DE3140347C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zellenbaugruppe, in der mehrere elektrochemische Zellen in einer elektrischen Reihenschaltungsanordnung zusammengestapelt sind, sowie ein Verfahren zur Leckstromminimierung in einer in Reihe geschalteten elektrochemischen Membranzellenbaugruppe, bei der leitende bipolare Separatoren benutzt werden, um die Zellen und leitenden Fluide voneinander zu trennen, damit die elektrochemischen Reaktionen in den Zellen erfolgen, mit anderen Worten, ein Verfahren zum Verringern von Nebenschluß- oder Querströmen in in Reihe geschalteten bipolaren Baugruppen.

Die Erfindung wird zwar insbesondere unter Bezugnahme auf eine Chlorelektrolyseur-Zellenbaugruppe beschrieben, sie beschränkt sich jedoch keineswegs darauf und kann bei jedem elektrochemischen System benutzt werden, in welchem ein leitendes Fluid benutzt wird. Beispielsweise ist sie bei Brennstoffzellenbatterien verwendbar, bei denen mehrere leitende bipolare Elemente zwischen Brennstoffzellen benutzt werden, bei denen leitende Halogen/Wasserstoff-Füllungen benutzt werden.

Der Aufbau eines Elektrolyseurs als Zellenstapel oder -paket in elektrischer Reihenschaltungsanordnung und mit mehreren bipolaren Elementen, die durch ionentransportierende Membranen voneinander getrennt sind, mit deren entgegengesetzten Flächen Elektroden verbunden sind, bietet eine Anzahl von Vorteilen hinsichtlich der wirksamen Raum- und Materialausnutzung und gestattet, die Fluidverteilung als einen integralen Bestandteil der bipolaren Platten vorzusehen.

Wenn das Fluid (wie beispielsweise eine wässerige Lösung von HCl oder eine Salzlösung) selbst ein guter elektrischer Leiter ist, ist es möglich, daß ein Bruchteil des elektrischen Stroms, der dem Stapel zugeführt wird, einem Weg über das Fluid in dem Verteiler- oder Sammelraum statt über die elektrolytischen Zellen folgt. Diese Ströme werden üblicherweise als Quer- oder Nebenschlußströme bezeichnet und sind parasitär, weil sie bei den Zellenreaktionen nicht benutzt werden und offensichtlich dazu führen, daß die Elektrolyseurbaugruppe einen geringeren Wirkungsgrad hat.

Wenn die einzelnen bipolaren Zellenelemente aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Graphit, hergestellt sind, ist die Innenwand jedes Verteilers oder Sammelraums dem leitenden Fluid ausgesetzt. In einer in Reihe geschalteten bipolaren Baugruppe sind Spannungsdifferenzen zwischen den einzelnen Zellen vorhanden, und diese Differenzen können 2 oder 3 V pro Zelle betragen. Die Umfänge der Hauptflächen der leitenden bipolaren Elemente sind zwar durch die Dicke eines Isolierfilms oder einer Dichtung voneinander getrennt, die leitenden Innenwände des Sammelraums sind jedoch dem Fluid ausgesetzt, und es können große Nebenschlußströme zwischen den inneren Sammelraumwänden von benachbarten Zellen über das leitende Fluid in dem gemeinsamen Sammelraum fließen.

Eine weitere Quelle für einen parasitären Nebenschlußstrom, die in einer bipolaren Reihenschaltungszellenbaugruppe vorhanden ist, ist der Stromfluß zwischen den leitenden Elektroden, die mit den Membranen von benachbarten Zellen verbunden sind, über die sich in Kontakt mit den Elektroden bewegenden Fluidströme, welche in einen Sammelraum und in das Bad leitenden Fluids in dem gemeinsamen Sammelraum gehen. Solche Ströme erfüllen keine nützliche Funktion in der elektrochemischen Zelle und sind deshalb parasitäre Ströme, die den Wirkungsgrad des Elektrolyseurs oder jeder anderen elektrochemischen Baugruppe verringern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrochemische Zellenbaugruppe und ein Verfahren zu schaffen, bei der bzw. durch das beide Quellen parasitärer Nebenschlußströme minimiert sind bzw. werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elektrochemische Zellenbaugruppe, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, und durch ein Verfahren zur Leckstromminimierung, wie es in Anspruch 6 beschrieben ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Zellenbaugruppe gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 7 und 8 angegeben.

Erfindungsgemäß werden erstens die Sammelraumwände der einzelnen bipolaren Elemente mit Hilfe einer elastomeren, isolierenden und dichtenden Tülle isoliert, die ein isoliertes Rohr über der Länge des Sammelraums bildet, und zweitens wird die leitende Flüssigkeit aus jeder der Zellen in das obere Ende eines langgestreckten Sammelraums eingeleitet, um einen kaskadenartig herabstürzenden Schwerefluß (Gravitätsfluß) zu bilden, der den Strömungsweg unterbricht, wodurch dieser Nebenschlußstrom minimiert wird.

Weitere Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung ergeben.

Die verschiedenen Vorteile der Erfindung werden in einer mehrzelligen Reihenschaltungsbaugruppe erzielt, in der leitende bipolare Graphitplatten benutzt werden, die Auslaßsammelräume für die leitenden Fluide direkt in der bipolaren Platte aufweisen. Die Sammelräume oder Verteiler haben eine langgestreckte Form und sind mit einer isolierenden elastomeren Tülle ausgekleidet, um das Leiten von Strom zwischen dem leitenden Fluid in dem Sammelraum zu eliminieren. Darüber hinaus werden Nebenschlußströme zwischen benachbarten Zellenelektroden über die fließenden leitenden Fluide minimiert, indem das leitende Fluid (Anolyt oder Katholyt) am unteren Ende der bipolaren Platten eingeleitet wird, so daß es aufwärts durch die Zelle fließt. Das überschüssige Fluid wird in das obere Ende des Auslaßsammelraums eingeleitet, so daß es kaskadenartig in ein Bad der leitenden Flüssigkeit am unteren Ende des Sammelraums herabstürzt. Der Kaskadenfluß unterbricht den Strömungsweg ausreichend, wodurch der Widerstand des Weges ausreichend erhöht wird, um den Nebenstromfluß zwischen den leitenden Elektroden von verschiedenen Zellen zu minimieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in Draufsicht einen zusammengebauten mehrzeiligen bipolaren Elektrolyseurstapel,

Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung einen vierzelligen bipolaren Stapel,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht nach der Linie 3-3 von Fig. 1, die den Aufbau des Sammelraums und der Tülle und außerdem die Art und Weise zeigt, auf die leitenden Fluide aus der Zelle in den Sammelraum gebracht werden,

Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 von Fig. 3 und

Fig. 5 eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 von Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine mehrzellige bipolare HCl-Elektrolyseurbaugruppe, die aus leitenden Anoden- und Kathodenendplatten 10 und 11 besteht, welche durch geeignete Schrauben oder Spannanker 12 zusammengespannt sind. Die Endplatten 10 und 11 sind mit der positiven bzw. negativen Klemme einer Stromquelle verbunden. Zwischen den Endplatten sind mehrere bipolare Elemente 13 angeordnet, die durch ionentransportierende Membranen 14 getrennt sind, welche mit Bezug auf Fig. 2 noch ausführlicher beschrieben werden. Die katalytischen Anoden- und Katodenelektronen sind mit entgegengesetzten Seiten der Membranen 14 verbunden. Leitende Vorsprünge auf entgegengesetzten Seiten der bipolaren Elemente berühren die Elektroden, die mit den Hauptflächen eines benachbarten Membranenpaares verbunden sind. Die Anolytfüllung wird in den Elektrolyseur über eine Einlaßleitung 15 eingebracht, und überschüssiges Füllmaterial wird über eine Auslaßleitung 16 abgelassen. Auslaßleitungspaare 17 und 18 stehen mit dem Einlaß- und dem Auslaßsammelraum der bipolaren Elemente in Verbindung, um die Elektrolyseprodukte aus den Anoden- und Kathodenkammern jeder Zelle sowie verbrauchten Anolyt und Katholyt abzuführen. Die Auslaßleitungspaare führen die gasförmigen Elektrolyseprodukte und das Fluid ab.

Fig. 2 zeigt in einer teilweise auseinandergezogenen Darstellung einen vierzelligen bipolaren Elektrolyseur 19, in welchem Nebenschlußströme minimiert werden. Der Elektrolyseur 19 besteht aus mehreren leitenden Elementen 20 und aus mehreren kationentransportierenden Membranen 21, welche zwischen der Anoden- und der Kathodenendplatte 10 bzw. 11 angeordnet sind. Eine Anodenelektrode 22 ist mit dem mittleren Teil von Membranen 21 verbunden, und entsprechende Kathodenelektroden (nicht dargestellt) sind mit der anderen Seite jeder Membran verbunden. Die leitenden, bipolaren, stromsammelnden und fluidverteilenden Elemente 20 berühren die Anodenelektrode 22 einer Membran und die Kathodenelektrode (nicht dargestellt) der benachbarten Membran, wodurch mehrere in Reihe geschaltete Zellen gebildet werden, in denen die elektrochemischen Reaktionen (Elektrolyse, Brennstoffzellenenergieumwandlung, usw.) stattfinden.

Jedes leitende bipolare Element 20 hat eine zentrale Kammer 23, die mehrere parallele, leitende, mit Elektroden in Berührung kommende Vorsprünge 24 enthält. Die parallelen Vorsprünge 24 begrenzen Fluidleitkanäle 25, in denen die leitenden Fluide sowie im Falle eines Elektrolyseurs die Elektrolyseprodukte transportiert werden. Der leitende Anolyt, beispielsweise eine wässerige Lösung von HCl, wird in die zentrale Kammer 23 über Einlaßsammelräume 26 eingeleitet, welche mit Isolierbuchsen 27 verkleidet sind. Die Isolierbuchsen 27 und die Einlaßsammelräume 26 weisen mehrere Durchlässe 28 auf, welche eine Verbindung zwischen den Einlaßsammelräumen und der zentralen Kammer 23 herstellen. Der Anolyt und das entwickelte Chlor gehen über die Fluidverteilkanäle 25 zu einem Anodensammelkanal 30 am oberen Ende der zentralen Kammer. Der Kanal 30 steht über Öffnungen 31 mit einem Anolytauslaßsammelraum 32 in Verbindung. Eine gleiche Auslaßsammelraumkammer 33 ist auf der anderen Seite des bipolaren Sammlers oder Kollektors vorgesehen, die mit den Fluidverteilkanälen auf der anderen Seite des bipolaren Elements in Verbindung steht (nicht dargestellt). Die stromleitenden Vorsprünge auf der anderen Seite der bipolaren Elemente 20 sind rechtwinkelig zu denen auf der die Anode berührenden Seite ausgerichtet und gleichen denjenigen, die in der Kathodenendplatte 11 sichtbar sind, die mehrere horizontale Fluidkanäle 34 zeigt.

Die Sammelräume 32 und 33 der verschiedenen bipolaren Kollektorelemente sind in einer Ausgestaltung der Erfindung mittels elastomerer Isoliertüllen 35 isoliert, um den Nebenschlußstromfluß zwischen den leitenden Sammelraumwänden von benachbarten bipolaren Einheiten zu minimieren. In einer Art Filterpressenbaugruppe befinden sich die Elektroden (Anode und Kathode) der in Reihe geschalteten bipolaren Zellen auf unterschiedlichen Potentialen, wobei die Elektroden der Zellen, die der Anodenendplatte am nächsten sind, auf einem höheren Potential sind als die Elektroden von Zellen, welche näher bei der Kathodenendplatte sind. Infolgedessen kann ein Strom zwischen den leitenden Sammelraumwänden von benachbarten Zellen über das leitende Fluid am Grund der Auslaßsammelräume fließen. Die Isoliertüllen kleiden die Sammelraumwände aus und bilden eine nichtleitende Barriere zwischen dem Fluid und den leitenden Wänden.

Ein dünner, eine Dicke von vorzugsweise 0,13 mm oder weniger aufweisender Isolierfilm 36 wird auf einer Fläche jeder bipolaren Platte 20 befestigt, um einen Kurzschluß zwischen den leitenden Platten zu verhindern. Der Film ist vorzugsweise ein Fluorkohlenstoffpolymer, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen vom TEFLON®-Typ oder Polyvinylidenfluorid, wie z. B. KYNAR®. Der Isolierfilm 36 wird an der Fläche des bipolaren Elements 20 durch einen geeigneten Klebstoff befestigt. Ein geeigneter Klebstoff ist ein Polyvinyliden-Klebstoff, wie z. B. TEMPER-TAPE®.

Die elastomeren Sammelraumdichthüllen 35 werden vorzugsweise aus einem geeigneten Isoliermaterial hergestellt, welches in der Lage ist, die Umgebung in einem besonderen System auszuhalten. So kann in einem HCl-Chlor-Elektrolyseur die Tülle aus einem Fluorkohlenstoffmaterial oder irgend einem anderen Material, das gegen HCl und das entwickelte Chlor beständig ist, hergestellt sein. Ein Beispiel für ein solches Material ist ein elastomerer Fluorkohlenstoff, beispielsweise Polyhexafluorpropylen- Gummi, wie z. B. VITON®. Für ein gegen Chlor und HCl beständiges Material wird VITON® mit einer Parker-Verbindung Nr. V 834-70 bevorzugt.

Die Tülle 35 besteht aus einem Körper 38, der die Innenwände der Sammelräume auskleidet, und aus Flanschen 39 und 40, die eine Randdichtungsanordnung bilden, wenn die bipolaren Zellen zusammengebaut sind. Die Dichtungsflansche 40 haben eine Dichtwulst oder -lippe auf ihrer Unterseite, die in eine Dichtungsnut 42 in dem bipolaren Element paßt. Die Dichtungswulst paßt, wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben, in die Nut und wird durch den Flansch 39 der benachbarten Tülle 35 in der Nut gehalten. Die beiden Flansche dichten aneinander ab, um zu verhindern, daß leitendes Fluid und gasförmige Elektrolyseprodukte aus dem Bereich zwischen den bipolaren Platten 20 entweichen.

Fig. 4 zeigt, wie im zusammengebauten Zustand die Wände der Sammelräume 32 durch den Tüllenkörper 38 verkleidet sind. Der Dichtflansch 40 der Tülle 35 hat eine Dichtwulst oder -lippe 43, die in die Nut 42 auf derjenigen Seite des bipolaren Elements paßt, welche die Kathodenelektrode berührt. Der Flansch 39 der Tülle, die den Sammelraum der benachbarten Zelle auskleidet, liegt an dem Flansch 40 an und drückt diesen Flansch und die Dichtwulst 43 zusammen, um eine Randdichtung zwischen benachbarten bipolaren Platten zu bilden und dadurch eine Leckage von Gas und Fluid zu verhindern. Außerdem sind auf der Seite der bipolaren Platten, die die Kathode der Elektroden jeder Zelle berührt, O-Ringdichtungen 44 angeordnet, welche in O-Ringnuten in den bipolaren Elementen sitzen. Die Kombination aus dem Isolierfilm 37, den O-Ringdichtungen 44 und den Isolierflanschen 35 und 40 gewährleistet, daß es keinen direkten Kontakt zwischen den Flächen der bipolaren Elemente gibt. Die Tüllen bilden daher, wenn sie zusammengebaut sind, ein Isolierrohr, daß sich durch den gesamten Sammelraum erstreckt und dadurch Nebenschlußströme zwischen den leitenden Sammelraumwänden von benachbarten bipolaren Elementen eliminiert.

Fig. 3 zeigt die Art und Weise, auf die die Nebenschlußströme, welche zwischen den leitenden Elektroden von benachbarten Zellen über das strömende Fluid und das Bad leitenden Fluids am Grund des Auslaßsammelraums fließen können, minimiert werden. Dieser Aspekt der Erfindung wird in Verbindung mit dem Anolytauslaßsammelraum eines Elektrolyseurs beschrieben. Es ist jedoch klar, daß die Beschreibung gleichermaßen für den Katholytauslaßsammelraum jeder elektrochemischen Zellenbaugruppe gilt, bei der leitenden Fluide und leitende bipolare Elemente verwendet werden.

Zu diesem Zweck gehen das verbrauchte leitende Anolytfluid 45 und Chlor aus der Anodenkammer jeder Zelle in den Sammelkanal 30 und über Durchlässe 46 in den bipolaren Platten sowie Öffnungen 47 in der Tülle 35 zu dem oberen Ende des Anolytauslaßsammelraums. Der Fluidstrom 45 stürzt daher kaskadenartig von dem oberen Ende des Sammelraums herab in das Fluidbad 48 am Grund des Sammelraums. Dadurch, daß das leitende Fluid gezwungen wird, vom oberen Ende des Sammelraums vertikal in das Bad herabzustürzen, wird der leitende Strompfad des Fluids zumindest unterbrochen, wodurch der Widerstand des Fluidpfades ausreichend vergrößert wird, um dem Nebenstromfluß von der Anode einer Zelle über den Fluidstrom 45 und das Bad 48 zu dem Fluidstrom 45 einer benachbarten Zelle zu minimieren.

Fig. 5 zeigt den eine veränderliche Tiefe aufweisenden Sammelkanal 49 auf der Kathodenseite jedes bipolaren Kollektors. Der Kanal 49 steht mit den Fluidverteilkanälen 34 auf der Kathodenseite des bipolaren Kollektors und außerdem über die Öffnung 31 (Fig. 1) mit dem kathodenseitigen Auslaßsammelraum 33 in Verbindung. Die Tiefe des Kanals nimmt zu dem Sammelraum hin zu, so daß das Volumen des Sammelkanals größer wird, um sämtliches Fluid aufnehmen zu können, das zu dem Auslaßsammelraum fließt.

Die leitenden bipolaren Stromsammler- und Fluidverteilelemente 20 sind in dem Fall eines HCl-Elektrolysesystems vorzugsweise ein gebundenes Aggregat aus Graphit und Fluorkohlenstoffpolymerteilchen. Die Fluorkohlenstoffteilchen können von irgendeiner Art sein, es werden aber Polyvinylidenfluoridpolymere, wie z. B. KYNAR®, bevorzugt. In dem Fall des Chlor-Elektrolyseurs, bei dem eine wässerige Lösung von Salzsäure als Anolyt benutzt wird, ist eine leitende, geformte Graphitplatte als bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch keineswegs darauf und ist gleichermaßen bei jedem leitenden bipolaren Element anwendbar.

Die ionentransportierenden Membranen 21, mit denen die Elektroden verbunden sind, sind vorzugsweise perfluorsulfosäurekationentransportierende Membranen, wie z. B. NAFION®. Diese Membranen gestatten den Transport von Wasserstoffkationen, in dem Falle eines HCl-Systems, von der Anode zu der Anodenkammer, wo sie an der Kathodenelektrode entladen werden, um Wasserstoff zu bilden, während Chlor in der Anodenkammer erzeugt wird. Die Elektroden 22, die mit den Hauptflächen der Membranen verklebt sind, sind im Falle der Anodenelektrode vorzugsweise ein gebundenes Gemisch der Oxide eines Metalls der Platingruppe, wie beispielsweise Platin, Iridium, Ruthenium usw., mit Fluorkohlenstoffteilchen, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, z. B. TEFLON®. Die Elektroden sind gas- und flüssigkeitsdurchlässig, elektrisch leitend und katalytisch aktiv, so daß aus dem Anolyten Chlor ausgeschieden wird. Die genaue Art und Weise, auf die diese Elektroden hergestellt werden, deren bevorzugte Bestandteile so wie die Art und Weise, auf die die Membranen und das mit ihnen verbundene Elektrodensystem hergestellt werden, sind ausführlich in der US-PS 42 24 121 beschrieben. Auf diese Patentschrift wird bezüglich Einzelheiten der Membranen, der Elektrode, der Art der Herstellung der Elektrode und der Art des Anbringens derselben an der Membran Bezug genommen.

Es kann zwar jede Anzahl von Sammelraumgeometrien dazu dienen, Fluid abzuführen, eine Geometrie, die einen Formfaktor der Art hat, daß die vertikale Achse wesentlich größer ist als die horizontale Achse und aufgrund der das leitende Fluid am oberen Ende des Sammelraums eingeleitet wird, wird jedoch bevorzugt. Dadurch, daß die vertikale Höhe der Tülle und des Sammelraums größer als deren Breite gemacht wird und das Fluid vom Grund des Sammelraums mit einer Geschwindigkeit abgeführt wird, die ausreicht, um zu gewährleisten, daß der Sammelraum teilweise fluidleer ist, kommt es zu der Kaskade von in das Sammelraumfluidbad einströmende Fluid, wodurch der Fluidweg unterbrochen, dessen Widerstand erhöht und dadurch der Quer- oder Nebenschlußstrom minimiert wird. Dieser Aspekt der Erfindung, nämlich die Verringerung des Nebenschlußstroms durch die Verwendung einer inneren Kaskade, die eine Fluiddiskontinuität verursacht und die Weglänge vergrößert, ist bei jedem Elektrolyseur oder jedem elektrochemischen Zellensystem anwendbar, bei dem ein leitendes Fluid benutzt wird, unabhängig von der isolierenden oder leitenden Eigenschaft der Sammelraumwände oder der Zelle.

Tüllenformen und Sammelraumformen, die sich Quadraten oder Kreisen nähern, können ebenfalls den Effekt in Abhängigkeit von der Größe und dem Durchmesser der Vorrichtung ergeben, wobei aber derartige Sammelräume sehr groß sein müssen, um eine ausreichende Kaskadenhöhe zu erlauben. Das würde keine wirksame Raum- und Materialausnutzung bedeuten, weshalb die oben beschriebene langgestreckten Formen die bevorzugte Ausführungsform sind.

Da die überschüssigen Fluide aus der Zelle am oberen Ende des Auslaßsammelraums eingeleitet werden, um einen kaskadenartig herabstürzenden Strom zu gestatten, muß sich das Fluid aufwärts durch die Zelle bewegen. Das macht es erforderlich, daß die Fluide mit Druck beaufschlagt werden. Das Einleiten der Fluide mit einem Überdruck von 0,35-1 bar ist mehr als ausreichend, wobei der genaue Druckbereich von der Höhe der Zelle abhängig ist.

Vorstehende Beschreibung zeigt, daß eine sehr wirksame Anordnung geschaffen worden ist, um den Nebenschlußstrom von in Reihe geschalteten elektrochemischen Zellen zu eliminieren, die mehrere leitende, bipolare, stromführende Elemente enthalten, welche zwischen ionentransportierenden Membranen angeordnet sind.

Claims (8)

1. Elektrochemische Zellenbaugruppe, in der mehrere elektrochemische Zellen in einer elektrischen Reihenschaltungsanordnung zusammengestapelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle enthält:

• a) eine Ionenaustauschmembran (21), die zwischen und in Berührung mit katalytischen Elektroden (22) angeordnet ist;
• b) mehrere elektrisch leitende bipolare Platten (20), die benachbarte Membranen (21) trennen und jeweils mehrere elektrodenberührende Vorsprünge (24) auf entgegengesetzten Seiten aufweisen, welche mehrere Fluidverteilkanäle (25) begrenzen, wobei jedes bipolare Element die Elektroden berührt, welche benachbarten Membranen (21) zugeordnet sind;
• c) einen Auslaßsammelraum (32, 33) in jedem der bipolaren Elemente (20), der mit den Fluidverteilkanälen (25) in Verbindung steht und einen gemeinsamen Auslaßsammelraum für die Zellenbaugruppe bildet;
• d) eine Einrichtung (26) zum Einleiten eines leitenden Fluids in jede Zelle, das durch die Fluidverteilkanäle (25) hindurchgeht und mit einer Elektrode in Berührung ist, wobei überschüssiges Fluid aus der Zelle hinaus und in den Auslaßsammelraum (32, 33) geht;
• e) eine Einrichtung (27, 35) zum Verhindern eines Nebenstromflusses zwischen Zellen und Sammelräumen (26, 32, 33), die eine Isoliereinrichtung, welche die Sammelraumwände jedes bipolaren Elements auskleidet, um einen Stromfluß zwischen den leitenden Sammelraumwänden über das leitende Fluid in dem gemeinsamen Sammelraum zu verhindern, aufweist.

2. Zellenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliereinrichtung (35) einen Körper (38), der die Innenwand des Sammelraums (32, 33) in jeder bipolaren Platte (20) auskleidet, und Flansche (39, 40), die sich von dem Körper aus über entgegengesetzte Flächen jeder Platte um den Sammelraum herum erstrecken und eine fluiddichte Abdichtung zwischen den Platten bilden, aufweist.

3. Zellenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (32, 33) eine größere Abmessung längs einer Achse als längs der anderen Achse hat.

4. Zellenbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des überschüssigen Fluids (45) in den Sammelraum (32, 33) am oberen Ende der Sammelraumachse, die die größere Abmessung hat, vorgesehen ist.

5. Zellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytischen Elektroden (22) mit den entgegengesetzten Flächen jeder Membran (21) verbunden sind.

6. Verfahren zur Leckstromminimierung in einer in Reihe geschalteten elektrochemischen Membranzellenbaugruppe, bei der leitende bipolare Separatoren benutzt werden, um die Zellen und leitenden Fluide voneinander zu trennen, damit die elektrochemischen Reaktionen in den Zellen erfolgen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Einleiten der leitenden Fluide in die Zellen,
• b) Strömenlassen des Fluids aufwärts durch die Zellen und in Kontakt mit den Elektroden jeder der Membranzellen,
• c) Abführen von überschüssigem Fluid am oberen Ende der Zellen,
• d) Einleiten von überschüssigem Fluid am oberen Ende eines Auslaßsammelraums, um einen Kaskadenstrom zu erzeugen, der in leitendes Fluid am Grund des Sammelraums eintritt, damit der Fließweg des sich bewegenden Fluids unterbrochen und Nebenschlußströme zwischen den Elektroden verschiedener Zellen über das fließende leitende Fluid und das Fluid in dem Sammelraum minimiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen Elektrolysezellen sind und daß die Elektrolyse eines leitenden Anolyts an einer Anodenelektrode, die mit der Oberfläche der Zellenmembran verbunden ist, durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenbaugruppe eine Chlorelektrolysebaugruppe ist und daß als leitender Anolyt eine wäßrige Halogenidlösung genommen wird.