之间。
由于电解液在其长轴方向上流过扩展金属层，因此产生最佳的先决条件用于良好的质量传递。为此目的，基于流动所流过的扩展金属层的平均自由横截面，建立优选为至少0.1m/s，特别优选为0.3至0.8m/s的流动速率。在经过扩展金属层的通道上的流动的连续偏差与流动所流过的横截面的交替的收缩和扩张有关，这会导致微湍流，该微湍流允许从电解液溶液到电极表面的极有利的质量传递，并且反之亦然。在气体释放电极的情况中，有更快速的气泡消除，从而在电极间隙中仅存在很小的静态气体负荷。电阻以及因此电池电压仅微小地增加。
在1.5至3mm的优选扩展金属厚度的情况中，在电极基板和扩展金属层之间有相对大的距离，例如在10至12层的情况中，扩展金属与所述基板最远相距30mm。根据所使用的电解液的导电性，电解液中的电压差低至0.5至2V之间。这导致电流密度随着与相对电极距离的增加而降低。根据本发明，这种电流密度的下降通过各层之间的内阻区被补偿或至少被缓冲，从而也产生了在连接到电流供应的电极基板和相邻的扩展金属层之间的电压差。
随着多孔电极材料的中间层的选择性的使用，能够充分减少用于获得所需表面因数的层的数目，以及因此减少多层电极的总厚度。这种多孔中间层优选地由金属泡沫、编织的金属丝布或无纺碳纤维布构成，其已具有相对大的内表面积，厚度优选为1至2mm，并且具有至少70％的预期的大空隙容积。作为几何表面与相关的扩展金属或中间层的表面积的比例的表面因数(SF)，在扩展金属层的情况中范围为1.5至4，在多孔中间层的情况中是在10和20之间。对于这两种层，就电解电流和电解液流的良好的渗透性而言，至少70％，优选80至90％的大空隙容积是重要的先决条件。
通过多层扩展金属电极可获得的表面因数优选地应该在5至100之间的范围内。在上限范围中的表面因数实际上可通过使用多孔中间层来实现。
多孔中间层的影响要用在每一情况中由表面因数为2的9个扩展金属层组成的多层扩展金属电极的例子来说明。对于9层而言，所得到的全部多层扩展金属电极的表面因数(包括电极基板)为9×2+1＝19，扩展金属束的总厚度为约18mm。在只有一个SF＝14的多孔中间层和2个在电极基板上的扩展金属层的情况中，SF＝2+14+2+1＝19给出了相当的表面因数，而仅有约6mm的实质较小的总厚度。
经由布置在多孔中间层两侧并且流动在长轴流经的扩展金属层，朝向多孔中间层的流动在两侧以高流动速率进行。使用厚度不超过2mm的薄多孔中间层，则要在多孔中间层的内表面上反应的化合物的导入从两侧在不超过1mm的短距离上进行。这使得能够最大限度地使用这种中间层的这些相对大的内表面来用于电解方法。要反应的化合物的导入和电解产品的移除随着流经邻近的扩展金属层的电解液流动来进行。
根据本发明提供的用于补偿或缓冲电流密度下降的内电阻区可以通过各扩展金属和多孔中间层之间的接触电阻来形成。仅通过例如包括塑料翅片或塑料螺丝的压力装置，将各层压在另一个上及压在电极基板上。特别是，在从扩展金属层到多孔中间层的电流通道的情况中，可导致0.1至0.5V电压差的内电阻区通过测量的接触电阻来建立。在每两个扩展金属层之间，接触电阻通常较低。如果需要，可以通过部分覆盖非导电材料(例如薄纺织物嵌层)而降低接触面积来增加接触电阻，以满足需要。
根据本发明的进一步优选的特征，通过用包括非导电材料的间隔件分离各扩展金属和/或中间层或其多个，形成内电阻区。经由在侧面或在上和在下的接触区域进行层到层的电流传输。内电阻区的建立是由于电解电流必须在其长轴或横向方向流经各扩展金属层。因此电解电流以曲折的方式流经多层扩展金属电极，电流根据有效的表面积和真实电流密度而逐层降低。相关的扩展金属层因此可在接触点焊接至另一个，以便实现长期稳定的良好接触。通过串联地电连接不同数量的互相短路的金属层并因此适应逐层的电压降，也能够对电解液中的电压降进行充分的适应，从而通过增加电阻来补偿多层扩展金属电极内的降低的电流。
然而，这种尽可能完全的电流密度梯度的补偿仅在以下应用中是绝对必要的：在高电流效率的利益关系中，氧化还原电势必须不超过或低于某个值。在大多数应用方法中，具有大的电流密度范围，其中电流效率不发生令人无法接受的大的降低。
根据本发明的进一步优选的特征，在多层扩展金属阴极内存在的电流密度梯度甚至可以刻意地利用，以获得高的电流效率和反应产率。为此目的，在电解电池内，由多孔中间层分离的多个扩展金属段通过分离的电解液送料管线和排放管线被提供有不同的电流密度。以如下方式进行流体动力连接，即，电解液首先流经最接近相对电极并具有较高电流密度的段，然后流经距离相对电极较远并具有较低电流密度的段。结果，在具有较高电流密度的扩展金属段中进行主要反应，其中原料仍以相对较高的浓度存在。如果原料然后以低浓度存在，则反应在具有低电流密度的扩展金属段中完成。因此获得了与使用具有不同电流密度的级联的多个电解电池相同的效果，其中主要反应在具有高电流密度的电解电池中进行，而后续反应在具有较低电流密度的电解电池中进行。然而，根据本发明的过程具有一主要优点，即不需要第二电解电池以供后续反应之用。可获得的空间-时间效率也因此大为提高。此外，具有以下优点：由于电解液可以借助可调整的压力差而从高电流密度的段经多孔中间层传递到低电流密度的段，因此能够实现两个电解液流的流体动力耦合。因此同时进一步改善了通过多孔中间层的流动。
根据本发明要使用的扩展金属层优选由不锈钢、镍、铜或用贵金属、贵金属氧化物或掺杂钻石涂覆的阀金属(valve metal)构成。包括涂覆的阀金属的扩展金属主要用于阳极氧化过程。因此，根据需要，非常高的阳极电势，例如用于污染物的有效的氧化分解的，可以在期望的相对低的电流密度下，在包括两侧涂有掺杂钻石的铌扩展金属上实现。
代替个别扩展金属层或所有扩展金属层，还能够使用编织金属丝布。然而，扩展金属是优选的，因为它们对于长轴方向中的通流具有更有利的开放行为，并且也具有更大的机械稳定性。
特别地，在kA范围的大的所需电流容量的情况中，优选使用具有多层扩展金属阴极的双极电池。这种双极电池构造的有利实施方式在图1中示意性示出。图1a示出了电化学有效区域的三个双极电池单元的截面。图1b示出了同样在电化学有效区域中的这三个个别双极电池的截面。阳极板1和阴极基板2布置在包含塑料的双极电极基体3的两侧。集成在电极基体中的是冷却导管5及供阳极电解液6、7，阴极电解液8、9和冷却介质10、11使用的入口和出口。在所示的情况中，冷却导管位于阳极侧，结果是存在于该处的阳极板被直接冷却。在阴极侧的冷却和在两侧的冷却原则上也是可能的。放置在阳极基板上并与其具有导电连接的是多层扩展金属阴极。通过实施例显示了每种情况中的四个扩展金属层12和每种情况中的多孔中间层，其具有大的内表面积13。多层扩展金属阴极由塑料阴极框架4侧向束缚，框架4也确保了扩展金属层对阴极基板的侧压。在外部限制并密封阳极空间的阳极密封框架14布置在阳极板上。将阳极空间和阴极空间隔开的离子交换膜15夹在阳极密封框架和相邻的双极单元的阴极框架之间。包括塑料的阳极间隔件16和阴极间隔件17用于将离子交换膜放置在中心并保持。双极单元的阴极基板和阳极板之间的接触通过布置在电极基体外部两侧的接触轨18而在该型式的电池中产生。
图2至图5再次作为电化学有效区域的截面示出了多种型式的双极电极板。
图2和3示意性示出了具有用于阴极电解液循环的多层扩展金属阴极的两个双极单元的截面图。除了进料和排放物连接的布置及在阴极侧的附加冷却导管之外，图2所示的型式原则上相当于图1所示的电池型式。图4和5示出了相同的双极单元，但是具有分离的扩展金属阴极段以供两个分离的阴极电解液循环之用。在所有情况中，多层扩展金属阴极在每种情况中由两个段组成，在每种情况中具有两个扩展金属层以及一个具有大内表面积的多孔电极材料的中间层。
在图2和3中，流动平行地通过四个扩展金属层。流动从两侧朝向多孔中间层，从而质量传递仅为不超过中间层至其内部的厚度的一半的短距离。
在图3和5中，中间层同时形成在靠近阳极并具有高电流密度的扩展金属段和远离电极并具有较低电流密度的段之间的间壁。
在图2和4中，阴极基板与阳极板一样坚实，除了形成通道用于电解液的供应和去除。因此，对两个电极而言，利用电极的后部空间来布置用于除去内部热量的冷却导管也是可能的。在图3和5中，提供有电流供应的阴极基板已配备有扩展金属层，同时该阴极的后部空间填充有阴极电解液。因此，只有阳极的后部空间能够用来布置冷却导管。
图2至5没有示出阳极板与各双极单元的阴极板接触的方式。如图1所示，这可以通过安装在电极基体外部两侧上的接触轨来实现。然而，由于组合时的压力而使两个电极板之间形成接触的接触元件也可安装在基体之内。
图6示出了包括与图4类似的电解电池的电解系统的程序图，所述电解电池具有两个扩展的金属阴极段，流动分别朝向该这两个段进行。由低渗透性多孔中间层隔开的两个阴极段包括在具有集成气体分离的分离阴极电解液循环中。在由循环泵和具有气体分离器的循环槽组成的第1循环B中，电解在较高的电流密度下进行。在类似构造的第2循环C中，反应在较低的电流密度下完成。两个循环系统以如下方式彼此流体动力地耦合，使得计量实施到较高电流密度的循环中(计量站D)且由较低电流密度E的循环进行电解液去除。通过多孔中间层的通道由在两个循环之间建立的压差控制。阳极电解液借助计量站G经阳极空间输送。在气体分离器H中，在J处出现的气体被分离并且阳极电解液在I处出现。
在较小和中等电流容量的情况中，多层扩展金属电极的单极电连接对根据本发明的电解电池是优选的，可能以平面或圆柱方式布置布置扩展金属层或多孔中间层。在圆柱布置的情况中，根据本发明进一步的特征，连续扩展金属层以螺旋形式卷绕，并且螺旋的开始部分以导电方式连接到圆柱电池的外管或内管，该管被提供有电流供应。如果绝缘间隔件材料层同样以螺旋方式与扩展金属层一起卷绕，结果各个扩展金属层彼此电绝缘，则内电阻区能够以简单方式构建。因此使得电解电流沿螺旋取得更长的路径，从而在不同的扩展金属层之间形成电压差。
在平面布置的情况中，电极和分离系统可以布置在电池槽中或在彼此相夹的多个电极框架中。
图7借助实施例示出了这种具有平面电极的电解电池的优选实施方式，所述平面电极布置在彼此相夹的电极框架中。它示出了通过单极电解电池的电化学活性区的横截面，所述电池在每种情况中具有两个并联地电连接的多层扩展金属阴极和两个阳极板，所述阳极板阳离子交换膜隔开并布置在三个彼此相夹的塑料框架中(图中未示出夹持框架)。两个阳极板1和两个阴极板2被提供有电流供应并且并联地电连接。阳极板由钛构成并且设置在具有活性层的电化学有效区中，所述活性层例如包括Ir/Ti混合氧化物。多层扩展金属阴极与不锈钢的阴极基板接触，所述多层扩展金属阴极每一个均布置在一个阴极框架4中。多层扩展金属阴极每一个由10个扩展金属层12组成，这些层12独立地或成组地结合并由塑料阴极间隔件17彼此隔开。由间隔件隔开的不同的扩展金属层彼此以如下方式侧向接触，即，使得电解电流以曲折的方式流经多层扩展金属阴极。虽然电解电流逐层递减，但彼此连接的扩展金属层的电阻在阳极方向上增加至该值的四倍(彼此连接的扩展金属层的数量由四减为一)。阴极框架包含供阴极电解液8、9使用的入口和出口。经过扩展金属和间隔件层的流动在阴极电解液的长轴方向上从底部到顶部。中心布置的电极基体3包含供阳极电解液6、7使用的入口和出口。借助于溢流开口，阳极电解液流经密封框架和阳极板进入底部的阳极空间，并且与形成的阳极气体一起再次在顶部排出。这些阳极空间由阳极密封框架14形成。插入塑料阳极间隔件16，其上安置有离子交换膜15。
多个这样的单极电池单元可以布置在夹持框架内。在需要大电流容量的情况中，根据本发明的电解电池的主要优点是：在夹持框架中的多个个别电池的双极连接也是可能的。然后只需要两个具有电流供应的边缘电极，在两者之间可以布置任意数量的个别双极电池，这仅受可用DC电压的限制。
图1至7仅示出根据本发明的电解电池的一些特别有利的变型及其连接，并且其根本没有完全涵盖本发明的范围。
根据本发明的电解电池特别适合以下的应用方法。
根据本发明并且具有多层扩展金属阴极的电解电池用于有机或无机化合物的完全或部分阴极还原。静电流(galvanostatic)和静电压(potentiostatic)电解都能进行。能够还原包含以下官能团的有机化合物：C-C双键和三键、芳族C-C键、羰基、杂羰基、芳族CN键、硝基和亚硝基、C-卤单键、S-S键、N-N单键和多键以及其它杂原子-杂原子键。这种反应可以在质子溶剂中进行，如水、醇类、胺或羧酸，以及在与非质子极性溶剂如四氢呋喃的混合物中进行。如果使用不溶于上述溶剂的有机化合物，则它们可以借助作为溶剂或溶剂添加剂的表面活性物质(如高级醇)来毫无问题地形成溶液。此外，悬浮液的电解是可能的。
通常，根据本发明的电解在辅助电解液的存在下进行，如在EP0808920B1中所述的。在此，经由多层扩展金属阴极的高比表面积也带来了好处，因为常常可能用较小量的添加媒介以便获得相同的结果。
根据本发明并具有多层扩展金属阴极的电解电池特别适合完全或部分还原天然与合成染料，例如类胡萝卜素，醌染料，如胭脂红酸和1，8-二羟基蒽醌，茜草染料，靛类染料，如靛蓝、靛青和6，6’-二溴靛蓝，瓮染料和硫染料，并适合硝基官能的还原。该新颖电池也适合将染厂的处理溶液和废水脱色。
靛类和瓮染料的还原都可以作为间接电解来进行，如DE19513839A1和DE10010060A1公开中所述的，并且不需添加媒介。在硫染料的还原中，例如C.I.硫化黑(Sulfur Black)1还原成相应的白色硫化黑(Leuco Sulfur Black)1化合物，完全和部分还原都可以进行，如EP1012210A1中所述的。在此，阴极还原优选地在碱性介质(pH 9至14)中进行。
当配备有多层扩展金属阳极时，该新颖的电解电池也能用于完全或部分阳极氧化有机和/或无机化合物。特别是，它们适合氧化性地分解处理溶液和废水中的污染物。可以特别有利地使用由两侧涂有掺杂钻石的铌扩展金属构成的多层扩展金属阳极。在此，可以再次借助媒介或借助氧化剂的阳极形成来实现直接以及间接电化学反应，所述氧化剂例如过氧代二硫酸盐、次氯化物或阴离子基团，其在后续的反应中完成所需的化合物分解。然而，分解过程所需的高阳极电势常常也可借助铂涂覆的包括钛的扩展金属在这种氧化反应中获得。
最后，包括多层扩展金属阴极的电池也能有利地用在金属沉积中，特别是从非常稀的溶液。可以使用要回收的金属电极，并且其在装载适当量的金属后被改变。在该情况中，使用具有悬浮的、容易改变的多层扩展金属阴极的槽电池是有利的。为了例如从废水中除去少量的金属，采用惰性阴极材料也是可能的，用适当的溶剂周期性将沉积的金属从所述惰性阴极材料溶出。具有大的内表面积的多孔中间层特别适于此目的，并且借助该多孔中间层能够实现极小的残余金属含量。
具体实施方式
实施例1：靛蓝的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行靛蓝至靛白的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将48.5g靛蓝(计算为100％)导入由5000g水、85g的EC媒介VE PEDF120(来自DyStar Textilfarben GmbH，Frankfurt am Main，Germany)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加1.8V的电池电压和1A的电流。在55-60℃的温度以4.7·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在2F/mol后完成还原。
实施例2：C.I.硫化黑1的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由三个镍扩展金属网格构成的阴极、具有1050cm2的总面积的电池中，进行C.I.硫化黑1至相应的白色化合物的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。阴极空间中的流动速率应该为0.1m/s。将3000g水与234.75g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液，在电解过程中还向其逐渐添加另外518g的50％氢氧化钠溶液。
通过将100g的C.I.硫化黑1压饼(来自DyStar Textilfarben GmbH)导入由2000g水和12g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中，制备阴极电解液，并在电解过程中添加另外的4350g压饼。
采用根据EP1012210A1公开的过程进行电解。施加10A的电流(电流密度：9.5·10-3A/cm2)和7.0-4.3V的电池电压。在导入238.3Ah的电荷量之后完成还原。基于1kg的干染料，获得4350ml白色硫化黑1溶液，其具有438Ah的还原剂当量浓度。
实施例3：硝基苯的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由三个镍扩展金属网格构成的阴极、具有1050cm2的总面积(可视面积：100cm2)的电池中，进行硝基苯至偶氮苯的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。流动速率应该为0.1m/s。
将1000ml的70％乙醇与25g乙酸钠及100g硝基苯用作阴极电解液。将2000ml的浓缩碳酸钠溶液用作阳极电解液。采用根据Zeitschriftfür Elektrochemie刊物[Journal for Electrochemistry]1898；5；第108-113页的过程进行电解。施加10A的电流(总电流密度：9.5·10-3A/cm2)。在87.5Ah的电荷量之后完成还原。从阴极循环除去所得到的黄色醇溶液，在真空中除去过多的乙醇，残余物溶入水中并用乙酸乙酯萃取数次。将结合的有机相在硫酸钠上干燥，并将过多的溶剂蒸出。
以定量电流效率得到63g偶氮苯(85％理论)
实施例4：靛蓝的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行靛蓝至靛白的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将48.5g靛蓝(计算为100％)导入由5000g水、120g的EC媒介VE PEDF120(来自DyStar Textilfarben GmbH，Germany)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加2.2至2.0V的电池电压和2A的电流。在55-60℃的温度以9.4·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在2F/mol后完成还原。
实施例5：C.I.瓮黄46的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行C.I.瓮黄46至其白色化合物的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将48.6g的商业C.I.瓮黄46(计算为100％)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar Textilfarben GmbH，Germany)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加2.2至2.0V的电池电压和2A的电流。在55-60℃的温度以9.4·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以87％的电流效率在4.61F/mol后完成还原。
实施例6：C.I.瓮绿1的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行C.I.瓮绿1至其白色化合物的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将50g的商业C.I.瓮绿(计算为100％)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar Textilfarben GmbH，Germany)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加1.6至2.0V的电池电压和0.5A的电流。在55-60℃的温度以2.35·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在2.08F/mol后完成还原。
实施例7：C.I.瓮红10的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行C.I.瓮红10至其白色化合物的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将50g的商业C.I.瓮红10(计算为100％)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar Textilfarben GmbH，Germany)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加2.4至2.8V的电池电压和2A的电流。在55-60℃的温度以9.4·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以88.7％的电流效率在4.51F/mol后完成还原。
实施例8：C.I.瓮蓝6的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行C.I.瓮蓝6至其白色化合物的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将50g的商业C.I.瓮蓝6(计算为100％)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar Textilfarben GmbH，Germany)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加2.0V的电池电压和1A的电流。在55-60℃的温度以4.7·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在4.0F/mol后完成还原。
实施例9：靛蓝的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由六个不锈钢扩展金属网格构成的阴极、具有1120cm2的总电极面积的电池中，进行靛蓝至靛白的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将48.5g靛蓝(计算为100％)导入由5000g水、120g的EC媒介VE PEDF120(来自DyStar Textilfarben GmbH)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加1.8至2.0V的电池电压和1A的电流。在55-60℃的温度以8.9·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在2F/mol后完成还原。
实施例10：靛蓝的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝布层构成的夹层阴极、具有2260cm2的总电极面积的电池中，进行靛蓝至靛白的还原。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率应该为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将48.5g靛蓝(计算为100％)导入由5000g水和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液且导入阴极循环中。为了电解，施加1.8V的电池电压和1A的电流。在55-60℃的温度以0.442·10-4A/cm2的电流密度进行电解。以80％的电流效率在2.5F/mol后完成还原。
实施例11：金属回收
根据本发明设立的单极隔开的实验室电池包含多层扩展金属阴极，该阴极由4个各具有70cm2的基础面积的不锈钢扩展金属层和一不锈钢阴极基板构成。扩展金属具有16mm的网格长度，8mm的网格宽度，以及1.5mm的扩展金属厚度。与二维设计相比，实际的阴极表面积增加2倍(表面因数2)。对于总有效阴极表面积，这导致4×2+1＝9的放大因数，相当于70×9＝630cm2的有效阴极表面积。铂涂覆的钛电极用作阳极，膜由Nafion450构成。包含约5g/l铜并且通过泵送经由阴极空间循环的硫酸铜/硫酸溶液被电解。同样循环的阳极电解液由稀释的硫酸组成。电解电流设定在7A，相当于0.1A/cm2的电流密度(基于二维设计)。实际的平均电流密度为11mA/cm2。电解进行至约1g/l的最终铜浓度。
在实验系列A中，扩展金属彼此直接接触。提供有电流供应的阴极基板和各扩展金属层之间的内电阻区仅通过层之间的接触电阻而形成。在实验系列B中，内电阻区被石墨化碳无纺布(约1mm厚)的中间条扩大。所得到的电池电压为4.5和4.8伏。在实验结束后，除去各扩展金属层，通过重量增加来确定铜沉积，并作为沉积的铜的总量的比例来表示。下表显示了以该方式确定的各层之间的电流分布百分比。
  扩展金属层数(从膜开始考虑)   各层上的电流分布百分比
  实验系列A   实验系列B
  层1   41   27
  层2   27   26
  层3   18   24
  层4+阴极基板   14   23
很明显，能够通过有目标地增加内电阻区的尺寸来减小层与层间电流密度的下降。尽管对于金属沉积而言，仍然有相当高的电流密度，特别是在第一层之前，但铜的沉积仍然是足够紧密的。此外，扩展金属背部仍良好地被铜覆盖。
实施例12：染料混合物的脱色
根据实施例11的隔开的实验室电池配备有多层扩展金属阳极，其由钻石涂覆的铌阳极基板和四个在两侧都涂有钻石的铌扩展金属层组成，并具有100×70mm的基础面积(二维设计70cm2)。阴极由不锈钢构成，阳离子交换膜由Nafion450构成。
所使用的阳极电解液为一种染料溶液，其要被脱色并含有1g/l的染料混合物，并且向其添加少量的硫酸钠(约8g/l)以改善导电性。染料混合物由1份黑(C.I.反应性黑5)、1份蓝(C.I.反应性蓝21)、1份红(C.I.反应性红128)和0.1份黄(C.I.反应性桔黄96)组成。
基于多层扩展金属阳极的截面积，电解以7A的电流和0.1A/cm2的电流密度进行。表面因数约为8，从而得到12.5mA/cm2的实际平均电流密度。下表显示了脱色过程与特定电流密度的关系。
所得到的电池电压为约5.8V。pH已从11降至约1.2的经阳极脱色的溶液在下一循环中用作阴极电解液。pH再次增加至10.5。
  电解时间(分钟)   特定电流输入(Ah/l)   彩色成分黄，436nm   彩色成分红，525nm   彩色成分蓝，620nm   加权彩色特征
  耗尽(m-1)   脱色(％)   耗尽(m-1)   脱色(％)   耗尽(m-1)   脱色(％)   耗尽(m-1)   脱色(％)
  开始溶液   0   0.00   435   0.0   1069   0.0   1386   0.0   1126   0.0
  在i＝0.1A/cm2下电解后   15   1.75   190   56.3   272   74.6   189   86.4   224   80.1
  30   3.50   37   91.5   16.3   98.5   5.3   99.6   28.4   97.5
  45   5.25   3.4   99.2   1.7   99.8   1.1   99.9   2.5   99.8
  60   7.00   1.0   99.8   0.6   99.9   0.3   100   0.8   99.9
实施例13：阳极污染物分解
根据实施例11的隔开的实验室电池配备有多层扩展金属阳极，其由四个在两侧都涂有铂的钛扩展金属电极组成并具有100×70mm的尺寸，并且与类似的铂涂覆的钛阳极基板接触。阴极由不锈钢构成。阳极电解液由1升溶液组成，该溶液通过泵送经由阳极空间循环并含有20g/l的硫酸和作为污染物要在阳极分解的0.1g/l的二氯酚。所使用的阴极电解液是含有20g/l的硫酸。电解以35A的电流进行，基于二维设计，相当于0.5A/cm2的电流密度。阳极表面积的放大因数为8.3，从而得到60mA/cm2的平均电流密度。电池电压为5.6V。所得到的结果与电解时间的关系列于下表中。
  电解时间(分钟)   特定电流输入(Ah/l)   DCIPh含量(mg/l)   DCIPh分解(％)
  0   0   100   0
  10   5.8   29   71
  20   11.6   8   92
  30   17.5   2   98
  40   23.2   0.5   99.5
从表中很明显，在电解时间为30分钟后，相当于17.5Ah/l的电流输入，已有98％的二氯酚分解。
实施例14：靛蓝的还原
为了将靛蓝还原成靛白，在根据本发明具有铂涂覆的钛电极以及不锈钢的多层扩展金属阴极的隔开的实验室电池中进行电解。
阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。使用两种不同形式的阴极。在实验1至3中，多层扩展金属阴极由不锈钢阴极基板、两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织的金属丝中间层组成(夹层电极)。各层具有100×100mm＝100cm2的基础面积。表面因数为21.3，从而得到2130cm2的有效的总阴极面积。在实验4、6中，扩展金属电极彼此接触并与阴极基板接触，并且每个具有100cm2的基础面积。表面因数为11.2，从而得到1120cm2的总表面积。在所有的四个实验中，使用的阳极电解液为230g的50％浓度的氢氧化钠溶液在3000g水中形成的溶液。通过将48.5g靛蓝(计算为100％)导入由5000g水和80g的50％氢氧化钠溶液以及不同量的媒介VE PEDF120(来自DyStar)组成的混合物中来制备阴极电解液。
将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。阴极电解液内的流动速率调整为0.1m/s。在55至60℃的温度进行电解。在2F/mol的电流输入之后终止还原，并确定靛蓝还原的电流效率。不同的实验数据和结果列于下表中。
  实验编号  阴极   媒介(g/批)   电流(A)   电流密度(mA/cm2)   电池电压(V)   电流效率(％)
  1  夹层   85   1   0.47   1.8   100
  2  夹层   120   2   0.94   2.1   100
  3  夹层   无   1   0.47   1.8   80
  4  6层扩展金属   85   1   0.89   1.9   100
实施例15：C.I.硫化黑1的还原
在根据本发明的实施例14、包括铂涂覆的钛电极的实验室电池中，使用由镍阴极基板和三个镍扩展金属层构成的多层扩展金属阴极，其具有1050cm2的有效总面积(表面因数10.5)。再次，使用Nafion424作为阳离子交换膜。C.I.硫化黑1被还原成白色硫化黑1。为此目的，再次将电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。阴极空间中的流动速率为0.1m/s。
将3000g水与234.75g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液，在电解过程中还向其逐渐添加另外518g的50％氢氧化钠溶液。通过将100g的C.I.硫化黑1压饼(来自DyStar)导入由2000g水和12g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中，制备阴极电解液。在电解过程中添加另外的4350g压饼。
基于EP10122210B1，在10A的电流(电流密度：9.5mA/cm2)及得到的7.0至4.3V的电池电压下进行电解。在导入238.3Ah的电荷量之后完成还原。基于1kg的干染料，获得4350ml白色硫化黑1溶液，其具有438Ah的还原剂当量浓度。
实施例16：硝基苯的还原
在根据本发明实施例15、包括多层镍扩展金属阴极的电池中，进行硝基苯至偶氮苯的还原。阴极空间中的流动速率再次设为0.1m/s。将1000ml的70％乙醇与25g乙酸钠及100g硝基苯用作阴极电解液。将2000ml的浓缩碳酸钠溶液用作阳极电解液。基于Zeitschrift fürElektrochemie刊物[Journal for Electrochemistry]1898；5；第108-113页，使用10A的电流(总电流密度：9.5mA/cm2)进行电解。在87.5Ah的电荷量之后完成还原。从阴极循环除去所得到的黄色醇溶液，在真空中除去过多的乙醇，残余物溶入水中并用乙酸乙酯萃取数次。将结合的有机相在硫酸钠上干燥，并将过多的溶剂蒸出。以定量电流效率得到63g偶氮苯(85％理论)。
实施例17：C.I.瓮黄46的还原
在根据本发明、包括铂涂覆的钛电极以及由两个不锈钢扩展金属层和位于其间的编织丝中间层构成的夹层阴极、具有2130cm2的总电极面积的电池中，进行C.I.瓮黄46至其白色化合物的还原。阳极空间和阴极空间由阳离子交换膜(Nafion424)隔开。将分隔的电池导入具有泵循环的双循环电解装置中。电池内的流动速率调整为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将48.6g计算为100％的C.I.瓮黄46(生产所得的干压饼)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液，并导入阴极循环中。将电解电流调整为2A，得到2.2至2.0V的电池电压。在55-60℃的温度以0.94mA/cm2的电流密度进行电解，并且以87％的电流效率在4.61F/mol的电流输入后完成还原。
实施例18：C.I.瓮绿1的还原
在根据本发明如实施例17的电池中，进行C.I.瓮绿1至其白色化合物的还原。
电池内的流动速率为0.1m/s。将3000g水与230g的50％浓度的氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将50g计算为100％的C.I.瓮绿(生产所得的干压饼)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液，并导入阴极循环中。为了电解，施加1.6至2.0V的电池电压和0.5A的电流。在55-60℃的温度以0.23mA/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在2.08F/mol后完成还原。
实施例19：C.I.瓮红10的还原
在与实施例17相同的电池和装置中，进行C.I.瓮红10至其白色化合物的还原。电池内的流动速率再次调整为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将50g计算为100％的C.I.瓮红10(生产所得的干压饼)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液，并将得到的溶液注入阴极循环中。为了电解，施加2.4至2.8V的电池电压和2A的电流。在55-60℃的温度以0.94m A/cm2的电流密度进行电解。以88.7％的电流效率在4.51F/mol的电流输入后完成还原。
实施例20：C.I.瓮蓝6的还原
在与实施例18相同的电池和循环装置中，进行C.I.瓮蓝6至其白色化合物的还原。电池内的流动速率调整为0.1m/s。
将3000g水与230g的50％氢氧化钠溶液用作阳极电解液。通过将50g计算为100％浓度的C.I.瓮蓝6(生产所得的干压饼)导入由5000g水、171g的EC媒介VE PEDF 120(来自DyStar)和80g的50％氢氧化钠溶液组成的混合物中来制备阴极电解液。为了电解，施加1A的电流，得到2.0V的电池电压。在55-60℃的温度以0.47mA/cm2的电流密度进行电解。以定量电流效率在4.0F/mol后完成还原。
实施例21：瓮染料
根据本发明包括铂涂覆的钛阳极和Nafion424阳离子交换膜的的实验室电池配备有多层扩展金属阴极，该阴极由12个各为100cm2的不锈钢扩展金属层组成。表面因数为25，有效总面积为2500cm2。电池集成到双循环式循环装置中。阴极电解液由具有以下成分的溶液组成：
1g/l的C.I.瓮蓝6
1.62g/l的FeCl2
13.56的三乙醇胺
12.48的NaOH
0.1N的NaOH作为阳极电解液。在28℃的温度以2.5A的电流进行电解，其相当于1mA/cm2的平均电流密度。在这些条件下，达到89％的电流效率。通过将这种还原电池与染料设备配合，并使用电势控制，能够进行电化学染色，而无需通常用于染料还原的连二亚硫酸盐的添加。
实施例22：C.I.反应性红4的阴极脱色
在实施例21包括12个不锈钢扩展金属层的电解电池中，对0.5g/l的反应性红4溶液进行阴极处理。使用2升具有0.6mol/l的NaOH含量的阴极电解液溶液。具有5g/l含量的氢氧化钠溶液作为阳极电解液。以2A的电流进行电解，相当于0.8mA/cm2的平均电流密度。在约30℃的电解温度，得到的电池电压为5.9V。在4Ah/l的特定电流输入之后，溶液已有81％被脱色(基于加权彩色特征，参见实施例12)。
图1至7中使用了以下参考标记：
1阳极板
2阴极基板
3电极基体
4阴极框架
5冷却导管
6阳极电解液入口
7阳极电解液出口
8阴极电解液入口
9阴极电解液出口
10冷却介质入口
11冷却介质出口
12扩展金属层
13多孔中间层
14阳极密封框架
15离子交换膜
16阳极间隔件
17阴极间隔件
18接触轨
19镶入扩展金属的阴极基板
20阳极空间
21分离的阴极电解液的入口
22分离的阴极电解液的出口
A包括两个分离的扩展金属段的电解电池
B用于较高电流密度的段的阴极电解液循环1
C用于较低电流密度的段的阴极电解液循环2
D阴极电解液计量站
E阴极电解液出口
F气体出口(阴极电解液)
G阳极电解液计量站
H阳极电解液气体分离器
I阳极电解液出口
J气体出口(阳极电解液)

Claims (18)

1.一种电解电池，其包括片状阳极和阴极，所述片状阳极和阴极借助分离器彼此分离并布置在电池槽或彼此相夹的多个电极框架中，并且以电单极或双极方式连接，其中所述阴极和/或阳极为多层扩展金属电极形式，由至少两个经由内电阻区彼此接触的扩展金属层构成，并且电解液通过所述扩展金属层在长轴方向流动。
2.如权利要求1所述的电解电池，其中，多孔电极材料的一个或多个中间层在每种情况中布置在所述扩展金属层的至少两个之间，并与所述扩展金属层接触，其中流动通过所述扩展金属层在长轴进行。
3.如权利要求1或2所述的电解电池，其中，由多个扩展金属层和任选的多孔中间层构成的多层扩展金属电极具有比平板电极大5到100倍的电极比表面积。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电解电池，其中，所述内电阻区由所述扩展金属层之间和/或所述扩展金属层与所述多孔中间层之间的接触电阻形成。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电解电池，其中，个别或多个扩展金属层和/或中间层由非导电材料的间隔件彼此分离，并仅经由侧向布置的接触表面以导电方式互相连接，电流以曲折方式流经所述多层扩展金属电极。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电解电池，其中，通过压力装置将多层扩展金属电极束与任选的多孔材料的中间层压在连接至电流供应的电极基板上，并且因此在各扩展金属层之间和所述层与所述电极基板之间产生接触。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电解电池，其中，由多孔中间层分离的多个扩展金属段通过用于电解液的分离的供应管线和排放管线被提供有不同的电流密度，并且其中，所述电解液首先流经最接近相对电极并具有较高电流密度的段，然后流经距相对电极较远并具有较低电流密度的段。
8.如权利要求7所述的电解电池，其中，在所述分离的扩展金属段中流动的电解液经由多孔中间层彼此流体动力地耦合。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电解电池，其中，所述扩展金属层由不锈钢、镍或铜或用贵金属、贵金属氧化物或掺杂钻石涂覆的阀金属构成。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电解电池，其中，各扩展金属层、塑料间隔件和任选的多孔电极材料的中间层具有1至5mm的厚度和至少70％的空隙容积。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电解电池，其中，所述多孔中间层由编织的金属丝布、金属泡沫或无纺碳纤维布构成。
12.如权利要求1至11中任一项所述的电解电池，其中，所述多层扩展金属电极形成自扩展金属网，其以螺旋形式缠绕并与圆柱形水解电池的外管或内管接触，该管被提供有电流供应。
13.如权利要求1至12中任一项所述的电解电池，其中，使用包含金属丝纺织布的扩展金属层代替个别或多个扩展金属层。
14.如权利要求1至13中任一项所述的电解电池的应用，其用于有机和/或无机化合物的完全或部分阴极还原。
15.如权利要求14所述的应用，其中，染料溶液形式或染厂中溶液形式的染料被阴极还原，或者染厂中的废水被脱色。
16.如权利要求1至13中任一项所述的电解电池的应用，其用于有机和/或无机化合物的完全或部分阳极氧化。
17.如权利要求16所述的应用，其用于在处理溶液和废水中的污染物的氧化分解。
18.如权利要求1至13中任一项所述的电解电池的应用，其用于从处理溶液和废水中除去金属。
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