DD249050A5

DD249050A5 - METHOD FOR PRODUCING A UNIT TRANSMISSION ELEMENT FOR ELECTRIC POWER FOR MONOPOLAR OR BIPOLAR ELECTROCHEMICAL FILTER PRESSING CELL UNITS

Info

Publication number: DD249050A5
Application number: DD85284553A
Authority: DD
Inventors: Gregory J E Morris; Hiep D Dang; Richard N Beaver; Sandor Grosshandler; John R Pimlott
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1987-08-26
Also published as: ES8800995A1; KR890002064B1; NO863296L; WO1986003789A1; ES549956A0; CN85109615A; EP0185270A1; NO863296D0; BR8507122A; AU576925B2; JPS6312946B2; DK389686A; ZA859615B; DK389686D0; FI863316A0; AU5125085A; KR870700108A; FI863316A; JPS61502620A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und Zusammenbauen einer monopolaren oder einer bipolaren elektrochemischen Filterpressen-Zelleneinheit, die ein Uebertragungselement fuer elektrischen Strom verwendet. Das Uebertragungselement ist ein integral ausgebildetes Einheits-Strukturgussteil, das zwischen den peripheren Begrenzungen fuer einander benachbarte Elektrolyt-Kammern von zwei Zellen, die auf sich gegenueberliegenden Seiten des Uebertragungselements angeordnet sind, positioniert ist. Das Uebertragungselement enthaelt einen planaren Tragabschnitt, der Anoden- und/oder Katoden-Vorspruenge hat, welche sich nach aussen von sich gegenueberliegenden Seiten des Tragabschnitts aus erstrecken. Die Vorspruenge dienen nicht nur als mechanische Stuetze fuer jeweilige flache Plattenanoden- und/oder Katodenkomponenten, sondern sie dienen auch als Abtasthaltemittel und elektrische Stromkollektoren und -verteiler zum Sammeln und Weiterleiten von Teilstroemen von der Elektrodenkomponente einer Zelle zu der Elektrodenkomponente der naechsten Zelle. Fig. 1The invention relates to a method of manufacturing and assembling a monopolar or a bipolar electrochemical filter press cell unit using an electric current transmission element. The transfer member is an integrally formed unitary structural casting positioned between the peripheral boundaries for adjacent electrolyte chambers of two cells disposed on opposite sides of the transfer member. The transfer member includes a planar support portion having anode and / or cathode projections which extend outwardly from opposite sides of the support portion. Not only do the protrusions serve as mechanical supports for respective flat plate anode and / or cathode components, but they also serve as sample holding means and electrical current collectors and distributors for collecting and relaying partial currents from the electrode component of one cell to the next cell electrode component. Fig. 1

Description

Diese unterschiedliche elektrische Verbindungsanordnung erzwingt, daß eine monopolare Zellenreihe noch in anderer Weise von einer bipolaren Zellenreihe unterschiedlich ist. Beispielsweise dient eine monopolare Anodeneinheit, die in dem inneren Abschnitt einer monopolaren Zellenreihe angeordnet ist, als die Anoden für deren zwei benachbarte Zellen. In gleicherweise wirkt die innere Zellenmonopolarkatodeneinheit als die Katoden für zwei Zellen, die dieser benachbart sind. Weitere Beschreibungen von monopolaren Elektroden, die in einer Filterpressen-Reihe aus elektrolytischen Zellen verwendet werden, sind in den US-PS 4056458 und 4315810 gegeben. Beide dieser Patentschriften lehren die Verwendung eines Typs von Struktur, um eine monopolare Zelleneinheit zu halten, und sie lehren die Verwendung von anderen Strukturen (einer Vielzahl von Leiterstäben oder -schienen), um elektrische Energie von einer elektrischen Quelle, die außerhalb der Zellen angeordnet ist, den monopolaren Elektrodenelementen, die innerhalb der Zelle angeordnet sind, zuzuführen. Andere Kompliziertheiten der monopolaren Zellenreihe, die zahlreiche Teile und zahlreiche Verbindungen benötigen, werden durch ein Studium dieser beiden Patentschriften ersichtlich.This different electrical connection arrangement forces a monopolar cell row to be different in some other way from a bipolar cell row. For example, a monopolar anode unit disposed in the inner portion of a monopolar cell row serves as the anodes for its two adjacent cells. Likewise, the inner cell monopolar cathode moiety acts as the cathodes for two cells adjacent to it. Further descriptions of monopolar electrodes used in a filter press series of electrolytic cells are given in U.S. Patents 4,056,458 and 4,315,810. Both of these patents teach the use of one type of structure to hold a monopolar cell unit, and teach the use of other structures (a plurality of conductor bars or bars) to supply electrical energy from an electrical source external to the cells to supply the monopolar electrode elements disposed within the cell. Other monopolar cell series complications requiring numerous parts and numerous compounds will be apparent from a study of these two patents.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Verwendung eines Übertragungselements für elektrischen Strom, das die Kosten der Herstellung der Zelleneinheiten und den Arbeitsaufwand, der zu deren Zusammenbau erforderlich ist, senkt, deren Fertigung vereinfacht, in starkem Maße die Verformung der Komponenten einer Zelleneinheit verringert und eine viel stabilere Zellenstruktur schafft, als dies für bipolare Filterpressen-Zellen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist.The object of the invention is the use of an electric current transmission element, which reduces the cost of manufacturing the cell units and the labor required to assemble them, simplifies their manufacture, greatly reduces the deformation of the components of a cell unit and much provides a more stable cell structure than is the case for bipolar filter press cells according to the prior art.

Das Verringern der Verformungsgefahr für die Komponenten einer Zelleneinheit erlaubt, daß die Zellen mit besserem Wirkungsgrad betrieben werden, d. h., daß sie mehr Elektrolyse-Produkteinheiten je Elektrizitätseinheit produzieren. Eine Verringerung der Verformung verringert die Abweichung von der Breite des Zwischenraums zwischen den Elektroden jeder Elektrolysezelle.Reducing the risk of deformation for the components of a cell unit allows the cells to be operated with better efficiency, i. that is, they produce more electrolysis product units per unit of electricity. A reduction in the deformation reduces the deviation from the width of the gap between the electrodes of each electrolytic cell.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion von monopolaren Zellenreihen, die sehr viel einfacher und viel stabiler sind und dadurch wirtschaftlicher zu fertigen und zu betreiben sind.The object of the present invention is the construction of monopolar cell rows, which are much simpler and much more stable and thus more economical to manufacture and operate.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Herstellen und den Zusammenbau von elektrolytischen Zelleneinheiten, die als sich wiederholende Einheiten in Filterpressen-Zellenreihen verwendet werden. Solche Zelleneinheiten beinhalten ein Übertragungselement für elektrischen Strom (im folgenden als „ECTE" bezeichnet), das einen im allgemeinen planeren Tragabschnitt, eine Vielzahl von Vorsprüngen, die von sich gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts vorstehen, und einen rahmenähnlichen Flanschabschnitt, der sich um die Umfangsränder des Tragabschnitts herum erstreckt, enthält. Das ECTE ist sowohl für monopolare als auch bipolare Zelleneinheiten verwendbar. Es ist bei der Elektrolyse von Sole und in anderen chemischen Prozessen verwendbar.The present invention relates to the manufacture and assembly of electrolytic cell units used as repeating units in filter press cell series. Such cell units include an electric current transmission member (hereinafter referred to as "ECTE") having a generally planar support portion, a plurality of protrusions protruding from opposite sides of the support portion, and a frame-like flange portion extending around the peripheral edges of the support portion The ECTE is suitable for both monopolar and bipolar cell units and is useful in the electrolysis of brine and in other chemical processes.

Die Verwendung eines integral ausgebildeten Übertragungselements für elektrischen Strom in einer monopolaren oder bipolaren Zelleneinheit als ein grundsätzliches Aufbauelement ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung schafft zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Übertragungselements für elektrischen Strom, das als eine Hauptkomponente einer aus einer Vielzahl von sich wiederholenden Zelleneinheiten verwendbar ist, die zwischen zwei Endzellen einer Zellenreihe einer elektrochemischen Filterpresse angeordnet sind, welches Verfahren einen Schritt zum Bilden des Übertragungselements für elektrischen Strom aus einem elektrisch leitenden Metall in einer Gießform enthält, wobei das Innere der Gießform derart ausgebildet ist, daß das Übertragungselement einen planaren Tragabschnitt, einen rahmenförmigen Flanschabschnitt, der sich um einen peripheren Randabschnitt des Tragabschnitts herum erstreckt, welcher periphere Begrenzungen von Elektrodenkammern bildet, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts angeordnet sind, und eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die nach außen von den sich gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts vorstehen, wobei das Übertragungselement aus einem integral ausgebildeten, einteiligen, strukturierten Element besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement zur Verwendung in einer monopolaren oder einer bipolaren Zelleneinheit geeignet ist und Klemmstücke für zumindest einen elektrischen Strom führenden Leiter enthält, die auf dem Tragabschnitt oder dem Flanschabschnitt des Übertragungselements vorgesehen sind, wobei die Klemmstücke ausschließlich für die Endzelleneinheiten einer bipolaren Zellenreihe oder für jede der Zelleneinheiten einer monopolaren Zellenreihe verwendet werden.The use of an integrally formed electric current transmission element in a monopolar or bipolar cell unit as a basic constituent element is a main object of the present invention. The invention provides, in order to achieve this object, a method for producing an electric current transmission element usable as a main component of one of a plurality of repeating unit cells arranged between two end cells of a cell row of an electrochemical filter press, which method comprises a step of forming of the electric current transmitting member made of an electrically conductive metal in a casting mold, the inside of the casting mold being formed so that the transmitting member has a planar supporting portion, a frame-shaped flange portion extending around a peripheral edge portion of the supporting portion, which has peripheral boundaries Forming electrode chambers, which are arranged on opposite sides of the support portion, and having a plurality of protrusions, which protrude outwardly from the opposite sides of the support portion n, wherein the transmission element consists of an integrally formed, one-piece, structured element. The inventive method is characterized in that the transmission element is suitable for use in a monopolar or a bipolar cell unit and contains clamping pieces for at least one electric current-carrying conductor, which are provided on the support portion or the flange portion of the transmission element, wherein the clamping pieces exclusively for End cell units of a bipolar cell row or for each of the cell units of a monopolar cell series can be used.

Das bevorzugte Verfahren zum integralen Ausbilden eines Einheits-ECTE sieht das Gießen von geschmolzenem Metall, vorzugsweise eines eisenhaltigen Metalls, in eine Sandform vor. Andere Verfahren zum integralen Ausbilden eines Einheits-ECTE umfassen das Spritzgießen, das Pressen von pulverförmigem Metall und dessen Sintern, das heiß-isostatische Pressen, das Heißschmieden und das Kaltschmieden.The preferred method of integrally forming a unit ECTE provides for pouring molten metal, preferably ferrous metal, into a sand mold. Other methods of integrally forming a unit ECTE include injection molding, powdered metal pressing and sintering, hot isostatic pressing, hot forging, and cold forging.

Des weiteren liegt es innerhalb des Schutzumfangs für die vorliegende Erfindung, ein Einheit-vETCE oder ein einteiliges ECTE integral durch Verwenden von Einsätzen, Kokillen und Gußkernen auszubilden. Tatsächlich hat das teilweise Anordnen von Kokillen aus speziellen Metallen überraschenderweise nicht nur zum Herstellen von mehr gleichförmigen Gußstücken, sondern gleichzeitig auch zum Herstellen eines ECTE mit besseren elektrischen Leitungseigenschaften geführt. Bei einem derartigen Vorgehen werden diese Kokillen dann selbstverständlich zu Einsätzen.Furthermore, it is within the scope of the present invention to form a unit vETCE or a one-piece ECTE integrally by using inserts, molds, and cores. In fact, the partial placement of molds of special metals has surprisingly not only led to the production of more uniform castings, but at the same time also to produce an ECTE with better electrical conduction properties. In such an approach, these dies are then of course to use.

Zur eindeutigen Definition wird nun die Bedeutung der Kokillen, der Einsätze und der Gußkerne beim Formen von Metallstrukturen, welche Ausdrücke allgemein beim Stand der Technik verwendet werden, erläutert. Kokillen sind Gegenstände, die in eine Gießform eingeführt werden und als Hilfen beim Gießen des Gußstücks wirken. Deren vorrangiger Zweck besteht darin, die Abkühlrate des geschmolzenen Metalls an speziellen Orten der Form zu steuern. Durch Steuern des Abkühlens des geschmolzenen Metalls kann eine Metallschrumpfung akkurater gesteuert werden, was die Teilequalität durch verringerte Uhvollkommenheiten und Mängel verbessert. Kokillen können oder können nicht ein integraler Bestandteil des Gußstücks werden, und sie können ebenso in einigen Fällen als Einsätze wirken.For clarity, the importance of molds, inserts and cores in forming metal structures, which terms are generally used in the prior art, will now be explained. Molds are objects that are inserted into a casting mold and act as aids in casting the casting. Its primary purpose is to control the cooling rate of the molten metal at specific locations of the mold. By controlling the cooling of the molten metal, metal shrinkage can be more accurately controlled, which improves part quality through reduced inconveniences and deficiencies. Molds may or may not become an integral part of the casting, and they may also act as inserts in some instances.

Einsätze sind solche Gegenstände, die in einer Gießform angeordnet werden, um die Funktion der Gießform zu unterstützen oder das Ausbilden des Gußstücks zu unterstützen. Sie können auch ein funktionelles Teil des fertigen Artikels werden. Sie behalten ihre Identität zu sich ändernden Graden bei, nachdem die Ausbildung des Artikels beendet ist. Sie sind üblicherweise metallisch, obwohl jedes andere geeignete Material verwendet werden kann. Einsätze können in einigen Fällen ebenso als Kokillen wirken.Inserts are such items that are placed in a mold to aid in the function of the mold or to assist in the formation of the casting. They can also be a functional part of the finished article. They maintain their identity to varying degrees after the training of the article is completed. They are usually metallic, although any other suitable material can be used. Inserts can also act as molds in some cases.

Gußkerne sind Gegenstände, die in einer Gießform angeordnet werden und dazu dienen, Metall von vorbestimmten Bereichen der Gießform fernzuhalten. Gußkerne werden in der Gießform dort verwendet, wo es unpraktisch oder unmöglich wäre, die Gießform in einer Weise auszubilden, daß Metall von vorbestimmten Stellen ferngehalten werden könnte. Ein typisches Beispiel wäre ein Gußkern, der verwendet würde, um einen inneren Hohlraum eines gegossenen Metallkörpers zu erzeugen. Gußkerne können in einigen Fällen auch als Kokillen wirken.Cast cores are items that are placed in a mold and serve to keep metal away from predetermined areas of the mold. Cast cores are used in the mold where it would be impractical or impossible to form the mold in such a way that metal could be kept away from predetermined locations. A typical example would be a casting core that would be used to create an internal cavity of a cast metal body. Cast cores may also act as molds in some cases.

Speziell anwendbare Kokillen, diezu Einsätzen gemachtwerden, um die elektrische Leitfähigkeiteines ECTEzu erhöhen, werden quer zu dem planaren Tragabschnitt angeordnet und verlaufen in die Vorsprünge hinein. Bevorzugte Einsätze oder Kokillen werden aus einem festen Metall hergestellt, daß die Masse des Metalls des ECTE hat, die um dieses herum ausgebildet ist, ausmacht. Vorzugsweise wird das Metall, das um dieses herum geformt wird, durch Eingießen desselben in seinem geschmolzenen Zustand in eine Sandgußform geformt.Specifically, molds that are made into inserts to increase the electrical conductivity of an ECTE are disposed across the planar support portion and extend into the protrusions. Preferred inserts or molds are made of a solid metal having the mass of the metal of the ECTE formed around it. Preferably, the metal that is molded around it is formed into a sand mold by pouring it in its molten state.

Gußkerne können ebenfalls zum Ausbilden von Öffnungen verwendet werden, die durchgehend durch den planaren Tragabschnitt des ECTE in einer monopolaren Zelleneinheit verlaufen, um die Zirkulation zu verbessern. Solche Gußkerne würden keinen ersichtlichen Vorteil in einer bipolaren Zelleneinheit bringen, solange das ECTE zumindest einen Seitenscheider odereinenTrog auf einerseinerSeiten aufweist, um das Vermischen von die Anode umgebendem Elektrolyt odervon die Katode umgebendem Elektrolyt aus benachbarten bipolaren Kammern zu verhindern.Cast cores may also be used to form openings that pass continuously through the planar support portion of the ECTE in a monopolar cell unit to enhance circulation. Such cores would not provide any apparent advantage in a bipolar cell unit as long as the ECTE has at least one side separator or trough on one side thereof to prevent mixing of electrolyte surrounding the anode from electrolyte surrounding the cathode from adjacent bipolar chambers.

Das Verfahren zum Zusammenbauen der Zelleneinheit kann des weiteren das Einsetzen eines geeigneten Seitenscheider auf einer oder auf beiden Seiten des ECTE, um das Metall des ECTE vor einer korrosiven Einwirkung durch den Elektrolyt zu schützen, dessen Anwendung erwartet wird, umfassen.The method of assembling the cell unit may further include employing a suitable side separator on one or both sides of the ECTE to protect the metal of the ECTE from corrosive action by the electrolyte expected to be used.

Das Verfahren zum Zusammenbauen der Zelleneinheit sieht des weiteren vorzugsweise das elektrische und mechanische Verbinden planparallel angeordneter Elektrodenkomponenten indirekt an jeder Seite des ECTE durch Anschweißen dieser Elektroden komponenten an den Seitenscheider, der seinerseits direkt oder indirekt über eine Metallzwischenscheibe oder einen Metallblock des ECTE angeschweißt ist, vor. Diese Elektrodenkomponenten können die Elektroden selbst sein, oder sie können elektrisch leitende Teile zum Weiterleiten von elektrischem Strom zu den eigentlichen Elektroden sein. Üblicherweise weisen die Elektroden ein katalytisch aktives Material auf, das auf diesen abgelagert ist.The method of assembling the cell unit further preferably provides for the electrical and mechanical bonding of plane-parallel electrode components indirectly on each side of the ECTE by welding these electrode components to the side separator, which in turn is welded directly or indirectly over a metal washer or metal block of the ECTE , These electrode components may be the electrodes themselves or they may be electrically conductive parts for passing electrical current to the actual electrodes. Usually, the electrodes have a catalytically active material deposited thereon.

Nachdem die Zelleneinheiten individuell hergestellt sind, werden sie in die Form einer Filterpressen-Zellenreihe durch Zusammendrücken derselben mit einer hydraulischen Presse', durch Schrauben, durch Zugstangen oder dergl. gebracht. Die vorliegende Erfindung ist auch für die Anwendung auf die neue entwickelten Festpolymerelektrolyt-Elektroden geeignet. Festpolymerelektrolyt-Elektroden bilden eine lonenaustauschmembran, die ein elektrisch leitendes Material hat, das in die lonenaustauschmembran eingebettet oder an diese gebondet ist. Solche Elektroden sind aus dem Stand derTechnik bekannt und beispielsweise in den US-PS'n 4457815 u. 4457823 offenbart.After being individually fabricated, the cell units are brought into the form of a filter press cell bank by compressing them with a hydraulic press, screws, tie rods or the like. The present invention is also suitable for application to the newly developed solid polymer electrolyte electrodes. Solid polymer electrolyte electrodes form an ion exchange membrane having an electrically conductive material embedded in or bonded to the ion exchange membrane. Such electrodes are known in the art and are described, for example, in U.S. Pat. 4457823 discloses.

Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auch für die Anwendung auf eine sog. Nullspalt-Zelle geeignet. Eine Nullspalt-Zelle ist eine solche, in welcher zumindest eine Elektrode in körperlichem Kontakt mit der lonenaustauschmembran steht. Wahlweise können auch beide der Elektroden in körperlichem Kontakt mit der lonenaustauschmembran stehen. Solche Zellen sind in den US-PS'n 4444639,4457822 u. 4448622 offenbart.In addition, the present invention is also suitable for application to a so-called zero-gap cell. A zero gap cell is one in which at least one electrode is in physical contact with the ion exchange membrane. Optionally, both of the electrodes may be in physical contact with the ion exchange membrane. Such cells are disclosed in US Pat. 4448622 discloses.

Elektrodenkomponenten, die verwendet werden können, sind vorzugsweise feingelöcherte Strukturen, die im wesentlichen flach sind und aus einem Blech oder einer perforierten Streckmetallplatte, einer ausgestanzten Platte oder einem gewebten Metalldraht hergestellt sein können. Wahlweise können die Elektrodenkomponenten Stromkollektoren sein, die mit einer Elektrode in Berührung stehen. Die Elektroden können wahlweise eine katalytische aktive Deckschicht auf deren Oberfläche aufweisen. Die Elektrodenkomponenten können an die Vorsprünge oder an den Seitenscheider angeschweißt sein, falls ein Seitenscheider verwendet wird. Vorzugsweise sind die Elektrodenkomponenten angeschweißt, weil in diesem Fall der elektrische Kontakt besser ist.Electrode components which may be used are preferably fine-holed structures which are substantially flat and may be made of a sheet or perforated expanded metal plate, a punched plate or a woven metal wire. Optionally, the electrode components may be current collectors that are in contact with an electrode. Optionally, the electrodes may have a catalytic active overcoat on their surface. The electrode components may be welded to the protrusions or to the side separator if a side separator is used. Preferably, the electrode components are welded, because in this case the electrical contact is better.

Andere Elektrodenkomponenten, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, enthalten Stromkollektoren, Abstandsstücke, Mattenstrukturen und andere Elemente, die dem Fachmann bekannt sind. Es können spezielle Elemente oder Aufbauten für Nullspalt-Konfigurationen oder Festpolymerelektrolyt-Membranen verwendet werden. Außerdem können elektrolytische Einheiten gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Gaskammer an eine Verwendung im Zusammenhang mit einer gasverbrauchenden Elektrode — in einigen Fällen auch als depolarisierte Elektroden bezeichnet — angepaßt werden. Die Gaskammer ist zusätzlich zu den Flüssigelektrolytkammern erforderlich. Eine Vielfalt von Elektrodenkomponenten, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind dem Fachmann aus dem Stand derTechnik bekannt und beispielsweise in den US-PS'n 4444623,4350452 u. 4444641 offenbart. Ein besseres Verständnis dervorliegenden Erfindung wird durch getrennte, imfolgenden gegebene Erläuterungen ihrer Aspekte in bezug auf bipolare und monopolare Anordnungen erreicht.Other electrode components that may be used in conjunction with the present invention include current collectors, spacers, mat structures, and other elements known to those skilled in the art. Specific elements or structures for zero-gap configurations or solid polymer electrolyte membranes may be used. In addition, electrolytic units according to the present invention for a gas chamber may be adapted for use in conjunction with a gas-consuming electrode - also referred to as depolarized electrodes in some cases. The gas chamber is required in addition to the liquid electrolyte chambers. A variety of electrode components that may be used in the context of the present invention are well known to those skilled in the art and are described, for example, in U.S. Patent Nos. 4,444,623,4350,452 and 4,823,442. 4444641 discloses. A better understanding of the present invention will be obtained through the following detailed explanation of its aspects with respect to bipolar and monopolar arrangements.

Beim Herstellen und Zusammenbauen einer verbesserten Zelleneinheit, die zum Bilden einer bipolaren Zelle verwendet wird, wird die Zelleneinheit von einer benachbarten Zelleneinheit durch einen Scheider, beispielsweise eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige lonenaustauschmembran oder eine flüssigkeitsdurchlässige poröse Asbest-Membran ausgenommen in einer Chlorat-Zelle getrennt, wobei kein Scheider verwendet wird, wenn Alkalimetallchlorid (Sole), wie beispielsweise NatriumIorid, elektrolysiertwird, um das jeweilige Alkalimetallchlorat, z. B. Natriumchloratzu erzeugen. Obgleich die vorliegende Erfindung ebenfalls auf Zelleneinheiten anwendbar ist, die keinen Scheider zwischen der Anode und der Katode verwenden, wird sie trotzdem vorrangig mit Rücksicht auf Zelleneinheiten diskutiert, die permselektive lonenaustauschmembranen verwenden, um zu zeigen, was mit den Membranen geschehen würde. Die Membranen werden abdichtbar zwischen jeweils zwei der Zelleneinheiten angeordnet, um so eine Vielzahl von Zellen zu bilden. Jede der Zelleneinheiten hat vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, zumindest eine planparallel angeordnete Membran, die die Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyt und die Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyt jeder Zelleneinheit definiert und diese Kammern voneinander trennt. Die Zelleneinheit hat ein ECTE, das die Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyt einer Zelleneinheit, die auf einer Seite des ECTE angeordnet ist, von der Kammer für den dieIn making and assembling an improved cell unit used to form a bipolar cell, the cell unit is separated from an adjacent cell unit by a separator such as a substantially liquid-impermeable ion exchange membrane or a liquid-permeable porous asbestos membrane except in a chlorate cell no separator is used when alkali metal chloride (brine), such as sodium chloride, is electrolyzed to yield the particular alkali metal chlorate, e.g. B. Natriumchloratzu produce. Although the present invention is also applicable to cell units that do not use a separator between the anode and the cathode, it is still discussed primarily with respect to cell units that use permselective ion exchange membranes to show what would happen to the membranes. The membranes are sealably disposed between each two of the unit cells so as to form a plurality of cells. Each of the cell units preferably, but not necessarily, has at least one plane-parallel membrane defining the anode-surrounding electrolyte chamber and the cathode-surrounding electrolyte chamber of each cell unit, and separating these chambers. The cell unit has an ECTE containing the chamber for the anode-surrounding electrolyte of a cell unit disposed on one side of the ECTE from the chamber for the cell

Katode umgebenden Elektrolyt einer benachbarten Zelleneinheit, die auf der gegenüberliegenden Seite des ECTE angeordnet ist, körperlich trennt. Das ECTE hat eine planparallel angeordnete feindurchlöcherte „Flachplatten"-Anodenkomponente, die in der benachbarten Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyt angeordnet ist, und eine planparallel angeordnete feindurchlöcherte „Flachplatten^Katodenkomponente, die in deren angrenzender Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyt angeordnet ist. Beide Elektrodenkomponentenseiten sind im wesentlichen parallel zu der Membran angeordnet, die planparallel zwischen diesen und dem ECTE angeordnet ist. Das ECTE verbindet die Anodenkomponente der angrenzenden Kammer für den die Anode umgebendenen Elektrolyt elektrisch durch sich mit der Katodenkomponente der angrenzenden Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyt.Katode surrounding electrolyte of an adjacent cell unit, which is located on the opposite side of the ECTE, physically separates. The ECTE has a plane-parallel finely-perforated "flat-plate" anode component disposed in the adjacent electrolyte-surrounding anode chamber and a plane-parallel finely-perforated "flat plate" cathode component disposed in its adjacent cathode-surrounding electrolyte chamber Both electrode component sides are disposed substantially parallel to the membrane arranged plane-parallel therebetween and the ECTE The ECTE electrically connects the anode component of the adjacent chamber for the electrolyte surrounding the anode by itself with the cathode component of the adjacent chamber surrounding the cathode Electrolyte.

Die anodenseitigen und katodenseitigen Kammern, die an das ECTE angrenzen, weisen eine Struktur um deren Umfang herum auf, um deren körperliche Definition zu vervollständigen. Diese Zelleneinheit hat außerdem einen Leiter für elektrischen Strom, der dieser zum Bilden eines elektrischen Strompfades durch das ECTE von deren benachbarter katodenseitiger Kammer zu deren benachbarter anodenseitiger Kammer zugeordnet ist. Diese Zelleneinheit enthält Komponenten-Haltemittel zum Aufrechterhalten vorbestimmter Abstände der Anode und Katode'der beiden Zellen, die an das ECTE angrenzen, von demThe anode-side and cathode-side chambers adjacent to the ECTE have a structure around their circumference to complete their physical definition. This cell unit also has an electrical current conductor associated therewith for forming an electrical current path through the ECTE from its adjacent cathode-side chamber to its adjacent anode-side chamber. This cell unit includes component holding means for maintaining predetermined distances of the anode and cathode of the two cells adjacent to the ECTE, of which

Die vorliegende Erfindung sieht ein gießbares Metall als Teil des ECTE vor, welches elektrische Energie durch das ECTE von der katodenseitigen Kammer zu der angrenzenden anodenseitigen Kammer überträgt. Vorzugsweise ist dieses Metall formbares Eisen.The present invention provides a castable metal as part of the ECTE that transfers electrical energy through the ECTE from the cathode-side chamber to the adjacent anode-side chamber. Preferably, this metal is moldable iron.

Das ECTE wird in einer Weise gebildet, daß eine strukturelle Einheit geschaffen wird, die erforderlich ist, um sowohl die angrenzenden Elektroiytkammern körperlich zu halten, während sie mit dem Elektrolyt beschickt werden, als auch die zugeordneten Zellenzubehörteile zu halten.The ECTE is formed in a manner to provide a structural unit required to physically hold adjacent electrolyte chambers as they are being charged with the electrolyte as well as to hold the associated cell accessories.

Die Anodenkomponenten-Haltemittel und derjenige Teil des Leiters für elektrischen Strom, der in dem ECTE auf der Anodenseite des ECTE angeordnet ist, bestehen aus einer Vielzahl von Anoden-Vorsprüngen, die sich um eine vorbestimmte Höhe von dem Tragabschnitt des ECTE nach außen in die anodenseitige Kammer erstrecken, die an den Tragabschnitt angrenzt. Diese Anodenvorsprünge können mechanisch und elektrisch entweder direkt oder indirekt mit der Anodenkomponente durch zumindest ein kompatibles Metallteil verbunden sein, das anliegend an die Anodenkomponente und die Anodenvorsprünge zwischen der Anodenkomponente und den Anodenvorsprüngen angeordnet ist. Vorzugsweise haben die Anodenvorsprünge alle flache Endflächen, die vorzugsweise in der gleichen geometrischen Ebene liegen.The anode component holding means and that part of the electric current conductor disposed in the ECTE on the anode side of the ECTE consist of a plurality of anode projections extending outwardly from the supporting portion of the ECTE to the anode side by a predetermined height Extend chamber adjacent to the support section. These anode protrusions may be mechanically and electrically connected either directly or indirectly to the anode component by at least one compatible metal part disposed adjacent the anode component and the anode protrusions between the anode component and the anode protrusions. Preferably, the anode protrusions all have flat end surfaces that are preferably in the same geometric plane.

Die Katodenkomponenten-Haltemittel und der Teil des Leiters für elektrischen Strom, der auf der Katodenseite des planaren Tragabschnitts liegt, besteht aus einer Vielzahl von Katodenvorsprüngen, die sich um eine vorbestimmten Höhe von dem Tragabschnitt aus nach außen in die katodenseitige Kammer erstrecken, die an den Tragabschnitt angrenzt. Diese Katodenvorsprünge können mechanisch und elektrisch entweder direkt oder indirekt mit der Katodenkomponente durch zumindest ein kompatibel schweißbares Metallteil verbunden sein, das anliegend an die Katodenkomponente und die Katodenvorsprünge zwischen der Katodenkomponete und den Katodenvorsprüngen angeordnet ist. Vorzugsweise haben die Katodenvorsprünge alle flache Endflächen, die vorzugsweise in derselben geometrischen Ebene liegen.The cathode component holding means and the part of the electric current conductor located on the cathode side of the planar support portion are composed of a plurality of cathode protrusions extending outward from the support portion into the cathode side chamber at a predetermined height Supporting section adjacent. These cathode tabs may be mechanically and electrically connected either directly or indirectly to the cathode component by at least one compatible weldable metal member disposed adjacent to the cathode component and the cathode tabs between the cathode component and the cathode tabs. Preferably, the cathode protrusions all have flat end surfaces that are preferably in the same geometric plane.

Die Erfindung sieht des weiteren vorzugsweise Anodenvorsprünge vor, die in einer Weise einen Abstand voneinander aufweisen, daß der die Anode umgebende Elektrolyt frei durch die Gesamtheit der andernfalls unbesetzten Stellen der angrenzenden Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyt zirkulieren kann, und in gleicher Weise weisen die Katodenvorsprünge einen Abstand in einer Weise voneinander auf, daß der die Katode umgebende Elektrolyt frei durch die Gesamtheit der andernfalls unbesetzten Stellen der angrenzenden Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyt zirkulieren kann.The invention further preferably provides anode protrusions spaced from each other in such a manner that the electrolyte surrounding the anode is free to circulate through the entirety of the otherwise vacant locations of the adjacent chamber for the electrolyte surrounding the anode, and likewise Cathode tabs spaced apart such that the electrolyte surrounding the cathode is free to circulate through the entirety of the otherwise vacant locations of the adjacent chamber for the electrolyte surrounding the cathode.

Vorzugsweise wird das Material des Einheits-ECTE aus eisenhaltigen Metalle^wie Eisen, Stahl, rostfreier Stahl oder aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Chrom, Magnesium, Tantal, Kadmium, Molybdän, Zirkonium, Blei, Zink, Vanadium, Wolfram, Iridium, Rhodium, Kobalt, Legierungen von allen diesen und Legierungen davon ausgewählt. Mehr vorzuziehen ist es, das Metall des ECTE aus eisenhaltigen Metallen auszuwählen, deren vorrangiger Bestandteil Eisen ist.Preferably, the unit ECTE material is made of ferrous metals such as iron, steel, stainless steel or nickel, aluminum, copper, chromium, magnesium, tantalum, cadmium, molybdenum, zirconium, lead, zinc, vanadium, tungsten, iridium, rhodium , Cobalt, alloys of all these and alloys thereof selected. It is more preferable to select the metal of the ECTE from ferrous metals, the primary constituent of which is iron.

Die Erfindung sieht vorzugsweise einen anodenseitigen Seitenscheidervor, der aus einem Metallblechstück hergestellt ist, das über solche Oberfläch en der Seite der anodenseitigen Kammer des ECTE gelegt ist, die ansonsten den korrosiven Einflüssen des die Anode umgebenden Elektrolyten ausgesetzt wäre.The invention preferably provides an anode-side side cutter made of a piece of sheet metal placed over such surface on the side of the anode-side chamber of the ECTE that would otherwise be exposed to the corrosive effects of the electrolyte surrounding the anode.

Vorzugsweise ist das Metal I des anodenseitigen Seitenscheider gegen Korrosion durch den die Anode umgebenden Elektrolyten beständig und ist mit Hauben ausgebildet, dieüberundumdie Anodenvorsprünge herum passen, wobei der Seitenscheider mit den flachen Enden der Anodenvorsprünge des ECTE verbunden wird.Preferably, the metal I of the anode-side side shroud is resistant to corrosion by the electrolyte surrounding the anode and is formed with hoods that fit over and around the anode protrusions, connecting the side shifter to the flat ends of the anode protrusions of the ECTE.

Vorzugsweise sieht die Erfindung außerdem vor, daß der Seitenscheider in geeigneter Weise um die einen Abstand voneinander aufweisenden Anodenvorsprünge in Richtung auf den planaren Tragabschnitt in den Räumen zwischen den Vorsprüngen niedergedrückt ist, so daß eine freie Zirkulation des die Anode umgebenden Elektrolyts zwischen den in einer Reihe angeordneten ECTE's und der Membran der angrenzenden Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten ermöglicht ist.Preferably, the invention also contemplates that the side separator is suitably depressed about the spaced anode projections towards the planar support section in the spaces between the projections such that free circulation of the electrolyte surrounding the anode occurs between them in a row arranged ECTE's and the membrane of the adjacent chamber for the electrolyte surrounding the anode is made possible.

Es sei angemerkt, daß der Seitenscheider die ECTE-Oberfläche, die an die Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten angrenzt, als eine Begrenzung ersetzt, die in Berührung mit dem die Anode umgebenden Elektrolyten steht.It should be noted that the side separator replaces the ECTE surface adjacent to the chamber for the electrolyte surrounding the anode as a boundary in contact with the electrolyte surrounding the anode.

Der Seitenscheider aus Metali ist vorzugsweise mit den Anodenvorsprüngen durch Verschweißen, Verlöten, Hartverlöten oder sog. „filmforming" durch ein Metallzwischenteil verbunden, das zwischen den Vorsprüngen und dem Seitenscheider angeordnet ist, wobei das Metall des Zwischenteils kompatibel sowohl mit dem Metall des anodenseitigen Seitenscheiders als auch mit dem Metall, aus dem das ECTE hergestellt ist, verschweißbar ist, d. h. kompatibel mit beiden Metallen bis zu dem Punkt verschweißbar ist, an dem es eine feste Verbindung an den Schweißstellen bilden kann.The metal separator is preferably bonded to the anode projections by welding, soldering, brazing, or so-called "filmforming" through an intermediate metal part located between the projections and the side separator, the metal of the intermediate part being compatible with both the metal of the anode side separator and also weldable with the metal from which the ECTE is made, ie, is compatible with both metals to the point where it can form a strong bond at the welds.

Der anodenseitige Seitenscheider ist aus einem Metall hergestellt, das aus Titan, Tantal, Niobium, Hafnium, Zirkonium, Legierungen von jedem und Legierungen daraus ausgewählt ist.The anode-side side separator is made of a metal selected from titanium, tantalum, niobium, hafnium, zirconium, alloys of each, and alloys thereof.

Ein anderer Weg zum Verbinden eines anodenseitigen Seitenscheiders mit dem ECTE, wenn diese Metalle nichtkompatibel verschweißbar sind, besteht darin, daß keine Metallzwischenlage verwendet wird, der anodenseitige Seitenscheider jedoch direkt auf die Anodenvorsprünge durch „Explosionsbonding" oder „Diffusionsbonding" gebondet wird.Another way of connecting an anode-side side separator to the ECTE when these metals are not compatibly weldable is by not using a metal interlayer, but the anode-side side separator is bonded directly to the anode protrusions by "explosive bonding" or "diffusion bonding".

In den meisten Fällen ist es erwünscht, daß sich der anodenseitige Seitenscheider über die Seitenfläche des rahmenähnlichen Flanschabschnitts des ECTE auf der Seite der Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten erstreckt, um so einen Dichtungsstreifen an dieser Seite für die Membran zu bilden, wenn die Zellensegmente zusammengepreßt werden, um eine Zellenreihe zu bilden.In most cases, it is desirable for the anode-side side separator to extend over the side surface of the frame-like flange portion of the ECTE on the side of the chamber surrounding the anode for the electrolyte so as to form a sealing strip on that side for the membrane when the cell segments be compressed to form a cell row.

In den meisten Fällen ist es erwünscht, daß der anodenseitige Seitenscheider mit dem ECTE an den Enden der Anodenvorsprünge verbunden wird. Indessen sieht die Erfindung auch vor, den Seitenscheider mit den Seiten dieser Vorsprünge zu verbinden oder sogar den Seitenscheider mit dem planaren Tragabschnitt zwischen den Vorsprüngen zu verbinden. Vorzugsweise wird jedoch der anodenseitige Seitenscheider an die Enden der Anodenvorsprünge durch eine Metallzwischenlegscheibe geschweißt.In most cases, it is desirable that the anode-side side separator be connected to the ECTE at the ends of the anode projections. Meanwhile, the invention also contemplates connecting the side separator to the sides of these projections or even connecting the side separator to the planar support portion between the projections. Preferably, however, the anode-side side separator is welded to the ends of the anode projections by a metal washer.

Ein katodenseitiger Seitenscheider wird weniger häufig als ein anodenseitiger Seitenscheider gefordert. Indessen gibt es Umstände, beispielsweise in katodenseitigen Kammern mit Hochkonzentrations-Ätzlaugen, für die ein katodenseitiger Seitenscheider benötigt wird. Demzufolge sieht die vorliegende Erfindung auch einen katodenseitigen Seitenscheider vor, der aus einem Metallblechteil hergestellt ist, das über die betreffenden Oberflächen des ECTE gepaßt wird, welches ansonsten dem Elektrolyt der benachbarten Zelle ausgesetzt wäre. Vorzugsweise ist dieser katodenseitige Seitenscheider aus Nickel hergestellt.A cathode-side side separator is required less frequently than an anode-side side separator. However, there are circumstances, for example, in cathode-side chambers with high-concentration etching liquors, for which a cathode-side side separator is needed. Accordingly, the present invention also contemplates a cathode-side side separator made of a sheet metal part that fits over the respective surfaces of the ECTE that would otherwise be exposed to the electrolyte of the adjacent cell. Preferably, this cathode-side side separator is made of nickel.

In einigen Fällen können Plastik-Seitenscheider verwendet werden, in denen Möglichkeiten für eine elektrische Verbindung der Katodenkomponente mit den Katodenvorsprüngen durch das Plastikmaterial hindurch vorgesehen sind. Es können auch Kombinationen von Plastik- und Metall-Seitenscheidem verwendet werden. Dasselbe gilt für die anodenseitigen Seitenscheider.In some instances, plastic side-shifters may be used which provide opportunities for electrical connection of the cathode component to the cathode tabs through the plastic material. Combinations of plastic and metal side cutters can also be used. The same applies to the anode-side side separator.

Der katodenseitige Seitenscheider wird in geeigneter Weise derart um die einen Abstand voneinander aufweisenden Katodenvorsprünge herum in Richtung auf den planaren Tragabschnitt in die Räume zwischen den Vorsprüngen niedergedrückt, daß eine freie Zirkulation des Elektrolyts zwischen den in einer Reihe angeordneten ECTE's und der Membran der jeweils benachbarten katodenseitigen Kammer ermöglicht ist. Es sei angemerkt, daß der Seitenscheider an die Stelle der ECTE-Oberfläche, die an die katodenseitige Kammer angrenzt, als eine Begrenzung tritt, die mit dem Elektrolyt in Berührung steht. Anders als bei dem anodenseitigen Seitenscheider ist es üblicherweise nicht notwendig, daß der katodenseitige Seitenscheider mit den Katodenvorsprüngen durch Metallzwischenstücke verbunden wird. Demzufolge wird bevorzugt, daß der katodenseitige Seitenscheider direkt mit den Katodenvorsprüngen'durch Verschweißung ohne ein Metallzwischenstück, das zwischen den Vorsprüngen und dem Seitenscheider angeordnet ist, verbunden wird. Es kann indessen ein Metallzwischenstück verwendet werden. Wenn dies der Fall ist, muß das Metallzwischenstück kompatibel sowie mit dem Metall des katodenseitigen Seitenscheiders als auch mit dem Metall verschweißbar sein, aus dem das ECTE hergestellt ist.The cathode-side side separator is appropriately depressed around the spaced-apart cathode tabs toward the planar support section into the spaces between the projections such that free circulation of the electrolyte occurs between the ECTE's arranged in a row and the membrane of the respectively adjacent cathode side Chamber is possible. It should be noted that the side separator will take the place of the ECTE surface adjacent to the cathode-side chamber as a boundary in contact with the electrolyte. Unlike the anode-side side separator, it is usually not necessary that the cathode-side side separator is connected to the cathode projections by metal spacers. Accordingly, it is preferred that the cathode-side side separator be bonded directly to the cathode projections by welding without a metal spacer disposed between the projections and the side separator. Meanwhile, a metal spacer can be used. If this is the case, the metal spacer must be compatible as well as weldable to the metal of the cathode side separator and to the metal from which the ECTE is made.

Das Metall für den katodenseitigen Seitenscheider wird aus eisenhaltigen Metallen, Nickel, Chrom, Magnesium, Tantal, Kadmium, Zirkonium, Blei, Zink, Vanadium, Wolfram, Iridium, Molybdän, Kobalt, Legierungen von jedem und Legierungen davon ausgewählt.The cathode-side separator metal is selected from ferrous metals, nickel, chromium, magnesium, tantalum, cadmium, zirconium, lead, zinc, vanadium, tungsten, iridium, molybdenum, cobalt, alloys of each, and alloys thereof.

In vielen Fällen ist es erwünscht, daß die Metalle des ECTE, des katodenseitigen Seitenscheiders und der Katodenkomponente der benachbarten Zelle alle aus eisenhaltigen Metallen ausgewählt sind.In many instances, it is desirable that the metals of the ECTE, the cathode side scoop, and the cathode component of the adjacent cell are all selected from ferrous metals.

In einigen Fällen wird bevorzugt, die Metallzwischenlagen, die zwischen den Katodenvorsprüngen und den benachbarten katodenseitigen Seitenscheidern liegen, vorzusehen. Die Metallzwischenlagen sind ähnlich denen, die beim Anbringen der anodenseitigen Seitenscheider erläutert wurden. Indessen kann in den meisten Fällen das Metall des katodenseitigen Seitenscheiders direkt an den planaren Tragabschnitt ohne Notwendigkeit einer Metallzwischenlage angeschweißt werden. Der katodenseitige Seitenscheider wird so ausgebildet, daß er über und um die Enden der Katodenvorsprünge herum paßt und direkt auf einer Seite des-Seitenscheiders an die Vorsprünge in einer Weise angeschweißt werden kann, daß eine elektrische Verbindung zwischen dem ECTE und der Katodenkomponente geschaffen werden kann. Die Katodenkomponente selbst wird direkt an die gegenüberliegende Seite des katodenseitigen Seitenscheiders angeschweißt.In some cases, it is preferred to provide the metal spacers that lie between the cathode protrusions and the adjacent cathode side scoops. The metal liners are similar to those explained in attaching the anode side separator. However, in most cases, the metal of the cathode-side side separator can be welded directly to the planar support portion without the need for a metal interlayer. The cathode side separator is formed to fit over and around the ends of the cathode tabs and to be welded directly to one side of the side separator to the projections in a manner to provide electrical communication between the ECTE and the cathode component. The cathode component itself is welded directly to the opposite side of the cathode-side side separator.

Wie bei dem anodenseitigen Seitenscheider ist es vorzuziehen, daß sich der katodenseitige Seitenscheider ebenfalls umfangsmäßig über die Seitenfläche des Flanschabschnitts in der katodenseitigen Kammer erstreckt, um so eine Dichtungsfläche an dieser Stelle für die Membran zu bilden, wenn die Zellensegmente zusammengepreßt werden, um eine Zellenreihe zu bilden.As with the anode-side side separator, it is preferable that the cathode-side side separator also extends circumferentially across the side surface of the flange portion in the cathode-side chamber so as to form a sealing surface at that location for the membrane as the cell segments are compressed to one cell row form.

In den meisten Fällen ist es erwünscht, daß der katodenseitige Seitenscheider des ECTE mit den Enden der Katodenvorsprünge verbunden ist. Indessen sieht die Erfindung auch das Verbinden des Seitenscheiders mit dem Tragabschnitt zwischen den Vorsprüngen vor.In most cases, it is desirable that the cathode-side side separator of the ECTE be connected to the ends of the cathode protrusions. Meanwhile, the invention also contemplates joining the side separator to the support portion between the projections.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen und Zusammenbauen von Zelleneinheiten für monopolare Zellen, die zu einer Filterpressen-Konfiguration zusammengebaut werden.The present invention also relates to a method of manufacturing and assembling unit cells for monopolar cells assembled into a filter press configuration.

Das ECTE für die monopolare Zelleneinheit ist dasselbe, wie es zuvor für die bipolare Zelleneinheit beschrieben wurde, jedoch mit der Ausnahme, daß jedes monopolare ECTE außerdem Mittel zum elektrischen Verbinden desselben mit einer externen Stromquelle aufweist. Diese Mittel können als ein getrenntes Element dem ECTE zugefügt werden oder können mit demselben integral ausgebildet sein. Andererseits kann das monopolare ECTE dieselbe körperliche Form wie das bipolare ECTE haben und kann aus denselben Metallen hergestellt sein. Es wird in gleicher Weise hergestellt, beispielsweise durch einen einzigen Gießvorgang, um eine integrale Einheit des Tragabschnitts, des peripheren Flansches und der Elektrodenkomponenten-Vorsprünge auf sich gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts auszubilden.The ECTE for the monopolar cell unit is the same as previously described for the bipolar cell unit, except that each monopolar ECTE also has means for electrically connecting it to an external power source. These means may be added as a separate element to the ECTE or may be integrally formed therewith. On the other hand, the monopolar ECTE may have the same physical shape as the bipolar ECTE and may be made of the same metals. It is made in the same way, for example, by a single molding operation to form an integral unit of the support portion, the peripheral flange and the electrode component protrusions on opposite sides of the support portion.

Selbstverständlich sind im Gegensatz zu der bipolaren Zelleneinheit in der monopolaren Zelleneinheit die Vorsprünge auf den sich gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts von gleicher Art, d. h. die Vorsprünge auf den sich gegenüberliegenden Seiten sind entweder alle Anodenvorsprünge, oder sie sind alle Katodenvorsprünge. Es ist nicht so, daß sie Anodenvorsprünge auf einer Seite und Katodenvorsprünge auf der anderen Seite sind, wie dies im Falle von bipolaren Zelleneinheiten gegeben ist. Die Endzellen für eine monopolare Zellenreihe sind solche Zelleneinheiten, bei denen nur auf einer Seite eine Elektrodenkomponente benötigt wird.Of course, in contrast to the bipolar cell unit in the monopolar cell unit, the protrusions on the opposite sides of the support portion are of the same type, i. H. the protrusions on the opposite sides are either all anode protrusions, or they are all cathode protrusions. It is not that they are anode protrusions on one side and cathode protrusions on the other side, as in the case of bipolar cell units. The end cells for a monopolar cell row are those cell units in which an electrode component is needed only on one side.

Die einzige elektrische Polarität der monopolaren Zelleneinheit verlangt auch, daß die Elektrolytkammern, die auf beiden Seiten des ECTE angeordnet sind, von gleicher Art sind, d.h. diese angrenzenden Kammern sind entweder beide Kammern für den die Anode umgebenden Elektrolyt oder sind beide Kammern für den die Katode umgebenden Elektrolyt.The single electrical polarity of the monopolar cell unit also requires that the electrolyte chambers located on either side of the ECTE are of the same type, i. these adjacent chambers are either both chambers for the electrolyte surrounding the anode or are both chambers for the electrolyte surrounding the cathode.

Das ECTE ist so ausgebildet, daß es eine strukturelle Einheit bildet, um das Zellengewicht tragen zu können. Es sieht außerdem den elektrischen Strompfad für die beiden Elektrodenkomponenten vor, der elektrisch auf den sich gegenüberliegenden Seiten desselben mit diesen verbunden ist, wenn es elektrisch als eine Anode — oder umgekehrt — wenn es elektrisch als ein Katode angeschlossen ist.The ECTE is designed to be a structural unit to support cell weight. It also provides the electrical current path for the two electrode components which are electrically connected to their opposite sides when electrically connected as an anode - or vice versa - when electrically connected as a cathode.

Die Seitenscheider, die für bipolare Elektrodenzelleneinheiten erläutert wurden, sind zum großen Teil gleich denen, die für monopolare ElektrodenzelleneipJieiten vorgesehen sind. Sie können in ihrem Aussehen gleich sein, und sie dienen der gleichen Funktion des Schützens des ECTE vor einem elektrochemischen Angreifen.The side-shifters explained for bipolar electrode cell units are for the most part the same as those intended for monopolar electrode cell bipolarites. They can be the same in appearance, and serve the same function of protecting the ECTE from electrochemical attack.

Selbstverständlich kann anders als im Falle der bipolaren anodenseitigen und katodenseitigen Seitenscheider, wie sie zuvor erläutert wurden, wobei jedes ECTE einen anodenseitigen Seitenscheider auf einer seiner Seiten und einen katodenseitigen Seitenscheider auf seiner anderen Seite hat, das monopolare ECTE entweder anodenseitige Seitenscheider oder katodenseitige Seitenscheider auf beiden seiner Seiten abhängig davon, ob das monopolare ECTE als eine Anode oder als eine Katode benutzt wird, aufweisen. Es sei angemerkt, daß es, wenn die katodenseitige Elektrolyt-Konzentration unterhalb 22% bei einer Temperatur unterhalb 85⁰C liegt, nicht notwendig ist, katodenseitige Seitenscheider vorzusehen. Diese monopolaren anodenseitigen bzw. katodenseitigen Seitenscheider werden aus denselben Materialien und mittels derselben Verfahren, wie diejenigen, die zuvor für die bipolaren Zelleneinheit beschrieben wurden, hergestellt. Die monopolaren anodenseitigen und katodenseitigen Seitenscheider werden ebenfalls in gleicher Weise, wie zuvor für anodenseitige und katodenseitige Bipolar-Seitenscheider beschrieben, an dem monopolaren ECTE angebracht.Of course, unlike in the case of bipolar anode-side and cathode-side side separators, as discussed above, where each ECTE has an anode side separator on one side and a cathode side separator on its other side, the monopolar ECTE can have either anode side sideparads or cathode sidewalls on both its sides depending on whether the monopolar ECTE is used as an anode or as a cathode. It should be noted that, when the cathode-electrolyte concentration below 22% is at a temperature below 85 ⁰ C, is not necessary to provide cathode-side separator. These monopolar anode-side and cathode-side side separators are made of the same materials and methods as those previously described for the bipolar cell unit. The monopolar anode-side and cathode-side side separators are likewise attached to the monopolar ECTE in the same way as described above for anode-side and cathode-side bipolar side-separators.

Die monopolaren Elektrodenkomponenten sind gleich denen, die für die bipolaren Elektrodenzelleneinheiten beschrieben sind und werden in gleicher Weise befestigt oder angebracht. Wie die bipolaren Elektrodenkomponenten müssen die monopolaren Elektrodenkomponenten nicht notwendigerweise die Elektroden selbst sein, wobei die Elektroden als der Ort definiert sind, an dem elektrochemische Reaktionen eingeleitet werden. Die Elektrodenkomponenten können Teile sein, die selbst die elektrische Energie zu den Anoden und von den Katoden leiten.The monopolar electrode components are the same as those described for the bipolar electrode cell units and are fixed or attached in the same manner. Like the bipolar electrode components, the monopolar electrode components need not necessarily be the electrodes themselves, the electrodes being defined as the location at which electrochemical reactions are initiated. The electrode components may be parts which themselves conduct the electrical energy to the anodes and from the cathodes.

Einlaß- und Auslaßdüsen sind vorzugsweise in Form eines Guß*teils aus Titan oder Nickel ausgebildet und von einer Form, daß sie in Kanäle oder Nuten in dem peripheren, rahmenähnlichen Flanschabschnitt passen.Intake and exhaust nozzles are preferably in the form of a casting of titanium or nickel and of a shape to fit into channels or grooves in the peripheral frame-like flange portion.

Bipolare Zellen verwenden sowohl katodenseitige als auch anodenseitige Düsen, während monopolare Zellen die eine oder die andere Art verwenden.Bipolar cells use both cathode-side and anode-side nozzles, while monopolar cells use one or the other type.

embodiment

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Figuren zu deren besserem Verständnis im einzelnen beschrieben, wobei die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen und wobei in den Figuren gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet sind, welchen Bezugszeichen ab Fig.4 jeweils die Ziffer „1" bzw. „2" vorangestellt ist.The present invention will be described in more detail below with reference to several figures for better understanding thereof, wherein the figures represent preferred embodiments of the method according to the present invention and wherein the same reference numerals for the same parts are used in the figures, which reference numerals from Figure 4 respectively the number "1" or "2" is prefixed.

Fig. 1: zeigt eine teilweise gebrochene perspektivische Explosionsansicht eines bipolaren Übertragungselements für elektrischen Strom zusammen mit zugeordneten Teilen, die eine bipolare Filterpressen-Elektroden-Zelleneinheit bilden.Fig. 1: shows a partially broken exploded perspective view of a bipolar electric current transmitting member together with associated parts forming a bipolar filter press electrode cell unit.

Fig. 2: zeigt eine Seitenschnittansicht von drei bipolaren Filterpressen-Zelleneinheiten, die die Übertragungselemente für elektrischen Strom verwenden, wobei die Zelleneinheiten so dargestellt sind, als würden sie in einer Filterpressen-Zellenreihe auftreten.Fig. 2: shows a side sectional view of three bipolar filter press cell units using the electrical power transmission elements, the cell units being shown as occurring in a filter press cell array.

Fig. 3: zeigt eine Explosionsdarstellung einer Seitenansicht einer Zelleneinheit.3 shows an exploded view of a side view of a cell unit.

Fig. 4: zeigt eine teilweise gebrochene perspektivische Explosionsansicht eines monopolaren Einheits-Übertragungselements für elektrischen Strom und zugeordnete Komponenten, die eine monopolare Anodentyp-Filterpressen-Zelleneinheit einer Zellenreihe bilden.Fig. 4 is a partially broken exploded perspective view of a monopolar electric current transmitting member and associated components constituting a cell-row monopolar anode-type filter press cell unit.

Fig. 5: zeigt eine Seitenschnittansicht von drei monopolaren Zelleneinheiten, die gleichfalls so dargestellt sind, als würden sie als drei bipolare Zelleneinheiten gemäß Fig. 2 verwendet, d. h. die Zelleneinheiten sind in einer Filterpressenanordnung dargestellt, die eine monopolare Anodenzelleneinheit aufweist, welche zwischen zwei gleichen monopolaren Katodenzelleneinheiten angeordnet ist.Fig. 5: shows a side sectional view of three monopolar cell units, which are also shown as being used as three bipolar cell units according to Fig. 2, i. H. the cell units are shown in a filter press assembly having a monopolar anode cell unit located between two equal monopolar cathode cell units.

Fig. 6: zeigt eine Explosionsdarstellung einer Seitenansicht im Schnitt der Zelleneinheit, die verwendet wird, um eine monopolare Anodenzelleneinheit zu bilden, die gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, wobei die Schnittansicht längs einer Linie 8-8 in Fig. 8 gezeigt ist und nur solche Teile darstellt, die tatsächlich die imaginäre Schnittebene längs der Linie 8- in Fig. 8 berühren, um diese Elemente nicht durch Zeigen anderer Teile, die hinter der imaginären Schnittansichtsebene liegen und normalerweise in einer Schnittansicht gezeigt sind, zu verundeutlichen.Fig. 6 is an exploded, side elevational, sectional view of the cell unit used to form a monopolar anode cell unit made in accordance with the method of the present invention, the sectional view being taken along line 8-8 in Fig. 8; Fig. 8 and Fig. 8 represent only those parts which actually touch the imaginary sectional plane along the line 8- in Fig. 8 so as not to obscure these elements by showing other parts lying behind the imaginary sectional plane and normally shown in a sectional view.

Fig. 7: zeigt eine teilweise gebrochene Ansicht einer monopolaren Katodenzelleneinheit, die Elemente verwendet, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt sind.Fig. 7: shows a partially broken view of a monopolar cathode cell unit using elements made by the method of the invention.

Fig. 9: zeigt eine Explosionsdarstellung einer Seitenansicht der Zellenstruktur, die zum Bilden einer monopolaren Katodenzelleneinheit verwendet wird, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, wobei die Schnittansicht längs einer Linie 11-11 in Fig.7 dargestellt ist und nur solche Teile zeigt die tatsächlich die imaginäre Schnittebene, die längs der Linie 11-11 in Fig. 7 verläuft, berühren, um diese Elemente nicht nur Zeigen der anderen Teile, welche hinter der imaginären Schnittebene liegen und normalerweise in einer Schnittarisicht dargestellt werden, zu verundeutlichen.Fig. 9: shows an exploded view of a side view of the cell structure used to form a monopolar cathode cell unit made by the method according to the invention, the sectional view being taken along a line 11-11 in Fig. 7, and only such parts showing Figs in fact, the imaginary sectional plane which runs along the line 11-11 in Fig. 7, touch so as not to reveal these elements, not only showing the other parts lying behind the imaginary sectional plane and normally represented in a sectional view.

Wie bereits erläutert, zeigen Fig. 1, Fig. 2 u. Fig. 3 eine Elektrolysezelleneinheit 10 für eine sog. Flachplatten-Bipolarelektroden-Filterpresse, welche Elektrolysezelleneinheit 10 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Übertragungselement ECTE 12 zur Übertragung elektrischen Stroms verwendet, das nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das ECTE 12 aus gegossenem, formbarem Eisen hergestellt. Es hat einen stabilen planaren Tragabschnitt 14, einen peripheren rahmenähnlichen Flanschabschnitt 16, der sich seitlich von sich gegenüberliegenden Seiten der peripheren Ränder des Tragabschnitts 14 aus erstreckt, sowie vorstehende und einen Abstand voneinander aufweisende Anodenvorsprünge 18 und vorstehende und einen Abstand voneinander aufweisende Katodenvorsprünge 20.As already explained, Fig. 1, Fig. 2 u. 3 shows an electrolytic cell unit 10 for a so-called flat-plate bipolar electrode filter press, which electrolysis cell unit 10 uses a preferred embodiment for a transmission element ECTE 12 for the transmission of electric current, which is produced by the method according to the present invention. In the preferred embodiment, the ECTE 12 is made of molded cast iron. It has a stable planar support portion 14, a peripheral frame-like flange portion 16 extending laterally from opposite sides of the peripheral edges of the support portion 14, and protruding and spaced anode protrusions 18 and projecting and spaced apart cathode protrusions 20.

Durch Gießen all dieserTeile in Form eines einzigen Einheitselements werden zahlreiche Probleme gleichzeitig beseitigt oder stark verringert. Beispielsweise werden die meisten der Verformungsprobleme, Flüssigkeitsleckprobleme, elektrische Fehlverteilungsprobleme und Kompliziertheiten der Zellenkonstruktion im Falle einer Massenproduktion weitgehend beseitigt. Die erreichbare Einfachheit des Zellenaufbaus erlaubt es, ECTE's herzustellen, die sehr viel zuverlässiger sind und die wirtschaftlicher konstruiert sind.By casting all of these parts in the form of a single unitary element, numerous problems are simultaneously eliminated or greatly reduced. For example, most of the deformation problems, liquid leakage problems, electrical maldistribution problems, and cell design complexity are largely eliminated in the case of mass production. The achievable simplicity of cell construction makes it possible to produce ECTE's, which are much more reliable and more economical in design.

In Fig. 1 ist eine Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten einer angrenzenden Zelle auf der rechten Seite des ECTE 12 gezeigt. Auf der linken Seite des ECTE 12 ist eine Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten einer weiteren angrenzenden Zelleneinheit zu sehen. Auf diese Weise trennt das ECTE 12 eine Zelle von der anderen. Ein sehr wichtiges Merkmal von Zellen dieses Typs besteht darin, daß elektrische Energie von einer Zelle zu der anderen mit Mitteln, die so kostengünstig wie möglich sind, geleitet werden kann.In Fig. 1, a chamber 22 for the electrolyte surrounding anodes of an adjacent cell is shown on the right side of the ECTE 12. On the left side of the ECTE 12 is a chamber 24 for the electrolyte surrounding the cathode of another adjacent cell unit. In this way, the ECTE 12 separates one cell from the other. A very important feature of cells of this type is that electrical energy can be passed from one cell to the other with means that are as inexpensive as possible.

Auf der Seite der Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten des ECTE 12 ist ein flüssigkeitsundurchlässiger anodenseitiger Seitenscheider 26 vorgesehen, der vorzugsweise aus einem einzigen Blechteil aus Titan hergestellt ist, obgleich er auch aus zwei oder mehr Blechteilen hergestellt sein könnte. Dieser Seitenscheider 26 wird warm durch eine Presse in einer Weise ausgeformt, daß er über und im wesentlichen gegen die Oberflächen des ECTE 12 auf dessen Seite mit der anodenseitigen Kammer anliegend paßt. Dies wird gemacht, um das verformbare Eisen des ECTE 12 gegen die korrosive Umgebung der anodenseitigen Kammer 22 zu schützen. Der Seitenscheider 26 bildet außerdem die linke Begrenzung der Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten, wobei eine Ionenaustausch membra η 27 die rechte Begrenzung bildet (vgl. Fig. 1). Das ECTE 12 wird so gegossen, daß dessen periphere Struktur den rahmenähnlichen Flanschabschnitt 16 bildet, der nicht nur als Stütze für die periphere Begrenzung der Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten sondern auch als Stütze für die periphere Begrenzung der Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten dient. Vorzugsweise wird derTitan-Seitenscheider 26 ohne innere mechanische Spannungen ausgebildet, um einen Seitenscheider zu schaffen, den atomarer Wasserstoff nicht so leichtangreifen kann, um spröde, elektrisch nichtleitende Titanhydride zu bilden. Atomarer Wasserstoff ist dafür bekannt, daß er unter inneren mechanischen Spannungen stehendes Titan leichter angreift. Um diese inneren Spannungen in dem Seitenscheider zu verhindern, wird dieser durch Heißformung bei einer erhöhten Temperatur von 482°C bis 704°C hergestellt. Sowohl das Seitenscheider-Metall als auch die Presse werden auf diese erhöhte Temperatur erhitzt, bevor der Seitenscheider in die gewünschte Form gepreßt wird. Der Seitenscheider kann in der erhitzten Presse für ungefähr 15 Minuten belassen werden, um die Bildung von inneren mechanischen Spannungen, wenn dieser auskühlt, zu verhindern. Andere Verfahren, die benutzt werden können, um einen Seitenscheider zu bilden, sind Vakuumformverfahren, hydraulische Formverfahren, Explosionsformverfahren, Kaltformverfahren und andere Verfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Deranodenseitige Seitenscheider 26 aus Titan wird mit dem ECTE 12 aus verformbarem Eisen durch Widerstands-oder . Kondensatorentladungs-Schweißung verbunden. Ein derartiges Schweißen wird indirekt durch Anschweißen des Seitenscheiders 26 an flache Enden 28 der zylindrisch geformten, massiven Anodenvorsprünge 18 durch Vanadiumscheiben 30 und Titanscheiben 31, welche ihrerseits an die Vanadiumscheiben 30 angeschweißt werden, durchgeführt. Vanadium ist ein Metall, das selbstschweißend ist und das kompatibel mit Titan und Eisen verschweißbar ist. Unter kompatiblem Schweißen ist zu verstehen, daß eine Verbindung geeigneter mechanischer Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit gebildet wird. Dies wird des öfteren durch Zusammenschweißen zweier oder mehrerer Metalle derart erreicht, daß sie eine verformbare, stabile Verbindung bilden. Titan und Eisen sind nicht kompatibel miteinander verschweißbar, jedoch sind beide kompatibel mit Vanadium verschweißbar. Demzufolge werden die Vanadiumscheiben 30 als Metallzwischenstücke zwischen den Eisen-Anodenvorsprüngen 18 und dem Titan-Seitenscheider 26 verwendet, um das Zusammenschweißen derselben so durchzuführen, daß sowohl eine elektrische Verbindung zwischen dem Seitenscheider 26 und dem ECTE 12 als auch mechanisches Haltemittel für das ECTE 12, um den anodenseitigen Seitenscheider 26 halten zu können, gebildet wird. Zum besseren Anschweißen eines dünnen Titan-Seitenscheiders 26 an die Eisen-Anodenvorsprünge 18 wird die zweite Scheibe 31, die aus Titan hergestellt ist, an die Außenseite der Vanadiumscheibe 30 vor dem Anschweißen des Seitenscheiders 26 an die Anodenvorsprünge 18 des ECTE 12 angeschweißt.On the side of the chamber for the electrolyte surrounding the anode of the ECTE 12, a liquid-impermeable anode-side side separator 26 is provided, which is preferably made of a single sheet metal part of titanium, although it could also be made of two or more sheet metal parts. This side separator 26 is warmly formed by a press in such a manner as to fit over and substantially against the surfaces of the ECTE 12 on its side adjacent to the anode-side chamber. This is done to protect the deformable iron of the ECTE 12 against the corrosive environment of the anode-side chamber 22. The side separator 26 also forms the left boundary of the chamber 22 for the electrolyte surrounding the anode, wherein an ion exchange membra η 27 forms the right boundary (see Fig .. 1). The ECTE 12 is cast so that its peripheral structure forms the frame-like flange portion 16 serving not only as a support for the peripheral boundary of the chamber 22 for the electrolyte surrounding the anode but also as a support for the peripheral boundary of the chamber 24 for the cathode surrounding electrolyte serves. Preferably, the titanium side separator 26 is formed without internal stresses to provide a side separator which atomic hydrogen can not readily attack to form brittle, electrically non-conductive titanium hydrides. Atomic hydrogen is known to more easily attack titanium under internal mechanical stresses. To prevent these internal stresses in the side separator, this is prepared by hot forming at an elevated temperature of 482 ° C to 704 ° C. Both the sidespray metal and the press are heated to this elevated temperature before the side separator is pressed into the desired shape. The side separator may be left in the heated press for about 15 minutes to prevent the formation of internal mechanical stresses as it cools. Other methods that can be used to form a side separator are vacuum forming, hydraulic forming, explosive forming, cold forming, and other methods known in the art. Titanium deride-side side separator 26 is made of deformable iron by resistive or non-corrosive ECTE 12. Capacitor discharge welding connected. Such welding is carried out indirectly by welding the side separator 26 to flat ends 28 of the cylindrically shaped solid anode projections 18 by vanadium disks 30 and titanium disks 31, which in turn are welded to the vanadium disks 30. Vanadium is a metal that is self-welding and that is compatible with titanium and iron. By compatible welding is meant that a compound of suitable mechanical strength and electrical conductivity is formed. This is often accomplished by welding two or more metals together to form a deformable, stable connection. Titanium and iron are not compatible with each other, but they are both compatible with vanadium. Accordingly, the vanadium disks 30 are used as metal spacers between the iron anode projections 18 and the titanium side separator 26 to carry out the welding thereof so that both electrical connection between the side separator 26 and the ECTE 12 as well as mechanical holding means for the ECTE 12, in order to hold the anode-side side separator 26 is formed. To better weld a thin titanium side separator 26 to the iron anode projections 18, the second disk 31 made of titanium is welded to the outside of the vanadium disk 30 prior to welding the side separator 26 to the anode protrusions 18 of the ECTE 12.

Eine bevorzugte Anbringung des anodenseitigen Seitenscheiders 26 an dem ECTE 12 kann aus der Zeichnung (Fig. 2) ersehen werden. Der Seitenscheider 26 hat in sich eingedrückte hohle Hauben 32. Diese Hauben 32 sind stumpf kegel ig ausgebildet, sind jedoch anstelle der massiven Ausführung, wie sie für die Anodenvorsprünge 18 vorgesehen ist, hohl. Die Hauben 32 sind derart dimensioniert und haben einen derartigen Abstand voneinander, daß sieü berund um die Anodenvorsprünge 18 herum passen. Die Hauben 32 sind in ihrer Eindrucktiefe derart dimensioniert, daß deren innere Endflächen 34 gegen die Titanscheiben 31 stoßen, nachdem die Titanscheiben 31 und die Vanadiumscheiben 30 an die flachen Enden 28 der Anodenvorsprünge 18 angeschweißt worden sind. Die besondere Form dieser Vorsprünge und Hauben ist nicht bedeutsam. Sie könnte quadratisch sein, oder es könnte irgendeine andere geeignete Form vorgesehen werden. Indessen sind die Enden 28 vorzugsweise flach, und sie liegen vorzugsweise in derselben imaginären geometrischen Ebene. Tatsächlich können die Anodenvorsprünge 18 und die Hauben 32 derart ausgebildet und angeordnet sein, daß sie eine Zirkulation des die Anode umgebenden Elektrolyten und eine Gaszirkulation in der Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten in vorbestimmter Weise leiten. Der anodenseitige Seitenscheider 26 wird mittels Widerstands- oder Kondensatorentladungsschweißung mit den inneren Endflächen 34 seiner eingebauchten Haüben 32 an die flachen Enden 28 der Anodenvorsprünge 18 durch die zwischengefügten, kompatibel verschweißbaren Vandiumscheiben 30 und die Titanscheiben 31 angeschweißt.A preferred attachment of the anode-side side separator 26 to the ECTE 12 can be seen from the drawing (Figure 2). The side separator 26 has depressed hollow hoods 32. These hoods 32 are formed butt-shaped conical, but instead of the solid design, as provided for the anode projections 18, hollow. The hoods 32 are sized and spaced apart such that they fit over and around the anode bosses 18. The hoods 32 are dimensioned in their depth of impression so that their inner end surfaces 34 abut against the titanium discs 31 after the titanium discs 31 and the vanadium discs 30 have been welded to the flat ends 28 of the anode projections 18. The special shape of these projections and hoods is not significant. It could be square, or any other suitable shape could be provided. Meanwhile, the ends 28 are preferably flat, and they are preferably in the same imaginary geometric plane. In fact, the anode projections 18 and the hoods 32 may be formed and arranged to conduct a circulation of the electrolyte surrounding the anode and a gas circulation in the chamber 22 for the electrolyte surrounding the anode in a predetermined manner. The anode-side side shifter 26 is welded to the inner end surfaces 34 of its buried sheaths 32 by means of resistive or capacitor discharge welding to the flat ends 28 of the anode tabs 18 by the intermeshed, compatible weldable vandium disks 30 and titanium disks 31.

Als eine Anodenkomponente 36 ist ein im wesentlichen flaches Blech aus einem Streckmetall, ein gestanztes Blech, eine Metallstreifenanordnung oder ein gewebter Draht aus Titan vorgesehen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Anodenkomponente 36 eine katalytische Deckschicht, die ein Oxyd von Ruthenium enthält. Sie wird direkt an die Außenseiten von flachen Enden 38 der eingebauchten Hauben 32 des Seitenscheiders 26 angeschweißt. Diese Schweißstellen bilden eine elektrische Verbindung und ein mechanisches Haltemittel für die Anodenkomponente 36. Es können auch andere katalytische Deckschichten verwendet werden.As an anode component 36, there is provided a substantially flat sheet of expanded metal, a stamped sheet, a metal strip assembly, or a titanium woven wire. In the preferred embodiment, the anode component 36 has a catalytic capping layer containing an oxide of ruthenium. It is welded directly to the outsides of flat ends 38 of the inflated hoods 32 of the side separator 26. These welds form an electrical connection and mechanical retention means for the anode component 36. Other catalytic overcoats may be used.

Es sei nochmals betont, daß die Anodenkomponente 36 nicht die Anode selbst sein muß. Sie kann vielmehr eine stromverteilende, planare Oberfläche haben, die die elektrische· Energie zu der Anode entweder direkt oder indirekt durch eine Mattenstruktur oder andere Elektrodenelemente leitet.It should again be emphasized that the anode component 36 need not be the anode itself. Rather, it may have a current distributing, planar surface which conducts electrical energy to the anode either directly or indirectly through a mat structure or other electrode elements.

In Fig. 2 ist die Ionenaustausch mem bran 27 so dargestellt, daß siein einer Ebene zwischen der Anodenkomponente 36 einer Zelleneinheit 10 und einer Katoden komponente 46 der nächsten angrenzenden Zelleneinheit 10 angeordnet ist, um so eindeutig die anodenseitige Kammer und die katodenseitige Kammer der Zelle zu definieren, die zwischen dem planaren Tragabschnitt 14 jedes von zwei benachbarten ECTE's 12 angeordnet sind.In Fig. 2, the ion exchange mem brane 27 is shown to be disposed in a plane between the anode component 36 of a cell unit 10 and a cathode component 46 of the next adjacent cell unit 10 so as to uniquely the anode side chamber and the cathode side chamber of the cell defined between the planar support portion 14 of each of two adjacent ECTE's 12.

Repräsentativ für Typen von permselektiven Ionenaustausch membranen, die für die Anwendung in der Struktur, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, in Betracht gezogen werden, sind diejenigen, die in den US-PS'n 3909378,4329435, 4065366,4116688,4126588,4209635,4212713,4251333,4270996,4123336,4151053,4176215,4178218,4340680,4357218, 4025405,4192725,4330654,4337137, 4337211,4358412 u. 4358545 offenbart sind.Representative of types of permselective ion exchange membranes contemplated for use in the structure made in accordance with the present invention are those described in US Pat. Nos. 3,909,378,432,949, 4,065,336, 4,116,688, 4,265,588, US Pat. 4209635,4212713,4251333,4270996,4123336,4151053,4176215,4178218,4340680,4357218, 4025405,4192725,4330654,4337137, 4337211,4358412 and the like. 4358545 are disclosed.

Es liegt selbstverständlich innerhalb des Schutzumfangsfür die vorliegende Erfindung, eine Vielzahl von Zellen vorzusehen, die mehr als eine Membran verwenden, beispielsweise eine Dreikammer-Zelle mit zwei Membranen, die einen Abstand voneinander aufweisen, um sowohl eine Kammer zwischen diesen als auch die Kammern, die auf sich gegenüberliegenden Seiten jeder Membran zwischen jeder Membran und deren jeweils benachbarter Zelleneinheit 10 liegen, zu bilden.It is, of course, within the scope of the present invention to provide a plurality of cells using more than one membrane, for example a three-chamber cell having two membranes spaced apart from one another to define a chamber therebetween as well as the chambers on opposite sides of each membrane between each membrane and their respective adjacent cell unit 10 to form.

Der Ort der Anode 36 innerhalb der Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten in bezug auf den titanverkleideten Tragabschnitt 14 wird durch die Beziehungen zwischen den seitlichen Ausdehnungen des Flanschabschnitts 16 von dem Tragabschnitt 14 aus, die Ausdehnung der Anodenvorsprünge 18 von dem Tragabschnitt 14 aus, der Dicke der Vanadiumscheibe 30, der Dicke des anodenseitigen Seitenscheiders26 und dgl. bestimmt.£s ist leicht ersichtlich, daß die Anodenkomponente 36 durch Ändern der Ausdehnung der Anodenvorsprünge 18 von dem Tragabschnitt 14 aus in einer anderen Position angeordnet werden kann. Es kann indessen bevorzugt sein, daß sich der Flanschabschnitt 16 auf der Anodenseite des Tragabschnitts 14 um den gleichen Abstand wie die Anodenvorsprünge 18 von dem Tragabschnitt 14 aus erstrecken. Dies ergibt eine weitere Vereinfachung der Konstruktion des ETCE 12, weil ein maschinelles Planieren sowohl der Enden 28 der Anodenvorsprünge 18 als auch von Seitenflächen 16a des Flanschabschnitts 16 gleichzeitig in einer Weise durchgeführt werden kann, daß diese Oberflächen alle in derselben geometrischen Ebene liegen. Derselbe Aspekt gilt für gleiche Flächen 16c auf der Katodenseite des ECTE 12. Eine Abkehr von dieser bevorzugten Ausführung kann dann getroffen werden, wenn ein beträchtlicher Abstand zwischen einer Elektrodenkomponente und der Membran vorgesehen ist, beispielsweise um eine Mattenstruktur zu erhalten oder um einen elektrolytischen Spalt zu schaffen.The location of the anode 36 within the electrolyte surrounding the anode with respect to the titanium clad support section 14 is determined by the relationships between the lateral extensions of the flange section 16 from the support section 14, the extension of the anode protrusions 18 from the support section 14, The thickness of the vanadium disk 30, the thickness of the anode-side side separator 26, and the like can be readily appreciated that the anode component 36 can be disposed in a different position by changing the extension of the anode projections 18 from the support portion 14. However, it may be preferable for the flange portion 16 on the anode side of the support portion 14 to extend from the support portion 14 by the same distance as the anode projections 18. This further simplifies the design of the ETCE 12 because machine leveling of both the ends 28 of the anode tabs 18 and side surfaces 16a of the flange portion 16 can be performed simultaneously in a manner that these surfaces all lie in the same geometric plane. The same aspect applies to equal areas 16c on the cathode side of the ECTE 12. A departure from this preferred embodiment can be made if a considerable distance is provided between an electrode component and the membrane, for example to obtain a mat structure or around an electrolytic gap create.

Zum Zwecke einer Flüssigkeitsdichtung zwischen der lonenaustauschmembran 27 und der Flansch-Seitenfläche 16 a wird es für den anodenseitigen Seitenscheider 26 bevorzugt, diesen in Form eines Troges mit einem abgewinkelten Rand 42 auszubilden, der sich um dessen Umfang herum erstreckt. Der Rand 42 paßt eben gegen die Seitenfläche 16a des Tragabschnitts 16. Der periphere Abschnitt der lonenaustauschmembran 27 paßt eben gegen ein erstes peripheres Dichtungsteil 44, das seinerseits gegen den Rand 42 des Seitenscheiders paßt. Ein zweites peripheres Dichtungsteil 45 paßt eben gegen die andere Seite des peripheren Abschnitts der lonenaustauschmembran 27. In einer Zellenreihe, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, paßt das Dichtungsteil 45 eben gegen einen abgewinkelten Rand 72 an dem katodenseitigen Seitenscheider oder gegen die seitliche Fläche 16c des Flanschabschnitts 16 auf der Katodenseite des nächsten benachbarten ECTE 12 und eben gegen die lonenaustauschmembran 27, wenn dort kein Seitenscheider 48 vorhanden ist. Es können unterschiedliche Dichtungsteile gewählt werden, um wahlweise eine Ma'ttenstruktur zu erhalten oder um einen elektrolytischen Spalt zu schaffen.For the purpose of a liquid seal between the ion exchange membrane 27 and the flange side surface 16 a, it is preferable for the anode-side side separator 26 to form this in the form of a trough with an angled edge 42 which extends around the circumference. The edge 42 fits flush against the side surface 16a of the support portion 16. The peripheral portion of the ion exchange membrane 27 fits flush against a first peripheral seal portion 44, which in turn fits against the edge 42 of the side separator. A second peripheral sealing member 45 fits flush against the other side of the peripheral portion of the ion exchange membrane 27. In a row of cells, as shown in Fig. 2, the sealing member 45 fits flush against an angled edge 72 on the cathode side separator or against the side surface 16c of the flange portion 16 on the cathode side of the next adjacent ECTE 12 and flat against the ion exchange membrane 27 if there is no side separator 48 there. Different seal parts may be selected to selectively obtain a mat structure or to provide an electrolytic gap.

Obgleich die lonenaustauschmembran 27 so gezeigt ist, daß Dichtungsteile 44,45 auf jeder ihrer Seiten um deren peripheren Abschnitt herum angeordnet sind, erlaubt dieser Zellenaufbau die Verwendung nur eines Dichtungsteils auf einer der Seiten der Membran. . .Although the ion exchange membrane 27 is shown as having sealing members 44, 45 disposed on each of its sides about its peripheral portion, this cell construction permits the use of only one sealing member on one of the sides of the membrane. , ,

In manchen Fällen ist es erwünscht, einen Seitenscheider 48 vorzusehen, jedoch muß dieser nicht notwendigerweise vorhanden sein. Beispielsweise würdein der Elektrolyse von Natriumchlorid-Sole zum Erzeugen von Ätzflüssigkeit in der Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyten bei Konzentrationen unterhalb von 22% und bei Elektrolyttemperaturen bei der Katode unterhalb von ungefähr 85°C ein ECTE 12 aus eisenhaltigem Metall überlicherweise keinen Nickel-Seitenscheider48 benötigen, um das ECTE vor dem Elektrolyt bei der Katode zu schützen. Jedoch wird üblicherweise für eine derartige Sole-Elektrolyse bei Temperaturen des Elektrolyts bei der Katode oberhalb ungefähr 85⁰C und Ätzflüssigkeits-Konzentrationen oberhalb ungefähr 22% ein Nickel-Seitenscheider48 benötigt, um das Metall des ETCE 12 vor Korrosion durch den Elektrolyt zu schützen. In Fig. 2 u. Fig. 3 ist die Katodenseite (die linke Seite) des ETCE 12 so dargestellt, daß sie als Spiegelbild seiner Anodenseite in diesem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel erscheint. Der Flanschabschnitt 16 bildet die periphere Begrenzung der Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten, während der katodenseitige Seitenscheider 48 und die lonenaustauschmembran 27 die restlichen Begrenzungen bilden. Die einen Abstand voneinander aufweisenden Katodenvorsprünge 20 können massive zylindrische oder stumpfkegelförmige Vorsprünge sein, die sich nach außen von dem Tragabschnitt 14 aus in die Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten erstrecken. Die bevorzugte Abstumpfung der Kegel ergibt nahezu einen Zylinder. Die Form dieser Katodenvorsprünge 20 ist nicht kritisch. Sie sind an ihren Enden 40 vorzugsweise flach, und diese Enden 40 liegen alle vorzugsweise in derselben geometrischen Ebene. Dies trifft auch auf die eingebauchten Hauben 70 des katodenseitigen Seitenscheiders 48, der zuvor erläutert wurde, zu. Diese Katodenvorsprünge 20 und die Hauben 70 des Seitenscheiders können so geformt und so angeordnet sein, daß sie die Zirkulation des die Katode umgebenden Elektrolyten und die des Gases in vorbestimmter Weise leiten.In some cases, it is desirable to provide a side separator 48, but this need not necessarily be present. For example, in the electrolysis of sodium chloride brine to produce etchant in the chamber for the electrolyte surrounding the cathode at concentrations below 22% and at cathode electrolyte temperatures below about 85 ° C, an iron ion-containing ECTE 12 would typically not contain a nickel side separator 48 need to protect the ECTE from the electrolyte at the cathode. However, a nickel-Seitenscheider48 is commonly used for such brine electrolysis at temperatures of the electrolyte at the cathode above about 85 ⁰ C and etching liquid concentrations above about 22% is required to protect the metal of the ETCE 12 from corrosion by the electrolyte. In Fig. 2 u. 3, the cathode side (left side) of ETCE 12 is shown as appearing as a mirror image of its anode side in this most preferred embodiment. The flange portion 16 forms the peripheral boundary of the chamber 24 for the electrolyte surrounding the cathode, while the cathode-side side separator 48 and the ion exchange membrane 27 form the remaining boundaries. The spaced apart cathode tabs 20 may be solid cylindrical or frusto-conical protrusions extending outwardly from the support section 14 into the chamber 24 surrounding the cathode surrounding electrolyte. The preferred blunting of the cones gives almost a cylinder. The shape of these cathode tabs 20 is not critical. They are preferably flat at their ends 40, and these ends 40 are all preferably in the same geometric plane. This is also true for the inflated hoods 70 of the cathode-side side separator 48 discussed above. These cathode protrusions 20 and the hoods 70 of the side separator may be shaped and arranged so as to conduct the circulation of the electrolyte surrounding the cathode and that of the gas in a predetermined manner.

Wenn ein Seitenscheider auf der Seite der Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyten des ECTE 12 gewünscht wird, kann dieser leicht in der gleichen Weise, wie dies für den anodenseitigen Seitenscheider 26 zutrifft, geschaffen werden. Der katodenseitige Seitenscheider 48 ist aus einem Metall hergestellt, das hochwiderstandsfähig gegen korrosives Angreifen des Elektrolyten in der Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten ist. Das Metall muß ausreichend verformbar und verarbeitbar sein, um es aus einem einzigen Metallblechteil in die nichtplanare Form, die gezeigt ist, pressen zu können. Dies ergibt sich auch aus der Tatsache, daß stumpfkegelförmige Hauben 70 auszubilden sind, die in das Blech einzudrücken sind. Selbstverständlich müssen die Hauben 70 einen Abstand derart voneinander haben, daß sie sowohl über und um die einen Abstand voneinander aufweisenden Katodenvorsprünge 20 als auch die anderen Teile dieser Seite des ECTE 12 passen, welche Seite ansonsten dem Elektrolyt in der Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten ausgesetzt wäre. Es wird bevorzugt, daß dieser Seitenscheider 48 einen eingebauchten Rand 72 hat, der sich derart um dessen Umfang erstreckt, daß er gegen die seitliche Fläche 16c des Flanschabschnitts 16 auf der Seite des ECTE 12, die der Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten benachbart ist, stößt. Der Seitenscheider 48 wird vorzugsweise mit dem ECTE 12 durch Anschweißen mittels Widerstands- oder Kondensatorentladungsschweißung von inneren Endflächen 74 direkt in anstoßender Weise an die flachen Enden 40 der Katodenvorsprünge 20 verbunden. Das bedeutet, daß es vorzuziehen ist, daß das Metall desIf a side separator is desired on the chamber side of the cathode surrounding electrolyte of the ECTE 12, it can easily be created in the same way as for the anode side separator 26. The cathode-side side separator 48 is made of a metal that is highly resistant to corrosive attack of the electrolyte in the chamber 24 surrounding the cathode surrounding the electrolyte. The metal must be sufficiently deformable and workable to be able to press it from a single sheet metal part into the non-planar shape shown. This is also apparent from the fact that truncated cone shaped hoods 70 are to be formed which are to be pressed into the sheet metal. Of course, the hoods 70 must be spaced apart from each other such that they fit over and around the spaced apart cathode tabs 20 as well as the other portions of this side of the ECTE 12, which side otherwise faces the electrolyte in the chamber 24 surrounding the cathode Exposed to electrolytes. It is preferred that this side separator 48 has an inflated edge 72 extending around the periphery thereof so as to be adjacent to the side surface 16c of the flange portion 16 on the side of the ECTE 12 adjacent to the chamber 24 for the electrolyte surrounding the cathode is, pushes. The side shroud 48 is preferably connected to the ECTE 12 by butting by resistance or capacitor discharge welding from inner end surfaces 74 directly abutting the flat ends 40 of the cathode tabs 20. This means that it is preferable that the metal of the

Seitenscheiders 48 und das des ECTE 2 kompatibel miteinander verschweißbar sind. Wenn diese Metalle nicht kompatibel miteinander verschweißbar sind, werden metallische Zwischenstücke oder Kombinationen von metallischen Zwischenstücken verwendet, die mit dem Metall des Seitenscheiders 48 und dem des ECTE 12 kompatibel verschweißbar sind. Solche Zwischenstücke (nicht gezeigt) werden zwischen die flachen Enden 40 und die inneren Endflächen 74 eingefügt. Indessen sind derartige Zwischenstücke nicht notwendig, wenn der Seitenscheider 48 aus Nickel hergestellt ist und das ECTE aus einem verformbaren Eisen, wie dies bevorzugt wird, hergestellt ist.Seitenscheiders 48 and the ECTE 2 compatible with each other are welded together. If these metals are not compatible with each other, metal spacers or combinations of metallic spacers compatible with the metal of side separator 48 and that of ECTE 12 are used. Such spacers (not shown) are inserted between the flat ends 40 and the inner end surfaces 74. However, such spacers are not necessary when the side separator 48 is made of nickel and the ECTE is made of a ductile iron, as is preferred.

Es sei angemerkt, daß die peripheren Ränder sowohl der Anodenkomponente 36 als auch der Katodenkomponente 46 einwärts in Richtung auf das ECTE 12 und weg von der lonenaustauschmembran 27 gebogen sind. Dies wird gemacht, um die in manchen Fällen ausgezackten Ränder dieser Elektrodenkomponenten daran zu hindern, die lonenaustauschmembran 27 zu berühren und einzureißen.It should be noted that the peripheral edges of both the anode component 36 and the cathode component 46 are bent inwardly toward the ECTE 12 and away from the ion exchange membrane 27. This is done to prevent the sometimes jagged edges of these electrode components from contacting and rupturing the ion exchange membrane 27.

Die Katodenkomponente ist eine feindurchlöcherte, im wesentlichen planare Platte aus Nickel und wird an dem Nickel-Seitenscheider48 durch Anschweißen als eine Katode 46 an eine äußere Oberfläche 76 der Hauben 70, die in dem Seitenscheider 48 ausgebildet sind, angebracht. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Nickel-Katodenkomponente 46 eine katalytische Deckschicht auf sich und dient demzufolge als die Katode selbst. Sie kann gegen die lonenaustauschmembran 27 gepreßt werden, wie die benachbarte Titan-Anodenkomponente 36 gegen die lonenaustauschmembran gepreßt wird, um so nahezu keinen Spalt zwischen der lonenaustauschmembran 27 und den ihr benachbarten Elektroden entstehen zu lassen. Eine bevorzugte katalytische Deckschicht für die Nickel-Katodenkomponente 46 ist eine heterogene Mischung aus Nickeloxyd und Rutheniumoxyd. Ein bevorzugtes Verfahren zum Ablagern dieser Deckschicht ist in der US-Patentanmeldung Serial No.499, 626 offenbart, die am 31. Mai 1983 eingereicht worden ist. Selbstverständlich könnte die Nickel-Katodenkomponente 46 ohne katalytische Abdeckschicht vorgesehen sein, oder die Katodenkomponente könnte lediglich ein Übertragungsmittel für elektrische Energie sein, die aus einer Katode zugeführt wird, welche durch andere Elemente (nicht gezeigt) gebildet ist, die in die Membran eingebettet oder gegen sie gepreßt sind.The cathode component is a finely-perforated, substantially planar plate of nickel and is attached to the nickel side separator 48 by welding as a cathode 46 to an outer surface 76 of the hoods 70 formed in the side separator 48. In this preferred embodiment, the nickel cathode component 46 has a catalytic capping layer thereon and thus serves as the cathode itself. It can be pressed against the ion exchange membrane 27 as the adjacent titanium anode component 36 is pressed against the ion exchange membrane so that there is virtually no gap between the ion exchange membrane 27 and the electrodes adjacent to it. A preferred catalytic capping layer for the nickel cathode component 46 is a heterogeneous mixture of nickel oxide and ruthenium oxide. A preferred method for depositing this topcoat is disclosed in U.S. Patent Application Serial No. 499,626, filed May 31, 1983. Of course, the nickel cathode component 46 could be provided without a catalytic capping layer, or the cathode component could simply be an electrical energy transfer means supplied from a cathode formed by other elements (not shown) embedded in or against the membrane they are pressed.

Sowohl die anodenseitige als auch die katodenseitige Kammer 22 bzw. 24 haben Einlaß- und Auslaßmittel zum Einführen von Rohmaterialien und zum Entleeren von Produktgasen und Produktflüssigkeiten. Diese Einlaß- und Auslaßmittel verlaufen durch den Flanschabschnitt 16 in dem ECTE 12. Die bevorzugten Einlaß- und Auslaßmittel sind am besten durch die anodenseitigen Kammerauslaßmittel gezeigt, deren verschiedene Komponenten (80 bis 85) in Fig. 1 und (180 bis 185) in Fig. 4 dargestellt sind. Ein seitlich offener Kanal 80 ist in dem Flanschabschnitt 16 auf dessen der Anode zugewandten Seite ausgebildet. In denTitan-Seitenscheider 26 ist eine Öffnung 81 eingeschnitten. Die Öffnung 81 in dem Seitenscheider 26 stimmt mit den Begrenzungen des Kanals 80 überein. Eine Düse 82 wird dicht ander Öffnung 81 in den Flansch des Seitenscheiders 26 in einer Weise eingeschweißt, daß der Boden der Düse 82 zumindest die Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten erreicht und die Oberseite der Düse 82 sich zumindest zu der Oberseite des Kanals 80 hin erstreckt, so daß keine auf der Anodenseite entstehenden Produkte das Eisen des Kanals 80 berühren können. Von den Seiten der Düse 82 erstrecken sich Schraubbefestigungsschuhe 83, so daß die Düse 82 an dem Flanschabschnitt 16 durch Schrauben 84 befestigt werden kann, die in gebohrte und mit Gewinde versehene Löcher 85 eingeschraubt werden, welche in dem Flanschabschnitt 16 ausgebildet sind.Both the anode-side and cathode-side chambers 22 and 24 have inlet and outlet means for introducing raw materials and for emptying product gases and product liquids. These inlet and outlet means pass through the flange portion 16 in the ECTE 12. The preferred inlet and outlet means are best shown by the anode-side chamber outlet means, the various components (80-85) of which are shown in Figs 4 are shown. A laterally open channel 80 is formed in the flange portion 16 on its anode side facing. In the titanium side separator 26, an opening 81 is cut. The opening 81 in the side separator 26 coincides with the boundaries of the channel 80. A nozzle 82 is sealed close to the opening 81 in the flange of the side separator 26 in such a way that the bottom of the nozzle 82 at least reaches the chamber 22 for the electrolyte surrounding the anode and the top of the nozzle 82 at least to the top of the channel 80th extends so that no products formed on the anode side can touch the iron of the channel 80. Screw-fastening shoes 83 extend from the sides of the nozzle 82 so that the nozzle 82 can be secured to the flange portion 16 by screws 84 which are screwed into drilled and threaded holes 85 formed in the flange portion 16.

Ein Einlaß für die Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten (nicht gezeigt) gleich dem Auslaß für die Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten, der zuvor beschrieben wurde, ist auf der unteren der Anode zugewandten Seite des Flanschabschnitts 16 ausgebildet. Einlaß- und Auslaßmittel (nicht gezeigt) für die anodenseitigen und katodenseitigen Kammern werden in gleicherweise wie der Auslaß für die Kammer für den die Anode umgebenden Elektrolyten gebildet, mit der Ausnahme, daß die Einlaß- und Auslaßmittel in dem Flanschabschnitt auf der Katodenseite des ETCE 12 ausgebildet werden, und mit der weiteren Ausnahme, daß die katodenseitigen Düsen aus Nickel anstelle von Titan hergestellt sind. Die bipolare Zelle arbeitet wie folgt:An inlet for the chamber for the electrolyte surrounding the anode (not shown) equal to the outlet for the chamber for the electrolyte surrounding the anode, which has been described above, is formed on the lower side of the flange portion 16 facing the anode. Inlet and outlet means (not shown) for the anode-side and cathode-side chambers are formed in the same manner as the outlet for the electrolyte-surrounding chamber, except that the inlet and outlet means in the cathode-side flange portion of the ETCE 12 and with the further exception that the cathode-side nozzles are made of nickel instead of titanium. The bipolar cell works as follows:

Zulaufsole wird fortlaufend in die Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten über den Kammereiniaß für diese Kammer zugeführt, während frisches Wasser oder verdünnte Ätzlösung in die Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten über den Einlaß für diese Kammer zugeführt wird. An die Zellenreihe wird elektrische Spannung (Gleichspannung) in einer Weise gelegt, daß die Anode 36 jeder Zelle positiv in bezug auf die Katode 46 in dieser Zelle wird, d. h. daß der positive elektrische Leiter der Stromquelle elektrisch mit der Anode der Endzelleneinheit an einem Ende der Zellenreihe verbunden wird und daß der negative elektrische Leiter der Stromquelle elektrisch mit der Katode der Endzelleneinheit an dem anderen Ende der Zellenreihe verbunden wird. Mit Ausnahme des Falles depolarisierter Katoden oder Anoden verläuft die Elektrolyse wie folgt: An der Anode 36 wird fortlaufend Chlorgas erzeugt, und Natrium-Kationen werden durch die lonenaustauschmembran 27 zu der Kammer für den die Katode umgebenden Elektrolyten transportiert. In der katodenseitigen Kammer 24 werden fortlaufend Wasserstoffgas und eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid gebildet. Das Chlorgas und verarmte Sole strömen fortlaufend aus der Kammer 22 für den die Anode umgebenden Elektrolyten durch den Auslaß dieser Kammer, während das Wasserstoff gas und das Natriumhydroxid fortlaufend aus der Kammer 24 für den die Katode umgebenden Elektrolyten über den katodenseitigen Auslaß austreten. Depolarisierte Elektroden können verwendet werden, um die Erzeugung von Wasserstoff oder Chlor oder von beiden zu unterdrücken, wenn dies gewünscht wird.Feed brine is continuously fed into chamber 22 for the electrolyte surrounding the anode via the chamber inlet for this chamber, while fresh water or dilute etchant solution is fed into chamber 24 for the electrolyte surrounding the cathode via the inlet for that chamber. Electrical voltage (DC) is applied to the cell array in such a manner that the anode 36 of each cell becomes positive with respect to the cathode 46 in that cell, i. H. in that the positive electrical conductor of the current source is electrically connected to the anode of the end cell unit at one end of the cell row, and that the negative electrical conductor of the current source is electrically connected to the cathode of the end cell unit at the other end of the cell row. With the exception of the case of depolarized cathodes or anodes, electrolysis proceeds as follows: Chlorine gas is continuously generated at the anode 36 and sodium cations are transported through the ion exchange membrane 27 to the chamber surrounding the cathode surrounding the cathode. In the cathode-side chamber 24, hydrogen gas and an aqueous solution of sodium hydroxide are continuously formed. The chlorine gas and depleted brine continuously flow out of the chamber 22 for the electrolyte surrounding the anode through the outlet of this chamber, while the hydrogen gas and sodium hydroxide continuously emerge from the chamber 24 surrounding the cathode electrolyte over the cathode-side outlet. Depolarized electrodes can be used to suppress the production of hydrogen or chlorine, or both, if desired.

Die Seitenscheider 26 und 48 können aus verschiedenen Blechteilen gebildet werden, die dichtend zusammengeschweißt werden können, um eine undurchlässige einzige Platte zu bilden. Dies macht es notwendig, daß sie so druckgeformt werden, daß sie stumpfkegelförmige Hauben 32 und 70 aufweisen. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf Hauben 32,70 beschränkt ist, die stumpfkegelförmig sind, oder niht auf Anoden- und Katodenvorsprünge 18 bzw. 20 beschränkt ist, die zylindrisch oder stumpfkegelförmig sind. Die Enden 28 und 40 der Anoden-und Katodenvorsprünge 18 und 20 sollten ausreichende Flächeninhalte aufweisen, mit denen elektrische Verbindungen zu deren betreffenden Elektroden hergestellt werden können, um einen elektrischen Pfad mit einem ausreichend niedrigen elektrischen Widerstand zu schaffen. Die Anoden- und Katodenvorsprünge 18 und 20 sollten derart einen Abstand voneinander aufweisen, daß sie einen nahezu gleichförmigen und ausreichend niedrigen elektrischen Potentialgradienten über die Seite der Elektrode, mit der sie verbunden sind, haben. Sie sollten einen Abstand derart voneinander aufweisen, daß sie eine freie elektrolytische Zirkulation von irgendeinem nichtbesetzten Punkt innerhalb deren betreffender Elektrolytkammer zu irgendeinem anderen unbesetzten Punkt innerhalb dieser Kammer ermöglichen. Daher sollten die Vorsprünge einen nahezu gleichförmigen Abstand voneinander in deren betreffenden Kammern aufweisen. Es sei angemerkt, daß, obgleich die Anoden- und Katodenvorsprünge 18 und 20 in einer Rückseiten- zu-Rückseiten-Beziehung auf dem Tragabschnitt 14 dargestellt sind, sie so nicht angeordnet sein müssen. Sie können gegeneinander versetzt angeordnet sein.The side separators 26 and 48 may be formed of various sheet metal parts which may be sealingly welded together to form an impermeable sole plate. This requires that they be compression molded to have truncated cone shaped caps 32 and 70. *** " It should also be understood that the invention is not limited to bonnets 32,70 which are truncoconical or are not limited to anode and cathode extensions 18 and 20, respectively, which are cylindrical or frustoconical. The ends 28 and 40 of the anode and cathode projections 18 and 20 should have sufficient surface areas to make electrical connections to their respective electrodes to provide an electrical path with a sufficiently low electrical resistance. The anode and cathode protrusions 18 and 20 should be spaced apart such that they have a nearly uniform and sufficiently low electrical potential gradient across the side of the electrode to which they are connected. They should be spaced apart such that they allow free electrolytic circulation from any unoccupied point within their respective electrolyte chamber to any other vacant point within that chamber. Therefore, the projections should have a nearly uniform distance from each other in their respective chambers. It should be noted that although the anode and cathode projections 18 and 20 are shown in a back-to-back relationship on the support portion 14, they need not be so arranged. They can be offset from each other.

Die Materialien, aus denen die Anoden- und Katodenvorsprünge 18 u. 20 hergestellt sind, sind vorzugsweise dieselben wie die des ETCE 12, da es Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, diese als integrale Teile des Zellenelements auszubilden. Die Metalle, aus denen die anodenseitigen und katodenseitigen Seitenscheider 26 u. 48 hergestellt sind, sind üblicherweise unterschiedlich voneinander, und zwar wegen der unterschiedlichen elektrolytischen Korrosion und der unterschiedlichen elektrolytischen Korrosionsbedingungen, denen sie ausgesetzt sind. Dies gilt nicht nur für Chlor-Alkali-Zellenelektrolyte, sondern auch für andere Elektrolyte. Indessen sind einige Materialien in beiden Elektrolyten verwendbar. Daher müssen die ausgewählten Metalle so beschaffen sein, daß sie den Bedingungen angepaßt sind, denen sie später ausgesetzt sein können. Typischerweise ist Titan das bevorzugte Metall für den anodenseitigen Seitenscheider 26.The materials from which the anode and cathode projections 18 and. 20 are preferably the same as those of the ETCE 12 because it is an object of the present invention to form them as integral parts of the cell element. The metals from which the anode-side and cathode-side side separator 26 u. 48 are usually different from each other because of the different electrolytic corrosion and the different electrolytic corrosion conditions to which they are subjected. This applies not only to chlor-alkali cell electrolytes, but also to other electrolytes. However, some materials are usable in both electrolytes. Therefore, the metals selected must be such that they are adapted to the conditions to which they may later be exposed. Typically, titanium is the preferred metal for the anode-side side separator 26.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die monopolare Zelleneinheit, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, ist in Fig.4 gezeigt.A preferred embodiment for the monopolar cell unit made by the method according to the present invention is shown in FIG.

Mit Ausnahme der Anordnung und Positionierung dieser Zellenelemente besteht im wesentlichen der wichtigste Unterschied zwischen diesen und den bipolaren Zelleneinheiten in deren elektrischen Verbindungsmitteln. Ein zusätzlicher Unterschied besteht darin, daß eine bipolare Zelleneinheit ihre längste Ausdehnung in horizontaler Richtung hat, während eine monopolare Zelleneinheit ihre längste Ausdehnung in der vertikalen Richtung hat. Dieser Unterschied betreffend die längste Ausdehnung wird nur bevorzugt, ist jedoch nicht kritisch für Zellen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Es ist ersichtlich, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Zelleneinheiten-Strukturteile zum Zusammenbauen von monopolaren Zelleneinheiten erzeugt, die als bipolare Zelleneinheiten lediglich durch Umordnung der Seitenscheider und der Elektrodenkomponenten und durch Vorsehen eventuell notwendigerelektrischerVerbindungen verwendet werden können. Der Tragabschnitt weist nicht nur eine ausreichende Dicke auf, um das Gewicht entweder einer monopolaren oder einer bipolaren Zelleneinheit tragen zu können, sondern ist auch ausreichend dick (zumindest etwa 1 cm), um einen sehr niederohmigen elektrischen Pfad für die monopolaren Zelleneinheiten zu schaffen. Diese Kombination von Merkmalen führt zu einem neuartigen, einfachen, austauschbaren ECTE, das wirtschaftlich herzustellen und wirtschaftlich mit anderen Zellenteilen zusammenzubauen ist, um entweder eine monopolare oder eine bipolare Zelleneinheit zu schaffen, die wirtschaftlich zu betreiben ist und die eine lange ausnutzbare Lebensdauer hat.With the exception of the arrangement and positioning of these cell elements, there is essentially the most important difference between them and the bipolar cell units in their electrical connection means. An additional difference is that a bipolar cell unit has its longest extent in the horizontal direction while a monopolar cell unit has its longest extent in the vertical direction. This difference in longest extent is only preferred but is not critical to cells made according to the present invention. It can be seen that the method according to the present invention produces cell unit structural parts for assembling monopolar cell units that can be used as bipolar cell units merely by rearranging the side separators and the electrode components and by providing any necessary electrical connections. Not only is the support portion of sufficient thickness to support the weight of either a monopolar or a bipolar cell unit, but it is also sufficiently thick (at least about 1 cm) to provide a very low impedance electrical path for the monopolar cell units. This combination of features results in a novel, simple, interchangeable ECTE that is economical to manufacture and economically to assemble with other cell parts to provide either a monopolar or a bipolar cell unit that is economical to operate and has a long useful life.

In der monopolaren Zelleinheit, die in Fig.4 gezeigt ist, sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile der bipolaren Zelleneinheit 10 gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 verwendet, denen jedoch die Ziffer „1" vorangestellt ist.In the monopolar cell unit shown in Fig. 4, like reference numerals are used for like parts of the bipolar cell unit 10 of Figs. 1 to 3, but preceded by the numeral "1".

In der monopolaren Anodenzelleneinheit 110, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist das Einheits-ECTE 112mitAnoden-Seitenscheidem 126 auf sich gegenüberliegenden Seiten desselben ausgestattet, um so Kammern für den die Anode umgebenden'EI'ektrolyten auf den sich gegenüberliegenden Seiten eines Tragabschnitts 114 zu bilden. Die Zelleneinheit 110 ist des weiteren mit einer Anodenkomponente 136 und einer lonenaustauschmembran 127 versehen, um im wesentlichen die strukturellen Komponenten der Anodenzelleneinheit zu vervollständigen. Wenn die Zelleneinheit eine Katodenzelleneinheit ist, sind die elektrischen Verbindungsmittel derart angeschlossen, daß das ECTE 112 katodisch betrieben wird, wobei die Elektroden auf sich gegenüberliegenden Seiten des ECTE 112 die Katoden sind, um Kammern für den die Katode umgebenden Elektrolyten auf den sich gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts 114 zu bilden.In the monopolar anode cell unit 110 shown in FIG. 4, the unit ECTE 112 is provided with anode side separator 126 on opposite sides thereof so as to form chambers for the electrolyte surrounding the anode on the opposite sides of a support portion 114 to build. The cell unit 110 is further provided with an anode component 136 and an ion exchange membrane 127 to substantially complete the structural components of the anode cell unit. When the cell unit is a cathode cell unit, the electrical connection means are connected so that the ECTE 112 is cathodically operated, with the electrodes on opposite sides of the ECTE 112 being the cathodes to form chambers for the electrolyte surrounding the cathode on opposite sides of the cathode Carrying section 114 to form.

Selbstverständlich haben die monopolaren Anoden- u. Katoden-ECTE's jeweils ein elektrisches Verbindungsmittel, nämlich ein Anoden- bzw. Katodenbus-Anschlußmittel in Form eines Klemmstücks 190. Dieses Verbindungsmittel ist an einem Flanschabschnitt 116 angebracht. Andererseits bestehen die vorrangig beutenden strukturellen Unterschiede zwischen den monopolaren und bipolaren Zelleneinheiten darin, daß in einer bipolaren Zelleneinheiten darin, daß in einer bipolaren Zelleneinheit einer Seite Teile hat, die an eine Verwendung in einer Anodenumgebung angepaßt sind, während die gegenüberliegenden Seite Teile hat, die an eine Verwendung in einer Katodenumgebund angepaßt sind, wogegen in einer" monopolaren Zelleneinheit beiden Seiten für denselben Elektrolyt ausgelegt sind. Wenn die Teile jedoch derart beschaffen sind, daß sie zwischen monopolaren und bipolaren Zelleneinheiten austauschbar sind, besteht alles, was jemand vor dem Zusammenbauen dieser Teile zu tun hat, darin, zu bestimmen, welchen Typ von Zelleneinheit er für seine speziellen Zellenreihen wünscht, bevor er die Teile, die aus einer Gruppe von Teilen entnommen werden, welche gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zusammenzubauen sind, zusammenbaut.Of course, the monopolar anode u. Cathode ECTE's each have an electrical connection means, namely an anode or Katodenbus-connecting means in the form of a clamping piece 190. This connecting means is attached to a flange portion 116. On the other hand, the predominant structural differences between the monopolar and bipolar cell units is that in a bipolar cell unit, in one bipolar cell unit, one side has parts adapted for use in an anode environment, while the opposite side has parts whereas, in a monopolar cell unit, both sides are designed for the same electrolyte, but if the parts are designed to be interchangeable between monopolar and bipolar cell units, then all that anyone does is to assemble them Parts has to do in determining what type of cell unit he wants for his particular cell rows before assembling the parts taken from a group of parts to be assembled according to the method of the present invention.

Daher wird, wenn eine monopolare Anodenzelleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung gewünscht wird, ein Titan-Seitenscheider 26 an jeder Seite des ECTE 12 angebracht, woraufhin das Anbringen der Anode 36 an jedem der Seitenscheider erfolgt. Für die Katodenzelleneinheiten für diese Zellenreihe wird ein Nickel-Seitenscheider 48 an jeder Seite des ECTE 12 angebracht, woraufhin das Anbringen einer Katodenkomponente 46 an jedem der Seitenscheider 48 erfolgt. Vorstehend wurde eine Verfahrensart zum Herstellen und Zusammenbauen einer Zelleneinheit einer Filterpressen-Zellenreihe sowohl aus monopolaren als auch aus bipolaren Zellenreihen für elektrochemische Filterpressen beschrieben. Ein notwendiger Schritt zum Vervollständigen des Zusammenbauens irgendeiner Filterpressen-Zellenreihe besteht in der Bestimmung der ArtdesZuführens von elektrischer Energie zu der Zellenreihe. Eine betriebsfähige bipolare Zellenreihe wird durch Verbinden einer positiven elektrischen Stromquellenleitung oder eines entsprechenden Leiters mit einem Ende der Zellenreihe und einer negativen Stromquellenleitung oder eines entsprechenden Leiters mit dem anderen Ende der Zellenreihe gebildet, wobei die Potentialdifferenz zwischen diesen beiden Leitern oder Leitungen über die dazwischenliegenden Zelleneinheiten der Reihe gelegt wird. Eine elektrochemische monopolare Filterpressen-Zellenreihe wird vollständig gebildet, wenn sich abwechselnde Zelleneinheiten der Zellenreihe jeweils mit einer positiven bzw. einer negativen elektrischen Stromversorgungsklemme verbunden werden. Das bedeutet, daß jede zweite Zelleneinheit einer monopolaren Zellenreihe mit dem positiven Pol einer elektrischen Stromquelle verbunden wird, während die dazwischenliegenden anderen Zelleneinheiten jeweils mit dem negativen Pol der elektrischen Stromquelle verbunden werden.Therefore, if a monopolar anode cell unit according to the present invention is desired, a titanium side separator 26 is attached to each side of the ECTE 12, followed by attachment of the anode 36 to each of the side separators. For the cathode cell units for this cell row, a nickel side separator 48 is attached to each side of the ECTE 12, followed by attachment of a cathode component 46 to each of the side separators 48. The foregoing has described a method of making and assembling a cell unit of a filter press cell line from both monopolar and bipolar cell series for electrochemical filter presses. A necessary step to complete the assembly of any filter press cell string is to determine the manner of supplying electrical energy to the cell string. An operable bipolar cell array is formed by connecting a positive power source line or a corresponding conductor to one end of the cell array and a negative power source line or a corresponding conductor to the other end of the cell array, the potential difference between these two conductors or lines crossing the intervening cell units Series is laid. An electrochemical monopolar filter press cell array is completely formed when alternating cell row cell units are respectively connected to a positive and a negative power supply terminal. That is, every other cell unit of a monopolar cell row is connected to the positive pole of an electric power source, while the other intermediate cell units are connected to the negative pole of the electric power source, respectively.

Es werden Anoden- oder Katoden-Klemmstücke 190, die dazu verwendet werden, die Stromquelle mit der monopolaren Anodenzelleneinheit bzw. der monopolaren Katodenzelleneinheit zu verbinden, bevorzugt, die integral mit den betreffenden ECTE's 12 gegossen werden können, was aber nicht unbedingt notwendig ist.Anode or cathode clamps 190 used to connect the power source to the monopolar anode cell unit or monopolar cathode cell unit, respectively, which may be molded integrally with the respective ECTE's 12, are not preferred.

Example:

Es wurden vier Übertragungselemente für elektrischen Strom für einen 61 cm χ 61 cm-Nominal-Monopolar-Elektrolyseur gegossen.Four electric power transmission elements were cast for a 61 cm χ 61 cm nominal monopolar electrolyzer.

Alle Übertragungselemente für elektrischen Strom wurden aus ASTM A536, GRD65-55-12-Schmiedeeisen gegossen und waren in bezug auf ihre Rohgußabmessungen identisch. Die fertiggestelten Gußteile wurden inspiziert und in ihrer strukturellen Beschaffenheit für in Ordnung und frei von irgendwelchen Oberflächenfehlern befunden. Die wesentlichen Abmessungen waren: 61cm χ 61cm Nominal-Außenabmessungen, 2 cm Dicke des Tragabschnitt 16,2,5 cm Durchmesser der Vorsprünge, die auf jeder Seite des Tragabschnitts angeordnet waren und direkt eineinander gegenüberstanden, 2,5cm Breite der Dichtungsfläche und 6,4cm Dicke um den Umfang des Zellengußteils herum. Maschinell bearbeitete Flächen beinhalten die Dichtungsflächen (beide Seiten parallel) und dieOberseitenflächejedes Vorsprungs (alle Flächen in einer einzigen Ebene und parallel zu der gegenüberliegenden Seite verlaufend maschinell bearbeitet). Es waren 16 Vorsprünge auf jeder Seite vorgesehen.All electrical power transmission elements were cast from ASTM A536, GRD65-55-12 wrought iron and were identical in their raw cast dimensions. The finished castings were inspected and found to be in order and free from any surface defects in their structural nature. The essential dimensions were: 61cm χ 61cm Nominal outer dimensions, 2cm thickness of the support section 16.2.5cm diameter of the protrusions arranged on each side of the support section and directly facing each other, 2.5cm width of the sealing surface and 6.4cm Thickness around the circumference of the cell casting around. Machined surfaces include the seal surfaces (both sides parallel) and the top surface of each projection (all surfaces machined in a single plane and parallel to the opposite side). There were 16 projections on each side.

Die Katodenzelle enthielt 0,9 mm dicke schützende Nickel-Seitenscheider auf jeder Seite der Zelleneinheit. Einlaß- und Auslaßdüsen, die ebenfalls aus Nickel hergestellt waren, wurden vor einer Punktschweißung der Seitenscheider an die Zelleneinheit an diese Seitenscheider angeheftet. Der endgültige Zusammenbau beinhaltete ein Punktschweißen katalytisch beschichteter Nickelelektroden an die Seitenscheider an jedem Ort eines Vorsprungs.The caduce cell contained 0.9 mm thick protective nickel side separators on each side of the cell unit. Inlet and outlet nozzles, also made of nickel, were attached to these side separators prior to spot welding the side separators to the cell unit. The final assembly involved spot welding catalytically coated nickel electrodes to the side separators at each location of a projection.

Der Abstand zwischen den Ebenen der Enden der Vorsprünge betrug 58,2 mm für die monopolare Katodenzelle, was mit der ECTE-Dicke korrespondierte. Die Zellendicke über alles von der Außenseite einer Nickel-Elektrodenkomponente zu der Außenseite der anderen Nickel-Elektrodenkomponente betrug 69,2 mm. Demzufolge betrug die ECTE-Dicke 92% der Gesamtdicke.The spacing between the planes of the ends of the protrusions was 58.2 mm for the monopolar cathode cell, which corresponded to the ECTE thickness. The cell thickness over all from the outside of a nickel electrode component to the outside of the other nickel electrode component was 69.2 mm. As a result, the ECTE thickness was 92% of the total thickness.

Die Endkatodenzelle war ähnlich der Katodenzelle mit der Ausnahme, daß auf der einen Seite der ersteren kein schützender Nickel-Seitenscheider erforderlich war und daß eine diesem ansonsten zugeordneten Nickelelektrode fehlte.The end-cat cell was similar to the cathodal cell except that on one side of the former no protective nickel side-separator was required and that a nickel electrode otherwise assigned to it was missing.

Die Anodenzelle enthielt 0,9 mm dicke schützende Titan-Seitenscheider auf jeder Seite des ECTE. Einlaß- und Auslaßdüsen, die ebenfalls aus Titan hergestellt waren, wurden vor der Punktschweißung der Seitenscheider an das ECTE an diese Seitenscheider mittels Schweißung angeheftet. Der endgültige Zusammenbau beinhaltete ein Punktschweißen von Titanelektroden an die Seitenscheider an jedem Ort eines Vorsprungs durch zwischen liegende Vanadium- und Titan-Scheiben, die Anoden waren mit einer katalytischer! Schicht aus gemischten Oxyden von Ruthenium und Titan bedeckt.The anode cell contained 0.9 mm thick protective titanium side separators on each side of the ECTE. Inlet and outlet nozzles, also made of titanium, were tacked to these side shifters prior to spot welding the side shrouds to the ECTE. The final assembly involved spot welding of titanium electrodes to the side separators at each location of a projection through vanadium and titanium disks in between; the anodes were catalytic! Layer of mixed oxides of ruthenium and titanium covered.

Die Endanodenzelle war ähnlich der Anodenzelle mit der Ausnahme, daß kein schützender Titan-Seitenscheider auf der einen Seite der Endanodenzelle erforderlich war und daß eine diesem ansonsten zugeordnete Titan-Elektrode fehlte.The final anodal cell was similar to the anodal cell except that no protective titanium siderate was required on one side of the final anodal cell, and lacked a titanium electrode otherwise assigned to it.

Claims

A method of manufacturing an electric current transmission element for filter cell electrochemical cell units usable as a main component of one of a plurality of repeating unit cells arranged between two end cells of a cell row, said method comprising a step of forming said electric element transmission element Current of an electrically conductive metal by pouring molten metal into a mold, wherein the inside of the mold is formed such that the transmission element has a planar support portion, a frame-shaped flange portion extending around a peripheral edge portion of the support portion, which peripheral boundaries of Forming electrode chambers, which are arranged on opposite sides of the support portion, and having a plurality of protrusions projecting outwardly from the opposite sides of the support portion en, wherein the transmission element consists of an integrally formed, one-piece, structured element, and wherein the transmission element is removed after cooling from the mold, characterized in that the transmission element (12; 112; 212) includes fittings (190; 290) for at least one electrical current carrying conductor provided on the support portion (14; 114; 214) or the flange portion (16; 116; 216) of the transmission element (12; 112; 212), wherein the terminals (190; 290) are used exclusively for the end cell units of a bipolar cell row or for each of the cell units of a monopolar cell row.

2. Method according to item 1, characterized by the following steps:

Forming a side deflector (26; 126) for at least one side of the opposite sides of the electrical power transmission element (12; 112) from at least one sheet metal part which is impermeable to and chemically unreactive to the electrolyte to which it is exposed; A side separator (26; 126) is formed so as to cover the side in question and substantially coincide with the shape of the electric current transmitting member (12; 112) and having hoods (32; 132) inserted in the side separator (26; ) are pressed in such a manner that the side separator (26; 126) can be electrically and mechanically connected to the projections (18; 118) on said side of the electric current transmitting member (12; 112) by welding, and welding at least one Number of hoods (32; 132) of the side separator (26; 126) to the projections (18; 118).

3. The method according to item 1 or 2, characterized by a step of welding the side separator (26; 126) to the projections (18; 118) of the electric current transmission element (12; 112) through a metal part (30; 31; 130; 131) arranged between the projections (18; 118)

, and the side separator (26; 126), the intermediate metal part (30; 31; 130; 131) being made of a metal compatible with both metals, namely the electric current transmission element (12; Seitenscheiders (26; 126) is weldable.

4. The method according to item 1, 2 or 3, characterized in that the electric current transmission element (12; 112) is made of a ferrous metal, and that the side separator (26; 126) is made of a metal selected from titanium and nickel is, is made.

5. The method according to any one of items 1 to 4, characterized by welding a substantially plane-parallel electrode component, namely an anode or cathode, to the projections of the Ubertragungselements or to the side separator.

6. The method of item 5, characterized in that the side shifter (26; 126) is mounted on at least one side of the transmission element (12; 112) for electrical current between the transmission element (12; 112) and the electrode component (36; 136) to thereby rest the electrode component (36; 136) on the side separator (26; 126) against parts of the transmission element (12; 112).

7. The method according to any one of items 2 to 6, characterized in that in the side separator impressions are provided in the sheet, such that the impressions fit over the projections, wherein attaching the side separator on the sides of the transmission element by welding at least half the impressions are made to the projections, which are arranged on each side of the transmission elements.

For this 9 pages drawings

Field of application of the invention

The present invention relates to a method for manufacturing a unit cell of one of a series of "bipolar" electrodes of electrolysis cells arranged in a configuration commonly referred to as a filter press cell array also to a method of using nearly the same unit cell for one of the repeating units of a series of "monopolar" electrolysis cells. Monopolar cells arranged in a filter press configuration are known to those skilled in the art. What is not known is the possibility of using a liquid-impermeable structural element, ie an electrical current transmission element, both in a bipolar and in a monopolar cell configuration. This is surprising because of the different inherent electrical current transfer characteristics required of an electrode needed in a monopolar or bipolar cell arrangement. The structure of bipolar cells refers to cells that use substantially liquid-impermeable planar ion-exchange membranes disposed between flat-sided, substantially parallel, finely-perforated electrodes, ie, metal anodes and cathodes, when these electrodes are mounted at a distance from the liquid-impermeable structure. the adjacent electrolysis cells physically separated from each other. Such cells are particularly applicable in the electrolysis of aqueous solutions of alkali metal chlorides, especially in the electrolysis of aqueous solutions of sodium chloride. The cell structure can also be used in electrolyzing other solutions to produce products ₍ such as potassium hydroxide, iodine, bromine, bromic acid, persulfuric acid, chloric acid, adipic acid nitrile, and other organic compounds obtained by electrolysis.

Characteristic of the known technical solutions

Ideally, the gap width between the anode and the cathode is uniformly large to achieve a uniform current density distributed across the surfaces of the electrodes. Among other things, a structural deformation causes a change in this gap, with the result that some parts of the anode and the cathode are closer together than others. At these locations, the electrical resistance is smaller and the electrical current flow is higher. In this way, the electrical heating is greater. This electrically induced higher heating is sufficient in some cases to damage the membrane at these locations. The sites of unacceptably high electric current concentration and high heat generation are referred to herein as "hot spots." To avoid these "hot spots", the prior art has disclosed the cell structures with a larger gap width than required between the anode and cathode of each of the Designed electrolytic cells. This, of course, increases the cell operating voltage and lowers cell operation efficiency. The complexity of construction and manufacture is another disadvantage of such cells.

With the exception of the structures used for the end cells of a bipolar cell array, the structures for the intercell cells in the rows are equal cell structure units that are compressed. Examples of such cells operating in cell rows are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,111,779, 4,017,375, 4,364,815, 4,115,236, 3,960,698, 3,859,197, 3,752,757, 4,196,670, 3,788,966, 3,847,741, 4,137,144, and 3,960,699.

Monopolar cells differ first from bipolar cells in that each anode and cathode of these cells in the rows are each electrically connected in parallel and not connected in series electrical connection, as is the case with bipolar cells. That is, in typical monopolar cell arrays, the anode of each cell is electrically connected by its peripheral cell structure to the same positive electrical supply voltage source as each of the other anodes of the cells in the rows so that each anode is at substantially the same absolute voltage potential. Likewise, the cathode of each monopolar cell is connected by its peripheral cell structure to the same negative electrical supply voltage source as each of the other cell cathodes in the rows so that each cathode in the monopolar cell rows is at substantially the same absolute voltage potential. In this way, although the cells in a monopolar configuration are physically arranged in a side-by-side series configuration, nevertheless, their same electrodes are connected in an electrically parallel configuration. A monopolar cell structure may be referred to as a stack or row. Two or more monopolar cell assemblies may be electrically connected in series. In contrast, the electrodes in a bipolar cell row are connected together in a series electrical connection instead of a parallel electrical connection. In a bipolar cell array, the positive current carrying electrical conductor is connected only to the anode of one of the two end cells of the bipolar series, and the negative electrical current carrying conductor is led to the cathode of the other end cell located at the opposite end of the bipolar cell array. A high DC potential is applied to the conductors from a source such that an electric current flows from cell to cell in the bipolar cell row. Two or more bipolar rows of cells may be electrically connected in parallel.