DE4415146A1 - Special shaped electrodes avoiding gas build up in electrolytic processes - Google Patents
Special shaped electrodes avoiding gas build up in electrolytic processesInfo
- Publication number
- DE4415146A1 DE4415146A1 DE19944415146 DE4415146A DE4415146A1 DE 4415146 A1 DE4415146 A1 DE 4415146A1 DE 19944415146 DE19944415146 DE 19944415146 DE 4415146 A DE4415146 A DE 4415146A DE 4415146 A1 DE4415146 A1 DE 4415146A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- holes
- indentations
- gas
- electrode according
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 12
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 12
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine flächige Elektrode für gaserzeugende Prozesse, insbesondere für die elektrolytische Erzeugung von Alkalilauge, Chlor und Wasserstoff mittels Ionenaustauscher-Membranzellen.The invention relates to a flat electrode for gas-generating processes, in particular for the electrolytic generation of alkali, chlorine and hydrogen by means of Ion exchange membrane cells.
Bei der elektrolytischen Erzeugung von Chlor und Wasserstoff werden wäßrige Alkalichloridlösungen, wie z. B. Lösungen von Natriumchlorid NaCl bzw. Kaliumchlorid KCl als Rohstoff eingesetzt. In der Elektrolysezelle entstehen aus der Alkalichloridlösung unter dem Einfluß des elekrolytischen Stromes Wasserstoff und Chlor als Gase und wäßrige Alkalilauge, also beispielsweise Natronlauge NaOH bzw. Kalilauge KOH.In the electrolytic production of chlorine and hydrogen, aqueous ones become Alkali chloride solutions, such as. B. Solutions of sodium chloride NaCl or potassium chloride KCl used as a raw material. In the electrolytic cell, the alkali chloride solution the influence of the electrolytic current hydrogen and chlorine as gases and aqueous Alkaline solution, for example sodium hydroxide solution NaOH or potassium hydroxide solution KOH.
In der Elektrolysezelle werden zur räumlichen Trennung des Chlors von Lauge und Wasserstoff aus perfluorierten Kohlenwasserstoffen hergestellte Ionenaustauscher-Membranen eingesetzt.In the electrolysis cell, the chlorine is separated from lye and Hydrogen made from perfluorinated hydrocarbons Ion exchange membranes used.
Elektrolysezellen, die mit Ionenaustauscher-Membranen ausgestattet sind, werden zur Unterscheidung von anderen Zellenbauformen wie z. B. der Diaphragmazelle oder der Amalgamzelle als Membranzellen bezeichnet.Electrolysis cells equipped with ion exchange membranes become Differentiation from other cell types such. B. the diaphragm cell or Amalgam cell called membrane cells.
In der Membranzelle werden mittels der vertikal und flächig aufgespannten Ionenaustauscher-Membran zwei flüssigkeitsführende Räume voneinander getrennt. Im katholytführenden Raum ist parallel zur Membran eine flächige, als Kathode wirkende Elektrode angeordnet, spiegelbildlich dazu angeordnet enthält der Anolyt führende Raum die Anode. In the membrane cell are stretched vertically and flat Ion exchange membrane separates two liquid-carrying rooms from each other. in the The catholyte-carrying space is parallel to the membrane, a flat, acting as a cathode Arranged, arranged in mirror image, the anolyte-containing space contains the Anode.
Ein besonderes Merkmal dieser Zellen ist die Tatsache, daß die zwischen der Anode und der Kathode angeordnete Ionenaustauschermembran infolge der höheren Dichte der Katholytflüssigkeit (z. B. Natronlauge) gegenüber der der Anolytflüssigkeit (z. B. NaCl-Lösung) gegen die gesamte Oberfläche der Anode gedrückt wird. Da während der Elektrolyse an dieser Oberfläche die Umsetzung der Chlorionen in gasförmiges Chlor erfolgt, ist es notwendig, durch entsprechende Perforierung und Profilierung die gesamte Anode so zu gestalten, daß nur ein geringer Teil ihrer Oberfläche durch die Auflage der Membran abgedeckt wird, die Chlorblasen sich leicht von der Oberfläche lösen können und das Umströmen der von der Membran abgedeckten Teilflächen mit frischem Anolyten möglichst wenig behindert wird.A special feature of these cells is the fact that between the anode and arranged ion exchange membrane due to the higher density of the Catholyte liquid (e.g. sodium hydroxide solution) compared to that of the anolyte liquid (e.g. NaCl solution) is pressed against the entire surface of the anode. Because during the Electrolysis on this surface the chlorine ions are converted into gaseous chlorine, it is necessary to perforate and profile the entire anode accordingly to shape that only a small part of its surface due to the support of the membrane is covered, the chlorine bubbles can easily detach from the surface and that Flow around the partial areas covered by the membrane with fresh anolyte if possible little is hindered.
Üblicherweise werden solche Elektroden aus geschlitzten und zu Streckmetall geformten Blechen hergestellt. Eine andere Möglichkeit ist die in EP 0 095 039 beschriebene Elektrodenform mit horizontalen lamellenförmigen Gitterstäben in jalousieartiger Anordnung. In beiden Fällen werden die Gasblasen durch die zahlreichen Schlitze in der Elektrode durch den natürlichen Auftrieb von der Elektrodenfläche entfernt und aus dem Elektrolyten ausgetrieben. Jedoch läßt es sich bei beiden Elektrodenformen nicht verhindern, daß der Gasblasenanteil, der unmittelbar an den Unterkanten der einzelnen Elektrodenstege entsteht, wegen des Fehlens eines vertikalen Austritts dort stagniert, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.Such electrodes are usually produced from slotted metal sheets formed into expanded metal. Another possibility is the electrode shape described in EP 0 095 039 with horizontal lamellar grid bars in a blind-like arrangement. In both cases, the gas bubbles are removed by the numerous slits in the electrode due to the natural buoyancy from the electrode surface and expelled from the electrolyte. However, it cannot be prevented in the case of both electrode shapes that the portion of gas bubbles which is formed directly at the lower edges of the individual electrode webs stagnates there, as is shown in FIG. 3, due to the absence of a vertical outlet.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivisch auseinandergezogenen Darstellung einen Ausschnitt einer Elektrolysezelle mit einer Anodenplatte 1, einer Kathodenplatte 2, dazwischenliegender Ionenaustauschermembran 3 und Dichtrahmen 4. Anoden und Kathoden bestehen aus horizontalen lamellenförmigen Gitterstäben 5. In Fig. 2 ist der Ausschnitt A markiert. Der Ausschnitt A wird in Fig. 3 vergrößert wiedergegeben. Zur besseren Kenntlichmachung der Gasblasenstagnation ist in Fig. 2 der Ausschnitt A als ein Teil des Anoden/Membranbereichs vergrößert dargestellt mit den Gasstaubereichen 6 an den Unterkanten der Gitterstäbe 5. Fig. 2 shows a detail in a perspective exploded drawing of an electrolytic cell having an anode plate 1, a cathode plate 2, intermediate ion exchange membrane 3 and the sealing frame 4. Anodes and cathodes consist of horizontal lamellar bars 5 . Section A is marked in FIG. 2. Section A is shown enlarged in FIG. 3. For better identification of the gas bubble stagnation, section A is shown enlarged in FIG. 2 as part of the anode / membrane area with the gas accumulation areas 6 on the lower edges of the bars 5 .
Dieser Gasstau stellt sich bei geschlitzten Elektrodenplatten praktisch überall an den in den Elektrolyten hineinragenden Unterkanten der Platten ein, wodurch die angrenzenden Teile der Elektrodenfläche vom Stromdurchgang isoliert werden. Als Folge davon erhöht sich in den nicht isolierten Flächenteilen die Stromdichte und damit zwangsläufig die Zellenspannung und der Stromverbrauch der Elektrolysezelle. Weiterhin wird durch die höhere lokale Stromdichte die Membran an diesen Stellen stärker beansprucht. Wegen dieser ungünstigen Gasstaubildung sind solche Elektrolysezellen im allgemeinen auf maximale Strombelastungen von etwa 3 bis 4 kA/m2 begrenzt. Höhere Belastungen führen zu unwirtschaftlich hohem Stromverbrauch und zu vorzeitigem Verschleiß der Membranen durch Bildung zahlreicher lokaler Fehlstellen.This gas jam occurs almost everywhere in the slotted electrode plates Electrolyte protruding lower edges of the plates, causing the adjacent parts the electrode surface from the continuity. As a result, increases in the non-insulated surface parts the current density and thus inevitably the Cell voltage and the current consumption of the electrolytic cell. Furthermore, the higher local current density places more stress on the membrane at these points. Because of Such unfavorable gas dust formation is generally due to such electrolysis cells maximum current loads of about 3 to 4 kA / m2 limited. Carry higher loads to uneconomically high power consumption and premature wear of the membranes through the formation of numerous local defects.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Membranelektrolysezelle für gasbildende Prozesse vorzusehen, bei der durch die besondere Form der Elektroden ein Gasstau an den Elektrodenschlitzen vermieden wird. Solche Zellen zeichnen sich dadurch aus, daß sie im Vergleich zu bekannten Konstruktionen einen geringeren spezifischen Stromverbrauch besitzen und den Strom sehr gleichmäßig über die Elektroden- und Membranflächen verteilen, was sich sowohl günstig auf die Standzeit der Membranen als auch auf die der Elektroden auswirkt, besonders dann, wenn, wie z. B. bei der Chloralkali-Elek trolyse, die Elektrodenoberflächen mit Edelmetallbeschichtungen versehen sind.The invention is therefore based on the object of a membrane electrolysis cell to provide gas-forming processes, due to the special shape of the electrodes Gas jam at the electrode slots is avoided. Such cells are characterized by this from that they have a lower specific compared to known constructions Have power consumption and the current very evenly across the electrodes and Distribute membrane areas, which is both beneficial to the service life of the membranes also affects the electrodes, especially if, such as. B. in the chlor-alkali elec trolysis, the electrode surfaces are provided with precious metal coatings.
In der Patentschrift EP 0 095 039 wird bereits auf die Problematik der Gasstaubildung zwischen der Membran und der Anodenoberfläche hingewiesen und es wird vorgeschlagen, durch Quereinbuchtungen in den horizontalen Gitterstäben die Gasabfuhr zu verbessern. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß sich solche Einbuchtungen beim Stanzvorgang der Anodenbleche nur bis zu einer Tiefe von etwa 0,3 mm herstellen lassen. Eine ausreichende Wirkung der Einbuchtungen ist deshalb auf geringe Stromdichten bis etwa 2 kA/m2 beschränkt. Bei höheren Stromdichten sind die Einbuchtungen dagegen praktisch wirkungslos. Aus Beobachtungen an mit Schaugläsern ausgestatteten Zellenelementen konnte festgestellt werden, daß bei höheren Stromdichten und entsprechend höherer Chlorproduktion die Gasblasen bis auf Durchmesser von über 1 mm anwachsen, bevor sie sich von der Anodenoberfläche ablösen. Wegen des begrenzten freien Querschnitts der Einbuchtungen können diese Gasblasen die Einbuchtungen nicht passieren und bilden den oben beschriebenen Gasstau.The patent EP 0 095 039 already addresses the problem of gas dust formation between the membrane and the anode surface and it is suggested to improve gas discharge through transverse indentations in the horizontal bars. The Experience has shown, however, that such indentations occur during the punching process Have anode sheets only made to a depth of about 0.3 mm. Adequate The effect of the indentations is therefore on low current densities up to about 2 kA / m2 limited. In contrast, the indentations are practical at higher current densities ineffective. From observations on cell elements equipped with sight glasses it was found that at higher current densities and correspondingly higher Before production of chlorine, the gas bubbles grow to a diameter of over 1 mm they detach from the anode surface. Because of the limited free cross section of the These gas bubbles cannot pass through the indentations and form the indentations gas jam described above.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß dieses Gasblasenwachstum erheblich verringert werden kann, wenn in den horizontalen, lamellenförmigen Gitterstäben der plattenförmigen Anode in Kombination mit den Einbuchtungen in der Fluchtlinie der horizontalen Lamellen eine Reihe von gleichartig ausgerichteten Löchern vorhanden ist und diese Löcher das Lamellenblech völlig durchdringen. Es wurde beobachtet, daß bei einer solchen Gestaltung der Anodenlamellen selbst bei Stromdichten von 6 kA/m2 das Chlorgas in feinen Blasen durch die einzelnen Einbuchtungen ausströmte und sich kein Gasstau an den Unterkanten der Lamellen bildete.Surprisingly, it has now been found that this gas bubble growth is considerable can be reduced if in the horizontal, lamellar bars plate-shaped anode in combination with the indentations in the line of alignment of the horizontal slats there is a series of similarly aligned holes and these holes completely penetrate the lamella sheet. It has been observed that in one such design of the anode fins even at current densities of 6 kA / m2 the chlorine gas flowed in fine bubbles through the individual indentations and there was no gas jam formed the lower edges of the slats.
Um diese vorteilhafte Wirkung zu erzielen, werden in Membranzellen für gaserzeugende elektrolytische Prozesse die Elektroden, die die Ionenaustauscher-Membran berühren, als erfindungsgemäß gestaltete Elektroden ausgeführt. Dies sind dann flächige Elektroden mit lamellenförmigen horizontalen Gitterstäben, bei denen in die Gitterstäbe in regelmäßigen Abständen an der Membran zugewandten Seite Quereinbuchtungen eingebracht sind und bei denen die Gitterstäbe das Lamellenblech durchsetzende Löcher aufweisen.To achieve this beneficial effect, membrane cells are used for gas generators electrolytic processes as the electrodes that touch the ion exchange membrane electrodes designed according to the invention. These are flat electrodes lamellar horizontal bars, in which the bars in regular Distances are introduced on the side facing the diaphragm and in which the bars have holes penetrating the lamella sheet.
In einer besonders wirksamen Ausgestaltung der Elektrode sind die Löcher auf den unteren Schenkeln der lamellenförmigen Gitterstäbe angeordnet.In a particularly effective embodiment of the electrode, the holes are on the lower ones Legs of the lamellar bars arranged.
Eine weitere, die geregelte Gasabfuhr fördernde Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Löcher lediglich Durchmesser von 1,5 bis 2 mm besitzen. Überraschender Weise begünstigen diese Durchmesser den Durchtritt des Elektrolyten, sind aber sperrend hinsichtlich der Gasblasen. Another embodiment of the invention that promotes regulated gas removal provides that the holes only have a diameter of 1.5 to 2 mm. Surprisingly These diameters favor the passage of the electrolyte, but are blocking regarding the gas bubbles.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den horizontalen Abstand der Löcher auf den Bereich von 3 bis 6 mm zu begrenzen. Bei diesen Abständen ist die horizontal gerichtete Ableitung der Gasblasen zu den Quereinbuchtungen besonders effektiv.Another embodiment of the invention provides for the horizontal spacing of the holes limit the range from 3 to 6 mm. At these distances it is horizontal Directed drainage of the gas bubbles to the transverse indentations is particularly effective.
Eine andere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der Abstand der Löcher der gleiche ist, wie der Abstand der Quereinbuchtungen.Another embodiment of the invention provides that the distance between the holes is the same, like the distance of the transverse indentations.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Löcher innerhalb der Quereinbuchtungen angeordnet.In one embodiment of the invention, there are holes within the transverse indentations arranged.
Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Elektroden sieht vor, sie als Anoden in Ionenaustauscher-Membranzellen für die elektrolytische Herstellung von Alkalilauge, Chlor und Wasserstoff zu nutzen, eine andere Verwendung der erfindungsgemäßen Elektroden ist als Kathode in den gleichartigen Zellen vorgesehen.One use of the electrodes according to the invention provides that they are used as anodes Ion exchange membrane cells for the electrolytic production of alkali lye, chlorine and using hydrogen is another use of the electrodes according to the invention provided as a cathode in the cells of the same type.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Form der lamellenförmigen Gitterstäbe. In jeder der horizontal angeordneten Lamellen 5 der Anodenplatte 1 befinden sich in regelmäßigen Abständen quer zur Lamellenachse Einbuchtungen 7. Des weiteren sind die Lamellen in regelmäßigen Abständen mit Löchern 8 versehen, die die Lamellen im unteren Schenkelbereich durchdringen. Diese Anordnung bewirkt offensichtlich, daß durch die Löcher 8 ständig Elektrolyt in den Gasstaubereich strömen kann, und der Elektrolyt für einen Druckausgleich auf den Vorder- und Rückseiten der Lamellen sorgt und durch diese hydraulische Wirkung die Gasblasenablösung beschleunigt. Fig. 1 shows an exemplary embodiment of the shape of the lamellar bars according to the invention. In each of the horizontally arranged fins 5 of the anode plate 1 there are indentations 7 at regular intervals transverse to the finned axis. Furthermore, the slats are provided at regular intervals with holes 8 which penetrate the slats in the lower leg area. This arrangement obviously causes the electrolyte to flow continuously through the holes 8 into the gas accumulation area, and the electrolyte ensures pressure equalization on the front and rear sides of the lamellae and accelerates the gas bubble detachment through this hydraulic action.
Besonders günstige Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Abstand zwischen den Löchern ebenso wie der Abstand zwischen den Einbuchtungen gleichmäßig und verhältnismäßig klein ist, beispielsweise etwa 3 bis 6 mm. Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse eines Versuchs mit vier baugleichen Membranzellenelementen, die sich nur durch die Gestaltung der Anodenlamellen wie folgt unterschieden:Particularly favorable results were achieved when the distance between the holes as well as the distance between the indentations evenly and proportionally is small, for example about 3 to 6 mm. The following Table 1 shows the results of one Experiment with four structurally identical membrane cell elements, which can only be distinguished by the design the anode fins as follows:
Element 1: Lamellen ohne Einbuchtungen und ohne Löcher
Element 2: Lamellen mit Einbuchtungen
Element 3: Lamellen mit Löchern
Element 4: Lamellen mit Löchern und mit EinbuchtungenElement 1 : slats without indentations and without holes
Element 2 : slats with indentations
Element 3 : slats with holes
Element 4 : slats with holes and with indentations
Alle 4 Elemente wurden gemeinsam in einem bipolaren Elektrolyseur bei einer Belastung von 4 kA/m2 und unter ständig gleichen Betriebsbedingungen über einen Zeitraum von 46 Tagen untersucht. In allen Elementen waren gleiche Ionenaustauschermembranen (Typ Nafion 90 209) eingesetzt. Zur Beschleunigung der Bildung von Fehlstellen (sogenannten Blistern) in den Membranen wurde - neben der hohen Stromdichte - durch entsprechende Regelung der Gasdrücke Wasserstoff/Chlor ein extrem hoher Differenzdruck von 6000 Pa zwischen Katholyt und Anolyt eingestellt, wodurch die Membranen anomal stark gegen die Anodenoberflächen gepreßt wurden.All 4 elements were put together in a bipolar electrolyzer under one load of 4 kA / m2 and under the same operating conditions over a period of 46 Days examined. The same ion exchange membranes (type Nafion 90 209). To accelerate the formation of defects (so-called Blister) in the membranes was - in addition to the high current density - by appropriate Regulation of the gas pressures hydrogen / chlorine an extremely high differential pressure of 6000 Pa between catholyte and anolyte, which makes the membranes abnormally strong against the Anode surfaces were pressed.
Aus dem Vergleich ist ersichtlich, daß nur das mit der erfindungsgemäßen Elektrode ausgerüstete Element 4 den Beschleunigungstest ohne Spannungszunahme und ohne Blisterbildung überstanden hat. Außerdem ist bei diesem Element die Zellenspannung von Beginn an niedriger als bei allen anderen, was auf eine sehr gleichmäßige Stromverteilung und sehr kurze Stromwege über die gesamte Elektrodenfläche schließen läßt. Im Gegensatz dazu zeigt das Element 1 mit bekannter Anodenstruktur eine um 60 mV höhere Anfangsspannung und einen weiteren Spannungsanstieg von 50 mV im Laufe des Versuchs, der offensichtlich auf die während des Versuchs entstandenen Blister zurückzuführen ist.From the comparison it can be seen that only the element 4 equipped with the electrode according to the invention survived the acceleration test without voltage increase and without blister formation. In addition, with this element the cell voltage is lower from the start than with all the others, which suggests a very uniform current distribution and very short current paths over the entire electrode area. In contrast to this, element 1 with a known anode structure shows an initial voltage which is 60 mV higher and a further voltage increase of 50 mV in the course of the experiment, which is obviously due to the blisters formed during the experiment.
Die Versuchsergebnisse von Element 2 unterscheiden sich nur unwesentlich von denen des Elementes 1. Dieses Resultat bestätigt die Beobachtung, daß bei höheren Stromdichten die dort vorhandenen Lamelleneinbuchtungen allein praktisch wirkungslos bleiben.The test results of element 2 differ only slightly from those of element 1 . This result confirms the observation that the lamella indentations present there alone remain practically ineffective at higher current densities.
Bei Element 3 zeigte die Membran nach dem Versuch zwar nur geringe Blisterbildung, dagegen lag aber die Zellenspannung wesentlich höher als bei den anderen Elementen. Hier haben offensichtlich die in einem sehr engen Abstand von nur 1 mm angeordneten Löcher in den Lamellen die lokalen Stromlinienfelder zwischen Anode und Membran ungünstig verschoben und damit den mittleren Stromweg im Vergleich zu einer nicht gelochten Lamelle entsprechend erhöht.In element 3 , the membrane showed only slight blister formation after the test, but the cell tension was, however, much higher than in the other elements. Obviously, the holes in the lamellae, which are arranged at a very narrow distance of only 1 mm, have unfavorably shifted the local streamlined fields between the anode and membrane, thus increasing the average current path compared to an unperforated lamella.
Der Versuch macht somit deutlich, daß nur durch die erfindungsgemäße Kombination einer Reihe von Quereinbuchtungen mit einer Reihe von Löchern in Achsrichtung der Elektrodenlamellen eine Verringerung der Zellenspannung, eine gleichmäßigere Stromverteilung über die gesamte Elektrodenfläche und damit auch eine geringere Belastung der Membranen erreicht werden kann. Ferner ist ersichtlich, daß diese Verbesserungen wesentlich von der richtigen Positionierung sowie von der Größe des freien Querschnitts und dem Abstand der Quereinbuchtungen und der Löcher voneinander abhängen.The experiment thus makes it clear that only the combination of the invention Row of transverse indentations with a row of holes in the axial direction of the Electrode fins reduce the cell voltage, a more uniform Current distribution over the entire electrode area and thus also a smaller one Loading of the membranes can be achieved. It can also be seen that this Improvements significantly from the correct positioning as well as from the size of the free Cross-section and the distance between the transverse indentations and the holes from each other depend.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944415146 DE4415146C2 (en) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Electrode for electrolytic cells with an ion exchange membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944415146 DE4415146C2 (en) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Electrode for electrolytic cells with an ion exchange membrane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4415146A1 true DE4415146A1 (en) | 1995-11-02 |
| DE4415146C2 DE4415146C2 (en) | 1997-03-27 |
Family
ID=6516878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19944415146 Expired - Lifetime DE4415146C2 (en) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Electrode for electrolytic cells with an ion exchange membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4415146C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT1590U1 (en) * | 1996-10-17 | 1997-08-25 | Maitron Gmbh | ELECTRODE ARRANGEMENT |
| WO2006084745A2 (en) * | 2005-02-11 | 2006-08-17 | Uhdenora S.P.A. | Electrode for electrolytic cell |
| DE102006055709B3 (en) * | 2006-11-23 | 2008-02-07 | Uhdenora S.P.A. | Measuring cell for electrodes and electrode coating has two chambers with chambers of opposite polarity either side of a membrane |
| WO2011147557A1 (en) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Uhde Gmbh | Electrode for electrolysis cells |
| EP4053307A1 (en) | 2021-03-01 | 2022-09-07 | thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA | Electrolysis cell, electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and use of an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19816334A1 (en) * | 1998-04-11 | 1999-10-14 | Krupp Uhde Gmbh | Electrolysis apparatus for the production of halogen gases |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0095039B1 (en) * | 1982-05-26 | 1988-12-28 | Uhde GmbH | Membrane-electrolysis cell |
| US5114547A (en) * | 1989-07-14 | 1992-05-19 | Permascand Ab | Electrode |
-
1994
- 1994-04-29 DE DE19944415146 patent/DE4415146C2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0095039B1 (en) * | 1982-05-26 | 1988-12-28 | Uhde GmbH | Membrane-electrolysis cell |
| US5114547A (en) * | 1989-07-14 | 1992-05-19 | Permascand Ab | Electrode |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT1590U1 (en) * | 1996-10-17 | 1997-08-25 | Maitron Gmbh | ELECTRODE ARRANGEMENT |
| CN103498168B (en) * | 2005-02-11 | 2016-08-10 | 乌德诺拉股份公司 | Electrode for electrolyzer |
| DE102005006555A1 (en) * | 2005-02-11 | 2006-08-17 | Uhdenora S.P.A. | Electrode for electrolysis cells |
| WO2006084745A3 (en) * | 2005-02-11 | 2007-02-01 | Uhdenora Spa | Electrode for electrolytic cell |
| US7785453B2 (en) | 2005-02-11 | 2010-08-31 | Uhdenora S.P.A. | Electrode for electrolytic cell |
| KR101248793B1 (en) | 2005-02-11 | 2013-04-03 | 유데노라 에스.피.에이. | Electrode for electrolytic cell |
| WO2006084745A2 (en) * | 2005-02-11 | 2006-08-17 | Uhdenora S.P.A. | Electrode for electrolytic cell |
| DE102006055709B3 (en) * | 2006-11-23 | 2008-02-07 | Uhdenora S.P.A. | Measuring cell for electrodes and electrode coating has two chambers with chambers of opposite polarity either side of a membrane |
| WO2011147557A1 (en) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Uhde Gmbh | Electrode for electrolysis cells |
| DE102010021833A1 (en) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Uhde Gmbh | Electrode for electrolysis cell |
| US11162178B2 (en) | 2010-05-28 | 2021-11-02 | Uhdenora S.P.A. | Electrode for electrolysis cells |
| EP4053307A1 (en) | 2021-03-01 | 2022-09-07 | thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA | Electrolysis cell, electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and use of an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis |
| WO2022184467A1 (en) | 2021-03-01 | 2022-09-09 | Thyssenkrupp Nucera Ag & Co. Kgaa. | Electrolysis cell, electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and use of an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4415146C2 (en) | 1997-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2616614C2 (en) | Electrolysis device | |
| DE69015518T2 (en) | Electrode for electrolysis. | |
| DE2251660A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGHLY PURE ALKALIMETAL HYDROXIDE IN AN ELECTROLYTIC CELL | |
| DE4306889C1 (en) | Electrode arrangement for gas-forming electrolytic processes in membrane cells and their use | |
| DE69019192T2 (en) | Electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and anode. | |
| DE3420483A1 (en) | BIPOLAR ELECTROLYSIS WITH GAS DIFFUSION CATHODE | |
| DE69916595T2 (en) | Electrolysis cell with a bipolar ion exchange membrane | |
| DE102005006555A1 (en) | Electrode for electrolysis cells | |
| DE3519573A1 (en) | ELECTRODE FOR MEMBRANE ELECTROLYSIS | |
| DE2800205A1 (en) | ELECTROLYTIC CELL WITH A MEMBRANE | |
| DE4415146A1 (en) | Special shaped electrodes avoiding gas build up in electrolytic processes | |
| EP0102099B1 (en) | Vertical electrode plate for gas-forming electrolyzers | |
| EP0274138B1 (en) | Electrode arrangement for an electrolyser producing a gas, featuring vertically disposed electrode plates | |
| EP0051764B1 (en) | Hydrochloric-acid electrolytic cell for the manufacture of chlorine and hydrogen | |
| EP0097991B1 (en) | Membrane-electrolysis cell with vertically arranged electrodes | |
| DE19740673C2 (en) | Electrolysis apparatus | |
| DE2828621C2 (en) | ||
| DE2510396C3 (en) | Process for the electrolysis of aqueous sodium chloride solutions | |
| DE2845832A1 (en) | DEVICE FOR DIAPHRAGMA ELECTROLYSIS | |
| DE3808495C2 (en) | ||
| EP1061158B1 (en) | Parallel operating of amalgam and membrane electrolytic cells | |
| EP0241633B1 (en) | Process for the electrolysis of alkali chloride solutions | |
| DE2753885A1 (en) | ELECTROLYTIC CELL | |
| DE2003885B2 (en) | Electrolytic cell | |
| DE2709093A1 (en) | ELECTRODE FOR THE GENERATION OF A GAS IN A CELL WITH A MEMBRANE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KRUPP UHDE GMBH, 44141 DORTMUND, DE |
|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: UHDENORA S.P.A., MAILAND/MILANO, IT |
|
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE MEINKE, DABRINGHAUS UND |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |