CS237315B2 - Method of wiring in electrolyzer - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu rozvádění elektrického proudu v elektrolyzéru a elektrolyzéru pro provádění tohoto způsobu.

Podstata způsobu rozvádění elektrického proudu v elektrolyzéru po povrchu ohebné, porézní a propustné elektrody, která je v přímém styku s membránou elektrolytického článku, propustnou pro ionty, spočívá podle vynálezu v tom, že ohebná, porézní a propustná elektroda je přitlačována na povrch membrány. propustné pro ionty pomocí elektricky vodivé, pružně stlačitelné vrstvy propustné pro elektrolyt a plyny, která na elektrodu působí pružnou silou v množině rovnoměrně rozložených styčných bodů a přenáší síly působící v jednotlivých styčných bodech bočně na sousední styčné body ve směru přímky ležící v rovině pružné vrstvy.

3 7 315

Vynález se týká způsobu rozvádění elektrického proudu v elektrolyzéru a elektrolyzéru pro provádění tohoto způsobu. Vynález se týká zejména - nového způsobu výroby chloru a jiných halogenů elektrolýzou roztoku obsahujícího vodný halogenid, například kyselinu chlorovodíkovou a/nebo chlorid alkalického kovu nebo jiný vhodný elektrolyzovatelný halogenid.

Chlor se dlouhou dobu vyráběl elektrolýzou v elektrolyzéru, jehož anoda a katoda jsou odděleny membránou nebo diafragmou propustnou pro ionty. Chlorid alkalického kovu cirkuluje v elektrolyzéru s diafragmou propustnou pro kapalinu komorou pro anodový elektrolyt a - jeho část prochází touto diafragmou do: katodového elektrolytu.

Při elektrolýze roztoku chloridu alkalického kovu vzniká na anodě chlor, zatímco na katodě vzniká zásada, například uhličitan - nebo kyselý uhličitan alkalického kovu, nejčastěji však roztok hydroxidu alkalického kovu. Tento alkalický roztok obsahuje také chlorid alkalického kovu, který se ze zásady v následující operaci musí odstranit. Uvedený alkalický roztok je poměrně zředěný, jen vzácně obsahuje více než 12 až 15 % hmotnostních zásady. Protože obchodní koncentrace hydroxidu sodného je obvykle kolem - 50 °/o hmotnostních nebo více, musí být voda z uvedeného roztoku v zájmu dosažení této koncentrace částečně odpařena.

Později byly provedeny výzkumy použití pryskyřic nebo polymerů vyměňující , ionty, ze kterých se zhotovuje diafragma propustná pro- lonty. Uvedené polymery se do elektrolyzéru vkládaly ve formě tenkých fólií nebo membrán. V těchto fóliích obvykle nejsou otvory a fólie tedy neumožňují průchod anodového elektrolytu do katodové komory. Byly však také navrženy membrány, ve kterých byl vytvořen určitý počet malých otvorů, umožňujících malý průtok anodového elektrolytu, avšak hlavní část práce byla prováděna neděrovanými membránami.

Typickými polymery, které mohou být použity pro tento účel, jsou fluorkarbonové polymery, například polymery nenasyceného fluorkarbonu. Pro uvedený účel se používají například polymery trifluorethylenu, tetrafluorethylenu nebo jejich kopolymery, které obsahují skupiny umožňující výměnu iontů. Skupiny zajišťující výměnu iontů jsou obvykle tvořeny kationtovými skupinami, například kaselinou sulfonovou, sulfonamidy, kyselinou karbonovou, kyselinou fosforečnou a podobně, které jsou k řetězci fluorkarbonového polymeru navázány ' přes uhlík a slouží pro výměnu kationtů. Mohou se však použít také skupiny vyměňující anionty. Uvedené polymery pak mají následující obecný vzorec lili __C—c—C—C—

Ι I I - I

C

I

SO2H nebo —C—C—C—

Ι I I

C—OH

II OH

Obvykle se používají membrány popsané v britském patentovém spisu č. 1 184 321 a US patentových spisech č. 3 282 875 a číslo 4 075 405.

Tyto diafragmy jsou propustné pro ionty, avšak nedovolují průchod anodového elektrolytu, takže diafragmou z tohoto - materiálu migrují v elektrolyzéru pro chlorid alkalického kovu jen málo nebo- žádné halogenidové ionty a získávána zásada proto obsahuje jen málo nebo- žádné chloridové ionty. Kromě toho je možno získávat více koncentrované hydroxidy - alkalického kovu, získávaný katodový elektrolyt může obsahovat 15 až 45 °/o hmotnostních NaOH nebo dokonce více. Uvedený postup - je popsán v US patentových spisech č. 4 111 - 779 a 4 100 050 a řadě dalších. Použití membrány vyměňující ionty jako diafragmy propustné pro ionty bylo navrženo pro jiné účely, například pro - elektrolýzu vody. Dále bylo navrženo provádět uvedenou elektrolýzu mezi anodou a katodou, které jsou odděleny - diafragmou, to jest membránou vyměňující ionty, přičemž anoda nebo- katoda, případně obě tyto elektrody, jsou vytvořeny- ve formě - tenkých porézních vrstev elektricky vodivého materiálu odolného proti elektrochemické, korozi a jsou naneseny na povrchu diafragmy. Podobné soustavy elektrod s membránou byly již před dlouhým časem navrženy pro palivové články, které se označují jako tak zvané „články s pevným polymerním elektrolytem“. Tyto články se již dlouhou dobu používají jako plynové palivové články a teprve nedávno byly úspěšně upraveny pro elektrolytickou výrobu chloru z chlorovodíkové kyseliny nebo· roztoku chloridu alkalického kovu.

Elektrody pro výrobu chloru v elektrolyzéru s pevným polymerním elektrolytem jsou obvykle tvořeny tenkou porézní vrstvou elektricky vodivého a elektrokatalytického materiálu, který je na ploše membrány vyměňující ionty přidržován pojivém, které je obvykle tvořeno fluorovaným póly237315 merem, například polytetrafluorethylenem.

Podle jednoho výhodného způsobu výroby elektrod propustných pro plyn, který je popsán v US patentovém spisu č. 3 297 484, se prášek elektricky vodivého elekirokatalytického materiálu smísí s vodnou disperzí polytetrafluorkarbonových částeček, čímž se získá pastovitá směs obsahující 2 až 20 gramů prášku na gram polytetrafluorethylenu. Tato směs, která se může v případě potřeby ředit, se pak nastříká na nosnou kovovou fólii a vysuší, načež se prášková vrstva pokryje hliníkovou fólií a stlačí při teplotě postačující pro šmírování polytetrafluorethylenových částeček, čímž se získá tenká souvislá vrstva. Po odstranění hliníkové fólie odleptáním se připravená elektroda přiloží na plochu membrány a slisuje při teplotě postačující pro vsintrování polytetrafluorethylenové matrice do membrány. Nosná kovová fólie se po rychlém ochlazení odstraní a elektroda zůstane nanesena na membráně.

Jestliže jsou elektrody elektrolyzéru naneseny na protilehlé plochy membrány oddělující anodovou a katodovou komoru a nejsou tudíž uloženy na samostatných kovových konstrukcích, je nejvíce efektivním způsobem přívodu a rozvodu elektrického proudu na elektrodách použití velkého počtu kontaktů, které jsou rovnoměrně rozloženy po' celé ploše elektrody. Kontakty jsou tvořeny řadami výstupků nebo žeber na konstrukci pro přívod elektrického proudu, která při sestavování elektrolyzéru dosedne na plochu elektrody v množině rovnoměrně rozložených bodů. Membrána opatřená na svých protilehlých plochách nanesenými elektrodami pak muší být sevřena mezi dvěma konstrukcemi nebo kolektory pro přívod elektrického proudu, to jest mezi anodovým a katodovým kolektorem.

Na rozdíl od procesů v palivových článcích, kde se používají plynná reakční činidla, proudové hustoty jsou nízké a kde se prakticky nevyskytují postranní elektrodové reakce, vzniká v elektrolyzéru s pevným elektrolytem pro elektrolýzu roztoků, zejména roztoků chloridu sodného, řada obtížně řešitelných problémů. V elektrolyzéru pro elektrolýzu roztoku chloridu sodného vznikají v různých místech elektrolyzéru následující reakce.

— hlavní anodová reakce:

Cl -> CI2 4~ 2e — průchod membránou:

Na⁺ + H2O — katodová reakce:

HO 4- 2e~ -> 2 OH' + H2 — anodová vedlejší reakce:

OH“ -O2 4- 2НзО 4- 4e“ — hlavní celková reakce:

NaCl 4- 2№O-2NaOH 4- CI2 + H2

Na anodě tedy kromě požadované hlavní reakce, to jest uvolňování chloru, dochází také к určité oxidaci na vodu, což má za následek vývin kyslíku, který se však pokud možno potlačuje. Vývin kyslíku je zvláště podporován alkalickým prostředím na aktivních místech anody tvořených částečkami katalyzátoru dosedajícími na membránu. Membrány vyměňující kationty, které jsou vhodné pro elektrolýzu halogenidů alkalických kovů, mají ve skutečnosti koeficient přenosu odlišný od jedničky a v podmínkách vysoké alkality v katodovém elektrolytu některé z těchto membrán umožňují určitou migraci hydroxylových aniontů z katodového elektrolytu membránou do anodového elektrolytu. Kromě toho jsou zde ve srovnání s palivovými články podstatně větší požadavky na přívod kapalného elektrolytu к aktivním plochám elektrod a na vývin plynu v anodové komoře, což vyžaduje větší průřezy průchodů pro elektrolyty a plyny.

Elektrody musí mít na druhé straně minimální tloušťku, obvykle v rozsahu 40 až 150 μΐη, aby byla zajištěna účinná výměna s hlavní hmotou kapalného elektrolytu. S 0hledem na tento požadavek a na to, že elektrokatalytický elektricky vodivý materiál tvořící elektrody, zejména anody, je obvykle tvořen směsí kysličníků kovů platinové skupiny nebo práškovým kovem spojeným pojivém s nízkou nebo žádnou elektrickou vodivostí, jsou elektrody ve směru svého hlavního rozměru špatně elektricky vodivé. V důsledku toho je nutná vysoká hustota kontaktů s kolektorem a rovnoměrný tlak těchto kontaktů, což umožňuje snížení napěťového úbytku na elektrolyzéru a umožňuje rovnoměrné rozdělení proudové hustoty po celé aktivní ploše elektrolyzéru.

Tyto požadavky se velmi obtížně splňovaly, zejména u elektrolyzérů s velkými plochami, například u elektrolyzérů používaných v průmyslových zařízeních pro výrobu chloru s výkonem více než 100 tun chloru za den. Průmyslové elektrolyzéry mají z ekonomických důvodů plochy elektrod nejméně 0,5 a s výhodou 1 až 3 m² nebo větší a jsou často elektricky zapojeny do série, takže tvoří elektrolyzéry sestávající až z několika desítek bipolárních článků uspořádaných pomocí spojovacích tyčí nebo hydraulických či pneumatických zvedáků do soustav obdobných filtrovacím lisům.

U článků těchto rozměrů vznikají velké technologické problémy spojené s výrobou a konstrukcí kolektorů pro přívod elektrického proudu, to jest proudových kolektorů, které musí mít extrémně malé tolerance pro rovinnost kontaktů a zajišťovat po sestavení článku rovnoměrné rozdělení tlaku na ploše elektrody. Membrána používaná v takovýchto článcích musí být kromě toho velmi tenká, aby se snížil napěťový úbytek na pevném elektrolytu v článku. Tato tloušťka je často menší než 0,2 mm a jen vzácně . větší než 2 mm, takže membrána může v bodech, ve kterých po sestavení článku působí nadměrný tlak, snadno prasknout nebo se nedefinovaně zeslabit. Jak anodový, tak . i katodový kolektor musí . být proto velmi přesně rovinný . a kromě toho musí být oba kolektory velmi přesně . rovnoběžné.

V. článcích o malých rozměrech . lze vysoký stupeň rovinnosti a rovnoběžnosti dosáhnout použitím . kolektorů . o určité ohebnosti, která umožňuje kompenzování . malých odchylek od přesné rovinnosti · a rovnoběžnosti. V související US patentové přihlášce č. 57 255 .z 12. 7. . 1979 je . popsán monopolárňí článek s pevným elektrolytem pro elektrolýzu chloridu sodného, jehož anodové - · a katodové .. proudové kolektory jsou tvořeny . sítí . nebo plochým tahokovem a jsou přivařeny . k . příslušným řadám svislých . kovových žeber, . která jsou navzájem posunuta, . což umožňuje určité ohýbání sítí v průběhu sestavování článku a rovnoměrnější rozdělení tlaku po. plochách membrán.

V související . US patentové přihlášce č. 951 984 z 16. . 10. 1978 . . je popsán bipolární článek s pevným elektrolytem . pro elektrolýzu chloridu sodného, .. jehož . bipolární separátory jsou na obou stranách na ploše odpovídající elektrodám opatřeny řadami žeber nebo výstupků. . Pro . kompenzování mírných odchylek od rovinnosti a rovnoběžnosti se předpokládá vložení pružící podložky tvořené dvěma . sítěmi nebo plochými . tahokovy z ventilového . kovu, který je pokryt nepasivovatelným materiálem. Tyto. . pružící podložky jsou sevřeny . mezi . žebry na straně anody a anodou . nanesenou na anodové straně membrány.

Obě řešení popsaná v uvedených . patentových přihláškách však nevyhnutelně .. trpí závažnými . omezeními a nedostatky, zejména v případě článků s velkou plochou elektrod. V první řadě není zajištěna požadovaná rovnoměrnost tlaku kontaktů, . což má za následek zvýšení proudové hustoty v místech většího tlaku . kontaktů a s tím související polarizační . jev . a desaktivaci membrány . a katalytických elektrod a . dále místní praskliny . v ..membráně . a . mechanické ztráty ... katalytického. materiálu . v průběhu sestavování článku. V . druhé . řadě musí být zajištěna velmi přesná . rovinnost a rovnoběžnost povrchů bipolárního separátoru, což však vyžaduje velmi přesné . opracování . žeber a těsnicí plochy bipolárního . separátoru. . Vysoká . tuhost těchto . elementů má kromě . toho za následek . koncentrování tlaku, které se podél série ještě sčítá . a . tím . omezuje počet elementů, které . lze v. soustavě uspořádat.

Důsledek těchto. problémů spočívá v tom, že síť . pro . rozvod .. elektrického proudu po přitlačení . . na . elektrodu vůbec . . nedosedá na některá . místa ..elektrody . nebo . dosedá tak lehce, že je v podstatě neúčinná. Byly provedeny srovnávací pokusy . spočívající v přitlačení rozváděči . sítě . na . papír . citlivý na tlak, na kterém jsou patrné otlaky odpovídající síti. Z těchto pokusů . vyplynulo, . že . 10 až 30 a dokonce 40 % plochy sítě se .na papíru neotlačilo, což . znamená, že . tyto nedefinovaně velké oblasti zůstaly . bez dotyku. Při přenesení tohoto poznatku na elektrody je zřejmé, .že . podstatná část plochy elektrody. je neúčinná nebo v podstatě neúčinná.

Uvedené nedostatky známých způsobů . jsou odstraněny způsobem rozvádění .. elektrického proudu v elektrolyzéru po povrchu. ohebné, porézní a propustné. elektrody, která je v . přímém styku s membránou . elektrolytického článku, propustnou pro . ionty, podle vynálezu, . jehož podstata spočívá v . tom,. . že ohebná, . porézní a . propustná . elektroda . je přitlačována na povrch membrány propustné . pro ionty pomocí elektricky vodivé, pružně .. stlačitelné vrstvy propustné . pro elektrolyt a plyny, která na elektrodu působí pružnou silou . v. množině rovnoměrně rozložených styčných bodů a přenáší. . síly působící v jednotlivých . styčných . bodech bočně na sousední styčné body ve . směru přímky . ležící v rovině pružné vrstvy.

Pružně stlačitelná vrstva je . tvořena . propustnou kovovou tkaninou .a . elektroda ..· je tvořena vloženou vrstvou z elektricky . vodivých a proti korozi odolných částeček, . které . jsou natmeleny na membráně . . nebo» . ve styku . s membránou. .

Povrch . elektrody, která je svým . povrchem v množině bodů .. v přímém styku s povrchem membrány, je tvořen . tenkým .. ohebným . sítem z . elektricky vodivého . materiálu .. odolného* proti korozi, které je posuvné . vůči . povrchu membrány a pružně stlačitelné . vrstvě a je méně stlačitelné .než tato . vrstva.

Elektroda pružně stlačitelná proti membráně . tvoří . katodu . elektrolytického .. článku. Je však výhodné, . jestliže obě elektrody elektrolytického článku mají shodnou. konstrukci a jsou . opatřeny . povrchem, . který je s membránou v pružném přímém styku v množině bodů . . a je rovnoměrně přitlačován k . povrchu membrány . a jestliže . protilehlá elektroda článku je tuhá a . je opatřena ·.povrchem, který . je . v . přímém . styku s membránou v množině bodů.

Povrch elektrody, který je v množině . bodů . v přímém styku s . membránou, . má hustotu těchto bodů nejméně 30 bodů .na . cm2, přičemž poměr celkové styčné plochy elektrody s membránou k ploše membrány je nejvýše 75 %. Zvláště výhodné je provedení, ve kterém poměr celkové styčné elektrody s membránou . k ploše membrány . je v rozsahu 25 až 40 %.

Pružně stlačitelná vrstva propustná. pro elektrolyt má mezi volným prostorem a celkovým prostorem zaujímaným stlačenou pružnou vrstvou poměr nejméně 50. %, výhodný je poměr . v rozsahu 85 až 96 . °/o, . přičemž tlak stlačující pružnou vrstvu je v rozsahu 5 kPa až 0,2 MPa,

Nedostatky známých elektrolyzérů odstraňuje elektrolyzér podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z pouzdra, ve kterém je uložena nejméně jedna sada elektrod sestávající z anody a katody oddělených membránou propustnou pro ionty, prostředků pro zavádění elektrolyzovaného elektrolytu, prostředků pro odvádění produktů elektrolýzy a prostředků pro přívod elektrolyzujícího proudu, přičemž nejméně jedna z elektrod je pomocí pružně stlačitelné vrstvy, jejíž rozměry odpovídají ploše elektrody, přitlačena k membráně, přičemž pružně stlačitelná vrstva je s elektrodou ve styku v množipě rovnoměrně rozložených styčných bodů a má strukturu propustnou pro plyn a elektrolyt.

Výhodné je provedení, ve kterém je pružně stlačitelná vrstva kovová, to jest je tvořena tkaninou z kovového drátu vytvarovanou v záhyby nebo sestává ze řad šroubovicových závitů kovového drátu.

Nejméně jedna z elektrod článku má porézní strukturu propustnou pro· elektrolyt a plyn a elektricky vodivý povrch, který je v množině bodů ve styku s povrchem membrány.

Elektroda, jejíž povrch je v množině bodů ve styku s povrchem membrány, je tvořena porézní a propustnou vrstvou částeček z elektricky vodivého· materiálu odolného proti korozi, které jsou naneseny na povrch membrány. Na povrch elektrody, který je v množině bodů ve styku s povrchem membrány, dosedá ohebné síto z elektricky vodivého materiálu, které je posuvně uloženo na povrchu elektrody.

Obě elektrody mají shodnou konstrukci a tvoří plochy, které jsou v množině bodů ve styku · s povrchem membrány, na kterou jsou pružně a rovnoměrně přitlačeny.

Protielektroda článku je tuhá a její povrch je v množině bodů ve styku s povrchem membrány.

Řešení podle vynálezu se dosáhne účinného elektrického kontaktu mezi povrchem porézní elektrody a membránou nebo diafragmou a snadný přívod místních nadměrných tlaků přitlačením plochy proudového rozváděče na vrstvu eletkrody, což je zajištěno stlačitelnou pružnou vložkou, vrstvou nebo· rohoží, která překrývá větší část a obvykle v podstatě celou plochu porézní elektrodové vrstvy v přímém styku s membránou

Tato pružně stlačitelná vrstva má požadované vlastnosti a může být stlačena o 60 i více % své výchozí tloušťky. Vrstva se přitlačuje na membránu a nanesenou elektrodovou vrstvou pomocí opěrného nebo tlačného· členu a je rovněž schopna Odpružit zpět v · podstatě na · svou výchozí tloušťku, jakmile silný tlak povolí. Zásluhou této tvarové paměti se na membránu nesoucí elektrodovou vrstvu přenáší v podstatě rovnoměrný tlak, neboť pružně stlačitelná vrstva je schopna plošně rozvádět místní nad měrné tlaky a kompenzovat nepravidelnost ploch, se kterými je ve styku.

Pružně stlačitelná vrstva kromě toho umožňuje snadný přístup elektrolytu k elektrodě a snadný únik produktů elektrolýzy, to jest plynu a kapalin, od elektrody.

Uvedená pružně stlačitelná vrstva má prosto otevřenou konstrukci a uzavírá velký volný objem. Současně je elektricky vodivá, neboť je obvykle vyrobena z kovu odolného· proti elektrochemické korozi ve styku s elektrolytem. Tímto způsobem je zajištěn rozvod napětí a proudu po celé ploše elektrodové vrstvy. Pružně stlačitelná vrstva může na elektrodové vrstvy dosedat -přímo, v některých případech je však výhodné, jestliže mezi pružně stlačitelnou vrstvou a membránou je vloženo ohebné elektricky vodivé síto z niklu, titanu, niobu nebo jiného odolného kovu.

Síto je tvořeno tenkou děrovanou fólií, která se snadno ohýbá a . přizpůsobuje jakýmkoliv nepravidelnostem plochy povrchu elektrody. Může být tvořeno sítem z jemné tkaniny nebo děrovanou fólií. Velikost ok nebo otvorů v tomto· sítu je obvykle - menší, než ve stlačitelné vrstvě a síto je také méně stlačitelné nebo v podstatě nestlačitelné. Vrstva s otevřenými oky v obou případech doléhá a je přitlačena k membráně s protilehlou elektrodou, nebo · je na opačué straně diafragmy přitlačena nejméně jedna její plocha propustná pro plyn a elektrolyt. Protože pružně stlačitelná vrstva a jemné síto, pokud je použito, nejsou spojeny s membránou, mohou se posouvat podél plochy membrány a tudíž se · mohou snadno přizpůsobit profilu membrány a protilehlé elektrody.

Další přednost · vynálezu je provádění elektrolýzy chloridu alkalických kovů pomocí elektrolyzéru, · jehož elektroda je · v přímém styku s membránou · nebo diafragmou a tato elektroda nebo její část je · snadno stlačitelná, má vysokou pružnost a je schopna účinně rozvádět svěrný tlak v elektrolyzéru v podstatě rovnoměrně po celé ploše elektrody. Výhodné provedení pružného proudového kolektoru nebo elektrody podle vynálezu spočívá v tom, že tento sestává z ploché tkaniny nebo síta z elektricky vodivého kovového drátu s otevřenými oky, přičemž tato tkanina je odolná proti elektrolytu a produktům elektrolýzy. Některé nebo všechny dráty tvoří řady závitů, vln nebo záhybů nebo· jiných tvarů, jejichž průměr nebo velikost podstatně přesahují tloušťku drátu a s výhodou odpovídají tloušťce tkaniny podél nejméně jedné přímky rovnoběžné s rovinou tkaniny. Uvedené záhyby jsou samozřejmě uspořádány kolmo na plochu síta.

Popsané záhyby ve tvaru závitů vln a podobně mají postranní části, které jsou skloněny nebo zakřiveny směrem k ose kolmé na tloušťku zvlněné tkaniny, takže po stla23731S čení kolektoru dochází k určitému přemisťování a přenosu tlaku bočním směrem, což zajišťuje rovnoměrnější rozložení tlaku po ploše elektrody. Některé závity nebo smyčky drátu, které jsou v důsledku nepravidelností rovinnosti nebo rovnoběžnosti ploch stlačujících tkaninu vystaveny větší tlačné síle než v sousedních oblastech, se mohou více podat a přenést přebytečnou sílu na sousední závity nebo smyčky drátu.

Uvedená tkanina tedy působí jako vyrovnávač tlaku a zabraňuje, aby pružná reakční síla působící v určitém styčném bodě překročila určitou mez, při které by došlo k nadměrnému sevření membrány nebo, jejímu proražení. Uvedená samoregulace pružného kolektoru je , prostředkem pro zajištění dobrého· a rovnoměrného styku po celé ploše elektrody.

Jedno velmi výhodné provedení tkaniny sestává ze řady šroubovicových válcových spirál ,z drátů, které jsou navzájem provlečeny se sousedními spirálami. Délka spirál přibližně odpovídá výšce nebo· šířce elektrodové komory a, činí nejméně 10 cm, přičemž počet navzájem provlečených spirál se volí · tak, aby tkanina překryla celou šířku elektrodové komory. Průměr spirál je 5- až lOnásobkem průměru drátu spirály nebo ještě větší. Spirály drátů v tomto případě představují velmi malou část průřezu elektrodové komory a spirála je proto na všech stranách otevřena, takže tvoří vnitřní kanál umožňující cirkulaci elektrolytu a stoupání , plynových bublin podél komory.

Šroubovicové válcové spirály však nemusí být popsaným , způsobem provlečeny · se sousedními , spirálami, neboť se mohou použít také jednotlivé vedle sebe uspořádané spirály..· z · kovového drátu. Spirály jsou v tomto , případě uspořádány vedle Sebe ·· tak, , že jednotlivé · závity · · mezi , · sebe střídavě · zapadají. Tímto· způsobem · lze · dosáhnout vyšší hustoty styčných bodů s· přilehlými rovinami, · to jest protější elektrodou · nebo protějším proudovým kolektorem a , koncovou deskou článku.

Proudový kolektor nebo rozváděč · v ,· dalším · provedení · sestává · z vlnitého· , propleteného síta nebo tkaniny z kovového · drátu, takže jednotlivé dráty tvoří , série , záhybů, jejichž velikost ,. odpovídá maximální výšce záhybů , propleteného síta nebo tkaniny. Jednotlivé , kovové dráty tedy střídavě dosedají na koncovou desku článku, která slouží pro vytváření tlaku a na porézní elektrodovou vrstvu nanesenou na povrchu membrány nebo mezilehlé ohebné síto vložené mezi elektrodovou vrstvu nebo membránu a pružně stlačitelnou vrstvu. Nejméně část ok je orientována ve směru tloušťky tkaniny a umožňuje průtok elektrolytu.

Další možné provedení spočívá v tom, že dvě nebo více, propletených sítí nebo tkanin se po samonosném vytvarování do záhybů uloží jedna na druhou, čímž se získá kolektor s požadovanou tloušťkou. Zvlnění kovového síta nebo tkaniny zajišťuje velkou stlačitelnost kolektoru a odolnost proti stlačení při zatížení, které činí nejméně 0,50 až 20 N/cm² plochy vyvozující toto· zatížení, to jest zadní nebo koncové desky.

Tloušťka elektrody podle vynálezu po sestavení článku s výhodou odpovídá hloubce elektrodové komory, výhodné je však provedení, kdy je hloubka komory větší. V tomto případě se používá děrované a v podstatě tuhé síto nebo deska umístěná na straně odlehlé od plochy zadní stěny komory, které působí jako; stlačená plocha na stlačitelnou pružnou kolektorovou rohož. Prostor za tímto poměrně tuhým sítem je v tomto případě otevřený a tvoří kanál pro· elektrolyt, kterým může procházet elektrolyt a · vyvíjený plyn. Rohož se může stlačit na podstatně menší tloušťku a objem. Rohož může být stlačena například o 50 až 90 nebo ještě o více % svého, původního objemu a tlošťky, což se dosáhne stlačením rohože mezi membránou a vodivou zadní deskou článku vzájemným sevřením těchto částí. Stlačitelná vložka je pohyblivá, to jest, není navařena ani spojena se zadní deskou článku nebo s vloženým sítem a přenáší elektrický proud v podstatě mechanickým · kontaktem mezi zdrojem elektrického proudu a elektrodou. Rohož je vůči přilehlým plochám uvedených prvků pohyblivá nebo posuvná. Smyčky nebo závity drátu se při sevření mohou zploštit a bočně posunout, čímž je zajištěno rovnoměrné rozložení tlaku po celé ploše, na kterou rohož dosedá. Rohož tímto· způsobem působí lépe než jednotlivé pružiny rozložené po ploše elektrody, neboť tyto pružiny jsou na pevných místech a není zde vzájemné ovlivňování přítlačných bodů, které · umožňuje kompenzovat nepravidelnosti tlačných ploch.

Velká část svěrného ,tlaku Článku se pružně uloží , do deformací jednotlivých závitů nebo záhybů kovových drátů tvořících proudový kolektor. Protože v důsledku rozdílných pružných deformací jednoho nebo více Jednotlivých závitů nebo záhybů tkaniny ve srovnání se sousedními závity nebo záhyby nevzniká žádné výrazné mechanické namáhání, zabraňuje · pružný kolektor podle · vynálezu propichování a nedefinované zeslabování membrány ve více namáhaných bodech · nebo oblastech článku, ke kterému jinak dochází při sestavování článku. V důsledku toho lze tolerovat větší odchylky rovinnosti konstrukce pro přívod proudu do· protilehlé elektrody a lze připustit i větší odchylky od rovnoběžnosti mezi touto konstrukcí a zadní deskou článku nebo· zadní tlačnou deskou.

Pružná elektroda podle vynálezu tvoří s výhodou katodu a je uspořádána proti anodě, která může být tužší, což znamená, že elektroda na anodové straně může být uložena více nebo méně pevně. V článcích pro elektrolýzu roztoku chloridu sodného je výhodné použít katodovou rohož nebo stlačitelnou vložku vyrobenou z drátů z niklové slitiny nebo nerezavějící oceli, protože tyto materiály jsou velmi odolné proti křehnutí způsobovanému zásaditým prostředím a vodíkem. Rohož může být opatřena povlakem kovu platinové skupiny nebo kysličníků těchto kovů, kobaltu nebo jeho kysličníku či jiného elektrolytického katalyzátoru, kterým se snižuje vodíkové přepětí. Jiným kovem, který si v průběhu provozu článků zachovává svoji pružnost, je titan, který je s výhodou opatřen nepasivovatelnou vrstvou, například z kovů platinové skupiny nebo kysličníků těchto kovů. Popsané provedení je zvláště vhodné v případě styku s kyselými anodovými elektrolyty.

Bylo již uvedeno, že na membránu může být nanesena elektrodová vrstva z částeček kovů platinové skupiny nebo jejich kysličníků nebo jiných odolných elektrodových ' materiálů. Tato vrstva má obvykle tloušťku nejméně 40 až 150 μΐη a může se vyrobit postupem popsaným v US patentovém spisu č. 3 297 484. Uvedená vrstva může být v případě potřeby nanesena na obě strany diafragmy nebo membrány. Protože je v podstatě souvislá, ačkoliv propustná pro plyn a elektrolyt, odstiňuje stlačitelnou rohož, v důsledku čehož téměř všechny nebo všechny elektrolytické reakce probíhají na vrstvě a jen malá část nebo žádné elektrolytické reakce, například vývin plynu, probíhá na stlačené rohoži, která dosedá na zadní stranu vrstvy. Toto platí zejména v případě, jestliže částečky vrstvy mají nižší přepětí pro vývin vodíku nebo chloru než povrch rohože. Rohož v tomto případě slouží převážně jako rozváděč nebo kolektor proudu zajišťující přívod proudu na méně elektricky vodivou vrstvu.

Na druhé straně, jestliže stlačitelná rohož přímo dosedá na diafragmu nebo· membránu a i v případě, kdy je mezi rohoží a diaíragmou vloženo děrované elektricky vodivé síto nebo jiný děrovaný vodič, umožňuje otevřená konstrukce rohože volný přístup elektrolytu k zadním plochám odlehlým od membrány, včetně ploch, které mohou být na přední straně, do vnitřního prostoru a k zadní straně stlačitelné tkaniny. Stlačená rohož, pokud není zcela oddělena, může sama tvořit aktivní plochu elektrody, která může být 2X, 4X nebo i vícekrát vyšší než celková vystavená plocha v přímém styku s diaíragmou. V britském patentovém spisu č. 1 268 182 bylo navrženo několik opatření směřujících ke zvětšení plochy vícevrstvové elektrody. V tomto spisu je popsána vícevrstvá katoda, která sestává z vnějších vrstev z tahokovu a vnitřních vrstev tenčí sítě s menšími oky, která mohou být propletena, přičemž katoda dosedá na membránu vyměňující kationty a elektrolyt prochází katodou plošně.

V případě elektrolyzéru podle vynálezu bylo zjištěno, že zásluhou stlačitelné rohože, ve které v důsledku záhybů nebo· jiného tvaru podstatná část drátů nebo vodičů probíhá ve směru tloušťky rohože nejméně v části této· tloušťky, je možno použít nižšího napětí. Uvedené dráty jsou obvykle zakřiveny tak, že po stlačení rohože se pružně ohýbají a rozvádějí tlak, přičemž příčné dráty zajišťují, že dráty dosedající na membránu mají v podstatě stejný potenciál jako dráty na zadní straně.

Jestliže taková rohož s použitím nebo bez použití vložené sítě je přitlačena k diafragmě, může se při stejném proudu dosáhnout napětí, které je menší o 5 až 150 mV, než v případě, kdy rohož nebo, její vložené síto jednoduše dosedá na diafragmu. Tato· skutečnost představuje podstatné zmenšení spotřeby elektrické energie na tunu vyrobeného^ chloru. Po stlačení rohože se část této rohože odlehlá od membrány k membráně přiblíží, avšak zůstane zde odstup od membrány a zvýši se pravděpodobný a skutečný rozsah elektrolýzy, přičemž toto· zvětšení plochy umožňuje větší rozsah elektrolýzy bez nadměrného zvýšení napětí.

Je zde také další výhoda spočívající v tom, že rohož je lépe polarizována proti korozi, takže nejsou na závadu nevýrazné elektrolytické procesy probíhající na zadních částech rohože. Nepríklad, při přitlačení stlačitelné niklové rohože na souvislou vrstvu vysoce vodivých elektrodových částeček nanesených na diafragmě, může být elektrické stínění tak dokonalé, že na rohoži probíhají jen nevýrazné nebo· žádné elektrolytické procesy. V tomto případě je zjištěno, že nikl má tendenci korodovat, zejména jestliže obsah hydroxidu alkalického kovu přesahuje 15 % hmotnostních a je přítomno trochu chloridů. V případě otevřené děrované konstrukce, která je v přímém styku s diaíragmou, je zajištěn dostatečně dobrý přístup k odlehlým částem a dokonce i zadní straně rohože, takže vystavené plochy se záporně polarizují a katodicky chrání proti korozi. Toto platí i pro plochy, na kterých nedochází k výměně plynů nebo jiným elektrolytickým procesům. Tyto přednosti jsou zvláště výrazné při proudových hustotách přesahujících 1Q0Q. A na m2 plochy elektrody, která se mění jako celková plocha ohraničená okraji elektrody.

Pružná rohož je s výhodou stlačena na 80 až 30 % své výchozí tloušťky, k čemuž dojde při tlaku v rozsahu 0,50 až 20,00 N/cm² vystavené plochy. Stlačitelná rohož musí být v tomto stlačeném stavu vysoce porézní, neboť poměr mezi volným objemem a celkovým objemem stlačené rohože vyjádřený v procentech je s výhodou nejméně 75 procent a jen vzácně pod 50 %. Zvláště výhodný je poměr v rozsahu 85 až 96 %. Tento poměr lze vypočíst z měření objemu zaujímaného rohoží stlačenou na určitý stupeň a vážení této rohože. Při znalosti měrné hmotnosti kovu rohože se volný prostor vypočte z celkového prostoru, od kterého se odečte prostor zaujímaný rohoží, který se vypočte z její hmotnosti a měrné hmotnosti.

Bylo zjištěno, že při velmi nízké hodnotě tohoto poměru, například jestliže se pružná rohož stlačí pod 30 % své výchozí tloušťky, se začne zvyšovat napětí na článku, pravděpodobně částečně v důsledku zmenšení rychlosti transportu elektrolytu k aktivním plochám elektrody nebo v důsledku zmenšení schopnosti elektrodové soustavy umožnit přiměřený únik vyvíjeného plynu. Typický průběh napětí na článku v závislosti na stupni stlačení rohože a poměru volného prostoru rohože je popsán v příkladech.

Průměr použitého drátu se může v závislosti na druhu tvarování nebo vazby v širokých mezích měnit. V každém případě je však tak malý, aby pružná rohož měla při tlaku působícím v sestaveném článku požadované pružné a deformační vlastnosti. K dosažení dobrého elektrického kontaktu mezi elektrodami nanesenými na membránách a příslušnými konstrukcemi nebo kolektory pro přívod proudu se obvykle vyžaduje tlak v rozsahu 0,50 až 5 N/cm² plochy elektrody, ačkoliv se mohou použít i vyšší tlaky, obvykle až do 20 N/cm².

Bylo zjištěno, že deformací pružné elektrody podle vynálezu v rozsahu 1,5 až 3 mm, která odpovídá stlačení nepřesahujícímu 60 procent tloušťky nestlačené tkaniny při tlaku kolem 4,00 N/cm² vystavené plochy, se může požadovaného . styčného tlaku na elektrodách dosáhnout i v případě článků s členěným povrchem a odchylkami od rovinnosti až do 2 mm/m.

Průměr kovového drátu je obvykle v rozsahu 0,1 až 0,7 mm, případně i menší, přičemž tloušťka nestlačené tkaniny, to jest buď průměr závitů, nebo velikost záhybů, je nejméně pětinásobkem průměru drátu a je s výhodou v rozsahu 4 až 20 mm. Z uvedeného je zřejmé, že ve stlačitelné rohoži je velký volný prostor pro přístup elektrolytu a plynu. V případě popsaných zvlněných tkanin, které zahrnují také stlačitelné drátové spirály, činí volný objem více než 75 procent celkového objemu zaujímaného. tkaninou. Tento poměr volného prostoru je jen vzácně menší než 25 % a s výhodou by neměl být menší než 50 %, pokud tlakový spád v proudění plynu a elektrolytu touto tkaninou má být zanedbatelný.

Jestliže se neuvažuje použití částečkových elektrod nebo jiných porézních elektrodových vrstev nanesených přímo na povrchu membrány, dosedá pružná rohož nebo tkanina přímo na membránu a působí jako elektroda. Bylo zjištěno, že ve srovnání s nanesenými porézními elektrodovými vrstvami dojde jen k zanedbatelné ztrátě napětí článku, pokud se zajistí dostatečná hustota pružných kontaktních bodů mezi povrchem elektrody a membránou. Hustota kontaktních bodů by měla být nejméně kolem 30 bodů na cm2 .povrchu membrány, vý hodnější je hustota kolem 50 nebo více . bodů na cm². Na druhé straně, styčná plocha jednotlivých kontaktů by měla být co nejmenší a poměr celkové styčné plochy k ploše celé membrány by měl být menší než 0,6 s výhodou menší než 0,4.

Zjistilo se, že mezi pružně stlačenou rohož a membránu je vhodné vložit ohebné kovové síto s počtem nejméně čtyři oka na centimetr, výhodnější je hustota 8 ok na cm a obvykle se používá .hustota 8 až 80 ok na centimetr. Uvedené síto může být nahrazeno jemnou sítí z tahokovu. Bylo zjištěno, že při použití těchto malých a hustých kontaktů, které se pružně vytvářejí mezi .elektrodovým sítem a povrchem membrány, probíhá hlavní část elektrodových reakcí ve styčném rozhraní mezi elektrodou a skupinami vyměňujícími ionty, které jsou obsaženy v materiálu membrány. Převážná část iontového vedení proudu probíhá napříč membránou a jen malá nebo žádná část reakcí probíhá v kapalném elektrolytu, který je ve styku s elektrodou. V článku tohoto typu s membránou vyměňující ionty byla například prováděna elektrolýza čisté dvakrát destilovaná vody s měrným odporem 2 000 000 Ohm/cm při překvapivě nízkém napětí článku.

Kromě toho, jestliže se v tomto článku provádí elektrolýza soli alkalického kovu, nedochází při změně polohy článku z vodorovné . do svislé polohy ke znatelné změně na napětí na článku, což znamená, že přírůstek úbytku . napětí na článku související s tak zvaným „bublinovým jevem“ je zanedbatelný. Toto . chování článku je . v dobrém souladu s chováním článku s pevným elektrolytem s částečkovými elektrodami nanesenými na membránu, které kontrastuje s chováním běžných membránových článků, opatřených hrubými děrovanými elektrodami, které jsou ve styku nebo mírně oddáleny od membrány, kde „bublinový jev“ má velký vliv na napětí článku, které je obvykle nižší, jestliže děrovaná elektroda vyvíjející plyn je ve vodorovné poloze pod určitou výškou elektrolytu, a je největší, jestliže elektroda je ve svislé poloze, protože v tomto případě dochází ke snížení rychlosti oddělování plynu a v důsledku akumulace ke. zvyšujícímu se vytváření plynových bublin ve směru výšky elektrody.

Vysvětlení tohoto. neočekávaného' chování spočívá částečně v tom, že článek se chová v podstatě jako článek s pevným elektrolytem, neboť hlavní část iontového vedení proudu probíhá v membráně, a také tím, že pružně vytvořené kontakty s extrémně malými stykovými plochami mezi jemným sítem elektrodové vrstvy a membránou jsou schopny snadněji uvolňovat nekonečně malé množství plynu, který vzniká na stykovém rozhraní, přičemž po snížení tlaku plynu se kontakt ihned obnoví. Pružně stlačená elektrodová rohož zajišťuje v podstatě rovno237315 měrný tlak kontaktů a rovnoměrné a v podstatě úplné pokrytí malými kontakty s vysokou hustotou mezi povrchem elektrody a membránou, což přispívá k uvolňování plynu a udržování v podstatě konstantního styku mezi povrchem elektrody a funkčními skupinami vyměňujícími . ionty na povrchu membrány, která působí jako elektrolyt článku.

Obě elektrody článku mohou být tvořeny pružně stlačitelnou rohoží a sítem s jemnými oky, zajišťujícími hustotu kontaktů přesahující 30 kontaktních bodů na cm², které je vyrobeno z materiálů odolných vůči anodovému a katodovému elektrolytu.

Výhodnější je řešení, při kterém je pouze jedna elektroda článku tvořena pružně stlačitelnou rohoží podle vynálezu, která přiléhá na jemné elektrodové síto, zatímco druhá elektroda článku je v podstatě pevná děrovaná konstrukce, která je s výhodou rovněž opatřena sítem s jemnými oky, které je vloženo mezi hrubou tuhou konstrukci a membránu.

Vynález je dále objasněn na příkladech jeho provedení, které jsou popsány pomocí připojených výkresů, které znázorňují:

— obr. 1 fotografickou reprodukci pohledu na typickou pružně stlačitelnou vrstvu použitou v elektrolyzéru podle vynálezu, — obr. 2 fotografickou reprodukci pohledu na jiné provedení pružně stlačitelné vrstvy použité v elektrolyzéru podle vynálezu, — obr. 3 fotografickou reprodukci pohledu na další provedení pružně stlačitelné vrstvy použité v elektrolyzéru podle vynálezu, — obr. 4 rozložený řez článkem s pevným elektrolytem podle vynálezu, který je opatřen typickou stlačitelnou elektrodovou soustavou, jejíž stlačitelná část je tvořena dráty stočenými· do šroubovice, — 'obr. 5' řez sestaveným článkem z obr. 4, — ' obr. 6 perspektivní pohled na další výhodné provedení proudového kolektoru článku z obr. 4 v rozloženém stavu, — obr. 7 perspektivní pohled na jiné další výhodné provedení proudového kolektoru článku z obr. 4 v rozloženém stavu, — obr. 8 řez rozloženým článkem podle jiného provedení vynálezu, — obr. 9 řez sestaveným článkem z obr. 8, — obr. 10 řez dalším jiným výhodným provedením článku podle vynálezu, — obr. 11 dílčí řez článkem z obr. 10 ve svislé poloze, — obr. 12 schéma oběhové soustavy elektrolytu pro elektrolyzér podle vynálezu a — obr. 13 grafické znázornění závislosti úbytku napětí na zvyšování tlaku mezi elektrodou a membránou.

Pružně stlačitelná vrstva, jejíž část je znázorněna na obr. 1, sestává z řady navzájem provlečených válcových spirál vytvořených z niklového drátu o průměru 0,6 mm nebo méně, přičemž závity spirál jsou navzájem provlečeny a průměr závitu je 15 mm.

Typické provedení znázorněné na obr. 2 sestává ze šroubovicových spirál se zploštělými nebo elipsovitými závity, které jsou vyrobeny z niklového drátu o průměru 0,5 milimetru, ' přičemž závity spirál jsou navzájem provlečeny se závity sousedních spirál a menší osa závitu je 8 mm.

Další typické provedení, které je znázorněno na obr. 3, sestává z propletené sítě vyrobené z niklového drátu o průměru 0,15 milimetru, která je tvarováním zvlněna tak, že amplituda, to' jest výška nebo ' hloubka záhybů je 5 mm a mezi jednotlivými záhyby je rovněž rozteč 5 mm. Zvlnění může ' mít formu navzájem se protínajících rovnoběžných rad záhybů uspořádaných ve tvaru rybí kostry.

Na obr. 4 je znázorněn článek s pevným elektrolytem, který je zvláště vhodný pro elektrolýzu roztoku chloridu sodného a obsahuje jedno provedení proudového' kolektoru podle vynálezu. Článek, který je zde znázorněn ve vodorovné poloze, sestává z anodové protielektrody 3, která je po celém obvodu opatřena těsnicí plochou 4, která dosedá na membránu 5, mezi kterou a těsnicí plochou 4 může být případně podle potřeby vloženo neznázorněné těsnění nepropustné pro kapalinu. V anodové protielektrodě 3 je vytvořeno vybrání 6, které je vůči těsnicí ploše 4 zapuštěno a jehož plocha odpovídá ploše anody 7 nanesené na povrchu membrány 5. Anodová protielektroda 3' může být vyrobena z oceli a její strana, která je ve styku s anodovým elektrolytem, může být plátována titanem nebo jiným pasivovatelným ' ventilovým kovem, nebo' může být vyrobena z grafitu nebo lisovatolné směsi grafitu s ' chemicky odolným pryskyřicovým pojivém.

Anodový kolektor označovaný dále jako anoda 8 je s výhodou tvořen sítem nebo roztaženým děrovaným plechem z titanu, niobu nebo jiného ventilového kovu, který je opatřen povlakem z nepasivovatelného a proti elektrolýze odolného materiálu, například ze vzácných kovů a/nebo kysličníků těchto kovů a směsi kysličníků kovů platinové skupiny. Anoda 8 je přivařena ' nebo pouze spočívá na řadě výstupků 9 z titanu nebo jiného ventilového kovu, které jsou přivařeny na dnu vybrání B v anodové protielektrodě 3, takže anoda 8 je rovnoběžná a s výhodou v rovině s těsnicí plochou 4 anodové protielektrody 3.

V katodové koncové desce 10 je na vnitřní straně vytvořeno vybrání 11, které je zapuštěno ' vůči obvodové těsnicí ploše 12. Toto vybrání 11 je v podstatě rovinné, to jest bez žeber, a je rovnoběžné s rovinou obvodové těsnicí plochy 12. Uvnitř tohoto vybrání 11 v katodové koncové desce 19 je uložena pružně ' stlačitelná vrstva 13 podle vynálezu, která je s výhodou · vyrobena z niklové slitiny.

Tloušťka nestlačené pružně stlačitelné vrstvy 13 je s výhodou o 10 až 60 % větší než hloubka vybrání 11 vůči rovině obvodové těsnicí plochy 12. V průběhu sestavování článků je pružně stlačitelná vrstva 13 stlačena o 10 až 60 % své původní tloušťky, takže vytváří pružnou reakční sílu, s výhodou v rozsahu 0,8 až 6,00 N na cm² vystavené plochy. Katodová koncová deska 10 může být vyrobena z oceli nebo jiného· elektricky vodivého materiálu odolného proti hydroxidu sodnému a vodíku.

Membrána 5 je s výhodou nepropustná pro kapalinu a selektivně propustná pro kationty, může být například tvořena membránou sestávající z fólie polymeru o tloušťce 0,3 mm, například kopolymerů tetrafluorethylenu a perfluorsulfonylethoxyvinyletheru se skupinami vyměňujícími ionty, například sulfonovými, karboxylovými nebo· sulfonamidovými skupinami. Membrána 5 je v důsledku své malé tloušťky poměrně ohebná a pokud není podložena, má snahu se prohýbat, vlnit nebo jinak deformovat.

Na anodové straně membrány 5 je nanesena anoda 7 tvořená 20 až 150 /um silnou porézní vrstvou částeček z elektricky vodivého elektrokatalytického materiálu, s výhodou kysličníků a směsi kysličníků nejméně jednoho z kovů platinové skupiny. Na katodové straně membrány 5 je nanesena katoda 14 tvořená 20 až 150 silnou porézní vrstvou částeček z vodivého materiálu s nízkým přepětím vodíku, s výhodou ze směsi grafitu s platinovou černí o hmotnostním poměru 1:1 až 5 :1.

Pojivo použité k uchycení . částeček na povrchu membrány 5 je s výhodou · tvořeno polytetrafluorethylenem. · Anoda 7 a katoda 14 se vytvářejí sintrováním ' směsi polytetrafluorethylenu · s· částečkami elektricky vodivého· katalytického materiálu. Vzniklá směs vytvoří porézní fólii, která se vlisuje do membrány 5 při teplotě dostačující pro stmelení. Toto · stmelení se provádí tak, že se na membránu 5 z obou stran uloží uvedené elektrodové fólie a vzniklá soustava se slisuje, takže částečky anody 7 a katody 14 se vtlačí do membrány 5.

Membrána 5 se předtím obvykle hydratuje vařením ve vodném elektrolytu, například v solném roztoku, kyselině nebo roztoku hydroxidu alkalického kovu, a obsahuje proto značné množství, to· jest 10 až 20 nebo více % hmot, vody, která je buď vázána jako hydrát, nebo jednoduše absorbována. V tomto případě se musí zabránit nadměrným ztrátám vody v průběhu laminování.

Protože toto laminování se provádí použitím tepla a tlaku, má voda snahu se vypařovat, což je třeba omezit na minimum některým z následujících · opatření. Laminové vrstvy lze například uzavřít do nepropustného obalu, to jest mezi kovové fólie slisované nebo· slepené na svých hranách, čímž se kolem laminovaných vrstev udrží atmosféra nasycená vodou. Jinou možností je vhodná konstrukce lisovacího přípravku, která umožní rychlý návrat vody do laminovaných vrstev. Jinou další možností je pak lisování v páře. Anoda 7 a katoda 14, které jsou naneseny na plochách membrány 5, mají plochy, které odpovídají plochám vybrání 6, 11 v anodové protielektrodě 3 a v katodové koncové · desce 10.

Na obr. 5 je článek z obr. 4 znázorněn v sestaveném stavu, přičemž odpovídající části článků z obou výkresů jsou označeny shodnými vztahovými značkami. Z tohoto výkresu je patrné, že anodová protielektroda 3 a katodová koncová deska 10 jsou sevřeny k sobě, takže pružně stlačitelná vrstva 13 je přitlačena ke katodě 14. V průběhu činnosti článku cirkuluje anodovou komorou nasycený roztok chloridu sodného. Čerstvý anodový elektrolyt se přivádí neznázorněnou přívodní trubicí v blízkosti dna komory a vyčerpaný anodový elektrolyt se odvádí neznázorněnou výstupní trubicí z oblasti horní strany této komory, spolu s uvolněným chlorem.

Do katodové komory se neznázorněnou přívodní trubicí u dna komory přivádí voda nebo· zředěný hydroxid sodný, zatímco· vznikající hydroxid sodný se v · koncentrovaném roztoku odvádí neznázorněnou výstupní trubicí v horní části katodové komory. Vodík vznikající na katodě 14 se může z katodové komory odvádět buď spolu s koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného, nebo jiným výstupním potrubím připojeným k horní části komory.

Protože pružně stlačitelná vrstva 13 je otevřená, vytváří jen malý hydraulický odpor pro proudění plynu nebo elektrolytu. Katodová. koncová deska· 10 a anodová protielektroda 3 jsou obě vhodným způsobem · propojeny s vnějším proudovým zdrojem. Elektrický proud prochází z výstupků 9 anody 8 · tvořící anodový kolektor, kterým je množstvím · styčných bodů rozváděn · po anodě 7. V membráně 5 vyměňující ionty dochází k převážně iontovému vedení proudu, který je veden sodíkovými ionty migrujícími kationtovou membránou 5 z anody 7 do katody 14 článku. Pružně stlačitelná vrstva 13 sbírá elektrický proud z katody 14, což je zajištěno množstvím styčných bodů niklového drátu tvořícího pružně stlačitelnou vrstvou 13 s katodou 14. Elektrický proud je pak podobně množstvím styčných bodů převáděn do katodové koncové desky 10.

Po sestavení článků je pružně stlačitelná vrstva 13 ve stlačeném stavu, při kterém dojde k deformaci přibližně o 10 až 60 · % původního objemu pružně stlačitelné vrstvy 13, to jest jejích jednotlivých závitů nebo* záhybů, čímž vzniká pružná reakční síla směřující proti povrchu katody 14 a tudíž proti opěrné ploše tvořené v podstatě nedeformovatelnou anodou 8.

Tato reakční síla udržuje požadovaný tlak ve styčných bodech mezi pružně stlačitelnou vrstvou 13 a anodou 8 a mezi katodou a anodou 7, které jsou vloženy mezi anodu 8 a pružně stlačitelnou vrstvou 13.

Protože mezi sousedními spirálami nebo záhyby pružně stlačitelné vrstvy 13 nejsou žádné mechanické překážky zabraňující rozdílným pružným deformacím, může se pružně stlačitelná vrstva 13 přizpůsobit nevyhnutelným odchylkám rovinnosti a rovnoběžnosti anody 8 a plochy vybírání 11 v katodové koncové desce 10. Tímto způsobem lze tedy ve značné míře kompenzovat mírné odchylky, které vznikají při běžné výrobě.

Na obr. 6 a 7 jsou znázorněny schematické pohledy na dvě výhodná provedení pružně stlačitelné vrstvy 13 článku z obr. _ 4 a 5 v rozloženém stavu. Z důvodu přehlednosti jsou znázorněny pouze některé části, které jsou označeny stejnými vztahovými značkami jako· v obr. 4 a 5. Pružně stlačitelná vrstva 13 z obr. 6 je tvořena šroubovicovými závity 131 z niklového drátu o průměru 0,6 milimetru. Závity jednotlivých spirál jsou navzájem provlečeny se sousedními spirálami, což je lépe patrné z fotografické reprodukce na obr. 1. Průměr šroubovicových závitů 131 je 10 mm. Mezi šroubovicovými závity 131 a membránou 5, na jejímž povrchu je . uložena katoda 14, je uloženo' ohebné síto 132, které může být s výhodou tvořeno roztaženou děrovanou niklovou fólií o síle 0,3 mm. 'Ohebné síto. 132 je snadno poddajné a při ohýbání a prohýbání působením pružných reakčních sil vyvozovaných smyčkami drátu šroubovicových závitů 131 při stlačení proti membráně 5 klade jen zanedbatelný odpor. Na obr. 7 je znázorněno podobné provedení jako na obr. 6, . avšak proudový kolektor je zde tvořen zvlněnou pletenou tkaninou 133 z niklového drátu o průměru 0,15 mm, která je znázorněna na fotografické reprodukci na obr. 3.

Na obr. 8 je znázorněno další provedení podle vynálezu. Znázorněný článek je vhodný zejména pro elektrolýzu roztoku chloridu sodného a obsahuje pružně stlačitelnou vrstvu 13 podle vynálezu, která spolupůsobí s anodovou protielektrodou 3, která je po celém obvodu opatřena těsnicí plochou 4, která těsně dosedá na obvodové hrany membrány 5, přičemž mezi membránu 5 a těsnicí plochu 4 je vhodné vložit neznázorněné těsnění nepropustné pro kapalinu. V anodové protielektrodě 3 je také vytvořeno vybrání 6 zapuštěné vůči těsnicí ploše 4. Do tohoto prostoru se dole zavádí solný roztok, který se vyčerpaný nebo částečně vyčerpaný spolu se vzniklým chlorem odvádí z horní části tohoto provozu. Anodová protielektroda 3 může být vyrobena z oceli a její strana, která ve styku s anodovým elektrolytem, je plátována titanem nebo jiným pasivovatelným ventilovým kovem nebo může být z grafitu nebo lisovatelné směsi grafitu s che micky odolným pojivém z pryskyřice nebo z jiného materiálu odolného proti anodovým reakcím. Anoda 8 je tvořena sítí nebo tahokovem, které jsou propustné pro plyn a elektrolyt a jsou vyrobeny z titanu, niobu nebo jiného elektrodového kovu opatřeného povlakem nepasivovatelného a elektrolyticky odolného. materiálu, například vzácného kovu nebo jeho kysličníků a směsi kysličníků kovů platinové skupiny, případně jiným elektrokatalytickým povlakem, který po uložení na elektricky vodivou podložku slouží jako povrch anody 8. Anoda 8 je v podstatě tuhá a její síto je dostatečně silné, aby mohlo vést elektrický proud z výstupků 9 bez nadměrných ohmických ztrát. Na povrchu hrubého síta anody 8 je s výhodou uloženo jemné ohebné síto, které je vyrobeno z téhož materiálu jako anoda 8 a zajišťuje rovnoměrný kontakt ' s membránou 5, to jest má hustotu styčných bodů 30 nebo více, s výhodou 60 až 100 na cm2 plochy membrány 5. Toto jemné síto může být bodově svařeno' s hrubým sítem anody 8 nebo může být přímo vloženo mezi anodu 8 a membránu 5. . Toto jemné síto je potaženo povlakem ze vzácných kovů nebo· vodivých kysličníků odolných vůči anodovému elektrolytu.

V katodové koncové desce 10 je na vnitřní ' straně vytvořeno vybrání 11 zapuštěné vůči obvodové těsnicí ploše 12. Vybrání 11 je v podstatě rovinné, to jest bez žeber a je rovnoběžné s rovinou obvodové těsnicí plochy 12. Pružně stlačitelná vrstva 13 podle vynálezu, která je s výhodou ze slitiny niklu, je uložena uvnitř vybrání 11 katodové koncové desky 10. V provedení znázorněném na obr. 8 je pružně stlačitelná vrstva 13 tvořena řadou navzájem povlečených šroub o víc z drátu, které mohou přímo dosedat na membránu 5. Mezi pružně stlačitelnou vrstvu 13 a membránu 5 je však výhodné vložit katodu 14, takže pružně stlačitelná vrstva 13 a katoda 14 na sebe a na membránu 5 posuvně dosedají.

Prostory mezi sousedními závity pružně stlačitelné vrstvy 13 mají být tak .velké, aby byl umožněn snadný průtok nebo pohyb plynu a elektrolytu mezi spirálami, například do· a z centrálního prostoru uzavřeného' spirálami. Tyto prostory jsou podstatně větší, často třikrát až pětkrát větší než průměr drátu. Síla nestlačené stlačitelné vrstvy 13 je s výhodou o 10 až 60 % větší než hloubka vybrání 11 vůči rovině obvodové těsnicí plochy 12. V průběhu sestavování článku je pružně stlačitelná vrstva 13 stlačena o 10 až 60 % své původní tloušťky, čímž vznikne pružná reakční síla, s výhodou v rozsahu 0,8 až 1,0 N na cm2 vystavené plochy.

Katodová koncová deska 10 může být vyrobena z oceli nebo jiného elektricky vodivého' materiálu, odolného proti hydroxidu sodnému a vodíku. Membrána 5 je s výhodou nepropustná pro kapalinu a selektivně propustná pro kationty, což již bylo popsá237315 no dříve. Katoda 14 je s výhodou vyrobena z niklového drátu nebo jiného materiálu odolévajícího· katodové korozi. Katoda 14 může být tuhá, výhodnější je však provedení, při kterém je tato katoda 14 ohebná, takže se může snadno ohýbat a přizpůsobovat nepravidelnostem na katodovém povrchu membrány 5. Tyto nerovnosti mohou být přímo na povrchu membrány 5, nebo častěji na více tuhé anodě 8, na kterou membrána 5 přiléhá. Katoda 14 je obecně ohebnější než pružně stlačitelná vrstva 13.

Velikost otvorů nebo ok v katodě 14 je ve většině případů menší než velikost otvorů mezi spirálami pružně stlačitelné vrstvy 13. Vhodné je provedení katody 14 s otvory o velikosti v rozsahu 0,5 až 3 mm. ačkoliv pro elekrolyzér podle vynálezu jsou výhodnější ještě menší otvory. Vložená katoda 14 má řadu funkcí. Katoda 14 je především elektricky vodivá a má tedy aktivní elektrodový povrch. Katoda 14 má řadu funkcí. Katoda 14 kromě toho brání místnímu odírání, propichování nebo zeslabování membrány 5 spirálami pružně stlačitelné vrstvy 13. Další funkce katody 14 spočívá v tom, že při svém přitlačení na pružně stlačitelnou vrstvu 13 přispívá к rozkládání tlaku po povrchu membrány 5 mezi sousedními styčnými body a také zabraňuje proniknutí zdeformovaných částí spirál pružně stlačitelné vrstvy 13 membránou 5 a odírání této membrány 5.

V průběhu elektrolýzy vzniká na katodě 14 vodík a hydroxid alkalického kovu, které obvykle vznikají také na určité části na celé pružně stlačitelné vrstvě 13. Při stlačení pružně stlačitelné vrstvy 13 se její zadní strana, to jest strana odlehlá od povrchu membrány 5, přiblíží ke katodě 14 а к membráně 5 a samozřejmě, čím větší je stupeň stlačení, tím menší zůstane průměrná vzdálenost spirál pružně stlačitelné vrstvy 13 od membrány 5 a tím intenzivnější je elektrolýza nebo alespoň katodická polarizace povrchu pružně stlačitelné vrstvy 13. Stlačení pružně stlačitelné vrstvy 13 tedy přispívá ke zvětšení celkové účinné plochy katody.

Bylo zjištěno, že stlačení pružně stlačitelné vrstvy 13 účinně snižuje celkové napětí potřebné pro udržování elektrického proudu o velikosti 1000 A nebo více na 1 m² aktivní plochy membrány 5. Stlačování pružně stlačitelné vrstvy 13 je však současně nutno omezit tak, aby tato pružně stlačitelná vrstva 13 zůstala prostupná pro elektrolyt a plyn. Z obr. 9 je patrné, že spirály pružně stlačitelné vrstvy 13 zůstávají otevřené a tvoří centrální kanálek, kterým může stoupat elektrolyt a plyn. Tento kanálek je svislý, protože také celý článek je obvykle ve svislé poloze. Mezi jednotlivými spirálami pružně stlačitelné vrstvy 13 přitom zůstávají mezery, které umožňují přístup katodového elektrolytu к membráně 5 а к bočním stranám spirál pružně stlači telné vrstvy 13. Drát, ze kterého je vyrobena pružně stlačitelná vrstva 13, je obvykle slabý, to jest má průměr v rozsahu 0,05 až 0,5 mm. Lze použít také silnější drát, který je však více tuhý a méně stlačitelný, takže jen zřídka lze použít drát o průměru přesahujícím 1,5 mm.

Na obr. 9 je článek z obr. 4 znázorněn v sestaveném stavu, přičemž shodné části obou výkresů jsou označeny shodnými vztahovými značkami. Z obr. 9 je patrné, že katodová koncová deska 10 a anodová protielektroda 3 byly sevřeny к sobě, takže stlačily pružně stlačitelnou vrstvu 13 ke katodě 14. V průběhu činnosti článku cirkuluje anodovou komorou nasycený roztok chloridu sodného. Čerstvý anodový elektrolyt se přivádí neznázorněnou přívodní trubicí ke dnu komory a vyčerpaný anodový elektrolyt se odvádí výstupní trubicí z horní části této komory, spolu s vyrobeným chlorem.

Do katodové komory se neznázorněnou přívodní trubicí ke dnu této komory přivádí voda nebo zředěný hydroxid sodný, zatímco vyráběný hydroxid sodný se v koncentrovaném roztoku odvádí neznázorněnou výstupní trubicí v horní části této katodové komory. Vodík vznikající na katodě se může z katodové komory odvádět bud spolu s koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného, nebo jinou výstupní trubicí v horní části této komory.

Anodová protielektroda 3 a katodová koncová deska 10 jsou vhodným způsobem připojeny к vnějšímu proudovému zdroji a proud je do anody 8 přiváděn řadami výstupků 9. Uvnitř membrány 5 probíhá transport iontů, přičemž proud je přenášen převážně sodíkovými ionty migrujícími kationtovou membránou 5 z anody 8 do katody 14 článku. Anoda 8 a katoda 14 se s membránou 5 stýkají ve velkém množství styčných bodů. Podobně katodová koncová deska 10 je množstvím styčných bodů spojena s pružně stlačitelnou vrstvou 13.

Po sestavení článku je pružně stlačitelná vrstva 13 ve stlačeném stavu, takže se stlačí o 10 až 60 % své výchozí tloušťky, to jest stlačí jeho jednotlivé závity nebo záhyby, které pružnou reakční silou tlačí na povrch katody 14 a tudíž proti opěrné ploše vytvořené poměrně tuhou v podstatě nedeformovatelnou anodou 8. Tato reakční síla udržuje potřebný tlak ve styčných bodech mezi katodou 14 a membránou 5 a rovněž mezi katodou 14 a spirálami pružně stlačitelné vrstvy 13.

Protože pružně stlačitelná vrstva 13 a katoda 14 jsou navzájem posuvné a jsou posuvné i vůči membráně 5 a vůči dnu vybrání 11, nejsou zde žádné mechanické překážky, které by bránily rozdílným pružným deformacím sousedních spirál nebo sousedních záhybů pružně stlačitelné vrstvy 13, což umožňuje přizpůsobení pružně stlačitelné vrstvy 13 nevyhnutelným malým odchyl kám povinnosti a rovnoběžnosti spolupůsobících rovin tvořených anodou 8 a opěrnou plochou dna vybírání 11 v katodové koncové desce 10. Tímto způsobem lze do· značné míry kompenzovat mírné odchylky, které vznikají při běžné výrobě těchto součástí.

Výhody pružně stlačitelné vrstvy 13 podle vynálezu jsou plně využity v průmyslových elektrolyzérech provedených jako filtry, které sestávají z velkého počtu základních článků sevřených spolu do· sérií, takže tvoří moduly o vysoké výrobní kapacitě. Katodové koncové desky 10 a anodové protielektrody 3 mezilehlých článků jsou v tomto případě tvořeny povrchy bipolárních separátorů, na které dosedají anody 8 a pružně stlačitelné vrstvy 13. Bipolární separátory tedy tvoří stěny příslušných elektrodových komor a současně elektricky spojují anodu jednoho článku do série s katodou sousedního článku.

Pružně stlačitelné vrstvy 13 podle vynálezu umožňují v důsledku své zvýšené deformovatelnosti rovnoměrnější rozdělení svěrného tlaku v modulu na jednotlivé články, což platí zejména v případě, jestliže protilehlé strany jednotlivých membrán 5 jsou uloženy na poměrně tuhých anodách 8. V takto sériově uspořádaných článcích se doporučuje použití pružných těsnění na těsnicích plochách 4, 12 článků, aby pružnost stlačeného sestaveného· modulu nebyla omezena na pružnost membrán 5. Velkou výhodu přináší využití pružných deformací pružně stlačitelných vrstev 13 v každém z jednotlivých článků.

Na obr. 10 je schematicky znázorněno další provedení, ve kterém je místo šroubovicových spirál použita zvlněná tkanina z navzájem provlečených drátů, která tvoří stlačitelnou část elektrody. Dále je zde vytvořen přídavný kanál pro cirkulaci elektrolytu. Znázorněný článek sestává z anodové koncové desky 103 a katodové koncové desky 110, které jsou ve skutečnosti uspořádány svisle, takže koncové desky 103, 110 tvoří kanál, jehož boční stěny vymezují anodový prostor 106 a katodový prostor 111. Koncové desky 103, 110 jsou opatřeny těsnicími plochami 104, 112. Tyto těsnicí plochy 104, 112 dosedají na membránu 105, která je napnuta napříč v uzavřeném prostoru mezi postranními stěnami.

Anoda 108 je tvořena poměrně tuhým nestlačitelným sítem z roztaženého děrovaného titanového plechu nebo jiného materiálu odolného proti anodovým reakcím, který je s výhodou opatřen nepasivovatelným povlakem, například ' z kovu nebo kysličníku nebo směsi kysličníků kovů platinové skupiny. Rozměry anody 108 jsou zvoleny tak, aby tato anoda 108 zapadla mezi postranní stěny anodové koncové desky 103. Anoda 108 · je pevně podložena elektricky vodivými kovovými nebo grafitovými výstupky 109, které jsou s odstupy upevněny a vyčnívají ze dna anodové koncové desky 103. Prostory mezi výstupky 109 umožňují snadný průt ok anodového elektrolytu, který se přivádí do spodní části a odvádí v horní části anodového prostoru 106. Celá anodová koncová deska 103 a výstupky 109 mohou být z grafitu, případně z oceli plátované titanem nebo jiného· vhodného materiálu. Konce výstupků 109 dosedající na anodu 108 mohou být případně opatřeny povlakem platiny, která zlepšuje elektrický styk. Anoda 108 může být případně k výstupkům 109 · přivařena. Tuhá děrovaná fólie tvořící anodu 108 je pevně přidržována ve svislé poloze. Anoda 108 může být tvořena tahokovem se šikmo nahoru směřujícími otvory, které směřují od membrány 105 — obr. 1, takže •odchylují stoupající plynové bubliny do anodového prostoru 106. Mezi tuhou děrovanou anodou 108 a membránou 105 je s výhodou vložena jemná anoda 1081 z titanu nebo jiného ventilového kovu, který je opatřen nepaslvovatelnou vrstvou, s výhodou ze vzácného kovu nebo vodivých kysličníků s nízkým přepětím pro anodové reakce, to jest pro vývin chloru. Uvedená anoda 1081 je s membránou 105 ve styku ve velkém počtu hustých kontaktů s velmi malou styčnou plochou, hustota těchto kontaktů je nejméně 30 kontaktů na cm². Anoda 1081 může být případně bodově přivařena k anodě 103.

Na katodové straně vyčnívají z katodové koncové desky 110 žebra 120, která vyčnívají do výšky, která je jen částí celkové hloubky katodového prostoru 111. Tato žebra 120 jsou v článku uspořádána s odstupy, takže tvoří paralelní průchody pro elektrolyt. Katodová koncová deska 110 a žebra 120 mohou být stejně jako v dříve popsaných provedních vyrobeny z oceli nebo slitiny niklu se železem nebo· jiného· materiálu odolného proti katodovým reakcím. Na vodivých žebrech 120 je přivařena poměrně tuhá tlačná deska 122, která je děrovaná a umožňuje snadnou cirkulaci elektrolytu mezi svými stranami. Tyto otvory nebo průchody jsou obvykle skloněny směrem nahoru · a šikmo· od membrány 105 nebo pružně stlačitelné vrstvy 113 směrem do katodového prostoru · 111 — obr. 11. Tlačná deska 122 je elektricky vodivá a slouží pro přívod elektrického proudu k elektrodě a pro přenos tlaku na tuto elektrodu. Tlačná deska 122 může být vyrobena z tahokovu nebo· silného síta z oceli, niklu, mědi nebo jejich slitin.

Na katodové straně dosedá na aktivní plochu membrány 105 poměrně jemné ohebné síto tvořící katodu 114, které se v důsledku své ohebnosti a poměrně malé tloušťky přizpůsobuje k povrchu membrány 105 a tudíž i povrchu anody 108. Tato katoda 114 je proto elektricky vodivá, to jest je vyrobena z niklovéhoo drátu nebo drátu z jiného kovu odolného proti katodovým reakcím a může být opatřena povlakem z materiálu o . nízkém vodíkovém přepětí. Katoda 114 tvoří hustou síť kontaktů s velmi malými styčnými plochami s membránou 105, hustota těchto kontaktů je nejméně 30 kontaktů na cm². Mezi katodou 114 a tlačnou deskou 122 je uložena pružně stlačitelná vrstva 113.

Z obr. 10 je patrné, že pružně slačitelná vrstva 113 je . tvořena zvlněnou tkaninou z drátu, s výhodou v provedení podle obr. 3, kde jsou prameny drátů utkány v poměrně plochou tkaninu s navzájem propletenými smyčkami. Tato tkanina je pak zvlněna v záhyby tak, že tyto záhyby jsou blízko u sebe, to jest například 0,3 až 2 cm od sebe, přičemž celková tloušťka stlačitelné tkaniny je 5 až 10 mm. Záhyby na tkanině mohou mít měnící se směr nebo. se mohou sbíhat způsobem znázorněným na obr. 3, ' přičemž vazba tkaniny je hrubá, to jest jsou v ní větší otvory než v katodě 114.

Z obr. 10 je patrné, že tato pružně stlačitelná vrstva 113 je uložena v prostoru mezi katodou 114 a tuhou tlačnou deskou 122 z tahokovu. Záhyby tkaniny probíhají napříč tímto prostorem a poměr volného prostoru slačené pružně stlačitelné vrstvy 113 k celkovému prostoru zaujímanému touto pružně stlačitelnou vrstvou 113 zůstává stále vyšší než 75 °/o, s výhodou v rozsahu 85 až 96 %. Z obr. 11 vyplývá, že záhyby probíhají svisle nebo šikmo, takže tvoří kanálky pro . volný průchod plynu a elektrolytu směrem nahoru, ve kterých prakticky nepřekáží dráty . této pružně stlačitelné vrstvy

113. Toto· platí i v případě, že záhyby probíhají napříč článkem od jedné strany k druhé, protože otvory tvořené oky v bočních stranách záhybů umožňují volný průtok kapaliny.

Kncové desky 103, 110 jsou podobně jako v předchozích provedeních sevřeny k sobě a dosedají na membránu 105 nebo na těsnění chránící tuto membránu 105 proti vnější atmosféře, které je vloženo mezi koncové desky 103, 110. Pružně stlačitelná vrstva 113 je svěrnou silou přitlačena ke katodě

114, která naopak přitlačuje membránu 105 k protilehlé anodě 1031. Toto stlačení umožňuje použití malého celkového napětí. Byl proveden pokus, při kterém měla nestlačená pružně stlačitelná vrstva 113 celkovou tloušťku 6 mm. Bylo zjištěno, že při proudové hustotě 3000 A na 1 m2 plochy elektrody se při stlačení pružně stlačitelné vrstvy 113 na 4 mm a také na 2 mm dosáhlo; ve srovnání se situací bez stlačení snížení napětí přibližně o 150 mV.

Při stlačování od 0 do 4 mm bylo pozorováno snížení napětí O; 5 až 150 mV. Napětí na článku zůstalo konstantní až do stlačení přibližně až na 2 mm, kdy opět začalo. pozvolna stoupat. Při stlačení pod 2 mm, to jest pod 30 °/o z původní tloušťky pružně stlačitelné vrstvy 113, tedy nastává opětný mírný vzestup napětí na článku. Uvedené snížení napětí představuje značnou úsporu energie, která činí 5 i více % energie . potřebné pro elektrolýzu chloridu sodného.

Při činnosti článku se v podstatě nasycený vodný roztok chloridu sodného přivádí do spodní části článku, odkud protéká anodovými prostory 106 mezi výstupky 109, směrem nahoru a vyčerpaný solný roztok spolu s vyrobeným chlorem se odvádí z horní části článku. Do spodní části katodového prostoru 111 se přivádí voda nebo zředěný roztok hydroxidu sodného, který stoupá kanálky a volným prostorem ve stlačené pružině stlačitelné vrstvě 113. Vzniklý vodík a hydroxid sodný se odvádí z horní části článku. Vnější zdroj elektrického proudu je připojen na anodovou koncovou desku 103 a katodovou koncovou desku 110.

Na obr. 11 je znázorněn schematický řez částí tohoto článku, ze kterého. je patrné, že alespoň horní otvory v tlačné desce 122 jsou šikmé, takže tvoří průchody směřující šikmo nahoru směrem od pružně stlačitelné vrstvy 113, aby určitá část vyrobeného vodíku a elektrolytu unikala do katodového prostoru 111 za tlačnou deskou 122 obr. 10. Svislý prostor na zadní straně tlačné desky 122 a prostor zaujímaný stlačenou pružně stlačitelnou vrstvou 113 tedy umožňují průtok katodového elektrolytu a plynu směrem nahoru.

Aby se tyto prostory zmenšily, je možno zmenšit mezeru mezi tlačnou deskou 122 a membránou 105 a zvětšit stlačení pružně stlačitelné vrstvy 113, která i nadále zůstává propustná pro kapalinu a v důsledku většího stlačení dojde také ke zvětšení celkové pracovní plochy aktivních částí katody.

Na obr. 12 je schematicky znázorněn způsob činnosti popsaného. článku. Svisle orientovaný článek 20 v provedení podle obr. 5, 9 nebo 10 je opatřen přívodním potrubím 22 pro anodový elektrolyt, které ústí u dna anodové komory článku 20, a výstupním potrubím 24 pro anodový elektrolyt, které vychází z horní části anodového prostoru. Do> spodní části katodového prostoru článku 20 podobně ústí přívodní potrubí 26 pro. katodový elektrolyt a z horní části katodového prostoru vychází výstupní potrubí 28. Anodový prostor je od katodového prostoru oddělen membránou 5, která je opatřena anodou nelisovanou na anodové straně a katodou nelisovanou na katodové straně. Membrána 5 spolu s elektrodami je uspořádána svisle, výška membrány 5 je v rozsahu 0,4 až 1 m nebo více.

Anodový prostor je vymezen membránou 5 a anodou 7 na jedné straně a dnem vybrání 6 na druhé straně — obr. 5, 9 a 10, zatímco· katodový prostor je vymezen membránou 5 a katodou 14 na jedné straně a vybráním 11 v katodové koncové desce 10 na druhé straně. Vodný roztok chloridu sodného se při činnosti článku 20 přivádí ze zásobníku nádrže 30 uzavíratelným potrubím 32 do přívodního, potrubí 22 pro ano dový. elektrolyt. . Do přívodního potrubí 22 pro. anodový · elektrolyt se . současně potrubím . 51 ·. přivádí solný roztok z recirkulační nádrže 34. Koncentrace solného- roztoku přiváděného do spodní - . části anodového· prostoru se reguluje tak, aby byla blízká nasycenému stavu, což se reguluje velikostí průtoku uzavíratelným potrubím 32. Solný roztok · .vstupující · do spodní části anodového prostoru protéká ve styku s anodou směrem nahoru. Současně se vyvíjí chlor, který stoupá spolu s anodovým elektrolytem a je spolu s . ním výstupním potrubím 24 pro katodový . elektrolyt odváděn do recirkulační nádrže 34. Chlor je pak oddělen a odvádí se výstupem 36, zatímco solný roztok se shromažďuje v recirkulační nádrži 34 a recirkuluje. Určitá část tohoto solného roztoku se jako vyčerpaný roztok odvádí přepadovým potrubím 40 a vede se dále do zařízení, kde se vyčistí a opět . nasytí pevným halogenidem alkalického kovu. Obsah kovů alkalických zemin ve formě halogenidů nebo jiných sloučenin se udržuje . nízký, hluboko pod koncentrací jedna část na milión částí halogenidů alkalického . kovu a . často až v rozsahu 50 až 100 částí kovu alkalické zeminy na 10⁹ částí . hmotnostních halogenidu alkalického. kovu.

Na katodové straně se do přívodního potrubí 26 pro katodový elektrolyt přivádí potrubím 44 z nádrže 42 nebo jiného. zdroje voda, . která vstupuje do přívodního potrubí 26 pro katodový elektrolyt, kde se mísí s cirkulujícím hydroxidem alkalického kovu, například hydroxidem sodným, přicházejícím přívodním potrubím 26 pro katodový elektrolyt z recirkulační nádrže 46. Směs vody s hydroxidem alkalického kovu se přivádí do spodní části katodového prostoru a stoupá pružně stlačitelnou vrstvou 13 nebo proudovým kolektorem, které jsou propustné pro plyn, směrem nahoru. V průběhu tohoto proudění je ve styku s katodou a vzniká vodík a hydroxid alkalického kovu. Katodový elektrolyt se výstupním potrubím 28 odvádí do recirkulační nádrže 46, kde se oddělí vodík, který se odvádí výstupem 48. Roztok hydroxidu alkalického kovu se odvádí potrubím 50 a přívod vody potrubím 44 se reguluje tak, aby se koncentrace hydroxidu sodného. nebo jiného hydroxidu udržela na požadované úrovni. Tato . koncentrace může být 5 až 10 % . hmotnostních hydroxidu alkalického kovu, obvykle však tato koncentrace . je nad 15 °/o, s výhodou v rozsahu 15 až 40 °/o hmotnostních.

Protože na obou elektrodách vzniká plyn, je výhodné využít zvedacího účinku těchto plynů, které proudí zcela naplněným článkem . 20. Anodová a . katodová komora se za tím účelem konstruují poměrně úzké, to. jest široké například 0,5 až 8 cm. Vzniklý plyn za těchto okolností rychle stoupá a unáší sebou elektrolyt, část elektrolytu a plynu se odvádí výstupními potrubími 26, 28 do reCirkulačních nádrží, a to 34, 46. Tato. cirku láce může být v případě potřeby ještě . podpořena čerpadly.

Struktura pružně stlačitelné vrstvy .13 a její jemnost se mohou měnit v širokých mezích. Vhodné je použít dráty o průměru 0,1 až 0,7 mm, ačkoliv lze použít i silnější nebo slabší dráty. Tyto. dráty se splétají tak, . že tvoří jedno až čtyři oka na cm, s výhodou se používá rozsah 2 . až 4 oka nebo otvory na cm. Je samozřejmé, že se mohou použít i jiné rozměry ok, takže lze použít drátěné síto o jemnosti v rozsahu 2 až 40 ok na . cm.

Propletené kovové síto. se pak zvlňuje, takže má tvar opakujících se vln, nebo se splétá volně či jinak upravuje tak,aby tloušťka tkaniny byla 5- až lOOnásobkem průměru drátu, takže tkanina je stlačitelná. Protože vazba tkaniny je propojena a nebrání pohybu, zůstane zachována pružnost této tkaniny. Toto platí zejména v případě, jestliže tkanina je zvlněna tak, že jsou na ni s pravidelnými odstupy vytvořeny záhyby znázorněné na obr. 3. V případě potřeby lze na sebe navrstvit několik vrstev- této. tkaniny.

Jestliže se použije spirálová vazba znázorněná na obr. 3, měly by být drátěné spirály pružně stlačitelné. Průměr drátu a průměr spirál se volí tak, aby byla zajištěna potřebná stlačitelnost a pružnost. Průměr spirály v nestlačeném stavu je obvykle nejméně .. lOnásobkem průměru drátu. . Vyhovující je například niklový drát o průměru 0,6 milimetru, navinutý do. spirál o průměru kolem 10 mm.

Niklový drát je výhodný v případě, že slouží jako katoda, což již bylo popsáno a je znázorněno na výkresech. Mohou se však použít i jiné kovy odolávající katodové . reakci a křehnutí působením vodíku, například nerezavějící ocel, měď, stříbrem plátovaná měď a podobně.

Pružně stlačitelná vrstva 13, 113 je v předchozích provedeních uvažována na katodové straně. Je však zřejmé, že polarita .článku 20 se může obrátit, takže stlačitelný kolektor je pak na anodové straně. Drát kolektoru však v tomto případě samozřejmě musí být odolný proti chloru a anodovým reakcím. Dráty mohou být v tomto případě z ventilového kovu, například titanu nebo niobu, který je s výhodou opatřen elektricky vodivou nepasivovatelnou. vrstvou odolnou proti anodové korozi, . například . kovy platinové skupiny nebo. jejich kysličníky, . bimetalickým spinelem, metatitanátem .. vápenatým a podobně.

Použití pružně stlačitelné . vrstvy . 13, · 113 na anodové straně může v některých . případech způsobit určité potíže, . protože . může dojít k omezení přívodu halogenidového elektrolytu k rozhraní mezi elektrodou a membránou. Pokud anodový elektrolyt proudící článkem nemá dostatečný přístup k ploše anody, dojde v důsledku elektrolýzy k místnímu snížení koncentrace halogenidu, což má při velkém snížení koncentrace ha logenidu za následek, že místo halogenu vzniká v důsledku elektrolýzy vody kyslík. Tomuto nedostatku lze zabránit tím, že plochy styčných bodů elektrody s membránou se udržují malé, to jest jen zřídka širší než 1 mm, většinou užší než 0,5 mm. Další možností je použití síta s poměrně jemnými oky, to jest čtyřmi a více oky na cm, které se vloží mezi pružně stlačitelnou vrstvu 13, 113 a povrch membrány 5, 105. Tyto problémy jsou důležité i u katody, zde však vzniká méně obtíží, protože katodickou reakcí je vývin vodíku a nedochází zde ke vzniku vedlejších reakcí při elektrolýze, a to ani v případě, že styčné body jsou poměrně velké, protože membránou migruje voda a ionty alkalického kovu, takže i v případě, že jsou na katodě nějaké překážky, je menší pravděpodobnost vedlejších reakcí. Z těchto důvodů je výhodnější přikládat pružně stlačitelnou vrstvu 13, 113 na katodovou stranu.

V následujících příkladech je popsáno několik výhodných provedení, na kterých je vynález objasněn. Je však samozřejmé, že vynález se neomezuje na uvedená konkrétní provedení.

Příklad 1

První zkušební článek (A) měl konstrukci znázorněnou na obr. 10 a 11. šířka elektrod byla 500 mm, jejich výška rovněž 500 milimetrů a katodová ' koncová deska 110, žebra 120 a tlačná deska 122 byly vyrobeny z oceli, která byla elektrolyticky opatřena vrstvou niklu. Tlačná deska 122 byla vyrobena proděravěním 1,5 mm silné ocelové desky tak, že vznikly otvory ve tvaru kosočtverce s hlavními rozměry 12 a 6 mm. Anodová koncová deska 103 byla vyrobena .z oceli plátované titanem a anodové výstupky 109 byly vyrobeny z titanu.

Anoda 108 byla tvořena hrubým a poměrně pevným tahokovovým sítem z titanu, které se získalo tak, že v 1,5 mm silné titanové desce se vytvořily kosočtvercové otvory s hlavními rozměry 10 a 5 mm. Anoda 1081 byla vyrobena z titanové · fólie silné 0,2 mm, ve které byly vytvořeny kosočtvercové otvory s hlavními rozměry 1,75 a 3 mm. Anoda 1081 byla podobně přivařena k vnitřnímu povrchu anody 108. Obě anody 108,1081 byly opatřeny vrstvou ze směsi kysličníků ruthenia a titanu, která obsahovala 12 g kovového ruthenia na m² vystavené plochy.

Katoda byla tvořena třemi vrstvami z prohýbané propletené niklové tkaniny, která tvořila pružně stlačitelnou vrstvu 113. Tkanina byla vyrobena z niklového drátu o průměru 0,15 mm. Vazba tkaniny měla konstrukci podle obr. 3, výška záhybů byla 4,5 milimetru a rozteč mezi vrcholy sousedních záhybů byla 5 mm. Po předběžném spojení tří vrstev zvlněné tkaniny, které se provedlo uložením vrstev na sebe a slisováním pomocí tlaku v ' rozsahu 1,0 až 2,0 . N na cm2, měla pružně stlačitelná vrstva 113 v nestlačeném stavu tloušťku kolem 5,6 mm, .což znamená, že po uvolnění tlaku se tloušťka pružně stlačitelné vrstvy 113 vrátila na · hodnotu kolem 5,6 mm. Katoda 114 byla tvořena ohebným sítem z niklu s osmi oky na cm, které bylo vyrobenoo; z niklového drátu o průměru 0,15 mm, takže katoda 114 byla ve styku s povrchem membrány 105 v 64 .bodech na cm², což bylo ověřeno vtlačením katody 114 do listu papíru citlivého' na tlak. Membrána 105 byla tvořena hydratovanou fólií o tloušťce 0,6 mm a sestávala z perfluorkarboxylové kyseliny obsahující sulfoskupiny.

Referenční zkoušený článek (B) měl stejné rozměry a jeho konstrukce a elektrody odpovídaly běžné praxi, takže sestával z anody a katody tvořenými dvěma hrubými tuhými síty, která již byla popsána a která dosedala přímo na protilehlé strany . membrány 105 bez použití některého z jemných sít bez rovnoměrného pružného přítlaku k membráně 105, to· jest bez použití pružně stlačitelné vrstvy 113. Články byly zapojeny obdobně jako článek na obr. 12.

Podmínky činnosti byly následující:

— vstupní koncentrace solného roztoku 30 g/lNaCl — výstupní koncentrace solného roztoku 180 g/1 NaCl —* teplota anodového elektrolytu 80 · °C — hodnota pH anodového elekrolytu · · 4 — koncentrace NaOH v katodovém elektrolytu 18 % hmot.

— proudová hustota 3000 A/m²

Zkušební článek (AJ byl uveden v činnost n pružně stlačitelná vrstva 113 byla postupně stlačována za účelem zjištění závislosti parametrů článku, to jest · napětí článku n proudové účinnosti, na stupni stlačení pružně stlačitelné vrstvy 113. Závislost napětí článku na stlačení pružně stlačitelné vrstvy 113, případně na působícím tlaku, je znázorněna křivkou 1. na obr. 13. Je patrné, že napětí článku se při zvětšujícím se stlačení pružně stlačitelné vrstvy 113 až na tloušťku odpovídající přibližně . 30 .%· původní tloušťky v nestlačeném stavu snižuje. Po překročení této hranice stlačení se napětí na článku pozvolna zvyšuje.

Po zmenšení · stlačení pružně stlačitelné vrstvy 113 na 3 mm byla činnost článku (A) srovnávána s paralelně pracujícím referenčním článkem (B), výsledky jsou shrnuty v následující tabulce:

Napětí na článku (V)	Katodová proudová účinnost	Obsah O2 v
	(%)	Ch (% obj. ]
Článek A 3,3	85	4,5
Článek В 3,7	85	4,5

Aby se zjistil vliv „bublinového jevu“ na napětí na článku, byly články nejdříve otočeny o 45° a nakonec o 90° ze svislé roviny, takže anoda 10B nakonec zůstala ve vodo rovné poloze nad membránou 105. Pracovní vlastnosti článků v těchto polohách jsou shrnuty v následující tabulce:

Článek A

Článek В

Článek A

Článek В

Sklon (°]	Napětí na článku (V)	Katodová prou- Obsah O 2 v CI2
dová účinnost (%)	(% obj.)
45	3,3	85	4,4
45	3,65	85	4,4
vodorovný	3,3 ( η	85	4,3
vodorovný	3,6 (-)	85	4,5

(^x) Napětí na článku začalo pomalu stoupat a ustálilo se na hodnotě kolem 3,6 V (^xx) Napětí na článku skokově vzrostlo vysoko nad 12 V a elektrolýza byla proto přerušena

Z uvedených výsledků lze učinit následující závěry:

a) Při otáčení článků ze svislé do vodorovné polohy se vliv „bublinového jevu' na napětí na článku В snižuje, zatímco článek A je poměrně necitlivý, pravděpodobně v důsledku zanedbatelného „bublinového jevu“, což lze částečně vysvětlit podstatně nižším napětím na článku A ve srovnání s článkem B.

b) Po dosažení vodorovné polohy se pod membránou 105 začne shromažďovat vcdík, kterým je aktivní plocha katodového síta více a více izolována od iontového vedení proudu katodovým elektrolytem v referenčním článku B, zatímco ve zkoušeném článku A je tento jev podstatně méně výrazný. Uvedenou skutečnost lze vysvětlit tím, že hlavní část iontového vedení proudu probí há uvnitř membrány 105 a katoda má dostatek styčných bodů se skupinami vyměňu jícími ionty na povrchu membrány 105, což umožňuje vedení elektrického proudu.

Bylo zjištěno, že při zmenšování hustoty a množství styčných bodů mezi elektrodami a membránou IDo, to jest při nahrazování jemných anod 1081 a katod 114 stále hrubšími a hrubšími síty, se chování zkoušeného článku A stále více a více přibližovalo chování referenčního článku E. Pružně stlačitelná vrstva 113 kromě toho zajišťuje pokrytí povrchu membrány 1QS hustě rozloženými styčnými body na 90 % a často až na 98 °/o celé plochy membrány 105, dokonce i v případě podstatných odchylek rovinnosti a rovnoběžnosti tlačné desky 222 a anody 108.

Příklad 2

Zkoušený článek A byl za účelem srovnání otevřen a membrána 105 byla nahrazena podobnou membránou s nanesenou anodou a katodou. Anoda byla tvořena 80 ₍um silnou porézní vrstvou částeček ze směsi kysličníků ruthenia a titanu s poměrem 45 : : 55, které byly na povrch membrány 105 přitmeleny polytetrafluorethylenem. Katoda byla tvořena 50 ^m silnou porézní vrstvou částeček ze směsi platinové černě a grafitu o hmotnostním poměru 1 : 1, která byla к protilehlé ploše membrány 105 pritmelena rovněž polytetrafluorethylenem.

Článek byl uveden v činnost za přesně stejných podmínek jako v příkladu 1. Závislost mezi napětím na článku a stlačením pružně stlačitelné vrstvy 113 je znázorěna křivkou 2 na obr. 13. Je příznačné, že napětí na tomto článku se skutečně pevným elektrolytem je přibližně jen o 100 až 200 mV nižší než napětí na zkoušeném článku A za stejných pracovních podmínek.

Příklad 3

Aby se nečekané výsledky ověřily, byl zkoušený článek A upraven tak, že všechny anodové prvky vyrobené z titanu byly nahrazeny srovnatelnými prvky vyrobenými z oceli plátované niklem (anodová koncová deska 103 a výstupky 189] a čistého niklu (anoda 108, 1981). Jako· membrána 195 byla použita 0,3 mm silná fólie vyměňující ionty.

Jak anodovou, tak i katodovou komorou byla proháněna čistá, dvakrát destilovaná voda s měrným odporem přesahujícím hodnotu 200 000 Ohm . m. Na koncové desky článku se přivádělo zvyšující se napětí a začal procházet elektrický proud, což bylo doprovázeno vývinem kyslíku na niklové anodě 1081 a vývinem vodíku na niklové katodě 114. Po několika hodinách činnosti byla zjištěna následující závislost napětí na proudu;

35 Proudová hustota (A/m2)	38
Napětí na článku (V)	Pracovní teplota (°C)
3000	2,7	65
5000	3,5	65
10 000	5,1	65

Vodivost elektrolytu je zcela bezvýznamná, článek pracuje jako pravá soustava s pevným elektrolytem.

Při nahrazení jemných elektrodových sít anody 1081 a katody 114 hrubšími síty, to jest při zmenšení hustoty kontaktů mezi elektrodami a povrchem membrány 105 ze 100 bodů na cm² na 16 bodů na cm², došlo к výraznému vzestupu napětí článku, což je patrné z následující tabulky:

Proudová hustota [A/m²]

Napětí na článku (V)

Pracovní teplota (°C)

3000

5000

000

8,8

12,2

Je zřejmé, že hustotu styčných bodů mezi elektrodami a membránou 105 lze zvýšit různými opatřeními. Jemné elektrodové síto může být například pomocí plazmové trysky nastříkáno kovovými částicemi nebo kovový drát, jehož povrch je ve svém styku s membránou 105, může být zdrsněn regulovanou chemickou korozí, čímž se zvýší hustota styčných bodů. Konstrukce však musí být dostatečně ohebná, aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení kontaktů po celé ploše membrány 105, takže také pružný reakční tlak vyvozovaný pružně stlačitelnou vrstvou 113 na elektrody je rovnoměrně rozložen na všechny styčné body.

Elektrický styk v rozhraní mezi elektrodami a membránou 105 může být zlepšen zvětšením hustoty funkčních skupin vyměňujících ionty, nebo zmenšením reakční vá hy kopolymeru na povrchu membrány 105 ve styku s pružně stlačitelnou vrstvou 113 nebo vložením síta nebo částečkové elektrody. Tímto způsobem zůstanou zachovány vyměňovací vlastnosti diafragmové matrice a je možno zvýšit hustotu styčných bodů elektrod s oblastmi transportu iontů do membrány 105. Membrána 105 může být například vyrobena laminováním jedné nebo dvou tenkých vrstev o tloušťce v rozsahu 0,05 až 0,15 mm z kopolymeru s nízkou reakční váhou na povrch nebo povrchy silnější fólie o tloušťce v rozsahu 0,15 až 0,5 mm z kopolymeru s vyšší reakční váhou nebo váhou vhodnou pro optimalizování ohmického tiby tku a selektivity membrány 105.

Způsob a zařízení podle vynálezu lze různě obměňovat v rámci připojené definice předmětu vynálezu.

Claims (20)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob rozvádění elektrického proudu v elektrolyzéru po povrchu ohebné, porézní a propustné elektrody, která je v přímém styku s membránou elektrolytického článku, propustnou pro ionty, vyznačující se tím, že ohebná, porézní a propustná elektroda je přitlačována na povrch membrány propustné pro ionty pomocí elektricky vodivé, pružně stlačitelné vrstvy propustné pro elektrolyt a plyny, která na elektrodu působí pružnou silou v množině rovnoměrně rozložených styčných bodů a přenáší síly působící v jednotlivých styčných bodech bočně na sousední styčné body ve směru přímky v rovině pružné vrstvy.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující so tím, že pružně stlačitelná vrstva je tvořena propustnou kovovou tkaninou.
3. 3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že elektroda je tvořena vloženou vrstvou z elektricky vodivých a proti korozi odolných částeček, které jsou natmele-

   VYNÁLEZU ny na membráně nebo ve styku s membránou.
4. 4. Způsob podle bodů 1, 2 a 3, vyznačující se tím, že povrch elektrody, která je svým povrchem v množině bodů ve styku s povrchem membrány, je tvořen tenkým ohebným sítem z elektricky vodivého materiálu odolného proti korozi, které je posuvné vůči povrchu membrány a pružně stlačitelné vrstvě á je méně stlačitelné než tato vrstva.
5. 5. Způsob podle bodů 1, 2, 3 a 4, vyznačující se tím, že elektroda pružně stlačitelná proti membráně tvoří katodu elektrolytického článku.
6. 6. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že obě elektrody elektrolytického článku mají shodnou konstrukci a jsou opatřeny povrchem, který je s membránou v pružném přímém styku v množině bodů a je rovnoměrně přitlačován к povrchu membrány.
7. 7. Způsob podle bodu 1, vyznačující se

   2 3 7 3 1 5 tím, že protilehlá elektroda článku je tuhá a je opatřena povrchem, který je v přímém styku s membránou v množině bodů.
8. 8. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že povrch elektrody, který je v množině bodů v přímém styku s membránou, má hustotu těchto bodů nejméně 30 bodu na cm², přičemž poměr celkové styčné plochy elektrody s membránou k plose membrány je nejvýše 75 %.
9. 9. Způsob podle bodu 8, vyznačující se tím, že poměr celkové styčné elektrody s membránou k ploše membrány je v rozsahu 25 až 40 °/o.
10. 10. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že pružně stlačitelná vrstva propustná pro elektrolyt má mezi volným prostorem a celkovým prostorem zaujímaným stlačenou pružnou vrstvou poměr nejméně 50 %.
11. 11. Způsob podle bodu 10, vyznačující se tím, že poměr je v rozsahu 85 až 96 %.
12. 12. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že tlak stlačující pružnou vrstvu, je v rozsahu 5 kPa až 0,2 MPa.
13. 13. Elektrolyzér pro provádění způsobu podle bodů 1 až 12, vyznačující se tím, že sestává z pouzdra, ve kterém je uložena nejméně jedna sada elektrod sestávající z anody (7, 8, 1081) a katody (14, 114) oddělených membránou (5, 105) propustnou pro ionty, prostředků pro zavádění elektrolyzovaného elektrolytu, prostředků pro odvádění produktů elektrolýzy a prostředků pro· přívod elektrolyzujícího proudu, přičemž nejméně jedna z elektrod (7, 8, 1081, 14 114) je pomocí pružně stlačitelné vrstvy (13, 113), jejíž rozměry odpovídají ploše elektrody (7, 8, 1081, 14, 114), přitlačena k membráně (5, 105), přičemž pružně stlačitelná vrstva (13, 113) je s elektrodou (7, 8, 1081, 14, 114 j ve styku v množině rovnoměrně rozložených styčných bodů a má strukturu propustnou pro plyn u elektrolyt.
14. 14. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že pružně stlačitelná vrstva (13, 113) je kovová.
15. 15. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že pružně stlačitelná vrstva (13, 113) je tvořena tkaninou z kovového drátu vytvarovanou v záhyby.

    13. Elektrolyzér podle bodu 13 , vyznačuí-cí se tím, že pružně stlačitelná vrstva (13,

    113) sestává ze řad šroubovicových závitů (131) kovového drátu.
16. 17. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že nejméně jedna z elektrod (7, 8, 1031, 14, 114) článku má porézní strukturu propustnou pro elektrolyt a plyn a elektricky vodivý povrch, který je v množině bodů ve styku s povrchem membrány (5, 105).
17. 18. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že elektroda, jejíž povrch je v množině bodů ve styku s povrchem membrány (5, 105 j, je tvořena porézní a propustnou vrstvou částeček z elektricky vodivého materiálu odolného proti korozi, které jsou naneseny na povrch membrány (5, 105).
18. 19. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že na povrch elektrody (8, 1081, 14, 114], který je v množině bodů ve styku s povrchem membrány (5, 105), dosedá ohebné síto (132) z elektricky vodivého materiálu, které je posuvně uloženo na povrchu elektrody (8, 1081, 14, 114).
19. 20. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že obě elektrody (8, 1081, 14,

    114) mají shodnou konstrukci a tvoří plochy, které jsou v množině bodů ve styku s povrchem membrány (5, 105), na kterou jsou pružně a rovnoměrně přitlačeny.
20. 21. Elektrolyzér podle bodu 13, vyznačující se tím, že anoda (8, 1081) článku je tuhá a její povrch je v množině bodů ve styku s povrchem membrány (5, 105).