DE69607197T2

DE69607197T2 - Elektrodenanordnung fuer elektrolyseur der filterpressenbauart

Info

Publication number: DE69607197T2
Application number: DE69607197T
Authority: DE
Inventors: B. Garland; W. Getsy; B. Kubinski; J. Manning
Original assignee: Eltech Systems Corp
Current assignee: Eltech Systems Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: NO982434L; AR004350A1; WO1997020086A1; US5653857A; ATE190675T1; BR9611725A; EP0864004A1; DE69607197D1; PT864004E; NO982434D0; EP0864004B1; ES2144780T3

Description

Technisches Fachgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrodenanordnung für eine Filterpressen-Elektrolysevorrichtung. Jede Elektrode der Anordnung ist von einem Typ, der eine hintere Schale mit Elektroden aufweist, die durch Abstandshalter von der hinteren Schale beabstandet sind. Die Elektrolysevorrichtung kann für die Elektrolyse eines Elektrolyten verwendet werden, um ein Produkt, wie zum Beispiel Chlor oder Ätzsoda zu erzeugen.

Stand der Technik

Es ist bekannt, ein Bad, wie zum Beispiel Salzwasser, durch Verwendung von in gleichen Abständen parallel zu beiden Seiten einer Trennmembran angeordneten Stabelektroden zu elektrolysieren. Die Vorrichtung, wie sie in dem US-Patent 4,211,628 beschrieben ist, weist solche Stabelektroden auf, und die Elektroden sind starr an Aussteifungen befestigt. Die Stabelektroden können einander gegenüberliegend an beiden Seiten einer Trennmembran angeordnet oder sie können gegeneinander versetzt sein, so daß die Membran zwischen den gegenüberliegenden Stabelektroden in Zickzackform angeordnet ist. Bei der versetzten Anordnung ist der Abstand zwischen den Elektroden geringer.
Wenn die Elektrode ein Gitter darstellt, wie zum Beispiel einen Ventilmetallgitterschirm, kann die Membran zwischen einem Anodenschirm und einem Kathodenschirm angeordnet sein. In der in dem US-Patent Nr. 4,343,689 beschriebenen Konstruktion kann elektrischer Strom durch starre Versteifungsrippen an die Elektrodenschirme angelegt werden. Aus dem Patent ist ersichtlich, daß die Versteifungsrippen für die Anodenkonstruktion gegenüber den Versteifungsrippen der Kathodenkonstruktion versetzt sein sollten, um ein Quetschen der Membran zwischen den Versteifungen zu vermeiden, das möglicherweise einen Bruch der Membran verursachen würde. Zusätzlich zu den Versteifungsrippen könnten die stromführenden Einrichtungen elastisch sein und durch ihr Versetzen wird ein elastisches, sinusförmiges Biegen des Elektrodengitters gewährleistet. Selbst wenn die Versteifungsrippen ersetzt sind, wie zum Beispiel durch eine in Wellplatte, sind die Wellungen der Platte versetzt, da solche Wellungen, wie es sich erwiesen hat, im wesentlichen denselben Kontakt, fast als Punkt- oder Kantenkontakt, zur Verfügung stellen, wie die Versteifungsrippen.
Es ist auch ersichtlich, daß die Membran so hergestellt werden kann, daß sie Objekte über die Grundmembran hinaus einschließt. Das zusätzliche Objekt kann die Form von porösen Schichten aufweisen, die keine Elektrodenaktivität haben, wie es in dem US- Patent Nr. 4,617,101 offenbart ist. Gegenüber einer solchen verstärkten Membran kann eine biegsame Elektrode angeordnet sein. Wenn die sich gegenüberliegenden Elektroden Stabform aufweisen, eine Form, die hierin vorher erläutert wurde, können sie zueinander versetzt sein.
In Elektrodenanordnungen für Membranzellen, in denen die Elektrolysevorrichtung eine Filterpressenelektrolysevorrichtung ist, können solche Elektrodenanordnungen Gitterelektroden aufweisen, die durch Abstandshalter von einer hinteren Schale getrennt sind. Wie in den US-Patenten Nr. 4,738,763 und 4,923,582 offenbart ist, können diese Abstandshalter für die Elektrodenanordnungen Federbauteile sein. Die Federbauteile können große, flache Kontaktflächen mit den Elektroden enthalten. Darüber hinaus können die Feder-Abstandshalterteile der Anodenkammer direkt den Federbauteilen des Kathodenbereiches gegenüberliegen.
Wo die Abstandshalter als kanalförmiges Bauteil ausgestaltet sind, können sie ein großes, flaches, oberes Teil mit der Gitterelektrode in Kontakt haben, das plattenförmig sein kann, oder sie können nach einer Reparatur große, flache, obere Flächen in der Art einer Gitterstruktur haben, die sich in Kontakt mit der Gitterelektrode befinden. Solche Strukturen sind zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 5,454,925 enthalten. Wenn das obere, flache Teil plattenförmig gestaltet ist, ist es bekannt, daß dieses Teil durch Vorsehen einer einzelnen oder einer doppelten Reihe von kleinen Löchern entlang der Plattenlänge durchlöchert sein kann. Es wäre bei diesen Strukturen vorteilhaft, einen gleichmäßigeren mechanischen und hydraulischen Druck gegen die Membran auszuüben. Es wäre auch vorteilhaft, solche Druckverbesserungen mit erhöhten Betriebswirkungsgraden der Elektrodenanordnung sowie mit einem verringerten Verschleiß der Membranfläche zu kombinieren.

Offenbarung der Erfindung

Erfunden wurde nun eine Elektrodenanordnung mit einer hinteren Schale mit Elektroden, die von der hinteren Schale durch Abstandshalter beabstandet sind und die den offenen Bereich der Elektrode vergrößert. Die Anordnung der Abstandshalter für die Anoden und Kathoden einer Zelle beinhaltet teilweise das Konzept der versetzten Ausrichtung. Wo die Anoden oder Kathoden, oder beide, eine elastische Form aufweisen, zum Beispiel die Form eines Streckmetallgitters, kann die Abstandshalter-Anordnung einen verstärkten Druck gegen die hintere Schale zur Verfügung stellen, der den elektrischen Kontakt verstärkt. Durch Verformen der Anoden und Kathoden können sie über die Abstandshalter und die hintere Schale zurückdrücken und dadurch einen Druck auf die Stromverteiler ausüben, die hinter der hinteren Schale angeordnet sind. Durch Kombinieren dieser Neuausrichtung der Abstandshalter mit einer Höhe der Abstandshalter, die über den oberen Rand der hinteren Schale hinaus reicht, entstehen ferner die Vorteile eines gleichmäßigeren mechanischen Druckes gegen den Separator. Daher verläßt man sich für den Druck gegen die Membran oder für den elektrischen Kontakt in der Anordnung nicht allein auf den hydraulischen Druck, der variieren kann. Diese Verbesserungen sind mit verringerten Herstellungskosten der Elektrodenanordnung und einer verbesserten Betriebsleistung, wie sie zum Beispiel durch geringere Betriebsspannungsanforderungen erhalten wird, kombiniert.
In einem Aspekt ist die Erfindung auf eine elektrolytische Zelle gerichtet, die eine Anodenanordnung und eine Kathodenanordnung mit einem Separator dazwischen aufweist, wobei die Anodenanordnung und die Kathodenanordnung jeweils ein wenigstens im wesentlichen ebenes Bodenteil haben, wobei die Bodenteile an ihrem Außenumfang jeweils in hochstehenden Seitenteilen enden, wobei die Seitenteile mit dem jeweiligen Bodenteil wenigstens einen Teil einer länglichen Elektrodenschale bilden, wobei die Zelle in Kombination aufweist:
(a) eine Mehrzahl von länglichen Anoden-Abstandshalterteilen, die parallel, aber auf Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils an dem Anodenbodenteil befestigt sind;
(b) eine Mehrzahl von länglichen Kathoden-Abstandshalterteilen, die parallel zu den Anoden-Abstandshalterteilen sowie parallel, aber auf Abstand zueinander angeordnet sind und in der Zelle in Positionen angeordnet sind, die versetzt gegenüber den Positionen der Anoden-Abstandshalterteile sind, wobei jedes Kathoden- Abstandshalterteil an dem ebenen Kathoden-Bodenteil befestigt ist;
(c) wenigstens ein zusätzliches längliches Anoden-Abstandshalterteil, das an dem ebenen Anoden-Bodenteil an einem Ende der Anodenschale befestigt ist; und
(d) wenigstens ein zusätzliches längliches Kathoden-Abstandshalterteil, das an dem Kathoden-Bodenteil an einem Ende der Katho denschale und in einer Position gegenüberliegend dem zusätzlichen Anoden-Abstandshalterteil befestigt ist.
In einer Ausführung weist die erfindungsgemäße Zelle ein längliches Abstandshalterteil mit z-förmigem Querschnitt, das an dem ebenen Bodenteil befestigt und an dem oberen Ende der Schale, aber in Abstand zu dem aufrechtstehenden Seitenteil angeordnet ist, auf. Dieses Abstandshalterteil weist einen Bodenflansch, der in einer ersten Richtung vorsteht, wobei der Bodenflansch entlang und in flächigem Kontakt an dem ebenen Bodenteil verlaufend befestigt ist, ein aufrechtstehendes Stegteil, das mit dem Bodenflansch verbunden ist, und einen oberen Flansch, der mit dem Stegteil verbunden ist, auf, wobei der obere Flansch in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu dem Bodenflansch vorsteht.
In dieser Ausführung der Erfindung wird das Abstandshalterteil vorteilhafterweise durch Biegen der ebenen Streifenteile erhalten, wobei die ebenen Streifenteile aufweisen:
(a) ein längliches mittleres Stegteil, das sich entlang der Länge des Streifenteils erstreckt, wobei das mittlere Stegteil Löcher hat;
(b) ein erstes festes und längliches Flanschteil, das entlang einer länglichen gemeinsamen ersten Kante mit dem mittleren Stegteil verbunden ist; und
(c) ein zweites gelochtes und längliches Flanschteil, das entlang einer länglichen gemeinsamen zweiten Kante mit dem mittleren Stegteil verbunden ist, wobei das zweite Flanschteil ebenfalls Löcher hat. Das mittlere Stegteil hat zum Beispiel kreisförmige Löcher und das zweite Flanschteil kleinere kreisförmige Löcher.
Die vorliegende Elektrodenanordnung ist eine Zelle mit einem Membran- oder einen porösen Diaphragma-Separator. Die Elektrode kann unter Kompression in direkten Kontakt mit dem Membran- oder mit dem porösen Diaphragma-Separator der Zelle gebracht werden. Die Zelle kann für die Elektrolyse eines in einem Bad aufgelösten Stoffes verwendet werden und sie kann ein Produkt wie Chlor, Ätzsoda, Kalziumhydroxid oder Natriumsulfat erzeugen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 2 ist eine perspektivische Schnittansicht einer schalenförmigen Kathodenanordnung und einer schalenförmigen Anodenanordnung mit einigen der Kathoden-Abstandshalter, ausgerichtet in der Mitte zwischen einigen der Anoden-Abstandshalter.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Bereiches einer Elektrodenanordnung von Fig. 1, die eine Elektrode zeigt, welche an einigen der Abstandshalterungen der Anordnung befestigt ist.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht einer Ausführung eines Anoden- Abstandshalters der Anodenanordnung von Fig. 1, jedoch in nicht gebogener Streifenform.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Ausführung eines Kathoden- Abstandshalters, ebenfalls in nicht gebogener Streifenform, für die Kathoden-Anordnung von Fig. 1.

Beste Ausführungsart der Erfindung

Die Elektrodenanordnungen der vorliegenden Erfindung können für die Elektrolyse eines in einem Bad gelösten Stoffes nützlich sein, wie zum Beispiel in Elektrolysevorrichtungen, die in einer Chlor-Alkali-Zelle verwendet werden, um Chlor und Ätzsoda zu erzeugen. Die Elektrolysevorrichtungen können auch verwendbar sein, um Produkte, wie zum Beispiel Kaliumhydroxid oder Schwefelsäure zu erzeugen, sie können für das Spalten von Salzen, wie zum Beispiel Natriumchlorat und Natriumsulfat verwendet werden und um Säure- und Basenwerte zu regenerieren. Andere Anwendungen beinhalten die elektrolytische Zerstörung von organischen Schadstoffen, die Wasserelektrolyse, die Elektroregeneration von katalytischen Zwischenstufen und die Elektrolyse von Natriumkarbonat.
Die Metalle der Anodenanordnung, einschließlich der Anoden-Abstandshalter und der Anode selbst, sind fast immer Ventilmetalle, einschließlich Titan, Tantal, Aluminium, Zirkonium und Niobium. Wegen seiner Widerstandsfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verfügbarkeit ist Titan von besonderem Interesse. Es stehen verschiedene Gütegrade des Titanmetalls zur Verfügung. Vorteilhafterweise sollte das verwendete Titan unlegiertes Titan des Gütegrades 1 oder 2 sein. Jedoch genau wie unlegiertes Metall, können geeignete Metalle der Anodenanordnung Metallegierungen und intermetallische Gemische sein, wie solche, die ein oder mehrere Ventilmetalle enthalten. Die Metallanode der Anordnung wird hierin aus Gründen der Bequemlichkeit manchmal als "poröse Metallanode" oder einfach als "Anode" bezeichnet. Diese Anode weist normalerweise die Form eines Streckmetallgitters, eines Drahtgewebes, eines Lamellengitters oder eines gestanzten und perforierten geteilten Bleches auf. Einrepräsentatives Streckmetallgitter wird hierin später in Verbindung mit der Beschreibung der Anode beschrieben.
Die Metallkathodenanordnung kann die Kathoden-Abstandshalter und die Kathode selbst enthalten. Die Kathode selbst wird hierin manchmal als "poröse Metallkathode" oder einfach als "Kathode" bezeichnet. Die Kathode und die Elemente der Kathodenanordnung können aus elektrisch leitfähigem Metall hergestellt sein, das einem Angriff durch den Katolyten in der Zelle widerstehen kann. Nickel ist bevorzugt, jedoch können vorteilhafterweise Stahl und nichtrostender Stahl und Ventilmetalle, wie zum Beispiel Titan verwendet werden. Der aktive Kathodenflächenbereich der Kathoden und Anoden, der bei den Anordnungen der vorliegenden Erfindung genutzt wird, kann eine poröse Oberfläche eines Typs sein, der in dem Fachgebiet bekannt ist. Die aktive Oberfläche kann unbe schichtet sein, zum Beispiel eine reine, glatte Nickelmetallanode. Die aktive Oberfläche, wie zum Beispiel für die Anoden, kann jedoch auch eine beschichtete Metalloberfläche sein, wie zum Beispiel ein Ventilmetallsubstrat mit darauf aufgetragener elektrokatalytischer Beschichtung. Die Beschichtung kann ein Edelmetall und/oder Oxide davon, ein Übergangsmetalloxid und Mischungen jeder dieser Werkstoffe sein, wie es hierin später spezieller beschrieben wird. Die aktive Oberfläche für die Kathode könnte eine Schicht von, zum Beispiel, Nickel, Molybdän oder eines Oxides davon sein, das zusammen mit Kadmium vorhanden sein könnte. Andere Kathodenschichten auf Metallbasis können durch Legierungen zur Verfügung gestellt werden, wie zum Beispiel Nickel-Molybdän-Vanadium und Nickel-Molybdän. Solche aktivierten Kathoden sind in dem Fachgebiet gut bekannt und sind ausführlich beschrieben. Andere Metallkathoden können ein intermetallisches Gemisch oder eine Legierungsform sein, wie zum Beispiel Eisen- Nickel-Legierung, oder Legierungen mit Kobalt, Chrom oder Molybdän, oder das Metall der Kathode kann im wesentlichen Nickel, Kobalt, Molybdän, Vanadium oder Mangan aufweisen.
Für die Kathode selbst kann eine poröse Struktur verwendet werden. Eine bevorzugte poröse Metallelektrode ist ein Streckmetall. Das Streckmetall kann zum Beispiel eine typische Elektrodengitterform aufweisen, wobei jeder Rhombus des. Gitter s eine Öffnungsweite von etwa 0,159 cm (1/16 Zoll) bis 0,635 cm (1/4 Zoll) oder mehr für die kurze Richtung der Konstruktion aufweist, während sie für die lange Richtung der Konstruktion etwa 0,3195 cm (1/8 Zoll) bis etwa 1,27 cm (1/2 zoll) beträgt. Diese Kathoden in Streckmetallform können eine gute Stromverteilung und Gasfreisetzung gewährleisten. Die Kathode kann jedoch eine durchlöcherte Platte, ein Lamellengitter, wie es zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 4, 022,679 offenbart ist, oder ein Drahtsieb oder ein gestanztes und durchlöchertes geteiltes Blech sein. Es ist so zu verstehen, daß dieses poröse Material einen großen Oberflächenbereich aufweist, der, zum Beispiel, eine große Anzahl von Berührungspunkten mit einem Diaphragma-Separator hat, was dadurch bewirkt werden kann, daß er eine große Anzahl von kleinen Löchern hat.
Fig. 1 zeigt die Hauptelemente für eine typische Elektrodenanordnung der vorliegenden Erfindung, die jedoch nicht so gedeutet werden sollte, daß sie die Erfindung einschränkt. Bezug nehmend auf Fig. 1 weist eine elektrolytische Zelle einer Filterpressen- Elektrolysevorrichtung 10 eine Anodenanordnung 20 und eine Kathodenanordnung 30 auf. Jede Anordnung 20, 30 ist teilweise geschnitten dargestellt. Normalerweise kann jeder Schnitt, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, so angesehen werden, daß er, zum Beispiel, etwa ein Viertel einer vollständigen Elektrodenanordnung darstellt. In der Figur sind die Anordnungen 20, 30 in einer Weise geöffnet dargestellt, in der ein Buch geöffnet wird und würde man sie aufeinander zusammenklappen, so wie ein Buch geschlossen wird, würde sich eine Zellenanordnung ergeben. Zunächst spezieller auf die Anodenanordnung 20 bezugnehmend; enthält diese eine längliche Anodenschale 21, die lange, zumindest im wesentlichen parallele Seiten sowie kürzere obere und unteren untere Enden aufweist. Die Schale 21 hat einen ebenen Schalenboden 22. Dieser Boden 22 endet rund um seinen Umfang herum in einer aufrechtstehenden oder vertikalen Schalenseite 23. Die Schale 21 enthält somit den Boden 22 und die Seite 23. Diese Schalenseite 23 erstreckt sich nach oben in einen nach außen gebördelten Rand 24. Dieser Rand 24 hat eine horizontale flache Oberfläche 25, die durch eine Nut 26 unterbrochen ist. Die Nut 26 ermöglicht das Einsetzen eines Dichtungsteils (nicht dargestellt) an dem Rand 24. Von dem Schalenboden 22 nach außen gesehen weist der Rand 24 eine äußere, sich vertikal erstreckende Kante 27 auf, die in einer äußeren, flachen, horizontalen Schalenfläche 28 endet. Diese äußere, flache Schalenfläche 28 hat an jeder Ecke der Schale 21 eine Öffnung 29, die zum Beispiel zusammen mit Stäben (nicht dargestellt) zum Ausrichten der Elektrodenanordnungen bei der Montage der Zelle verwendet werden kann. Die hierin verwendeten Bezeichnungen "horizontal" und "vertikal" sind zweckdienliche Bezeichnungen. Sie werden verwendet, um die Ausrichtung der zugehörigen Teile deutlich zu machen. Die Verwendung dieser Bezeichnungen sollte nicht so ausgelegt werden, daß sie die Erfindung einschränken. Sie sollten zum Beispiel nicht so ausgelegt werden, daß sie die Anordnung der Anodenanordnung in einer speziellen Richtung einschränken, obwohl normalerweise die Anordnung in einer aufrechtstehenden Weise verwendet wird, wenn sie in einer Elektrolyseeinrichtung verwendet wird, die für die Chlorherstellung benutzt wird. Wie hierin schon vorher angeführt, ist die Anodenschale 21 fast immer eine Ventilmetallschale 21, wie zum Beispiel aus Titan, und enthält Legierungen und intermetallische Gemische, zum Beispiel Titan legiert mit Palladium. Sie könnte jedoch auch ein Stahlschale sein, wie zum Beispiel aus rostfreiem Stahl.
Auf dem Schalenboden 22 ist in Richtung zu dem, was hierin aus zweckdienlichen Gründen als oberer Bereich der Anodenanordnung 20 bezeichnet wird, jedoch beabstandet von der Schalenseite 23, zumindest ein Z-förmiger, länglicher, starrer Abstandshalter 40 angeordnet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist dieser Abstandshalter 40 zumindest im wesentlichen Z-förmig im Querschnitt. Wenn hierin der Ausdruck "z-förmig" verwendet wird, wird er aus zweckdienlichen Gründen verwendet und bezieht sich im allgemeinen auf einen Abstandshalter in der Form des Abstandshalters 40 mit einem aufrecht stehenden Mittelteil, obwohl es auch so sein kann, daß er solche Ausführungen einbezieht, bei denen der Querschnitt eine deutlichere Z-Form oder ähnliches mit einem schrägen Mittelteil aufweisen kann. In der dargestellten Elektrodenanordnung nimmt nur ein Z-förmiger Abstandshalter 40 den Raum in dem oberen Bereich der Anodenschale 21 ein. Dieser Z-förmige Abstandshalter 40 hat einen langen, horizontalen Flansch 41, der manchmal auch als "Bodenflansch" 41 oder als "erster Flansch" 41 bezeichnet wird, und der an dem Schalenboden 22 befestigt ist. Dieser Bodenflansch 41 ist ein massives, d. h. ein nicht durchlöchertes Teil. Dieser Z-förmige Abstandshalter 40 weist dann ein aufrechtstehendes oder sich (von dem Schalenboden 22) nach oben erstreckendes, vertikales Stegteil 42 auf. Das Stegteil 42 und der Bodenflansch 41 sind entlang einer gemeinsamen, länglichen Kante, die hierin manchmal als "erste" Kante bezeichnet wird und die durch Biegen eines vorbereiteten flachen Streifens (Fig. 3) in die Form des Abstandshalters 40 ausgebildet werden kann, aneinander befestigt.
Das aufrechtstehende Stegteil 42 erstreckt sich dann horizontal zurück in einen oberen Flansch 43, der hierin manchmal als "zweiter" Flansch 43 bezeichnet ist. Das Stegteil 42 und der obere Flansch 43 sind entlang einer gemeinsamen, länglichen Kante, die manchmal als "zweite" Kante bezeichnet ist, aneinander befestigt. Der Bodenflansch 41, das Stegteil 42 und der obere Flansch 43 können sich, in der Art, wie es dargestellt ist, alle über die gesamte Länge des Abstandshalters 40 erstrecken. Eine andere Konstruktion, zum Beispiel ein gekürzter Bodenflansch 41, ist jedoch ebenfalls denkbar. Das aufrechtstehende oder vertikale Stegteil 42 weist an seinen Enden vergrößerte ovale Perforationen 44 auf. Zwischen den vergrößerten ovalen Perforationen 44 weist das Stegteil 42 eine Reihe kleinerer kreisförmiger Perforationen 45 auf. Wie in der Figur dargestellt ist, können diese kleineren kreisförmigen Perforationen 45 in gleichmäßigen Abständen entlang der Länge des Stegteils 42 zwischen seinen ovalen Perforationen 44 angeordnet sein. Der obere Flansch 43 hat von einem zum anderen Ende eine kontinuierliche Folge von kreisförmigen Perforationen (Fig. 3). Diese sind kleine, kreisförmige Perforationen 56, die zwischen Sätzen von noch kleineren kreisförmigen Perforationen 57 (Fig. 3) angeordnet sind. Es können zwei kleinere Perforationen 57 pro Satz vorgesehen sein und diese können sich entlang der Länge des oberen Flansches 43 mit den kleinen kreisförmigen Perforationen 56 abwechseln.
Nach unten und von den Z-förmigen Anodenabstandshaltern 40 beabstandet ist eine Reihe oder eine große Anzahl von starren, länglichen C-förmigen oder Kanal-Abstandshaltern 50 vorgesehen. Wenn hierin der Ausdruck "C-förmig'" verwendet wird, so ist damit die Kanalform eines Abstandshalters gemeint. Eine solche Form wird für die Abstandshalter im Bereich des Schalenbodens 22 aus Gründen eines bequemen Montage-Zutritts bei der Herstellung der Anodenanordnung 20 bevorzugt. Diese Abstandshalter 50 sind zumindest im wesentlichen U-förmig, werden jedoch hierin zweckdienlicherweise oft als C-förmig bezeichnet. Wegen ihrer großen Anzahl können diese Abstandshalter 50 manchmal als "Haupt"-Abstandshalter 50 bezeichnet werden. Umgekehrt können die Z-förmigen Abstandshalter 40 aus zweckdienlichen Gründen als "zusätzliche" Abstandshalter bezeichnet werden. Die Kanal-Abstandshalter 50 haben einen Boden- oder "ersten" Flansch 51, der an dem Schalenboden 22 befestigt ist. Dieser horizontale Bodenflansch 51 stellt an einer gemeinsamen ersten Kante die Verbindung mit einem vertikalen Stegteil 52 her und das Stegteil 52 ist über eine gemeinsame zweite Kante mit einem oberen oder "zweiten" Flansch 53 verbunden. Bei diesem Kanal-Abstandshalter 50 ist der Bodenflansch 51 massiv, d. h. unperforiert. Das Stegteil 52 weist jedoch nahe jedem Ende des Stegteils 52 zwei vergrößerte ovale Perforationen 54 auf. Zwischen diesen ovalen Perforationen 54 sind entlang dem Stegteil 52 eine Reihe kreisförmiger Perforationen 55 von verringerter Größe vorgesehen. An dem oberen Flansch 53 ist über die Länge des Flansches eine Reihe von kreisförmigen Perforationen vorgesehen (Fig. 3). Diese bestehen aus beabstandeten kleinen Perforationen 56 zwischen Sätzen von noch kleineren kreisförmigen Perforationen 5 : 7 (Fig. 3), wobei ein Satz aus zwei Perforationen besteht. Jeder der Kanal-Abstandshalter 50 erstreckt sich zumindest im wesentlichen entlang der vollständigen Breite des Schalenbodens 22, befindet sich jedoch an jedem Ende nicht in Kontakt mit der Schalenseite 23. Der Platz zwischen jedem Ende des Kanal-Abstandshalters 50 und der Schalenseite 23 kann als vorteilhafter Platz für die Zirkulation des Elektrolyten dienen und als Platz, um ein Abdichten und Verschließen (nicht dargestellt) rund um die Schalenseite 23 herum zu ermöglichen. Jeder Kanal-Abstandshalter 50 ist nicht nur von der Schalenseite 23 beabstandet, sondern die Abstandshalter 50 sind auch voneinander beabstandet. Dieser Abstand ermöglicht es, die Anoden-Abstandshalter 50 zwischen den Kathoden-Abstandshaltern 80 auszurichten.
Normalerweise sind die Kanal-Abstandshalter 50 und die Z-förmigen Abstandshalter 40 für die Anodenanordnung 20 aus Titan, typischerweise aus Titan des Gütegrades 1 oder 2 oder aus einer Legierung oder eines intermetallischen Gemisches davon, obwohl andere Metalle, die vorher als verwendbar angeführt wurden, für die Anodenanordnung verwendet werden können. An den oberen Flanschen 53 der Anoden-Kanal-Abstandshalter 50 ist eine poröse Metallanode 58 befestigt. Diese Metallanode 58, die eine Streckmetall-Gitteranode 58 sein kann, ist an den oberen Flanschen der Anoden-Kanal-Abstandshalter 53 befestigt, befindet sich jedoch in unbefestigtem Kontakt mit dem oberen Flansch des Z-förmigen Anodenabstandshalters 43.
Die Kathodenanordnung 30 in Fig. 1 hat eine Kathodenschale 61, die einen Schalenboden 62 aufweist, der an seinem Umfang an einer Schalenseite 63 endet. Die Schalenseite 63 endet nach außen hin in einem nach außen gebördelten Rand 64, der eine obere, ebene Fläche 65 hat, die durch eine Nut 66 unterbrochen ist. Die Nut 66 dient für das Einsetzen eines Dichtungsteils (nicht dargestellt). Die ebene Fläche 65 an dem nach außen gebördelten Rand 64 endet nach außen hin in einer äußeren Kante 67, die sich nach unten und dann weiter nach außen in einer äußeren, ebenen Schalenfläche 68 erstreckt. Diese äußere, ebene Schalenfläche 68 hat eine Öffnung 29', die sich mit der Öffnung 29 der Anodenschalenfläche 28 in Ausrichtung befindet und eine bestimmte Lage der Komponenten während der Montage gewährleistet. Wie vorher angeführt, kann die Kathodenschale 61 eine Metallschale aus Nickel oder seinen Legierungen oder seinen intermetallischen Mischungen oder aus einem anderen Metall sein, wie zum Beispiel Stahl, einschließlich rostfreiem Stahl.
An dem Schalenboden 62 und nach innen von der Schalenseite 63 beabstandet ist ein oberer, Z-förmiger Kathoden-Abstandshalter 70 vorgesehen. Wie bei der Anodenanordnung 20, weist die vorliegende Kathodenanordnung 30 für die dargestellte Elektrodenanordnung dieser Figur nur einen Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 im oberen Bereich des Schalenbodens 62 auf. Dieser Abstandshalter 70 hat einen massiven Bodenflansch 71, ein aufrechtstehendes Stegteil 72 und einen perforierten oberen Flansch 73. Das perforierter Stegteil hat große, kreisförmige Perforationen 84 und der perforierte obere Flansch 73 hat kleine, kreisförmige Perforationen 86 (Fig. 4). Die Erstreckung des oberen Flansches 73 zu der Schalenseite 63 hin dient dazu, die Halterung der porösen Metallkathode 88 in dem Bereich der Schale 61 nahe der Schalenseite 63 zu verbessern.
Von der Schalenseite 63 nach innen beabstandet sowie auch von dem oberen Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 beabstandet ist ferner eine Reihe von Kathoden-Kanal-Abstandshaltern 80 vorgesehen. Diese Abstandshalter 80 haben jeweils einen massiven Bodenflansch 81, der an dem Schalenboden 62 befestigt ist und ein perforiertes, aufrechtstehendes Stegteil 82, das sich von dem unteren Flansch 81 nach oben zu einem sich horizontal erstreckenden perforierten oberen Flansch 83 erstreckt. Das Stegteil 82 und der obere Flansch 83 haben Perforationen 84, 86 in der Art und Weise des Z-förmigen Abstandshälters 70. An der oberen Fläche der oberen Flansche 83 ist die poröse Metallkathode 88 befestigt. Diese Kathode 88 ist jedoch nicht an dem oberen Flansch 73 des Z-förmigen Abstandshalters 70 befestigt. Im allgemeinen sind die für die Kathodenabstandshalter 70, 80 verwendeten Metalle die Metalle, welche für die Kathodenschale 61 verwendet werden.
Weiter auf Fig. 2 Bezug nehmend, hat die Kathodenanordnung 30 eine Kathodenschale 61, die einen Schalenboden 62 aufweist, der an seinem Umfang in einer Schalenseite 63 endet. Die Schalenseite 63 endet nach außen hin in einen nach außen gebördelten Rand 64, der eine obere, ebene Fläche 65 aufweist, die durch eine Nut 66 unterbrochen ist. Die Nut 66 dient zum Einsetzen eines Dichtungsbauteils (nicht dargestellt). Die obere, ebene Fläche 65 an dem nach außen gebördelten Rand 64 endet nach außen hin in einer äußeren Kante 67, die sich nach unten und dann weiter nach außen zu einer äußeren ebenen Schalenfläche 68 erstreckt.
An dem Schalenboden 62 und von der Schalenseite 63 nach innen beabstandet befindet sich ein Z-förmiger Kathoden-Abstandshalter 70. Dieser Abstandshalter 70 hat einen Bodenflansoh 71, ein aufrechtstehendes Stegteil 72 und einen oberen Flansch 73. Wie bei dem Z-förmigen Anoden-Abstandshalter 40 erstreckt sich der Kathoden-Abstandshalter 70 von dem Schalenboden 62 über die Höhe der Schalenseite 63 nach oben, obwohl er sich auch nur bis unterhalb der Höhe der Schalenseite 63 erstrecken könnte. Weiterhin ist nach innen von der Schalenseite 63 sowie auch von dem Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 beabstandet eine Reihe von Kathoden- Kanal-Abstandshaltern 80 vorgesehen. Diese Abstandshalter 80 haben jeweils einen Bodenflansch 81, der an dem Schalenboden 62 befestigt ist und ein aufrechtstehendes Stegteil 82, das von dem Bodenflansch 81 nach oben zu einem sich horizontal erstreckenden oberen Flansch 83 verläuft. Diese Abstandshalter 80 erstrecken sich in der Höhe über die Schalenseite 63 hinaus. Die poröse Metallkathode 88 ist an der oberen Fläche nur der oberen Flansche 83 befestigt.
Weiter auf Fig. 3 Bezug nehmend, ist dort ein typischer Anoden- Kanal-Abstandshalter 50 als ein länglicher, ebener Streifen gezeigt, d. h. in einer Form vor dem Biegen in die in Fig. 1 dargestellte Form. Dieser typische längliche, ebene Streifen kann normalerweise ein Verhältnis von Länge zu Breite von 30 : 1 aufweisen. Dieser Anoden-Kanal-Abstandshalterstreifen 50 hat einen Streifenabschnitt für einen Bodenflansch 51, einen Streifenabschnitt für ein Stegteil 52 und einen Streifenabschnitt für einen, oberen Flansch 53. Für diesen Abstandshalterstreifen 50 der typischen Elektrodenanordnung der Figuren nimmt der Streifenabschnitt 51 etwa 20% der Entfernung über die Breite des Gesamtstreifens 50 ein. Der Streifenabschnitt für den oberen Flansch 53 nimmt gleichermaßen etwa 20% der Gesamtstreifenbreite in Anspruch. Somit werden die etwa 60% des Restes durch das Stegteil 52 eingenommen. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Streifenabschnitt für den Bodenflansch 51 massiv, d. h. ein unperforiertes Teil. Der Streifenabschnitt für das Stegteil 52 hat vergrößerte, länglich ovale Perforationen nahe dem Ende dieses Streifenabschnittes 52. Gedacht ist an zumindest eine ovale Perforation 54 an jedem Ende dieses Streifenabschnittes 52, obwohl dort normalerweise mehr, z. B. zwei Perforationen 54, wie dargestellt, oder mehr vorgesehen sind. Es können auch eine Perforation 54 oder mehrere Perforationen 54 in der Mitte des Streifenabschnittes 52 sowie an jedem Ende vorhanden sein.
Weiter ist nach innen von den am Ende angeordneten ovalen Perforationen 54 beabstandet, eine Reihe von kreisförmigen, mittleren Perforationen 55 vorgesehen, die in der Größe im Vergleich zu den ovalen Perforationen verringert sind. Diese kreisförmigen Perforationen 55 sind auf einer Linie angeordnet, d. h. sie sind entlang diesem mittleren Streifenabschnitt ausgerichtet. Der Streifenabschnitt für den oberen Flansch 53, d. h. der untere Streifenabschnitt 53, wie er in der Figur dargestellt ist, hat eine Reihe von kleinen, einzelnen, kreisförmigen, Perforationen 56 im Kantenbereich in einer Linie über die Länge des Streifens 50. Diese kleinen kreisförmigen Perforationen 56 sind durchsetzt und ausgerichtet mit Sätzen von kleineren kreisförmigen Perforationen 57, wobei ein Satz aus zwei Perforationen besteht. Alle diese Perforationen 56, 57 entlang der Kante erstrecken sich über die Länge des Abstandshalterstreifens 50. Die einzelnen Kantenperforationen 56 sind normalerweise 3- bis 5-mal größer als die kleineren Perforationen 57. Weiterhin ist jede mittlere Perforation 55 im allgemeinen 2- bis 3-mal größer als jede einzelne Perforation im Kantenbereich 53.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die ovalen Perforationen 54 viel größer als die kreisförmigen mittleren Perforationen 55 des Stegteils 52, und normalerweise sind sie etwa 4- bis 6-mal größer. Diese großen Abmessungen der ovalen Perforationen 54 nahe dem Ende des Abstandshalterstreifens 50 können dazu dienen, das Mischen des Elektrolyten zu verstärken. Entfernt von den Enden des Stegteils 52 können eher die mittleren Perforationen 55 als die vergrößerten ovalen Perforationen 54 verwendet werden oder entfernt von den Enden kann eine Mischung dieser Perforationen 54, 55 verwendet werden und ist ausreichend, es dem Gas zu er möglichen, aus der Elektrodenanordnung zu entweichen, wenn es bei der durchgeführten Elektrolyse erforderlich ist. Folglich ist der Streifenabschnitt 53 der am stärksten perforierte Abschnitt. Dadurch wird ein ziemlich kleiner massiver Bereich für das Befestigen der porösen Metallanode 58, zum Beispiel durch Punktschweißen, an dem Streifenabschnitt 53 zur Verfügung gestellt, wobei auch viele benachbarte Öffnungen in diesem Streifenbereich 53 nahe der porösen Metallanode 58 vorgesehen sind. Dieses Vorsehen einer porösen Anode 58 gegenüber einem Bereich 53 mit vielen Perforationen sichert ein wirksames Mischen des Elektrolyten und einen wirksamen Fluß des Elektrolyten zu einer maximalen Fläche eines Separators (nicht dargestellt) in Kontakt mit der Anode 58. Verständlicherweise kann dieser typische Abstandshalter von Fig. 3 auch dazu dienen, den Z-förmigen Abstandshalter 40 zu bilden. Für einen solchen Zweck kann der flache Streifen, zum Beispiel, nur eine ovale Perforation 44 an jedem Ende des Abstandshalters 40 aufweisen (Fig. 1).
Weiter auf Fig. 4 Bezug nehmend, ist dort ein typischer Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 als ein flacher Streifen dargestellt, d. h. in einer Form vor dem Biegen in die Form, welche in Fig. 1 gezeigt ist. Wie bei dem Anoden-Abstandshalter von Fig. 3 kann dieser flache Streifen von Fig. 4 im allgemeinen dazu dienen, den Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 sowie den Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 zu erzeugen. Aus zweckdienlichen Gründen wird der Streifen jedoch in Bezug auf den Kanal-Abstandshalter 80 beschrieben. Dieser Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 hat einen Streifenabschnitt für einen Bodenflansch 81, einen Streifenabschnitt für ein Stegteil 82 (Fig. 1) und einen Streifenabschnitt für einen oberen Flansch 83. Wie für den Anoden-Kanal-Abstandshalterstreifen 50 (Fig. 3) nehmen diese Streifenabschnitte 81, 82, 83 für eine typische Elektrodenanordnung etwa 20%, 60% bzw. 20% der Breite des Abstandshalters 80 in Anspruch. Das bedeutet, daß das Verhältnis der Höhe des Stegteils 82 zu der Breite des oberen Flansches 83 für die vorliegende typische Elektrodenanordnung der Figuren etwa 2,5 : 1 beträgt. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der erste Streifenabschnitt 81 ein massives, d. h. ein unperforiertes Teil. Der Streifenabschnitt für das Stegteil 82 hat ausgerichtete große kreisförmige Perforationen 84. Der Streifenabschnitt für den oberen Flansch 83 hat eine Reihe von kleinen kreisförmigen Perforationen 86, die gleichmäßig entlang dem Streifenabschnitt 83 ausgerichtet sind.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die großen kreisförmigen Perforationen 84 viel größer als die kleinen kreisförmigen Perforationen 86 des oberen Flansches 83 und normalerweise sind sie 7- bis 9-mal größer. Diese große Dimensionierung der kreisförmigen Perforationen 84 entlang dem Streifen 80 dient zur Verbesserung der Gasströmung durch den Elektrolyten bei gaserzeugenden Elektrolyseoperationen. Die großen kreisförmigen Perforationen 84 können entlang dem gesamten Streifenabschnitt für das Stegteil 82 angeordnet sein, wobei trotzdem die Betriebsfestigkeit für dieses Bauteil 82 erhalten bleibt. Der Streifenabschnitt 83 für den oberen Flansch hat kreisförmige Perforationen 86, die eine wirksame Strömung des Elektrolyten, kombiniert mit einer vorteilhaften Gasfreisetzung bei Gaserzeugungsoperationen, gewährleisten. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, haben die Perforationen 84, 86 sowohl für den Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 als auch für den Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 die gleiche Größe, obwohl das nicht der Fall sein muß. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch die in den Figuren dargestellte Dimensionierung bevorzugt.
Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind die Perforationen normalerweise alle gleichmäßig voneinander beabstandet. Das muß jedoch nicht der Fall sein. Weiterhin ist es denkbar, daß sie, obwohl sie in Ausrichtung zueinander dargestellt sind, nicht immer so angeordnet werden müssen. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, können die Perforationen nahe einer Kante des Anodenstreifens 50 oder des Kathodenstreifens 80 angeordnet sein. Sie schneiden jedoch die Kante nicht. Das vermeidet ein "Einkerben" der Kanten. Kerbfreie Kanten können die Möglichkeit scharfer Streifenvorsprünge, die den Separator perforieren können, verringern oder ausschließen.
Bei der Herstellung, zum Beispiel der Anodenanordnung von Fig. 1, kann nach dem Ausbilden der Anodenschale 21 der Z-förmige Anodenabstandshalter 40 an dem Schalenboden 22 befestigt werden. Dieser Abstandshalter 40 ist normalerweise durch Anschweißen des Bodenflansches 41 an den Schalenboden 22 an dem Schalenboden 22 befestigt. Als nächstes können die Abstandshalter 50 an dem Schalenboden 22 befestigt werden. Diese können ebenfalls durch Anschweißen der unteren Flansche 51 an den Boden 22 befestigt werden. Bei der Herstellung werden die Kanal-Abstandshalter 50 von oben bis unten beabstandet entlang der Schale 21 befestigt, damit die Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 zwischen den Anoden- Kanal-Abstandshaltern 50 ausgerichtet werden können. Der obere Z-förmige Kathoden-Abstandshalter 70 kann jedoch direkt gegenüber dem Z-förmigen Anoden-Abstandshalter 40 ausgerichtet sein. Bei der Herstellung ist der Z-förmige Anoden-Abstandshalter 40 und noch spezieller sein oberer Flansch 43 von dem oberen Bereich der Schalenseite 23 an dem oberen Bereich der Anodenschale 21 beabstandet. Gleichermaßen sind die Enden dieses End-Abstandshalters 40 deutlich innerhalb der Schalenseite 23 beabstandet. Auch sind bei der Herstellung die beiden Enden jedes Anoden-Kanal-Abstandshalters 50 von der Schalenseite 23 beabstandet.
Nach der Installation aller Abstandshalter 50 für die Anode oder zur gleichen Zeit, zu der die Abstandshalter 50 installiert werden, wird die poröse Metallanode 58 an den oberen Flanschen 53 jeder der Abstandshalter 50 befestigt. Diese Befestigung kann durch Schweißen erfolgen, zum Beispiel durch Punktschweißen der Knoten einer Streckmetallgitteranode 58 mit Teilabschnitten des massiven Metalls an dem oberen Flansch 53. Die Anode 58 bleibt sowohl an dem oberen Flansch 43 des Z-förmigen Abstandshalters 40 und an dem unteren Z-förmigen Anoden-Abstandshalter (nicht dargestellt) unbefestigt.
Gleichartige Arbeitsgänge, wie sie hierin für die Herstellung der Anodenanordnung 20 beschrieben wurden, folgen dann für die Herstellung der Kathodenanordnung 30. So werden zum Beispiel die Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80, zum Beispiel durch Schweißen an den unteren Flanschen 81, an dem Kathodenschalenboden 62 befestigt. Gleichermaßen wird zu dieser Zeit die poröse Metallkathode 88 an den oberen Flanschen 83 der Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 befestigt. Das kann ebenfalls durch Schweißen erfolgen, wie zum Beispiel durch Punktschweißen der Knoten einer Streckmetallgitterkathode 88 mit den massiven Metallbereichen der oberen Flansche 83. Die Kathode 88 bleibt sowohl an dem oberen Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 und an dem unteren Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter (nicht dargestellt) unbefestigt). Wenn untere Flansche an einem Schalenboden zu befestigen sind, kann das nicht nur durch Schweißen, zum Beispiel Widerstandsschweißen oder WIG-Schweißen, sondern auch durch andere Arbeitsverfahren erfolgen, wie zum Beispiel durch Hartlöten, Löten oder durch mechanische Mittel, wie zum Beispiel Verschrauben.
Bei der Herstellung erstrecken sich sowohl die Metallkathoden 88 und die Anoden 58 über den gesamten Bereich, von oben bis unten, ihrer jeweiligen Schalenböden 62, 22 in versetzter Weise, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Jede Kathode 88 und Anode 58 erstreckt sich ebenfalls zumindest im wesentlichen über die Breite des jeweiligen Schalenbodens 62, 22, erreicht an jedem Ende jedoch nicht die Schalenseite 23. Die Gitterkathode 88 und die Gitteranode 58 können vollständig bis zum äußeren Rand 24 der Schale dimensioniert sein oder sie können kleiner ausgeführt und von dem äußeren Rand 24 beabstandet sein. Für die Verringerung möglicher Separatorschäden ist es auch vorteilhaft, daß die Gitterelektroden eine gleichmäßige, einzelne Lage über ihre gesamte Fläche bilden, d. h. daß sie nicht in Form eines Doppelfalzes gebogen sind. Vorzugsweise sind zum Beispiel keine Biegeverstärkungen der Gitter über ihren Umfang vorgesehen.
Zu diesem Zeitpunkt der Herstellung kann ein Dichtungsteil in die Nut 26 der Anodenschale 21 eingesetzt werden. Gleichermaßen kann ein Dichtungsteil in die Nut 66 der Kathodenschale 61 eingesetzt werden. Wie zum Beispiel aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind diese Dichtungsteile nicht ausgerichtet. Eher ist das Dichtungsteil der Anodenschale 21 mit einem Teil der ebenen Randfläche 65 der Kathodenschale ausgerichtet. Gleichermaßen ist das Dichtungsteil der Kathodenschale 61 mit der ebenen Randfläche 25 der Anodenschale 21 ausgerichtet. Auf diese Weise wird entlang den Rändern 24, 64 eine Doppeldichtung erhalten. Geeignete Materialien für diese Dichtungsteile können EPDM (Terpolymer Elastomer des Äthylen-Propylen-Dien Monomers), Polytetrafluoräthylen, Neopren oder ein anderes elastomeres Material sein.
Danach wird, normalerweise auf nur einer der porösen Elektroden 58, 88, ein Separator angebracht. Danach wird die Anodenanordnung 20 in gegenüberliegenden Eingriff mit der Kathodenanordnung 30 gebracht und dadurch werden die Ränder 24, 64 mit den in den Nuten 26, 66 angeordneten Dichtungsteilen abgedichtet. Auch die Anode 58 und die Kathode 88 werden, mit einem Separator dazwischen so zusammengepreßt, daß kein Spalt vorhanden ist. Durch die versetzte Anordnungsweise der Anoden- und Kathoden-Kanal- Abstandshalter 50, 80, mit dem Separator zwischen der Anode 58 und der Kathode 88, bilden Separator und die Elektroden 58, 88 eine "Sandwich"-Form und es ergibt sich eine flache, ungefaltete, jedoch leicht wellige Form. Dieses Welligkeitsmerkmal des Elektroden-Separator-Sandwiches drückt die Elektroden 58, 88 in direkten Kontakt mit dem Separator und durch die Stegteile 42, 82 der Kanal-Abstandshalter 50, 80 bewirkt es auch, daß eine Kraft ausgeübt wird. Diese Kraft wird über die Schalenböden 62, 22 auf jedes Teil ausgeübt, zum Beispiel auf ein Stromverteilerteil, das an der Rückseite der Schalen 61, 21 angeordnet ist. Daher kann die versetzte Form der Kanal-Abstandshalter 50, 80 die elektrische Stromverteilung zu der elektrolytischen Zelle 10 verbessern.
Bei der Herstellung werden, wenn die C-förmigen Abstandshalter. 50, 80 anfangs Streifenform aufweisen (Fig. 3 und 4), diese Abstandshalter lediglich in die C-Form gebogen, um sie in ihren jeweiligen Anordnungen 20, 30 zu befestigen. Dieses Biegen der in Streifenform vorliegenden Kanal-Abstandshalter 50, 80 kann durch jede bekannte Biegetechnologie durchgeführt werden, zum Beispiel Umformen, Walzumformen oder Stempeln. Auch für das Erzeugen der Perforationen in den Abstandshaltern 50, 80 kann jede Einrichtung zum Perforieren von Metall in Streifenform zur Anwendung kommen. Normalerweise werden diese Perforationen durch ein Arbeitsverfahren wie Gesenkstanzen oder Gesenkpressen erzeugt. Obwohl die Perforationen in den Figuren so dargestellt sind, daß sie in den in Streifenform befindlichen Abstandshaltern 50, 80 erzeugt werden, ist es so zu verstehen, daß sie auch erzeugt werden können, wenn die Abstandshalter eine andere Form aufweisen, zum Beispiel die gebogene Form von Fig. 1. Für das Biegen und Perforieren der Z-förmigen Abstandshalter 40, 70 gelten die gleichen Erwägungen, wie sie hierin vorher für die Kanal-Abstandshalter 50, 80 erläutert wurden. Obwohl der Z-förmige Anoden-Abstandshalter 40 in Fig. 1 so dargestellt ist, daß er = Perforationen, zum Beispiel die ovalen Perforationen 44, aufweist, welche die gleiche Dimensionierung haben, wie die ovalen Perforationen 54 der Anoden-Kanal-Abstandshalter, braucht eine solche Kontinuität nicht der Fall sein. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch die Gleichförmigkeit, wie sie dargestellt ist, bevorzugt.
Obwohl die Abstandshalter 40, 70 so erläutert und dargestellt sind, daß sie in einer horizontalen, linearen Positionierung angeordnet sind, ist es so zu verstehen, daß eine andere Positionierung verwendet werden kann. So kann zum Beispiel für die Abstandshalter 40, 70 eine lineare Positionierung beibehalten werden, wobei sie jedoch in einer vertikalen oder diagonalen Art und Weise zu der Ausrichtung der Schalen 21, 61 angeordnet sein können. Es kann zum Beispiel auch auf die lineare Form verzichtet werden und die Abstandshalter 40, 70 könnten in einem Zick- Zack-Muster angeordnet werden. Die Kanal-Abstandshalter 50, 80 können dann mit einem solchen diagonalen oder Zick-Zack-Muster oder ähnlichem ausgerichtet sein. Obwohl alle Kanal-Abstandshalter 50, 80 in den Figuren so dargestellt sind, daß sie sich in derselben Abwärtsrichtung gegenüberliegen, muß das nicht der Fall sein. So können zum Beispiel die Anoden-Kanal-Abstandshal ter 50 in umgekehrter Weise zu der dargestellten angeordnet sein, so daß sie sich in Aufwärtsrichtung gegenüberliegen und somit umgekehrt zu den Kathoden-Kanal-Abstandshaltern 80 angeordnet sind oder einzelne Abstandshalter 50, 80 können umgekehrt sein. So können z. B. abwechselnde Anoden-Abstandshalter 50 aus der gegenüberliegenden Ausrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, unter der Bedingung, daß eine versetzte Anordnung zu den Kathoden-Abstandshaltern 80 beibehalten wird, umgekehrt sein.
Weiterhin könnte, obwohl der obere Z-förmige Anoden-Abstandshalter 40 einen oberen Flansch aufweist, der in Fig. 1 nach oben und somit zu der Schalenseite 23 zeigt, diese Gesamtpositionierung des Abstandshalters umgekehrt werden. Im allgemeinen ist dieser obere Anoden-Abstandshalter 40 so positioniert, wie es dargestellt ist und der untere Z-förmige Anoden-Abstandshalter (nicht dargestellt) ist in derselben Weise angeordnet, wie es für diesen oberen Abstandshalter 40 gezeigt ist, d. h. mit seinem oberen Flansch nach oben zeigend. Die Positionierung für die Z- förmigen Kathoden-Abstandshalter, d. h. für den oberen Abstandshalter 70 und den unteren Abstandshalter (nicht dargestellt) kann ebenfalls dieselbe oder umgekehrt sein. Normalerweise ist der obere Abstandshalter 70 so angeordnet, wie es dargestellt ist und der untere Abstandshalter ist so positioniert, daß sein oberer Flansch nach unten zeigt. Weiterhin ist, obwohl die typische Anordnung der Figuren einen Z-förmigen oberen Anoden-Abstandshalter 40 und einen oberen Kathoden-Abstandshalter 70 verwendet, die Verwendung von mehr als einem jeder solcher Abstandshalter 40, 70 möglich. Gleichermaßen können mehr als einer von jedem Abstandshalter für die Verwendung im unteren Bereich der Anordnung zur Verwendung kommen. Für alle solche Abstandshalter wird bevorzugt, daß sie entweder im oberen oder im unteren Bereich der Anordnung als gegenüberliegende Paare von Abstandshaltern 40, 70 angeordnet werden. Bezüglich der Kanal- Abstandshalter ist es aus Gründen einer wirtschaftlichen Zellenherstellung vorteilhaft, daß ein Anoden-Kanal-Abstandshalter 50 mehr vorgesehen ist, als Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 vorhanden sind. Daher ist vorteilhafterweise der erste Kanal- Abstandshalter im oberen Bereich der Zelle 10 sowie der letzte Kanal-Abstandshalter im unteren Bereich der Zelle 10 ein Anoden- Abstandshalter 50. Es ist jedoch so zu verstehen, daß die Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 dominieren könnten oder daß eine gleiche Anzahl von Anoden- und Kathoden-Abstandshaltern 50, 80 verwendet werden könnten.
Die vorteilhafte Anordnung eines ersten und letzten Anoden-Abstandshalters 50, kombiniert mit dem Welligkeitsmerkmal des Elektroden-Separator-Sandwiches sichert, daß das Sandwich sowohl im oberen als auch im unteren Bereich der Zelle 10 gegenüber dem Z-förmigen Kathoden-Abstandshalter 70 ausgewölbt ist. Es ist jedoch so zu verstehen, daß auch andere Anordnungen möglich sind. Somit könnten die Kathoden-Kanal-Abstandshalter 80 dominieren und die letzten oberen und unteren Abstandshalter sein. Dadurch könnte das Sandwich so beeinflußt werden, daß es sich sowohl im oberen als auch im unteren Bereich der Zelle 10 gegenüber dem Z-förmigen Anoden-Abstandshalter 40 auswölbt. Eine andere betriebsfähige Anordnung würde ein letzter Anoden-Abstandshalter 50 an einem Ende und ein letzter Kathoden-Abstandshalter am gegenüberliegenden Ende sein, wobei sich das Sandwich entsprechend auswölbt. Weiterhin weist die typische Elektrodenanordnung der Figuren einen Z-förmigen Querschnitt der Abstandshalter 40, 70 auf. Für diese Abstandshalter 40, 70 ist die Z- Form bevorzugt. Es sind jedoch auch andere Formen, zum Beispiel die Kanalform möglich. Jedoch selbst in einer solchen anderen Form liegen sich die Abstandshalter 40, 70 gegenüber, d. h. sie sind gegenüberliegend und nicht versetzt zueinander angeordnet. Desgleichen ist die Kanalform für die Abstandshalter 50, 80 die bevorzugte Form. Es sind jedoch andere Konstruktionen, zum Beispiel eine I-Form möglich.
Nach dem Zusammenbau kann die elektrolytische Zelle 10 in eine Elektrolysevorrichtung einbezogen werden, wie zum Beispiel in eine Filterpressenelektrolysevorrichtung, die in dem US-Patent Nr. 4,738,763 aufgezeigt wird. Somit kann die Mehrfach-Anordnung der Zelle 10 zur Sicherung einer ordnungsgemäßen Flüssigkeits strömung und ähnlichem so sein, wie es in diesem Patent beschrieben ist. Die Installation einer solchen Zelle 10 und ihr Betrieb in einer typischen Elektrolysevorrichtung, wie sie in dem Patent beschrieben ist, sind Fachleuten gut bekannt.
Membranen, die für die Verwendung als Separatoren in der Zelle 10 der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können leicht die Arten sein, die im Handel erhältlich sind. Ein gegenwärtig bevorzugtes Material ist ein perfluoriertes Mischpolymer mit einer angehängten Kationenaustausch-Funktionalgruppe. Diese Perfluorkohlenstoffe sind ein Mischpolymer von zumindest zwei Monomeren, wobei ein Monomer aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Vinylfluorid, Hexafluorpropylen, Vinylidinfluorid, Trifluoräthylen, Chlortrifluoräthylen, Perfluor (Alkylvinyläther), Tetrafluoräthylen und Mischungen davon einschließt.
Das zweite Monomer wird oft aus einer Gruppe von Monomeren ausgewählt, die normalerweise eine SO&sub2;F- oder Sulfonylfluorid-Gruppe enthält. Beispiele von solchen zweiten Monomeren können allgemein durch die Formel CF&sub2; = CFR&sub1;SO&sub2;F dargestellt werden. R1 ist in der allgemeinen Formel ein bifunktionales perfluoriertes Radikal, das im allgemeinen ein bis acht Atome aufweist, jedoch fallweise bis zu fünfundzwanzig. Beispiele von solchen Perfluorkohlenstoffen sind im Handel allgemein erhältlich, wie zum Beispiel von E. I. duPont, deren Produkte allgemein unter der Handelsbezeichnung NAFION bekannt sind. Perfluorkohlenstoff-Mischpolymere, die Perfluor (3, 6-Dioxa-4-Methyl-7-Octenesulfonylfluorid) enthalten, haben eine besondere Akzeptanz gefunden.
Es ist auch möglich, daß der Separator für die Zelle 10 ein Diaphragma sein kann, der hierin manchmal als ein "poröser Diaphragma-Separator" bezeichnet ist. Für das Diaphragma in der Zelle 10 kann ein synthetisches Diaphragma verwendet werden, das für den Elektrolyten durchlässig ist. Die synthetischen Diaphragmen basieren allgemein auf einem synthetischen Polymer- Material, wie zum Beispiel Polyfluoräthylenfaser, wie es in dem US-Patent Nr. 5,606,805 offenbart ist oder Schaumpolytetrafluor äthylen, wie es in dem US-Patent Nr. 5,183,545 offenbart ist. Solche synthetischen Diaphragmen können wasserunlösliche, anorganische Bestandteile enthalten, zum Beispiel Siliziumkarbid oder Zirkonerde, wie es in dem US-Patent Nr. 5,188,712 offenbart ist oder Talk, wie es in dem US-Patent Nr. 4,606,805 beschrieben ist. Von besonderem Interesse für das Diaphragma ist das im allgemeinen kein Asbest enthaltende, synthetische Faserdiaphragma, das anorganische Bestandteile enthält, wie es in dem US-Patent Nr. 4,853,101 offenbart ist.
Im allgemeinen enthält dieses Diaphragma von besonderem Interesse eine nicht isotropische faserige Matte, in der die Fasern der Matte aus 5 bis 70 Gewichtsprozenten von organischer Halogenkohlenstoffpolymerfaser in haftender Kombination mit etwa 30 bis 95 Gewichtsprozenten von fein verteilten, anorganischen Bestandteilen bestehen, die während der Faserbildung in die Faser schlaggepreßt werden. Das Diaphragma hat ein Gewicht pro Flächeneinheit zwischen etwa 3 bis. 12 Kilogramm pro Quadratmeter. Vorzugsweise hat das Diaphragma ein Gewicht in der Größenordnung von etwa 3 bis 7 Kilogramm pro Quadratmeter. Ein besonders bevorzugter Bestandteil ist Zirkonerde. Es können auch andere Metalloxide, d. h. Titanerde, verwendet werden, sowie auch Silikate, wie zum Beispiel Magnesiumsilikat und Aluminosilikat, Aluminate, Keramik, Cermet (Mischkeramik), Kohlenstoff und Mischungen davon verwendet werden. Speziell dieses Diaphragma von besonderen Interesse kann komprimiert werden, zum Beispiel bei einem Druck von etwa 155 bis etwa 930 kg/cm² (6 Tonnen pro Quadratzoll).
Typische elektrochemisch aktive Beschichtungen, die hierin vorher erwähnt wurden, wie zum Beispiel für die poröse Metallanode 58 sind solche, die aus Platin oder aus anderen Metallen der Platingruppe gebildet werden oder es kann sich auch um aktive Oxidbeschichtungen handeln, wie Beschichtungen aus Metallen der Platingruppe, Magnetit-, Ferrit-, Kobalt-Spinell- oder gemischte Metalloxidbeschichtungen. Solche Beschichtungen sind normalerweise für die Verwendung als Anodenbeschichtungen in der elek trochemischen Industrie entwickelt worden. Sie können auf Wasser oder auf Lösungsmittel basieren. So kann zum Beispiel Alkohol- Lösungsmittel verwendet werden. Geeignete Beschichtungen dieses Typs sind allgemein in einem oder mehreren der US-Patente Nr. 3,265,526, 3,632,498, 3,711,385 und 4,528,084 beschrieben. Die Beschichtungen aus gemischtem Metalloxid können oft zumindest ein Oxid eines Ventilmetalls mit einem Oxid eines Metalls der Platingruppe, einschließlich Platin, Palladium, Rhodium, Iridium und Ruthenium oder Mischungen untereinander und mit anderen Metallen enthalten. Weitere Beschichtungen enthalten Zinnoxid, Mangandioxid, Bleidioxid, Kobaltoxid, Eisenoxid, Platinat, wie zum Beispiel MXPT&sub3;O&sub4;, wobei M ein Alkalimetall ist und x sich normalerweise auf ein etwa 0,5-Nickel-Nickel-Oxid und eine Mischung von Nickel- und Lanthanoxiden, wie zum Beispiel Lanthan- Nickelat, bezieht.

Claims

1. Elektrolytische Zelle, die eine Anodenanordnung und eine Kathodenanordnung mit einem Separator dazwischen aufweist, wobei die Anodenanordnung und die Kathodenanordnung jeweils ein wenigstens im wesentlichen ebenes Bodenteil haben, wobei die Bodenteile an ihrem Außenumfang jeweils in hochstehenden Seitenteilen enden, wobei die Seitenteile mit dem jeweiligen Bodenteil wenigstens einen Teil einer länglichen Elektrodenschale bilden, wobei die Zelle in Kombination aufweist:

(a) eine Mehrzahl von länglichen Anoden-Abstandshalterteilen, die parallel, aber auf Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils an dem Anodenbodenteil befestigt sind;

(b) eine Mehrzahl von länglichen Kathoden-Abstandshalterteilen, die parallel zu den Anoden-Abstandshalterteilen sowie parallel, aber auf Abstand zueinander angeordnet sind und in der Zelle in Positionen angeordnet sind, die versetzt gegenüber den Positionen der Anoden-Abstandshalterteile sind, wobei jedes Kathoden-Abstandshalterteil an dem ebenen Kathoden-Bodenteil befestigt ist;

(c) wenigstens ein zusätzliches längliches Anoden-Abstandshalterteil, das an dem ebenen Anoden-Bodenteil an einem Ende der Anodenschale befestigt ist; und

(d) wenigstens ein zusätzliches längliches Kathoden-Abstandshalterteil, das an dem Kathoden-Bodenteil an einem Ende der Kathodenschale und in einer Position gegenüberliegend dem zusätzlichen Anoden-Abstandshalterteil befestigt ist.

2. Zelle nach Anspruch 1, wobei die Anoden- und Kathoden-Bodenteile jeweils an ihrem äußeren Umfang in hochstehenden Seitenteilen enden, wobei die Seitenteile und das Bodenteil zusammen die Elektrodenschale umfassen und wobei die länglichen Anoden- und Kathodenschalen lange parallele Seiten an den langen Kanten der Schale sowie kürzere obere und untere Schalenenden haben.

3. Zelle nach Anspruch 2, wobei die zusätzlichen Abstandshalterteile im Querschnitt z-förmig sind, durch einen Bodenflansch an dem Bodenteil befestigt und auf Abstand zu den aufrechtstehenden Seitenteilen sind.

4. Zelle nach Anspruch 3, wobei die Anoden- und Kathoden-Abstandshalterteile zusätzliche Abstandshalterteile umfassen, die jeweils an dem oberen und an dem unteren Schalenende angeordnet sind, und eine Vielzahl von länglichen Kanal- Abstandshalterteilen umfassen, die zwischen den oberen und unteren zusätzlichen Abstandshalterteilen angeordnet sind, wobei die Kanal-Abstandshalterteile einen Bodenflansch, der in einer Richtung vorsteht und entlang dem ebenen Bodenteil verläuft urd in flächigem Kontakt mit dem ebenen Bodenteil verbunden ist, ein aufrechtstehendes Stegteil, das mit dem Bodenflansch verbunden ist, und einen oberen Flansch aufweisen, der mit dem Stegteil verbunden ist, wobei der obere Flansch in der gleichen Richtung wie der untere Flansch vorsteht; und wobei die Höhe der Kanal-Abstandshalterteile über die Höhe der aufrechtstehenden Seitenteile hinausgeht und die Höhe der z-förmigen zusätzlichen Abstandshalterteile sich bis zu der Höhe der auf rechtstehenden Seitenteile oder darunter erstreckt.

5. Zelle nach Anspruch 1, wobei die Anodenschale eine Metallschale aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Titan, Titan legiert mit Palladium oder andere Legierungen, oder intermetallische Gemische mit Titan, oder eine Metall schale aus Stahl einschließlich Edelstahl, oder eine Metallschale aus einem anderen Ventilmetall als Titan ist; wobei die Kathodenschale eine Metallschale aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Nickel, oder Legierungen oder intermetallische Mischungen damit, oder Stahl einschließlich Edelstahl ist; wobei die Teile für die Anodenanordnung Metallteile aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Titan, oder Legierungen oder intermetallische Gemische mit Titan, einschließlich Titan vom Härtegrad 1 und Titan vom Härtegrad 2, sind und wobei die Abstandshalterteile für die Kathodenanordnung Metallteile aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Nickel oder Stahl, einschließlich Edelstahl, sind.

6. Zelle nach Anspruch 1, wobei ein Anoden-Abstandshalterteil mehr als Kathoden-Abstandshalterteile vorhanden ist und wobei die Abstandshalterteile alle einen festen Bodenflansch haben, der an dem ebenen Bodenteil durch Schweißen, einschließlich Widerstandsschweißen oder Wolfram-Inertgas- Schweißen befestigt ist oder an dem Bodenteil durch Hartlöten, Löten oder durch mechanische Mittel einschließlich Bolzen befestigt ist.

7. Zelle nach Anspruch 4, wobei die z-förmigen Abstandshalterteile und die Kanal-Abstandshalterteile alle obere Flansche haben, wobei die oberen Flansche wenigstens der Kanal-Abstandshalterteile an einem porösen Metallelektrodenteil anliegen und an dem Elektrodenteil befestigt sind, während die oberen Flansche der z-förmigen Abstandshalterteile nicht an dem Elektrodenteil befestigt sind, wobei das Elektrodenteil unter Kompression in direkten Kontakt mit einem porösen Membran- oder Diaphragma-Separator der Zelle angedrückt wird.

8. Zelle nach Anspruch 7, wobei das Elektrodenteil eine Kathode ist und die Kathode eines oder mehrere aus einem gedehnten Metallgitter, Drahtgewebe, einem Lamellengitter oder einem perforiertes Schalenelement umfaßt, die aus einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe Nickel, oder Legierungen oder intermetallische Gemische damit, oder Stahl einschließlich Edelstahl hergestellt sind; oder das Elektrodenteil eine Anode ist und die Anode ein gedehntes Metallgitter, Drahtgeflecht, Lamellengitter oder eine durchlöcherte oder gelochte Schale umfaßt, die aus einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe umfassend Titan, Niob, oder Tantal, oder Legierungen oder intermetallische Gemische damit hergestellt sind.

9. Zelle nach Anspruch 8, wobei die Anode eine elektrochemisch aktive Beschichtung hat, wobei die elektrochemisch aktive Beschichtung ein Metall der Platingruppe, ein Metalloxid, oder deren Mischungen, wobei das Metalloxid aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden der Platingruppe, Magnetit, Ferrit, Kobaltoxid-Spinell und Zinkoxid ausgewählt ist, und/- oder ein gemischtes Kristallmaterial von wenigstens einem Oxid eines Ventilmetalls und wenigstens einem Oxid eines Metalls der Platingruppe, und/oder ein oder mehrere von Mangandioxid, Bleidioxid, Platinat-Substituent, Nickel-Nickeloxid oder Mischungen von Nickel- und Lantanoxiden enthält.

10. Zelle nach Anspruch 7, wobei die Zelle mit dem Membran - oder Diaphragma-Separator eines oder mehrere von Chlor, Ätzsoda, Kaliumhydroxid oder schweflige Säure erzeugt.

11. Zelle nach Anspruch 10, wobei das Diaphragma ein synthetisches Diaphragma ist, das organische Polymerfäden in Haftverbindung mit anorgänischen Teilchen aufweist, einschließlich eine nichtisotrope Fasermatte mit 5 bis 70 Gew.-% Halogenkohlenstoff-Polymerfäden in anhaftender Kombination mit etwa 30 bis 95 Gew.-% fein geteilter anorganischer Teilchen.

12. Zelle nach Anspruch 1 mit zusätzlichen z-förmigen Abstandshalterteilen, die an dem ebenen Bodenteil befestigt und an dem oberen Ende der Schale, aber in Abstand von den aufrechtstehenden Seitenteilen angeordnet sind, wobei jedes zusätzliche Abstandshalterteil einen Bodenflansch, der in einer ersten Richtung vorsteht, wobei der Bodenflansch entlang und in flächigem Kontakt an dem ebenen Bodenteil verlaufend befestigt ist, ein aufrechtstehendes Stegteil, das mit dem Bodenflansch verbunden ist, und einen oberen Flansch aufweist, der mit dem Stegteil verbunden ist, wobei der obere Flansch in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu dem Bodenflansch vorsteht.

13. Zelle nach Anspruch 12, die weiter ein zweites zusätzliches längliches Abstandshalterteil aufweist, das im Querschnitt z-förmig ist, durch einen Bodenflansch an dem Bodenteil befestigt ist und an dem unteren Ende der Schale, aber beabstandet von den aufrechtstehenden Seitenteilen der Anordnung angeordnet ist, wobei die Anordnung eine Mehrzahl von länglichen Kanal-Abstandshalterteilen aufweist, die parallel zueinander und beabstandet zwischen, aber mit Abstand zu den oberen und unteren z-förmigen Trägerteilen angeordnet sind, wobei die Kanal-Abstandshalterteile voneinander beabstandet sind.

14. Zelle nach Anspruch 13, wobei das z-förmige Abstandshalterteil am oberen Ende einen oberen Flansch hat; der in Richtung auf ein benachbartes aufrechtstehendes Seitenteil vorsteht, wobei das z-förmige Abstandshalterteil am unteren Ende einen oberen Flansch hat, der weg von einem benachbarten aufrechtstehenden Seitenteil vorsteht, wobei die Höhe der Kanal-Abstandshalterteile über die Höhe der aufrechtstehenden Seitenteile hinausgeht und die Höhe der z-förmigen Abstandshalterteile unterhalb der Höhe der aufrechtstehenden Seitenteile bleibt.

15. Zelle nach Anspruch 12, wobei die aufrechtstehende Seitenteile an ihren oberen Enden in einem nach außen, weg von dem Bodenteil vorstehenden Rand enden, wobei der Rand in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der Ebene des Bodenteils liegt, eine Nut mit einem in der Nut angeordneten Dichtungsteil aufweist und wobei das Dichtungsteil eine Flachdichtung aus Äthylen-Propylen-Terpolymer, Polytetrafluoräthylen, Neopren oder anderen elastomeren Materialien ist.

16. Zelle nach Anspruch 12, wobei die Anodenschale eine Metallschale aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Titan, Titan legiert mit Palladium oder andere Legierungen, oder intermetallische Gemische mit Titan, oder eine Metallschale aus Stahl einschließlich Edelstahl, oder eine Metallschale aus einem anderen Ventilmetall als Titan ist, und wobei die Kathodenschale eine Metallschale aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Nickel, oder Legierungen oder intermetallische Mischungen damit, oder Stahl einschließlich Edelstahl ist.

17. Zelle nach Anspruch 13, wobei die z-förmigen Abstandshalterteile der Anode und die Kanal-Abstandshalterteile der Anode Metallteile aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Titan, oder Legierungen oder intermetallische Gemische mit Titan, einschließlich Titan mit Härtegrad 1 und Titan mit Härtegrad 2, sind und die z-förmigen Abstandshalterteile der Kathode und die Kanal-Abstandshalterteile der Kathode Metallteile aus einem oder mehreren aus der Gruppe umfassend Nickel oder Stahl, einschließlich Edelstahl, sind.

18. Zelle nach Anspruch 17, wobei die z-förmigen Abstandshalterteile einen festen Bodenflansch haben, der an dem ebenen Bodenteil durch Schweißen, einschließlich Widerstandsschweißen oder Wolfram-Inertgas-Schweißen befestigt ist oder an dem Bodenteil durch Hartlöten, Löten oder durch mechanische Mittel einschließlich Bolzen befestigt ist, und wobei die z- förmigen Abstandshalterteile ein gelochtes Stegteil und einen gelochten oberen Flansch haben.

19. Zelle nach Anspruch 18, wobei das gelochte Stegteil kerbenfrei ist, große ovale Löcher nahe den beiden Enden des Stegteils enthält, wobei der Bereich des Stegteils zwischen den ovalen Löchern kreisförmige Löcher aufweist, die kleiner als die ovalen Löcher sind, und wobei das obere Flanschteil kerbenfrei ist und kreisförmige Löcher mit einer ersten Größe vermischt mit einer größeren Anzahl von kreisförmigen Löchern einer zweiten Größe aufweist, die kleiner als die erste Lochgröße ist.

20. Zelle nach Anspruch 12, wobei das z-förmige Trägerteil ein Verhältnis von Höhe des aufrechten Stegteils zur Breite des oberen Flansches von etwa 2, 5 : 1 hat, wobei die oberen Flansche der z-förmigen Abstandshalterteile in Kontakt mit einem porösen Metallelektrodenteil angeordnet sind, aber mit dem Elektrodenteil unverbunden sind.

21. Zelle nach Anspruch 1, wobei die Abstandshalterteile durch Biegen von ebenen Streifenteilen erhältlich sind, wobei die ebenen Streifenteile aufweisen:

(a) ein längliches mittleres Stegteil, das sich entlang der Länge des Streifenteils erstreckt, wobei das mittlere Teil Löcher hat;

(b) ein erstes festes und längliches Flanschteil, das entlang einer länglichen gemeinsamen ersten Kante mit dem mittleren Stegteil verbunden ist; und

(c) ein zweites gelochtes und längliches Flanschteil, das entlang einer länglichen gemeinsamen zweiten Kante mit dem mittleren Stegteil verbunden ist, wobei das zweite Flanschteil ebenfalls Löcher hat.

22. Zelle nach Anspruch 21, wobei das erste Flanschteil und das zweite Flanschteil jeweils etwa ein Fünftel der Querabmessung des Streifenteils in Breitenrichtung einnehmen und wobei das längliche ebene Streifenteil ein Verhältnis von Länge zu Breite von etwa 30 : 1 hat.

23. Zelle nach Anspruch 21, wobei das mittlere Stegteil wenigstens ein großes ovales Loch und wenigstens ein verkleinertes Loch aufweist, insbesondere wenigstens zwei ovale Löcher, die nahe der Enden des Teils angeordnet sind, und eine Reihe der verkleinerten kreisförmigen Löcher, die in Abstand zueinander entlang des Teils zwischen den ovalen Löchern angeordnet sind, und wobei der zweite Flansch kleine kreisförmige Löcher gemischt mit noch kleineren kreisförmigen Löchern aufweist, wobei das Verhältnis der gesamten offenen Fläche jedes ovalen Lochs zu der gesamten offenen Fläche des verkleinerten kreisförmigen Lochs innerhalb des Bereichs von etwa 4 : 1 bis 6 : 1 liegt.

24. Zelle nach Anspruch 23, wobei die kleineren kreisförmigen Löcher in paarweiser Zuordnung vorhanden sind und benachbarte paarweise Zuordnungen auf Abstand zueinander angeordnet sind, wobei ein kleines kreisförmiges Loch in dem Abstandsbereich angeordnet ist, und wobei das Verhältnis der gesamten offenen Fläche jedes kleinen kreisförmigen Lochs in dem gelochten Flanschteil zu der gesamten offenen Fläche von jedem kleineren kreisförmigen Loch in dem gelochten Flanschteil im Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa 5 : 1 liegt.

25. Zelle nach Anspruch 21, wobei der die Anoden-Abstandshalterteile bildende Streifen ein Metallteil aus Titan, Niob oder Tantal oder deren Legierungen oder intermetallischen Gemischen ist, wobei das Teil in gebogener Form in einer Anodenanordnung vorhanden ist, wobei das Streifenteil in Form eines Kanals gebogen ist oder das Streifenteil in einer Form gebogen ist, die im Querschnitt wenigstens im wesentlichen z-förmig ist.

26. Zelle nach Anspruch 21, wobei das mittlere Stegteil kreisförmige Löcher hat, der zweite Flansch kleinere kreisförmige Löcher hat, das mittlere Stegteil die kreisförmigen Löcher in Abstand zueinander entlang einer Linie entlang des mittleren Stegteils mit gleichen Abständen zueinander aufweist, und wobei das Verhältnis der gesamten offenen Fläche jeder kreisförmigen Öffnung des Stegteils zu der gesamten offenen Fläche jedes kreisförmigen Lochs des zweiten Flansches innerhalb des Bereichs von etwa 7 : 1 bis etwa 9 : 1 liegt.

27. Zelle nach Anspruch 1, wobei jedes Abstandshalterteil aufweist:

(a) ein erstes festes und längliches Flanschteil, das in flächigem Kontakt mit dem ebenen Bodenteil verbunden ist und entlang einer gemeinsamen ersten länglichen Kante verbunden ist mit

(b) einem länglichen mittleren Stegteil, das sich entlang der Länge des Streifenteils erstreckt, wobei das mittlere Stegteil Löcher hat, wobei die Löcher größere ovale Löcher und verkleinerte kreisförmige Löcher enthalten; und

(c) ein zweites gelochtes und längliches Flanschteil, das entlang einer länglichen gemeinsamen zweiten Kante mit dem mittleren Stegteil verbunden ist, wobei das zweite Flanschteil Löcher hat, die kleine kreisförmige Löcher gemischt mit noch kleineren kreisförmigen Löchern umfassen.

28. Zelle nach Anspruch 1, wobei:

(a) die Anoden-Abstandshalterteile auf eine Höhe oberhalb der Höhe der Seitenteile reichen;

(b) die Kathoden-Abstandshalterteile auf eine Höhe oberhalb der Höhe der Seitenteile reichen;

(c) das oder die zusätzlichen länglichen Anoden-Abstandshalterteile auf eine Höhe bis oder unterhalb der Höhe der Seitenteile reichen; und

(d) das oder die zusätzlichen Kathoden-Abstandshalterteile auf eine Höhe bis oder unterhalb der Höhe der Seitenteile reichen.

29. Anodenanordnung der Zelle nach Anspruch 1 zur Zusammenwirkung mit einer entsprechenden Kathodenanordnung und einem Separator, um im zusammengesetzten Zustand die Zelle nach Anspruch 1 zu bilden, wobei die Anodenanordnung aufweist:

eine Mehrzahl von länglichen Anoden-Abstandshalterteilen, die parallel, aber auf Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils an dem Anodenbodenteil befestigt sind;

wenigstens ein zusätzliches längliches Anoden-Abstandshalterteil, das an dem ebenen Anodenbodenteil an einem Ende der Anodenschale befestigt ist;

wobei die Anoden-Abstandshalterteile versetzt sind gegenüber den Positionen von entsprechenden Kathoden-Abstandshalterteilen einer zusammenwirkenden Kathodenanordnung;

wobei die zusätzlichen Anoden-Abstandshalterteile in einer Position gegenüber den zusätzlichen Kathoden-Abstandshalterteilen einer zusammenwirkenden Kathodenanordnung angeordnet sind.

30. Kathodenanordnung der Zelle nach Anspruch 1 zur Zusammen wirkung mit einer entsprechenden Anodenanordnung und einem Separator, um in zusammengebautem Zustand die Zelle nach Anspruch 1 zu bilden, wobei die Kathodenanordnung aufweist:

eine Mehrzahl von länglichen Kathoden-Abstandshalterteilen, die parallel, aber auf Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils an dem Kathodenbodenteil befestigt sind;

wenigstens ein zusätzliches längliches Kathoden-Abstandshalterteil, das an dem ebenen Kathodenbodenteil an einem Ende der Kathodenschale befestigt ist;

wobei die Kathoden-Abstandshalterteile versetzt sind gegenüber den Positionen von entsprechenden Anoden-Abstandshalterteilen einer zusammenwirkenden Anodenanordnung;

wobei die zusätzlichen Kathoden-Abstandshalterteile in einer Position gegenüber den zusätzlichen Anoden-Abstandshalterteilen einer zusammenwirkenden Anodenanordnung angeordnet sind.