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Die
Erfindung betrifft eine Elektrolysevorrichtung bzw. einen Elektrolyseur
vom Filterpressentyp und insbesondere einen Elektrolyseur, der durch
Zirkulation von Elektrolytlösung
gekennzeichnet ist.
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Der
Elektrolyseur vom Filterpressentyp findet breiten Einsatz in verschiedenen
Anwendungsgebieten, z. B. Herstellung von Chlor und Ätznatron durch
Elektrolyse von Salz oder elektrolytische Herstellung von organischen
Stoffen, Elektrolyse von Meerwasser usw.
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In
einem typischen Elektrolyseverfahren unter Verwendung des Filterpressenelektrolyseurs
zur Elektrolyse von Salz kommt ein bipolarer Filterpressenelektrolyseur
zum Einsatz, in dem mehrere Elektrolyseureinheiten über eine
Kationenaustauschmembran übereinander
plaziert sind und eine Anodenkammer und eine Kathodenkammer, die
zueinander benachbart sind, über
Trennwände
in den Elektrolyseureinheiten elektrisch und mechanisch miteinander
verbunden sind. An beiden Enden sind Elektrodenkammer-Endeinheiten
mit jeweils einer Anode oder einer Kathode auf jeder Seite davon übereinander
plaziert, und diese sind durch eine Hydraulikpresse oder andere
Einrichtung fixiert.
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Andererseits
sind in dieser bipolaren Elektrolyseureinheit Trennwände vorgesehen,
um die Anodenkammer von der Kathodenkammer zu trennen und um ferner
elektrischen Strom zur Elektrolyse zu übertragen. Auf der Trennwand
zum Trennen der Anodenkammer von der Kathodenkammer sind eine Anode
bzw. eine Kathode angeordnet. In Abhängigkeit von der jeweiligen
individuellen Elektrolysereaktion befindet sich die Anodenkammer
oder die Kathodenkammer in einer sauren Umgebung, während sich
die andere in einer reduzierenden Umgebung befindet. Insbesondere
wird bei der Elektrolyse von Salz, d. h. einem typischen Elektrolyseverfahren
unter Nutzung einer Ionenaus tauschmembran, Chlor an der Anode erzeugt,
und hochkonzentriertes Natriumhydroxid und Wasserstoff werden an
der Kathode erzeugt. Hierbei werden dünnfilmbildende Metalle, z.
B. Titan, Tantal, Zirconium usw., mit hoher Korrosionsfestigkeit,
die chlorbeständig
sind, oder Legierungen dieser Metalle in der Anodenkammer verwendet.
In der Atmosphäre
der Kathodenkammer absorbiert Titan Wasserstoff und versprödet, und
selbst hoch korrosionsfestes Titan kann nicht für die Kathodenkammer verwendet
werden. Aus diesem Grund werden Eisenmetalle, z. B. Nickel, rostfreier
Stahl usw. oder Legierungen dieser Metalle, für die Kathodenkammer genutzt.
Durch Ausbildung jeder dieser Elektrodenkammern durch Trennwände, die
aus Metallmaterialien hergestellt sind, und durch gegenseitiges
Verbinden dieser Kammern kann eine elektrische Verbindung erreicht
werden. Versucht man aber, Titan auf der Anodenkammerseite direkt
mit Eisen, Nickel, rostfreiem Stahl usw. auf der Kathodenseite durch Schweißen zu verbinden,
bildet sich eine intermetallische Verbindung durch Titan und Eisenmetall
auf der Anodenkammerseite, und es ist unmöglich, ein Verbundsystem zu
erhalten, das ausreichende Festigkeit hat, die zur praktischen Anwendung
geeignet ist.
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Zur
Lösung
dieser Probleme reichte der Anmelder die JP-A-03249189 ein, die einen bipolaren Elektrolyseur,
der Trennwände
mit unregelmäßigen Oberflächen, die
ineinandergreifen und durch ein Preßverfahren hergestellt sind,
und eine Struktur aus Elektrolyseureinheiten mit einer an einem
konvexen Abschnitt verbundenen Elektrode aufweist, sowie ein Verfahren
zur Herstellung der Elektrolyseureinheiten offenbart. Ferner schlug
der Anmelder einen Elektrolyseur mit verbesserter Zirkulation von
Elektrolytlösung
innerhalb des bipolaren Elektrolyseurs in der JP-A-5005195 (US-A-5314591),
JP-A-5005196 (US-A-5314591), JP-A-5009774 (US-A-5314591) usw. vor.
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Insbesondere
ist es durch das in der JP-A-5009774 (US-A-5314591) vorgeschlagene Verfahren möglich, eine
bessere elektrische Verbindung über
die unregelmäßigen Oberflächen der
Trennwände
zu erreichen. Durch Verbessern der Zirkulation von Elektrolytlösung im
Elektrolyseur läßt sich
eine gleichmäßige Konzentrationsverteilung
der Elektrolytlösung
erzielen, und ein rationeller Betrieb des Elektrolyseurs kann realisiert
werden.
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In
Elektrolyseuren dieser Art kommt ein System zur Zirkulation von
Elektrolytlösung
im Elektrolyseur mit dem Ziel zum Einsatz, Elektrolytlösung gleichmäßig über die
ausgedehnte Elektrodenfläche zuzuführen.
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6 ist eine Zeichnung zur
Erläuterung
eines Verfahrens, um die Elektrolytlösung durch externe Zirkulation
von Elektrolytlösung
zirkulieren zu lassen.
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Aus
einem Elektrolytlösungseinlaß 18 am unteren
Abschnitt einer Elektrolyseureinheit 1 wird Elektrolytlösung 31 in
eine Elektrodenkammer 4 eingeleitet, und die Elektrolyseprodukte
enthaltende Elektrolytlösung
wird aus einem Abgabeanschluß 32 am
oberen Abschnitt des Elektrolyseurs abgegeben und in einem Zirkulationsbehälter 33 gesammelt.
Im Zirkulationsbehälter 33 werden
Gasprodukte 34 abgetrennt, ein Teil der abgegebenen Elektrolytlösung wird
zu einem Vorbereitungsverfahren 35 für Elektrolytlösung überführt, mindestens
ein Teil der Elektrolytlösung
im Zirkulationsbehälter 33 wird
mit Ergänzungs-
oder Zusatzlösung 36 gemischt,
diese wird durch den Elektrolytlösungseinlaß 18 am
unteren Abschnitt des Elektrolyseurs unter Verwendung einer Umlaufpumpe 37 in
den Elektrolyseur geführt,
und die Lösung
wird im Umlauf geführt.
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Ist
die Elektrolytlösung
Sole oder Salzwasser, wird Sole mit einer Konzentration von 200
g/l mit gesättigter
Sole mit einer Konzentration von 300 g/l in einem Volumenverhältnis von
1 : 1 gemischt, und wird sie als Sole mit einer Konzentration von
250 g/l zugeführt,
beträgt
die Konzentrationsdifferenz der Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungseinlaß 18 und
dem Abgabeanschluß 32 50
g/l.
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Um
die Konzentrationsdifferenz der Elektrolytlösung zwischen dem Einlaß und dem
Abgabeanschluß zu
reduzieren, gibt es ein Verfahren zum Erhöhen des Umlaufvolumens der
Elektrolytlösung
und zur Zirkulation einer größeren Menge
von Elektrolytlösung.
Wird aber die Durchflußgeschwindigkeit
erhöht,
steigen Druckschwankungen im oberen Abschnitt der Elektrodenkammer,
und die Ionenaustauschmembran, die die Anodenkammer von der Kathodenkammer
trennt, wird in Schwingung versetzt, was zu Beeinträchtigung
der Ionenaustauschmembran führt.
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Ferner
ist 7 eine schematische
Zeichnung zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Zirkulation von Elektrolytlösung unter Nutzung der durch Elektrolyse
verursachten relativen Dichtedifferenz der Elektrolytlösung.
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Vorgesehen
ist ein Elektrolytlösungsbehälter 38,
der mit einem Abgabeanschluß 32 des
Elektrolyseurs im oberen Abschnitt einer Elektrolyseureinheit 1 verbunden
ist, und ein Rohr am unteren Abschnitt des Elektrolytlösungsbehälters ist
mit einem Elektrolytlösungseinlaß 18 verbunden.
Elektrolyseprodukte, die im Elektrolyseur erzeugte Gase enthalten,
werden im Elektrolyseur aufgrund der relativen Dichtedifferenz nach
oben bewegt und erreichen den Elektrolytlösungsbehälter 38. Im Elektrolytlösungsbehälter 38 werden
Gasprodukte 34 abgetrennt, ein Teil der Elektrolytlösung wird
zu einem Vorbereitungsverfahren 35 für Elektrolytlösung überführt, Ergänzungslösung 36 wird
einem Teil der Elektrolytlösung
zugefügt,
um die Konzentration der Elektrolytlösung einzustellen, und diese
Lösung
wird vom Elektrolytlösungseinlaß 18 in
die Elektrodenkammer 4 geführt.
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Wird
die Elektrolytlösung
zum unteren Abschnitt des Elektrolyseur geführt, der mit einem Zirkulationssystem
für Elektrolytlösung gemäß der vorstehenden
Beschreibung ausgerüstet
ist, so wird die Elektrolytlösung
verdünnt.
Die Konzentration der Elektrolytlösung an einer vom Elektrolytlösungseinlaß entfernten
Position kann nicht gleichmäßig verteilt
sein. Dadurch wird die Verteilung von elektrischem Strom nahe dem
Elektrolytlösungseinlaß der Elektrodenkammer
ungleichmäßig, was
die Spannung zur Elektrolyse negativ beeinflußt.
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Beim
Elektrolysieren von Sole wird häufig Salzsäure der
Sole zugesetzt, um den pH-Wert der Elektrolytlösung zu reduzieren. Wegen der
ungleichmäßigen Konzentrationsverteilung
in der Elektrolytlösung
tritt ein geringerer pH-Wert nahe dem Elektrolytlösungseinlaß auf, was
oft zu Beeinträchtigung
der Ionenaustauschmembran führt.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ungleichmäßige Konzentrations- und Temperaturverteilung
in der Elektrolytlö sung
in den Elektrodenkammern zu verhindern, den Spannungs- und Stromwirkungsgrad
zu verbessern und für
längere
Lebensdauer der Ionenaustauschmembran zu sorgen. Speziell stellt
die Erfindung einen Elektrolyseur bereit, durch den ausreichend
hohe Elektrolyseleistung in einem großen Elektrolyseur mit einer
größeren Elektrodenfläche erreicht
werden kann.
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Die
Erfindung stellt einen Elektrolyseur bereit, der aufweist: senkrechte
Elektrolyseureinheiten mit unregelmäßigen Oberflächen, die
auf Trennwänden
auf der Anodenseite und auf Trennwänden auf der Kathodenseite
gebildet sind, wobei die unregelmäßigen Oberflächen einander überlappen
und integriert sind, und Elektrodenbleche, die mit konvexen Abschnitten
der Trennwände
verbunden sind, wodurch die unregelmäßigen Oberflächen als
Tröge und
Rippen gebildet sind, die sich in senkrechter Richtung der Elektrolyseureinheiten
erstrecken, die unregelmäßigen Oberflächen in
mehrere Sektoren in Höhenrichtung
aufgeteilt sind, sich der Trog in jedem Sektor auf derselben Geraden
wie die Rippe eines weiteren Sektors erstreckt, ein Flüssigkeitsübergang vorgesehen
ist, um benachbarte Tröge
im selben Sektor im Verbindungsabschnitt des benachbarten Sektors
zu verbinden und um die Tröge
in benachbarten Sektoren zu verbinden, und ein Innenzirkulationsteil
zwischen der Trennwand und der Elektrodenoberfläche vorgesehen ist, wobei geneigte
Oberflächen
des Trogs auf der Trennwand oder ein Teil parallel zur geneigten
Oberfläche
des Trogs der Trennwand als Aufteilungswände verwendet werden, wodurch
ein Innenzirkulationsdurchgang gebildet ist, in dem Elektrolytlösung herabfließt.
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Außerdem stellt
die Erfindung einen Elektrolyseur gemäß der vorstehenden Beschreibung
bereit, wobei das Innenzirkulationsteil durch ein dreikantstangenartiges
Teil mit einer Oberfläche
in Kontakt mit einer geneigten Oberfläche des Trogs in jedem Sektor
gebildet ist.
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Ferner
stellt die Erfindung einen Elektrolyseur gemäß der vorstehenden Beschreibung
bereit, wobei der Innenzirkulationsdurchgang durch eine geneigte
Oberfläche
eines Trogs in jedem Sektor und ein Innenzirkulationsteil gebildet
ist, ein Querende des Innenzirkulationsteils, das sich in Längsrich tung der
Elektrodenkammer erstreckt, in Kontakt mit einer Rippe auf der Trennwand
steht, und ein Querabschnitt in Kontakt mit der Trennwand, der sich
in Richtung der Trennwand erstreckt und den Trog und den Flüssigkeitsübergang
bildet, an einem Querende eines Längsteils entgegengesetzt zum
Abschnitt vorgesehen ist, der mit der Rippe der Trennwand in Kontakt
steht.
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Die
Erfindung stellt einen Elektrolyseur gemäß der vorstehenden Beschreibung
bereit, wobei der Innenzirkulationsdurchgang durch eine geneigte Oberfläche eines
Trogs in jedem Sektor und durch ein Innenzirkulationsteil gebildet
ist, das Innenzirkulationsteil ein Längsteil, das sich in Längsrichtung
der Elektrodenkammer erstreckt, und ein Querteil aufweist, das sich
von einem Querende des Längsteils erstreckt
und den Trog sowie den Flüssigkeitsübergang
bildet, und in einem Sektor, der benachbart zu einem Sektor ist,
in dem die gesamte Oberfläche
des Trogs mit dem Längsteil
abgedeckt ist, der Mittelabschnitt des Längsteils auf einer Rippe der
Trennwand in einem zweiten Sektor benachbart zu einem ersten Sektor
positioniert ist und zwei Querabschnitte vorgesehen sind, die sich
vom Querende des Längsteils zur
Trennwand erstrecken und in Kontakt mit der Trennwand stehen.
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Im
folgenden wird der Elektrolyseur der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Zeichnung zur Erläuterung
einer Elektrolyseureinheit mit Innenzirkulationsteilen, die an Trennwandblechen
in einem erfindungsgemäßen Elektrolyseur
angeordnet sind;
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2 eine Zeichnung zur Erläuterung
von Trennwänden
mit unregelmäßigen Oberflächen in der
Verwendung in einer Elektrolyseureinheit des Elektrolyseurs der
Erfindung;
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3 Perspektivansichten zur
Erläuterung einer
Ausführungsform
eines Innenzirkulationsteils im Elektrolyseur der Erfindung;
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4 Perspektivansichten zur
Erläuterung einer
weiteren Ausführungsform
des Innenzirkulationsteils im Elektrolyseur der Erfindung;
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5 Perspektivansichten zur
Erläuterung einer
weiteren Ausführungsform
des Innenzirkulationsteils im Elektrolyseur der Erfindung;
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6 eine schematische Zeichnung
zur Erläuterung
eines Verfahrens, um Elektrolytlösung durch
externe Zirkulation der Elektrolytlösung zirkulieren zu lassen;
und
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7 eine schematische Zeichnung
zur Erläuterung
eines Zirkulationsverfahrens unter Nutzung der durch Elektrolyse
bewirkten relativen Dichtedifferenz der Elektrolytlösung.
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1 ist eine Zeichnung einer
Elektrolyseureinheit eines Elektrolyseurs der Erfindung. Sie ist eine
teilweise weggeschnittene Ansicht im Blick von der Anodenseite und
zeigt einen Teil von Elektroden und eines Elektrodenkammerrahmens.
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Als
Trennwand 2 auf der Anodenseite einer Elektrolyseureinheit 1 ist
ein Dünnblech,
das aus einem Material hergestellt ist, das aus dünnfilmbildenden
Materialien ausgewählt
ist, z. B. Titan, Zirconium, Tantal usw. oder Legierungen dieser
Metalle, in Form einer Mulde geformt, diese greift in eine Trennwand (nicht
gezeigt) auf der Kathodenseite ein, die durch das gleiche Formverfahren
geformt ist, und beide sind an einem Elektrolyseurrahmen 3 angeordnet. Auf
beiden Trennwänden
in einer Elektrodenkammer 4 sind konkave und konvexe Abschnitte
gebildet, die ineinandergreifen, ein konkaver Abschnitt 5 und
ein konvexer Abschnitt 6 sind an der Trennwand auf der Anodenseite
eingebaut, und ein nutenartiger konkaver Abschnitt sowie ein konvexer
Abschnitt sind außerdem
an der Trennwand auf der Kathodenseite an einer solchen Position
vorgesehen, daß sie
in die unregelmäßigen Oberflächen auf
der Anodenseite eingreifen.
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Auf
den konkaven Abschnitten der Trennwand auf der Anodenseite ist eine
Anode direkt oder über
einen leitenden Abstandshalter (nicht gezeigt) als Elektrode 7 durch
Schweißen
verbunden. Die Anode ist aus Streckmetall, einem Lochblech usw.
hergestellt, das mit einer aktiven Anodenbeschichtung bedeckt ist,
die Metalloxide der Platinfamilie aufweist. Auf den konvexen Abschnitten
der Trennwand auf der Kathodenseite ist eine Kathode durch Schweißen oder
auf anderem Weg befestigt. Sie ist aus Streckmetall, einem Lochblech
usw. herge stellt, das mit einer aktiven Kathodenbeschichtung bedeckt
ist, die Metall der Platinfamilie aufweist, und sie ist direkt oder über einen
leitfähigen
Abstandshalter verbunden.
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Die
unregelmäßigen Oberflächen sind
in vier Sektoren aufgeteilt, d. h. einen ersten Sektor 11, zweiten
Sektor 12, dritten Sektor 13 und vierten Sektor 14 in
dieser Reihenfolge von oben. Die konkaven Abschnitte und konvexen
Abschnitte in jedem Sektor sind als Tröge 15 bzw. Rippen 16 ausgebildet,
die sich in senkrechter Richtung der Elektrolyseureinheit erstrecken.
Benachbarte Tröge
sind miteinander verbunden, und ein Flüssigkeitsübergang 17, der die
benachbarten Tröge
miteinander verbindet und auch die Tröge in oberen und unteren Sektoren
miteinander verbindet, ist in jedem Sektor vorgesehen. Die in senkrechter
Richtung in der Elektrolyseureinheit angeordneten Sektoren sind
nicht auf vier Sektoren, d. h. den ersten bis vierten Sektor, beschränkt, sondern es
können
drei Sektoren oder fünf
oder mehr Sektoren vorhanden sein.
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Die
Einleitung von Elektrolytlösung
erfolgt durch einen Elektrolytlösungseinlaß 18 über ein
Zufuhrrohr 19 für
Elektrolytlösung,
das innerhalb des Elektrolyseurrahmens 3 eingebaut ist,
in den Innenraum der Elektrodenkammer 4 aus Ausblasanschlüssen 20 für Elektrolytlösung, die
am unteren Abschnitt der Elektrodenkammer angeordnet sind. Die Elektrolytlösung bewegt
sich entlang den Trögen
der Elektrodenkammer zusammen mit Gas, das im Elektrolyseur erzeugt
wird, nach oben, und sie bewegt sich ferner von den Flüssigkeitsübergängen in
linke oder rechte Tröge
nach oben, während
sie den Strömungsdurchgang ändert. Bei
ihrer Aufwärtsbewegung
setzt sich das Mischen der Elektrolytlösung fort, und die Konzentration
der Elektrolytlösung
wird gleichmäßig.
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Ferner
ist im Elektrolyseur der Erfindung ein Innenzirkulationsteil 21 zwischen
der Trennwand 2 und der Elektrode 7 vorgesehen.
Im Sektor zwischen der Trennwand 2 und dem Innenzirkulationsteil 21 fließt die Elektrolytlösung, die
an der Elektrode erzeugte Blasen enthält, nicht hinein. Bei Abtrennung der
Blasen im oberen Abschnitt der Elektrodenkammer fließt die Elektrolytlösung nach
unten, und sie wird in der Elektrodenkammer zirkuliert.
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Auch
wenn die Trennwände 2 nicht
in gleicher Form von unten nach oben wie im Elektrolyseur der Erfindung
gestaltet sind, kann ein Innenzirkulationsdurchgang für Elektrolytlösung von
oben nach unten durch Gestaltung des Innenzirkulationsteils 21 in
einer solchen Form gebildet sein, daß es den unregelmäßigen Oberflächen der
Trennwand angepaßt ist.
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Der
Elektrolyseur der Erfindung weist Rippen, Tröge und Flüssigkeitsübergänge auf, um eine gleichmäßige Konzentrationsverteilung
der Elektrolytlösung
an der Trennwand 2 zu fördern,
und das Innenzirkulationsteil für
die Elektrolytlösung
ist vorgesehen. In dieser Hinsicht kann gemäß 1 auch bei einem großen Elektrolyseur mit größerer Tiefe
vom Einlaß für Elektrolytlösung die
Elektrolytlösung
vollständig
innerhalb der Elektrodenkammer im Umlauf geführt werden, und die Elektrolyse
läßt sich
rationell erreichen.
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2 ist eine Zeichnung zur
Erläuterung
einer Trennwand mit unregelmäßigen Oberflächen in der
Verwendung in einer Elektrolyseureinheit des Elektrolyseurs der
Erfindung.
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Die
Elektrolytlösung
fließt
aus einem Trog 15a, der durch geneigte Oberflächen 22a und 22b gebildet
ist, und aus einem Trog 15b, der durch eine geneigte Oberfläche 22c gebildet
ist, in einen Flüssigkeitsübergang 17,
diese Lösungsströme vereinigen
sich am Flüssigkeitsübergang 17,
wonach sie durch einen Trog 15c fließen, der durch geneigte Oberflächen 22d und 22e des
nächsten
Sektors gebildet ist. Dadurch vereinigen sich die aus den benachbarten
Trögen
kommenden Ströme
der Elektrolytlösung
am Flüssigkeitsübergang,
die Lösungen werden
miteinander gemischt, und die Konzentration wird gleichmäßig verteilt.
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3 zeigt Perspektivansichten
zur Erläuterung
einer Ausführungsform
eines Innenzirkulationsteils im Elektrolyseur der Erfindung.
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3(A) zeigt teilweise weggeschnittene Ansichten
von Elektroden und Trennwänden
in unterschiedlichen Sektoren oben und unten. 3(B) zeigt ein Innenzirkulationsteil
in Form einer Dreikantstange.
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Die
Trennwand 2 ist so gestaltet, daß Tröge und Rippen um ein halbes
Rastermaß von
einem Sektor zum anderen abwei chen. Das dreikantstangenartige Innenzirkulationsteil 21a berührt mit
zwei Oberflächen
abwechselnd die geneigten Oberflächen 22f und 22g (in
unterschiedlichen Richtungen geneigt) der Trennwand. Auch wenn die
Tröge nicht auf
einer Geraden wie im Elektrolyseur der Erfindung ausgerichtet sind,
kann daher das dreikantstangenartige Innenzirkulationsteil angeordnet
sein. Außerhalb
des Innenzirkulationsteils wird eine aufsteigende Strömung durch
den Durchfluß der
Elektrolytlösung,
die vom unteren Abschnitt des Elektrolyseurs kommt, und auch durch
Blasen erzeugt, die durch Elektrolyse produziert werden. Anschließend wird eine
absteigende Strömung
der Elektrolytlösung
in einem Innendurchgang 23a für Elektrolytlösung des Innenzirkulationsteils
erzeugt, und die Elektrolytlösung
zirkuliert.
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Im
Elektrolyseur der Erfindung kann die Elektrode 7 direkt
an den Rippen der Trennwand 2 befestigt sein, während sie
so gestaltet sein kann, daß ein leitender
Abstandshalter 8, hergestellt aus einer Metallstange, an
der Rippe befestigt und die Elektrode mit dem leitenden Abstandshalter
durch Schweißen verbunden
ist. Dabei ist der verbundene Abschnitt der Elektrode auch an einer
Position auf der Trennwand vorhanden, d. h. auf einer Projektionsebene von
den Trögen,
was es ermöglicht,
für bessere
Verteilung des elektrischen Stroms an der Elektrode und bessere
Bedingungen zur Wahrung der Elektrodenform zu sorgen. Zudem bildet
der leitende Abstandshalter einen Spalt zwischen der Elektrode und
dem Innenzirkulationsteil, was hilft, bessere Bedingungen zu schaffen,
um den Zirkulationsdurchgang der Elektrolytlösung zu bilden.
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4 zeigt Perspektivansichten
zur Erläuterung
einer Ausführungsform
des Innenzirkulationsteils, das im Elektrolyseur der Erfindung anzuordnen ist.
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4(A) ist eine teilweise
weggeschnittene Ansicht der Elektrode und der Trennwand, wobei sie die
Trennwände
in einem oberen und unteren Sektor und ein Innenzirkulationsteil 21b zeigt.
Im oberen Sektor ist ein Querende in einem Längsabschnitt des Innenzirkulationsteils 21b mit
einer Rippe 16 in Kontakt gebracht. Am Querende, das nicht
mit der Rippe in Kontakt steht, ist ein Querabschnitt gebildet,
und ein Innen zirkulationsdurchgang 23b für Elektrolytlösung ist
durch eine geneigte Fläche 22h des
Trogs der Trennwand 2 und den Querabschnitt 25a gebildet.
Dies zeigt, daß eine
Rippe an einer Verlängerung des
Trogs des oberen Sektors gebildet ist. Im unteren Sektor ist ein
Innenzirkulationsdurchgang 23b für Elektrolytlösung durch
eine geneigte Oberfläche 22i der
Trennwand und einen Querabschnitt 25d des Innenzirkulationsteils 21b gebildet.
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4(B) ist eine Perspektivansicht
zur Erläuterung
des Innenzirkulationsteils 21b. Von einem Querende, das
entgegengesetzt zum Querende ist, das in Kontakt mit der Rippe der
Trennwand im Längsabschnitt
steht, wenn die Trennwand in der Elektrodenkammer eingebaut ist,
erstrecken sich Querabschnitte 25a, 25b, 25c und 25d von
einem Längsabschnitt 24a abwechselnd
in einer ersten Richtung und in einer weiteren Richtung senkrecht zur
ersten Richtung, und ein Innenzirkulationsdurchgang ist durch den
Längsabschnitt 24a,
die Querabschnitte und die geneigte Oberfläche der Trennwand gebildet.
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5 zeigt Perspektivansichten
zur Erläuterung
einer weiteren Ausführungsform
des Innenzirkulationsteils, das im Elektrolyseur der Erfindung einzubauen
ist.
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5(A) ist eine teilweise
weggeschnittene Ansicht der Elektrode und der Trennwand und zeigt geneigte
Oberflächen
der Trennwand sowie das Innenzirkulationsteil. Ein Innenzirkulationsdurchgang 23d ist
durch geneigte Oberflächen 22j und 22k eines
Trogs der Trennwand 2 und durch einen ebenen Abschnitt 24b eines
Innenzirkulationsteils 21c gebildet.
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An
einer Verlängerung
des Trogs, der durch die geneigten Oberflächen 22j und 22k gebildet
ist, ist eine Rippe positioniert, die darstellungsgemäß durch
geneigte Oberflächen 22m und 22n gebildet ist.
Ein Innenzirkulationsdurchgang 23e für Elektrolytlösung ist
durch die geneigte Oberfläche 22m und einen
Querabschnitt 25g des Innenzirkulationsteils 21c gebildet.
Außerdem
ist ein Innenzirkulationsdurchgang 23f für Elektrolytlösung durch
die geneigte Oberfläche 22n und
einen Querabschnitt 25h des Innenzirkulationsteils 21c gebildet.
Die Innenzirkulationsdurchgänge 23e und 23f für Elektrolytlösung kommunizieren
mit dem im oberen Sektor gebildeten Innen zirkulationsdurchgang 23d für Elektrolytlösung, und
dies bildet einen Zirkulationsdurchgang, in dem sich die absteigende
Strömung
der Elektrolytlösung nach
unten bewegt.
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5(B) ist eine Perspektivansicht
zur Erläuterung
des Innenzirkulationsteils 21c. Am Innenzirkulationsteil 21c erstrecken
sich Querabschnitte 25e, 25f, 25g und 25h abwechselnd
in unterschiedlichen Richtungen, d. h. in einer ersten Richtung
und in einer anderen Richtung senkrecht zur ersten Richtung, vom
Längsabschnitt 24b,
der zur Elektrodenoberfläche
weist, wenn er in der Elektrodenkammer eingebaut ist. Ein Innenzirkulationsdurchgang
ist durch die Trennwand und den Längsabschnitt 24b sowie
die Querabschnitte 25e, 25f, 25g und 25h des Innenzirkulationsteils 21c gebildet.
Durch Bildung eines Verbindungslochs 26, um einen leitenden
Abstandshalter mit der Rippe zu verbinden, läßt sich außerdem der Widerstand der leitenden
Verbindung zwischen dem leitenden Abstandshalter und der Trennwand
reduzieren.
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Im
Elektrolyseur der Erfindung ist das Innenzirkulationsteil nicht
mit dem Ziel der Wahrung der Festigkeit des Elektrolyseurs oder
der Zufuhr von elektrischem Strom gestaltet, und es kann mit Hilfe von
Materialien, die durch Metalldünnblech
der gleichen Art wie das in der Trennwand verwendete Material gebildet
sind, durch Schweißen
oder auf anderem Weg hergestellt sein. Zum Beispiel kann auf der Anodenkammerseite
Titandünnblech
mit 0,5 bis 0,3 mm Dicke verwendet werden. Auf der Kathodenkammerseite
kann Nickeldünnblech
mit 0,5 bis 0,3 mm Dicke verwendet werden.
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Zum
Anordnen des Innenzirkulationsteils wird es durch Schweißen oder
auf anderem Weg auf der Trennwand angeordnet, bevor die Elektrode
angeordnet wird. Das dreikantstangenartige Innenzirkulationsteil
gemäß 3 kann in einem Raum angeordnet
werden, nachdem die Elektrode angeordnet wurde.
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Das
Material zur Bildung des Innenzirkulationsteils ist nicht auf Material
mit ebener Form begrenzt, und es kann ein Teil mit einer gekrümmten Oberfläche sein,
soweit es einen Raum zwischen den unregelmäßigen geneigten Oberflächen der
Trennwand in der Elektrodenkammer und ihm selbst bilden kann.
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Die
Anzahl der anzuordnenden Innenzirkulationsteile und die Anordnungsposition
kann je nach Größe des Elektrolyseurs
beliebig festgelegt sein. Im Hinblick auf die Struktur des Innenzirkulationsteils können eine
Art oder mehrere Arten der Teile gemäß 3 bis 5 angeordnet
sein.
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Gemäß dem Elektrolyseur
der Erfindung kann Elektrolytlösung
vom unteren Abschnitt des Elektrodenkammerrahmens gleichmäßig zugeführt werden.
Durch die unregelmäßigen Oberflächen auf der
Trennwand ist es möglich,
die Elektrolytlösung zufriedenstellender
zirkulieren zu lassen. Da das Innenzirkulationsteil so gestaltet
ist, daß es
den unregelmäßigen Oberflächen entspricht,
kann die Elektrolytlösung
innerhalb der Elektrodenkammer zufriedenstellender im Umlauf geführt werden,
was zu gleichmäßiger Konzentrations-
und Temperaturverteilung der Elektrolytlösung führt.
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Da
die Zirkulation der Elektrolytlösung
in der Elektrodenkammer verbessert sein kann, läßt sich ungleichmäßige Konzentrations-
und Temperaturverteilung der Elektrolytlösung in der Elektrodenkammer vermeiden,
was ermöglicht,
für höheren Spannungs- und
Stromwirkungsgrad zu sorgen und eine längere Lebensdauer der Ionenaustauschmembran
zu gewährleisten.