CZ302184B6 - Anoda pro elektrolytický proces typu se rtutovou katodou, zpusob její výroby a použití - Google Patents

Anoda pro elektrolytický proces typu se rtutovou katodou, zpusob její výroby a použití Download PDF

Info

Publication number
CZ302184B6
CZ302184B6 CZ20032613A CZ20032613A CZ302184B6 CZ 302184 B6 CZ302184 B6 CZ 302184B6 CZ 20032613 A CZ20032613 A CZ 20032613A CZ 20032613 A CZ20032613 A CZ 20032613A CZ 302184 B6 CZ302184 B6 CZ 302184B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
blades
anode
millimeters
cathode
chlorine
Prior art date
Application number
CZ20032613A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20032613A3 (cs
Inventor
Meneghini@Giovanni
Original Assignee
De Nora Elettrodi S.P.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by De Nora Elettrodi S.P.A. filed Critical De Nora Elettrodi S.P.A.
Publication of CZ20032613A3 publication Critical patent/CZ20032613A3/cs
Publication of CZ302184B6 publication Critical patent/CZ302184B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/53Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313Means to assemble electrical device
    • Y10T29/532Conductor
    • Y10T29/53204Electrode

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)

Abstract

Predmetem rešení je struktura anody clánku v chlór-alkalickém elektrolytickém procesu typu se rtutovou katodou pro prumyslovou elektrolýzu chloridu sodného. Anoda spocívá v rámu rozvádejícím proud a mrížkové matici z titanu nebo slitiny titanu nebo jiného ventilového kovu nebo slitiny ventilového kovu obsahující množství obecne rovnobežných cepelí (6) pripevnených k množství podpurných prvku napríklad prvku (7). Cepele mají tlouštku v rozmezí 0,2 až 1 milimetr a výšku v rozmezí 8 až 20 milimetru. Vzdálenost jedné cepele od druhé je v rozmezí 1,5 až 2,5 milimetru. Alespon hlavní svislé povrchy cepelí jsou opatreny elektrokatalytickým potahem pro uvolnování chlóru. Povrchy smerující ke rtutové katode cepelí jsou mechanicky obrobeny tak, aby vymezovaly rovinu mající toleranci menší nebo rovnu 0,2 milimetru.

Description

Anoda pro elektrolytický proces typu se rtuťovou katodou, způsob její výroby a použiti
Oblast techniky
Vynález se týká nového typu metalické struktury (kterou budeme dále nazývat mřížková matice) pro elektrochemické reakce uvolňující plyny a konkrétně pro anodické reakce s uvolňováním chlóru v článku se rtuťovou katodou pro elektrolýzu chloridu sodného za vzniku chloru a hydroxidu sodného. V rozsahu vynálezu je na jedné straně snížení spotřeby energie elektrolytického článku a na druhé straně snížení nákladů na obnovení elektrokatalytického potahu pro uvolňování chlóru, když se tento deaktivuje.
Dosavadní stav techniky
Výroba chlóru a hydroxidu sodného (chlor-alkalický prvek), přibližně 45 miliónů run chlóru ročně, se provádí v elektrolytických článcích různých druhů, mezi nimiž má elektrolytický článek se rtuťovou katodou zvláštní význam, jelikož představuje výrobu 12 miliónů tun chlóru ročně.
Na obr. 1 je načrtnuta typická struktura článku tohoto druhu, přičemž obsahuje železné pouzdro i, na jehož dně 2 plave rtuťový amalgám 3 vytvářející katodu. Anodu tvoří velký počet elektrod vytvarovaných jako mřížková matice 4 podpíraných pohyblivými rámy 5, přičemž je přednostně řízena mikroprocesory za účelem regulace mezery mezi póly, která se může během provozu měnit.
Jelikož se 12 miliónů tun chlóru za rok vyrábí v článcích za těchto průměrných provozních podmínek:
Proudová hustota: 10kA/m2
Napětí anoda/katoda: 4,05 V Faradická účinnost: 96 %
Spotřeba energie: 3185 kWh/t Cl2 spotřebuje tento druh technologie přibližně 38 miliónů MWh za rok.
Vezmeme-li v úvahu vysoké množství spotřebované energie a pokračující nárůst ceny elektřiny, tak technologie článků během let znatelně pokročila s cílem snížit spotřebu energie, která představuje nej významnější položku ve výrobních nákladech.
Mezi řadou technologických zlepšení, které se podílely na snížení spotřeby energie nejvíce, je třeba zdůraznit náhradu grafitových odtavných elektrod metalickými anodami: ty se typicky vyrábějí z titanu nebo z ventilového kovu, jsou potaženy elektrokatalytickým materiálem obecně založených na vzácných kovech a/nebo jejich oxidech. Tento typ anody, například popsaný v U.S. Patentu 3 711 385, je stále komerčně dostupný pod obchodní značkou DSA® firmy
De Nora Elettrodi S.p.A, Itálie.
Spočítá v metalické struktuře obsahující jeden rám a jednu mřížkovou matici, která se překrývá a oboustranně přivaří nebo jinak připevní; rám funguje jako mechanická podpěra a prvek rozvodu přímého elektrického proudu na povrch mřížkové matice, která je potažena elektrokatalytickou vrstvou specifickou pro reakci uvolňování chlóru a představuje anodicky aktivní povrch.
Geometrie mřížkové matice hraje velmi významnou roli s ohledem na účinnost procesu elektrolýzy a na spotřebu energie článku, protože deterministicky určuje jak jeho napětí, tak ťaradaickou účinnost. Napětí anoda/katoda článku vlastně lze spočítat, vyjádřeno ve voltech, pomocí vztahu:
- 1 CZ 302184 B6
U anoda/katoda - 3,15 + Kf x J, přičemž J je proudová hustota použitá pro provedení procesu elektrolýzy vyjádřená v kA/m2, výraz Kf (nebo „klíčový faktor“) zahrnuje všechny složky odporové povahy. Nejdůležitější faktory takových odporových složek, jmenovitě ohmický pokles ve struktuře anody, ohmický pokles v elektrolytu způsobený bublinkovým efektem a ohmický pokles v elektrolytu způsobený mezerou mezi póly, všechny závisejí na geometrii anody; jedním z hlavních cílů vynálezu je konkrétně minimalizovat druhé dva faktory.
Bublinkový efekt je mírou zvýšení ohmického odporu v elektrolytu kvůli bublinkám plynu vznikajícím na povrchu anody tvaru mřížkové matice a přerušujícím elektrickou spojitost v rámci elektrolytu jako takového. Konkrétně závisí bublinkový efekt hlavně na počtu a velikosti bublinek plynu, které se vytvářejí na povrchu anody tvaru mřížkové matice a usazují se v jejím bezprostředním okolí mezi anodou a katodou; dále závisí na rychlosti stupání bublinek a na rychlosti klesání elektrolytu zbaveného plynu.
Celkově závisí bublinkový efekt na aktuální proudové hustotě na povrchu anody (která určuje počet bublinek vznikajících za jednotku času), na geometrii mřížkové matice (která určuje poměr mezi stávajícím pracovním povrchem, na kterém se plyn uvolňuje, a promítnutým povrchem, stejně jako odpor proti vypouštění plynu) a na případných přídavných zařízeních určených pro vylepšení dynamiky kapalin. Konkrétně je prvním cílem tohoto vynálezu poskytnout geometrii mřížkové matice anody způsobující minimalizaci bublinkového efektu.
I bez přítomnosti bublinkového efektu je však ohmický pokles v elektrolytu přímo úměrný mezeře mezi póly, takže je velice důležité dát povrch anody tak blízko rtuťové katodě, jak je to jen možné, čímž se postupně nastavuje mezera mezi povrchy anody a katody. Je však nezbytné udržovat jistou mezní bezpečnost, aby se zabránilo dotyku rtuti některých bodů na povrchu anody, což by způsobilo zkrat. Z tohoto důvodu bude možné udržet tím menší mezeru mezi póly, čím bude struktura anody rovnější. Dále je cílem tohoto vynálezu poskytnout vzhledem k dosavadnímu stavu techniky geometrii mřížkové matice anody s vylepšenými rovinnými vlastnostmi.
V nejnovějších průmyslových článcích pracujících v ideálních podmínkách se v závislosti na velikosti článku, typu anody a systému nastavování mezery mezi póly článku, kterým je článek vybaven, Kf běžně nachází mezi 0,065 a 0,085 V m2/kA, přičemž:
~ 0,0070 - 0,0080 V m2/kA připadá na ohmického pokles na struktuře anody.
~ 0,0310 - 0,0410 V m2/kA připadá na bublinkový efekt v souvislosti s povrchem anody.
~ 0,0270 - 0,0360 V m2/kA připadá na ohmický pokles v elektrolytu jakožto funkci mezery mezi póly.
Jinak řečeno přibližně 10 % připadá na strukturu anody, přibližně 50% na bublinkový efekt a zbývajících 40 % na mezeru mezi póly.
Pro daný článek a dané podmínky výroby je tedy minimální dosažitelné Kf vlastností anody, ve velké míře odpovídá vlastnostem mřížkové matice (řádově přibližně 90 %), protože závisí na Šířce oblasti ovlivněné bublinkovým efektem a na rovnosti mřížkové matice samotné.
Z tohoto důvodu byla vzhledem k zavedení metalických anod mřížková matice předmětem několika vynálezů, mezi nimiž připomeňme pro jejich důležitost v průmyslu následující:
- Citovaná metalická anoda U.S. Patentu 3 711 385, která v raných průmyslových provedeních obsahovala mřížkovou matici vyrobenou z ok nebo běžněji z množství titanových prutů o průměru přibližně 3 mm a rozteči 4,5 mm, rovnoběžně rozložených a nesených na rámu přivádějícím
-2CZ 302184 B6 proud, který byl vyroben z obdélných titanových vodičů. Přestože představovala v době svého uvedení významný úspěch, měla tato konfigurace některá velká omezení jednak kvůli bublinkovému efektu, jednak kvůli efektu stínění prutů na povrchu katody, s následnými potížemi cirkulace elektrolytu a vypouštění plynu při provozu s vysokými proudovými hustotami a se sníženou mezerou mezi póly. Nej lepší známé průmyslové výsledky tohoto typu anody, běžně známé jako „Rod type anodě“ (,Anoda prutového typu“), provozované při 10 kA/m2, jsou následující:
Napětí anoda/katoda: Kf
Faradická účinnost: Spotřeba energie:
4,00 V
0,085 V nr/kA ~ 96 %
3146 kWh/t Cl2
S cílem překonat tyto nevýhody uvádí U.S. Patent 4 263 107 hydrodynamické přepážky připevněné na homí části mřížkové matice, které vytvářejí konvektivní proudy pro snížení bublinkové15 ho efektu, zlepšení dynamiky tekutiny a zajištění efektivní obnovy elektrolytu.
Stínící efekt prutů byl následně snížen ve vynálezu podle U.S. Patent 4 364 811, podle kterého byla mřížková matice vyrobená z obdélných pruhů přibližně 1,5 mm tlustých, 5 mm širokých a s mezerami 4,0 mm, kterým se říká čepele, uspořádaných svisle vzhledem ke katodě, pripevně20 na k rámu podle dosavadního stavu techniky. Nejlepší známé průmyslové výsledky tohoto typu anody provozované při 10 kA/m2 jsou následující:
Napětí anoda/katoda: Kf
Faradická účinnost: Spotřeba energie:
3,90 V
0,075 V m2/kA ~ 96 %
3067 kWh/t Cl2
Ještě lepších výsledků bylo dosaženo připevněním hydrodynamických prostředků podle U.S. Patentu 4 263 107 k mřížkové matici vyrobené z trojúhelníkových pruhů s jejich vrcholem smě30 řujícím ke rtuťové katodě, jak uvádí italský patent 1 194 397. Tato nová konfigurace, ve které mají trojúhelníkové pruhy typické rozměry 2,2 mm na základně, 3,7 mm na výšku, zakulacení vrcholu s poloměrem 0,5 mm a roztečí (kterou je myšlena vzdálenost mezi osami dvou sousedních pruhů) 3,5 mm, přinesla důležité snížení bublinkového efektu a stínictho efektu na prutech a citelné vylepšení dynamiky tekutiny.
Nej lepší známé průmyslové výsledky tohoto typu anody, stále komerčně vyráběného firmou DeNora Elettrodi S.p.A pod obchodní značkou RUNNER®, provozované při 10 kA/m“, jsou následující:
Napětí anoda/katoda: 3,80 V
Kf 0,065 V m2/kA
Faradická účinnost: ~ 96 %
Spotřeba energie: 2988 kWh/t Cl2
Alternativní řešení navrhuje U.S. Patent 5 589 044, který uvádí rám stejný jako předchozí, připevněný na mřížkovou matici vyrobenou z více obdélných pruhů a zvláštním způsobem uspořádanou se záměrem zvýšit stávající povrch vzhledem ke svislým stěnám a snížit efekt setrvávání bublinek na povrchu naproti katodě. Přestože jsou výsledky tohoto druhu mřížkové matice lepší, než výsledky získané mřížkovou maticí podle U.S. Patent 4 364 811, zůstávají stále za výsledky dosaženými s mřížkovou maticí podle IT 1 194 397.
-3CZ 302184 B6
Výše popsané konfigurace mřížkové matice dosavadní techniky, různě ve smyslu hydrodynamických vlastností, bublinkového efektu a stínícího efektu na katodě, mají však společné dva různé znaky:
- celková rovnost povrchu anody se komplikuje skutečností, že tolerance vzhledem k více prvkům tvořícím mřížkovou matici (prutům, čepelím nebo pruhům) a ke svarům potřebným k jejich připevnění krámu přidávají na tolerancích vzhledem rámu samotnému. Pro všechny mřížkové matice dosavadního stavu techniky jsou typické tolerance pro povrch anody v rozsahu od 0,5 do 1 mm, přestože vycházejí z celkem kontrolovaného a promyšleného (a tedy drahého) obrábění,
- obnova katalytických vlastností opotřebených elektrodových struktur (která se musí opakovat v cyklech v rozsahu od 2 do 5 let v závislosti na provozních podmínkách podniku) zahrnuje složité a velmi nákladné opracování spočívající v odstranění opotřebovaného potahu mechanickými (pískování) a chemickými (leptání) prostředky, které často způsobí mechanické vady; v někte15 rých případech je tedy předtím (nebo potom), než se provede nové potažení katalyzátorem, nutné další opracování pro obnovení rovnosti mřížkové matice. Výkony znovu aktivované anody nejsou nikdy úplně stejné, jako u nově vyrobené anody, jednak protože není obnovená rovnost nikdy dokonalá, jednak protože odstranění opotřebovaného potahu nemůže být někdy dokončeno, nebo protože materiál tvořící samotnou mřížkovou matici podstupuje morfologické změny, které nejsou zcela vratné. Nakonec je nutné odstranit veškerý elektrokatalytický potah, i když je spotřebovaná jenom jeho část, aby se znovu získala celková provozuschopnost aktivního povrchu. To zahrnuje citelnou a zbytečnou spotřebu látky obsahující velice drahé vzácné kovy, jako je ruthenium, iridium, platina atd.
Podstata vynálezu
Cílem tohoto vynálezu je poskytnout novou konfiguraci mřížkové matice, která umožňuje překonat problémy dosavadního stavu techniky vyplývající z bublinkového efektu, dynamiky tekutiny, rovnosti povrchu anody, nevýhod spojených s reaktivací opotřebovaných prvků.
Tohoto cíle je dosaženo anodou pro uvolňování chlóru v chlór-alkalickém elektrolytickém procesu typu se rtuťovou katodou, spočívající v rámu rozvádějícím proud a mřížkové matici z titanu nebo slitiny titanu nebo jiného ventilového kovu nebo slitiny ventilového kovu obsahující množ35 ství obecně rovnoběžných čepelí připevněných k množství podpůrných prvků, jejíž podstatou je, že čepel mají tloušťku v rozmezí 0,2 až 1 milimetr a výšku v rozmezí 8 až 20 milimetrů, přičemž vzdálenost jedné čepele od druhé je v rozmezí 1,5 až 2,5 milimetru, kde alespoň hlavní svislé povrchy čepelí jsou opatřeny elektrokatalytickým potahem pro uvolňování chlóru a kde povrchy směřující ke rtuťové katodě čepelí jsou mechanicky obrobeny tak, aby vymezovaly rovinu mající toleranci menší nebo rovnu 0,2 milimetrů.
Ve výhodném provedení mají čepele tloušťku v rozmezí 0,3 až 0,5 milimetru. V dalším výhodném provedení obsahuje homí povrch mřížkové matice hydrodynamické prostředky pro vytváření konvektivních proudů. V dalším výhodném provedení jsou podpůrné prvky tvořeny pruty.
V dalším výhodném provedení mají čepel výšku 12 milimetrů, mezera mezi dvěma sousedícími čepelemi je 2,0 milimetry a podpůrné prvky jsou pruty s průměrem v rozmezí 2 až 3 milimetry pravoúhle připevněné k hornímu povrchu čepelí. V dalším výhodném provedení je množství čepelí připevněno k množství podpůrných prvků přivařením. V dalším výhodném provedení se čepele aktivují elektrokatalytickým potahem, mřížková matice se montuje na rám a povrch mříž50 kové matice naproti rtuťové katodě se koncově mechanicky opracovává pro zajištění rovnosti povrchu.
Dále je tohoto cíle dosaženo způsobem, kde mechanické opracování je zbroušení. Výhodně se při reaktivaci výše uvedené anody mechanicky odstraní části čepelí, na nichž je elektrokatalytický potah opotřebovaný. Výhodně se mechanické odstranění provede zbroušením.
-4CZ 302184 B6
Dále je tohoto cíle dosaženo použitím výše uvedené anody v článku chloridu sodného se rtuťovou katodou pro výrobu chlóru.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje io obr. 1 náčrtek typické struktury článku, obr. 2 axonometrický řez mřížkovou maticí anody.
Příklady provedení vynálezu
Mřížková matice anody obsahuje větší množství Čepelí 6 z ventilového kovu, například ryzího nebo slitinového titanu, obecně vzájemně rovnoběžných, pravoúhle umístěných na více podpůrných prvcích, například prutech 2, přednostně vyrobených ze stejného ventilového kovu jako čepele 6; na těch je přednostně nanesen elektrokatalytický potah specifický pro uvolňování chlóru. V upřednostňovaném provedení se elektrokatalytický potah nanese přinejmenším na svislé stěny čepelí, nebo přinejmenším na jejich část. Elektrokatalytický potah se nanese pouze na část povrchu mřížkové matice, nebo na její celý povrch, jakje v oboru známo.
Mřížková matice podle tohoto vynálezu musí být upevněna buď na novém, nebo na použitém rámu, který má funkci mechanické podpory a vedení/rozvádění proudu na samotnou mřížkovou matici. Velikost nové mřížkové matice se může lišit podle rozměrů rámu, ke kterému se má připevnit, a podle rozměrů článku, ve kterém se má instalovat. Pouze pro příklad předpokládá typ rámu podle dosavadního stavu techniky použití povrchů mřížkové matice přibližně 700 mm x
800 mm. Tloušťka čepelí 6 se nachází v rozmezí 0,2 až 1 mm a zvláště upřednostňovaná hodnota je 0,3 až 0,5 mm. Výška čepelí se nachází v rozmezí 8 až 20 mm, přednostně je 12 mm. Mezera mezi dvěma sousedními čepelemi se nachází v rozmezí 1,5 až 2,5 mm a přednostně je 2,0 mm. V jednom provedení jsou pro mřížkovou matici s povrchem 700 mm x 800 mm čepele 6 spojeny pomocí 4 titanových prutů $ průměrem 2 až 3 mm pravoúhle přivážených k jejich horní části, které působí jako podpůrné prvky 7. Počet, rozměry a povaha podpůrných prvků 7 se však může lišit v závislosti na rozměrech mřížkové matice, typu rámu přivádějícím proud a jiných důvodech spojených s parametry postupu.
Uváděná konfigurace se ukázala jako překvapivě efektivní ve smyslu minimalizace bublinkového
4o efektu a zlepšení dynamiky tekutiny. Navíc má konkrétní geometrie čepelí kladný vliv na rovnost elektrody, což zároveň vyřazuje potřebu pokračovat v drahých a škodlivých reaktivacích. Vlastně:
- Konkrétní typ mřížkové matice s dlouhými a navzájem oddělenými čepelemi katalyticky akti45 vovanými na svislých stěnách umožňuje po sestavení a aktivaci zbroušení svého povrchu. Jinými slovy, místo aby se přidávala tolerance rámu, prvků tvořících mřížkovou matici a příslušných svarů, které určují celkovou toleranci, je nyní možné sestavit předem aktivovanou mřížkovou matici na rámu a pokračovat celkovým zbroušením (nebo jiným odpovídajícím mechanickým opracováním) povrchu, který má být naproti katodě, s celkovými tolerancemi, které nepřesahují
0,2 mm (±0,1 mm). To umožňuje udržení podstatně zmenšených mezer mezi póly bez rizika nebezpečného a destruktivního místního zkratu. Popisovaný postup způsobuje obroušení materiálu čepele s vyloučením katalytického potahu na povrchu naproti rtuťové katodě (odpovídající tloušťce čepelí). Toto vyloučení nezpůsobuje problém, protože efektivní katalytický potah je vlastně právě ten, který je nanesen na svislých stěnách čepelí.
5CZ 302184 B6
- Délka čepelí dává vzniknout skutečnosti, že pouze část aktivovaného svislého povrchu představuje aktivní pracovní povrch, a tedy pouze část katalytického potahuje vystavena opotřebování; jakmile se část potahu, představující několik málo milimetrů čepele, opotřebuje, tak místo vystavení anody opětné aktivaci, se všemi výše uvedenými nevýhodami, stačí pokračovat novým broušením, které odstraní opotřebovanou část. Tento postup způsobí citelné úspory v elektrokatalytickém potahu a výrazné snížení doby obrábění, přičemž se konkrétně předpokládá, že se může opakovat více než jednou, výsledkem čehož je trvající zvýšení celkové životnosti anody, výrazně snížené náklady na obrábění a téměř neměnné napětí článku anoda/katoda během celého pracovního cyklu anody.
Při proudové hustotě 10 kA/m2 dává mřížková matice 700 mm x 800 mm s výše uvedenými upřednostňovanými rozměry (čepele 12 mm vysoké, 0,3 mm tlusté, 2,0 mm od sebe) připevněná k hydrodynamickým prostředkům pro vytváření konvektivních proudů uvedeným v U.S. Patentu 4 263 107 následující výsledky:
Napětí anoda/katoda: Kr
Faradická účinnost: Spotřeba energie:
3,60 V
0,045 V nr/kA ~ 96 %
2832 kWh/tCl?
s celkovými energetickými úsporami přibližně 150 kWh/t Cl2 ve srovnání s nejlepšími výkony elektrody RUNNER® a přibližně 250 kWh/t CL ve srovnání s čepelovými anodami dosavadního stavu techniky (podle údajů uvedených v U.S. Patentu 4 364 811). Aniž bychom si přáli svázat tento vynález s jakoukoliv konkrétní teorií, naprosto překvapivé výkony leze vysvětlit následujícími hypotetickými důvody:
- Naproti rtuti je povrch čepele níže: podle příkladu vynálezu 0,3 mm oproti 1,5, respektive 0,5 mm mřížkové matice U.S. Patentu 4 364 811 a elektrody RUNNER® v jejich průmyslových provedeních; tento faktor umožňuje přímé snížení setrvávání bublinek na části povrchu anody naproti katodě, čímž zlepšuje faradickou účinnost při minimální mezeře mezi póly.
- Dosahuje se nižšího ohmického poklesu v elektrolytu, protože se může udržovat menší mezera mezí póly, vzhledem k lepší rovnosti povrchu mřížkové matice vymezené podélnými Částmi čepelí, které jsou naproti katodě, s maximální tolerancí 0,2 mm oproti 0,5 až 1 mm dosažitelnému v nej lepších případech s mřížkovými maticemi podle dosavadního stavu techniky.
- Najedné straně se poskytuje větší stávající povrch anody zvýšením počtu čepelí na jednotku promítajícího se povrchu (rozteč mřížky 2,3 mm podle uvedeného příkladu oproti 3,5 až 4,0 mm podle dosavadního stavu techniky), na druhé straně snížením efektu setrvávání bublinek, který tento faktor ovlivňuje také.
- Vylepšená dynamika tekutiny vzhledem k výšce čepelí: 12 mm podle příkladu oproti typickým 5,0, respektive 3,7 mm na mřížkových maticích podle U.S. Patentu 4 364 811 a 1T 1 194 397 (RUNNER®). Zvýšení výšky umožňuje vznik účinného „komínového efektu“ s rychlým obnovováním elektrolytu na povrchu elektrody a další snížení bublinkového efektu vzhledem k vyšší rychlosti stoupání bublinek.

Claims (10)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    5 1. Anoda pro uvolňování chlóru v chlór-alkalickém elektrolytickém procesu typu se rtuťovou katodou, spočívající v rámu rozvádějícím proud a mřížkové matici z titanu nebo slitiny titanu nebo jiného ventilového kovu nebo slitiny ventilového kovu obsahující množství obecně rovnoběžných čepelí připevněných kmnožství podpůrných prvků, vyznačující se tím, že čepele mají tloušťku v rozmezí 0,
  2. 2 až 1 milimetr a výšku v rozmezí 8 až 20 milimetrů, přičemž io vzdálenost jedné čepele od druhé je v rozmezí 1,5 až 2,5 milimetru, kde alespoň hlavní svislé povrchy čepelí jsou opatřeny elektrokatalytickým potahem pro uvolňování chlóru a kde povrchy směřující ke rtuťové katodě čepelí jsou mechanicky obrobeny tak, aby vymezovaly rovinu mající toleranci menší nebo rovnu 0,2 milimetrů.
    15 2. Anoda podle nároku 1, vyznačující se tím, že čepele mají tloušťku v rozmezí 0,3 až 0,5 milimetru.
  3. 3- Anoda podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že homí povrch mřížkové matice obsahuje hydrodynamické prostředky pro vytváření konvektivních proudů,
  4. 4. Anoda podle jednoho z nároků taž3, vyznačující se tím, že podpůrné prvky jsou tvořeny pruty.
  5. 5. Anoda podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že čepele mají výšku
    25 12 milimetrů, mezera mezi dvěma sousedícími čepelemi je 2,0 milimetry a podpůrné prvky jsou pruty s průměrem v rozmezí 2 až 3 milimetry pravoúhle připevněné k hornímu povrchu čepelí.
  6. 6. Anoda podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že množství čepelí je připevněno k množství podpůrných prvků přivařením.
  7. 7. Způsob výroby anody podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že čepele se aktivují elektrokatalytickým potahem, mřížková matice se montuje na rám a povrch mřížkové matice naproti rtuťové katodě se koncově mechanicky opracovává pro zajištění rovnosti povrchu.
  8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že mechanické opracování je zbroušení.
  9. 9. Způsob reaktivace anody podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že
    40 části čepelí, na nichž je elektrokatalytický potah opotřebovaný, se mechanicky odstraní.
  10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že mechanické odstranění se provede zbroušením.
    45 11. Použití anody podle nároků 1 až 6 v článku chloridu sodného se rtuťovou katodou pro výrobu chlóru.
CZ20032613A 2001-03-27 2002-03-27 Anoda pro elektrolytický proces typu se rtutovou katodou, zpusob její výroby a použití CZ302184B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT2001MI000643A ITMI20010643A1 (it) 2001-03-27 2001-03-27 Struttura anodica per celle elettolitiche a catodo di mercurio

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20032613A3 CZ20032613A3 (cs) 2004-01-14
CZ302184B6 true CZ302184B6 (cs) 2010-12-01

Family

ID=11447372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20032613A CZ302184B6 (cs) 2001-03-27 2002-03-27 Anoda pro elektrolytický proces typu se rtutovou katodou, zpusob její výroby a použití

Country Status (15)

Country Link
US (1) US7214296B2 (cs)
EP (1) EP1373601B1 (cs)
AT (1) ATE346966T1 (cs)
BR (1) BR0208437B1 (cs)
CZ (1) CZ302184B6 (cs)
DE (1) DE60216430T2 (cs)
ES (1) ES2275861T3 (cs)
HU (1) HU229644B1 (cs)
IL (2) IL157051A0 (cs)
IT (1) ITMI20010643A1 (cs)
MX (1) MXPA03008797A (cs)
PL (1) PL369501A1 (cs)
PT (1) PT1373601E (cs)
RU (1) RU2280105C2 (cs)
WO (1) WO2002077326A2 (cs)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20022382A1 (it) * 2002-11-11 2004-05-12 De Nora Elettrodi Spa Elettrodi per elettrometallurgia
US20070255126A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Moberg Sheldon B Data communication in networked fluid infusion systems
NZ564225A (en) * 2007-12-10 2009-10-30 Printer Ribbon Inkers Pri Ltd A hydrogen generator utilising a series of spaced apart plates contained within an enclosure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022679A (en) * 1973-05-10 1977-05-10 C. Conradty Coated titanium anode for amalgam heavy duty cells
US4263107A (en) * 1979-05-03 1981-04-21 Oronzio De Nora Impianti Elettrochimici S.P.A. Electrolytic apparatus and process

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022679A (en) * 1973-05-10 1977-05-10 C. Conradty Coated titanium anode for amalgam heavy duty cells
US4263107A (en) * 1979-05-03 1981-04-21 Oronzio De Nora Impianti Elettrochimici S.P.A. Electrolytic apparatus and process

Also Published As

Publication number Publication date
PL369501A1 (en) 2005-04-18
ES2275861T3 (es) 2007-06-16
US7214296B2 (en) 2007-05-08
ITMI20010643A1 (it) 2002-09-27
MXPA03008797A (es) 2004-02-12
US20040074765A1 (en) 2004-04-22
DE60216430T2 (de) 2007-09-27
EP1373601A2 (en) 2004-01-02
DE60216430D1 (de) 2007-01-11
HUP0303626A3 (en) 2011-04-28
WO2002077326A2 (en) 2002-10-03
BR0208437B1 (pt) 2012-08-21
ATE346966T1 (de) 2006-12-15
EP1373601B1 (en) 2006-11-29
RU2280105C2 (ru) 2006-07-20
PT1373601E (pt) 2007-02-28
IL157051A0 (en) 2004-02-08
BR0208437A (pt) 2004-03-30
CZ20032613A3 (cs) 2004-01-14
ITMI20010643A0 (it) 2001-03-27
WO2002077326A3 (en) 2003-10-16
IL157051A (en) 2007-10-31
HUP0303626A2 (hu) 2004-01-28
HU229644B1 (en) 2014-03-28
RU2003131335A (ru) 2005-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lohrberg et al. Preparation and use of Raney-Ni activated cathodes for large scale hydrogen production
US4029566A (en) Electrode for electrochemical processes and method of producing the same
US5725744A (en) Cell for the electrolysis of alumina at low temperatures
AU2014247022B2 (en) Electrolytic cell for metal electrowinning
US4134806A (en) Metal anodes with reduced anodic surface and high current density and their use in electrowinning processes with low cathodic current density
EP0102099B1 (de) Vertikal angeordnete Plattenelektrode für gasbildende Elektrolyseure
CZ302184B6 (cs) Anoda pro elektrolytický proces typu se rtutovou katodou, zpusob její výroby a použití
RU2086710C1 (ru) Электрод для электролиза, способ изготовления электрода и электролизер
US3318792A (en) Mercury cathode cell with noble metaltitanium anode as cover means
EP1654401B1 (en) Metal electrowinning cell with electrolyte purifier
KR860001501B1 (ko) 전극소자 및 그 제조방법
US3254015A (en) Process for treating platinum-coated electrodes
US4179289A (en) Electrode for electrochemical processes and method of producing the same
RU2698162C2 (ru) Перфорированный металлический инертный анод для получения алюминия электролизом расплава
US3944479A (en) Anode base structure
JPH0741980A (ja) 電解用電極
US3431193A (en) Electrolyzer for a simultaneous production of chlorine and alkaline carbonates
US3109796A (en) Method of operating mercury cathode cells
CN117071047A (zh) 一种电沉积阳极、系统和电沉积阳极金属的补充方法
JP2021530619A (ja) ニッケル電極の性能を改善する方法
JPH05222591A (ja) 電解用電極およびその製造方法
JPS61117299A (ja) 電気めつき用アノ−ド通電体の損傷防止方法
CS211155B1 (cs) Bipolární elektroda
JP2015501880A (ja) 金属の電気めっき加工のための水平な電解槽の陽極構造
EP0613504A1 (en) CELL FOR ELECTROLYSIS OF ALUMINUM, PREFERABLY AT LOW TEMPERATURE.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20150327