DD242641A5 - Vollstaendig aus teilen zusammengesetzte elektrochemische zelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrolyseeinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolyseeinheit mit einem im wesentlichen ebenen Uebertragungselement fuer elektrischen Strom mit einem im wesentlichen ebenen Stuetzabschnitt, einem Umfangsflansch und mehreren, sich von jeder Seite des Stuetzabschnitts erstreckenden Vorspruenge, wobei der Flansch aus mindestens einem Teil besteht und eine Innenflaeche aufweist, die alle aeusseren Umfangskanten des Stuetzabschnitts dichtend aufnimmt, und das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Anbringen folgender Elemente in irgendeiner Reihenfolge:a) Mehrere Vorspruenge an mindestens einer Seite des Stuetzabschnitts,b)mindestens einen Abschnitt des Flansches an die Umfangskanten des Stuetzabschnitts undc)mehrere Zwischenlagenabschnitte an mindestens einen Teil der Vorspruenge an mindestens einer Seite des Stuetzabschnitts.Fig. 4

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrolyseeinheit, die vollständig aus mehreren Teilen in einer einzigartigen Weise zusammengebaut ist. Mehrere derartiger Einheiten sind betriebsmäßig insbesondere zur Herstellung von Chlorgas und Ätznatron geeignet.

Der hier verwendete Begriff „Elektrolysezelle" bedeutet eine Anordnung, die mindestens eine Anode und eine Anodenkammer und eine Kathode in einer Kathodenkammer umfaßt, wobei die Anodenkammer und die Kathodenkammer mittels einer aktiven im wesentlichen hydraulisch impermeablen lonen-Austauschmembran getrennt sind.

Der hier verwendete Begriff „Elektrolyseeinheit" bedeutet eine Anordnung, die mindestens zwei Elektrodenteile umfaßt, die mittels eines ebenen Stützabschnitts getrennt sind. Die Elektrodenteile in der Elektrolyseeinheit können entgegengesetzt geladen sein, wie dies bei einer bipolaren Einheit der Fall ist, oder sie können gleich geladen sein, wie dies bei einer monopolaren Einheit der Fall ist. Somit können die monopolaren Einheiten entweder Anoden- oder Kathodeneinheiten sein.

Der hier verwendete Begriff „Elektrodenteil" bedeutet eine Elektrode oder ein einer Elektrode zugeordnetes Teil, wie z. B. ein Stromverteilergitteroderein Stromsammler. DasTeil kann die Form eines Drahtgitters, eines gewebten Drahtes, einer gelochten Platte, eines Metallschwamms, eines expandierten Metalls,eines gelochten oder ungelochten Bleches, eines flachen oder gewellten Gitterwerks, beabstandeter Metallstreifen oder Stangen, oder irgendeine änderndem Fachmann bekannte Form haben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Chlorgas und Ätznatron sind in großen Mengen Grundchemikalien, die sehr häufig elektrolytisch aus einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallchlorids in Elektrolysezellen hergestellt werden. Die neuesten Entwicklungen zielen darauf, den Spalt zwischen der Anode und der Kathode in einer Elektrolysezelleso klein wie möglich zu halten, um den elektrischen Widerstand der Elektrolysezelle so klein wie möglich zu halten, so daß die Elektrolysezelle mit einem besseren Wirkungsgrad arbeitet. Derartige Entwicklungen umfassen dimensionsstabile Anoden, lonen-Austauschmembranen, depolarisierte Elektroden „Null-Spaltzellen" und fest Polymer-Elektrolytmembrane.

Es gibt zwei Haupttypen der Elektrolysezellen, die gewöhnlich zur Herstellung von Chlorgas und Ätznatron verwendet werden, d.h. monopolare und bipolare Zellen.

Eine bipolare Zelle besteht aus einigen elektrochemischen Einheiten, die in Reihe geschaltet sind, wobei jede Einheit mit Ausnahme der zwei Endeinheiten als Anode auf der einen Seite und als Kathode auf der gegenüberliegenden Seite wirkt. Die Elektrolyseeinheiten sind abdichtend mittels einer aktiven lonen-Austauschmembran getrennt, wodurch eine Elektrolysezelle oder eine Reihe von Elektrolysezellen ausgebildet wird. Elektrische Energie wird einer Endzelle an einem Ende der Reihe der bipolaren Zellen zugeführt und fließt durch die Zellenreihe und wird von der anderen Endzelle am anderen Ende der Zellenreihe abgeführt. Eine Alkalimetallhalidlösung wird der (den) Anodenkammer(n) zugeführt, wo an der Anode ein Halogengas erzeugt wird. Alkalimetall-Ionen werden selektiv durch die aktive lonen-Austauschmembran(en) in die Kathodenkammer(n) transportiert, wo Alkalimetallhydroxide erzeugt werden.

Monopolare Elektrolysezellen umfassen mindestens zwei Endzellen und mehrere Anoden- und Kathodeneinheiten, die abwechselnd dazwischen angeordnet sind. Die monopolaren Einheiten sind mittels einer aktiven lonen-Austauschmembran getrennt, so daß mehrere monopolare Zellen ausgebildet werden. Jede Zelle ist mit einem Einlaß versehen, durch den ein Elektrolyt der Einheit zugeführt werden kann, und weist weiter mindestens einen Auslaß auf, durch den Flüssigkeiten und Gase von der Einheit abgeführt werden. Jede Einheit ist elektrisch mit einer Stromversorgung verbunden. Strom wird einer monopolaren Einheit zugeführt und von einer benachbarten Einheit abgeführt.

Um die Vorteile der neueren Entwicklungen zu nützen, wurden die verschiedensten Elektrolyseeinheiten vorgeschlagen. Viele dieser Einheiten sind jedoch sehr kompliziert und erfordern die Verwendung teurer Materialien.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den komplizierten Aufbau und die Verwendung teurer, schwer verfügbarer Materialien zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrolyseeinheit zu schaffen, die billige Materialien verwendet und sowohl als monopolare als auch als bipolare Einheit verwendet werden kann.

Mit der Erfindung werden eine Elektrolyseeinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolyseeinheit geschaffen, wobei die Elektrolyseeinheit ein im wesentlichen ebenes Übertragungselement für elektrischen Strom mit einem im wesentlichen ebenen Stützabschnitt, einen Umfangsflansch und mehrere sich von jeder Seite des Stützabschnitts erstreckende Vorsprünge umfaßt, wobei der Flansch aus mindestens einem Teil besteht und eine Innenfläche aufweist, die alle äußeren Umfangskanten des Stützabschnitts dichtend aufnimmt

Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:

— Anbringen folgender Elemente in irgendeiner Reihenfolge:

a) Mehrere Vorsprünge an mindestens einer Seite des Stützabschnitts;

b) mindestens einen Abschnitt des Flansches an die Umfangskanten des Stützabschnitts und

c) mehrere Zwischenlagerabschnitte an mindestens einen Teil der Vorsprünge an mindestens einer Seite des Stützabschnitts.

Die Erfindung umfaßt weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolyseeinheit durch Zusammenbauen eines Übertragungselementes für elektrischen Strom aus mindestens drei Teilen, d. h. einem rahmenförmigen Flansch, VorspFÜngen und einem ebenen Stützabschnitt. Die gegenüberliegenden Seiten des so ausgebildeten Übertragungselements werden vor, während oder nach dem vollständigen Zusammenbau der Teile geebnet oder abgeflacht. Eine Seitenzwischenlage wird dann an mindestens einen Teil mindestens einer Seite des zusammengebauten Übertragungselements angebracht. Dabei sind gemäß der Erfindung im einzelnen folgende Verfahrensschritte vorgesehen bzw. vorteilhaft:

— Anbringen mindestens eines Teils des Flansches an den Stützabschnitt mittels Schweißen;

— Anbringen aller Vorsprünge vor dem Ebnen der Einheit;

— Ebnen oder Abflachen mindestens der teilweise zusammengesetzten Einheit.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Herstellen des Stützabschnitts, mindestens eines Teils des Flansches und der Vorsprünge aus einem der folgenden Metalle: Eisenmetall, Nickel, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon erfolgt.

Es kann auch zweckmäßig sein, wenn das Herstellen des Stützabschnitts und der Vorsprünge aus einem gießbaren Metall erfolgt, das aus folgender Gruppe ausgebildet wird: Eisenmetalle, Nickel, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon, wobei mindestens ein Teil des Flansches aus einem Kunstharz besteht und an die Umfangskante des Stützabschnitts angebracht ist.

Vorteilhaft wird der Flansch mit einer Dicke hergestellt, die mindestens das Zweifache der Dicke des Stützabschnitts beträgt.

Beide, die Vorsprünge aufweisenden Seiten des Stützabschnitts werden mit einer Zwischenlage abgedeckt.

Dabei ist es vorteilhaft, das Material für die Zwischenlage aus folgender Gruppe: Eisenmetall, Nickel, Chrom, Titan, Vanadium, Tantal, Columbium, Hafnium, Zirkonium und Legierungen davon auszuwählen.

Das Verfahren ist weiterhin vorteilhaft gekennzeichnet durch das Anbringen mindestens einesElektrodenteils an die Zischenlage und Anbringen eines elektrischen Anschlusses an einen Teil des Stützabschnitts, der sich zu dem Elektrodenteil erstreckt.

Der elektrische Anschluß kann aber auch an dem Flansch annehranht wsrrien.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und'wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine teilweise perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform der Elektrolyseeinheit; Fig. 2: eine geschnittene Explosionsansicht einer Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Elektrolyseeinheit; Fig. 3: eine Schnittansicht mehrerer betriebsmäßig zur Ausbildung einer Reihe von Elektrolysezellen verbundener

Elektrolyseeinheiten; und Fig. 4: eine Schnittansicht einer Elektrolyseeinheit mit einer Seitenzwischenlage, bestehend aus mehreren Teilen.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Übertragungselement 14 für elektrischen Strom dargestellt, das im folgenden als ECTE bezeichnet wird und ein Bauteil einer nicht-ausgekleideten Elektrolyseeinheit 10 oder einer ausgekleideten bzw. mit einer Zwischenlage versehenen Elektrolyseeinheit 11 dargestellt. Vorzugsweise umfaßt das ECTE14 einen im allgemeinen ebenen Stützabschnitt 17, dereine ausreichende Strukturfestigkeit aufweist, um als Stütze oder Lagerung für mehrere Vorsprünge 18 und 18a zu dienen, einen rahmenförmigen Flansch 16 und Zwischenlagen 26 oder 26a, wenn Zwischenlagen verwendet werden. Das ECTE14 ist im wesentlichen massiver und fester als die Zwischenlage 26 oder 26a und irgendein Elektrodenteil 36; 36a; 46; 46a, die normalerweise in Elektrolysezellen verwendet werden.

Das ECTE 14 kann aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, die die oben aufgezeigten Anforderungen erfüllen. Vorzugsweise besteht es jedoch aus Materialien, die ausfolgender Gruppe ausgewählt werden: Eisenmetalle, wie z.B. Eisen, Gußeisen, Weicheisen, Stahl und rostfreier Stahl, Nickel, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon.

Vorzugsweise besteht das ECTE 14 aus Eisenmetallen, deren Hauptbestandteil Eisen ist. Noch bevorzugter besteht das ECTE 14 aus Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt oder aus Weicheisen, da diese Materialien billig und leicht verfügbar sind. Weicheisen hat eine bessere Dimensionsstabilität, wenn es nach dem Gießen abkühlt. Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt ist besser schweißbar.

In den Fällen, in denen die Elektrolyseeinheit 10 oder 11 als eine bipolare Elektrolyseeinheit verwendet wird, sollten die Vorsprünge 18 und 18a ausreichend leitfähig sein, um elektrischen Strom durch ihre Masse oder durch Teile ihrer Masse zu leiten, und zwar in einer Richtung senkrecht zum ebenen Stützabschnitt 17. Die elektrische Leitung erfolgt durch die Vorsprünge 18 und 18a, und nicht durch die Masse des ebenen Stützabschnitts 17, mit der Ausnahmefür den Fall, wo die Vorsprünge 18 und 18a versetzt sind, wobei in diesem Fall der ebene Stützabschnitt 17 eine ausreichende Leitfähigkeit aufweisen muß, um elektrische Energie durch seine Masse oder durch Teile seiner Masse zu leiten.

In den Fällen, in denen die Elektrolyseeinheit 10 oder 11 als monopolare Einheit verwendet wird, sollte das ECTE 14 vorzugsweise ausreichend leitfähig sein, um elektrische Energie durch im wesentlichen seine gesamte Masse zu übertragen. Dies ermöglicht eine elektrische Verbindung von der mit dem Flansch 16 oder einem Punkt des ebenen Stützabschnitts 17 selbst verbundenen Energiequelle und eine Verteilung der elektrischen Energie durch die verschiedenen Punkte eines Elektrodenteils, das mit dem ebenen Stützabschnitt 17 in elektrischer Berührung steht.

Unabhängig davon, ob die ECTE 14 als monopolare oder als bipolare Einheit verwendet wird, ist es möglich, das ECTE 14 aus Materialien herzustellen, die leicht verfügbar und im wesentlichen billig sind, ohne daß der spezifische Widerstand der Materialien eine größere Rolle spielt. Dies ist daher möglich, weil die große Masse und der große Querschnitt des ECTE 14 ausreichend groß sind, um den elektrischen Widerstand so klein wie möglich zu halten. Die Tatsache, daß das ECTE 14 eine große Querschnittsfläche aufweist, ermöglicht die Verwendung von Materialien, die einen höheren spezifischen Widerstand aufweisen, als dies bei den bekannten Ausführungsformen bisher der Fall gewesen ist. Somit können Eisenmetalle, wie z. B. Eisen, Stahl, Weicheisen und Gußeisen in vorteilhafter Weise mit der Erfindung verwendet werden. Insbesondere können Metalle verwendet werden, die einen spezifischen Widerstand aufweisen, der so groß oder größer als Kupfer ist, wodurch sich eine sehr wirtschaftliche ECTE14 ergibt. Insbesondere können Metalle verwendet werden, deren spezifischer Widerstand größer als 10 Mikro-Ohm-cm ist. Noch vorteilhafter können Metalle verwendet werdenderen spezifische Widerstände so groß oder größer als etwa 50 Mikro-Ohm-cm sind.

Wenn die Elektrolyseeinheit 10 oder 11 gemäß der Erfindung als monopolare Einheit verwendet wird, kann der ebene Stützabschnitt 17 der ECTE 14 ein oder mehrere ausgerichtete Kanäle aufweisen, die die gegenüberliegenden Seiten des Stützabschnitts 17 verbinden. Die Kanäle gestatten, daß ein Elektrolyt oder Gase von einer Seite des ebenen Stützabschnitts 17 zur anderen Seite strömen können. Derartige Kanäle sollen jedoch nicht mehr als 60 Vol.-% des gesamten Volumens des ebenen Stützabschnitts 17 einnehmen. Die Öffnungen gestatten, daß weniger Metall zur Ausbildung des ebenen Stützabschnitts erforderlich ist, so daß die Zelle noch wirtschaftlicher wird. Zusätzlich können beabstandete Öffnungen vorgesehen sein, um den elektrischen Strom zu bestimmten Teilen der Zelle zu leiten.

Mehrere Vorsprünge 18 und 18a sind an gegenüberliegenden Seiten des ebenen Stützabschnitts 17 angebracht. Diese Vorsprünge 18; 18a erstrecken sich um einen bestimmten Betrag von dem ebenen Stützabschnitt 17 nach außen in die Zone, die letztlich eine Elektrolysekammer bilden. Die Vorsprünge 18; 18a können elektrisch entweder direkt mit einem Elektrodenteil 36; 36a; 46; 46a oder indirekt mit dem Elektrodenteil 36; 36a; 46;46a über eine Seitenzwischenlage verbunden werden. Vorzugsweise liegen die Enden der Vorsprünge 18; 18a in dergleichen geometrischen Ebene und sind im wesentlichen fest. Sie können jedoch aufgrund des Gießvorganges innere Hohlräume (Lunker) aufweisen.

Die Vorsprünge 18; 18a sind in einer Rücken-zu-Rückenanordnung zueinander quer über den ebenen Stützabschnitt 17 angeordnet. Wahlweise können sie quer über den ebenen Stützabschnitt 17 versetzt angeordnet sein. Sie können weiter sich in ihren Querschnittsformen voneinander unterscheiden.

Die Vorsprünge 18; 18a bestehen aus den gleichen Metallen, wie sie für den Stützabschnitt 17 verwendet werden. Wahlweise können die Vorsprünge 18; 18a aus einem von dem Stützabschnitt 17 unterschiedlichen Metall hergestellt werden. Vorzugsweise bestehen die Vorsprünge 18; 18a aus Eisenmetallen, wie z.B. Eisen, Gußeisen, Weicheisen, Stahl, rostfreier Stahl, oder aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon. Noch bevorzugter bestehen die Vorsprünge 18; 18a aus Weicheisen oder Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, aufgrund der Stabilität, der niedrigen Kosten und der leichten Verfügbarkeit.

Die Vorsprünge 18; 18a sind vorzugsweise so voneinander beabstandet, daß sie irgendein Elektrodenteil.36; 36a; 46 oder 46a, wie sie bei Elektrolysezellen verwendet werden, fest abstützen. Der Abstand zwischen den Vorsprüngen 18; 18a und jeder Seite des Stützabschnitts 17 hängt im allgemeinen von dem spezifischen elektrischen Widerstand der im einzelnen verwendeten Elektrode ab. Für dünnere Elektrodenelemente und/oder Elektrodenelemente mit einem hohen spezifischen Widerstand ist der Abstand der Vorsprünge 18; 18a geringer, so daß eine höhere Dichte der Punkte für den elektrischen Kontakt erreicht wird. Für dickere Elektroden und/oder Elektroden mit einem niedrigen spezifischen Widerstand kann der Abstand derVorsprünge 18; 18a größer sein. Normalerweise liegt der Abstand zwischen den Vorsprüngen 18; 18a in einem Bereich von 5 bis 30cm, obwohl kleinere oder größere Abstände in Abhängigkeit von der Gesamtauslegung verwendet werden können.

Die Vorsprünge 18; 18a können in geeigneter Weise verschweißt oder an den Stützabschnitt 17 angeklebt sein, oder sie können in den Stützabschnitt 17 eingeschraubt sein, wie dies an der Stelle 93 dargestellt ist. Es ist auf alle Fälle wünschenswert, daß die Anbringung so ist, daß ein elektrischer Kontakt zwischen dem Stützabschnitt 17 und den Vorsprüngen 18; 18a so groß wie möglich ist. Im Fall einer nicht ausgekleideten Elektrolyseeinheit 10 oder in dem Fall, in dem nur eine Zwischenlage 26; 26a verwendet wird, wird bevorzugt, daß die Vorsprünge verschweißt sind, obwohl sie ebenfalls in den Stützabschnitt 17 eingeschraubt oder an ihn angeklebt sein können. Im Fall einer Elektrolyseeinheit 11 mit einer Zwischenlage wird bevorzugt, daß die Vorsprünge nicht verschweißt sind, können jedoch eine Heftschweißung aufweisen.

Die Vorsprünge haben eine flache Oberfläche 28 und 28 a, die entweder vor, während oder nach dem Zusammenbau der Einheit bearbeitet ist. Diese Oberflächen sind geeignet, an eine Zwischenlage 26; 26a oder an ein Elektrodenteil 36; 36a mittels Zwischenstücke 30; 30a; 31 oder 31 a angebracht zu werden.

Die Umfangskanten des Stützabschnitts 17 werden von einem rahmenförmigen Flansch 16 umgeben. Es ist eine fensterrahmenähnliche Konstruktion, die eine Dicke aufweist, die größer oder mindestens gleich der Dicke des die Vorsprünge aufweisenden Stützabschnitts 17 ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Flansch 16 von der Ebene des Stützabschnitts 17 ebenso wie die Enden derVorsprünge 18; 18a. Hierdurch wird ein Raum für die Elektrodenteile 36; 36a; 46 oder 46a geschaffen, die dann vorhanden sind, wenn die Elektrolyseeinheit 10 oder 11 betriebsmäßig benachbart mit anderen aneinandergebautist. Vorzugsweise ist die Dicke des Flansches 16 mindestens etwa zwei- bis sechsfach größer als die Dicke des Stützabschnitts 17. Noch bevorzugter hat der Umfangsflansch eine Dicke von 60 bis 70 mm, wenn der ebene Stützabschnitt 17 eine Dicke von 20 bis 25mm aufweist.

Der Flansch 16 kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein, die die oben aufgeführten Anforderungen erfüllen. Die Materialien können die gleichen Metalle sein, aus denen der Stützabschnitt 17 besteht oder können davon unterschiedliche Metalle sein. Wenn die Metalle unterschiedlich sind, sollten sie doch vorzugsweise miteinander verschweißbar sein. Sonst muß ein Zwischenmetall verwendet werden, das mit beiden Metallen verschweißbar ist, und zwischen den zwei Metallen angeordnet wird. Vorzugsweise werden die Metalle aus folgender Gruppe ausgewählt: Eisenmetalle, wie z. B. Eisen, Grauguß und Schmiedeeisen, Weicheisen, Stahl, rostfreier Stahl, oder Nickel, Aluminium, Kupfer, Molybdän, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon.

Noch bevorzugter besteht der Flansch 16 aus Weicheisen aufgrund seiner Stabilität, seiner niedrigen-Kosten und der leichten Verfügbarkeit. · ·

Wenn der ebene Stützabschnitt 17 aus Eisenmetall besteht, kann der Flansch 16 aus Kupfer oder irgendeinem anderen Metall bestehen, das für den Stützabschnitt 17 in geeigneter Weise verwendet werden kann.

Wahlweise kann der Flansch 16 aus Kunstharz bestehen. Ohne eine Einschränkung auf ein besonderes Kunstharz sind die folgenden Materialien beispielsweise genannt, die für den Flansch 16 geeignet sind: Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, chloriertes polyvinylchlorid, Acrylnitril, Polystyrol, Polysulfon, Styrolacrylnitril, Butadien und Styrolcopolymere, Epoxyl, Vinylester, Polyester, Fluorkunststoffe und Copolymere davon. Bevorzugt ist das Kunstharz, ein Polypropylen, das für den Flansch 16 verwendet wird, da es eine Form mit einer geeigneten Struktur bei höheren Temperaturen ermöglicht, leicht verfügbar und im Vergleich zu anderen geeigneten Kunstharzen relativ billig ist.

Der Flansch 16 kann einstückig als einheitlicher bilderrahmenförmiger Flansch 16 oder aus mehreren miteinander zu einem Teil verbundenen Teilen sein, um einen Rahmen rings um die Umfangskanten des ebenen Stützabschnitts 17 auszubilden. Der Flansch 16 bildet Dichtflächen 16 a; 16 c, die ungefähr in der gleichen Ebene wie die Oberflächen 28; 28a derVorsprünge 18; 18a liegen, nachdem sie an dem Stützabschnitt 17 angebracht sind. Wenn der Flansch 16 aus mehreren Teilen besteht, können sie an dem Stützabschnitt 17 angebracht werden, bevor die Vorsprünge 18; 18a an dem Stützabschnitt 17 angebracht werden. Der Stützabschnitt 17 und die Vorsprünge 18; 18a können geebnet (bearbeitet) werden, bevor oder nachdem der Flansch 16 an dem Stützabschnitt 17 angebracht wird, wenn dies erforderlich ist.

Wenn die Elektrolyseeinheit 10; 11 als bipolare Einheit verwendet wird, ist es nicht erforderlich, daß der Flansch 16 aus einem elektrisch leitenden Material besteht, da er keine Elektrizität leiten muß. Wenn die Elektrolyseeinheit 10; 11 jedoch als monopolare Einheit ausgebildet ist, sollte der Flansch 16 vorzugsweise elektrisch leitend sein. Der Flansch 16 ist ein geeignetes Mittel, um elektrische Energie in die und aus den Elektrolyseeinheiten 10; 11 zu leiten, die betriebsmäßig in Reihe angordnet sind. Weniger bevorzugt kann der Flansch 16 aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen und mit Kanälen versehen sein, die durch ihn hindurch verlaufen, um Kanäle für denf lansch 16 verlaufende Leiter zu schaffen, um elektrische Energie in die und aus der Elektrolyseeinheit 10; 11 zu leiten.

Wenn der Flansch 16 nicht einstückig mit dem Stützabschnitt 17 ausgebildet ist, wird er bevorzugterweise fest an dem Stützabschnitt 17 angebracht. Die feste Anbringung stellt eine dimensionsmäßige Stabilität der Elektrolyseeinheit 10; 11 sicher und ermöglicht die Einhaltung eines gewünschten Spaltes zwischen den Elektrodenteilen 36; 36a; 46; 46a der benachbarten Einheiten. Vorzugsweise wird der Flansch 16 an den Stützabschnitt 17 mittels Schweißen angebracht.

Wenn die Elektrolyseeinheit 10; 11 als bipolare Einheit verwendet wird, und nicht mit einer Zwischenlage 26; 26a versehen ist, ist es sehr wichtig, daß der Flansch 16 dichtend am Stützabschnitt 17 angeschweißt ist, um eine Strömung von Fluiden von einer Seite des Stützabschnitts 17 zur anderen Seite zu verhindern.

Wenn mehrere Elektrolyseeinheiten 10; 11 betriebsmäßig zusammengebaut sind, wird eine Aktiv-Ionen-Austauschmembran 27 und 27a zwischen den benachbarten Elektrolyseeinheiten 10; 11 angeordnet. Die Membran wird sowohl zwischen bipolaren als auch monopolaren Elektrolyseeinheiten 10; 11 verwendet. In jedem Fall trennt die Membran eine Elektrodenkammer von einer benachbarten Elektrodenkammer.

Die für die Verwendung bei der Erfindung geeignete lonenaustauschmembran 27; 27 a kann verschiedene aktive lonen-Austauschseiten aufweisen. Beispielsweise kann sie Sulfon- oder Carbonsäure-aktive Austauschzeiten haben. Wahlweise kann die lonen-Austauschmembran 27; 27a als zweischichtige Membran ausgebildet sein und eine Art der lonen-Austauschseite in der einen Schicht, eine andere Art in der anderen Schicht aufweisen. Die Membran kann verstärkt sein, um ein Verformen während der Elektrolyse zu vermeiden oder kann nicht verstärkt sein, um eine maximale elektrische Leitfähigkeit durch die Membran zu erzielen. Die aktiven Ionen-Austausch membranen 27; 27 a, die für die Verwendung in Elektrolysezellen 10; 11 geeignet sind, sind dem Fachmann bekannt.

Andere Teile, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind „Null-Spalt"-Ausbildungen oder feste Polymer-Elektrolytmembrane. Ebenfalls können die Einheiten gemäß der Erfindung für eine Gaskammer in Verbindung mit einer Gas verbrauchten Elektrode, die manchmal als depolarisierte Elektrode bezeichnet wird, verwendet werden. Die Gaskammer wird zusätzlich zu den Kammern für das flüssige Elektrolyt verwendet. Die vorliegende Erfindung kann bei den verschiedensten Zellenelementen verwendet werden, wie sie beispielsweise in den US-PS 4.457.823; 4.457.815; 4.444.623; 4.340.452; 4.444.641; 4.444.639; 4.457,822 und 4.448.662 beschrieben sind.

Die Zwischenlagen 26 oder 26 a sind vorzugsweise mit minimalen Spannungen augebildet, um die Möglichkeit eines Verwerfens so klein wie möglich zu halten. Um diese Spannungen zu vermeiden, werden die Zwischenlagen in einer Presse bei Temperaturen von 482°C bis704°C warmverformt. Dabei werden sowohl das Metall der Zwischenlage 26; 26a als auch die Presseauf diese Temperaturvordem Pressen derZwischenlage26; 26a in.die gewünschte Form erwärmt. Die Zwischenlage 26; 26a wird in der erwärmten Presse gehalten und in einem vorbestimmten Ablauf abgekühlt, um eine Ausbildung von Spannungen in ihr zu vermeiden, wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

Die für Chlor-Alkalikathodenkammern geeigneten Zwischenlagen 26; 26a bestehen vorzugsweise aus einem Material der folgenden Gruppe: Eisenmetalle, Nickel, rostfreier Stahl, Chrom, Monelmetall und Legierungen davon. Die für die Verwendung in Chlor-Alkali-Anodenkammern geeigneten Zwischenlagen 26; 26a bestehen aus einem Material aus folgender Gruppe: Titan, Vanadium, Tantal, Columbium, Hafnium, Zirkonium und Legierungen davon.

Um einen maximalen physikalischen und elektrischen Kontakt zwischen der Zwischenlage 26; 26a und den Vorsprüngen zu erreichen, wird die Zwischenlage 26; 26a vorzugsweise mit den flachen Oberflächen 28; 28 a der Vorsprünge 18; 18a verschweißt. Wahlweise kann die Zwischenlage 26; 26a nicht nur mit den flachen Oberflächen 28; 28a der Vorsprünge 18; 18a, sondern ebenfalls an verschiedenen anderen Stellen verschweißt werden, wo sich die beiden berühren. Als Schweißverfahren kann ein Kapazitätsentladungsschweißen zum Verschweißen der Zwischenlage 26; 26a milden Vorsprüngen 18; 18a verwendet werden.

Um zwischen der Membran 27 oder 27a und den Dichtflächen 16a; 16c am Flansch 16 eine fluiddichte Anordnung zu schaffen, wird bevorzugt, daß die Zwische'niagen 26 oder 26a wannenförmig mit einer versetzten Lippe 42 oder 42 a ausgebildet sind, wobei sich die Lippe 42; 42a rings um den Umfang erstreckt. Die Lippe 42; 42a paßt anliegend gegen die Dichtflächen 16a oder 16c. Ein Umfangsteil der lonen-Austauschmembran 27;.27a paßt anliegend gegen die Lippe 42 der Zwischenlage 26 und eine Umfangsdichtung 44 paßt anliegend gegen die andere Seite des Umfangsteils der Membran 27 oder 27a. In einer reihenförmigen Anordnung der Elektrolyseeinheiten paßt die Umfangsdichtung 44 anliegend gegen die Lippe 42a der Zwischenlage 26a und anliegend gegen die Dichtfläche 16c, wenn keine Zwischenlage 26a verwendet wird. Wenn die Zwischenlage 26 und 26a aus Titan besteht und das ECTE 14 aus einem Eisenmetall besteht, können sie mit Widerstandsschweißen oder Kapazitätsentladungsschweißen verbunden werden. Das Widerstands- oder Kapazitätsentladungsschweißen wird indirekt durch Verschweißen der Zwischenlagen 26; 26 a mit den Flachen Oberflächen 28; 28a der Vorsprünge 18; 18a durch dazwischenliegende Zwischenstücke 30; 30a, vorzugsweise Vanadiumscheibchen, durchgeführt. Vanadium ist ein Metall, das sowohl mit Titan und Eisenmetallen verschweißbar ist. Verschweißbar heißt, daß ein schweißbares Metall eine leitende feste Lösung mit einem anderen schweißbaren Metall nach dem Verschweißen der beiden Metalle miteinander bildet. Titan und Eisenmetalle sind normalerweise mit Vanadium verschweißbar. Daher werden Vanadiumscheibchen als Zwischenstücke 30; 30a zwischen den Vorsprüngen 18; 18a aus Eisenmetall und den Zwischenlagen 26 und 26a aus Titan verwendet, um die beiden Teile miteinander zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung zwischen den Zwischenlagen und dem ECTE 14 auszubilden, verschweißt und um eine mechanische Stütze für das ECTE 14 zur Abstützung der Zwischenlagen 26 und 26a zu erreichen.

Vorzugsweise wird ein zweites Zwischenstück 31; 31 a oder ein Scheibchen verwendet und zwischen den Zwischenstücken 30 und 30a und der Zwischenlage 26 und 26a angeordnet. Das zweite Zwischenstück 31; 31 a wird bevorzugt, da man herausgefunden hat, daß, wenn nur ein Zwischenstück verwendet wird, die korrosiven, während des Betriebs der Zelle die Zwischenlage 26; 26a berührenden Materialien, wenn Chlorgas und Ätznatron erzeugt wird, die Titan-Vanadium-Schweißung durchdringen und sie korrigieren. Die korrosiven Materialien dringen ebenfalls in den Grundkörper des ECTE 14 ein und korrodieren es. Statt eine dickere Zwischenalge 26; 26a zu verwenden, ist es wirtschaftlicher, ein zweites Zwischenstück 31 und 31 a ausreichender Dicke zu verwenden, um die Möglichkeit des Eindringens der korrosiven Materialien in das ECTE 14 so klein wie möglich zu halten.

Um Reaktionsmittel in die Elektrolysezellen einzuführen, die ausgebildet werden, wenn mehrere Elektrolyseeinheiten 10; 11 betriebsmäßig aneinandergereiht sind, sind in jeder Elektrolyseeinheit 10; 11 mehrere Düsen (nicht dargestellt) vorgesehen. Obwohl die verschiedensten Formen und Ausbildungen verwendet werden können, soll eine bevorzugte Form im folgenden beschrieben werden. Mehrere Metalldüsen werden zum Beispiel durch Investmentguß ausgebildet. Der Düsenrohling wird dann auf die gewünschte Größe bearbeitet. Eine Anzahl von Schlitzen werden in jedem Flansch 16 an mehreren gewünschten Stellen zur Aufnahme der Düsen ausgebildet. Die Schlitze haben eine Größe, die der Dicke der in die Schlitze einzusetzenden Düsen entspricht, um eine Dichtung sicherzustellen, wenn die Elemente der Elektrolysezelle letztlich zusammengebaut sind. Wenn eine Zwischenlage 26 oder 26a verwendet wird, wird sie ausgeschnitten, um rings um die Düse zu passen. Die Düse ist vorzugsweise an der Zwischenlage 26 oder 26a (z. B. mittels Schweißen) angebracht. Die Zwischenlagen-Düsenkombination wird dann in die Elektrolyseeinheit 10 oder 11 eingebracht, und die Kappen 32; 32 a der Zwischenlagen werden dann mit den Vorsprüngen 18; 18a verschweißt.

Wenn mehrere Elektrolyseeinheiten 10; 11 benachbart zueinander angeordnet sind, sind vorzugsweise Urrrfangsdichtungen 44 zwischen den Einheiten angeordnet. Die Umfangsdichtungen 44 haben drei Hauptfunktionen: Abdichten, elektrisches Isolieren und Einstellen des Elektrodenspälts. Es gibt die verschiedensten geeigneten Umfangsdichtungen 44, wie z. B. solche aus Gu'mmi. Obwohl nur eine Umfangsdichtung 44 dargestellt ist, umfaßt die Erfindung die Verwendung von Umfangsdichtungen 44 auf beiden Seiten der lonen-Austauschmembran 27 oder 27 a.

Benachbart zu dem ECTE 14 oder den Zwischenlagen 26 oder 26 a, wenn Zwischenlagen verwendet werden, ist ein Elektrodenteil 36; 36 a 46 oder 46 a angeordnet, das an die Zwischenlage 26; 26 a oder dem ECTE 14 angebracht oder gegen sie bzw. es gedrückt wird. Vorzugsweise erstreckt sich das Elektrodenteil 36; 36a; 46; 46a mit dem Stützabschnitt 17 und erstreckt sich nicht bis zum Flansch 16. Es wäre sonst zu schwierig, die benachbarten Elektrolyseeinheiten 10; 11 abzudichten, wenn sie betriebsmäßig angeordnet sind.

Die Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46a haben vorzugsweise eine gelöcherte Struktur, die im wesentlichen flach ist und aus einem Blech einer expandierten perforierten Metallplatte, einer.gelochten Platte oder aus einem gewebten Metalldraht besteht. Wahlweise können die Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46a Stromsammler sein, die mit einer Elektrode in Berührung stehen, oder sie können Elektroden sein. Die Elektroden können wahlweise eine aktive katalytische Beschichtung an ihrer Oberfläche aufweisen. Die Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46a können mit den Vorsprüngen 18; 18a oder mit der Zwischenlage 26; 26a verschweißt sein, wenn eine Zwischenlage verwendet wird. Vorzugsweise sind die Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46 a verschweißt, da dies einen besseren elektrischen Kontakt ergibt.

Andere in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendbare Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46a sind Stromsammler, Abstandsstücke, Matten und andere dem Fachmann bekannte Teile. Beondere Teile oder Anordnungen für„Null-Spalt"-Formen oder fest Polymer-Elektrolytmembrane können verwendet werden. Ebenfalls können Elektrolyseeinheiten 10; 11 gemäß der Erfindung für eine Gaskammer verwendet werden, die in Verbindung mit einer Gas verbrauchenden Elektrode, die manchmal als depolarisierte Elektrode bezeichnet wird, Anwendung finden. Die Gaskammer ist zusätzlich zu den Kammern für flüssiges Elektrolyt erforderlich. Die verschiedensten Elektrodenelemente können verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind und beispielsweise in der US-PS 4.457.823; 4.457.815; 4.444.623; 4.340.452; 4.444.641; 4.444.639; 4.457.822 und 4.448.662 beschrieben sind.

Die Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46a haben vorzugsweise nach innen in Richtung des ECTE 14 und von der aktiven lonen-Austauschmembran 27; 27a weggerichtete, eingerollte Kanten. Dies dient dazu, daß die manchmal rauhen Kanten dieser Elektrodenteile 36; 36a; 46; 46a nicht die lonenaustauschmembran 27 berühren und sie zerreißen.

Die Elektrolyseeinheit 10 und 11 kann auf die verschiedensten Arten unter Verwendung der verschiedensten Teile hergestellt werden. Jedes der Grundteile, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrolyseeinheiten 10; 11 dient, d.h., der ebene Stützabschnitt 17, der rahmenförmige Flansch 16 und die Vorsprünge 18; 18a können aus mehreren Teilen bestehen. Beispielsweise kann der Stützabschnitt 17 aus mehreren miteinander verbundenen Teilen bestehen. Ähnlich kann der Flansch 16 aus mehreren miteinander verbundenen Teilen bestehen. Ähnlich können die Vorsprünge 18; 18a aus einem Teil bestehen, das durch den Stützabschnitt 17 verläuft, oder sie können aus Teilen bestehen, die nicht durch den Stützabschnitt 17 verlaufen, sondern lediglich an einer Oberfläche oder gegenüberliegenden Fläche des Stützabschnitts 17 angebracht sind. Die Grundbauteile können'so angebracht werden, daß zuerst die Vorspränge 18; 18a am Stützabschnitt 17 und dann der Flansch 16 am Umfang des Stützabschnitts 17 angebracht wird. In einer anderen Folge wird zuerst der Flansch 16 am Stützabschnitt 17 angebracht, woraufhin dann die Vorsprünge 18; 18a angebracht werden.

Um sicherzustellen, daß die Elektrolyseeinheit 10 oder 11 so eben wie möglich ist, wird sie abgeflacht oder die Oberflächen der zusammengebauten oder teilweise zusammengebauten Elektrolyseeinhiten 10; 11 geebnet. Die Elektrolyseeinheit 10; 11 kann in einem oder mehreren verschiedenen Schritten beim Zusammenbau der Elektrolyseeinheit 10; 11 geebnet werden. Beispielsweise kann sie geebnet werden:

Nachdem alle Vorsprünge 18; 18a an einer Seite des Stützabsch'nitts 17 angebracht sind, nachdem nur ein Teil der Vorsprünge 18; 18a am Stützabschnitt 17 angebracht wurde, nachdem alle oder ein Teil der Vorsprünge 18; 18a am Stützabschnitt 17 angebracht wurden, jedoch bevorder Flansch 16 angebracht wurde, oder

nachdem alle Vorsprünge 18; 18a und der Flansch 16 angebracht wurden.

Die Elektrolyseeinheit 10; 11 gemäß der Erfindung kann geebnet werden, indem man verschiedene dem Fachmann bekannte Verfahren verwendet, wie z.B. Bandschleifen oder mechanisches Walzen. Vorzugsweise ist die Elektrolyseeinheit 10; 11 ausreichend eben, so daß, wenn zwei Einheiten betriebsmäßig aneinander anliegen, die Anzahl der Leckagen so klein wie möglich gehalten wird. Zur Verwendung in elektrochemischen Chloralkalizellen wird es bevorzugt, daß die Elektrolyseeinheit 10; 11 eine Abweichung in ihrer Ebene von weniger als 0,4mm über ihre gesamten Massen aufweist.

DasAnbringenderVorsprünge18und 18a am Stützabschnitt 17 des ECTE 14 kann mittels verschiedener Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Stützabschnitt 17 als eine Einheit gegossen werden, woraufhin dann durchgehende oder nur teilweisedurchgehende Gewindebohrungen angebracht werden. Die Vorsprünge 18; 18a können ebenfalls mit einem Gewinde versehen sein und in die Gewindebohrungen des Stützabschnitts 17 von beiden Seiten eingeschraubt werden. Wahlweise können die Vorsprünge 18; 18a auf der Hälfte ihrer Länge mit einer Gewindebohrung versehen sein und dann halb durch den Stützabschnitt 17 eingeschraubt werden. Vorzugsweise werden die Oberflächen 28; 28a der Vorsprünge 18; 18a abflachend bearbeitet, bevor sie an dem Stützabschnitt 17 angebracht werden.

Eineandere Art der Anbringung derVorsprünge 18; 18a bestehtim Schweißen. Vorzugsweise bestehen die Vorsprünge 18; 18a und der Stützabschnitt 17 aus Metallen, die miteinander verschweißbar sind. Wenn die Metalle nicht miteinander verschweißt sind, wird ein Zwischenstück 30; 30a; 31; 31 a, das mit beiden Metallen verschweißbar ist, zwischen den beiden Metallen angeordnet. Vorzugsweise werden die Vorsprünge 18; 18a langsam verschweißt, so daß ein Verwerfen des Stützabschnitts 17 aufgrund der Schweißwärme so klein wie möglich gehalten wird.

Je nach Wunsch können Zwischenlagen 26; 26 a nur in der Zone der Elektrolysezelle angeordnet werden, die mit einer korrosiven Umgebung in Berührung kommt. Wahlweise kann der Flansch 16 des ECTE 14 ebenfalls mit einer Zwischenlage 26; 26 a versehen sein, auch wenn der Flansch 16 nicht mit einer korrosiven Umgebung in Berührung steht. Weiter kann die Zwischenlage 26; 26a nur auf einer Seite des ECTE 14 oder auf beiden Seiten des ECTE 14 angeordnet sein. Die Zwischenlage 26; 26a kann aus einem einzigen Stück oder aus mehreren miteinander verklebten Stücken bestehen, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Die Dicke sollte jedoch ausreichend groß sein, so daß sie vollständig hydraulisch impermeabel ist.

Zwischenläge 26 oder 26a kann sich mit dem Stützabschnitt 17 des ECTE 14 erstrecken, oder kann sich über die gesamte Länge und Breite des ECTE Verstrecken, einschließlich des Flansches 16.

Wenn mehrere Elektrolyseeinheiten 10; 11 benachbart zueinander angeordnet sind, wird vorzugsweise eine Umfangsdichtung 44zwischen den benachbarten Einheiten angeordnet. Die Richtungen haben drei Funktionen: 1. Abdichten, 2. elektrisch Isolieren, und 3. Einstellen eines Elektrodenspaltes. Es können die verschiedensten geeigneten Materialien für die Umfangsdichtung 44 verwendet werden, wie z. B. Äthylen-Propylendienterpolymer, chloriertes Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen, Perfluoralkoxyharz.

Vorzugsweise erstrecken sich die Elektrodenteile 36; 36 a; 46; 46 a mit dem Stützabschnitt 17 und nicht über den Umfangsflansch 16. Es wäre sonst schwierig, benachbarte Elektrolyseeinheiten 10; 11, wenn sie betriebsmäßig angeordnet sind, abzudichten. Eine besonders geeignete Art zur Herstellung des ECTE 14 gemäß der Erfindung besteht in der Verwendung eines flachen Werkstücks, das das ECTE 14, das vorher zur Aufnahme der Vorsprünge 18; 18a mit Gewindebohrungen versehen.wurde, abstützt. Mehrere Vorsprünge 18; 18a werden auf gleiche Länge geschnitten und jeder Vorsprung mit einem Gewindeabschnitt in seiner Mitte versehen. Die nicht mit Gewinde versehenen Endabschnitte haben unterschiedliche Durchmesser. Ein Endabschnitt hat einen kleinen Durchmesser als der andere Endabschnitt, wobei der Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Gewindebohrung im Stützabschnitt 17 ist. Das kleinere Ende des Vorsprungs 18; 18a wird durch die Bohrung geführt, bis der Gewindeabschnitt des Vorsprungs 18; 18a die Gewindebohrung berührt. Die Vorsprünge 18; 18a werden dann in die Gewindebohrungen des Stützabschnitts 17 eingeschraubt, bis sie das flache Werkstück berühren. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich alle Vorsprünge 18; 18a auf die gleiche Länge von dem Stützabschnitt 17 erstrecken.

Beispiel 1:

Eine 122 χ 244cm bipolare flache Filterpressen-Ionen-Austauschmembranzelle wurde wie folgt hergestellt:

Eine Stahlplatte mit den Abmessungen 122 χ 244cm und mit einer Dicke von 1,27 cm wurde mit 166 Gewindebohrungen mit einem Durchmesser von 25mm in quadratische Muster versehen. Die Stahlplatte wurde als Stützabschnitt 17 des ECTE 14 verwendet und rings am Umfang mit einem 19mm dicken und 70mm breiten rahmenförmigen Flansch 16 aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt versehen.

Mehrere Stahlstifte mit einer Dicke von 25 mm wurden fest in die 116 Löcher eingeschraubt. An einer Seite, die als Anodenseite bestimmt war, wurden Vanadiumscheiben über die Enden jedes Stiftes angeordnet. Über die Stifte und die Vanadiumscheibchen wurde dann eine Titankappe angeordnet. Die Kappe wurde mit jedem der 116 Stifte über das Vanadiumscheibchen verschweißt.

An der als Kathodenseite bestimmten Seite wurde eine Nickelkappe angeordnet und mit jedem der 116 Stifte verschweißt. Da Nickel relativ einfach mit Stahl verschweißbar ist, waren auf der Kathodenseite keine Zwischenscheibchen erforderlich. Das Vanadiumscheibchen hatte eine Dicke von etwa 0,13mm. Die Kappe hatte eine Dicke von etwa 0,9mm.

Zum Korrosionsschutz wurde die Anodenkammer mit einer 0,9 mm dicken Titanzwischenlage versehen, die aus einem flachen Titanblech hergestellt wurde, das zu einer U-förmigen Titanseitenabdeckung an allen vier Umfangsseiten verschweißt wurde.

Die Titanzwischenlage hatte 116 Löcher, die zu den Löchern des Stützabschnitts 17 konzentrisch waren, um über die Verbindungsstifte zu passen. Die Titanzwischenlage wurde mit der Titankappe an den Stiften verschweißt.

Die Kathodenkammer wurde mit einer 1,5 mm dicken Nickelzwischenlage versehen, die aus einem flachen Nickelblech hergestellt wurde, das zu einer U-förmigen Nickelseitenabdeckung an den Umfangsseiten verschweißt wurde. Die Nickelzwischenlage hatte ebenfalls 116 Löcher, die zu den Löchern des Stützabschnitts konzentrisch waren, um über die Verbinungsstifte zu passen. Die Nickelzwischenlage wurde rings um jede Nickelkappe verschweißt.

Die Anode hatte eine Dicke von 1,6 mm, war 40% offen, bestand aus einem expandierten Titangitter mit einem diamantförmigen Muster von 0,65 mm (Seitenlänge) x 1,33 mm (andere Seitenlänge). Die Anode wurde mit den Titankappehan der Oberseite der

Stifte an der Anodenseite verschweißt. . .

Die Kathode bestand aus einem Nickelgitter der gleichen Spezifikation wie das Titangitter. Die Kathode war mit den Nickelkappen' an der Oberseite der Verbindungsstifte an der Kathodenseite mittels Widerstandsschweißen verschweißt.

Ein Titanrohr mit einem Durchmesser von 13 mm war mit der Titanzwischenlage an einer Öffnung an der unteren linken Seite der Anodenkammer verschweißt, um einen Soleeinlaß auszubilden. Ein weiteres Rohr 19 mit 19 mm Durchmesser war mit der Titanzwischenlage an einem Loche an der oberen rechten Seite der Anodenkammer verschweißt, um einen Sole- und Chlorgasauslaß zu schaffen. Ähnlich waren Nickelrohre in der Kathodenkammer für den Einlaß und einen Auslaß des Katholyts verschweißt.

Die Zelle wurde so zusammengebaut, daß das Anodengitter etwa 0,4mm unterhalb des Titanseitendichtungsflansches zurücktrat und das Kathodengitter etwa 0,9mm unterhalb des Nickelseitendichtungsflansches zurücktrat. Eine expandierte Polytetrafluoräthylendichtung mit einer zusammengedrückten Dicke von 1,3 mm war zwischen der Membran und dem Kathodendichtungsflansch angeordnet. Zwischen der Membran und dem Anodendichtungsflansch war keine Dichtung vorgesehen, so daß sich ein Elektrodenspalt von etwa 2,5mm ergab.

Der Abstand zwischen den Ebenen der Enden der Vorsprünge betrug bei dieser bipolaren Zelle 65,4mm, wobei dieser Abstand als die Dicke des Stützabschnitts angesehen werden kann. Die gesamte Zellendicke von der Außenseite des Nickelelektrodenteils zur Außenseite des Titananodenteils betrug 71,1 mm. Somit betrug die Dicke des Zellenteils 92% der gesamten Dicke der Einheit.

Claims (10)

1. -1-Erfindungsanspruch:

   I. Elektrolyseeinheit, gekennzeichnet durch

   — ein im wesentlichen ebenes Übertragungselement (14) für elektrischen Strom mit einem im wesentlichen ebenen Stützabschnitt (17), einem Umfangsflansch (16) und

   — mehreren₍sich von jeder Seite des Stützabschnitts (17) erstreckenden Vorsprüngen (18; 18a), wobei der Flansch (16) aus mindestens einem Teil besteht und eine Innenfläche aufweist, die alle äußeren Umfangskanten des Stützabschnitts (17) dichtend aufnimmt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

   — Anbringen folgender Elemente in irgendeiner Reihenfolge:

   a) Mehrere Vorsprünge (18; 18a)anmindestenseineSeitedesStützabschnitts(17);

   b) mindestens einen Abschnitt des Flansches (16) an die Umfangskante des Stützabschnitts (17) und

   c) mehrere Zwischenlagenabschnitte (16; 26 a) an mindestens einen Teil der Vorsprünge (18; 18 a) an mindestens einer Seite des Stützabschnitts (17).
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet durch Anbringen mindestens eines Teils des Flansches (16) an den Stützabschnitt (17) mittels Schweißen.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet durch Anbringen aller Vorsprünge (18; 18a) vordem Ebnen der Einheit (14).
4. 4. Verfahren nach den Punkten 1,2 oder 3, gekennzeichnet durch Ebnen oder Abflachen mindestens der teilweise zusammengesetzten Einheit (14).
5. 5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet durch Herstellen des Stützabschnitts (17), mindestens eines Teils des Flansches (16) und der Vorsprünge (18; 18a) aus einem der folgenden Metalle: Eisenmetall, Nickel, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon.
6. 6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis4, gekennzeichnet durch Herstellen des Stützabschnitts (17) und der Vorsprünge (18; 18a) aus einem gießbaren Metall, das aus folgender Gruppe ausgebildet wird: Eisenmetalle, Nickel, Aluminium, Kupfer, Magnesium, Blei, Legierungen derselben und Legierungen davon, wobei mindestens ein Teil des Flansches (.16) aus einem Kunstharz besteht und an die Umfangskante des Stützabschnitts (17) angebracht ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet durch Herstellen des Flansches mit einer Dicke, die mindestens das Zweifache der Dicke des Stützabschnitts (17) beträgt.
8. 8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet durch Abdecken beider, die Vorsprünge aufweisenden Seiten des Stützabsch.nitts (17) mit einer Zwischenlage (26; 26a).
9. 9. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet durch Auswählen des Materials für die Zwischenlage (26; 26a) aus folgender Gruppe: Eisenmetall, Nickel, Chrom, Titan, Vanadium, Tantal, Columbium, Hafnium, Zirkonium und Legierungen

   davon. .
10. 10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet durch Anbringen mindestens eines Elektrodenteils an die

    . Zwischenlage(n) (26; 26a) und Anbringen eines elektrischen Anschlusses an einen Teil des Stützabschnitts (17), der sich zu dem Elektrodenteil (36; 36a; 46; 46a) erstreckt.

    II. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet durch Anbringen eines elektrischen Anschlusses (19) an den Flansch (16).