DE2933652C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle mit zwischen zwei
zueinander parallelen Stirnwänden parallel dazu alternierend und mit
gegenseitigem Abstand für die Aufnahme von Elektrolyt angeordneten
flachen Elektroden und Diaphragmen, durch die senkrecht dazu
an Eintritts- und Austrittsöffnungen in den Stirnwänden angeschlossene
Kanäle für den Elektrolyttransport hindurchgehen, die über parallel zu
den Elektroden und Diaphragmen verlaufende Leitungen miteinander in
Verbindung stehen, sowie Verfahren zum Herstellen derartiger
Elektrolysezellen.
Beispiele für Elektrolysezellen der obenerwähnten Art sind
aus der DE-PS 8 18 935, den DE-AS 16 71 430 und 14 21 051
sowie aus der DD-PS 1 34 124 und der US-PS 37 78 362 bekannt.
Bei diesen bekannten Elektrolysezellen folgen die Elektroden und die
Diaphragmen unter gegenseitiger Trennung durch Zwischenräume auf
einander, denen der Elektrolyt über Kanäle zugeführt wird, die sich
parallel zu den Elektroden und den Diaphragmen erstrecken. Die Ein
tritts- und Austrittskanäle für den Elektrolyten müssen daher seitlich
in die Zwischenräume zwischen den Elektroden und den Diaphragmen ein
geführt werden. Dies macht zum einen eine gesonderte Abdichtung der
Kanaleinmündungen notwendig und bedingt zum anderen, daß die Abstände
zwischen den Elektroden und den Diaphragmen einen bestimmten Mindest
wert, der in der Praxis nicht unter 5 mm liegen darf, nicht unter
schreiten können. Insgesamt wird damit die Längenerstreckung des aus
einer Mehrzahl von gleichen Zellen aufgebauten Elektrolysestapels
größer, als dies an sich durch elektrochemische Notwendigkeiten
erforderlich wäre.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bauweise
für eine Elektrolysezelle der eingangs erwähnten Art zu entwickeln,
die zu einem besonders gedrängten und kompakten Gesamtaufbau führt.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine
Elektrolysezelle, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist;
ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer solchen Elektrolysezelle
ist im Patentanspruch 10 angegeben, im übrigen ergeben
sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowohl für die
Elektrolysezelle selbst als auch für das Verfahren zu ihrer Herstellung
jeweils aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Zellenbauweise ermöglicht einen völligen Ver
zicht auf die Längserstreckung des Zellenstapels vergrößernde Kanal
abschnitte parallel zu den Elektroden und Diaphragmen. Der Abstand
zwischen den Elektroden unterschiedlicher Polarität kann daher
allein unter dem Gesichtspunkt der notwendigen Durchschlags
festigkeit und damit bei den relativ niedrigen Zellenspannungen sehr
klein bemessen werden, so daß die Längserstreckung des gesamten
Zellenstapels auf einem Minimalwert gehalten werden kann.
Weiter eignet sich die gemäß der Erfindung gestaltete Elektrolysezelle
in besonderem Maße für einen Betrieb bei erhöhter Temperatur
und erhöhtem Druck, durch den sich eine beträchtliche Erhöhung der
im Verlaufe der Elektrolyse erzielbaren Ausbeute erreichen läßt. Im
gleichen Sinne wirkt sich auch der Umstand aus, daß dank des kompakten
Aufbaus der erfindungsgemäß gestalteten Elektrolysezellen die
im Verlaufe der Elektrolyse entwickelten Gase schneller
abgeführt werden; dadurch ergibt sich nämlich eine Verminderung der
Konzentration dieser Gase und dementsprechend eine Verminderung
des Elektrolytwiderstandes zwischen Anode und Kathode, die im Ergebnis
zu einer erhöhten Elektrolyseausbeute bei gleicher angelegter
Spannung führt.
Schließlich ermöglicht die Erfindung eine erhebliche Verringerung
der Herstellungskosten für die Elektrolyseanlage als Ganzes, wobei
sich insbesondere auch die Möglichkeit einer Herstellung der Elektrolyse
zellen unter Anwendung der Kunststoffspritzgußtechnik vorteilhaft
auswirkt.
Insgesamt führt die Erfindung zu einer erheblichen Verbesserung der
Elektrolysetechnik, wobei sie sich insbesondere bei der elektrolytischen
Gaserzeugung wie beispielsweise der Herstellung von Wasserstoff oder
Sauerstoff mit Vorteil einsetzen läßt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispiels, das aus mehreren Grundzellen aufgebaut ist, un
ter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht eines Teils einer
Elektrolysezelle;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils der Elektrolysezelle
von Fig. 1 entlang der strichpunktierten Linie in
Fig. 3;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie A-A′ in Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Details von Fig. 1
mit richtigem Dimensionsverhältnis;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines in Verbindung mit
einer Elektrolysezelle oder einer Stapelanordnung solcher
Zellen verwendbaren Eintrittskastens;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines in Verbindung mit einer
Elektrolysezelle oder einer Stapelanordnung solcher
Zellen verwendbaren Austrittskastens;
Fig. 7 eine Schnittdarstellung ähnlich wie in Fig. 3, jedoch für
eine Zelle mit hexagonaler Struktur;
Fig. 8 eine Seitenschnittansicht zur Erläuterung des ersten Her
stellungsschritts für einen Teil einer Elektrolysezelle;
Fig. 9 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie C-C′ in Fig. 8;
Fig. 10 eine Seitenschnittansicht zur Erläuterung des zweiten
Herstellungsschritts eines Teils der Elektrolysezelle;
Fig. 11 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie D-D′ in Fig. 10;
Fig. 12 eine Seitenschnittansicht zur Erläuterung der ersten
Herstellungsstufe für den Abschluß der Elektrolysezelle;
Fig. 13 eine Seitenschnittansicht zur Erläuterung der zweiten
Herstellungsstufe für den Abschluß der Elektrolysezelle
und
Fig. 14 eine verbesserte Anordnung, die einen besseren Aufbau gemäß
dem in den Fig. 8 und 9 erläuterten Herstellungsverfahren
erlaubt.
In Fig. 1 bis 4 bezeichnen die Bezugszahlen 1 bis 7 die Platten
elektroden, die beispielsweise aus Nickel bestehen. Die Bezugs
zahlen 8 bis 13 bezeichnen Diaphragmen, die vorteilhaft aus einem
temperatur- und druckbeständigen Material, beispielsweise aus Asbest
pappe oder einem mit gekreuztem Rips umgarnten Nickelgewebe bestehen.
Die dargestellte Elektrolysezelle ist beiderseits mit senkrechten
Metallplatten abgeschlossen, die die Stirnwände 14 und 15 bilden
und Eintrittsöffnungen 16, 17 bzw. Austrittsöffnungen 18, 19 für den
Elektrolyten aufweisen. Die Elektroden und Diaphragmen sind in her
kömmlicher Weise elektrisch voneinander isoliert. Im Falle einer
einzigen Zelle oder einer Stapelung von Zellen sind lediglich die
erste sowie die letzte Plattenelektrode jeweils mit einem Anschluß
einer elektrischen Stromquelle verbunden.
Jede Eintrittsöffnung 16, 17 in der ersten Stirnwand 14 steht
mit einem geradlinigen Eintrittskanal 20, 21 in Verbindung, der
senkrecht zu den Elektroden und Diaphragmen verläuft und die
Zelle bis zur zweiten Stirnwand 15 , die sie verschließt,
durchläuft. In gleicher Weise steht jede Austrittsöffnung 18, 19
in der zweiten Stirnwand 15 mit einem geradlinigen, senkrecht zu
den Elektroden und Diaphragmen verlaufenden Austrittskanal 22,
23 in Verbindung, der die Zelle bis zur ersten Stirnwand 14 ,
die sie verschließt, vollständig durchläuft.
Die Elektroden und Diaphragmen sind voneinander
durch isolierende Zwischenstücke getrennt, die ent
weder aus Zwischenkanälen 24 in Form von Hohlzylindern
mit voller Wandung oder aus einem Satz von Stützsäu
len 25 bestehen, die einen vertikalen Durchtritt für
die Flüssigkeit freilassen und als Abstandshalter die
nen. Die Stützsäulen 25 können durch eine äquivalen
te Vorrichtung ersetzt werden, beispielsweise einen
Hohlzylinder mit perforierten oder gerillten Wandun
gen oder jede andere Stützvorrichtung, die sowohl
einen vertikalen als auch einen horizontalen Durch
tritt von Flüssigkeit erlaubt. Die Zylinder 24 wei
sen eine Ausbauchung 26 auf, die es erlaubt, entweder
eine Elektrode oder ein Diaphragma zwischen der Aus
bauchung und einem Teil der Anlagefläche der Stütz
säulen 25 einzuklemmen.
Längs des gleichen Eintritts- oder Austrittskanals
sind die Zylinder 24 mit voller Wandung sowie die Ein
heiten von Stützsäulen 25 abwechselnd angeordnet. Fer
ner sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die verschie
denen Eintritts- und Austrittskanäle gemäß einer quadra
tischen Struktur angeordnet, wobei die Austrittskanäle
im Mittelpunkt der Quadrate liegen und die Ecken von
den Eintrittskanälen eingenommen werden oder umgekehrt.
In Fig. 3 sind mit E die Eintrittsöffnungen für
den Elektrolyten einer Polarität, beispielsweise den
Anolyten, und mit S die Austrittsöffnungen gekennzeich
net. In gleicher Weise sind mit e die Eintrittsöffnun
gen für den Elektrolyten, bei
spielsweise den Katholyten, und mit s dessen Austritts
öffnungen bezeichnet.
Die beiden Typen von Zwischenstücken ( 24, 25 )
geben zwischen den Elektroden und den Diaphragmen
vertikale Durchlässe 58 für den Elektrolyten vor,
die, wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, für
den Anolyten und den Katholyten vorgesehen sind.
In der Zeichnung ist der Lauf des Elektrolyten
der einen Polarität durch volle Pfeile angedeutet,
während der Verlauf des Elektrolyten der anderen
Polarität durch gestrichelte Pfeile angedeutet ist.
Die entsprechenden Strömungsbahnen des Elektrolyten
sind auch aus der Schnittdarstellung von Fig. 3 er
sichtlich, in der die durchgezogenen Pfeile den Ver
lauf der Flüssigkeit in der Schnittebene und die ge
strichelten Pfeile den Verlauf der Flüssigkeit in
dem vor der Schnittebene liegenden Zwischenraum zwi
schen Elektrode und Diaphragma bezeichnen.
Wie aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, zirkuliert
der Anolyt jeweils über zwei Stufen zwischen den Eintritts-
und Austrittskanälen sowie in diesen Kanälen. Das
gleiche gilt, abwechselnd mit dem Anolyten, für den
Katholyten.
Für eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeits
durchsatzes ist es erforderlich, daß der Druckverlust
in den vertikalen Leitungen zwischen den Eintritts-
und Austrittskanälen gegenüber dem linearen Druckver
lust in den Eintritts- und Austrittskanälen groß ist.
Hierfür weisen einerseits die Stützsäulen 25 in der
praktischen Ausführungsform einen größeren Durchmes
ser auf, als er aus Klarheitsgründen in den Fig. 1
bis 3 eingezeichnet ist; ferner ist der Abstand zwi
schen den Kanälen groß, wie aus Fig. 3, nicht jedoch
aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, wo die Größenver
hältnisse aus Klarheitsgründen erheblich modifiziert
sind. Fig. 4, in der der in Fig. 1 gestrichelt einge
zeichnete Bereich vergrößert dargestellt ist, gibt
ein entsprechend besseres Bild von den tatsächlichen
relativen Größenverhältnissen der Stützsäulen und
der Breite der verschiedenen Kanäle und Durchlässe
die aufgrund der zwischen den Stützsäulen freiblei
benden schmalen Durchlässe einen ausreichend hohen
Druckverlust an diesen Stellen ergeben.
Wenn die Zelle wie in Fig. 2 aufgebaut ist, be
steht das Risiko, daß große Gasblasen nicht vom
Elektrolytstrom mitgerissen werden und folglich in
der Zelle nach oben steigen und sich dort ansammeln.
Wenn dieser Fall eintritt, resultiert eine geringe
Stromdichte in diesem oben gelegenen Teil, der mit
Gasblasen gefüllt ist, und demzufolge eine zu hohe
Stromdichte im unteren Teil der Zelle, was zu einer
elektrochemischen Korrosion der Elektroden in diesem Be
reich führen kann. Um zu vermeiden, daß große Gasblasen
den oben gelegenen Teil der Zelle erreichen, kann die
Zelle durch Drehung um einen Eintritts- oder Austritts
kanal geneigt werden. Ein Neigungswinkel von π/8 rad
ist, wie aus Fig. 3, hervorgeht, in der die strichpunk
tierte Linie, nach dem Neigen der Horizontalen ent
spricht, besonders günstig, da aus der Zeichnung er
sichtlich wird, daß eine senkrecht aufsteigende Gas
blase von einer Eintrittsöffnung E für die Flüssigkeit
eingefangen und folglich mitgerissen wird oder aber
an einem Kanal mit voller Wandung, der einen Austritt
s oder einen Eintritt e umgibt, zerteilt und im fol
genden weiter verkleinert oder seitlich abgelenkt
wird, wodurch wiederum die Wahrscheinlichkeit dafür an
steigt, daß die Blase von einer Eintrittsöffnung einge
fangen wird.
Durch Stapelung oder andere Zusammenschaltung
der oben beschriebenen Elektrolysezellen, bei
spielsweise mit Verbindungskästen, können Elektroly
siereinrichtungen aufgebaut werden, die, wenn sie in
einem unter Druck setzbaren Behälter eingebaut wer
den, unter hohem Druck und bei hoher Temperatur (bei
spielsweise 70 bar und 180°C) betrieben werden können.
Die Fig. 5 und 6 sind vereinfachte schematische
Darstellungen von Kästen, die für derartige Elektroly
siereinrichtungen verwendbar sind. Fig. 5 zeigt einen
Eintrittskasten für den Elektrolyten, der beispielswei
se aus einer Kaliumhydroxidlösung besteht, mit einer
Eintrittsöffnung 27 , einem gemeinsamen Verteilungs
raum 28 und Austrittskanälen 30 .
Fig. 6 zeigt ferner einen Austrittskasten mit
einer Austrittsöffnung 31 für den Anolyten, einer
Austrittsöffnung 32 für den Katholyten, einem Sammel
raum 33 für den Anolyten, einem Sammelraum 34 für
den Katholyten, Eintrittskanälen 35 für den Anolyten
und Eintrittskanälen 36 für den Katholyten.
Allgemein ist die Funktion der Elektrolyse
zelle umso besser, je regelmäßiger die Flüssigkeits
verteilung darin erfolgt. Hierzu wurde experimentell
festgestellt, daß eine Zelle, bei
der die Eintritts- und Austrittskanäle gemäß einer hexa
gonalen Struktur angeordnet sind, eine noch bessere Flüssig
keitsverteilung ermöglicht als Zellen, bei denen die
Kanäle die in Fig. 3 dargestellte quadratische Anord
nung aufweisen.
Eine derartige hexagonale Anordnung ist in Fig. 7
dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß die Sechsecke,
deren Ecken von Austrittskanälen eingenommen werden,
gegenüber den von den Eintrittskanälen gebildeten
Sechsecken notwendigerweise versetzt sind. Die Wahl
zwischen einer quadratischen und einer hexagonalen
Anordnung der Kanäle wird von den jeweiligen Gestehungs
kosten bestimmt, da die quadratische Struktur in be
stimmten Fällen völlig ausreichend sein kann und im
übrigen einfacher aufgebaut ist.
Im folgenden wird unter Bezug auf die Fig. 8 bis
14 ein besonders vorteilhaftes Herstellungsverfahren
für eine Elektrolysezelle erläutert.
Die Fig. 8 bis 11 dienen zur Erläuterung des Auf
baus eines Teils der Zelle, die in Fig. 4 teilweise
perspektivisch dargestellt ist.
Um einen Hilfs-Zentrierdorn 37 , der in der Achse
des betreffenden Eintritts- und Austrittskanals einge
setzt ist, werden folgende Teile stapelartig aufeinander
aufgebaut:
- - eine erste Lage aus einer Nickelelektrode 38 und einem Plättchen 39 aus einem in der Hitze gelierbaren Material in nicht verarbeitetem, d. h. nicht geliertem Zustand; das Plättchen be steht beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) in nicht verarbeitetem Zustand;
- - eine zweite Lage mit einem Plättchen 40 , das ebenfalls aus nicht verarbeitetem PTFE besteht und einen größeren Durchmesser als das Plätt chen 39 aufweist, sowie einer darum angeordne ten Scheibe 41 aus einem festen, chemisch auf lösbaren Material wie beispielsweise Aluminium, wobei die Scheibe 41 als Abstandshalter dient;
- - eine dritte Lage aus einem Diaphragma 43 aus Nickelrips und einem Plättchen 42 aus Roh-PTFE mit gleichem Durchmesser wie bei dem Plättchen 39 ;
- - eine vierte, zum Aufbau der Stützsäulen dienende Lage, die, wie auch aus Fig. 9 hervorgeht, ein Plättchen 44 aus Aluminium aufweist, das gleichen Durchmesser besitzt wie die Scheibe 41 und vier zusätzliche Löcher besitzt, in die Plättchen 45 , 46 , 47 , 48 aus Roh-PTFE eingesetzt sind; und
- - eine weitere Elektrode sowie ein Plättchen aus Roh-PTFE wie bei der ersten Lage.
Analog wird in wiederholter Weise so verfahren
bis zur letzten Elektrode.
Der so erhaltene stapelartige Aufbau wird an
schließend gepreßt und bis zur Gelbildung des PTFE
auf etwa 340°C erhitzt. Anschließend wird das Ganze
zur Auflösung der Distanzstücke aus Aluminium in warme
Salzsäure oder konzentrierte Natronlauge eingelegt,
wonach der in den Fig. 10 und 11 schematisch darge
stellte Aufbau resultiert, der dem Aufbau der oben
beschriebenen Elektrolysezelle entspricht.
Fig. 12 und 13 erläutern ferner die Herstel
lung der Zellenabschlüsse nach dem gleichen Verfahren.
Gemäß Fig. 12 wird zunächst folgender stapelarti
ger Aufbau hergestellt, der von einer Wand 49 aus Roh-PTFE
umgeben ist:
- - eine Elektrode 50 ;
- - eine Lamelle 51 aus Roh-PTFE, die an ein Distanzstück 52 angrenzt, das aus einer Aluminiumlamelle besteht;
- - ein Diaphragma 53 ;
- - eine Lamelle 54 aus Roh-PTFE, die an ein Distanzstück 55 angrenzt;
- - eine Elektrode 56 usw. . . .
Fig. 13 zeigt den resultierenden Abschluß nach
der Gelierung des PTFE und der Auflösung der Aluminium-
Distanzstücke.
Gemäß der in den Fig. 8 bis 11 dargestellten Aus
führungsform werden Distanzstücke aus Plättchen oder
Scheiben verwendet, was Zentrierprobleme beim Aufbau
der Zelleneinheit mit sich bringen kann. Nach einer
erfindungsgemäßen Weiterbildung wird die Zellenher
stellung dadurch erleichtert, daß in einer gleichen
Ebene parallel zu den Elektroden und zur Herstellung
mehrerer Öffnungen für Eintritts- und/oder Austritts
kanäle ein Distanzstück verwendet wird, das aus einem
einzigen Aluminiumstück besteht und mehrere Scheiben
und Plättchen aus Aluminium von Fig. 8 verbindet.
Wie beispielsweise aus Fig. 14 ersichtlich wird, wer
den Stäbchen 57 aus Aluminium verwendet, die in der
gleichen Ebene abwechselnd zwei Distanzstücke für Ein
trittskanäle und zwei Distanzstücke für Austrittskanäle
bilden. Fig. 14 zeigt ferner, wie diese Distanzstücke
auf der gesamten Zelleneinheit angeordnet sind, um ihre
Steifigkeit vor der Gelierungsbehandlung und dem Auf
lösungsschritt zu erhöhen. Anstelle von Stäbchen können
ferner auch anders geformte Distanzstücke, beispiels
weise in Form von Scheiben oder Kreisbögen, gleicher
maßen Verwendung finden.
Die oben beschriebene, auf der Gelbildung eines
Materials wie PTFE beruhende Herstellungsweise stellt
selbstverständlich nicht die erfindungsgemäß einzig
mögliche Verfahrensweise dar, da der gleiche Aufbau
beispielsweise auch in an sich bekannter Weise durch
Einspritzen eines thermoplastischen Materials wie
beispielsweise FEP (Fluoräthylen-Propylen) von einem
Ende des Aufbaus her in die Zwischenräume erfolgen
kann, die von den wie oben zur Fixierung der Elektro
den und Diaphragmen in der richtigen Lage angeordne
ten Aluminium-Distanzstücken freigelassen werden. In
diesem Fall müssen, um anschließend die Aluminium-
Distanzstücke auflösen zu können, die Einspritzkanäle
zuvor geöffnet werden, die beim Einspritzen gefüllt
wurden. Auf diese Weise kann das zur Auflösung vor
gesehene Mittel wie etwa Salzsäure oder konzentrierte
Natronlauge zum Aluminium hin gelangen und dieses auf
lösen.
Claims (13)
1. Elektrolysezelle mit zwischen zwei zueinander parallelen Stirnwänden
parallel dazu alternierend und mit gegenseitigem Abstand für die
Aufnahme von Elektrolyt angeordneten flachen Elektroden und Diaphragmen,
durch die senkrecht dazu an Eintritts- und Austrittsöffnungen in den
Stirnwänden angeschlossene Kanäle für den Elektrolyttransport hin
durchgehen, die über parallel zu den Elektroden und Diaphragmen
verlaufende Leitungen miteinander in Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Stirnwand eine Vielzahl von Eintrittsöffnungen (16, 17) und in der zweiten Stirnwand (15) eine Vielzahl von Austritts öffnungen (18, 19) jeweils gleichmäßig über die gesamte Fläche der jeweiligen Stirnwand (14 oder 15) verteilt angeordnet sind,
daß an jede der in der ersten Stirnwand (14) vorgesehenen Eintritts öffnungen (16, 17) je ein senkrecht zu den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13) von der ersten Stirnwand (14) bis zur zweiten Stirnwand (15) durchlaufender Eintrittskanal (20, 21) und an jede der in der zweiten Stirnwand (15) vorgesehenen Austritts öffnungen (18, 19) je ein senkrecht zu den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13) von der zweiten Stirnwand (15) bis zur ersten Stirnwand (14) durchlaufender gerader Austrittskanal (22, 23) anschließt, und
daß die Eintritts- und Austrittskanäle (20 bis 23) über zwischen den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13) vorgesehene Durch lässe (58) in der Weise alternierend miteinander verbunden sind,
daß durch die Durchlässe zwischen einem der Diaphragmen und der Elek trode auf dessen einer Seite Katholyt und durch die Durchlässe zwischen diesem Diaphragma und der Elektrode auf dessen anderer Seite Anolyt von einem Eintrittskanal zu einem Austritts kanal strömt.
daß in der ersten Stirnwand eine Vielzahl von Eintrittsöffnungen (16, 17) und in der zweiten Stirnwand (15) eine Vielzahl von Austritts öffnungen (18, 19) jeweils gleichmäßig über die gesamte Fläche der jeweiligen Stirnwand (14 oder 15) verteilt angeordnet sind,
daß an jede der in der ersten Stirnwand (14) vorgesehenen Eintritts öffnungen (16, 17) je ein senkrecht zu den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13) von der ersten Stirnwand (14) bis zur zweiten Stirnwand (15) durchlaufender Eintrittskanal (20, 21) und an jede der in der zweiten Stirnwand (15) vorgesehenen Austritts öffnungen (18, 19) je ein senkrecht zu den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13) von der zweiten Stirnwand (15) bis zur ersten Stirnwand (14) durchlaufender gerader Austrittskanal (22, 23) anschließt, und
daß die Eintritts- und Austrittskanäle (20 bis 23) über zwischen den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13) vorgesehene Durch lässe (58) in der Weise alternierend miteinander verbunden sind,
daß durch die Durchlässe zwischen einem der Diaphragmen und der Elek trode auf dessen einer Seite Katholyt und durch die Durchlässe zwischen diesem Diaphragma und der Elektrode auf dessen anderer Seite Anolyt von einem Eintrittskanal zu einem Austritts kanal strömt.
2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintrittskanäle (20, 21) und die Austrittskanäle (22, 23)
in zu den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13)
parallelen Ebenen gemäß einer quadratischen Struktur angeordnet sind,
wobei die Austrittskanäle im Mittelpunkt der Quadrate und die
Eintrittskanäle an deren Ecken liegen oder umgekehrt.
3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintrittskanäle (20, 21) und die Austrittskanäle (22, 23)
in zu den Elektroden (1 bis 7) und den Diaphragmen (8 bis 13)
parallelen Ebenen jeweils gemäß einer hexagonalen Struktur ange
ordnet sind.
4. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchlässe (58) mit den Eintrittskanälen (20, 21) und den
Austrittskanälen (22, 23) zwischen Trägern (Stützsäulen 25) verbunden
sind, die in den jeden Durchlaß (58) begrenzenden Raum eingeschaltet
sind.
5. Elektrolysezelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Träger (Stützsäule 25) zwischen der Elektrode (1 bis 7) und
dem Diaphragma (8 bis 13) angeordnet ist, die den jeweiligen Durchlaß (58)
begrenzen.
6. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihre Stirnwände (14, 15) senkrecht stehen und die
Zelle um einen Eintrittskanal (20, 21) oder einen Aus
trittskanal (22, 23) als Drehachse gedreht ist.
7. Elektrolysezelle nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zelle um einen Winkel von f/8 rad gedreht ist.
8. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zelle einen Eintrittskasten für den Elektrolyten
mit einer Eintrittsöffnung (27), einem gemeinsamen Ver
teilungsraum (28) und Austrittskanälen (30) aufweist
(Fig. 5).
9. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zelle einen Austrittskasten mit einer Austritts
öffnung (32) für den Katholyten, einem Sammelraum (33) für
den Anolyten, einem Sammelraum (34) für den Katholyten,
Eintrittskanälen (35) für den Anolyten und Eintrittskanä
len (36) für den Katholyten aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolysezelle nach
einem der Ansprüche 1 bis 7 des Typs, bei dem zur Herstel
lung der elektrisch isolierenden Teile der Zelle ein Iso
lierstoff verwendet wird, der durch Erhitzen ausgehend
vom unverarbeiteten Zustand verschweißbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Aufbau der Zelle ein Satz von Plättchen, Scheiben
oder Lamellen aus einem unverarbeiteten Isolierstoff ver
wendet wird, die durch Zwischenstücke aus einem festen,
auflösbaren Material fixiert werden, daß anschließend der
Isolierstoff durch Erhitzen des gesamten Aufbaus ver
schweißt wird und daß schließlich die Zwischenstücke
durch Auflösen entfernt werden.
11. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolysezelle nach
einem der Ansprüche 1 bis 7 des Typs, bei dem zur Her
stellung der elektrisch isolierenden Teile der Zelle ein
spritzgießbares Material verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das spritzgießbare Material in die von Zwischenstücken
aus einem auflösbaren Material zur Fixierung der Elektro
den und Diaphragmen freigelassenen Zwischenräume einge
spritzt wird und daß anschließend die Zwischenstücke
durch Auflösen entfernt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung mehrerer Öffnungen für die Eintritts
kanäle und/oder Austrittskanäle ein einteiliges Zwischen
stück aus einem festen, auflösbaren Material verwendet
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein einteiliges Zwischenstück verwendet wird, das min
destens eine Öffnung für einen Eintrittskanal und mindestens
eine Öffnung für einen Austrittskanal umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
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DE2933652C2 true DE2933652C2 (de) | 1988-02-25 |
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GB (1) | GB2028372B (de) |
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