CS221549B2 - Electrolyser for electrolysis of liquid electrolyte - Google Patents

Description

Vynález se týká elektrolyzéru pro elektrolýzu kapalného· elektrolytu.

Elektrolyzéry se rtuťovou katodou pro elektrolýzu votoých roztok hatogenWů al^kalⁱc^kýc^{h k}ovů, zejm^éna chlorHu so^dn^ého, jsou dobře známy. ^půvo^dně ^používan^é ubývající grafitové anody se v posledních deseti až dvaceti letech nahrazují rozměrově stálými kovovými elektrodami, které umožňují použití extrémně vysokých proudových hustot. Tyto rozměrově stálé elektrody jsou obvykle tvořeny děrovanými nebo tyčovými konstrukcemi, vyrobenými z ventilového kovu, například titanu, na kterém je nanesen povlak z elektricky vodivého elektrokatalytického materiálu, například kovu platinové skupiny nebo kysličníků těchto kovů, které s výhodou obsahují ještě kysličníky dalších kovů, což je popsáno v US patentových spisech č. 3 711 385 a

632 498.

Jestliže je mezi kovovou anodou a rtuťovou katodou mezera 2 až 3 mm, lze použít ^proudovou husto^tu 11 a^ž 14 ^kA/m^{2 3} alktivrn plochy anody.

Omezujícím faktorem je za těchto okolností přívod čerstvého elektrolytu k povrchu anody. Vyčerpávání solného roztoku v úzké mezeře mezi elektrodami musí ^bý^t kompenzováno dostatečným přívodem chloridových iontů k anodě. Dostatečný přívod chloridových iontů je zajištěn pouze difúzí vznikající v důsledku gradientu koncentrace mezi solným roztokem v mezeře mezi elektrodami a hlavním objemem solného rozto^ku v elektrolyzér ve ^kter^ém jsou anod^y ponořeny, nebo nuceným přívodem koncentrovaného solného roztoku z elektrolyzéru do^ mezery mezi elektrodami.

Určitá turbulence a ko-nvektivní proudění elektrolytu jsou zajištěny bublinkami plynu vznikajícího na anodách. Z tohoto hlediska jsou také děrované kovové anody výhodnější než zastaralé grafitové anody. Problém zavádění čerstvého elektrolytu byl znovu zdůrazněn používanými vysokými proudovými hustotami, které omezují použití anodových konstrukcí s velkými otvory, které jsou sice výhodné z hlediska přívodu chloridových iontů, avšak v jejich titanové konstrukci vzniká nepřijatelný napěťový úbytek.

ÍNedossatečný přívod chloridových iontů k anodě má při příliš intenzívním vyčerpávání solného roztoku v mezeře mezi elektrodami za následek zvýšení obsahu kyslíku v c^hloru v^yv^íjen^ém na anod^ě, ne^boť za téchto okolností dochází k elektrolýze vody. Hlavním důsledkem však je podstatné zkrá221549 cení životnosti anody, neboř dochází к pasivaci katalytického povlaku, který se vyluhuje z titanové podložky. V posledních letech bylo za účelem odstranění těchto nedostatků provedeno mnoho pokusů zaměřených na zlepšení přívodu koncentrovaného solného roztoku к anodě.

V US patentovém spise č. 3 035 279 je popsána konstrukce anody s dutým dříkem a radou kanálků, které slouží к přívodu solného roztoku do řady otvorů směřujících do mezery mezi elektrodami. Nevýhodou tohoto řešení je nadměrná složitost konstrukce anody a soustavy pro přívod solného roztoku. V důsledku nedostatečného odlučování bublinek plynu vznikajícího na anodě kromě toho dochází ke zvýšení napětí na elektrolyzéru.

V US patentovém spise č. 3 725 223 jsou popsány svislé přepážky vystupující z hran několika anod proti směru průtoku solného roztoku.

Tyto přepážky přerušují průtok solného roztoku podél elektrolyzéru a tvoří v elektrolyzéru příčné překážky, takže solný roztok je nucen protékat pod spodními hranami přepážek a tudíž do mezery mezi elektrodami. Hydraulický efekt není však příliš výrazný, neboť solný roztok nucený procházet pod přepážkami protéká opět poblíž těchto přepážek směrem nahoru otvory v anodě. Počet těchto přepážek je omezen s ohledem na výkon čerpadla a proudění solného roztoku pod přepážkami působí rušivě na hladinu rtuti nacházející se pod anodami, což má za následek strhávání horní vrstvy rtuti protékající proti směru proudění solného roztoku po svažujícím se dnu elektrolyzéru.

V US patentovém spise č. 3 035 279 je popsáno použití příklopu uspořádaného šikmo nad grafitovou anodou, který zadržuje plyn uvolňující se podél horní hrany tohoto šikmého příklopu. Vznikající plyn zvyšuje unášení elektrolytu na části obvodu anody. Podobný způsob je popsán v NSR patentové přihlášce 2 327 303. Toto řešení je vhodné pro děrovanou kovovou anodu. Účinnost tohoto způsobu lze však jen obtížně zjistit, neboť průtok elektrolytu podél části obvodu anody není rovnoměrně rozložený a koncentruje se pouze na několik částí obvodu anody, což má za následek nerovnoměrné rozložení proudové hustoty na anodě. V důsledku této nerovnoměrnosti dochází к místní desaktivaci elektrokatalytického povlaku a rychlému ubývání anody v důsledku vzrůstu skutečné proudové hustoty na dosud aktivních oblastech povrchu anody. Další nedostatek tohoto řešení spočívá v tom, že к výšce elektrody se přičítá výška šikmého příklopu, který z těchto důvodů nesmí být příliš vysoký, neboť by se vynořil z hladiny solného roztoku v elektrolyzéru, což by způsobilo^ značné snížení účinnosti. Sklon příklopu proto musí být v rozsahu 10 až 15 °. Tímto způsobem se však značně omezuje dosažitelný hydraulický' spad, neboť dosažitelná kinetická energie se ztrácí střetáváním směsi plynu s kapalinou s příklopem pod úhlem větším než 45°.

Uvedené nedostatky známých konstrukcí odstraňuje elektrolyzér pro elektrolýzu kapalného elektrolytu, který sestává z vodorovné spodní elektrody, nad kterou je s odstupem zavěšena děrovaná elektroda pro vývin plynu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na horním povrchu děrované elektrody jsou uspořádány přepážky rozložené rovnoměrně po celém horním povrchu děrované elektrody a skloněné vzhledem к normále na povrch děrované elektrody střídavě v opačných směrech, jejichž spodní hrany vymezují na horním povrchu děrované elektrody řadu obdélníkových oblastí, přičemž první obdélníkové oblasti jsou překryty sousedními, směrem nahoru se sbírajícími přepážkami a druhé obdélníkové oblasti jsou vytvořeny mezi sousedními, směrem nahoru se rozbíhajícími přepážkami.

Poměr ploch prvních obdélníkových oblastí a druhých obdélníkových oblastí je přitom s výhodou větší než 1.

К 'horním hranám přepážek jsou připojeny sekundární rozvodné pásy, které jsou propojeny s primárními rozvodnými pásy. Děrovaná elektroda a rozvodné pásy jsou z ventilového^ kovu a děrovaná elektroda je alespoň z části potažena elektrokatalytickým povlakem.

Poměr ploch prvních obdélníkových oblastí к plochám druhých obdélníkových oblastí je v rozsahu 2 : 1 až 10 : 1 a úhel sevřený účinnou částí přepážky a děrovanou elektrodou je v rozsahu 45 až 75 °.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že konstrukce elektrolyzéru umožňuje zlepšení přívodu elektrolytu к povrchu anody. Popsaná konstrukce odstraňuje nedostatky známých konstrukcí a je použitelná nejen pro nové elektrolyzéry, nýbrž lze použít i pro stávající elektrolyzéry.

Přepážky zachycují stoupající bublinky plynu vznikajícího na povrchu anody, což má za následek proudění elektrolytu mezi sbíhajícími se přepážkami směrem nahoru a mezi rozbíhajícími se přepážkami směrem dolů. Přepážky jsou rovnoměrně rozloženy po celé aktivní ploše anody a jejich výška může být rovná výšce proudových přívodů к anodě nebo dokonce větší, v žádném případě však nesmí být vyšší, než hladina elektrolytu v elektrolyzéru, neboť v tomto případě by došlo к rušení rovnoměrného průtoku elektrolytu elektrolyzérem. Přepážky vyvolávají nucenou výměnu elektrolytu mezi hlavní hmotou elektrolytu a elektrolytem nacházejícím se v mezeře mezi elektrodami. Výměna probíhá rovnoměrně na celém aktivním povrchu anody.

Hydraulická energie stoupajících bublinek plynu, který se vyvíjí na povrchu anody, není využita pouze k vyvolání recirkulace elektrolytu, nýbrž také k zajištění rovnoměrnosti této recirkulace na aktivní ploše anody.

Přepážky jsou s výhodou tvořeny plochými nebo mírně zakřivenými deskami, jejichž délka je přibližně rovna šířce anody. Hrany těchto přepážek jsou uspořádány rovnoběžně a -s určitými odstupy. Přepážky se st^řídav^ě svažtj v je^dnom a opa^čn^ém směru. Spodní hrany přepážek dosedají nebo jsou us^po^řádán^{y p}o^bl^{íž h}orní ^ploc^{hy - dě}rovan^é anody.

Konstrukce složená z děrované anody a přepážek má ve svislém řezu kolmém na plochy přepážek tvar řady lichoběžníků, její.c^hž zákla^dn^y jsou ^tvořen^y o’^bdélní^kovýmⁱ oblastmi děrované anody a jejichž šikmé horní základny lichoběžníků se nacházejí mezi horními konci přepážek. Svažující se přepážky mohou být také zakřiveny do tvaru průřezu Venturiho trysky nebo mohou být zaknveny stupňovitě tak že je^dnotHv^é úseky mají různé úhly sklonu. Povrch anody je s výhodou rozdělen ve střídavě širší a užší obdélníkové oblasti, které jsou vymezeny spodními hranami dvou sousedních směrem nahoru se sbíhajících přepážek a spodní hranou jedné z těchto přepážek a spodní hranou další sousední přepážky.

T^yto ^dvě souse^dní ^pře^pážky se to^dy sm^ěrem nahoru rozbíhají. Celý povrch anody je te^dy roz^dělen na ^řa^du st^řídav^ě širokých a úzkých -obdélníkových oblastí. Toto opatření přispívá k nucené recirkulaci i v případě, že přepážky mají poměrně malou účinnou výšku. *

Za p^ře^dpokladu^{, ž}e mno^tví ^plynu vbíjeného na jednotce povrchu anody je za ustálených podmínek konstantní, ' je plyn vyvíjený na širší obdélníkové oblasti anody vymezené dvojicí směrem nahoru se sbU hajících přepážek povrchy těchto přepážek zachycován a stoupá elektrolytem nacházejícím se mezi těmito přepážkami. Plyn vyv^íjený na úz^ké o^bdélmkov^é oblasti ano^dy stoupá podobně elektrolytem mezi povrchy směrem nahoru se rozbíhajících přepážek.

Z hlediska funkce přepážek se může předpokládat, že měrná hmotnost směsi . elektrolytu a plynových bublinek v prostoru mezi sbíhajícími se přepážkami je podstatně nižší než měrná hmotnost směsi elektrolytu s plynovými bublinkami mezi rozbíhajícími se přepážkami. Mezi dvojicí směrem nahoru se sbíhajících přepážek tedy dochází k proudění elektrolytu směrem nahoru, zatímco mezi dvojicí směrem nahoru se rozbíhajících přepážek dochází k proudění elektrolytu směrem dolů. V důsledku těchto kom^binovaných jev^ů docház^{í k} vým^ěně elektrolytu mezi hlavním objemem elektrolytu nad konstrukcí anody s elektrolytem nacMzejícto se mezi ^povrc^hem ano^dy a katodou uspořádanou - . pod anodou. Elektrolyt přitom ^proc^ház^í otvory v ^-děrované -ano^dě.

Recirkulace probíhá prakticky na celém ^povrc^hu ano^{dy čí}mz se v^ylu^čuje vznik: gradientu koncentrace aniontů na povrchu anody a tím i nerovnoměrnost proudové hustoty na anodě, která jinak podporuje desaktivaci této anody. Další výhoda vynálezu spočívá v tom, . že rychlost recirkulace se může . přizpůsobit podle provozních podmínek v určitém zařízení, -například podle proudové hustoty, rychlosti výměny solného roztoku nebo- vyčerpávání tohoto solného roztoku, poměru nepropustných a propustných ploch děrované anody a podobně. Rychlost recirkulace vyvolávané uvedenými přepážkami může být regulována v širokém rozsahu. Jestliže je účinná výška přepážek, to jest vzdálenost mezi horní hranou přepážky a povrchem anody, konstantní, lze tuto rychlost regulovat velikostí plochy obdélníkové oblasti anody mezi sbíhajícími se přepážkami, to jest poměrem ploch širokých a úzkých obdélníkových oblastí. Nejsnáze se toho dosáhne nakláněním jedné nebo více přepážek vzhledem ke svislé rovině.

Experimentálně bylo zjištěno, že v zájmu intenzívní recirkulace elektrolytu i při poměrně malé účinné výšce přepážek by tento poměr ploch obdélníkových oblastí měl ^být v^ět^ší ne^ž je^dna. ^při přižití ^pře^páže^k s účinnou výškou do -50 mm by tento poměr měl být roven nebo vyšší než 2. Uvedený poměr však může být roven nebo nižší než 1, ačkoliv v tomto- ^přípa^dě je v zájmu ^dostatečně intenzívní recirkulace vhodné použít podstatně vyšší přepážky. Na druhé straně, při použití poměru v rozsahu 7 až 10 dochází k příliš energickému strhávání bublinek - plynu vyvíjeného- na úzkých obdélníkových oblastech anody směrem dolů, to jest směrem proti katodě, což je -důsledek vysoké rychlosti proudění elektrolytu otvory v - . katodě mezi spodními hranami -dvou směrem nahoru se rozbíhajících přepážek.

V případě elektrolyzéru se rtuťovou katodou, který slouží pro -elektrolýzu roztoku chloridu sodného, je třeba potlačit nebo zabránit narážení plynného- chloru na -amalgam.

V těchto- případech je tedy výhodné použít poměr širokých a úzkých obdélníkových obiastí v rozsahu 2 až 5. Uvedený poměr může být v -techto mezích volen v z^ávislosti - na - proudové hustotě a konstrukci anody. Konkrétrn ^údaje vztahující se na urmtou konstrukci anody - a pracovní parametry jsou uvedeny v připojeném příkladu.

Přepážky mohou mít přímý, -zakřivený nebo lomený profil a s výhodou probíhají alespoň v podstatné -části své účinné výšky pod úhlem rovným nebo větším než 45 °, výhodný je rozsah 45 až 75 °, ačkoliv se mohou použít i jiné profily. Přepážky jsou vyrobeny z materiálu odolávajícího drsným podmínkám působícím v elektrolyzéru. Pro elektoolýzu roztok chlorteů alkahckých ^kovů jsou _ vhodné přepážky - z - titanu, polyvinylchloridu - nebo polyesteru.

V předchozím popisu byly z důvodů jednoduchosti a názornosti popsány jednorozměrné podélné přepážky s navzájem rovnoběžnými hranami. Je vša^k -zřejmé že recirkulace ^lze stejně ^dob^ře dosáhnout vkerozměrovou nebo plástvovitou konstrukcí sestávající z komůrek ve tvaru komolých kuželů nebo jehlanů uspořádaných střídavě užší stranou nahoru a dolů.

PřMadíem ta^kov^é v^ícerozm^ěrn^é konstru^kce jsou přepážky ve tvaru přepravky pro vejce, kde jsou vrcholy kuželů zkosené na obou stran^ác^h. ^při nasazení ^ta^kov^é konstrukce _ na děrovanou anodu se dosáhne stejných účinků jako v popsaném příkladě jednorozměrných přepážek. Termín přepážka, který - se zde používá, tedy zahrnuje jak podélné nebo jednorozměrné konstrukce, tak i jakékoliv jiné konstrukce podobného tvaru, jejichž svislé řezy jsou obdobné řezům podélnými přepážkami s navzájem rovnoběžnými hranami.

Hydrodynamické členy podle vynálezu, které jsou ve výhodném provedení tvořeny popsanými přepážkami, uspořádanými nad děrovanou elektrodou, mohou být s výhodou součástí vlastní konstrukce elektrody. Přepážky zhotovené z ventilového kovu mohou sloužit k přívodu elektrického- proudu k děrované anodě, která může být přivařena ^přímo ke· spodním hranám ^epážiek zatímco k horním hranám přepážek může být přivařena jedna nebo více přívodních tyčí, které jsou -připojeny k proudovým přívodům;

Elektrolyzér se rtuťovou ^katodou ^pou^žívaný pro elektrolýzu roztoku chloridu sodného a vybavený hydrodynamickými členy podle vynálezu se ve srovnání s podobnými -elektrolyzéry - bez - hydrodynamických ^členů vyznačuje ^- mž^ším ^{- p}racovmm ^- napětím a nižším - obsahem kyslíku ve - . vyvíjeném chloru. Při - provozu - takového- elektrolyzéru se krom^ě toho může ^pou^ží^t podstatně^- . v^{yš ší} rychlos^t rozMadu ^- eletorotytu. ^- Krom^ě těchto výhod se dosahuje podstatného-· zvýšení životnosti anody, která podle srovnávacích testů činí 1,5- až - - dvojnásobek - - - životnosti -stejné anody bez hydrodynamických ^členů podto v^yn^álezu, toeré ^podporuj^í recirkulaci elektrolytu. ,

Vynález je dále objasněn na příkladech jeho-· provedení, které jsou popsány pomocí ^při^pojených výkresů které znázorňují:

— obr. 1 perspektivní pohled na konstrutai ano^dy podívané v ele^ktrol^yzérech se -rtuťovou katodu, -ano^dy jsou v^ybaven^y hydrodynamickými členy podle vynálezu, — obr. -2 zv^ětšený ^příčný řez konstru^ z obr. 1, — obr. 3 ^pers^pektivní ^potoe^d na anodu tvořenou tyčemi ktorá je vyrobena v celku ^-s 'hydrodynamickými ^člen^{y p}odie vynátozu a ^— obr. ^-- 4 poliny řez elektrol^yzérem se rtutovou ^kato^do^ ^který ^- je ^- v^ybaven h^ydrodynamickými členy podle vynálezu.

Na obr. 1 je - znázorněno - typické provedem anod^y pro ele^ktrol^yzér^{y -}se rtutovou katodou, které jsou podrobně popsány v itals^kém ^patentov^ém s^pisu -č. 894 ⁵67. ^nstrulkce je vyrobena z titanu a aktivní plocha anody je tvořena plochou děrovanou elektrodou 1 z titanu, která je potažena vrstvou katalytického povlaku složeného z vodivých kysličníků platinových kovů. Elektrický proud se k anodě přivádí pomocí čtyř vodivých měděných kolíků 2, které jsou zašroubovány - do titanových objímek 3, které jsou prtvatony ^k prtm^rnm -rozvodným ^pásům 4 z titanu. K těmto - dvěma primárním rozvodným pásům 4 je přivařeno osm sekundárních rozvodnýc^{h p}ásů 5 z tttanu a děrovaná elektroda 1 opatřená -elektrokatalytickým povlakem je přivařena ke spodním hranám sekundárních rozvodných pásů - 5. Titanová pouzdra 6 navařená na titanové objímk^{y 3} zabraňují styku mMěných koh^ků 2 s elektrolytem a vyvíjeným chlorem.

Hydrodynamické členy podle vynálezu jsou tvořeny přepážkami 7 z titanu přiváženými nebo připevněnými vhodnými -sponami k jednotlivým sekundárním rozvodným ^pásům 5. S^podní hran^{y př}e^páže^k 7 které jsou st^řídav^ě s^klon^ěn^y v je^dnom a ^dru^hém směru, vymezují na ploše děrované elektrody 1 střídavě první obdélníkové -oblasti ³¹ a ^druh^é ob^déln^íkove oblasti ³². Objem elektrolytu, ve kterém je anoda ponořena, je ^pře^páž^kam^{i 7} roz^dělen na ^řadu objemů vymezených plochami dvou sousedních přepážek 7.

^Na o^br. ^{2 -} je v ^příčn^ém řezu zn^orněn zvětšený detail konstrukce z obr. 1. Jednotnv^{é -čá}sti ^konstru^kce zn^ázorněné na obr. 2 jsou označeny stejnými vztahovými značkami - - jako na obr. 1 a pod děrovanou elektrodou 1 se dále -nachází rtuťová katoda 8 protékající po· dnu 9 elektrolyzéru.

Z - obr. 2 je patrné, že bublinky chloru vyvíjeného- na- prvních obdélníkových oblastech - - -31 děrované titanové desky 1 podle obr. 1 jsou zachycovány směrem nahoru se sbíhajícími - stranami dvou sousedních přepážek 7. Hustota bublinek v elektrolytu směrem ^k hormm ^hran^ám ^pře^páže^{k 7} v ^důsledku zužujícího se volného průřezu stoupá. Naopak, -bublinky chloru vyvíjeného na druhých obdélníkových oblastech 32 děrované elektrody 1 z obr. 1 stoupají objemem elektrolytu mezi směrem nahoru se rozbíhajícími - stranami dvou sousedních přepážek ⁷. ^Objem^y elektrotytu s ^dis^per^govanýmⁱ ‘bublinkami chloru nacházející se mezi směrem nahoru se sbíhajícími -stranami a směrem nahoru se rozbtoapmmi stranam^{i p}ře^pážek ⁷ te^dy ma^jT rézné m^ěrné ^hmotnosti, v ^důsie^dku čehož vzniká v _ objemu mezi sbíhajícími se stranami přepážek 7 pohyb -elektrolytu směrem nahoru, zatímco v prostoru mezi rozbíhajícími -se -stranami přepážek 7 vzniká pohyb elektrolytu směrem dolů.

Tento pohyb znázorněný šipkami na obr.

² přívod koncentrovaného solné- ho roztoku do mezery mezi elektrodami - a zabraňuje vzniku vysokého gradientu koncentrace mezi solným roztokem v prostoru mezi elektrodami a solným roztokem nad anodou, který jinak vzniklá v důsledku rekombinace chloridových iontů při elektrolýze. Zpětné proudění solného roztoku zajišťuje intenzívní přívod čerstvého- chloridu k povrchu anody. Tento jev je prakticky rovnoměrný po- cetem povrhu d^ěrované elektrody 1, čímž se účinně zabraňuje vznikl gradientu koncentrace na plo-^še této děrované elektrody 1.

ÍÚčmná vý^ška přep^ážek 7 je olbv^ykte v rozsahu 30 až 100 mm a přepážky 7 mohou být připojeny buď k sekundárním rozvodovým pás^ům 5^, nebo ^k d^ěrovan^é -etelktrodě 1, případě k oběma. V případě potřeby však tyto přepážky 7 mohou být připevněny pouze na svých horních nebo spodních hranách, takže jejich účinnost lze nastavit jejich sklonem nebe· změnami poměru prvních obdélníkových oblastí 31 k druhým obdélníkovým oblastem 32, což se provádí ^podle pomM v ^dan^ém ele^ktrol^yz^éru. Účinná výška přepážek 7 může být případně zvětšena svislým prodloužením jejich horních hran.

Znázorněné přepážky 7 jsou ploché. Lze v^šak použít i zaknvený ^-tvar tecMo ^pře^páže^k 7, to jest úhel sklonu přepážky 7 -se podél výšky přepážky 7 může spojitě měnit, takže vzniká průchod, jehož průřez v oblasti mezi sbíhajícími se přepážkami 7 -odpovídá průřezu Venturiho trysky. Profil přepážky 7 může být případně lomený, to jest úhel jejího sklonu -se mění stupňovitě. Je však výhodné, jestliže úhel -sklonu přepážky 7 vzhledem - k rovině děrované elektrody 1 je rovný nebo· větší než 45 °, a to nejméně v podstatné -části účinné výšky přepážky 7.

Na obr. 3 je -znázorněno další výhodné provedení hydrodynamických členů podle vynálezu, které jsou v tomto- - provedení integrální -součástí rozvodu elektrického proudu na anodě a nahrazují sekundární rozvodné pásy 5 z obr. 1 a 2. Plech 10 z titanu nebo jiného ventilového kovu je vytvarován tak, že tvoří lichoběžníkové vlny. Horní a spodní základny lichoběžníkových vln jsou téměř po celé délce otevřeny s výjimku ^úz^kýc^h míístlků. 11 na postranrnc^{h k}onc^íc^h a na jednom nebo nělkolito místech podél těchto- vln. Otvory se mohou vytvořit po ohnutí plechu 10 nebo před jeho ohnutím, v tomto případě se v plechu 10 před ohnutím vytvoří příslušné výřezy.

Napříč jsou k lichoběžníkovým vlnám přiřazeny primární titanové - -rozvodné pásy 12, které jsou připojeny k jednomu nebo více vodicím ¹³. К z^ákla^dnám lichoběž níkových vln tvořených plechem 10 je napříč přivařena řada titanových tyčí 14, které jsou povlečeny vrstvou elektr-okatalytic^kého matermlu a tvon anodu W. Thanové tyče ¹⁴ mohou ^být nahrazeny vlrntym ^plechem z - titanu nebo- jiného - ventilového kovu, který je rovněž opatřen- elektrokataly^tic^kým - ^pov^la^kem. Si^km^é steny ^plechu 1° mají- stejný účel jako· přepážky 7 podle obr. 1 a 2 -a -současně zastávají i funkci selkundárrnch ^- rozvo^dných ^pásů 5 z těchto- o^br. 1 a 2.

Knstrukce podle obr. 3 neumožňuje nastavení -sklonu přepážek po- sestavení anody. Tvar lichoběžníkových vln musí být proto předem nastaven v závislosti na podmínkách v daném ele-ktrolyzéru. Hydrodynamm^ké čteny ^kro-m^ě toho v tomto ^pn^pa^dě nemohou být zhotoveny z umělé hmoty. Konstrukce - podle obr. 3 přináší další výhody sjpočívapm v tom, že mezi ano^dou I⁵ a pechem 10 je při stejné hmotnosti titanu a stejném vodivém průřezu kovu větší počet svarů. Tímto způsobem -se zmenšuje napěťový úbytek na anodě 15.

•Na -obr. 4 je znázorněn podélný řez současným elektrolyzérem se rtuťovou katodou -sloužícím pro -elektrolýzu chloridu sodného, který je opatřen hydrodynamickými členy podle vynálezu, které podporují recirkutem soln^ého rozte^ku v mezeře mezⁱ elektrodami. Elektrolyzér sestává z plochého ocelového dna 16, které je v podélném směru mírně skloněno- a je připojeno k zápornému pólu proudového -zdroje.

Rtu^ť se do elek-trotyzéru ^přivád^í pnvodem 17 rtuti a protéká ve spojité rovnoměrné vrstvě po ocelovém dnu 16. Horní strana elektrolyzéru je těsně překryta pryžovou deskou 18, která -tvoří kryt elektrolyzéru. ^Na -nezn^ázorn^ěných z^ávěsech usporodanýchi nad pryžovou deskou 18 je zavěšena řada anod 19, které jsou uspořádány rovnoběžně s ^prou^díc^í rtutovou katodou, od ^které jsou vzdáleny několik mm. Anody - 19 jsou vhodným způsobem připojeny ke kladnému pólu proudového zdroje. Nasycený -solný roztok se do elektrolyzéru přivádí přívodem 20 solného -roztoku a vyčerpaný solný roztok se spolu -se získaným chlorem -odvádí výstupem 21.

Při činnosti elektrolyzéru -dochází k rekombinaci chlorových iontů na anodách 19 na molekulární chlor, zatímco sodíkové ionty se redukují na rtuťové katodě -a tvoří -se rtutí amalgam, který se průběžně -odvádí odvodem 23. Amalgam pak prochází dělicím zařízením, kde se z amalgamu získává op^ět rtu^ť spolu s h^ydroxidem sodným a vodíkem.

Hydrodynamické členy pro recirkulaci solného roztoku v mezeře mezi -elektrodami jsou na obr. 4 tvořeny přepážkami 24. Přepážky 24 probíhají ve -znázorněném provedení -napříč ke -směru proudění rtuti, mohou být však také rovnoběžné s tímto -směrem, neboť -tato -orientace nemá znatelný vliv na činnost přepážek 24, zejména jestliže Madina soln^ého -roztoku -nad ^př-e^pážkou ²⁴ je dostatečně vysoko nad jejich horními hranami.

V následujícím příkladu je popsáno· několik výhodných provedení vynálezn. Je však třeba zdůraznit, že vynález není omezen na tato konkrétní provedení.

P říkl ad

Ele!ktro^lyzér se rtuťovou ^kato^dou o ^ploše 15 m^{2 byl} vybaven 28 rozměrově stálými, anodami konstrukce podle obr. 1. Anody byly vyrobeny z titanu a pracovní strany anod byly povlečeny krystalickou směsí kysličníků . ruthenia a titanu, která je popsána v US patentovém spisu č. 3 778 307. Pracovní strana anody měla rozměry 890 x x 790 mm a anody byly opatřeny 16 pře pážkami z titanového plechu o. síle 0,5 mm a výšce 40· mm. Poměr ploch širokých obdélníkových oblastí 31 a úzkých obdélníkových oblastí 32 podle obr. 1 byl 3, 2, úhel sevřený mezi přepážkami a čelní stranou anody byl 58°.

Elektrolyzér byl · trvale používán pro elektrolýzu roztoku chloridu sodného o· koncentraci 300 g na litr a hodnotě pH = 4. Teplota přiváděného solného· roztoku byla 70 °C a proudová hustota vztažená na plochu anody činila ^{11 k}A/m². ^Sou^časně ^byl proveden srovnávací pokus s podobným elektrolyzérem ve stejném zařízení vybavených anodami bez přepážek. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 1.

Tab ulka 1

Elektrolyzér bez přepážek Elektrolyzér s přepážkami

Napětí na elektrolyzéru	4,30 V	3,97 V
Teplota solného roztoku na
výstupu	83 °C	81 °C
Hodnota pH solného roztoku
na výstupu	2,8-3,2	2,5-2,7
Obsah kyslíku v chloru
(% objemová)	0,3-0,5	nezjistitelné až 0,2
Obsah vodíku v chloru
(% objemová)	0,1-0,4	nezjistitelné až 0,2

Výsledky uvedené v tabulce 1 indikují nečekanou výhodnost elektrolyzéru podle vynálezu vybaveného· přepážkami, neboť se dosahuje podstatného snížení napětí na elektrolyzéru a snížení obsahu kyslíku a vodíku ve výsledném chloru. Současně se dosahuje zvýšení účinnosti. Nižší hodnota pH solného roztoku na výstupu má další výhodu spočívající v tom, že při dechloraci solného roztoku před jeho· opětným nasycením postačí k · němu přidávat menší množství kyseliny.

Seznam vztahových značek děrovaná elektroda měděný kolík titanová objímka primární rozvodný pás sekundární rozvodný pás titanové pouzdro přepážka rtuťová katoda

9' dno elektrolyzéru plech můstek primární titanový rozvodný pás vodivý kolík titanová tyč anoda ocelové dno přívod rtuti pryžová deska anoda pnvod solnúo roztoku výstup odvod přepážka první obdélníková oblast druhá obdélníková oblast

Claims (5)

1. Elektrolyzér pro elektrolýzu kapalného elektrolytu, který sestává z vodorovné spodní elektrody, nad kterou je s odstupem zavěšena děrovaná elektroda pro- vývin plynu, vyznačující se tím, že na horním povrchu děrované elektrody (1) jsou uspořádány přepážky (7) rozložené rovnoměrně po· celém horním povrchu děrované elektrody (lj a skloněné vzhledem k normále na povrch děrované elektrody (1) střídavě v opačných směrech, jejichž spodní hrany vymezují na horním povrchu děrované -elektrody (1) řadu obdélníkových oblastí (31, 32], přičemž první obdélníkové oblasti (31) jsou překryty sousedními, směrem nahoru se sbíhajmími ^pře^pázkami (⁷) a drutó obdteníkové oblasti (32) jsou vytvořeny mezi sousedními, směrem nahoru se rozbíhajícími přepážkami (7).

2. Elektrolyzér podle bodu 1, vyznačující se tím, že poměr ploch prvních obdélníkoVYNÁLEZU vých oblastí (31) ' a druhých obdélníkových oblastí (32) je větší než 1,

3. Elektrolyzér podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že k horním hranám přepážek (7) jsou připojeny sekundární rozvodné pásy (5), které jsou, propojeny s primárními rozvodnými pásy (4).

4. Elektrolyzér podle bodů 1 a 3, vyznačující se tím, že děrovaná elektroda (1) a rozvodné páry (4, 5) jsou z ventilového kovu a ^děrovan^á eletoroda (¹) je alespoň z části potažena elektrokatalytickým povlakem.

5. Elektrolyzér podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že poměr ploch prvních obdéln^íkovýc^h -oblastí (³¹) ^{k pl}oc^hám druhých obdélníkových -oblastí (32) je v rozsahu 2 : 1 až 10 :-- 1 a úhel sevřený účinnou částí přepážky (7) a děrovanou elektrodou (1) je v rozsahu 45 až 75