DE8900134U1

DE8900134U1 - Electrolysis cell block

Info

Publication number: DE8900134U1
Application number: DE8900134U
Authority: DE
Original assignee: FEROMONT INDUSTRIE- ROHRLEITUNGSBAU- und ANLAGENPLANUNGS-GMBH 4250 BOTTROP DE
Current assignee: FEROMONT INDUSTRIE- ROHRLEITUNGSBAU- und ANLAGENPLANUNGS-GMBH 4250 BOTTROP DE
Priority date: 1989-01-07
Filing date: 1989-01-07
Publication date: 1989-03-02
Also published as: EP0378091B1; EP0378091A1; DE59001457D1; ATE89612T1

Abstract

A block of cells for electrolysis consists of a plurality of electrolytic cells (1) placed one behind the other. Each electrolytic cell (1) has two sheet-type electrodes (2, 3) parallel to each other in a cell case. A membrane (4) parallel to the electrodes (2, 3) is placed in each case between adjacent electrodes (2, 3). For a modular construction it is advisable to make the arrangement such that the cell cases are each made up of four profiled plates (6) forming electrolyte half chambers (5) accommodating the electrodes (2, 3) and membranes (4) between them and the profile plates (6) of the cell cases are clamped together in a block frame (7) with two parallel block end plates (8, 9) at the end faces so as to form a pressure- sealed unit. <IMAGE>

Description

Aski, Honke & ¹, ttanälte in EssenAski, Honke & ¹ , ttanälte in Essen

Die Erfindung betrifft einen Elektrolysezellenblock, bestehend aus mehreren hintereinander angeordneten Elektrolysezellen, wobei jede Elektrolysezelle zwei zueinander parallele plattenförmige Elektroden in einem Zellentrog aufweist und zwischen benachbarten Elektroden jeweils eine zu diesen parallele Membran angeordnet ist.The invention relates to an electrolysis cell block consisting of several electrolysis cells arranged one behind the other, each electrolysis cell having two plate-shaped electrodes parallel to one another in a cell trough and a membrane parallel to each of the adjacent electrodes being arranged between them.

Aus der Praxis bekannte Elektrolysezellenblöcke der genannten Art sind in offener bzw. druckloser Behälterbauweise mit relativ großem Elektrodenabstand erstellt. Hieraus resultieren ein hoher Leistungsverbrauch, relativ hohe Investitions- und Betriebskosten sowie große Konstruktionsdimensionen und zwangsläufig Platzbedarf. Störend ist außerdem, daß die Zahl der Elektrolysezellen nur unter großem Aufwand geändert werden kann.Electrolysis cell blocks of the type mentioned are known from practice and are constructed in open or pressureless container designs with a relatively large electrode spacing. This results in high power consumption, relatively high investment and operating costs, as well as large construction dimensions and inevitably space requirements. Another problem is that the number of electrolysis cells can only be changed with great effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrolysezellenblock der eingangs genannten Art in einer Modulbauweise zu erstellen.The invention is based on the object of creating an electrolysis cell block of the type mentioned at the beginning in a modular design.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Zellentröge jeweils aus vier, die Elektroden und Membranen zwischen sich aufnehmenden, Elektrolytraumhälften bildenden Profilplatten aufgebaut sind und die Profilplatten der Zellentröge in einem Blockrahmen mit zwei stirnseitig angeordneten parallelen Blockendplatten druckdicht miteinander verspannt sind.The solution to this problem according to the invention consists in that the cell troughs are each constructed from four profile plates that form electrolyte chamber halves that accommodate the electrodes and membranes between them, and the profile plates of the cell troughs are clamped together in a pressure-tight manner in a block frame with two parallel block end plates arranged at the front.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zunächst in der Modulbauweise zu sehen, die eine einfache Anpassung an Kapazitätsanforderungen durch Entnahme oder HinzufügenThe advantages achieved by the invention can be seen first of all in the modular design, which allows easy adaptation to capacity requirements by removing or adding

Anaeskl, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen ,Anaeskl, Honke & Partner, patent attorneys in Essen,

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einzelner Zellen zuläßt. Außerdem ergibt sich durch die Kompaktbauweise ein wesentlich kleinerer Platzbedarf, woraus größere Wartungsfreundlichkeit resultiert. Die Profilplatten lassen sich einfacher und mit geringeren Kosten als übliche Schweißkonstruktionen herstellen. Da die Abstände zwischen den Elektroden geringer als bisher sind, ergibt sich eine geringe Leistungsaufnahme bei hoher Kapazität. Die Profil-' ■ platten lassen sich außerdem bezüglich der hydraulischen Strömungen in den einzelnen Zellen optimal gestalten, so daß auch eine hohe Prozeßausbeute gegeben ist.individual cells. In addition, the compact design means that the space required is much smaller, which makes it easier to maintain. The profile plates can be manufactured more easily and at lower cost than conventional welded constructions. Since the distances between the electrodes are smaller than before, the power consumption is low and the capacity is high. The profile plates can also be designed optimally with regard to the hydraulic flows in the individual cells, so that a high process yield is also achieved.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So bestehen die Profilplatten vorzugsweise aus Spritzgußteilen. Bezüglich Elektrolytzufuhr und -ablauf ergeben sich die geringsten Probleme, wenn zumindest die Profilplatten in ihren Eckbereichen mit zu den Profilplatten senkrechten Elektrolytzufuhr- und -abiaufbohrungen versehen sind, letztere wird man gegebenenfalls, d. h. je nach Größe auch in den plattenförmigen Elektroden vorsehen. , \ Im übrigen empfiehlt es sich, die Profilplatten mit integrierten Membranstützgittern zu versehen, die die Membranen bei Druckdifferenzen zwischen benachbarten Elektrolyträumen stützen. Zweckmäßigerweise sind die Profilplatten mit Klemmrippen und zugeordneten Klemmnuten zum Halten der Membranen versehen. Außerdem empfiehlt sich zum Erhalt der Druckdichtheit, die Profilplatten mit Aufnahmenuten für Dichtschnüre ! und O-Ringe zu versehen. Einfache Manipulierbarkeit im Zuge der Variation der Zellenzahl ergibt sich, wenn die Profilplatten paarweise mit den zugeordneten Membranen mit Hilfe von Schnäppern zusammengehalten sind. In die gleiche Richtung geht auch die Variante, die Profilplatten mit Führungsausnehmungen für Horizontaltraversen des Blockrahmens zu versehen.There are several possibilities for further design within the scope of the invention. The profile plates are preferably made of injection-molded parts. The least problems arise with regard to electrolyte supply and drainage if at least the profile plates are provided with electrolyte supply and drainage holes perpendicular to the profile plates in their corner areas; the latter will also be provided in the plate-shaped electrodes if necessary, i.e. depending on the size. , \ It is also recommended that the profile plates be provided with integrated membrane support grids that support the membranes in the event of pressure differences between adjacent electrolyte chambers. The profile plates are expediently provided with clamping ribs and associated clamping grooves to hold the membranes. In addition, to maintain pressure tightness, it is recommended that the profile plates be provided with grooves for sealing cords and O-rings. Easy manipulation when varying the number of cells is achieved when the profile plates are held together in pairs with the associated membranes using snap fasteners. The variant of providing the profile plates with guide recesses for the horizontal cross members of the block frame also goes in the same direction.

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Andrejewski, Honke * Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke * Partner, patent attorneys in Essen

Die Blockendplatten wird man zweckmäßigerweise aus Stahl fertigen. Sie können zusammen mit den Profilplatten mit Hilfe von Zugankern zusammengehalten sein. Eine hydraulische Zusammenspannung, z. B. mit Hilfe zumindest einer Hydraulikzylir«- derkolbenanordnung , ist aber ebenfalls möglich. Nach bevorzuyter Ausführungsform ist die eine Blockendplatte fest und die andere Blockendplatte parallelyerschiebbar im Blockrahmen gelagert. Jedenfalls empfiehlt sich hierbei, die fest angeordnete Blockendplatte mit Elektrolytzufuhr- und -ablaufstutzen zu versehen.The block end plates are best made of steel. They can be held together with the profile plates using tie rods. Hydraulic clamping, e.g. using at least one hydraulic cylinder-piston arrangement, is also possible. According to the preferred design, one block end plate is fixed and the other block end plate is mounted in the block frame so that it can be moved in parallel. In any case, it is recommended that the fixed block end plate be provided with electrolyte supply and drain connections.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen The invention is explained in more detail below using a drawing showing an embodiment. They show

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Elektrolysezellenblockes, Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1,Fig. 1 is a front view of an electrolysis cell block, Fig. 2 is a plan view of the object of Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A,Fig. 3 is a side view of the object of Fig. 1 in the direction of arrow A,

Fig. 4 in Explosionsdarstellung einen Teil des Elektrolysezellenblockes nach Fig. 1,Fig. 4 shows an exploded view of part of the electrolysis cell block according to Fig. 1,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung einen Teil des Elektrolysezellenblockes nach Fig. 1.Fig. 5 shows a perspective view of part of the electrolysis cell block according to Fig. 1.

Der in den Figuren dargestellte Elektrolysezellenblock besteht aus mehreren hintereinander angeordneten Elektrolysezellen 1. Jede Elektrolysezelle 1 weist zwei zueinander parallele plattenförmige Elektroden 2, 3 (Anode 2, Kathode 3)The electrolysis cell block shown in the figures consists of several electrolysis cells 1 arranged one behind the other. Each electrolysis cell 1 has two parallel plate-shaped electrodes 2, 3 (anode 2, cathode 3)

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Andrejewsid, Honlce & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewsid, Honlce & Partner, patent attorneys in Essen

in einem Zellentrog auf. Zwischen benachbarten Elektroden 2, 3 ist jeweils eine zu den Elektroden 2, 3 parallele Membran 4 angeordnet.in a cell trough. Between adjacent electrodes 2, 3 there is a membrane 4 arranged parallel to the electrodes 2, 3.

Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Zellentroge jeweils aus vier, die Elektroden 2, 3 und Membranen 4 zwischen sich aufnehmenden, Elektrolytraumhälften 5 bilden-( den Profilplatten 6 aufgebaut. Die Profilplatten 6 der ZeI-lentröge sind in einem Blockrahmen 7 mit zwei stirnseitig angeordneten parallelen Blockendplatten 8, 9 druckdicht miteinander verspannt (vgl. Fig. 1, 2).As can be seen in particular from Fig. 4, the cell troughs are each constructed from four profile plates 6 which form electrolyte chamber halves 5 which accommodate the electrodes 2, 3 and membranes 4 between them. The profile plates 6 of the cell troughs are clamped together in a pressure-tight manner in a block frame 7 with two parallel block end plates 8, 9 arranged at the front (cf. Fig. 1, 2).

Die Profilplatten 6 bestehen aus Spritzgußteilen. In ihren Eckbereichen sind sie und auch die Anoden 2 mit zu den Profilplatten 6 senkrechten Elektrolytzufuhr- und -ablaufbohrungen 10 versehen. Außerdem weisen die Profilplatten 6 integrierte Membranstützgitter 11 auf. Zum Halten der Membranen 4 sind die entsprechenden Profilplatten 6 mit Klemmrippen 12 und zugeordneten Klemmnuten 13 versehen. Für Druckdicht- S heit, d. h. zur Abdichtung der Elektrolyträume (Anolyt-, Katholytraum), sind die Profilplatten 6 außerdem mit Aufnahmenuten 14 für Dichtschnüre bzw. O-Ringe 15 versehen.The profile plates 6 consist of injection molded parts. In their corner areas, they and the anodes 2 are provided with electrolyte supply and drain holes 10 perpendicular to the profile plates 6. In addition, the profile plates 6 have integrated membrane support grids 11. To hold the membranes 4, the corresponding profile plates 6 are provided with clamping ribs 12 and associated clamping grooves 13. For pressure tightness , ie to seal the electrolyte chambers (anolyte, catholyte chamber), the profile plates 6 are also provided with receiving grooves 14 for sealing cords or O-rings 15.

Im einzelnen nicht dargestellt ist die Maßnahme, die Profilplatten 6 paarweise mit den zugeordneten Membranen 4 mit Hilfe von Schnäppern zusammenzuhalten. Jedenfalls ist in der Fig. 5 erkennbar, daß die Profilplatten 6 mit oberen und unteren FUhrungsausnehmungen 16 für Horizontaltraversen 17 des Blockrahmens 7 versehen sind. Die Blockendplatten 8, 9 bestehen aus Stahl. Sie sind mit Hilfe von Zugankern 18 zusammengehalten. Sie könnten aber auch mit Hilfe von zumindest einerNot shown in detail is the measure of holding the profile plates 6 together in pairs with the associated membranes 4 using snap fasteners. In any case, it can be seen in Fig. 5 that the profile plates 6 are provided with upper and lower guide recesses 16 for horizontal cross members 17 of the block frame 7. The block end plates 8, 9 are made of steel. They are held together using tie rods 18. However, they could also be held together using at least one

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Andrejewsb', Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewsb', Honke & Partner, patent attorneys in Essen

Hydraulikzylinderkolbenanordnung zusammengespannt sein. Die eine Blockendplatte, nämlich die in den Fig. 1 und 2 links zu erkennende Blockendplatte 8 bzw. die in Fig. 3 dargestellte Blockendplatte 8 ist fest im Blockrahmen 7 angeordnet. Die andere Blockendplatte 9 ist dagegen parallel verschiebbar, und zwar nach Entfernen der Zuganker 18. Auf diese Weise können zusätzliche Zellen hinzugefügt bzw. überzählige Zellen entfernt werden. Die fest angeordnete Blockendplatte 8 ist mit Elektrolytzufuhr- und -ablaufstutzen 19 versehen.Hydraulic cylinder piston arrangement. One block end plate, namely the block end plate 8 visible on the left in Fig. 1 and 2 or the block end plate 8 shown in Fig. 3, is fixed in the block frame 7. The other block end plate 9, on the other hand, can be moved in parallel after removing the tie rods 18. In this way, additional cells can be added or excess cells removed. The fixed block end plate 8 is provided with electrolyte supply and drain ports 19.

Claims

FEROMONT Industrial Pipeline Construction and Plant Planning GmbH Werkstraße 4 4250 Bottrop Electrolysis Cell Block Protection Claims

1. Electrolysis cell block, consisting of several electrolysis cells arranged one behind the other, each electrolysis cell having two plate-shaped electrodes parallel to one another in a cell trough and between adjacent electrodes a membrane parallel to these is arranged, characterized in that the cell troughs are each constructed from four profile plates (6) which form the electrodes (2, 3) and membranes (4) between them and form electrolyte chamber halves (5), and the profile plates (6) of the cell troughs are arranged in a block frame (7)

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Andrajewsld, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrajewsld, Honke & Partner, patent attorneys in Essen

are clamped together in a pressure-tight manner with two parallel block end plates (8, 9) arranged at the front.

2. Electrolysis cell block according to claim 1, characterized in that the profile plates (6) consist of injection-molded parts.

3. Electrolysis cell block according to claim 1 or 2, characterized in that at least the profile plates (6) are provided in their corner regions with electrolyte supply and drain holes (10) perpendicular to the profile plates (6).

4. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to 3, characterized in that the profile plates (6) have integrated membrane support grids (11).

5. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to 4, d.icharacterized in that the profile plates (6) are provided with clamping ribs (12) and associated clamping grooves (13) for holding the membranes (4).

6. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to 5, characterized in that the profile plates (6) are provided with receiving grooves (14) for sealing cords and O-rings (15).

7. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to 6, characterized in that the profile plates (6) are held together in pairs with the associated membranes (4) by means of snap fasteners.

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Honke & i Patenfanwähe In EssenHonke & i Patenfanwähe In Essen

8. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to 7, characterized in that the profile plates (6) are provided with guide recesses (16) for horizontal cross members (17) of the block frame (7).

9. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to 8, characterized in that the block end plates (8, 9) are made of steel.

10. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to

9, characterized in that the block end plates (8, 9) are held together by means of tie rods (18).

11. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to

10, characterized in that the block end plates (8, 9) are clamped together by means of at least one hydraulic cylinder piston arrangement.

12. Electrolysis cell block according to one of claims 1 to

11, characterized in that one block end plate (8) is fixed and the other block end plate (9) is arranged so as to be parallel-displaceable in the block frame (7).

13. Electrolysis cell block according to claim 12, characterized in that the fixed block end plate (8) is provided with electrolyte supply and discharge nozzles (19).