DE3786716T2

DE3786716T2 - Elektrolytische Zelle.

Info

Publication number: DE3786716T2
Application number: DE87304906T
Authority: DE
Inventors: Keith Brattan
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2007-06-04
Also published as: US4963241A; ZA873980B; JPS637388A; GB8614707D0; GB8713105D0; EP0250127A2; EP0250127A3; AU588466B2; EP0250127B1; CA1296292C; AU7408187A; DE3786716D1; JP2763534B2; US4832804A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrolysezelle und insbesondere auf eine Elektrolysezelle, die mit einer Flüssigkeitszirkulationseinrichtung ausgerüstet ist.
Elektrolyte, wie z. B. wäßrige Lösungen von Alkalimetallchloriden, insbesondere Natriumchlorid, werden auf der ganzen Welt im großen Maßstab elektrolysiert, um als Produkte Chlor und wäßrige Alkalimetallhydroxid-Lösung her zustellen. Die Elektrolyse kann in einer Elektrolysezelle ausgeführt werden, die eine Anzahl von Anoden und Kathoden aufweist, wobei jede Anode von der benachbarten Kathode durch einen Separator getrennt ist, der die Elektrolysezelle in eine Anzahl von Anoden- und Kathodenräume trennt.
Die Elektrolysezelle kann von der Diaphragma oder Membrantype sein. Bei der Diaphragmazelle sind die Separatoren, die zwischen benachbarten Anoden und Kathoden angeordnet sind, mikroporös, und bei der Anwendung fließt wäßriger Elektrolyt durch das Diaphragma von den Anodenräumen zu den Kathodenräumen der Zelle. Bei der Membranzelle sind die Separatoren im wesentlichen hydraulisch undurchlässig, und beim Gebrauch werden Ionen durch die Membranen zwischen den Anodenräumen und den Kathodenräumen der Zelle hindurchtransportiert,
Wenn beispielsweise eine wäßrige Alkalimetallchlorid-Lösung in einer Elektrolysezelle der Diaphragmatype elektrolysiert wird, dann wird die Lösung den Anodenräumen der Zelle zugeführt, wird Chlor, das bei der Elektrolyse gebildet wird, aus den Anodenräumen der Zelle abgeführt, fließt Alkalimetallchlorid-Lösung durch das Diaphragma und werden Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid, die durch die Elektrolyse gebildet werden, von den Kathodenräumen abgeführt, wobei das Alkalimetallhydroxid in Form einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallchlorid und Alkalimetallhydroxid erhalten wird. Wenn eine wäßrige Alkalimetallchlorid-Lösung in einer Elektrolysezelle der Membrantype elektrolysiert wird, wird die Lösung den Anodenräumen der Zelle zugeführt und werden bei der Elektrolyse gebildetes Chlor und erschöpfte Alkalimetallchlorid-Lösung aus den Anodenräumen abgeführt, werden Alkalimetallionen durch die Membrane zu den Kathodenräumen der Zelle geführt, in die Wasser oder verdünnte Alkalimetallhydroxid-Lösung eingeleitet werden kann, und werden Wasserstoff und Alkalimetallhydroxid-Lösung, die durch Reaktion von Alkalimetallionen mit Wasser gebildet wird, aus den Kathodenräumen der Zelle abgeführt,
Die Elektrolyse kann in einer Elektrolysezelle der Filterpressentype ausgeführt werden, welche eine grobe Anzahl von alternierten Anoden und Kathoden aufweist, beispielsweise 50 Anoden, die mit 50 Kathoden alternieren, aber die Zelle kann sogar noch mehr Anoden und Kathoden besitzen, wie z. B. bis zu 150 alternierende Anoden und Kathoden.
Die Elektrolysezelle kann ausgerüstet werden mit einer Eintrittsleitung, durch welche Elektrolyt, wie z. B. Alkalimetallchlorid-Lösung, in die Anodenräume der Zelle eingeführt werden kann, und mit einer Austrittsleitung, durch welche Elektrolyseprodukte daraus abgeführt werden können. Die Elektrolysezelle kann auch ausgerüstet sein mit einer Austrittsleitung, durch welche Elektrolyseprodukte aus den Kathodenräumen der Zelle abgeführt werden können, und gegebenenfalls, beispielsweise im Falle einer Membranzelle, mit einer Eintrittsleitung, durch welche Flüssigkeit, wie z. B. Wasser oder eine andere Flüssigkeit, eingeführt werden kann.
Elektrolysezellen können mit Einrichtungen für die Rückführung von Flüssigkeiten zu den Anoden- und/oder Kathodenräumen der Zelle ausgerüstet sein. Beispielsweise wird in einer Elektrolysezelle der Membrantype, in welcher wäßrige Alkalimetallchlorid-Lösung elektrolysiert wird, die Lösung zu den Anodenräumen der Zelle durch eine Eintrittsleitung zugeführt und werden Chlor und erschöpfte wäßrige Alkalimetallchlorid-Lösung daraus durch eine Austrittsleitung abgeführt. Die Elektrolysezelle kann mit einer Einrichtung für die Rückführung der erschöpften Alkalimetallchlorid- Lösung oder eines Teils derselben zurück zu den Anodenräumen der Zelle ausgerüstet sein, um dort wieder verwendet zu werden. Vor der Rückführung kann das gasförmige Chlor von der erschöpften Alkalimetallchlorid-Lösung abgetrennt werden, und kann die erschöpfte Lösung mit Alkalimetallchlorid oder mit frischer weiterer konzentrierter wäßriger Alkalimetallchlorid-Lösung gemischt werden, bevor die Lösung zu den Anodenräumen zurückgeführt wird. Die Rückführung der wäßrigen Alkalimetallchlorid-Lösung ermöglicht es, die Lösung wieder zu verwenden, und sie stellt sicher, daß eine hohe Umwandlung des Alkalimetallchlorids erreicht werden kann, ohne daß die Umwandlung in einem einzigen Durchgang durch die Anodenräume so groß ist, daß sich in der Lösung innerhalb der Anodenräume der Zelle und zwischen den Lösungen in verschiedenen Anodenräumen der Zelle unakzeptable Konzentrationsgradienten ergeben, was den Verlust an Stromausbeute zur Folge hat. Weiterhin kann, da die aus der Zelle herausgeführte Lösung eine hohe Temperatur aufweist, die frische Lösung eine verhältnismäßig niedrige Temperatur besitzen. In der Tat kann es unnötig sein, die frische Lösung zu erhitzen.
In einer solchen Elektrolysezelle, in der wäßrige Alkalimetallchlorid-Lösung elektrolysiert wird, wird Wasser in die Kathodenräume der Zelle durch eine Eintrittsleitung eingeführt und werden Wasserstoff und wäßrige Alkalimetallhydroxid-Lösung daraus durch eine Austrittsleitung abgeführt. Die Elektrolysezelle kann mit einer Einrichtung für die Rückführung der Alkalimetallhydroxid-Lösung oder eines Teils davon zurück zu den Kathodenräumen der Zelle ausgerüstet sein, um die Konzentration des Alkalimetallhydroxids in der Lösung zu erhöhen. Vor der Rückführung kann der gasförmige Wasserstoff von der Alkalimetallhydroxid-Lösung abgetrennt werden, und die Lösung kann vor der Rückführung mit Wasser gemischt werden. Wenn eine solche Rückführung nicht ausgeführt wird, dann ist es schwierig, eine Alkalimetallhydroxid-Lösung mit hoher Konzentration herzustellen, und wenn eine solche Lösung mit hoher Konzentration ohne Rückführung hergestellt wird, dann entstehen beträchtliche Konzentrationsgradienten in der Lösung innerhalb der Kathodenräume der Zelle und zwischen den Lösungen in verschiedenen Kathodenräumen der Zelle, was einen unakzeptablen Verlust an Stromausbeute zur Folge hat.
Die Rückführung kann mit Hilfe eines geeigneten Rohrwerks ausgeführt werden, das außerhalb der Elektrolysezelle angeordnet ist. Beispielsweise kann die Austrittsleitung aus den Anodenräumen der Zelle mit einem verzweigten Austrittsrohr verbunden werden, und ein Teil des aus den Anodenräumen der Elektrolysezelle abgeführten erschöpften Elektrolyts kann durch das Verzweigungsrohr zu einem Eintrittsrohr geführt werden, das seinerseits mit der Eintrittsleitung der Anodenräume der Zelle verbunden ist und durch das auch frischer Elektrolyt den Anodenräumen der Zelle zugeführt werden kann. Ein Teil des aus den Anodenräumen der Elektrolysezelle abgeführten Elektrolyts kann aus der Zelle durch das Verzweigungsrohr geführt werden. In ähnlicher Weise kann die Austrittsleitung aus den Kathodenräumen der Zelle mit einem verzweigten Austrittsrohr verbunden sein, und ein Teil der aus den Kathodenräumen der Elektrolysezelle abgeführten Flüssigkeit kann durch das Verzweigungsrohr zu einem Eintrittsrohr geführt werden, welches selbst mit der Eintrittsleitung der Kathodenräume der Elektrolysezelle verbunden ist. Hierdurch kann Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, ebenfalls in die Kathodenräume der Zelle eingeführt werden. Ein Teil der aus den Kathodenräumen der Elektrolysezelle abgeführten Flüssigkeit kann durch das Verzweigungsrohr aus der Zelle entfernt werden.
Eine Elektrolysezelle mit einem Rohrwerk, das außerhalb der Zelle angeordnet ist und durch das Flüssigkeit zurückgeführt werden kann, ist in der US-PS 3 856 651 beschrieben. Das Rückführungssystem basiert auf der Wirkung des Gasauftriebseffekts. In der Patentschrift ist eine bipolare Zelle beschrieben, die einen über der Zelle angeordneten Tank aufweist, in welchem chlorhaltige wäßrige Natriumchlorid-Lösung von den Anodenräumen der Zelle eingeführt wird. Chlor wird von der Lösung im Tank abgetrennt, und die Lösung wird aus dem Tank entnommen und mit frischer, konzentrierterer Natriumchlorid-Lösung gemischt und zu den Anodenräumen der Zelle über ein außen angeordnetes Rohr zurückgeleitet,
Die Rückführung kann auch innerhalb der Anodenräume der Elektrolysezelle oder innerhalb der Kathodenräume der Elektrolysezelle mit Hilfe von Fallrohren, die in den Räumen der Zelle angeordnet sind, bewirkt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Fallrohrs, das zwischen einem Paar von Elektrodenplatten in einem Elektrodenraum der Zelle und im Abstand von den aktiven Elektrodenoberflächen angeordnet ist. Eine solche Rückführung beruht ebenfalls auf dem Gasauftriebseffekt.
Eine Elektrolysezelle, in welcher eine innere Flüssigkeitsrückführung stattfindet, ist in der US-PS 4 557 816 beschrieben. In dieser Patentschrift ist ein Durchgang beschrieben, der den nach unten gerichteten Fluß des Elektrolyts erleichtert und der in einem Raum hinterhalb einer Elektrode angeordnet ist, wobei der Durchgang einen horizontalen Teil mit einer unteren Öffnung in der Nähe des Einlasses für frischen Elektrolyt und einen vertikalen Teil in Verbindung mit dem horizontalen Teil und mit einer oberen Öffnung in der Nähe des Auslasses für den erschöpften Elektrolyt besitzt.
Die Erfindung betrifft nunmehr eine Elektrolysezelle, welche mit einer wirksamen Einrichtung für die Rückführung von Flüssigkeiten zur Elektrolysezelle ausgerüstet ist, welche eine einfache Konstruktion besitzt, welche nicht auf dem Gasauftriebseffekt basiert und bei welcher die Energie ausgenutzt wird, die in der Elektrolysezelle zugeführter frischer Flüssigkeit vorhanden ist, um eine Rückführung von Flüssigkeit oder eines Teils davon zu bewirken, die aus der Elektrolysezelle ausgetreten ist.
Gegenstand der Erfindung ist also eine Elektrolysezelle, welche mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, einen Eintrittskanal, durch welchen Flüssigkeit in die Elektrolysezelle eingeführt werden kann, und einen Austrittskanal, durch welchen Flüssigkeit aus der Elektrolysezelle abgeführt werden kann, aufweist, wobei der Austrittskanal mit dem Eintrittskanal verbunden ist, wobei weiterhin der Eintritt einen Ejektor aufweist und wobei außerdem beim Betrieb der Elektrolysezelle Flüssigkeit im Eintrittskanal, welche aus dem Ejektor austritt, auf die Flüssigkeit im Austrittskanal einwirkt und eine Rückführung der Flüssigkeit aus dem Austrittskanal zurück zur Elektrolysezelle über den Eintrittskanal bewirkt.
Der Ejektor ist eine einfache Einrichtung, die im allgemeinen eine Rohrform aufweist, ein Eintrittsende und eine Düse bei oder in der Nähe des Austrittsendes der Vorrichtung besitzt, wobei die Düse bei oder in der Nähe des Austrittsendes einen kleineren Querschnitt aufweist als das Eintrittsende. So wird also beim Betrieb Flüssigkeit, die in das Eintrittsende des Ejektors eingeführt wird, vom Austrittsende des Ejektors mit einer erhöhten Geschwindigkeit abgeführt, wobei die austretende Flüssigkeit diejenige Flüssigkeit aufnimmt, die im Austrittskanal vorhanden ist, der operativ mit dem Eintrittskanal, welcher den Ejektor aufweist, verbunden ist, wodurch die Flüssigkeit im Austrittskanal zur Elektrolysezelle zurückgeführt wird.
Der Eintrittskanal kann so geformt sein, daß er einen Ejektor bildet, der im allgemeinen eine Rohrform aufweist und einen Düsenabschnitt besitzt, der stromabwärts des Eintrittskanals angeordnet ist, Alternativ kann der Eintrittskanal einen Ejektor aufweisen, der im Eintrittskanal angeordnet ist.
Der Austrittskanal der Elektrolysezelle ist operativ mit dem Eintrittskanal der Zelle verbunden, so daß Flüssigkeit, die aus der Zelle durch den Austrittskanal austritt, zum Eintrittskanal strömen kann, der zurück zur Zelle führt. Beispielsweise kann der Austrittskanal mit einer Verzweigung am Eintrittskanal verbunden sein. Die operative Verbindung, wie z. B. die Verzweigung am Eintrittskanal, ist vorzugsweise im Bereich des Ejektors des Eintrittskanals angeordnet, so daß die Flüssigkeit, die aus dem Ejektor austritt, auf die Flüssigkeit im Austrittskanal einwirken kann und die Flüssigkeit vom Austrittskanal über den Eintrittskanal zurück zur Elektrolysezelle bewegen kann. Beispielsweise kann die Operative Verbindung, wie z. B. die Verzweigung im Eintrittskanal, an einer Stelle etwas stromaufwärts des Ejektors oder zumindest in Höhe der Düse des Ejektors angeordnet sein.
Beim Betrieb der Elektrolysezelle wird Flüssigkeit aus der Zelle durch den Austrittskanal abgeführt und wird frische Flüssigkeit durch den Eintrittskanal in die Zelle eingeführt. Selbstverständlich sollte nicht die gesamte aus der Zelle abgeführte Flüssigkeit zurück zur Zelle geführt werden. Die Eintritts-/Austrittskanäle können mit einer Einrichtung für die Abführung eines Teils der Flüssigkeiten aus den Kanälen und den jeweils anfallenden gasförmigen Elektrolyseprodukten ausgerüstet sein. Diese Einrichtung kann durch einen Abzweigkanal am Austrittskanal geschaffen werden, so daß ein Teil der Flüssigkeit, die aus der Zelle ausgetreten ist, und gegebenenfalls die gasförmigen Produkte aus dem Austrittskanal abgeführt werden, bevor der Rest dieser Flüssigkeit mit der frischen Flüssigkeit gemischt wird, die in den Eintrittskanal eingeführt wird. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform. Alternativ kann der Eintrittskanal stromabwärts des Ejektors mit einem Abzweigkanal ausgerüstet sein, so daß ein Teil der gemischten Flüssigkeiten, d. h. Flüssigkeit aus dem Austrittskanal, die mit frischer in den Eintrittskanal eingeführter Flüssigkeit gemischt worden ist, abgeführt werden kann, bevor die gemischten Flüssigkeit zur Elektrolysezelle geführt werden. Dies ist eine weniger bevorzugte Ausführungsform. Der Anteil der Flüssigkeit, der abgeführt wird, kann mit Hilfe eines entsprechenden Ventils am Abzweigkanal geregelt werden,
Die Eintritts- und Austrittskanäle können aus einem geeigneten Rohrwerk bestehen, dessen Baumaterial gegenüber Korrosion durch die Flüssigkeiten beständig ist, die aus der Elektrolysezelle heraus- und in diese hineingeführt werden.
Alternativ können bei einer Ausführungsform, die besonders für die Verwendung mit einer Elektrolysezelle der Filterpressentype und einer Befestigung an derselben geeignet ist, die Eintritts- und Austrittskanäle in einer Einheit ausgebildet sein, die aus einer Anzahl von Formplatten besteht, welche zusammen die erforderlichen Eintritts- und Austrittskanäle bilden. Die Platten in der Einheit werden im allgemeinen im wesentlichen eben sein, obwohl sie nicht unbedingt eben sein müssen. Die Platten werden im allgemeinen die gleiche oder eine ähnliche Form aufweisen, d. h., daß ihre äußeren Abmessungen der Länge und der Breite gleich oder ähnlich sind. Die Platten können jeweils die gleiche oder eine ähnliche Dicke aufweisen. Sie können aber auch eine verschiedene Dicke besitzen. Die Platten sind so geformt, daß, wenn sie aneinander angeordnet sind, sie die erforderliche Eintritts- und Austrittskanäle bilden. Die Platten können auf den verschiedensten Wegen geformt werden, um sie mit den erforderlichen Kanälen zu versehen. Beispielsweise kann eine Platte eine Ausnehmung in einer ihrer Oberflächen aufweisen, die, wenn sie in Nachbarschaft zu einer ebenen Platte angeordnet ist, in der Ebene der Platten einen Kanal bildet, Alternativ können zwei Platten jeweils eine Ausnehmung in einer ihrer Oberflächen aufweisen, die, wenn sie aneinander angeordnet sind, in der Einheit einen Kanal in der Ebene der Platten bilden. Eine Platte kann einen Schlitz aufweisen, die in der Ebene der Platte einen Kanal bildet, wenn ebene Platten zu beiden Seiten der geschlitzten Platte angeordnet sind.
Die Platten können ein oder mehrere Löcher aufweisen, die in der Einheit so zusammenwirken, daß sie einen oder mehrere in der Längsrichtung der Einheit verlaufende Kanäle bilden, welche Richtung quer zur Ebene der Platten verlaufen. Der Kanal oder die Kanäle, die in einer Richtung quer zur Ebene der Platten verlaufen, können operativ mit dem Kanal oder den Kanälen verbunden sein, die in einer Richtung in der Ebene der Platten verlaufen.
Die Platten in der Einheit können geformt sein, d. h., daß die Platten mit Öffnungen, Schlitzen, Ausnehmungen oder dergleichen nach Bedarf versehen werden, und zwar durch Bearbeiten von im wesentlichen ebenen Platten. Insbesondere, wenn die Platte aus einem geeigneten Kunststoffmaterial besteht, dann können Kunststoffverarbeitungstechniken verwendet werden, wie z,B. Druckguß, Spritzguß oder Extrusion.
Die Platten können in der Einheit mit Hilfe von Zugstäben zusammengehalten werden, beispielsweise in der Weise, wie die Bauteile einer Filterpressenzelle durch Zugstäbe zusammengehalten werden. In der Tat können die gleichen Zugstäbe verwendet werden, um die Platten der Einheit und um die Komponenten der Elektrolysezelle zusammenzuhalten, wobei die Einheit an einem Ende der Elektrolysezelle angeordnet ist. Solche Einheiten können an beiden Enden der Elektrolysezelle angeordnet sein. Alternativ können die Platten der Einheit, insbesondere, wenn sie aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, durch die Verwendung eines geeigneten Klebstoffs oder durch die Verwendung von Wärmeschweißen oder Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden. Wenn die Elektrolysezelle Bauteile aufweist, wie z. B. Rahmenteile, die aus einem Kunststoffmaterial bestehen, dann kann die Einheit in ähnlicher Weise mit der Elektrolysezelle verbunden werden.
Der Austrittskanal kann mit einer Austrittsleitung der Elektrolysezelle verbunden werden, und der Eintrittskanal kann mit einer Eintrittsleitung der Elektrolysezelle verbunden werden.
Die Elektrolysezelle kann mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode sowie einen zwischen einer jeden Anode und einer jeden Kathode angeordneten Separator aufweisen, wodurch die Zelle in gesonderte Anoden- und Kathodenräume oder in eine Vielzahl von solchen Räumen unterteilt wird. Der Separator kann eine mikroporöse, hydraulisch durchlässige Diaphragmamembrane oder eine hydraulisch undurchlässige Ionenaustauschermembrane sein.
Die Elektrolysezelle kann einen Eintrittskanal, durch den Flüssigkeit in dem oder die Anodenräume der Elektrolysezelle zugeführt werden kann, und einen Austrittskanal, durch den Flüssigkeit aus dem oder den Anodenräumen der Elektrolysezelle abgeführt werden kann, aufweisen, wobei der Austrittskanal operativ mit dem Eintrittskanal verbunden ist und wobei der Eintrittskanal einen Ejektor aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektrolysezelle einen Eintrittskanal, durch den Flüssigkeit dem oder den Kathodenräumen der Elektrolysezelle zugeführt werden kann, und einen Austrittskanal, durch den Flüssigkeit aus dem oder den Kathodenräumen der Elektrolysezelle abgeführt werden kann, aufweisen, wobei der Austrittskanal operativ mit dem Eintrittskanal verbunden ist und wobei der Eintrittskanal einen Ejektor aufweist.
Wenn die Elektrolysezelle einen Einheit aus Formplatten aufweist, die gemeinsam die Eintritts- und Austrittskanäle bilden, dann kann die Zelle mit einer einzigen Einheit ausgerüstet werden, welche die Einrichtung für die Rückführung von Flüssigkeiten sowohl zu den Anodenräumen als auch den Kathodenräumen der Zelle bildet, oder die Zelle kann mit zwei Einheiten ausgerüstet sein, die gesondert die Einrichtungen für die Rückführung von Flüssigkeiten zu den Anodenräumen und den Kathodenräumen der Zelle bilden.
Zwar kann die Elektrolysezelle der Erfindung zur Elektrolyse jedes geeigneten Elektrolyts verwendet werden, aber sie eignet sich besonders für die Verwendung bei der Elektrolyse einer wäßrigen Alkalimetallchlorid-Lösung, wie z. B. einer wäßrigen Natriumchlorid-Lösung, und die Erfindung wird deshalb ganz allgemein nachstehend anhand der Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchlorid-Lösung beschrieben.
Die Elektrolysezelle kann eine monopolare oder eine bipolare Zelle sein. Bei einer monopolaren Zelle ist ein Separator zwischen einer jeden Anode und benachbarten Kathode angeordnet. Die Elektrolysezelle kann eine bipolare Zelle sein, die eine Anzahl von Elektroden aufweist, die eine Anodenoberfläche und eine Kathodenoberfläche besitzen. In einer bipolaren Zelle ist ein Separator zwischen einer Anodenfläche einer Elektrode und einer Kathodenfläche einer benachbarten Elektrode angeordnet.
Eine bevorzugte Form einer Elektrolysezelle ist eine Zelle der Filterpressentype, die eine Anzahl von im wesentlichen ebenen Anoden und Kathoden und eine Anzahl von Dichtungen aus einem elektrisch nichtleitenden Material besitzt. In der Elektrolysezelle kann die Dichtung zwischen benachbarten Anoden und Kathoden angeordnet sein, wodurch die erforderliche elektrische Isolation zwischen den Anoden und Kathoden erreicht wird, oder die Anoden und Kathoden können innerhalb von rahmenartigen Dichtungen angeordnet sein. Die Eintrittsleitung und die Austrittsleitung der Elektrolysezelle kann irgendeine Form annehmen, aber sie kann durch Löcher in den Dichtungen und in den Anoden und Kathoden gebildet werden, wenn die Dichtungen zwischen den Anoden und Kathoden angeordnet sind, wobei diese Löcher in der Elektrolysezelle gemeinsam die Leitungen bilden. Die Dichtungen oder die Anoden und die Kathoden können Einrichtungen, wie z. B. Schlitze, aufweisen, durch welche Flüssigkeiten in die Anoden- und Kathodenräume aus den Leitungen geführt werden kann und durch welche Flüssigkeit aus den Anoden- und Kathodenräumen zu den Leitungen geführt werden kann.
In der Elektrolysezelle kann der Separator zwischen benachbarten rahmenartigen Anoden- und Kathodendichtungen angeordnet sein. Er kann mit einer oder mit beiden der rahmenartigen Dichtungen verbunden sein, oder er kann nur dadurch festgehalten werden, daß er zwischen den rahmenartigen Dichtungen eingespannt ist. So kann der Separator eine größere Oberfläche aufweisen als die Anode oder Kathode, oder kann nicht so groß sein, daß er die gesamte Fläche der rahmenartigen Dichtung bedeckt. Der Separator kann in einer Ausnehmung in der rahmenartigen Dichtung angeordnet und mit dieser verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform der Elektrolysezelle können die rahmenartigen Dichtungen aus elektrisch nichtleitendem Kunststoffmaterial, innerhalb welcher die Anoden und Kathoden angeordnet sind, direkt miteinander oder mit einem dazwischen gefangenen Separator verschweißt sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Separator mit einer rahmenartigen Dichtung aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial verbunden und beispielsweise innerhalb derselben angeordnet sein, wobei die Richtung ein anderer ist als diejenige, mit welcher die Anoden und Kathoden verbunden sind. Diese rahmenartige Separatordichtung kann zwischen rahmenartigen Dichtungen angeordnet sein, woran Anoden und rahmenartige Dichtungen, an die Kathoden befestigt sind, gebunden sein können. In diesem Fall können die rahmenartigen Anoden- und Kathodendichtungen indirekt miteinander über die rahmenartige Separatordichtung verbunden sein.
Die Elektrolysezelle kann rahmenartige Dichtungen aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial aufweisen, wobei die rahmenartigen Dichtungen andere sind als diejenigen, an die die Anoden und Kathoden gebunden sind oder an denen die Separatoren befestigt sind. Beispielsweise kann die Elektrolysezelle solche rahmenartige Dichtungen mit einer zentralen Öffnung aufweisen, um in der Elektrolysezelle einen Raum für die Anoden- und Kathodenräume zu bilden. Eine solche rahmenartige Dichtung kann in der Elektrolysezelle zwischen dem Separator oder der dem Separator zugeordneten rahmenartigen Dichtung und der benachbarten Anodendichtung und zwischen dem Separator oder der dem Separator zugeordneten rahmenartigen Anodendichtung und einer benachbarten rahmenartigen Kathodendichtung angeordnet sein. Alternativ kann der Raum für die Anoden- und Kathodenräume dadurch geschaffen werden, daß man rahmenartige Anoden- und Kathodendichtungen und/oder rahmenartige Separatordichtungen mit einer solchen Dicke verwendet, daß der erforderliche Raum entsteht. Beispielsweise können die rahmenartigen Anoden- und Kathodendichtungen zentrale Öffnungen aufweisen, in welchen die Anoden bzw. Kathoden angeordnet sind, und die rahmenartigen Dichtungen können eine größere Dicke aufweisen als die Anode und Kathode.
Die rahmenartigen Dichtungen der Elektrolysezelle bestehen aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial, das ein Thermoplast oder ein Duroplast sein kann und das aus einem elastomeren Material bestehen kann.
Das Kunststoffmaterial kann ein Polyolefin, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, oder ein elastomeres Polyolefin, z. B. ein Ethylen/Propylen-Copolymerelastomer oder ein Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerelastomer sein. Polyolefine besitzen den Vorteil, daß sie durch eine Anzahl verschiedener Techniken leicht miteinander verbunden werden können, wie z. B. durch Wärmeschweißen, Ultraschallschweißen oder durch die Verwendung von Klebstoffen, um die Einheit zu bilden, wie dies weiter unten näher beschrieben wird. Jedoch können Polyolefine gegenüber einer Korrosion durch die Flüssigkeiten in der Elektrolysezelle nicht ausreichend beständig sein, und es kann erwünscht sein, um die Korrosionsbeständigkeit zu steigern, einen Belag aus einem korrosionsbeständigen Material vorzusehen, wie z. B. aus einem Fluoropolymer, z. B. Polytetrafluoroethylen, und zwar zumindest auf den Oberflächen der Polyolefinplatten, die in der Einheit diese Flüssigkeiten berühren.
Das Kunststoffmaterial kann ein halogeniertes Polyolefin, wie z. B. Polyvinylchlorid, sein. Bevorzugte halogenierte Polyolefine sind fluorhaltige Polyolefine, wie z. B. Polyvinylidenfluorid, Polyhexafluoropropylen, fluoriertes Ethylen/Propylen-Copolymer und insbesondere Polytetrafluoroethylen, und zwar aufgrund der Korrosionsbeständigkeit solcher fluorhaltiger Polyolefine. Solche fluorhaltigen Polyolefine können nicht leicht mit Klebstoffen verbunden werden. Sie können aber durch die Verwendung von Wärmeschweißen oder Ultraschallschweißen verbunden werden.
Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial ist ein Acrylonitril/ Butadien/Styrol-Polymer. Ein solches Kunststoffmaterial ist in der Technik allgemein bekannt und im Handel leicht verfügbar. Es wurde gefunden, daß es gegenüber einer Korrosion durch Flüssigkeiten, wie Natriumchlorid- und Natriumhydroxid- Lösung, überraschend beständig ist und daß es den zusätzlichen Vorteil besitzt, daß es leicht durch eine Anzahl der verschiedensten Kunststoffverformungstechniken verarbeitet werden kann, wie z. B. Spritzguß, Druckguß und Extrusion, und daß Dichtungen aus einem solchen Kunststoffmaterial leicht miteinander durch die verschiedensten Techniken verbunden werden können.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der die Eintritts- und Austrittskanäle in einer Einheit aus einer Anzahl von Formplatten ausgebildet sind, welche gemeinsam die gewünschten Eintritts- und Austrittskanäle bilden, sind die Platten in geeigneter Weise aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial, wie es oben beschrieben wurde, hergestellt.
Die Anoden und Kathoden der Elektrolysezelle müssen elektrisch leitend sein und eine elektrokatalytisch aktive Oberfläche besitzen. Die Anoden und/oder Kathoden können aus einem Metallsubstrat bestehen, welches eine durchbrochene Struktur aufweisen kann. Beispielsweise können sie aus einer perforierten Platte bestehen oder die Form eines Drahtnetzes aufweisen, wie z. B. eines gewebten oder nichtgewebten Netzes oder eines Streckmetalls. Alternativ können die Anoden und/oder Kathoden eine Anzahl von länglichen Teilen besitzen, die vorzugsweise parallel zueinander verlaufen und die auch vorzugsweise vertikal in der Elektrolysezelle angeordnet sind.
Ein geeignetes Metall für die Anode wird aus den filmbildenden Metallen ausgewählt, wie z. B. Titan, Tantal, Zirconium oder Hafnium.
Ein geeignetes Metall für die Kathode ist Stahl oder Nickel.
Die Anode und/oder Kathode kann einen Kern aus einem anderen Metall aufweisen, der eine äußere Oberfläche eines der obigen Metalle besitzt.
Geeignete elektrokatalytisch aktive Beläge, die auf der Oberfläche der Anoden und/oder Kathoden ausgebildet werden können, sind im Falle von Anoden ein Oxid aus einem Platingruppenmetall, das vorzugsweise mit einem Oxid eines filmbildenden Metalls gemischt ist, insbesondere in Form einer festen Lösung, und im Falle von Kathoden ein Platingruppenmetall. Solche Beläge und Herstellungsverfahren sind in der Technik allgemein bekannt.
Die Anode und/oder die Kathode kann selbst ein Substrat aus einem Kunststoffmaterial aufweisen, welches Material das gleiche oder ein anderes sein kann, wie das Kunststoffmaterial des Rahmenteils. Da das Substrat elektrisch leitend sein muß und da Kunststoffmaterialien im allgemeinen elektrisch nichtleitend sind, folgt, daß das Kunststoffsubstrat so modifiziert werden muß, daß es elektrisch leitend ist. Eine solche Modifizierung kann auf den verschiedensten Wegen erreicht werden. Beispielsweise kann das Substrat aus dem Kunststoffmaterial mit einem beträchtlichen Anteil Ruß oder Graphit oder teilchenförmigem Metall gefüllt werden. Es kann Metallfasern oder Nichtmetallfasern mit einer Beschichtung aus Metall aufweisen. Die Fasern können über das Substrat des Kunststoffmaterials willkürlich verteilt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat aus Kunststoffmaterial ein oder mehrere durchbrochene Metallteile aufweisen, die darin eingebettet sind, wie z. B. in Form eines Netzes, das gewebt oder ungewebt sein kann oder das die Form eines Streckmetalls besitzen kann. Das eingebettete Metallteil kann als Stromverteiler für den Fall dienen, daß die Anode oder Kathode monopolar ist, in welchem Fall es von einem Rand des Kunststoffsubstrats vorspringen und durch das Rahmenteil hindurchgehen kann, um ein Mittel für einen elektrischen Anschluß zu schaffen.
Das Substrat aus Kunststoffmaterial kann auf seiner Oberfläche eine Metallschicht aufweisen, wie z. B. eine Schicht aus einem filmbildenden Metall im Falle einer Anode und eine Schicht aus Nickel im Falle einer Kathode.
Das Substrat aus Kunststoffmaterial kann als bipolare Elektrode wirken, in welchem Falle es zweckmäßig auf der Anodenseite eine Schicht aus einem filmbildenden Metall und auf seiner Kathodenseite eine Schicht aus Nickel tragen kann.
Wenn die Anode und/oder Kathode aus einem mit Metall beschichteten Substrat aus einem Kunststoffmaterial besteht, dann ist es besonders zweckmäßig, als Substrat ein Acrylonitril/Butadien/Styrol-Polymermaterial zu verwenden, da ein solches Material leicht mit Metall beschichtet werden kann.
Wenn der Separator ein hydraulisch durchlässiges Diaphragma ist, dann kann er aus einem porösen organischen polymeren Material bestehen Bevorzugte organische polymere Materialien sind fluorhaltige Polymere, und zwar aufgrund der im allgemeinen stabilen Natur solcher Materialien in einer korrosiven Umgebung, wie sie in Chloralkalielektrolysezellen angetroffen wird Geeignete fluorhaltige polymere Materialien sind z. B. Polychloro-trifluoroethylen, fluoriertes Ethylen/Propylen-Copolymer und Polyhexafluoropropylen. Ein bevorzugtes fluorhaltiges polymeres Material ist Polytetrafluoroethylen, und zwar aufgrund seiner großen Stabilität in den korrosiven Umgebungen einer Chloralkalielektrolysezelle.
Solche hydraulisch permeable Diaphragmamaterialien sind in der Technik allgemein bekannt.
Bevorzugte Separatoren für die Verwendung als Membranen, welche Ionen zwischen den Anoden- und Kathodenräumen der Elektrolysezelle transferieren können, sind solche, die für Kationen permselektiv sind. Solche Ionenaustauschermaterialien sind in der Technik bekannt und bestehen vorzugsweise aus fluorhaltigen polymeren Materialien mit anionischen Gruppen. Diese polymeren Materialien sind vorzugsweise Fluorokohlenstoffe, welche die Einheitsgruppen
enthalten, worin m einen Wert von 2 bis 10 und vorzugsweise 2 aufweist, das Verhältnis von M zu N vorzugsweise so ist, daß ein Equivalentgewicht der Gruppen X im Bereich von 600 bis 2000 erhalten wird, und X ausgewählt ist aus
worin p einen Wert von beispielsweise von 1 bis 3 aufweist, Z für Fluor oder eine Perfluoroalkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht und A für eine Gruppe, die aus den folgenden Gruppen ausgewählt ist:
-SO&sub3;H
-CF&sub2;SO&sub3;H
-CCl&sub2;SO&sub3;H
-X¹SO&sub3;H
-PO&sub3;H&sub2;
-PO&sub2;H&sub2;
-COOH und
-X¹OH
oder Derivate von solchen Gruppen steht, wobei X¹ eine Aryl- Gruppe ist. Vorzugsweise stellt A die Gruppe -SO&sub3;H oder -COOH dar. Ionenaustauschermembranen, welche Gruppen der Formel -SO&sub3;H enthalten, werden von E.I. du Pont de Nemours und Co. Inc. unter dem Warenzeichen "Nafion" und Gruppen der Formel -COOH enthaltende Ionenaustauschermembranen werden von der Asahi Glass Co. Ltd. unter dem Warenzeichen "Flemion" verkauft.
Spezielle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Elektrolysezelle und eine zugeordnete Flüssigkeitskreislaufeinrichtung zeigt, letztere teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Einheit zeigt, in welcher ein Flüssigkeitskreislauf bewerkstelligt werden kann und welche aus einer Anzahl von Formplatten hergestellt ist, wobei die Ansicht von Fig. 2 einen Schnitt entlang der Länge A-A von Fig. 3 darstellt, und Fig. 3 eine Ansicht einer der Platten zeigt, aus welcher die Einheit aufgebaut ist, wobei die Blickrichtung entlang der Linie B-B von Fig. 2 ist.
Gemäß Fig. 1 ist die Elektrolysezelle von der Filterpressentype. Sie besitzt eine Anzahl von plattenartigen Anoden, Kathoden und Dichtungen, die zwischen einer jeden Anode und benachbarten Kathode angeordnet sind. Eine Kationenaustauschermembrane ist ebenfalls zwischen einer jeden Anode und einer benachbarten Kathode angeordnet. Es ist unnötig, den Aufbau der Elektrolysezelle näher zu zeigen. Elektrolysezellen dieser Grundtype sind beispielsweise in der GB-PS 1 595 183 und in der EP-PS 45 148 beschrieben.
Die Ausführungsform von Fig. 1 zeigt eine Endansicht der Elektrolysezelle, welche eine Endplatte 2 besitzt. Außerdem sind in Fig. 1 Fortsätze 3 und 4 der Anoden bzw. Kathoden gezeigt, an welchen entsprechende elektrische Anschlüsse getätigt werden können.
Eine jede der Anoden, Kathoden und Dichtungen (nicht gezeigt), jedoch nicht die Endplatte 2, besitzt vier Löcher 5, 6, 7, 8, welche in der Zelle gemeinsam in Längsrichtung der Zelle verlaufende Leitungen ausbilden, durch welche in die Zelle wäßrige Natriumchlorid-Lösung und Wasser oder verdünnte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung hinein- bzw. durch welche aus der Zelle Chlor und erschöpfte wäßrige Natriumchlorid-Lösung und Wasserstoff und wäßrige Natriumhydroxid- Lösung abgeführt werden können. Die Lösungen werden den Anoden- bzw. Kathodenräumen 9 über Kanäle 10, 11, 12 bzw. 13 in den Wandungen der Dichtungen zugeführt bzw. von diesen abgeführt.
Die Zirkulationseinrichtung besitzt ein Eintrittsrohr 14, welches an der Endplatte 2 befestigt ist und somit zur durch die Löcher 5 gebildeten Leitung führt, und ein Austrittsrohr 15, das an der Endplatte 2 befestigt ist und so zur durch die Löcher 7 gebildeten Leitung führt. Die Verbindung zwischen dem Eintrittsrohr 14 und dem Austrittsrohr 15 erfolgt an der Verzweigung 16, Das Eintrittsrohr 14 enthält einen rohrförmigen Ejektor 17 mit einer Düse 18, die innerhalb des Eintrittsrohrs derart angeordnet ist, daß die Düse 18 sich etwas stromabwärts der Verzweigung 16 befindet. An die Endplatte 2 ist auch ein Rohr 19 angeschlossen, welches ein Ventil 20 aufweist. Chlor und ein Teil der wäßrigen Natriumchlorid-Lösung können aus den Anodenräumen der Zelle durch das Rohr 19 und das Ventil 20 abgeführt werden.
Die Zirkulationseinrichtung besitzt weiterhin ein Eintrittsrohr 21, das an der Endplatte 2 befestigt ist und somit zur durch die Löcher 6 gebildeten Leitung führt, und ein Austrittsrohr 22, das an der Endplatte befestigt ist und somit zur durch die Löcher 8 gebildeten Leitung führt. Die Verbindung zwischen dem Eintrittsrohr 21 und dem Austrittsrohr 22 erfolgt durch eine Verzweigung 23, Das Eintrittsrohr 21 enthält einen rohrförmigen Ejektor 24 mit einer Düse (nicht gezeigt), die im Eintrittsrohr 21 so angeordnet ist, daß sie sich etwas stromabwärts der Verzweigung 23 befindet.
An die Endplatte 2 ist auch ein Rohr 25 mit einem Ventil 26 befestigt. Wasserstoff und ein Teil der wäßrigen Natriumhydroxid-Lösung können aus den Kathodenräumen der Zelle durch das Rohr 25 und das Ventil 26 abgeführt werden.
Beim Betrieb wird konzentrierte wäßrige Natriumchlorid- Lösung, welche eine gesättigte Lösung sein kann, über den Ejektor 17 in das Eintrittsrohr 14 eingeführt und gelangt von da aus in die Anodenräume 9 der Elektrolysezelle 1, und zwar über die durch die Löcher 5 gebildete Leitung und die Kanäle 10. Chlor und erschöpfte wäßrige Natriumchlorid- Lösung werden aus den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 abgeführt, und zwar über die Kanäle 12 und die durch die Löcher 7 gebildete Leitung, Chlor und ein Teil der Lösung werden über das Rohr 19 abgeführt, und der Rest der Lösung geht zum Rohr 15, Die erschöpfte Lösung fließt durch die Leitung 16 und in das Eintrittsrohr 14 und wird in die konzentrierte Lösung aufgenommen, die aus dem Ejektor 17 austritt. Somit fließt sie also zum Eintrittsrohr 14 und von da aus in die Anodenräume 9,
Wasser oder verdünnte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung wird über den Ejektor 24 in das Eintrittsrohr 21 eingeführt und gelangt dann in die Kathodenräume 9 der Elektrolysezelle 1, und zwar über die durch die Löcher 6 gebildete Leitung und die Kanäle 11. Wasserstoff und wäßrige Natriumhydroxid- Lösung werden aus den Kathodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 über die Kanäle 13 und die durch die Löcher 8 gebildeten Leitung abgeführt. Wasserstoff und ein Teil der Lösung werden über das Rohr 25 abgeführt, und der Rest der Lösung flieht zum Rohr 22. Die Lösung fließt zur Verzweigung 23 in das Eintrittsrohr 21 und wird in das Wasser oder die Lösung aufgenommen, das bzw. die aus dem Ejektor 24 austritt, und strömt somit durch das Eintrittsrohr 21 und von da aus in die Kathodenräume 9.
Gemäß den Fig. 2 und 3 besitzt die Flüssigkeitszirkulationseinheit sechs Platten 27, 28, 29, 30, 31, 32 aus Acrylonitril/Butadien/Styrol-Copolymer. Eine jede der Platten 27, 28, 29, 30 und 31 besitzt vier Löcher 33, 34, 35, 36, welche quer zur Ebene der Platten verlaufen und welche gemeinsam folgendes bilden: einen Teil eines Eintrittskanals, durch welchen wäßrige Natriumchlorid-Lösung den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 zugeführt wird, einen Teil eines Austrittskanals, durch welchen Chlor und erschöpfte wäßrige Natriumchlorid-Lösung aus den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 abgeführt werden, einen Teil eines Eintrittskanals, durch welchen Wasser oder verdünnte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 zugeführt wird, bzw. einen Teil eines Austrittskanals, durch welchen Wasserstoff und konzentrierte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung aus den Kathodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 abgeführt werden.
Die Platte 31 umgibt einen Raum 37 und einen Raum 38 und einen Kanal 39, welcher zum Loch 33 führt und welcher einen Teil des Eintrittskanals bildet, durch welchen wäßrige Natriumchlorid-Lösung den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 zugeführt wird. Die Platte 31 besitzt weiterhin einen Kanal 40, der einen Teil des Austrittskanals bildet, durch den erschöpfte wäßrige Natriumchlorid-Lösung aus den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 abgeführt wird. Der Kanal 40 führt zum Raum 38. Ein Ejektor 41 mit einer Düse 42 ist im Raum 38 angeordnet.
Die Platten 30 und 29 besitzen Räume 43 bzw. 44, die hinsichtlich ihrer Lage dem Raum 37 in der Platte 31 entsprechen, und zwei weitere Räume, die nicht gezeigt sind und die hinsichtlich ihrer Lage dem Raum 38 der Platte 31 entsprechen.
Die Platte 28 besitzt einen Raum 45, der hinsichtlich seiner Lage dem Raum 37 in der Platte 41 entspricht, und einen Raum, der nicht gezeigt ist und der hinsichtlich seiner Lage dem Raum 38 in der Platte 31 entspricht, sowie einen Kanal 46, der zu den Löchern 35 führt und der einen Teil des Eintrittskanals bildet, durch welchen Wasser oder verdünnte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung den Kathodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 zugeführt wird. Die Platte 28 besitzt auch einen Kanal 47, der einen Teil des Austrittskanals bildet, durch den konzentrierte wäßrige Natriumhydroxid- Lösung aus den Kathodenräumen 9 der Elektrolysezelle 1 abgeführt wird. Der Kanal 47 führt zum Raum 37. Ein Ejektor 48 mit einer Düse 49 ist im Raum 37 angeordnet
Die durch die Löcher 33, 35, 34, 36 gebildeten Kanäle sind mit den Leitungen der Elektrolysezelle 1 (siehe Fig. 1) verbunden, welche durch die Löcher 5, 7, 6 und 8 gebildet werden.
Die Platte 32 besitzt einen Kanal 50, der zum Loch 36 führt und durch den ein Teil der wäßrigen Natriumhydroxid-Lösung und des Wasserstoffs aus der Zelle abgeführt werden können, und einen (nicht gezeigten) Kanal, der zum Loch 34 führt und durch den ein Teil der wäßrigen Natriumchlorid-Lösung und des Chlors aus der Zelle abgeführt werden können.
Die Platten 27, 28, 29, 30, 31, 32 können zusammengehalten und mit der Elektrolysezelle von Fig. 1 verbunden werden, und zwar mit Hilfe von Zugstäben. Sie können auch mit Hilfe eines Klebstoffs miteinander und auch mit der Endplatte 2 der Zelle verbunden werden.
Beim Betrieb wird konzentrierte wäßrige Natriumchlorid- Lösung in die Anodenräume 9 der Elektrolysezelle 1 durch den Ejektor 41 und durch den Kanal 39 und die durch die Löcher 33 gebildete Leitung geführt. Erschöpfte wäßrige Natriumchlorid-Lösung wird aus den Anodenräumen 9 der Elektrolysezelle durch die durch die Löcher 34 gebildete Leitung und durch den Kanal 40 zum Raum 38 geführt. Chlor und ein Teil der erschöpften Lösung werden durch den (nicht gezeigten) Kanal in der Platte 32, der in das Loch 34 einmündet, geführt. Die erschöpfte Lösung aus dem Kanal 40 wird in Lösung aufgenommen, die aus der Düse 42 des Ejektors 41 austritt, wodurch die erschöpfte Lösung aus dem Kanal 40 durch den Kanal 39 zusammen mit der konzentrierten Lösung geführt und zum Anodenraum 9 der Elektrolysezelle 1 zurückgeleitet wird.
Wasser oder verdünnte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung wird in die Kathodenräume 9 der Elektrolysezelle 1 durch den Ejektor 48 und durch den Kanal 46 und die durch die Löcher 35 gebildete Leitung geführt. Wäßrige Natriumhydroxid- Lösung wird aus den Kathodenräumen 9 der Elektrolysezelle durch die durch die Löcher 36 gebildete Leitung und durch den Kanal 47 zum Raum 37 geführt. Wasserstoff und ein Teil der aus der Zelle austretenden Lösung werden durch den Kanal 50 in der Platte 32, der in das Loch 36 mündet, abgeführt.
Die Lösung aus dem Kanal 47 wird in das Wasser oder in die verdünnte wäßrige Natriumhydroxid-Lösung, die aus der Düse 49 des Ejektors 48 austritt, aufgenommen, wodurch die Lösung aus dem Kanal 47 durch den Kanal 46 zusammen mit dem Wasser oder der verdünnten Lösung geführt und zum Kathodenraum der Elektrolysezelle 1 zurückgeleitet wird.

Claims

1. Elektrolysezelle, welche mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, einen Eintrittskanal, durch welchen Flüssigkeit in die Elektrolysezelle eingeführt werden kann, und einen Austrittskanal, durch welchen Flüssigkeit aus der Elektrolysezelle abgeführt werden kann, aufweist, wobei der Austrittskanal mit dem Eintrittskanal verbunden ist, wobei weiterhin der Eintritt einen Ejektor aufweist und wobei außerdem beim Betrieb der Elektrolysezelle Flüssigkeit im Eintrittskanal, welche aus dem Ejektor austritt, auf die Flüssigkeit im Austrittskanal einwirkt und eine Rückführung der Flüssigkeit aus dem Austrittskanal zurück zur Elektrolysezelle über den Eintrittskanal bewirkt.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, bei welcher der Eintrittskanal so geformt ist, daß er einen Ejektor bildet.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, bei welcher der Ejektor im Eintrittskanal angeordnet ist.

4. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Verbindungskanal stromaufwärts des Ejektors angeordnet ist.

5. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Eintritts- und Austrittskanäle in einer Einheit ausgebildet sind, die aus einer Anzahl von Formplatten besteht, welche gemeinsam die Eintritts- und Austrittskanäle bilden.

6. Elektrolysezelle nach Anspruch 5, bei welcher die Platten im wesentlichen eben sind.

7. Elektrolysezelle nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher eine Platte der Einheit in einer ihrer Oberflächen eine Ausnehmung aufweist, die bei Anordnung an einer benachbarten Platte in der Ebene der Platte einen Kanal bildet.

8. Elektrolysezelle nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die beiden Platten der Einheit jeweils in einer ihrer Oberflächen eine Ausnehmung aufweisen, die, wenn sie in der Einheit in Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, in der Oberfläche der Platten einen Kanal bilden.

9. Elektrolysezelle nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher eine Platte in der Einheit einen Schlitz aufweist, der in der Ebene der Platte einen Kanal bildet, wenn ebene Platten zu beiden Seiten der geschlitzten Platte angeordnet werden.

10. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche eine Eintrittsleitung aufweist und bei welcher der Eintrittskanal mit der Eintrittsleitung verbunden ist.

11. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche mindestens eine Anode und mindestens einen Kathode und zwischen einer jeden Anode und benachbarten Kathode einen Separator aufweist, wodurch die Zelle in gesonderte Anoden- und Kathodenräume unterteilt wird,

12. Elektrolysezelle nach Anspruch 11, welche einen Eintrittskanal, durch den Flüssigkeit in den oder die Anodenräume der Elektrolysezelle eingeführt werden kann, und einen Austrittskanal, durch den Flüssigkeit aus dem oder den Anodenräumen der Elektrolysezelle abgeführt werden kann, aufweist, wobei der Austrittskanal mit dem Eintrittskanal verbunden ist und wobei der Eintrittskanal einen Ejektor aufweist.

13. Elektrolysezelle nach Anspruch 11 oder 12, welche einen Eintrittskanal, durch den Flüssigkeit in den oder die Kathodenräume der Elektrolysezelle eingeführt werden kann, und einen Austrittskanal, durch den Flüssigkeit aus dem oder den Kathodenräumen Elektrolysezelle abgeführt werden kann, aufweist, wobei der Austrittskanal mit dem Eintrittskanal verbunden ist und wobei der Eintrittskanal einen Ejektor aufweist.

14. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei welcher die Einheit aus einer Anzahl von Formplatten aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoffmaterial gebildet ist,

15. Verfahren zur Elektrolyse einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallchlorids, bei welchem die Elektrolyse in einer Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgeführt wird.