DE68928338T2 - Zelle und Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Zelle vom Typ flüssig-gasförmig - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf elektrochemische Zellen zur Reaktion eines flüssigen Elektrolyts mit einem Gas, wobei jede Zelleneinheit eine poröse, selbstentwässernde Elektrode hat.
• Elektrolytische Füllkörperbettzellen sind von Oloman et al, U.S. 3,969,201 und U.S. 4,118,305, bekannt. Verbesserungen dieser Zellen sind durch McIntyre et al in U.S. 4,406,758, U.S. 4,431,494, U.S. 4,445,986, U.S. 4,511,441 und U.S. 4,457,953 offenbart worden. Diese elektrolytischen Füllkörperbettzellen sind für die Produktion alkalischer Lösungen von Wasserstoffperoxid besonders brauchbar.
• Unter bekannten Bleichmitteln wird gegenwärtig zunehmend von Wasserstoffperoxid Gebrauch gemacht, besonders zum Bleichen oder Aufhellen solcher Materialien wie Textilien oder Papierzellstoff. Wasserstoffperoxid bietet gegenüber anderen Bleichmitteln, besonders Chlor und seinen Verbindungen, den großen Vorteil, daß es die Fasern des zu behandelnden Materials infolge seiner milden Wirkung viel weniger angreift und ein besseres Finish erzielt.
• Wasserstoffperoxid wird zum Bleichen generell in Form einer stabilisierten alkalischen Lösung mit niedriger Peroxidkonzentration verwendet, wobei das Gewichtsverhältnis von Alkali, d.h. von NaOH zu Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;), generell ca. 0,5 zu ca. 2,0 beträgt. Die Wirkung von Wasserstoffperoxid beim Bleichen besteht hauptsächlich darin, daß die natürlichen Farbstoffe durch Oxydation zerstört oder entfärbt oder in Lösung gebracht werden. Obgleich nur wenige Studien über den Mechanismus dieser Reaktionen angestellt worden sind, wird generell angenommen, daß das Perhydroxylion HOO&supmin; für das Bleichen verantwortlich ist.
• Die heutigen Bleichlösungen, die auf Wasserstoffperoxid basieren, weisen mit Hinsicht auf andere herkömmliche Bleich lösungen (besonders Lösungen auf Basis von Hypochlorit) den großen Nachteil auf, daß sie verhältnismäßig teuer sind. Ihre ausgedehnte Verwendung richtet sich weitgehend nach wirtschaftlichen Überiegungen, besonders wenn große Mengen geringwertigen Materials, wie z.B. Papierzellstoff, behandelt werden sollen. Bleichlösungen werden heutzutage fast immer durch einfaches Auflösen und Verdünnen zubereitet, wobei mit im Handel erhältlichen Chemikalien angesetzt wird. Im Handel erhältliches Wasserstoffperoxid ist eine besonders kostspielige Substanz, da es nur in einer kleinen Anzahl von großen Industriebetrieben erzeugt wird und deshalb für Lager- und Transportzwecke stark konzentriert werden muß, ehe es ausgeliefert wird. Es besteht zur Zeit ein Bedarf danach, das im Handel erhältliche hochkonzentrierte Wasserstoffperoxid durch Herstellungsmethoden vor Ort zu ersetzen, damit schwache Lösungen von Wasserstoffperoxid direkt erzeugt werden können, um Bleichkosten zu reduzieren. Bis heute hat sich eine wirtschaftlich zufriedenstellende Methode jedoch noch nicht eingestellt.
• Wasserstoffperoxid wird nicht nur für Bleichzwecke, sondern zunehmend auch für viele andere Verfahren benutzt, insbesondere im Umweltschutzbereich. Aber die für diesen Behandlungszweck verwendeten Lösungen werden ebenfalls fast immer aus hochkonzentriertem Wasserstoffperoxid hergestellt, und zwar mit den gleichen Nachteilen, die vorstehend angegeben wurden.
• In Grangaard, U.S. 3,607,687, U.S. 3,462,351, U.S. 3,507,769 und U.S. 3,592,749, werden elektrolytische Zellen zur Produktion von Wasserstoffperoxid offenbart, in welchen das Peroxid im Katodenraum der Zelle erzeugt wird, die eine depolarisierte Katode unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases aufweist. Die in den vorstehend bezeichneten Patenten von Oloman et al und Mclntyre et al offenbarten elektrochemischen Zellen sind Verbesserungen von Grangaards Zellen, und zwar teilweise infolge der Verwendung des in U.S. 4,457,953 offenbarten neuartigen Elektrodenmaterials, in welchem eine Methode zur Produktion von beschichteten Teilchen zur Verwendung in einer als Füllkörperbettelektrode ausgeführten elektrochemischen Zelle offenbart ist.
• Die elektrochemische Zelle der Erfindung und eine Betriebsmethode besagter Zelle sind besonders zur Produktion eines wäßrigen, alkalischen Wasserstoffperoxids geeignet. In besagter Zelle wird eine poröse, selbstentwässernde Gasdiffusionselektrode benutzt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Zelle so angeordnet, daß die Gasdiffusionselektrode und die Gegenelektrode durch einen ein- oder mehrschichtigen Zellenseparator oder ein ein- oder mehrschichtiges Diaphragma getrennt sind, das generell ein flüssigkeitsdurchlässiger Separator sein kann. Solche Diaphragmen weisen vorzugsweise eine Mehrzahl von Schichten einer mikroporösen Polymerfolie auf. Das Diaphragma weist'am besten einen Verbundstoff aus mehreren oder veränderlichen Schichten eines Verb undstoffs auf, der eine mikroporöse Polyolefinfolie und einen Trägerstoff umfaßt, um eine wesentlich gleichmäßige Elektrolytdurchflußrate durch besagtes Diaphragma in besagte poröse, seibstentwässernde Elektrode zu erzielen. Die elektrochemische Zelle und das elektrochemische Verfahren für den Betrieb besagter Zelle bieten eine höhere Stromausbeute.
• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Produktion von Wasserstoffperoxid in einer elektrolytischen Zelle geboten, die eine wäßrige, alkalische Lösung einer jonisierbaren Verbindung als Anolyt enthält, indem besagter Anolyt mit einem sauerstoffhaltigen Gas zur Reaktion gebracht wird, wobei besagte Zelle Elektroden hat, die mindestens eine poröse und seibstentwässernde Katode und mindestens eine Anode umfassen, die durch einen porösen Zellenseparator voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß besagter flüssiger Anolyt elektrolysiert wird, indem gleichzeitig:
• (A) ein Volumenstrom des besagten Anolyts regelbar durch besagten Zellenseparator in besagte poröse und selbstentwässernde Katode fließt und
• (B) besagtes sauerstoffhaltiges Gas in einer Beimischung mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die Wasser oder einen wäßrigen Elektrolyt umfaßt, direkt in besagte poröse und selbstentwässernde Katode regelbar fließt.
• Es ist festgestellt worden, wie in EP-A- 0216428 und EP-A- 0248433 offenbart ist, daß eine selbstentwässernde Füllkörperbettkatode, um eine alkalische Wasserstoffperoxidlösung in einer elektrochemischen Zelle mit maximaler Produktivität zu erzeugen, durch ein elektrolytporöses Diaphragma mit einem flüssigen Anolyt versorgt werden muß, dessen Durchflußrate über das poröse Diaphragma wesentlich gleichbleibend ist, ohne daß diese in Abhängigkeit von der Elektrolythöhe merklich schwankt.
• Poröse Zellenseparatoren für elektrolytische Füllkörperbettzellen haben, wie es in den oben angeführten Patenten von McIntyre et all offenbart wird, eine beträchtliche Variation der Durchflußrate an der Zellenbasis (die der gesamten Elektrolythöhe ausgesetzt ist) ermöglicht, die merklich schneller als die Durchflußrate in der Mitte oder am Kopf der Zelle ist, wo das Diaphragma einem niedrigeren Kopfd ruck ausgesetzt ist. Diese Variation der Durchflußrate hat einen niedrigeren Wirkungsgrad der Zelle veranlaßt. Eine Reduktion der gesamten Durchflußrate durch solche Zelldiaphragmen hat zur Folge, daß zu wenig flüssiger Elektrolyt durch das poröse Diaphragma in die Katode gelangt, wo das Diaphragma einer minimalen Elektrolythöhe ausgesetzt ist. Wenn eine reduzierte Menge Elektrolyt durch das poröse Diaphragma in die Katode läuft, wird die Zellenspannung außerdem erhöht. Wenn die durch das poröse Diaphragma laufende Menge von flüssigem Elektrolyt übermäßig ist, wird die Füllbettkatode überflutet, und die depolarisierende Wirkung des sauerstoffhaltigen Gases, das der Füllbettkatode zugeführt wird, wird demzufolge reduziert.
• Die Zelle der vorliegenden Erfindung bietet, wenn sie zur Produktion eines wäßrigen, alkalischen Wasserstoffperoxids verwendet wird, eine höhere Stromausbeute und ein niedrigeres Verhältnis von NaOH zu H&sub2;O&sub2; als Elektrolyseprodukte an der Katode der Zelle. Diese beiden Verbesserungen bedeuten, daß die Kosten des Produkts infolge des geringeren Vebrauchs von Strom und Alkali niedriger sind. Ein unerwarteter Vorteil der erfindungsgemäßen Zelle ist die Verwendung einer wäßrigen Flüssigkeit, die der Katode der Zelle zum Ausgleich der ungleichmäßigen Elektrolytströmung durch das Zelldiaphragma, wenn nur ein einschichtiges Zelldiaphragma verwendet wird, hinzugegeben wird. Auf diese Weise kann einem Mangelzustand an jenem Teil der porösen Katode, der einer geringen oder keiner Elektrolythöhe ausgesetzt ist, vorgebeugt werden, indem Wasser oder eine andere wäßrige Flüssigkeit zusammen mit dem reaktiven Gas, das der katode zugeführt wird, hinzugefügt werden.
• Die Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, wie folgt:
• Abb. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, die eine Vorrichtung zur Produktion von alkalischem Wasserstoffperoxid unter Verwendung einer einpoligen elektrolytischen Zelle zeigt, wobei diese Zelle einen Anolyt, ein mikroporäses Polyolefindiaphragma und eine poröse und selbstentwässernde Füllbettelektrode hat.
• Abb. 2 ist eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, die eine Vorrichtung zur Produktion von alkalischem Wasserstoffperoxid unter Verwendung einer bipolaren elektrolytischen Zelle zeigt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Abb. 1 veranschaulicht ist, weist eine schematisch dargestellte Vorrichtung 30 zur Produktion eines wäßrigen, alkalischen Wasserstoffperoxids durch Elektrolyse einer Natriumhydroxidlösung auf.
• Die Vorrichtung umfaßt generell einen Zellenbehälter 10, eine Anode 12, eine poröse, selbstentwässernde Katode 16, ein mehrschichtiges, mikroporöses Polyolefinfolien- Diaphragma 18 und einen Stromverteiler 14. Der Stromverteiler 14 ist an einer Seite der Katode 16 angeordnet, die jener Seite der Katode gegenüberliegt, die das Diaphragma berührt. Ein Einlaß 20 ist vorgesehen, um ein sauerstoffhaltiges Gas zusammen mit einer wäßrigen Flüssigkeit hinzuzufügen, und über Auslaß 22 werden verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas und eine wäßrige, alkalische Lösung von Wasserstoffperoxid abgezogen. Das verbrauchte sauerstoffhaltige Gas kann nach Konzentration durch Einlaß 20 rezirkuliert werden. Die Vorrichtung wird durch eine externe Stromquelle 24 versorgt, die mittels Leitungen 26 und 28 mit Anode 12 bzw. Stromverteiler 14 verbunden ist, um das sauerstoffhaltige Gas, das durch Einlaß 20 zugeführt wird, zur Reduktion in der porösen Füllbettkatode 16 zwecks Erzeugung von OE&supmin;- und O&sub2;H-Ionen zu veranlassen, sobald der alkalische Elektrolyt 32 (im Volumenstrom) durch Diaphragma 18 in die Füllbettkatode 16 fließt.
• Abb. 2 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer Zellenvorrichtung 30 zur Erzeugung von Wasserstoffperoxid unter Verwendung einer bipolaren elektrolytischen Zelle mit einem Anodenraum, die einen wäßrigen, alkalischen Anolyt 32, eine poröse, seibstentwässernde Katode 16, einen Stromverteiler 14 und ein mehrschichtiges, mikroporöses Polyolefinfolien-Diaphragma 18 aufweist, das einen Volumenstrom des wäßrigen, alkalischen Anolyts in die poröse Füllbettkatode 16 gestattet. Der Stromverteiler 14 befindet sich an einer Seite der Katode 16, die jener Seite der Katode gegenüberliegt, die das Diaphragma berührt. Jede Zelleneinheit weist sowohl einen Einlaß 20 für die Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases zusammen mit einer wäßrigen Flüssigkeit in die poröse Füllbettkatode 16, als auch einen Auslaß 22 auf, um verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas und ein wäßriges alkalisches Wasserstoffperoxid abzuziehen, das das Elektrolyseprodukt an der Katode ist.
• Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Zellenvorrichtung, d.h. sowohl der monoals auch der bipolaren elektrolytischen Zelle zur Erzeugung von wäßrigem, alkalischem Wasserstoffperoxid, fließt der wäßrige, alkalische Anolyt im Volumenstrom durch das mehrschichtige Diaphragma in die porose, selbstentwässernde Katode. Die flüssige Elektrolytströmung über das flüssigkeitsdurchlässige Diaphragma ist verhältnismäßig gleichmäßig, da mehrere Schichten des Diaphragmamaterials verwendet werden. Die poröse, seibstentwässernde Katode 16 ist elektrisch leitfähig und steht in Kontakt mit einem Stromverteiler und Kontakten auf der gegenüberliegenden Seite des flüssigkeitsdurchlässigen Diaphragmas 18. In Betrieb wird der Katode ein sauerstoffhaltiges Gas zusammen mit einer wäßrigen Flüssigkeit zugeführt. Das Elektrolyseprodukt, d.h. das wäßrige, alkalische Wasserstoffperoxid, wird durch Auslaß 22 an der Basis der porösen, selbstentwässernden Katode 16 abgelassen.
• Infolge der Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases zusammen mit einer wäßrigen Flüssigkeit, wie Wasser oder einer wäßrigen Elektrolytlösung einer Säure oder Base oder ihrer Salze, d.h. Natriumhydroxid, Natriumsulfat oder Schwefelsäure, an die poröse, selbstentwässernde Katode tritt in dem an der Katode erzeugten Elektrolyseprodukt unerwartet eine höhere Stromausbeute und eine Reduktion in dem Verhältnis von Natriumhydroxid zu Wasserstoffperoxid auf.
• Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann durch das Design der Zelle eine vertikale Stapelung der einzelnen Einheiten der bipolaren elektrolytischen Zelle erzielt werden, indem Rahmenkomponenten verwendet werden, die mehrere, vertikal gestapelte Zellen aufnehmen können, um so eine integrale Einheit zu bilden. Dieses Zellen-Design eignet sich zur Verwendung mit einem einschichtigen Zelldiaphragma. Die gleichen Einheiten können ebenfalls in der üblichen, horizontalen Richtung gestapelt werden, die filterpressartige, bipolare, elektrochemische Zellen entsprechend dem Stand der Technik kennzeichnet. Bei der Erzeugung einer alkalischen, wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid durch Elektrolyse wird einer porösen, selbstentwässernden Katode ein sauerstoffhaltiges Gas zusammen mit einer wäßrigen Flüssigkeit zugeführt. Das zur Erzeugung eines wäßrigen, alkalischen Wasserstoffperoxids verwendete Diaphragma weist generell eine mikroporöse Polymerfolie in einer einzigen Schicht oder einer Mehrzahl von Schichten auf. Das Diaphragma umfaßt vorzugsweise eine einzige Schicht oder mehrfache oder veränderliche Schichten (1.) einer mikroporösen Polyolefinfolie oder (2.) einen mit mehrfachen oder veränderlichen Schichten besagter Polyolefinfolie laminierten Trägerstoff, der dem Abbau widersteht, wenn er dem Elektrolyt ausgesetzt ist.
• In der folgenden Beschreibung wird eine elektrochemische Reaktion zur Produktion einer alkalischen Wasserstoffperoxid lösung beschrieben, die für einen elektrochemischen Prozeß unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines bipolaren Elektrolysers kennzeichnend ist. Der Prozeß wird durch Elektrolyse einer wäßrigen Lösung, die als flüssigen Elektrolyt ein Alkalimetallhydroxid aufweist, vorgenommen. Die elektrolytische Zelle hat einen Anolytraum, einen ein- oder mehrschichtigen, flüssigkeitsdurchlässigen Zellenseparator, eine poröse Füllbettkatode und einen Stromverteiler. Der Zellenseparator und Stromverteiler sind in Kontakt mit gegenüberliegenden Seiten der porösen Füllbettkatode. Die Seite des Stromverteilers, die gegenüber der in Kontakt mit der Katode befindlichen Seite liegt, ist positiv geladen, und die Seite der porösen Füllbettkatode, die in Kontakt mit dem Stromverteiler ist, ist negativ geladen; wobei der die poröse Füllbettkatode und den Stromverteiler umfassende Elektrodenaufbau die bipolare Elektrode der Zelle bildet. Eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid und ein Alkalimetallhydroxid werden von dem Unterteil der bipolaren Elektrode als Elektrolyseprodukt wiedergewonnen. Ein sauerstoffhaltiges Gas, wie Luft, wird zusammen mit Wasser oder einem wäßrigen Elektrolyt veranlaßt, in mindestens Teil der porösen, seibstentwässernden Katode zu fließen. Gleichzeitig wird eine regelbare Elektrolytströmung von dem Anolytraum der Zelle in die selbstentwässernde Katode der Zelle, vorzugsweise durch ein mehrschichtiges, flüssigelektrolytdurchlässiges, mikroporöses Polymerfoliendiaphragma, mit einer Durchflußrate veranlaßt, die der Entwässerungsrate besagter Katode ungefähr gleich ist. Die Elektrolyt-Durchflußrate durch besagtes Diaphragma wird durch den Differenzdruck auf besagtem Diaphragma bestimmt. An der Katodenseite des Diaphragma kann der Druck dem atmosphärischen oder einem höheren Druck entsprechen, weil ein Gas veranlaßt wird, unter Druck in einer Beimischung mit Wasser oder einem wäßrigen Elektrolyt in ein Katodenbett zu fließen, das ein Füllbett aus losen, leitfähigen Teilchen, wie z.B. Graphit, aufweist. Der Druck an der Katodenseite des Diaphragmas kann ferner unter dem atmosphärischen Druck liegen, wenn das der Katode zugeführte Gas unter Teilvakuum entzogen wird. Der Druck auf das Diaphragma kann durch Änderung der Elektrolythöhe im Anolytraum geändert werden. Als Anolythöhe wird in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen die Gesamtsäule bezeichnet, wie sie durch Messung von der Sohle des Diaphragmas bis zur Oberfläche der Anolytflüssigkeii bestimmt wird. Der effektive Druck, der die Anolytströmung durch das Zelldiaphragma veranlaßt, entspricht also dem Kopfdruck des Anolyts abzüglich des Drucks, der auf die Seite des besagten Diaphragmas mit der bipolaren Elektrode durch das Gas und Wasser oder einen wäßrigen Flüssigelektrolyt ausgeübt wird, der der bipolaren Elektrode der Zelle zugeführt wird.
• Der poröse, seibstentwässernde Katodenabschnitt der bipolaren Elektrode ist in Richtung des Stromflusses generell ca. 0,1 bis ca. 2,0 cm dick. Die Katode weist vorzugsweise eine poröse (Sinter-)Festbettmatrix, sowie ein Bett von losen Teilchen auf, wobei besagte Elektrode ausreichend große Poren in genögender Anzahl hat, damit sowohl Gas als auch Flüssigkeit durchfließen können. Die Katode weist generell Teilchen eines leitfähigen Materials auf, das ferner ein guter Elektrokatalysator sein kann, um die Reaktion zu ermöglichen. Hinsichtlich der Reduktion von Sauerstoff zu Wasserstoffperoxid ist festgestellt worden, daß Graphitteilchen mit einer Beschichtung von Kohlenstoff und Polytetrafluoräthylen als Bindemittel zur Bildung der Katodenmasse geeignet sind, da das Graphitsubstrat billig und leitfähig ist, sowie keine Sonderbehandlung benötigt. Für andere Reaktionen können unbeschichteter Graphit oder andere Formen von Kohlenstoff- oder Wolframkarbidsubstraten, sowie gewisse Metalle wie Platin und Iridium, oder Metalloxide wie Blei- oder Mangandioxid als Beschichtung eines leitfähigen oder nichtleitenden Substrats verwendet werden. Die Graphitteuchen haben kennzeichnend Durchmesser im Bereich von ca. 0,005 bis ca. 0,5 cm und einen Mindestdurchmesser von ca. 30 bis 50 Mikron. Es ist das Bett von Teilchen, das als Katodenabschnitt der bipolaren Elektrode funktioniert.
• Die selbstentwässernde Katode wird generell durch einen Stromverteiler mit Katodenkontakt mit Strom versorgt, wobei dieser Stromverteiler ein Metallsieb oder - blech sein kann, das generell aus jedwedem elektrisch leitfähigen Metall, aber vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder Nickel angefertigt werden kann. Der Stromverteiler berührt die Katode vorzugsweise an der größten Seite, die gegenüber jener Seite liegt, die in Kontakt mit dem Diaphragma steht, das flüssigkeitsdurchlässig seinkann.
• Während des Betriebs der Zelle wird der Katode ein Elektrolyt durch das flüssigkeitsdurchlässige Diaphragma und gleichzeitig eine wäßrige Flüssigkeit, wie Wasser oder ein Elektrolyt, zusammen mit einem sauerstoffhaltigen Gas zugeführt. Indem der Stromverteiler auf einer gegenüberliegenden Seite der porösen, seibstentwässernden Katode anstatt an der gleichen Seite angeordnet wird, die das Zelldiaphragma berührt, wird eine bessere Strömung in die Katode erzielt. Darüberhinaus wird die Aufsaugtendenz vermieden, die sich herausstellt, wenn sich der Stromverteiler an der Elektrolytseite der Katode befindet.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der bipolaren elektrochemischen Zelle weist jede einzelne Zelleneinheit ein poröses, flüssigkeitsdurchlässiges Diaphragma zur Trennung eines Anolyt- und eines Katolytraums auf, die jeweils eine Anode bzw. eine Katode der Zelleneinheit aufweisen. Das Zelldiaphragma ist generell so angeordnet, um eine Seite der porösen, selbstentwässernden Katode zu berühren.
• Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Zellenseparator ein flüssigkeitsdurchlässiges, einschichtiges Diaphragma, ein flüssigkeitsdurchlässiger Diaphragmaaufbau aus einem mehrschichtigen, mikroporösen Polymerfolien Diaphragmamaterial oder ein flüssigkeitsdurchlässiger Verbundstoff aus einem elektrolytresistenten Trägerstoff und einer mikroporösen Polymerfohe sein. Der Trägerstoff kann auf besagte Folie laminiert werden und ein gewebter oder nichtgewebter Stoff sein, der aus der Gruppe gewählt wird, die Asbest, Polyolefine, fluorierte Polyolefine, Polyamide, Polyester und Mischungen dieser umfaßt. Besagter Trägerstoff ist vorzugsweise von einem Polymer abgeleitet, das aus der Gruppe gewählt wird, die Polyäthylen, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, fluoriertes Äthylenpropylen, Polytrifluorchloräthylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Mischungen dieser umfaßt. Zur Zubereitung einer alkalischen, wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid wird die Verwendung eines Verbundstoffs vorgezogen, der eine mikroporöse Polyolefinfolie zusammen mit einer gewebten oder nichtgewebten Trägerstoffiage aus Polypropylen aufweist. Alternativ kann jeder andere Trägerstoff aus Polyolefin, fluoriertem Polyolefin, Polyamid oder Polyester oder aus Mischungen dieser verwendet werden, und jedes dieser Materialien kann zur Herstellung des Trägerstoffs in Kombination mit Asbest verwendet werden. Es ist nicht erforderlich, daß die multiplen Schichten des Diaphragmas gleichmäßig zusammengehalten werden. Die Diaphragmaschichten werden an ihren peripheren Teilen oder anderweitig jedoch gegen die Rahmenelemente der elektrolytischen Zelle gehalten. Es ist festgestellt worden, daß multiple Diaphragmaschichten aus zwei bis ca. vier Lagen der besagten mikroporösen Folie oder des besagten mikroporösen Verbundstoffs nützlich sind, um die schwankende Elektrolytströmung durch das Zelldiaphragma über den gewöhnlichen und praktischen Elektrolythöhenbereich von ca. 0,5 Fuß bis zu ca. 10 Fuß, vorzugsweise von ca. 0,5 Fuß bis zu ca. 4 Fuß, zu reduzieren. Verglichen mit Abschnitten des Diaphragmaaufbaus, die einer geringfügigen oder keiner Säule des Elektrolyts ausgesetzt sind, leiten Abschnitte des mehrschichtigen Diaphragmaaufbaus, die der vollen Höhe des Elektrolyts ausgesetzt sind, im wesentlichen die gleiche Elektrolytmenge an die Katode weiter.
• Es ist als ein alternatives Mittel zur Produktion eines nützlichen, mehrschichtigen, flüssigkeitsdurchlässigen Diaphragmas als wünschenswert festgestellt worden, einen Zelldiaphragmaaufbau mit veränderlichen Schichten des gekennzeichneten mikroporösen Folien- oder Verbundstoff-Diaphragmamaterials anzufertigen. Es ist deshalb zweckdienlich, ein oder zwei Schichten der gekennzeichneten porösen Polymerfolie oder des gekennzeichneten porösen Verbundmaterials in den Bereichen des Diaphragmaaufbaus zu verwenden, die einem verhältnismäßig niedrigen Druck ausgesetzt sind, weil sie sich nahe der Oberfläche des Elektrolytkörpers befinden, während zwei bis sechs Schichten der gekennzeichneten porösen Polymerfolie oder des gekennzeichneten porösen Verbundmaterials in solchen Bereichen des Diaphragmaaufbaus verwendet werden, die durch den Elektrolyt unter mäßigen bis hohen Druck gesetzt werden. Eine bevorzugte Konstruktion ist, zwei Schichten der gekennzeichneten Folie oder des porösen Verbundstoffs im oberen Abschnitt und drei Schichten des besagten Verbundstoffs im unteren Abschnitt besagten Diaphragmaaufbaus anzuordnen.
• Die ein- oder mehrschichtige, mikro poröse Polymerfohe oder das ein- oder mehrschichtige, flüssigkeitsdurchlässige Verbunddiaphragma wird in der elektrochemischen Zelle vorzugsweise vertikal angeordnet und als hydrophil gekennzeichnet, nachdem es während seiner Anfertigung mit einem Netzmittel behandelt worden ist. Der Folienabschnitt des Verbundstoffs hat bei einer Dicke von 25,4 µm (1 mil) eine Porosität von ca. 38 % bis ca. 45 % und eine effektive Porengröße von ca. 0,02 bis ca. 0,04 Mikrometer. Ein bevorzugtes Verbunddiaphragma weist eine 25,4 pm (1 mil) dicke, mikroporöse Polyolefinfolie auf, die auf einen nichtgewebten Polypropylenstoff mit einer Dicke von insgesamt 127 µm (5 mil) laminiert ist. Solche Verbundstoffe aus porösem Material werden von der Celanese Corporation unter dem Warenzeichen CELGARD (R) angeboten. Die Elektrolytströmung durch das Diaphragma, ob wie oben beschrieben ein ein- oder mehrschichtiges Diaphragma, beträgt generell ca. 0,01 bis ca. 5, vorzugsweise ca. 0,03 bis ca. 0,3 und am besten ca. 0,05 bis ca. 0,15 Milliliter pro Minute pro Diaphragma-Quadratzoll. Die über atmosphärischem Druck an der Katodenseite des Diaphragmas funktionierenden Zellen würden bei den gleichen Anolytsäulenhöhen reduzierte Durchflußraten haben, da die Elektrolytströmung über das Diaphragma durch den Differenzdruck bestimmt wird.
• Die erfindungsgemäße Zelle wird generell dadurch betrieben, indem der Katode vollständig Wasser, eine andere wäßrige Flüssigkeit oder ein wäßriger Elektrolyt in Kombination mit einem reaktiven Gas im Bereich von ca. 0,1 bis ca. 10, vorzugsweise von ca. 0,4 bis ca. 3 und am besten von ca. 1,0 bis 2 Volumeneinheiten pro Zeiteinheit des an besagter Katode produzierten Zellprodukts zugegeben wird. Sofern das reaktive Gas ein sauerstoffhaltiges Gas ist, beträgt das Molverhältnis von Wasser zu Sauerstoff generell ca. 0,1 zu ca. 350, vorzugsweise ca. 1,6 zu ca. 300 und am besten ca. 10 zu ca. 50. Das sauerstoffhaltige Gas ist vorzugsweise Luft. Besagte wäßrige Flüssigkeit ist Wasser oder ein wäßriger Elektrolyt. Der Elektrolyt kann eine organische oder anorganische Säure, eine Base oder deren Salz aufweisen. Kennzeichnende organische Säuren sind Ameisen-, Essig- und Propionsäure. Kennzeichnende organische Basen sind aliphatische oder aromatische Amine wie Methylamin, Dimethylamin, Diäthylamin, n-Butylamin, Hexamethylendiamin. Kennzeichnende anorganische Säuren sind Chlorwasserstoff-, Schwefel- und Phosphorsäure Kennzeichnende anorganische Basen sind Natrium-, Kalium- und Ammoniumhydroxid. Salze der obigen anorganischen Säuren und Basen, wie Natriumsulfat, sind nützliche Elektrolytkomponenten.
• Die in US. Patenten Nr.4,118,305, 3,969,201 und 4,445,986 offenbarten seibstentwässernden Füllbettelektroden bestehen kennzeichnend aus Graphitteilchen, obwohl auch andere Formen von Kohlenstoff sowie gewisse Metalle verwendet werden können. Die für den Stand der Technik kennzeichnende Füllbettkatode weist eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Durchgängen auf, deren Durchmesser im Schnitt ausreichend groß sind, um die Katoden selbstentwässerungsfähig zu machen, d.h. die Schwerkraft hat auf einen in den Durchgängen befindlichen Elektrolyt eine größere Wirkung als der Kapillardruck. Der tatsächlich erforderliche Durchmesser richtet sich nach der. Oberflächenspannung, der Viskosität und nach anderen physikalischen Eigenschaften des in der Füllbettkatode befindlichen Elektrolyts. Die Durchgänge haben generell einen Mindestdurchmesser von ca. 30 bis ca. 50 Mikron, der Maximaldurchmesser ist dagegen nicht kritisch. Die seibstentwässernde Katode sollte nicht so dick sein, daß die ohmschen Verluste der Zelle öbermäßig erhöht werden. Es ist festgestellt worden, daß eine angemessene Dicke für eine Füllbettkatode generell ca. 0,03 Zoll (0,762 mm) bis ca. 1 Zoll (25,4 mm), vorzugsweise ca. 0,06 Zoll (0,1524 mm) bis ca. 0,5 Zoll (12,7 mm) beträgt. Die Füllbettkatode ist generell elektrisch leitfähig und wird aus solchen Materialien wie Graphit, Stahl, Eisen und Nickel angefertigt. Glas, verschiedene Kunststoffe und verschiedene Keramikmaterialien können in einer Beimischung mit leitfähigen Materialien verwendet werden. Die einzelnen Teilchen können auf ein Sieb oder eine andere geeignete Unterlage, das bzw. die nicht elektrisch leitfähig ist, gelegt werden, oder die Teilchen können gesintert oder auf andere Weise verbunden werden, obwohl keine dieser Alternativen für die zufriedenstellende Operation einer nützlichen, selbstentwässernden Füllbettkatode erforderlich ist.
• U.S. Patent Nr.4,457,953 offenbart ein besseres Material, das bei der Bildung der selbstentwässernden Füllbettkatode mit einem Partikelsubstrat nützlich ist, welches zumindest teilweise mit einer Beimischung aus einem Bindemittel und einem elektrochemisch aktiven, elektrisch leitfähigen Katalysator beschichtet ist. Das Substrat wird kennzeichnend aus einem elektrisch leitfähigen oder nichtleitfähigen Material mit einer Teilchengröße von unter ca. 0,3 mm bis 2,5 cm oder mehr gebildet. Das Substrat muß mit Hinsicht auf den Elektrolyt oder die Produkte des Elektrolyseprozesses, in welchem das Teilchen verwendet wird, nicht unbedingt inert sein, obwohl es vorzugsweise chemisch inert ist, da die Beschichtung, mit dem das Partikelsubstrat versehen wird, die Substratteilchen nicht völlig bedecken muß, um das Teilchen als eine geeignete Komponente einer Füllbettkatode verwenden zu können. Die Beschichtung des Partikelsubstrats ist kennzeichnend eine Mischung aus einem Bindemittel und einem elektrochemisch aktiven, elektrisch leitfähigen Katalysator. Verschiedene Beispiele des Bindemittels und Katalysators werden ebenfalls in U.S. 4,457,953 offenbart.
• Stabilisiermittel; die dem Elektrolyt einer elektrolytischen Zelle zur Produktion von Wasserstoffperoxid zugesetzt werden können, werden in U.S. Patent Nr.4,431,494 offenbart. Solche Stabilisiermittel weisen Verbindungen auf, die Chelate mit Verunreinigungen bilden, die sich als Katalysatoren für die Zersetzung des in der Zelle erzeugten Wasserstoffperoxids herausgestellt haben. Spezifische Stabilisiermittel sind u.a. Alkalimetalisalze von Äthylendiamintetraessigsäure, Stannaten, Phosphaten, Alkalimetallsilikaten und 8-Hydroxychinolin.
• Die Anolytflüssigkeit ist kennzeichnend für eine wäßrige Lösung, die ca. 15 bis ca. 100 g/l Alkalimetallhydroxid, nämlich Natriumhydroxid, enthält. Die Katolytflüssigkeit, die von einer elektrolytischen Zelle nach dem Stand der Technik wiedergewonnen wird, kann ca. 0,5 bis 8 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxid und 15 bis 200 g/l Natriumhydroxid enthalten. Dieses Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zelle bietet eine höheres Verhältnis von Wasserstoffperoxid zu Natriumhydroxid. Die von der erfindungsgemäßen Zelle wiedergewonnene Flüssigkeit enthält ca. 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxid und 10 bis 100 g/l Natriumhydroxid.
• Das Anoden-Standardmaterial für gewerblich erhältliche Wasserelektrolyser war Nickel oder rostfreier Stahl, und zwar wegen der guten chemischen Stabilität in dem normalerweise verwendeten alkalischen Elektrolyt, der eine Konzentration von Alkalimetallhydroxid im Bereich von 15 bis 30 Gewichtsprozent aufweisen kann. Während der Betriebslebensdauer der Nickelelektrode nimmt die Überspannung zur Sauerstoffentwicklung zu, wodurch die Ausbeute reduziert wird, was durch niedrige Pegel der Stromdichte im Betrieb angezeigt wird. In kürzlichen Jahren wurde zunehmend angestrebt, die Sauerstoff-Überspannungskennzeichen von Anoden elektrolytischer Zellen zu verbessern, und zwar besonders jener Anoden, die zur Elektrolyse von Wasser oder zur Produktion von Wasserstoffperoxid eingesetzt werden, in welchem Fall ein stark alkalischer Anolyt verwendet wird, wie z.B. eine Mischung eines Alkalimetallhalogenids und eines Alkalimetallhydroxids.
• Das Problem der höheren Überspannung mit zunehmender Nutzung von Nickelanoden unter alkalischen Bedingungen ist durch die kürzliche Übernahme von dem Stand der Technik entsprechenden Beschichtungen auf elektrisch leitfähigen Substraten aus Edelmetallen aus Gruppe VIII der Tabelle des Periodensystems der Elemente gemindert worden. Die Verwendung von teuren Metallbeschichtungen, wie Rutheniumoxid, für die Produktion von Anoden zur Sauerstoffentwicklung ist jedoch insofern problematisch, als die Elektrodenbeschichtung in einem alkalischen Elektrolyt in Lösung geht. Jene Metalle, die, nachdem sie zur Beschichtung auf elektrisch leitfähigen Substraten aufgetragen worden sind, sich während der Sauerstoffentwicklung in stark alkalischen Anolyten nicht auflösen, werden generell durch einen Oxidfilm umhüllt gewesen sein und ihre Aktivität mit steigendem Einsatz einbüßen. Nachdem auf Elektroden solche Elektrodenkatalysatoren abgeschieden worden sind, wie die aus Nickel-Molybdän gemischte, dem Stand der Technik entsprechende Art, die nach Abscheidung aus einer homogenen Lösung ihrer Verbindungen durch Erwärmung in ihre Oxide zersetzt und danach einer reduzierenden Atmosphäre bei höherer Temperatur ausgesetzt wird, dann weisen sie im Vergleich mit den soweit offenbarten eine merklich verbesserte Überspannung auf. Dem Stand der Technik ist über nützliche elektrisch leitfähige Substrate zur Verwendung mit solchen Elektrodenkatalysator-Beschichtungen ferner zu entnehmen, daß es sich hierbei um verhältnismäßig billige Materialien, wie Nickel, Eisen, Kupfer, Titan und Legierungen dieser oder um andere metallischer Substanzen handelt, die mit einem dieser Materialien beschichtet sind.
• Die Rahmenkomponente der erfindungsgemäßen bipolaren Zelle kann aus Metall oder Kunststoff konstruiert sein. Die dem Stand der Technik entsprechende Konstruktion des Zellenrahmens hat von einer Bauweise aus schweren und/oder zylindrisch geformten Elementen Gebrauch gemacht. Dickwandige Konstruktionen, ob aus massiven, elektrolytbeständigen Metallen wie Titan und Nickel oder aus Stahl mit einer Auskleidung aus elektrolytbeständigem Metall, sind teuer und verbrauchen große Mengen an Metall.
• Frühere filterpressartige Zellen wurden mit schweren Kunststoffrahmen konstruiert. Für diese Zellen, die generell von bipolarer Art waren, wurde generell ein massives Blech oder eine Rückplatte zur Trennung zwischen den Zellen verwendet, wobei das Blech oder die Rückplatte integral mit dem Rahmen fabriziert wurde. Bipolare Zellen dieser Art entsprechen den hochentwickelten Grundsätzen der Filterpressenfabrikation. Die integrale Konstruktion der Rahmen-Rückplatte bot eine hervorragende Aussteifung der Rahmenstruktur. Die Rahmen dieser Zellen wurden aus Hartgummi, füllstoffhaltigem Polypropylen, Polyester-Glasfaser, Polyester oder jeglichem anderen Material geformt, das dem Umfeld der Zelle chemisch widerstehen konnte. Der Anodenrahmen wurde generell aus diesen Kunststoffmaterialien geformt, während der Katodenrahmen aus Stahl geformt wurde.
• Der Größe der filterpressartigen Zellen mit Kunststoffrahmen sind insofern Grenzen gesetzt, als äußerst große Gußformen sehr teuer sind und die schweren Kunststoffrahmen dazu neigen, sich zu verziehen, wenn die Rahmen den Betriebstemperaturen während des tatsächlichen Gebrauchs der Zelle ausgesetzt werden. Die in diesen Zellen verwendeten Kunststoffteile neigen zu einem hohen Ausdehnungskoeffizienten im Vergleich mit den Elektroden und anderen Metallteilen der Zelle. Verziehungen in der Zelle werden verursacht, wenn sich die Expansions- oder Kontraktions raten der verschiedenen Teile unterscheiden. Infolge dieser Mängel werden für die heutigen filterpressartigen, elektrolytischen Zellen deshalb generell Metallrahmen verwendet. Eine Metallrahmenkonstruktion bietet solche Vorteile wie hohe Festigkeit, kleine Querschnittsfläche der Bauelemente, Korrosionsbeständigkeit, Widerstand gegen Verzieh ungen und - mit Hinsicht auf den Ausdehnungskoeffizienten - Kompatibilität mit Metallelektrodenflächen. Die äußerst hohen Fabrikationskosten von Metallrahmen haben zu Kostensenkungsbestrebungen geführt, wie z.B. durch Verwendung von Kunststoffrahmen, die die von Metallrahmen gebotenen Vorteile, aber nicht die hohen Kosten haben.
• Eine kennzeichnende Rahmenkomponente des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der bipolaren Zelle kann im Gegensatz zu hohlen oder U- förmigen bzw. Profllrahmenelementen aus massiven Metall- oder Kunststoffrahmenelementen bestehen, die den Chemikalien widerstehen können, mit denen die Rahmenelemente im Betriebszustand der bipolaren elektrolytischen Zelle in Kontakt geraten. Die Rahmenkomponenten der bipolaren elektrolytischen Zelle können ferner aus U-förmigen bzw. Profilelementen gebildet werden, die die passende Form aufweisen, um in der Öffnung der Rahmenelemente ein verstärkendes Kernmaterial einfügen zu können.
• Die folgenden Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Aspekte der Erfindung, sollen ihren Geltungsbereich aber nicht einschränken. Insofern in dieser gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen keine anderslautenden Angaben gemacht werden, werden Temperatur in Grad Celsius, bzw. Teile, Prozentsätze und Verhältnisse auf Gewichtsbasis angegeben.
Beispiel 1.
• Eine elektrolytische Zelle wurde entsprechend der schematischen Darstellung in Abb. 1 konstruiert. Die Zelle war eine Einzelleneinheit mit einem Körper aus Polymethylmethakrylat und einer Anode aus rostfreiem Stahlblech 304. Der Stromabnehmerabschnitt der Katode, der an der Seite des porösen, seibstentwässernden Abschnitts des Katodenbetts angeordnet war, die gegenüber jener Seite liegt, die mit dem Zelldiaphragma in Kontakt ist, bestand aus Nickel 200.
• Das Zelldiaphragma war aus drei Lagen einer 1 mil dicken, mikroporösen Polyolefinfolie zusammengesetzt, die auf einen nichtgewebten Polypropylenstoff laminiert war, um in jeder Verbundlage eine gesamte Schichtdicke von 5 mil zu erzielen, was infolge der Verwendung von drei Lagen dieses Verbundstoffs, der unter dem Warenzeichen CELGARD(R) 5511 im Handel ist, für das Zelldiaphragma eine Zellendicke von insgesamt 15 mil erreichte. Der poröse, seibstentwässemde Abschnitt des erfindungsgemäßen Katodenbetts bestand aus Plättchen, die entsprechend der in U.S. Patent 4,457,953 beschriebenen Methode angefertigt waren. Die Katode wurde mit einer Mischung von Wasser und Sauerstoff versorgt, so daß der Sauerstoff im Verhältnis von 0,99 zur gesamten Sauerstoff-Wasser-Mischung stand. Der aktive Zellenabschnitt hatte eine Abmessung von 27 Zoll (68,58 cm) mal 2 Zoll (5,08 cm), und der Anolyt hatte eine hydraulische Säulenhöhe von ca. 29 Zoll (73,66 cm). Die Leistungsabgabeparameter der Zelle wurden bei einer Stromdichte von ca. 0,38 ASI bestimmt, wobei der Katode ein konstanter Wasserstrom von ca. 3 cm³/Min. zugeführt wurde. Es wurden folgende Ergebnisse verzeichnet: Zelispannung 1,96 Volt, Stromausbeute 91 %, Konzentration des an der Katode erzeugten Wasserstoffperoxids 35 g/l. Das Verhältnis von Natriumhydroxid zu Wasserstoffperoxid in dem in der Zelle produzierten wäßrigen, alkalischen Wasserstoffperoxidprodukt betrug 1,61. Die Sauerstoffströmung zu der Katode betrug 297 cm³/Min. Die gesamte wäßrige Flüssigkeitsströmung zu der Katode, einschließlich des durch das Zelldiaphragma fließenden Elektrolyts und des mit Sauerstoff hinzugegebenen Wassers, betrug 5,5 cm³/Min.
Vergleichsbeispiel 1 (Kontrolle ist nicht Teil dieser Erfindung)
• Eine ähnliche elektrolytische Zelle, vergleichbar mit der in Beispiel 1 beschriebenen, wurde aufgebaut und in Gang gesetzt, um die Leistungsabgabeparameter der Zelle zu beurteilen, wenn der Katode mit dem Sauerstoff kein zusätzliches Wasser zugegeben wird. Unter sonst ähnlichen Betriebsbedingungen wie jene, die hinsichtlich der Zelle von Beispiel 1 beschrieben wurden, wurden die folgenden Leistungsabgabeparameter bestimmt: Spannung 1,99, Stromausbeute 79 %, Wasserstoffperoxidkonzentration 47 gil, Verhältnis von Natriumhydroxid zu Wasserstoffperoxid 1,68, sowie gesamte Elektrolytströmung durch das Zelldiaphragma 3,5 cm³/Min.
Beispiel 2
• Beispiel 1 wird wiederholt, aber das Zelldiaphragma von Beispiel 1 wird durch eine mikroporöse Polytetrafluoräthylenfolie ersetzt, die unter dem Warenzeichen ZITEX(R) im Handel ist. Die Ergebnisse liegen ähnlich hinsichtlich Zellspannung, Stromausbeute und Wasserstoffperoxidkonzentration, die an der Katode erzeugt wird. Obgleich diese Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben wird, werden Fachmänner anerkennen, daß zahlreiche Variationen möglich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wobei es sich versteht, daß für Veranschaulichungszwecke alle Änderungen und Modifikationen der vorstehend dargelegten Erfindung erfaßt werden sollen, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (9)

1. Ein Verfahren zur Produktion von Wasserstoffperoxid in einer elektrolytischen Zelle, die eine wäßrige alkalische Lösung einer ionisierbaren Verbindung als Anolyt enthält, indem besagter Anolyt mit einem sauerstoffhaltigen Gas zur Reaktion gebracht wird, wobei besagte Zelle Elektroden hat, die mindestens eine poröse und selbstentwässernde Katode und mindestens eine Anode umfassen, die durch einen porösen Zellenseparator voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß besagter flüssiger Anolyt elektrolysiert wird, indem gleichzeitig:

(A) ein Volumenstrom des besagten Anolyts regelbar durch besagten Zellenseparator in besagte poröse und selbstentwässernde Katode fließt und

(B) besagtes sauerstoffhaltiges Gas in einer Beimischung mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die Wasser oder einen wäßrigen Elektrolyt umfaßt, direkt in besagte poröse und selbstentwässernde Katode regelbar fließt.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte wäßrige Flüssigkeit in dem Verhältnis von ca. 0,1 zu 10 Volumeneinheiten pro Zeiteinheit des in besagter Katode produzierten Zellprodukts in besagte Katode strömt.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei besagter Zellenseparator eine elektrolytdurchlässige Einfachschicht oder eine elektrolytdurchlässige Mehrzahl von Schichten aus einer mikroporösen Polymerfolie oder einem elektrolytdurchlässigen Verbundstoff aufweist, der eine Mehrzahl von Schichten eines Verbundstoffs umfaßt, die aus besagter mikroporöser Polymerfolie und einem Trägerstoff bestehen, der Verschlechterung widersteht, wenn er einer wäßrigen Lösung einer ionisierbaren Verbindung und deren Elektrolyseprodukten ausgesetzt ist.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Polymerfolienseparator eine mikroporöse Polyolefinfolie mit einer Porosität von ca. 38 % bis ca. 45 %, einer effektiven Porengröße von ca. 0,02 bis ca. 0,04 Mikrometer und einer Dicke von ca. 0,254 cm (1 mil) ist, die in besagter Elektrolysezelle vertikal angeordnet ist.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagter elektrolytdurchlässiger Verbundstoff zwei bis ca. vier Schichten umfaßt, die eine Elektrolytdurchflußrate von ca. 0,01 bis ca. 0,5 Milliliter pro Minute pro 6,45 cm² (Quadratzoll) Separator über eine Elektrolythöhe von ca. 0,15 Meter bis ca. 3,05 Meter (ca. 0,5 Fuß bis ca. 10 Fuß) haben.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Trägerstoffabschnitt des besagten Verbundstoffs ein gewebter oder nichtgewebter Stoff ist, der aus der Gruppe gewählt wird, die Asbest, Polyolefine, fluorierte Polyolefine, Polyamide, Polyester und Mischungen dieser umfaßt.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Trägerstoffabschnitt des besagten Verbundstoffs aus der Gruppe gewählt wird, die Polyäthylen, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, fluoriertes Äthylenpropylen, Polytrifluorchloräthylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Mischungen dieser umfaßt.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Verbundstoff veränderliche Schichten hat, die oben am besagten Separator eine Kombination von ein der zwei Schichten des besagten Verbundstoffs und unten am besagten Separator zwei bis sechs Schichten des besagten Verbundstoffs umfassen, wobei besagter Trägerstoff aus der Gruppe gewählt wird, die Polytetrafluoräthylen, fluoriertes Äthylenpropylen, Polytrifluorchloräthylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Mischungen dieser umfaßt.

9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Zelle eine bipolare Elektrode, d.h. eine filterpressartige elektrolytische Zelle ist, wobei besagte Zelle einen Elektrodenaufbau aus einem porösen selbstentwässemden Füllkörperbettkatode und einem Stromverteiler aufweist und besagte ionisierbare Verbindung ein Alkalimetallhydroxid ist.