DE8803441U1 - Membrane electrolysis device - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Membranelektrolysevorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff, Chlor und Alkalihydroxid aus einer Alkalichloridlösung, mit einer semipermeablen Membran mit Kationenaustauscheigenschaften zwischen jeder Anode und Kathode, wobei die Membranelektrolysevorrichtung Teile aus einer Diaphragma-Elektrolysevorrichtung aufweist.The invention relates to a membrane electrolysis device for producing hydrogen, chlorine and alkali hydroxide from an alkali chloride solution, with a semipermeable membrane with cation exchange properties between each anode and cathode, wherein the membrane electrolysis device comprises parts from a diaphragm electrolysis device.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellungskosten für eine Membranelektrolysevorrichtung dadurch wesentlich zu verringern, daß Teile einer Diaphragma-Elektrolysevorrichtung, die auch gebraucht sein können, mitverwendet werden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, da® die Anoden derThe invention is based on the object of significantly reducing the manufacturing costs for a membrane electrolysis device by using parts of a diaphragm electrolysis device that can also be used. According to the invention, this is done by the anodes of the
Membranelektrolysevorrichtung einen Rahmen aufweisen, in welchem 1 bis 3 Anoden aus einerMembrane electrolysis device may have a frame in which 1 to 3 anodes made of a
Diaphragma-Elektrolysevorrichtung befestigt sind, wöbe* jede Anode elektrochemisch aktive Anodenflächen mit Gitterstruktur und einen zwischen den Anodenflachen angeordneten Stromleiter aufweist und der Stromleiter mit dem Rahmen verbunden ist.Diaphragm electrolysis device, where* each anode has electrochemically active anode surfaces with a grid structure and a current conductor arranged between the anode surfaces, and the current conductor is connected to the frame.
Die im Rahmen befestigten Anoden können bereite in einer Diaphragma-Elelctrolyee verwendet worden sein oder sie wurden ursprünglich für diesen Zweck hergestellt und auf Vorrat gehalten.The anodes mounted in the frame may have already been used in a diaphragm electrolysis or they were originally manufactured for this purpose and kept in stock.
Die Anoden der Diaphragma-Elektrolyse besitzen Anodenflächen mit Gitterstruktur, wot ei z.B. Streckmetall verwendet wird,, Bei ihrer Herstellung werden teure Metalle wie etwa Titan verwendet. Wenn Elektrolysevorrichtungen auf das modern« und viel leistungsfähigereThe anodes of the diaphragm electrolysis have anode surfaces with a grid structure, where expanded metal is used, for example. Expensive metals such as titanium are used in their production. When electrolysis devices are upgraded to the modern and much more powerful
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Membranverfahren umgestellt werden, let es für die Kosten von wesentlicher Bedeutung, vorhandene Anoden der Diaphragma-Elektrolyse weiterbenutzen zu können. Dadurch können die Herstellungskosten dermembrane process, it is essential for the costs to be able to continue using existing anodes from the diaphragm electrolysis. This can reduce the manufacturing costs of the
Membranelektrolysevorrichtung um 20 bis 30 % gesenkt werden.Membrane electrolysis device can be reduced by 20 to 30%.
Mernbranelektrolysevorrichtung werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:Membrane electrolysis device is explained with the help of the drawing. It shows:
Fig. 4 die Ansicht einer Kathode in verkleinerter Darstellung undFig. 4 shows a reduced view of a cathode and
Fig. 5 eine Anode mit feinmaschigem, elektrochemisch inaktivem Netz im Querschnitt.Fig. 5 an anode with a fine-meshed, electrochemically inactive net in cross section.
Die für die Membranelektrolyse bestimmte Anode der Fig. 1 und 2 weist einen Rahmen (1) z.B. aus Titan, auf, in welchem zwei Anoden (2) und (3) befestigt sind, die für eine Diaphragma-Elektrolyse bestimmt waren oder bereits in einer solchen verwendet wurden. Die Anoden (2) und (3) besitzen elektrochemisch aktive Anodenflächen (2a, 2b) und (3a, 3b) mit Gitterstruktur. Die vordere Anodenfläche (3b) ist in Fig. 1 weggelassen, um den Innenbereich der Anode (3) besser darstellen zu können.The anode in Fig. 1 and 2 intended for membrane electrolysis has a frame (1), e.g. made of titanium, in which two anodes (2) and (3) are attached, which were intended for diaphragm electrolysis or have already been used in such a system. The anodes (2) and (3) have electrochemically active anode surfaces (2a, 2b) and (3a, 3b) with a grid structure. The front anode surface (3b) is omitted in Fig. 1 in order to better show the interior of the anode (3).
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Zwischen den Anodenflächen einer jeden Anode verläuft ein Stromleiter (S)/ der zumeist aus Kupfer hergestellt ist. Das untere Ende des Stromleiters (5) ist durch den Rahmen hindurchgeführt, so daß sein freies Ende (5a) mit einer stromführenden Platte (7) verbunden werden kann.A current conductor (S)/, which is usually made of copper, runs between the anode surfaces of each anode. The lower end of the current conductor (5) is passed through the frame so that its free end (5a) can be connected to a current-carrying plate (7).
Die zu elektrolysierende Alkalichlorid-Sole wird durch ein Röhrchen (10), das durch den Rahmen hindurchgeführt ist, in die jeweilige Zelle geleitet, Anolyt und Chlor zieht man durch die Leitung (11) ab. Wenn man im Innenraum der Anode einen gasfreien Raum erzeugen will, kann man zwischen die Anodenflächen ein Metallrohr (12) einsetzen. Es sorgt dafür, daß die Flüssigkeit in ihm ungehindert abwärts strömen kann, während Gasblasen außerhalb des Rohres (12) und insbesondere vor den Anodenflächen aufwärts strömen. Es entsteht dadurch eine erwünschte Zirkulation des Elektrolyten, wodurch einer Verarmung des Elektrolyten an NaCl in der Nähe der Membran vorgebeugt wird.The alkali chloride brine to be electrolyzed is fed into the respective cell through a tube (10) that is passed through the frame, and anolyte and chlorine are drawn off through the line (11). If you want to create a gas-free space inside the anode, you can insert a metal tube (12) between the anode surfaces. It ensures that the liquid in it can flow downwards unhindered, while gas bubbles flow upwards outside the tube (12) and in particular in front of the anode surfaces. This creates a desired circulation of the electrolyte, which prevents the electrolyte from becoming depleted of NaCl near the membrane.
In Fig. 3 ist im Querschnitt eine abgewandelte Diaphragma-Anode (15) etwas vergrößert dargestellt, die ebenfalls in den Rahmen (11) eingebaut werden kann. Ihre Anodenflächen (15a) und (15b) liegen am Stromleiter (16) nicht an, sie erhalten den Strom durch Stromverteilungsbleche (17, 18, 19), die mit dem Stromleiter (16) verbunden sind. Hierbei bildet das Stromverteilungsblech (19), welches zusammen mit dem Stromleiter (16) einen geschlossenen Querschnitt aufweist, einen zum Stromleiter (16) achsparallelen Hohlkörper oder Kanal (20) aus. Dieser Kanal (20) begünstigt ebenso wie das Metallrohr (12) der Fig. 1 die abwärts gerichtete Strömung des Elektrolyten zwischen den Anodenflächen (15a) und (15b) und damit die Elektrolyt-Zirkulation mit den erwähnten Vorteilen.In Fig. 3, a modified diaphragm anode (15) is shown in cross-section, slightly enlarged, which can also be installed in the frame (11). Their anode surfaces (15a) and (15b) do not lie on the current conductor (16), they receive the current through current distribution plates (17, 18, 19) that are connected to the current conductor (16). The current distribution plate (19), which together with the current conductor (16) has a closed cross-section, forms a hollow body or channel (20) that is axially parallel to the current conductor (16). This channel (20), like the metal tube (12) in Fig. 1, promotes the downward flow of the electrolyte between the anode surfaces (15a) and (15b) and thus the electrolyte circulation with the advantages mentioned.
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Die beschriebenen Anoden für die Membranelektrolyse bilden zusammen mit passend gestalteten Kathoden in der Aufeinanderfolge von Anode - Membran - Kathode Membran - Anode - usw. eine Elektrolysevorrichtung vom Filterpressentyp. Die Kathode kann hier beliebig und vor allem plattenförmig ausgestaltet sein. Ein Beispiel für eine Kathode ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei sind in einem Rahmen (21) horizontale Platten (22) befestigt, zwischen denen Spalte (23) zur Gasabführung bestehen. Eine seitliche Zunge (25) dient dem Stromanschluß, durch die Leitung (26) wird Alkalichlorid-Sole zugeführt und durch die Leitung (27) zieht man Katholyt und Wasserstoff ab. Einzelheiten der an sich bekannten Kathode sind im US-Patent 4 474 612 beschrieben.The described anodes for membrane electrolysis, together with suitably designed cathodes in the sequence of anode - membrane - cathode membrane - anode - etc., form an electrolysis device of the filter press type. The cathode can be of any design and, above all, plate-shaped. An example of a cathode is shown in Fig. 4. Horizontal plates (22) are attached to a frame (21), between which there are gaps (23) for gas discharge. A lateral tongue (25) serves as the power connection, alkali chloride brine is fed through the line (26) and catholyte and hydrogen are removed through the line (27). Details of the known cathode are described in US Patent 4,474,612.
In Fig. 5 ist in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 die Anordnung eines elektrochemisch inaktiven Netzes (29) vor den Anoden (2) und (3) gezeigt. Das Netz kann z.B. aus Titan bestehen und ist nicht aktivierend beschichtet. Eine Aktivierungsbeschichtung, z.B. mit Rhuteniumoxid, findet sich ab~r auf den Anoden (2) und (3). Das Netz ist am Rahmen (1) befestigt, es dient der Abstützung der Membran und überbrückt Spalte, Ecken und spitze Kanten auf der Oberseite der Anoden (2, 3). Ein Netz (29) kann auf beiden Außenseiten der Anode angeordnet sein.In Fig. 5, in a representation corresponding to Fig. 2, the arrangement of an electrochemically inactive net (29) in front of the anodes (2) and (3) is shown. The net can be made of titanium, for example, and is not coated with an activating layer. However, an activating layer, e.g. with ruthenium oxide, is found on the anodes (2) and (3). The net is attached to the frame (1), it serves to support the membrane and bridges gaps, corners and sharp edges on the top of the anodes (2, 3). A net (29) can be arranged on both outer sides of the anode.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| DE8803441U DE8803441U1 (en) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | Membrane electrolysis device |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE8803441U DE8803441U1 (en) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | Membrane electrolysis device |
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8803441U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006007773A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-09-20 | Walter Dr. Kothe | Arrangement and method for splitting water |
-
1988
- 1988-03-15 DE DE8803441U patent/DE8803441U1/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006007773A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-09-20 | Walter Dr. Kothe | Arrangement and method for splitting water |
| DE102006007773B4 (en) * | 2006-02-20 | 2010-02-11 | Walter Dr. Kothe | Arrangement for splitting water |
| US8652319B2 (en) | 2006-02-20 | 2014-02-18 | Walter Kothe | System and method for splitting water |
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