DE2912271A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberfuehrung und reinigung von halogen und halogenwasserstoffsaeure in einem elektrochemischen system - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur ueberfuehrung und reinigung von halogen und halogenwasserstoffsaeure in einem elektrochemischen systemInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur überführung und Reinigung von Halogen und Halogenwasserstoffsäure
in einem elektrochemischen System.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoff säure und auf eine für ein solches Verfahren eingesetzte
Vorrichtung.
Bei elektrochemischen Energiespeicherungssystemen, bei denen Chlor und/oder Salzsäure als chemische Bestandteile
eingesetzt v/erden, entwickeln sich aus den Elektroden gasförmige Verunreinigungen wie Kohlendioxid und Sauerstoff,
die sich mit dem Chlorgas vermischen. Zusätzlich werden Verunreinigungen wie Eisen, Mangan, Titan, Vanadium
und viele andere metallische und nichtmetallische Verunreinigungen
aus den Elektroden und Bauteilen herausgelöst und gelangen auf diese Weise in den Elektrolyten. Wenn die
Konzentration der Verunreinigungen ein bestimmtes Ausmaß erreicht, wird die Gebrauchsleistung des elektrochemischen
Systems nachteilig beeinflußt, und wenn die Verunreinigungen nicht in wirtschaftlicher Weise entfernt werden können,
803841/0703
XI/18
Deutsche Bank (München) Kto 51/61070
Dresdner Bank (München) Klo- 3939 844
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müssen das verunreinigte Chlor und der verunreinigte Elektrolyt ersetzt bzw. ausgetauscht werden.Die Kosten dieses
Austausches können für den wirtschaftlichen Gesamtbetrieb eines elektrochemischen Energiespeicherungssystems und
auch jedes anderen Verfahrens, das auf hochreines Chlor und/oder hochreine Salzsäure angewiesen ist, eine beträchtliche
Belastung darstellen. Die bekannten Verfahren zur überführung und Reinigung von Chlor und Salzsäure sind
beschwerlich und kostspielig.
Aufgabe der Erfindung ist daher ein müheloses,
billiges und einfaches Verfahren zur Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure in
Verbindung mit elektrochemischen Energiespeicherungssystemen, bei denen Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure
als chemische Bestandteile eingesetzt werden, und eine dafür geeignete Vorrichtung.
Im einzelnen werden Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure
erfindungsgemäß übergeführt und gereinigt, indem man eine elektrochemische Hilfszelle einsetzt, die
durch eine permselektive Membran in zwei Kammern aufgeteilt ist, wobei eine der Kammern eine Elektrode mit einer
niedrigen überspannung in bezug auf die Oxidation von Halogen und die andere Kammer eine Elektrode mit einer
niedrigen Überspannung in bezug auf die Reduktion von Halogen enthält.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überführung und Reinigung von Halogen und/oder Halogenwasserstoffsäure
handelt es sich um ein elektrochemisches Verfahren, das für die Verwendung bei elektrischen Energiespeicherungssystemen
besonders geeignet ist und auf der Leichtigkeit beruht, mit der elektrischer Strom mittels Kationen t z·
B. Wasserstoffionen, durch eine permselektive Membran hin-
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durch transportiert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zusätzlich zu der elektrochemischen Hauptzelle des Elektroenergie-Speicherungssystems eine elektrochemische
Hilfszelle angewandt. Die Hauptzelle kann die
Hauptzelle einer Zink/Halogen/Zinkhalogenid-Batterie, wie
sie z. B. in der US-Patentschrift 37 13 888 (Simmons) beschrieben
wird, einer Halogenwasserstoffzelle , wie sie z.B. in der US-Patentschrift 18 47 435 beschrieben wird,
oder irgendeines anderen elektrochemischen Energiespeichersystems sein, bei dem ein Halogen wie Chlor, Brom oder
Jod und/oder eine Halogenwasserstoffsäure wie HCl, HBr und HJ angewandt werden. Aus Bequemlichkeitsgründen beziehen
sich die nachstehenden Ausführungen auf Cl und HCl.
Die Hilfszelle enthält zwei Elektroden, von denen eine eine niedrige überspannung in bezug auf die Oxidation
von Chlor und die andere eine niedrige Überspannung in bezug auf die Reduktion von Chlor hat. Die Erfindung unterliegt
keiner Beschränkung im Hinblick auf das Material zur Bildung der Oxidations- und der Reduktionselektrode, und es
können alle geeigneten Materialien verwendet werden. Wie gefunden wurde, ist nicht graphitierter Kohlenstoff ein
besonders geeignetes Material für beide Elektroden.
Die zwei Elektroden werden in zwei getrennten, jedoch benachbarten Kammern gehalten, die dadurch gebildet
werden, daß man zwischen die zwei Elektroden eine permselektive Membran hineinbringt. Die Membran muß die
Merkmale aufweisen, daß sie für aufgelöstes Chlor im wesentlichen undurchlässig ist, jedoch eine Überführung von
Ionen kaum behindert, und daß sie den getrennten und kombinierten korrodierenden Einwirkungen von Chlor, anderen
Elektrolyseprodukten und dem Elektrolyten widersteht. Man fand, daß die in Übereinstimmung mit der US-Patentschrift
3 282 875 hergestellten, kationpermselektiven
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Membranen alle diese Erfordernisse für eine Vielzahl von
Systemen, darunter die Systeme Zink/Chlor, Wasserstoff/ Chlor und Natrium/Chlor, erfüllen.Die~zwei Kammern sind
so aufgebaut, daß ein Elektrolyt in die Kammern hinein und aus diesen heraus sowie um die Elektroden herum und/oder
durch diese hindurch im Kreislauf geführt werden kann.Die durch die Kammern hindurch im Kreislauf geführten Elektrolyten
müssen Chlorid enthalten, und der um die Reduktionselektrode herum oder durch diese hindurch im Kreislauf geführte
Elektrolyt muß zusätzlich auch Chlor enthalten,das vorzugsweise darin aufgelöst ist.
Die Hilfszelle kann in die Elektrolytzufuhr zur elektrochemischen Hauptzelle des elektrochemischen Energie-Speicherungssystems
oder in das Produktentfernungssystem einer solchen Zelle oder in beide zwischengeschaltet werden,
wie nachstehend näher erläutert wird.
Die Hilfszelle wird in etwas verschiedenen Weisen betrieben, je nachdem , ob eine Reinigung von Chlor, eine
Überführung von Chlor, eine Reinigung von Salzsäure, eine Überführung von Salzsäure oder verschiedene Kombinationen
solcher Reinigungs- und Überführungsvorgänge erwünscht sind.
Wenn eine Reinigung und überführung von Chlor erwünscht
ist, wird durch beide Kammern der Hilfszelle hindurch ein geeigneter chloridhaltiger Elektrolyt (z.B.
Salzsäure, eine Lösung von Chlorwasserstoff in Wasser) im Kreislauf geführt. Das zu reinigende Chlorgas wird kontinuierlich
in der Salzsäure aufgelöst, die durch die Kammer, in der die Chlorreduktionselektrode enthalten ist,
hindurch im Kreislauf geführt wird. Um das Potential der Chlorreduktionselektrode auf einem in bezug auf das Potential
der Chloroxidationselektrode ausreichend negativen Wert zu halten und dadurch einen angemessenen Strom
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fließen zu lassen, wird eine Spannung angelegt. Die Größe der Potentialdifferenz ist eine Funktion einer Vielzahl
- von Faktoren, in die das Material der Elektroden, die Konzentration des chloridhaltigen Elektrolyten, die Konzentration
des Chlors im Elektrolyten usw. eingeschlossen sind. Für irgendein gegebenes System kann die geeignete
Potentialdifferenz leicht anhand von wenigen einfachen Versuchen festgestellt werden. Zum Beispiel wird im Fall
einer mit Chlor gesättigten Salzsäure mit einer Stärke von 10 %, die bei Normaltemperatur und -druck um die Reduktionselektrode
herum-und mit einer Geschwindigkeit
2
von 1,0 ml/min pro cm der Elektrodenfläche durch die Reduktionselektrode hindurchfließt, ein Strom von 300 mA/cm durch eine Spannung von etwa 300 mV leicht aufrechterhalten. In diesem Fall hat der durch die Zelle fließende Strom folgende Wirkungen: (a) das aufgelöste Chlor wird entsprechend dem Faradayschen Gesetz mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,2 g/Ah an der Reduktionselektrode in Chloridionen umgewandelt; (b) Wasserstoffionen aus der in der Oxidationskammer befindlichen Salzsäure bewegen sich durch die permselektive Membran in die Reduktionskammer im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der die Chloridionen an der Reduktionselektrode erzeugt werden und (c) Chloridionen in der Oxidationskammer werden durch die Oxidationselektrode mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit in Chlor umgewandelt, mit der das aufgelöste Chlor in der Reduktionskammer in Chloridionen umgewandelt wird.
von 1,0 ml/min pro cm der Elektrodenfläche durch die Reduktionselektrode hindurchfließt, ein Strom von 300 mA/cm durch eine Spannung von etwa 300 mV leicht aufrechterhalten. In diesem Fall hat der durch die Zelle fließende Strom folgende Wirkungen: (a) das aufgelöste Chlor wird entsprechend dem Faradayschen Gesetz mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,2 g/Ah an der Reduktionselektrode in Chloridionen umgewandelt; (b) Wasserstoffionen aus der in der Oxidationskammer befindlichen Salzsäure bewegen sich durch die permselektive Membran in die Reduktionskammer im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der die Chloridionen an der Reduktionselektrode erzeugt werden und (c) Chloridionen in der Oxidationskammer werden durch die Oxidationselektrode mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit in Chlor umgewandelt, mit der das aufgelöste Chlor in der Reduktionskammer in Chloridionen umgewandelt wird.
Das Nettoergebnis der drei vorstehend beschriebenen Wirkungen besteht darin, daß reines Chlor kontinuierlich
mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit aus der in der Oxidationskammer befindlichen Salzsäure extrahiert
wird, mit der verunreinigtes Chlor kontinuierlich
in die in der Reduktionskammer befindliche Salzsäure hineingelöst wird. Das scheinbare Ergebnis des Betriebes
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der Hilfszelle besteht demnach darin, daß Chlor aus der
Reduktionskammer zu der Oxidationskammer "übergeführt" wird und daß im Verlauf einer solchen "überführung" das
Chlor "gereinigt"wird. Die Reinheit des erhaltenen, reinen Chlors hängt hauptsächlich von der Reinheit der in
der Oxidationskammer befindlichen Salzsäure ab.
Das Chlor wird in die Oxidationskammer übergeführt, obwohl der Druck in der Oxidationskammer wesentlieh
über dem Druck in der Reduktionskammer liegen kann. Nur zusätzliche 50 mV Spannung werden benötigt, um einen
Druckunterschied des Chlors von 6,89 bar zu überwinden, Es ist offensichtlich, daß das Zellengefüge und insbesondere
die permselektive Membran dazu befähigt sein müssen, den Druckunterschieden zu widerstehen. Das Zellenverfahren,
bei dem das Chlor scheinbar von niedrigem zu hohem Druck übergeführt wird, hat in bezug auf die Energie einen
außerordentlich hohen Wirkungsgrad und kann anstelle eines mechanischen Kompressors zum Komprimieren und verflüssigen
von Chlor mit der Reinigungswirkung oder, falls erwünscht, ohne die Reinigungswirkung, angewandt werden.
Im allgemeinen können Druckunterschiede von bis zu etwa 68,95 bar, vorzugsweise im Bereich von etwa 1,38 bis 10,34
bar, angewandt werden.
Man erkennt, daß gleichzeitig mit der wie vorstehend beschrieben bewirkten Reinigung und Überführung
von Chlor auch eine Reinigung und überführung von Salzsäure bewirkt wird. So wird die Salzsäure kontinuierlich
in der Oxidationskammer verdünnt und in der Reduktionskammer konzentriert, während das Chlor in der Reduktionskammer
aufgelöst und in der Oxidationskammer abgegeben wird. Daher wird Chlorwasserstoff scheinbar aus der Oxidationskammer
in die Reduktionskammer "übergeführt", d.h.
in der zur "überführung" des Chlors entgegengesetzten Richtung.
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Wenn das in der Oxidationskammer entwickelte Chlor im Kreislauf herumgeführt und in der Reduktionskammer wieder
aufgelöst wird, besteht die einzige sichtbare Veränderung der chemischen Bestandteile der Zelle in der Uberführung
von Chlorwasserstoff. Daher wirkt die Hilfszelle
in dem Fall, daß das Chlor im Kreislauf geführt wird, als Chlorwasserstoff-Überführungszelle. Durch das im Kreislauf
geführte Chlor werden keine wesentlichen Mengen von nichtflüchtigen Verunreinigungen in die Reduktionskammer
hinübergetragen. Als Ergebnis kann relativ reine Salzsäure periodisch oder kontinuierlich aus der Reduktionskairaner
entnommen werden, wenn die Oxidationskammer periodisch öder kontinuierlich mit relativ verunreinigter Salzsäure
aufgefüllt wird. Im letztgenannten Fall hat die Zelle daher die Wirkung einer Salzsäure-Reinigungszelle.
Beispiele für die Art und Weise, in der die Hilfszelle in ein elektrochemisches Energiespeicherungssystem
eingebaut werden kann, werden nachstehend erläutert.
Bei einer Zink-Chlor-Batterie, wie sie z.B. in dervorstehend erwähnten Patentschrift von Simmons beschrieben
wird, wird das während der Ladung entwickelte Chlorgas bei Umgebungsdruck in die in der Reduktionskairaner der Hilfszelle
befindliche Salzsäure hineingelöst und von dort, wie vorstehend beschrieben, in die Oxidationskammer übergeführt.
Das entwickelte Chlor kann zur Umwandlung in Chloroctahydrat in eine geeignete Vorrichtung übergeführt werden,
wie es in der vorstehend eraähnten Patentschrift beschrieben wird. Alternativ kann der Druck in der Oxidationskainmer
auf einer Höhe gehalten werden, die dazu ausreicht, daß das Chlor während seiner Entwicklung verflüssigt
wird, und kann das flüssige Chlor zur Speicherung im verdichteten Zustand entfernt werden. Wenn die Spannung an
der Chlor-Überführungszelle umgekehrt wird, kann das Chlor
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zur Entladung der Zink-Chlor-Batterie aus der Speicherung heraus in die bei Umgebungsdruck befindliche Kammer(bei
der es sich jetzt um die Oxidationselektrodenkammer handelt) übergeführt werden.
Bei einer Wasserstoff-Chlor-Batterie wird das in dem
Gas oberhalb des flüssigen Chlors befindliche Chlor periodisch durch die Hilfszelle hindurch übergeführt, und
der Rest des Gases, der nicht übergeführt wird und bei dem ]Q es sich daher nicht um Chlor handelt, wird periodisch aus
dem System herausgelassen. Auf diese Weise wird eine Reinigung des Chlors bewirkt.
Als Beispiel für eine überführung von Chlorwasserstoff
wird der Chlorwasserstoff zum Zwecke der Regulierung
des pH-Wertes in den Zinkchlorid-Elektrolyten der vorstehend erwähnten Zink-Chlor-Batterie übergeführt. Um
dieses Ergebnis zu erzielen, wird der aus dem Zink-Chlor-Batteriesystem im Kreislauf geführte Zinkchlorid-Elektrolyt
im Kreislauf durch die Reduktionselektrodenkammer hindurchgeführt,
und die Oxidationselektrodenkammer enthält Salzsäure, die periodisch oder kontinuierlich ersetzt
wird, während der Chlorwasserstoff übergeführt und die Säure dadurch verdünnt wird. Die zwei Kammern können sich
unter dem gleichen Druck befinden, und das Chlor wird, wie vorstehend erläutert wurde, um die zwei Kammern herum im
Kreislauf geführt, so daß es bei dem Chlorwasserstoff-Überführungsverfahren
keinen Nettoverbrauch von Chlor gibt,
Wenn die Hilfszelle als Zelle zur Reinigung von Salzsäure eingesetzt wird, wird die verunreinigte Säure
periodisch oder kontinuierlich zur Oxidationskammer hinzugegeben und durch diese hindurch im Kreislauf geführt.
Reine Salzsäure wird periodisch oder kontinuierlich aus der Reduktionskammer entnommen. Durch das Ausmaß der in
der Reduktionskammer erzielten Konzentrierung und das Aus-
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maß der in der Oxidationskammer erlaubten Verdünnung wird
zum Teil der Verbrauch an elektrischer Energie pro Mengeneinheit der gereinigten Säure festgelegt. Z.B. kann je
nach den Kosten der elektrischen Energie und dem Preis der reinen Salzsäure eine Konzentrierung der reinen Säure bis
zu 25 Gew.-% und eine Verdünnung der verunreinigten Säure bis 5 Gew.-% den Optimalfall darstellen. Es führt zu einem
niedrigeren Energieverbrauch, wenn man die Zelle mit einem erhöhten Druck betreibt, wodurch man die Auflösung
des Chlors in der Reduktionskammer erleichtert, die Menge
des in der Reduktionskammer aufgelösten Chlors erhöht und die Größe der Chlorbläschen in der Oxidationskammer
vermindert. Der niedrigste Energieverbrauch wird erzielt, wenn die Zelle bei einem Druck betrieben wird,
der über dem Verflüssigungsdruck des Chlors liegt, so daß das Chlor in flüssiger Form im Kreislauf geführt wird.
Das flüssige Chlor wird direkt in die in der Reduktionskammer befindliche Säure hineingelöst, ohne daß es durch
die Gasphase hindurchläuft. Bei der Reinigung der SaIzsäure gibt es natürlich keinen Nettoverbrauch an Chlor.
Die erfindungsgemäße Hilfszelle kann so betrieben
werden, daß sie gleichzeitig eine überführung von Chlor und von Salzsäure bewirkt, was nachstehend näher erläutert
wird. Bei einem elektrochemischen Energiespeicherungssystem
auf Wasserstoff-Chlor-Basis wird Chlorwasserstoff mit Hilfe von zwei Elektroden unter Bildung von
Wasserstoff und Chlor elektrolysiert und aus diesen Elementen gebildet. Die eine Elektrode ist eine typischerweise
aus Platin bestehende Wasserstoffelektrode, und die andere
ist eine Chlorelektrode, die typischerweise aus Kohlenstoff besteht. Bei einer solchen Batterie werden die Wasserstoffelektrode
und die Chlorelektrode durch eine permselektive Membran getrennt, die hauptsächlich dazu dient, den Wasserstoff
von dem Chlor getrennt zu halten. Bei einer solchen Wasserstoff-Chlor-Batterie können höhere Wirkungsgra-
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de erzielt werden, wenn die auf der Elektrolyse beruhende Konzentrationsveränderung der Salzsäure in der Chlorelektrodenkammer
der Batterie auf einem Minimum gehalten werden kann. Vom Standpunkt der Sicherheit und der Kontrolle
<j aus ist es auch vorteilhaft, wenn die Chlorkonzentration
in der Salzsäure bei der Chlorelektrode unter dem Sättigungswert gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil im
Hinblick auf die Sicherheit kann verwirklicht werden,wenn der Chlor-Speicherbehälter gegenüber der Wasserstoff-Chlor-
]0 Zelle abgepuffert werden kann. Alle diese Vorteile können
erzielt werden, indem man die erfindungsgemäße Chlor-Chlorwasserstoff-Überführungszelle
zwischen der Wasserstoff-Chlor-Zelle und dem Salzsäure- und Chlor-Speicherbehälter
anordnet, um einen Puffer zur Verfügung zu stellen, der die direkte Verbindung zwischen dem Speicherbehälter und
der Zelle verhindert. Bei dieser Abpufferungsanordnung
wird das in der Wasserstoff-Chlor-Zelle gebildete Chlor durch die Hilfs-Uberführungszelle in den Speicherbehälter
übergeführt, statt daß es direkt in den Speicherbehälter übergeführt wird. Gleichzeitig mit dem Verbrauch von
Chlorwasserstoff in der Wasserstoff-Chlor-Zelle wird Chlor'-wasserstoff
aus dem Salzsäure-Speicherbehälter durch die Hilfs-Uberführungszelle in die Wasserstoff-Chlor-Zelle
übergeführt. Umgekehrt wird in der Wasserstoff-Chlor-Zelle verbrauchtes Chlor aus seinem Speicherbehälter durch
die Hilfs-tJberführungszelle in die Wasserstoff-Chlor-Zelle
übergeführt. Gleichzeitig wird in der Wasserstoff-Chlor-Zelle
gebildeter Chlorwasserstoff aus der Zelle durch die Hilfs-Überführungszelle in den Speicherbehälter übergeführt.
Sowohl in den Fällen der Ladung als auch der Entladung, wie sie vorstehend erwähnt wurden, fließt durch
die überführungszelle etwa der gleiche elektrische Gesamtstrom
wie durch die Wasserstoff-Chlor-Zelle.
Bei bestimmten Typen von elektrochemischen Ener-
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giespeicherungssystemen ist es von Vorteil, wenn die
Hilfszelle nur in einem Teil der Zeit bzw. zeitweilig
betrieben wird. Z.B. ist bei einer Kraftwagenbatterie der Wirkungsgrad der Ladung weniger wichtig als der Wirkungsgrad der Entladung, und die Hilfs-überführungszelle könnte geeigneterweise mit dem Hauptzweck der Verminderung
der Chlorkonzentration in der eingefüllten Salzsäure nur
während des Ladens betrieben werden. Auch könnte bei solchen Anwendungen für transportable Batterien die Überführungszelle vorteilhafterweise in einem Teil der Zeit vollständig und in der übrigen Zeit teilweise umgangen werden. Eine teilweise Umgehung würde natürlich dazu führen, daß
durch die Hilfs-überführungszelle ein niedrigerer Strom
fließt als durch die Wasserstoff-Chlor-Zelle, und die Verwendung einer kleineren Uberführungszelle erlauben.
Hilfszelle nur in einem Teil der Zeit bzw. zeitweilig
betrieben wird. Z.B. ist bei einer Kraftwagenbatterie der Wirkungsgrad der Ladung weniger wichtig als der Wirkungsgrad der Entladung, und die Hilfs-überführungszelle könnte geeigneterweise mit dem Hauptzweck der Verminderung
der Chlorkonzentration in der eingefüllten Salzsäure nur
während des Ladens betrieben werden. Auch könnte bei solchen Anwendungen für transportable Batterien die Überführungszelle vorteilhafterweise in einem Teil der Zeit vollständig und in der übrigen Zeit teilweise umgangen werden. Eine teilweise Umgehung würde natürlich dazu führen, daß
durch die Hilfs-überführungszelle ein niedrigerer Strom
fließt als durch die Wasserstoff-Chlor-Zelle, und die Verwendung einer kleineren Uberführungszelle erlauben.
Die erfindungsgemäße Uberführungszelle unterscheidet
sich in 3 Hauptpunkten von einer Salzsäure-Elektrolysenzelle. Erstens werden bei der erfindungsgemäßen Zelle
zwei Chlorelektroden eingesetzt, während bei einer Elektrolysenzelle
eine Wasserstoffelektrode benötigt wird. Zweitens ist bei der Elektrolysenzelle an der Reduktionsseite
kein Elektrolyt notwendig, der aufgelöstes Chlor enthält, während im Gegensatz dazu bei der erfindungsgemäßen Zelle
eine solche Notwendigkeit besteht. Schließlich wird bei der HCl-Elektrolysenzelle der Elektrolyt elektrolysiert, während
bei der Uberführungszelle das Chlor elektrolysiert
wird.
wird.
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Claims (16)
1. Verfahren zur Überführung oder Reinigung mindestens
eines Vertreters der Gruppe Halogen und Halogenwasserstoff
säure, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überführungszelle vorsieht, die ein Gehäuse enthält, das
durch eine permselektive Membran in eine erste und eine zweite Kammer aufgeteilt ist, wobei sich in der ersten
Kammer eine Elektrode mit einer niedrigen Überspannung in bezug auf die Oxidation von Halogen und in der zweiten
Kammer eine Elektrode mit einer niedrigen überspannung in bezug auf die Reduktion von Halogen befindet, daß man einen
halogenidhaltigen Elektrolyten durch die erste Kammer hindurch im Kreislauf führt, daß man einen halogenidhaltigen,
Halogen enthaltenden Elektrolyten durch die zweite Kammer hindurch im Kreislauf führt und daß man zwischen der
Oxidationselektrode und der Reduktionselektrode eine Potentialdifferenz
herstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen der ersten und der zweiten Kammer einen
Druckunterschied aufrechterhält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Druckunterschied von bis etwa 68,95 bar
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2 . β 9&912271
aufrechterhält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man einen Druckunterschied von etwa 1,38
bis 10,34 bar aufrechterhält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das in der ersten Kammer erzeugte Chlor in
die zweite Kammer überführt.
die zweite Kammer überführt.
6. Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen
Energiespeicherungssystems, bei dem man einer elektrochemischen Zelle einen chloridhaltigen Elektrolyten zuführt,
den Elektrolyten in der elektrochemischen Zelle elektrolysiert und die Elektrolyseprodukte aus der elektrochemischen Zelle entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß man die
im Verfahren nach Anspruch 1 eingesetzte Uberführungszel-Ie zwischen die Elektrolytzufuhr und/oder zwischen die Entfernung der Elektrolyseprodukte dazwischenschaltet.
Energiespeicherungssystems, bei dem man einer elektrochemischen Zelle einen chloridhaltigen Elektrolyten zuführt,
den Elektrolyten in der elektrochemischen Zelle elektrolysiert und die Elektrolyseprodukte aus der elektrochemischen Zelle entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß man die
im Verfahren nach Anspruch 1 eingesetzte Uberführungszel-Ie zwischen die Elektrolytzufuhr und/oder zwischen die Entfernung der Elektrolyseprodukte dazwischenschaltet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die als Hilfszelle dienende Überführungszelle
sowohl zwischen die Elektrolytzufuhr als auch zwischen die Entfernung der Elektrolyseprodukte dazwischenschaltet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen der ersten und der zweiten Kammer
der als Hilfszelle dienenden Uberführungszelle einen Druckunterschied aufrechterhält.
der als Hilfszelle dienenden Uberführungszelle einen Druckunterschied aufrechterhält.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet
,daß man als Halogen Chlor und als chloridhaltige Elektrolyten Chlorwasserstoff enthaltende Elektrolyten einsetzt.
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10. Überführungszelle, durch die mindestens ein Vertreter der Gruppe Halogen und Halogenwasserstoffsäure
übergeführt oder gereinigt werden kann , gekennzeichnet durch ein Gehäuse, eine permselektive Membran, durch die
das Gehäuse in eine erste und eine zweite Kammer aufgeteilt ist, eine Elektrode mit einer niedrigen überspannung
in bezug auf die Oxidation von Halogen in der ersten Kammer, eine Elektrode mit einer niedrigen überspannung
in bezug auf die Reduktion von Halogen in der zweiten Kammer, Vorrichtungen zur Erzeugung einer Potentialdifferenz
zwischen der Elektrode zur Oxidation von Halogen und der Elektrode zur Reduktion von Halogen, Vorrichtungen,
durch die ein halogenidhaltiger Elektrolyt durch die erste Kammer hindurch im Kreislauf geführt werden kann und Vorrichtungen,
durch die ein halogenidhaltiger, Halogen enthaltender Elektrolyt durch die zweite Kammer hindurch im
Kreislauf geführt werden kann.
11. Überführungszelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Vorrichtungen zur Erzeugung
eines Druckunterschiedes zwischen der ersten und der zweiten Kammer enthält.
12. Uberführungszelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Vorrichtungen enthält,
durch die in der ersten Kammer erzeugtes Halogen zu der zweiten Kammer im Kreislauf geführt werden kann.
13. Elektrochemisches Energiespeicherungssystem, ™ das eine elektrochemische Zelle, in der ein halogenidhaltiger
Elektrolyt elektrolysiert wird, Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten zu der elektrochemischen Zelle
und Vorrichtungen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte aus der elektrochemischen Zelle enthält, dadurch gekenn-
zeichnet, daß die Überführungszelle nach Anspruch 10 zwischen die elektrochemische Zelle und die Vorrichtungen
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' zur Zuführung des Elektrolyten oder die Vorrichtungen zur
Entfernung der Elektrolyseprodukte oder die Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten und die Vorrichtungen zur
Entfernung der Elektrolyseprodukte dazwischengeschaltet worden ist.
14. Elektrochemisches Energiespeicherungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungszelle
zwischen die elektrochemische Zelle und sowohl die Vorrichtungen zur Zuführung des Elektrolyten als
auch die Vorrichtungen zur Entfernung der Elektrolyseprodukte dazwischengeschaltet worden ist.
15. Elektrochemisches Energiespeicherungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem
Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen der ersten und der zweiten Kammer der Überführungszelle
enthält.
16. Elektrochemisches Energiespeicherungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem
Vorrichtungen enthält, durch die in der ersten Kammer der Uberführungszelle gebildetes Halogen zur zweiten
Kammer im Kreislauf geführt werden kann. 25
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/892,692 US4320179A (en) | 1978-04-03 | 1978-04-03 | Transference and purification of halogen and hydrohalic acid in an electrochemical system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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