DE2555958A1

DE2555958A1 - Capillary electrolytic cell with laminar flow conditions - has grooved counter-electrode with insulating coating, giving high conversion

Info

Publication number: DE2555958A1
Application number: DE19752555958
Authority: DE
Inventors: Hartmut Prof Dr Wendt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1977-06-16

Abstract

Laminar flow conditions are utilised in electrolysis in capillary cells to stop rediffusion of the electrolysis prods. to the counter electrode, allowing reversible electrolysis to be carried out without the use of diaphragms. The counter electrode has grooves covered with an insulating layer to facilitate removal of the gas evolved and, at the same time, prevent reversal of electrolysis by reducing the electrode surface area (by ca. 90%) and thus increasing the current density. High conversions (over 50%) can be obtd. with current yields of 90% even in reversible electrolysis. Conversions of 80% can also be produced at lower current yields of ca. 60%. The grooves can be radial or concentric (with radial connections). Only the bridges act as electrode.

Description

Patentschrift Verfahren zur Vermeidung von geteilten Elektrolysezellen durch Nutzung kontrollierter Diffusion in Kapillarspaltzellen Die Durchführung von elektrolytischen Prozessen erfordert häufig die Benutzung von Diaphragmen zur Trennung von Anolyt und Katolyt.Patent specification Method for avoiding split electrolysis cells by using controlled diffusion in capillary gap cells The implementation of Electrolytic processes often require the use of diaphragms for separation of anolyte and catholyte.

Durch diese Diaphragmen soll die Umkehrung einer Elektrolysesynthese durch Rückreaktion an der Gegenelektrode unterbunden werden.The purpose of these diaphragms is to reverse an electrolysis synthesis can be prevented by reverse reaction at the counter electrode.

Durch Ausnutzung der kontrollierten Diffusion in laminar durchflossenen Kapillarspaltzellen kann man jedoch die Köchreaktion ebensogut unterbinden und den Einbau von Diaphragmen @@melden.By using the controlled diffusion in laminar flow Capillary gap cells, however, can just as well prevent the boiling reaction and the Report the installation of diaphragms @@.

Wenn man sich auf Umsätze um @0% beschränkt, so wird unter laminaren Flußbedingungen die Menge der durch Diffusion an die Gegenelektrode gelangenden Reaktionsprodukte vernachlässigbar und damit vollzieht sich eine Elektrolyse auch Diapragma mit hohen Stromausbeuten und hoher Selektivität.If you limit yourself to sales around @ 0%, then under laminar Flow conditions the amount of diffusion reaching the counter electrode Reaction products are negligible and thus electrolysis also takes place Slide pragma with high current yields and high selectivity.

Abb. 1 veranschaulicht schematisch in zwei Konzentrationsprofilen den Aufbau der Konzentration des Elektrolyseproduktes in laminar durchflossenen Kapillarspaltzellen und zeigt, daß bei richtiger Anpassung von Volumenfluß und Stromfluß am Ausgang der Zelle nur wenig des Produkts an der Gegenelektrode wieder umgesetzt erden kann.Fig. 1 illustrates schematically in two concentration profiles the build-up of the concentration of the electrolysis product in laminar flow Capillary gap cells and shows that with correct adjustment of volume flow and current flow at the exit of the cell only a little of the product reacted at the counter electrode can earth.

Dieses Prinzip kann ach dann angewendet erden, cnn an der Gegenelektrode, was häufig üblich ist, ein Gas (z.B. Wasserstoff (kath.) oder Sauerstoff (anodisch) entwickelt wird.This principle can then also be applied, cnn on the counter electrode, which is often common, a gas (e.g. hydrogen (cath.) or oxygen (anodic) is being developed.

In diesem Fall muß die über der Arbeitselektrode horizontal angebrachte Gegenelektrode mit entsprechend strukturierten Rillen versehen sein (Abb. 2), um ein Abziehen der Gase ohne Blockierung des Elektrolysespalts zu ermöglichen. Die Rillen können sowohl radial als auch konzentrisch (mit radialen Verbindungen) angeordnet sein, Dabei sind die Rillen mit einer Isolierschicht versehen und nur die Stege dienen als Elektrode.In this case the one above the working electrode must be placed horizontally Counter electrode should be provided with appropriately structured grooves (Fig. 2) allow the gases to be withdrawn without blocking the electrolysis gap. the Grooves can be arranged both radially and concentrically (with radial connections) The grooves are provided with an insulating layer and only the webs serve as an electrode.

In diesem Falle wirken sich die an der Gegenelektrode entwickelten Gasblasen und die gleichzeitig erhöhte Stromdichte auf der Gegenelektrode günstig auf die erzielbare Stromausbeuten (bzw. die Vermeidung der Elektrolyseumkehr) aus.In this case, those developed on the counter electrode act Gas bubbles and the simultaneously increased current density on the Counter electrode favorable to the achievable current yields (or the avoidance of the electrolysis reversal) the end.

In Abb. 3 ist in einer entsprechend F.Beck (1) konstruierten zylindrischen Wapillarspaltzelle mit einer derart strukturierten Gegenelektrode für die kathodische Modellreaktion Fe(CN)03- + e Fe(CN)64-die Stromausbeute und der Umsetzungsgrad fiir verschiedene Flußbedingungen des Elektrolyten angegeben. (S-paltzelle ri = 1,5 cm Ra = 16 cm, d = o,2 mm; Anfangskonzentration CFe(CN)63- = o,76Mo1/l) Man erzielt bei kleinen Flußgeschwindigkeiten ( V = o,5 cm /sec) Umsätze von 50 % bei Stromausbeuten um Co%.In Fig. 3 is a cylindrical designed according to F.Beck (1) Wapillary gap cell with a counter electrode structured in this way for the cathodic Model reaction Fe (CN) 03- + e Fe (CN) 64-the current efficiency and the degree of conversion for different flow conditions of the electrolyte are given. (S-gap cell ri = 1.5 cm Ra = 16 cm, d = 0.2 mm; Initial concentration CFe (CN) 63- = 0.76Mo1 / l) is achieved at low flow velocities (V = 0.5 cm / sec) conversions of 50% with current yields by Co%.

Eine Anordnung von je 100 Zellen in 4 Elektrodenstopeln (Raumbedarf ca. 700 mm x 700 mm x looo mm) erlaubt einen Durchsatz on ca. 17 m³/Tag. Bei einer Konzentration von rd. o,76 Mol/l und einem Umsatz von rd. ao % entspricht dies einer Produktionsleistung von rd. 6600 Aequivalenten/d.An arrangement of 100 cells each in 4 electrode stacks (space requirement approx. 700 mm x 700 mm x looo mm) allows a throughput of approx. 17 m³ / day. At a Concentration of around o.76 mol / l and a conversion of around ao%, this corresponds to a Production output of around 6600 equivalents / d.

Die ErfIndung ist dadurch gekennzeichnet: daß durch Ausnutzung der kontrollierten Diffusion in Kapillarspalt-Elektrolysezellen eine Quervermischung des Elektrolyten vermieden ,rird, eine Umkehrung der Elektrolyse bei Erzielung hoher Stromausbeuten verhindert und die Verwendung eines Diaphragmas vermieden erden kann.The invention is characterized in that by utilizing the controlled diffusion in capillary gap electrolysis cells causes cross mixing of the electrolyte avoided, a reversal of the electrolysis at a higher level Current yields prevented and the use of a diaphragm can be avoided.

Darüberhinaus ermöglicht der Einsatz strukturierter Gegenelektroden den einwandfreien Abzug elektrolytisch erzeugter Gase und verhindert eine Störung der kontrollierten Diffusion durch die Entwicklung von Gasblasen.In addition, the use of structured counter-electrodes makes it possible the proper extraction of electrolytically generated gases and prevents malfunctions controlled diffusion through the development of gas bubbles.

Claims

Patent claims It should be protected: The use of laminar Flow conditions during electrolysis in the capillary gap cells to prevent back diffusion of electrolysis products to the counter electrode.

The process allows reversible electrolysis to be carried out without the use of diaphragms.

The structure of the counter electrode is an essential part of the cell construction.

The grooves covered with an insulating layer are used for easier Discharge of the developed gases and prevent at the same time through the reduction the electrode surface (by approx. 90%) and the associated increase in current density a reversal of electrolysis.

This means that high conversions (over 50%) with current yields of 90%.

Furthermore, sales of So; achieve with smaller ones, however Current yields of approx. 60%.

Applied for patent grant: R.Dworak H. Wendt