DD209853C4 - Electrolysis cell and seal for an electrolytic cell - Google Patents
Electrolysis cell and seal for an electrolytic cellInfo
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Description
Berlin, den 2,9.1983Berlin, 2,9,1983
62 508/17/3762 508/17/37
Elektrolysezelle und Dichtung für eine Elektrolysezelle Anwendungsgebiet der Erfindung Electrolysis cell and gasket for an electrolytic cell Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle und eine Dichtung zum Einsatz in einer Elektrolysezelle«The invention relates to an electrolysis cell and a seal for use in an electrolysis cell «
Es ist bekannt, daß Elektrolysezellen as einer Vielzahl von Anoden und Katoden bestehen, wobei jede Anode von der ent» sprechenden Katode durch ein Trennelement getrennt ist, welches die Elektrolysezelle in eine Vielzahl von Anoden- und Katodenräumen unterteilt* Die Anodenräume einer solchen Zelle sind mit Elementen zur Zuführung von Elektrolyt in die Zelle versehen, vorzugsweise von einem gemeinsamen Sammelrohr, und mit Elementen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte aus der Zelle« Ebenso sind die Katodenräume der Zelle mit Elementen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte aus der Zelle und wahlweise mit Elementen zur Zuführung von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit in die Zelle versehen«It is known that electrolytic cells consist of a plurality of anodes and cathodes, each anode being separated from the corresponding cathode by a separator which divides the electrolytic cell into a plurality of anode and cathode compartments Elements for supplying electrolyte into the cell, preferably from a common manifold, and with elements for removing the electrolysis products from the cell. Also, the cathode compartments of the cell are equipped with elements for removing the electrolysis products from the cell and optionally with elements for supplying water or another liquid into the cell. "
Das Trennelement in der Elektrolysezelle kann eine flüssigkeitsdurchlässige Membran sein, die es dem Elektrolyten erlaubt, von den Anodenräumen in den Katodenraum der Zelle zu fließen, oder es kann eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige Membran sein, die ionisch durchlässigkeitsselektiv 1st, beispielsweise kationendurchläeeigkeitsselektiv, und die den selektiven Strom von ionischen SpeziesThe separator in the electrolysis cell may be a liquid-permeable membrane which allows the electrolyte to flow from the anode compartments into the cathode compartment of the cell, or it may be a substantially liquid-impermeable membrane which is ionic permselective, for example cation permeation selective, and selective Stream of ionic species
2.9.1983 - 2 - 52 508/17/372.9.1983 - 2 - 52 508/17/37
zwischen den Anodenräumen und den Katodenräumen der Zelle ermöglicht.between the anode compartments and the cathode compartments of the cell.
Derartige Elektrolysezellen können beispielsweise bei der Elektrolyse von wäßrigen Alkalimetallchloridlösungen eingesetzt werden. Wenn eine solche Lösung in einer Elektrolysezelle mit ourchlässiger Membran elektrolysiert wird, wird die Lösung den Anodenräumen der Zelle zugeführt, Chlor,das im Elektrolysevorgang produziert wird, wird aus den Anodenräumen der Zelle entfernt, die Alkalimetallchlorxdlösung passiert die Membranen, und Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid, aie durch die Elektrolyse erzeugt werden, werden in Form einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallchlorid und Alkalimetallhydroxid entfernt. Wenn eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung in einer Elektrolysezelle mit undurchlässiger Membran elektrolysiert wird, die eine kationendurchläasigkeitsselektive Membran oder Scheidewand enthält, wird die Lösung den Anodenräumen der Zelle zugeführt, und das bei der Elektrolyse erzeugte Chlor und die erschöpfte Alkalimetallchloridlösung werden aus den Anodenräumen entfernt, Alkalimetallionen werden durch die Scheidewände in die Katodenräume der Zelle transportiert, denen Wasser oder verdünnte Alkalimetallhydroxidlösung zugeführt werden kann, und der durch die Reaktion der Aikalimetallhydroxldionen mit den Hydroxylionen erzeugte Wasserstoff und die Alkalimetallhydroxidlösung werden aus den Karodenräumen der Zelle entfernt.Such electrolysis cells can be used for example in the electrolysis of aqueous alkali metal chloride solutions. When such a solution is electrolyzed in an electrolytic cell having an impermeable membrane, the solution is supplied to the anode compartments of the cell, chlorine produced in the electrolysis process is removed from the anode compartments of the cell, the alkali metal chloroxyd solution passes through the membranes, and hydrogen and alkali metal hydroxide, aie produced by the electrolysis are removed in the form of an aqueous solution of alkali metal chloride and alkali metal hydroxide. When an aqueous alkali metal chloride solution is electrolyzed in an impermeable membrane electrolytic cell containing a cation permselective membrane or septum, the solution is fed to the anode compartments of the cell and the chlorine produced during the electrolysis and the spent alkali chloride solution are removed from the anode compartments, alkali metal ions are allowed to pass through the partitions are transported into the cathode compartments of the cell to which water or dilute alkali metal hydroxide solution can be added, and the hydrogen and the alkali metal hydroxide solution generated by the reaction of the alkali metal hydroxide ions with the hydroxyl ions are removed from the cell's cell walls.
Elektrolysezellen des beschriebenen Typs können besonders bei der Herstellung von Chlor und Natriumhydroxid dreh die Elektrolyse von wäßriger Natriumchloridlösung eingesetzt werden.Electrolysis cells of the type described can be used particularly in the production of chlorine and sodium hydroxide rotary electrolysis of aqueous sodium chloride solution.
2.9.1983 - 3 - 62 508/17/372.9.1983 - 3 - 62 508/17/37
Es ist eine ganze Reihe unterschiedlicher Ausführungen von Elektrolysezellen bekannt. Beispielsweise können Elektrolysezellen des Filterpressentyps eine ganze Reihe von einander abwechselnden Anoden und Katoden haben, beispielsweise fünfzig Anoden, die sich rait fünfzig Katoden abwechseln, aber die Zelle kann sogar eine noch größere Zahl von Anoden und Katoden aufweisen, beispielsweise bis zu einhundertundfünfzig einander abwechselnde Anoden und Kataden.There is a whole series of different designs of electrolysis cells known. For example, filter press type electrolytic cells may have a whole series of alternating anodes and cathodes, for example fifty anodes alternating with fifty cathodes, but the cell may even have an even greater number of anodes and cathodes, for example up to one hundred and fifty alternating anodes and cathodes Kataden.
Derartige Elektrolysezellen können eine Vielzahl von Dichtungen enthalten. Beispielsweise können in einer Elektrolysezelle des Filterpressentyps eine oder mehrere Dichtungen zwischen aneinander grenzenden Anoden und Katoden angeordnet sein und dazu dienen, die Anoden und Katoden elektrisch gegeneinander zu isolieren, und sie können auch dazu dienen, Abstände in der Zelle zu schaffen, um die Anoden- und Katodenräurae zu bilden.Such electrolysis cells may contain a variety of seals. For example, in a filter press type electrolytic cell, one or more seals may be disposed between adjacent anodes and cathodes and serve to electrically isolate the anodes and cathodes from each other, and may also serve to create gaps in the cell to prevent the anode and cathode. and Katodenräurae form.
Bei solchen Elektrolysezellen und besonders bei Elektrolysezellen des Filterpressentyps, die eine große Zahl von Dichtungen aufweisen, können bei der Montage der Zelle Schwierigkeiten dahingehend auftreten, daß die Dichtungen genau positioniert und in ihrer Stellung gehalten werden, wenn зіе höherem Druck ausgesetzt sind. Außerdem kann während der Nutzung der Zelle die Tendenz bestehen, daß d:.e Dichtungen rutschen, wodurch sich dann die Gefahr des Austritts der Elektrolytflüssigkeit aus der Zelle ergibt.In such electrolysis cells, and particularly in filter press-type electrolysis cells having a large number of seals, difficulties can arise in assembling the cell in that the seals are accurately positioned and held in position when exposed to higher pressure. In addition, during use of the cell there may be a tendency for the seals to slip causing the risk of electrolyte leakage from the cell.
Bekannt ist die US-PS 4 175 025, in der eine Methode zur Abdichtung einer Membran gegenüber Dichtungen, bezogen auf Plast rahmen, beschrieben wird, bei welcher in einer Elek-US Pat. No. 4,175,025 is known, in which a method for sealing a diaphragm with respect to seals, based on plastic, is described, in which an electric motor is used.
2.9.1983 - 4 - 62 508/17/372.9.1983 - 4 - 62 508/17/37
trolysezelle des Filterpressentyps eine Scheidewand gebildet wird, die zwischen angrenzende Rahmen paßt, wobei die Scheidewand eine wirksame Oberfläche hat, die größer als die der Rahmen ist. In der Zelle führt eine Aussparung in einem der Rahmen um den Umfang des Rahmens, und in die Aussparung paßt eine Dichtung, die gegen den angrenzenden Rahmen stößt, um die Scheidewand in Stellung zu halten«The filter press type trolysis cell forms a septum which fits between adjacent frames, the septum having an effective surface area greater than that of the frames. Inside the cell, there is a recess in one of the frames around the circumference of the frame, and in the recess fits a seal which abuts against the adjoining frame to hold the partition in position. "
Bei einem anderen Ausfuhrungsbeispiel kann jeder der aufeinanderfolgenden Rahmen eine Umfangsnut haben, und in jede Nut wird eine Dichtung eingepaßt, wobei die Scheidewand zwischen den Dichtungen in benachbarten Nuten eingeklemmt wird.In another embodiment, each of the successive frames may have a circumferential groove, and a seal is fitted in each groove, the septum being clamped between the seals in adjacent grooves.
Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Mängel der bekannten technischen Lösungen zu vermeiden.The aim of the invention is to avoid the aforementioned shortcomings of the known technical solutions.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrolysezelle und eine Dichtung in einer Elektrolysezelle zu schaffen, bei der während der Montage der Zelle und ihrer Nutzung dia Dichtung leicht montiert und in einer festgelegten Position gehalten werden kann.The object of the invention is to provide an electrolytic cell and a seal in an electrolytic cell, in which during assembly of the cell and its use dia seal can be easily mounted and held in a fixed position.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Elektrolysezelle geschaffen, die aus wenigstens einer Anode und wenigstens einer Katode, einem Trennelement, das zwischen einer Anode und der angrenzenden Katode angeordnet ist und die Zelle inTo achieve this object, an electrolytic cell is provided, which consists of at least one anode and at least one cathode, a separating element which is arranged between an anode and the adjacent cathode and the cell in
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getrennte Anoden— und Katodenräume trennt, und aus einer oder mehreren Dichtungen aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dichtung aus einer Vielzahl von Vorsprüngen und/oder Aussparungen auf oder in einer Fläche der Dichtung besteht, die mit den entsprechenden Auaparungen und/oder Vorsprüngen in oder auf einer Fläche einer Anode oder Katode oder einer daran angrenzenden Dichtung zusammenwirken«separate anode and cathode compartments, and is composed of one or more seals of an electrically insulating material and characterized in that the seal consists of a plurality of projections and / or recesses on or in a surface of the seal, with the corresponding Auaparungen and / or projections in or on a surface of an anode or cathode or a seal adjacent thereto «
Die Erfindung i3t nicht auf die Anwendung bei Elektrolysezellen des Filterpressentyps beschränkt. Sie ist jedoch besonders geeignet für die Anwendung bei solchen Zellen, die aus einer Vielzahl von einander abwechselnden Anoden und Katoden und einer Vielzahl von Dichtungen bestehen, denn gerade bei diesen Filterpressenzellen treten die Schwierigkeiten bei der genauen Positionierung der Dichtungen und die Gefahr des Rutschens am stärksten auf.The invention is not limited to use with filter press type electrolytic cells. However, it is particularly suitable for use in such cells, which consist of a large number of alternating anodes and cathodes and a variety of seals, because just in these filter press cells the difficulties in the exact positioning of the seals and the risk of slipping occur the most on.
In der Elektrolysezelle kann eine Dichtung neben einer-Anode und/oder einer Katode angeordnet werden, wobei die Vorsprünge und/oder Aussparungen auf oder in einer Fläche der Dichtung mit den entsprechenden Aussparungen und/oder Vorsprüngen in oder auf einer Fläche der Anode und Katode zusammenwirken. Oie Dichtung kann zwischen aneinander grenzender Anode und Katode angeordnet werden.In the electrolytic cell, a seal may be disposed adjacent to an anode and / or a cathode, wherein the protrusions and / or recesses on or in a surface of the seal cooperate with the corresponding recesses and / or protrusions in or on a surface of the anode and cathode , The seal can be placed between contiguous anode and cathode.
Die Dichtungen können eine rahraenartige 3auweise haben, wobei der Raun innerhalb des Rahmens in der Elektrolysezelle einen Raum bildet, um Teil des Anoden- oder Katodenraunes zu sein.The gaskets may be of a tubular type, with the space within the frame in the electrolytic cell forming a space to be part of the anode or cathode awning.
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Ale Alternative dazu können die Anoden und Katoden der Elek* trolyeezelle selbst in getrennten Dichtungen angeordnet werden« beispieleweise kann jede Anode und Katode in einer rahmenartigen Dichtung positioniert und durch diese gehalten werden« z„ B« in einer Aussparung in der Dichtung« In diesem Fall wirken die Vorspränge und/oder Aussparungen auf oder in einer Fläche einer Dichtung mit den entsprechenden Aussparungen und/oder VorSprüngen in oder auf einer Fleche einer anderen« daran angrenzenden Dichtung zusammen·Alternatively, the anodes and cathodes of the electrolyte cell itself may be placed in separate seals. "For example, each anode and cathode may be positioned in and held by a frame-like seal." Z "B" in a recess in the seal. In this case For example, the projections and / or recesses on or in one surface of a seal cooperate with the corresponding recesses and / or projections in or on a baffle of another seal adjacent thereto.
Im allgemeinen ist die Dichtung plan, und sie kann Vorsprünge und/oder Aussparungen auf oder in einer Fleche oder auf oder in beiden Flachen der Dichtung« d. h«, den gegenüberliegenden Flächen« aufweisen«In general, the gasket is flat, and it may have projections and / or recesses on or in a batt or on or in both faces of the gasket "d. h «, the opposite surfaces« exhibit «
Ee iet vorteilhaft, wenn eine Dichtung sowohl Vorsprünge als auch Aussparungen auf und in einer ihrer Flächen auf·· weist« So kann die Dichtung eine Vielzahl von Vorsprüngen und/oder Aussparungen auf oder in ihren gegenüberliegenden Flächen aufweisen« die mit entsprechenden Aussparungen und/oder Vorsprängen in oder auf einer Fläche einer Anode oder einer Katode, die daran angrenzt, oder von zwei neben«· einander liegenden Dichtungen zusammenwirken«It is advantageous if a gasket has both projections and recesses on and in one of its faces. "Thus, the gasket can have a plurality of projections and / or recesses on or in its opposite faces Projections in or on a surface of an anode or a cathode adjoining thereto or of two interacting with "seals lying next to each other"
Die Dichtung kann jede geeignete Form von Vorsprüngen auf einer Fläche aufweisen, und die Aueeparungen müssen eine Form haben, die auf das Zusammenwirken mit den Vorsprüngen abgestimmt let· Beispielsweise können die Vorspränge die Form von Stegen auf einer Fläche der Dichtung haben* Die Stege können eine rechteckige Form haben, z« B, quadratischThe seal may have any suitable form of protrusions on a surface, and the scuff marks must have a shape that is adapted to co-operate with the protrusions. For example, the protrusions may be in the form of lands on a surface of the seal rectangular shape, z «B, square
2.9.1983 - 7 - 62 508/17/372.9.1983 - 7 - 62 508/17/37
oder langrechteckig, oder sie können eine zylindrische Form haben« Die Aussparungen -sind so geformt, daß sie mit der Form der Voreprunge zusammenwirken, und die Aussparung kann durch entsprechend geformte Löcher in der Dichtung gebildet werden, die von einer Fläche der Dichtung zur anderen führen.or they may have a cylindrical shape. "The recesses are shaped to cooperate with the shape of the projection, and the recess may be formed by correspondingly shaped holes in the seal that lead from one surface of the gasket to the other ,
Bei einem besonderen AusfUhrungsbeispiel der Elektrolysezelle der Erfindung sind jede Anode und jede Katode, mit Ausnahme der Endanode und der Endkatode, zwischen einem Paar von Dichtungen angeordnet, wobei die Dichtungen eine Vielzahl von Vorsprüngen und/oder Aussparungen auf oder in wenigstens einer Fläche der Dichtungen aufweisen, die zur Anode oder Katode gerichtet ist, und wobei die Anode oder Katode Auseparungen in ihrer Fläche aufweisen und die Vorsprünge auf der Fläche einer oder beider Dichtungen durch die Aussparung in der Anode oder Katode führen und mit den entsprechenden Aussparungen in der Fläche der Dichtung auf der gegenüberliegenden Seite der Anode oder Katode zusammenwirken.In a particular embodiment of the electrolytic cell of the invention, each anode and cathode except the end anode and the end cathode are disposed between a pair of gaskets, the gaskets having a plurality of protrusions and / or recesses on or in at least one surface of the gaskets directed to the anode or cathode, and wherein the anode or cathode has recesses in its surface and guide the protrusions on the surface of one or both of the gaskets through the recess in the anode or cathode and with the corresponding recesses in the surface of the gasket the opposite side of the anode or cathode cooperate.
Die Voreprünge und/oder Aussparungen auf und/öder in der Oberfläche der Dichtung sollten so verteilt sein, daß sie das gewünschte Ergebnis der genauen Positionierung der Dichtung während der Montage der Elektrolysezelle erbringen und sie sollten gewährleisten, daß die Dichtung in der festgelegten Position in der Zelle während der Nutzung der Zelle bleibt.The projections and / or recesses on and / or in the surface of the gasket should be distributed so as to provide the desired result of accurately positioning the gasket during assembly of the electrolytic cell and to ensure that the gasket is in the fixed position in the gasket Cell remains during use of the cell.
Im allgemeinen haben die Vorspränge und/oder Aussparungen einen Abstand von nicht mehr ale 20 cm, und sie können bisIn general, the projections and / or recesses have a distance of not more than 20 cm, and they can be up to
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auf einen so geringen Abstand wie 2 cm zusammengedrängt werden« Diese Abstandsangaben sollen jedoch nur als allgemeine Richtlinie dienen und sind nicht als Einschränkung zu betrachten«compressed to a distance as small as 2 cm. "However, these distances should only serve as a general guideline and should not be regarded as limiting."
Die Dicke der Dichtung bestimmt zumindest teilweise die Abmessungen des Anoden- oder Katodenraumes der Elektrolysezelle* Die Dichtung kann beispielsweise eine Stärke im Bereich von 1 bis 20 mm haben«The thickness of the seal at least partially determines the dimensions of the anode or cathode compartment of the electrolytic cell. The seal may have a thickness in the range of 1 to 20 mm, for example.
Die Vorsprünge aollten ausreichend von der Oberfläche der Dichtung vorstehen« um das gewünschte Ergebnis der genauen Positionierung der Dichtung während der Montage zur Elektrolysezelle zu gewährleisten« und sie sollten sichern« daß die Dichtung in der festgelegten Position in der Zelle während der Nutzung der Zelle bleibt« Es ist daher vorteilhaft« wenn die Vorspränge einen verhältnismäßig engen Sitz mit der Aussparung haben, mit der sie zusammenwirken·The projections should protrude sufficiently from the surface of the gasket "to ensure the desired result of accurately positioning the gasket during assembly to the electrolytic cell" and to ensure that the gasket remains in the fixed position in the cell during use of the cell. " It is therefore advantageous if the projections have a relatively tight fit with the recess with which they interact.
Die Dichtungen sollten aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt werden« Es ist wünschenswert, daß die Dichtungen flexibel und vorzugsweise elastisch sind, um die Erreichung einer leckdichten Dichtung in der Elektrolysezelle zu unterstützen«The gaskets should be made of an electrically insulating material. "It is desirable that the gaskets be flexible and preferably elastic to aid in achieving a leak-tight seal in the electrolysis cell."
Die Dichtungen werden vorzugsweise aus einem organischen Polymermaterial hergestellt, wobei dieses Material beispielsweise ein Polyolefin, ζ« Β« Polyäthylen oder Polypropylen; ein Kohlenwasserstoffelastomer, z« B« ein Elastomer auf der Grundlage eines Äthylen-Propylen-Kopolymers, eines Äthylen-The seals are preferably made of an organic polymeric material, which material is for example a polyolefin, polyethylene, or polypropylene; a hydrocarbon elastomer, Z "B" an elastomer based on an ethylene-propylene copolymer, an ethylene
2.9.1983 - 9 - 62 508/17/372.9.1983 - 9 - 62 508/17/37
Propylen-Dien-Kopolymers, eines Naturgummis oder eines Styrol-Butadien-Gummie, oder ein gechlorter Kohlenwasserstoff, z« B. Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid, sein kann« Besonders wünschenswert ist es, daß das Material der Dichtung gegen die Flüssigkeiten in der Elektrolysezelle chemisch resistant ist, und wenn die Zelle bei der Elektrolyse einer wäßrigen Alkallmetallchloridlösung eingesetzt werden soll, kann das Material ein fluoriertes polymeres Material sein, beispielsweise Polytetrafluorethylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, fluorierter Äthylen-Propylen-Kopolymer, Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylenkopolymer, oder ein Substrat mit einer Außenschicht aus einem solchen fluorierten Polymermaterial«Propylene-diene copolymer, a natural rubber or a styrene-butadiene rubber, or a chlorinated hydrocarbon, eg polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride. It is particularly desirable that the material of the gasket be chemically resistant to the liquids in the electrolytic cell and when the cell is to be used in the electrolysis of an aqueous alkali metal chloride solution, the material may be a fluorinated polymeric material, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, fluorinated ethylene-propylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, or a substrate having an outer layer such a fluorinated polymer material «
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Dichtung zum Einsatz in einer Elektrolysezelle vorgesehen, wobei die Dichtung aus einer Vielzahl von Vorsprüngen und/oder Aussparungen auf oder in einer deren Oberflächen besteht.In a further embodiment of the present invention, a seal is provided for use in an electrolytic cell, wherein the seal consists of a plurality of protrusions and / or recesses on or in one of their surfaces.
Das Trennelement in der Elektrolysezelle kann ein Trennelement des Membrantype (durchlässig) oder des Scheidewandtyps (undurchlässig) sein.The separating element in the electrolytic cell may be a membrane type (permeable) or divisional type (impermeable) type separator.
Bei einer Elektrolysezelle des Membrantyps sind die Trennelemente zwischen aneinander grenzenden Anoden und Katoden zur Bildung getrennter Anodenräume und Katodenräume mikroporös, und bei der Nutzung tritt durch die Membranen Elektrolyt aus den Anodenräumen in die Katodenräume· So besteht bei der Elektrolyse der wäßrigen Alkalimetallchlorid-In a membrane-type electrolytic cell, the separators between adjacent anodes and cathodes are microporous to form separate anode spaces and cathode spaces, and in use, electrolyte passes through the membranes from the anode spaces into the cathode spaces. Thus, in the electrolysis of the aqueous alkali metal chloride.
2.9.1983 - 10 - 62 508/17/372.9.1983 - 10 - 62 508/17/37
lösung die produzierte Zellenflüesigkeit aus einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallchlorid und Alkalimetallhydroxid·solution the cell liquid produced from an aqueous solution of alkali metal chloride and alkali metal hydroxide ·
Bei einer Elektrolysezelle des Scheidewandtype sind die Trennelemente im wesentlichen flüesigkeitsundurchlässig« und bei der Nutzung werden ionische Spezies oder hydrierte ionische Spezies durch die Scheidewände zwischen den Räumen der Zelle transportiert· Wenn also die Scheidewand eine Kationenauetauschscheidewand ist» werden Kationen durch die Scheidewand transportiert« und in dem Fall« daß wäßrige Alkalimetallchloridlösung elektrolysiert wird« besteht die Zellenflüesigkeit aus einer wäßrigen Lösung von Alkalimetall· hydroxid«In a separable electrolytic cell, the separators are substantially liquid impermeable, and in use ionic species or hydrogenated ionic species are transported through the partitions between the cells of the cell. Thus, if the septum is a cation exchange septum, "cations are transported through the septum" and in the case of "electrolyzing aqueous alkali metal chloride solution" cell liquid consists of an aqueous solution of alkali metal hydroxide "
Wenn daβ in der Elektrolysezelle einzusetzende Trennelement eine mikroporöse Membran ist« ist die Art der Membran abhängig von der Art des Elektrolyten, der in der Zelle elektrolysiert werden soll« Die Zelle sollte gegen eine Zersetzung durch den Elektrolyten und die Elektrolyseprodukte resistent sein und« wenn eine wäßrige Lösung eines Alkalimetallchlorids elektrolysiert werden soll« die Membran sollte vorteilhaft aus einem fluorhaltigen Polymermatedal hergestellt sein, da diese Materialien im allgemeinen gegen eine Zersetzung durch Chlor und Alkalimetallhydroxid« wie es in der Elektrolyse produziert wird, beständig sind« Vorzugsweise besteht die mikroporöse Membran aus Polytetrafluorethylen, obwohl auch andere Materialien eingesetzt werden können« beispielsweise Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylenkopolymere, Vinylidenfluoridpolymere und -kopolymere und fluorierte Äthylen-Propylen-Kopolymere«If the separating element to be used in the electrolytic cell is a microporous membrane, the type of membrane depends on the type of electrolyte to be electrolyzed in the cell. The cell should be resistant to decomposition by the electrolyte and the products of electrolysis The membrane should advantageously be made of a fluorine-containing polymer-based metal, since these materials are generally resistant to decomposition by chlorine and alkali metal hydroxide "as produced in the electrolysis." Preferably, the microporous membrane is polytetrafluoroethylene although other materials may be used, "for example, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers, vinylidene fluoride polymers and copolymers, and fluorinated ethylene-propylene copolymers."
2.9.1983 - 11 - 62 508/17/372.9.1983 - 11 - 62 508/17/37
Geeignete mikroporöse Membranen sind beispielsweise die in der britischen PS Nr. 1 503 915 beschriebenen, in denen eine mikroporöse Membran aus Polytetrafluorethylen mit einer Mikrostruktur von Knoten beschrieben wird, die unterein«* ander durch Fibrillen verbunden sind, und die in der britischen PS Nr. 1 081 046 beschriebenen, nach welcher eine mikroporöse Membran durch Extraktion eines Partikulatfüllstoffe aus einem Bogen von Polytetrafluorätylen erzeugt wird« Andere geeignete mikroporöse Membranen werden in der Fachliteratur beschrieben.Suitable microporous membranes are, for example, those described in British Patent No. 1,503,915, which discloses a microporous membrane of polytetrafluoroethylene having a microstructure of nodes which are interconnected by fibrils, and which are disclosed in British Pat. No. 1,081,046, according to which a microporous membrane is produced by extraction of a particulate filler from a sheet of polytetrafluoroethylene. Other suitable microporous membranes are described in the specialist literature.
Wenn das in der Zelle einzusetzende Trennelement eine Kationenaustauschscheidewand ist, ist die Art der Scheidewand ebenfalls von der Art des Elektrolyten, der in der Zelle elektrolyeiert werden soll, abhängig. Die Scheidewand sollte beständig gegen Zersetzung durch den Elektrolyten und die Elektrolyseprodukte sein, und, wenn eine wäßrige Lösung age Alkalimetallchlorid elektrolyeiert werden soll, die Membran sollte vorteilhaft aus einem fluorhaltigen Polymermaterial hergestellt werden* welches Kationenauetauschgruppen enthält, beispielsweise Sulfonsäuren», Karboxyleäure~ oder Phosphonsäuregruppen oder deren Derivate oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Gruppen.If the separator to be used in the cell is a cation exchange septum, the nature of the septum will also depend on the type of electrolyte to be electrolyzed in the cell. The septum should be resistant to degradation by the electrolyte and electrolysis products, and if an aqueous solution of alkali metal chloride is to be electrolyzed, the membrane should advantageously be made from a fluorine-containing polymer material containing cation exchange groups, for example, sulfonic acids, carboxylic acid or phosphonic acid groups their derivatives or a mixture of two or more of these groups.
Geeignete Kationenaustauschscheidewände werden beispielsweise in den britischen PS Nr. 1 184 321, 1 402 920, 1 406673, 1 455 070, 1 497 748, 1 497 749, 1 518 387 und 1 531 068 beschrieben.Suitable cation exchange partitions are described, for example, in British Patent Nos. 1,184,321, 1 402 920, 1 406 673, 1 455 070, 1 497 748, 1 497 749, 1 518 387 and 1 531 068.
Die Trennelemente können in ihrer Stellung in der Elektrolysezelle beispielsweise durch Befestigen des TrennelementesThe separating elements can in their position in the electrolysis cell, for example by attaching the separating element
2.9,1983 - 12 ~ 62 508/17/372.9.1983 - 12 ~ 62 508/17/37
an einer Dichtung oder durch Einklemmen eines Trennelementes zwischen den Flachen eines Paares von aneinander grenzenden Dichtungen gehalten werden« Das Trennelement kann beispielsweise mit einer Vielzahl von Löchern in seiner Oberfläche versehen ©ein, durch welches die Vorsprünge auf der Oberfleche einer daran angrenzenden Dichtung geführt werden können. Solche Löcher in der Oberfläche des Trennelementes unterstützen die richtige Positionierung des Trennelementes in der Elektrolysezelle«For example, the separator may be provided with a plurality of holes in its surface through which the projections may be passed on the top surface of a seal adjacent thereto , Such holes in the surface of the separator help to properly position the separator in the electrolytic cell «
Die Elektrode in der Elektrolysezelle wird im allgemeinen aus einem Metall oder einer Legierung hergestellt, und die Art des Metalls oder der Legierung ist davon abhängig« ob die Elektrode al? Anode oder Katode verwendet werden soll, und sie ist abhängig von der Art des Elektrolyten, der in der Elektrolysezelle elektrolysiert werden soll«The electrode in the electrolysis cell is generally made of a metal or alloy, and the type of metal or alloy depends on whether the electrode is al. Anode or cathode, and it depends on the type of electrolyte to be electrolyzed in the electrolysis cell. "
Wenn eine wäßrige Alkalimetallchloridlösung elektrolysiert werden soll und die Elektrode als Anode zu verwenden ist, wird die Elektrode vorteilhaft aus einem filmbildenden Metall oder einer Legierung daraus hergestellt, beispielsweise Zirkon, Niob, Wolfram oder Tantal, vorzugsweise aber aus Titan, und die Oberfläche der Anode ist vorteilhaft mit einem Oberzug aus einem elektrisch leitenden, elektrokatalytisch aktiven Material versehen« Der Oberzug kann aus einem oder mehreren Metallen der Platinmetallgruppe bestehen, d« h,, Platin, Rhodium, Iridium, Ruthenium, Osmium oder Palladium, und/oder einem Oxid von einem oder mehreren dieser Metalle, Der Oberzug aus einem Platingruppenmetall und/oder -oxid kann in Beimischung mit einem oder mehrerenWhen an alkali metal chloride aqueous solution is to be electrolyzed and the electrode is to be used as the anode, the electrode is advantageously made of a film-forming metal or an alloy thereof, for example, zirconium, niobium, tungsten or tantalum, but preferably titanium, and the surface of the anode The top coat may consist of one or more metals of the platinum group, ie, platinum, rhodium, iridium, ruthenium, osmium or palladium, and / or an oxide of one or more of these metals. The platinum group metal and / or oxide topcoat may be admixed with one or more
2.9,1983 - 13 - 62 508/17/372.9.1983 - 13 - 62 508/17/37
Nichtedelmetalloxiden vorhanden sin, z« B. Titandioxid« Elektrisch leitendes, elektrokatalytiech aktives Material für die Verwendung als Anodenüberzug in einer Elektrolysezelle für die Elektrolyse von wäßriger Alkalimetallchloridlösung und die Metboden der Aufbringung eines solchen Überzugs sind in Fachkreisen allgemein bekannt«Non-noble metal oxides are present, such as titanium dioxide. Electrically conductive, electrocatalytically active material for use as an anode coating in an electrolysis cell for the electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution and the metal base for applying such a coating are well known in the art.
Wenn wäßrige Alkalimetallchloridlösung elektrolysiert werden soll und die Elektrode als Katode zu verwenden ist, wird die Elektrode vorteilhaft aus Eisen oder Stahl oder einem anderen geeigneten Metall, beispielsweise Nickel, hergestellt« Die Katode kann mit einem Material überzogen werden, das das Wasserstoffüberpotential der Elektrolyse reduzieren kann«When aqueous alkali metal chloride solution is to be electrolyzed and the electrode is to be used as a cathode, the electrode is advantageously made of iron or steel or other suitable metal such as nickel. The cathode can be coated with a material that can reduce the hydrogen overpotential of the electrolysis "
Die Elektrode kann zumindest teilweise eine durchlöcherte Fläche haben, sie kann beispielsweise eine perforierte Platte sein oder sie kann eine Gitterfläche oder Gitterflächen haben, z« B« Drahtgewebe, oder sie kann aus einer Vielzahl von voneinander getrennten Längselementen bestehen, z« 8« einer Vielzahl von Streifen, die im allgemeinen parallel zueinander verlaufen und senkrecht in der Elektrolysezelle angeordnet sind«The electrode may at least partially have a perforated surface, it may for example be a perforated plate or it may have a grating surface or mesh surfaces, eg wire mesh, or it may consist of a plurality of separate longitudinal elements, eg a plurality of strips which are generally parallel to each other and are arranged vertically in the electrolysis cell «
Die Elektrolysezelle kann eine monopolare oder eine bipolare Zelle sein, d« h«, die Zelle kann aus einzelnen Anoden und Katoden bestehen, die voneinander getrennt sind, oder die Anoden und Katoden können einander in Form von bipolaren Elektroden zugeordnet sein«The electrolysis cell may be a monopolar or a bipolar cell, that is, the cell may consist of individual anodes and cathodes which are separate from each other, or the anodes and cathodes may be associated with each other in the form of bipolar electrodes.
2.9.1983 - 14 ~ 62 508/17/372.9.1983 - 14~ 62 508/17/37
zur Zuführung der Elektrolytflüssigkeit in die Räume« vorzugsweise von einem gemeinsamen Sammelrohr aus, und mit Elementen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte aus den Räumen versehen* Ebenso sind die Katodenräume der Zelle mit Elementen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte aus den Räumen und wahlweise mit Elementen zur Zuführung von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit, vorteilhaft von einem gemeinsamen Sammelrohr, in die Räume versehen«preferably provided for supplying the electrolyte liquid in the spaces "from a common header, and with elements for removing the electrolysis products from the spaces * Likewise, the Katodenräume the cell with elements for removing the electrolysis products from the spaces, and optionally with elements for the supply of water are or another liquid, advantageously from a common manifold, into the spaces
Wenn die Zelle beispielsweise für die Elektrolyse von wäßriger Alkalimetallchloridlösung verwendet werden soll, sind die Anodenräume der Zelle mit Elementen für die Zuführung der wäßrigen Alkalimetallchloridlösung zu den Anodenräumen und mit Elementen für die Entfernung der erschöpften wäßrigen Alkalimetallchloridlösung aus den Anodenräumen versehen« und die Katodenräume der Zelle sind mit Elementen zur Entfernung von Wasserstoff und Zellenflüssigkeit, welche Alkalimetallhydroxid enthält, aus den Katodenräumen und wahlweise, und wenn erforderlich, mit Elementen zur Zuführung von Wasser oder verdünnter Alkalimetallhydroxidlöeung zu den Katodenräumen versehen«For example, when the cell is to be used for the electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution, the cell's anode compartments are provided with elements for supplying the aqueous alkali metal chloride solution to the anode compartments and elements for removing the spent aqueous alkali chloride solution from the anode compartments and the cathode compartments of the cell are provided with elements for removing hydrogen and cell liquid containing alkali metal hydroxide from the cathode compartments and optionally, and if necessary, with elements for supplying water or dilute alkali metal hydroxide solution to the cathode compartments. "
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbei«· spielen näher beschrieben werden« In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be described in more detail below on the basis of exemplary embodiments. In the accompanying drawings:
Metallelektrode und eines dazugehörenden Paares von Dichtungen;Metal electrode and an associated pair of seals;
2,9«1983 - 15 - 62 508/17/372,9 "1983 - 15 - 62 508/17/37
Metallelektrode und des dazugehörenden Paares von Dichtungen in den Zeichnungen 1,3 bzw« 5 in montierter Form«Metal electrode and the associated pair of seals in the drawings 1, 3 or "5 in mounted form"
Die detaillierte Konfiguration von Dichtungen und Elektroden als Ganzes wird nicht gezeigt, da diese detaillierte Konfiguration von der jeweiligen Bauweise der Elektrolysezelle abhängig ist. Die oben genannten Zeichnungen vor«· anschaulichen spezielle Ausführungabeispiele für die Anwendung des Prinzips der Erfindung, das leicht auf jede Bauweise einer elektrolytiechen Zelle angewendet werden kann·The detailed configuration of gaskets and electrodes as a whole is not shown because this detailed configuration depends on the particular design of the electrolysis cell. The above drawings are illustrative of specific embodiments for the application of the principle of the invention which can be easily applied to any construction of an electrolytic cell.
Es wird auf die Abb« 1 und 2 Bezug genommen, sie zeigen eine Metallelektrode 1 in der Form eines Bleches, die eine Anode oder Katode in der Elektrolysezelle sein kann, wobei die Elektrode eine Vielzahl von Löchern 2 afweist, die durch Bildung von drei Schlitzen in der Oberfläche der Elektrode und Zurückfalten einer Lippe 3 in eine Stellung etwa senkrecht zur Oberfläche der Elektrode geschaffen wurde« Die Lippen 3 eind abwechselnd auf der einen und der gegenüberliegenden Seite der Elektrode angeordnet«Referring to Figs. 1 and 2, they show a metal electrode 1 in the form of a sheet which may be an anode or cathode in the electrolytic cell, the electrode having a plurality of holes 2 formed by forming three slits in the surface of the electrode and folding back a lip 3 in a position approximately perpendicular to the surface of the electrode was created «the lips 3 alternately arranged on one side and the opposite side of the electrode«
•Die Dichtung 4, die auf einer Seite der Elektrode 1 angeordnet ist, besteht aus einem elastomeren Äthylen-Propylen-Dien-Kopolymer und hat auf der Oberfläche der Dichtung geformte Vorsprünge 5« Die Dichtung 7, die auf der gegenüberliegenden Seite der Elektrode 1 angeordnet let« weist ebenso geformte Vorsprünge 8 und Aueeparungen 9 auf«The gasket 4, which is disposed on one side of the electrode 1, is made of an elastomeric ethylene-propylene-diene copolymer and has protrusions 5 "formed on the surface of the gasket disposed on the opposite side of the electrode 1 let "has equally shaped projections 8 and cuts 9"
Bei der Montage in der Elektrolysezelle führen die Vorsprünge 5 auf der Oberfläche der Dichtung 4 durch die LöcherWhen mounted in the electrolytic cell, the protrusions 5 on the surface of the gasket 4 pass through the holes
2.9.1983 - 16 - 62 508/17/372.9.1983 - 16 - 62 508/17/37
2 in der Elektrode 1 und in die Aussparungen 9 in der Dichtung 7 auf der gegenüberliegenden Seite der Elektrode 1«. Ebenso führen die Vorsprünge 8 auf der Dichtung 7 durch die Löcher 2 in der Elektrode 1 und in die Aussparungen 6 in der Dichtung 4 auf der gegenüberliegenden Seite der Elektrode 1. Die Lippen 3 sind ebenso in den Aussparungen 6 und2 in the electrode 1 and in the recesses 9 in the seal 7 on the opposite side of the electrode 1 «. Similarly, the projections 8 on the seal 7 through the holes 2 in the electrode 1 and in the recesses 6 in the seal 4 on the opposite side of the electrode 1. The lips 3 are also in the recesses 6 and
9 in den Dichtungen 4 bzw« 7 positioniert.9 positioned in the seals 4 and 7, respectively.
Die Dichtungen 4; 7 können Aussparungen und Vorsprunge auf den Flächen aufweisen« die den Flächen, welche die Vorspränge 5 und Aussparungen 6 bzw« die Vorsprünge 8 und Aussparungen 9 aufweisen« gegenüberliegen· Diese Vorsprünge und Aussparungen können dann mit Löchern und Lippen auf den Elektroden zusammenwirken« die angrenzend an diese gegenüberliegenden Flächen angeordnet sind«The seals 4; 7 can have recesses and protrusions on the surfaces facing the surfaces comprising the projections 5 and recesses 6 and the protrusions 8 and recesses 9. These protrusions and recesses can then interact with holes and lips on the electrodes adjacent thereto arranged on these opposite surfaces «
Es wird auf die Abb. 3 und 4 Bezug genommen« die eine Me*- tallelektrode 10 in der Form eines Bleches mit Vorsprüngen 11 und Aussparungen 12 zeigen, welche durch Anbringung eines Paares von parallelen Schlitzen im Blech und Verschieben des durch die Schlitze definierten Teils abwechselnd nach der einen und der anderen Seite des Bleches gebildet werden. Die Dichtung 13, die auf einer Seite der ElektrodeReference is made to Figs. 3 and 4 which show a metal electrode 10 in the form of a sheet with projections 11 and recesses 12 formed by mounting a pair of parallel slots in the sheet and displacing the part defined by the slots be formed alternately to one and the other side of the sheet. The seal 13, on one side of the electrode
10 angebracht ist, weist geformte Vorsprünge 14 und Aus«· sparungen 15 auf. Ebenso hat die Dichtung 16 auf der gegenüberliegenden Seite der Elektrode 10 geformte Vorsprünge 17 und Aussparungen 18.10 has molded projections 14 and recesses 15. Likewise, the gasket 16 has protrusions 17 and recesses 18 formed on the opposite side of the electrode 10.
Bei der Montage in der Elektrolysezelle sind die Vorsprünge 14 und 17 auf den Flächen der Dichtungen 13 bzw. 16 in denWhen mounted in the electrolysis cell, the projections 14 and 17 on the surfaces of the seals 13 and 16 in the
2 .9· 19 83 - 17 - 62 508/17/372 .9 · 19 83 - 17 - 62 508/17/37
Aussparungen 12 der Elektrode 10 und die Vorsprünge 11 auf der Elektrode 10 in den Aussparungen 15 und 16 in den Flächen der Dichtungen 13 bzw· 16 angeordnet«Recesses 12 of the electrode 10 and the projections 11 on the electrode 10 in the recesses 15 and 16 in the surfaces of the seals 13 and · 16 arranged «
Das in den Abb« 5 und 6 gezeigte Ausführungebeispiel unterscheidet sich von dem in den Abb· 1 und 2 gezeigten nur in der Form der Aussparungen 19 in der Elektrode 20« Die Aus« sparungen 19 sind jeweils durch zwei vorstehende Lippen 21 und 22 begrenzt, die paarweise abwechselnd auf der einen Fläche der Elektrode und der anderen Seite der Fläche der Elektrode vorstehen«The exemplary embodiment shown in FIGS. 5 and 6 differs from that shown in FIGS. 1 and 2 only in the form of the recesses 19 in the electrode 20. The savings 19 are each bounded by two projecting lips 21 and 22, which protrude in pairs alternately on one surface of the electrode and the other side of the surface of the electrode
Claims (17)
- 20 - 62 508/17/3709/02/1983
- 20 - 62 508/17/37
durch die Aussparungen in der Anode oder Katode hindurchgehen und mit den entsprechenden Aussparungen in
der Oberfläche des Dichtungsringes auf der gegenüberliegenden Seite der Anode oder Katode zusammenwirken,have savings in their surfaces and the protrusions on the surface of one or both sealing rings
pass through the recesses in the anode or cathode and with the corresponding recesses in
the surface of the sealing ring interact on the opposite side of the anode or cathode,
eine Entfernung im Bereich von 1 bis 20 его voneinander
aufweisen.10, electrolytic cell according to each of the items 1 to 9, characterized in that the projections and / or recesses on or in a surface of a sealing ring
a distance in the range of 1 to 20 его from each other
respectively.
Bereich von 1 bis 20 mm hat.11 «electrolysis cell according to each of the items 1 to 1O 1, characterized in that the sealing ring has a thickness in
Range of 1 to 20 mm.
semipermeable Scheidewand ist.13 · electrolytic cell according to any one of items 1 to 12, characterized in that the separator is a microporous
semipermeable septum is.
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3705926C1 (en) * | 1987-02-25 | 1988-08-18 | Metallgesellschaft Ag | Seal for the electrode frame of a membrane electrolysis |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3705926C1 (en) * | 1987-02-25 | 1988-08-18 | Metallgesellschaft Ag | Seal for the electrode frame of a membrane electrolysis |
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