EP0076747A1 - Electrolyseur du type filtre-presse - Google Patents

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EP0076747A1
EP0076747A1 EP82401780A EP82401780A EP0076747A1 EP 0076747 A1 EP0076747 A1 EP 0076747A1 EP 82401780 A EP82401780 A EP 82401780A EP 82401780 A EP82401780 A EP 82401780A EP 0076747 A1 EP0076747 A1 EP 0076747A1
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parallel
electrode
plates
bracing
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Gérard Pere
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Creusot Loire SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to an electrolyser of the filter press type equipped with bipolar electrodes provided with "pre-electrodes" in the form of grids or perforated plates which are applied against the opposite faces of each diaphragm.
  • electrolysers with electrodes provided with "preelectrodes” are familiar to a person skilled in the art, and are for example described in French patents 2,338,060, 2,416,274 and 2,448,582.
  • the present invention relates to an electrolyser of this type, in which the electrodes are constituted by solid metal plates, while the pre-electrodes are constituted by mesh or perforated plates parallel to the electrode plates and separated from the latter by tabs. of bracing, said electrolyser being of design significantly improved compared to known electrolysers, such as that according to French patent 2,448,582 of the applicant, both from the point of view of ease of manufacture and from the point of view of precautions against corrosion.
  • each spacer strip has an S shape and is welded on the one hand to the associated pre-electrode on a solid strip thereof and on the other hand to the associated electrode plate so as to leave a slight offset with the tongue located almost continuously on the opposite face of said electrode plate, and in that the bracing tongues are staggered, seen in a plane parallel to the electrodes.
  • the electrolyser comprises a stack of insulating frames 10, usually called "spacer joints", which are partially shown. From the electrolysis cells are housed inside this stack of insulating frames 10. These cells, partially shown, are identified for example 1 or l 'in FIG. 1.
  • Each cell is delimited between two 2-plane electrode plates.
  • Each electrode plate 2 is metallic and has a small thickness. It is bathed on its two opposite faces 21 and 22 by the electrolyte.
  • Each electrode plate 2 is bipolar. One of its faces, 21 for example, is an anode on which oxygen is formed, the opposite face 22 then being a cathode on which hydrogen is formed. It is for example made of nickel.
  • Each cell is divided into two compartments 31 and 32 by a diaphragm 4. The compartment 31 located on the side of the face 21 contains the anolyte, the compartment 32 located on the side of the face 22 containing the catholyte.
  • Each diaphragm 4 is stretched in the bore of a bracing frame 10. It is for example produced using an asbestos fabric.
  • Each cell also comprises two electrode plates 5 and 6, usually called “pre-electrodes", which are arranged on either side of the diaphragm 4 of this cell so as to be pressed against this diaphragm and at a certain distance from the two electrode plates 2 limiting this cell.
  • Each pre-electrode plate 5 or 6 is constituted by a sheet of expanded metal discontinuously, so that the pre-electrode obtained is presented as a sheet of expanded metal provided at regular intervals with solid metal strips (61,62 , 63) of small width and parallel to the horizontal plane.
  • Each electrode plate 2 is housed between a plate 5 called the pre-electrode of a cell and a plate 6 called the pre-electrode of the neighboring cell.
  • Each diaphragm 4 is sandwiched between the two pre-electrodes 5 and 6 which contribute to its maintenance.
  • the pre-electrode plates are connected to the electrode plates by spacer tabs 7 all identical, but having, in accordance with the present invention, an S shape as is see in Figure 1, which avoids the creation of sharp angles favorable to corrosion.
  • the bracing tongues 7 are, seen in a plane parallel to the two electrodes, arranged in staggered rows. They are welded at one of their ends to the pre-electrodes 2 on the metal strips such as 61, and at their other end to the corresponding pre-electrode 2. As can be clearly seen in FIG.
  • This construction method has the enormous advantage of allowing online transparency welding both on the solid strips such as 61 of the pre-electrodes and on the electrode plates, the online transparency welding being carried out for example by beam. of electrons in a direction parallel to the bands (61,62,63), as indicated by the arrow F in Figure 2.
  • the pre-electrode plate 6 is here made up of a set of tiles ( 601, 602, etc.) at least one side of which is parallel to the welding direction F, the counter tiles having a square shape, and the side tiles being optionally cut so as to produce the outer shape of the pre-electrode 6.
  • the solid electrode 2 is constituted by a set of bands (201,202,204,205,206,207,208) of substantially equal width, except for the extreme bands (201,208), at the height of the tiles (601,602, etc ...), and which are joined by welding along the weld line F by transparency of the bracing tongues, that is to say parallel to the strips (61, 62, 63, etc.).

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Abstract

Electrolyseur de type filtre-presse équipé d'électrodes constituées par des plaques métalliques pleines (1) appelées "plaques-électrodes" et par des plaques grillagées ou perforées (5,6) appelées "pré-électrodes", parallèles aux plaques-électrodes et séparées de celles-ci par des languettes d'entretoisement (7), les pré-électrodes enserrant pour chaque cellule un diaphragme (4). Ses pré-électrodes sont équipées de bandes pleines (61, 62, 63) toutes parallèles entre elles et parallèles à la direction de soudure; chaque languette d'entretoisement (72) a une forme de (S) et est soudée d'une part à la pré-électrode associée sur une bande pleine (62) de celle-ci et d'autre part à la plaque-électrode associée de manière à laisser un léger décalage (J) avec la languette (71) située de manière quasi-continue sur la face opposée de ladite plaque-électrode, et les languettes d'entretoisement sont disposées en quinconce, vues dans un plan parallèle aux électrodes.

Description

  • La présente invention se rapporte à un électrolyseur du type filtre-presse équipé d'électrodes bipolaires munies de "prëélectrodes" en forme de grilles ou de plaques perforées qui viennent s'appliquer contre les faces opposées de chaque diaphragme.
  • De tels électrolyseurs à électrodes munies de "préélectrodes" sont familiers à l'homme de métier, et sont par exemple décrits dans les brevets français 2.338.060, 2.416.274 et 2.448.582. La présente invention est relative à un électrolyseur de ce type, dans lequel les électrodes sont constituées par des plaques métalliques pleines, tandis que les préélectrodes sont constituées par des plaques grillagées ou perforées parallèles aux plaques-électrodes et séparées de celles-ci par des languettes d'entretoisement, ledit électrolyseur étant de conception nettement améliorée par rapport aux électrolyseurs connus, tel que celui selon le brevet français 2.448.582 de la demanderesse, aussi bien du point de vue de la facilité de fabrication que du point de vue des précautions contre la corrosion.Il est caractérisé en ce que ses préélectrodes sont équipées de bandes pleines toutes parallèles entre elles et parallèles à la direction de soudure, en ce que chaque languette d'entretoisement a une forme de S et est soudée d'une part à la préélectrode associée sur une bande pleine de celle-ci et d'autre part à la plaque-électrode associée de manière à laisser un léger décalage avec la languette située de manière quasi-continue sur la face opposée de ladite plaque-électrode, et en ce que les languettes d'entretoisement sont disposées en quinconce, vues dans un plan parallèle aux électrodes.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante; en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 est une vue. en coupe verticale partielle d'un électrolyseur conforme à l'invention, selon la direction B-B de la figure 2,
    • - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la direction AA de la figure 1,
    • - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'une des cellules d'un électrolyseur de grandes dimensions et conforme à l'invention.
  • En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, l'électrolyseur comporte un empilage de cadres isolants 10, appelés ordinairement "joints entretoises", qui sont partiellement représentés. Dès cellules d'électrolyse sont logées à l'intérieur de cet empilage de cadres isolants 10. Ces cellules, partiellement représentées, sont repérées par exemple 1 ou l' sur la figure 1.
  • Chaque cellule est délimitée entre deux plaques-électrodes 2 planes. Chaque plaque-électrode 2 est métallique et a une faible épaisseur. Elle est baignée sur ses deux faces opposées 21 et 22 par l'électrolyte. Chaque plaque-électrode 2 est bipolaire. Une de ses faces, 21 par exemple, est une anode sur laquelle se forme l'oxygène, la face opposée 22 étant alors une cathode sur laquelle se forme l'hydrogène.Elle est par exemple réalisée en nickel. Chaque cellule est divisée en deux compartiments 31 et 32 par un diaphragme 4. Le compartiment 31 situé du côté de la face 21 contient l'anolyte, le compartiment 32 situé du côté de la face 22 contenant le catholyte.
  • Chaque diaphragme 4 est tendu dans l'alésage d'un cadre d'entretoisement 10. Il est par exemple réalisé à l'aide d'un tissu d'amiante.
  • Chaque cellule comporte par ailleurs deux plaques-électrodes 5 et 6, appelées ordinairement "pré-électrodes", qui sont disposées de part et d'autre du diaphragme 4 de cette cellule de manière à être plaquées contre ce diaphragme et à une certaine distance des deux plaques électrodes 2 limitant cette cellule. Chaque plaque pré-électrode 5 ou 6 est constituée par une feuille de métal déployé de manière discontinue, de telle sorte que la pré-électrode obtenue se présente comme une feuille de métal-déployé munie à intervalles réguliers de bandes métalliques pleines (61,62,63) de faible largeur et parallèles au plan horizontal.
  • Elle est réalisée par exemple en acier au nickel. Chaque plaque-électrode 2 est logée entre une plaque 5 dite pré-électrode d'une cellule et une plaque 6 dite pré-électrode de la cellule voisine. Chaque diaphragme 4 est enserré entre les deux pré-électrodes 5 et 6 qui contribuent à son maintien.
  • De même que pour l'électrolyseur selon le brevet français :.448.582 précité, les plaques pré-électrodes sont reliées aux plaques électrodes par des languettes d'entretoisement 7 toutes identiques,mais présentant conformément à la présente invention une forme de S comme on le voit sur la figure 1, ce qui permet d'éviter la création d'angles vifs favorables à la corrosion. Comme on le voit sur la figure 2, les languettes d'entretoisement 7 sont, vues dans un plan parallèle aux deux électrodes, disposées en quinconce. Elles sont soudées à une de leurs\ extrémités aux pré-électrodes 2 sur les bandes métalliques telles que 61, et à leur autre extrémité sur la pré-électrode 2 correspondante. Comme on le voit clairement sur la figure 1, les extrémités de deux languettes d'entretoisement(71,72), situées dans le plan de coupe vertical de part et d'autre d'une même plaque électrode 2 et de manière quasi-continue, sont soudées sur cette plaque 2 à un léger décalage J. On remarquera que l'ensemble des languettes telles que 71 et l'ensemble des languettes telles que 72 qui sont situées de part et d'autre de chaque plaque-électrode 2 forme nécessairement, en raison de la forme en S des languettes, des quinconces décalées l'une par rapport à l'antre dans le plan parallèle aux électrodes, ce qui est particulièrement avantageux du point de vue de la souplesse et du rattrapage automatique des jeux de l'empilement.
  • Ce mode de construction présente l'énorme avantage de permettre le soudage par transparence en ligne aussi bien sur les bandes pleines telles que 61 des pré-électrodes que sur les plaques-électrodes, le soudage par transparence en ligne s'effectuant par exemple par faisceau d'électrons selon une direction parallèle aux bandes(61,62,63),tel qu'indiqué par la flèche F de la figure 2.
  • En se reportant maintenant à la figure 3, on a représenté un électrolyseur de grandes dimensions sur lequel on distingue une plaque-électrode 2 et une plaque pré-électrode 6. La plaque pré-électrode 6 est ici constituée d'un ensemble de carreaux (601, 602,etc...) dont au moins un côté est parallèle à la direction de soudure F, les carreaux contraux ayant une forme carrée, et les carreaux latéraux étant éventuellement découpés de manière à réaliser la forme extérieure de la pré-électrode 6. L'électrode pleine 2 est constituée par un ensemble de bandes(201,202,204,205,206,207,208) de largeur substantiellement égales, sauf en ce qui concerne les bandes extrêmes (201,208), à la hauteur des carreaux(601,602,etc...), et qui sont raboutées par soudure selon la ligne F de soudure par transparence des languettes d'entretoisement, c'est-à-dire parallèlement aux bandes(61,62,63,etc...).

Claims (4)

1. Electrolyseur du type filtre-presse équipé d'électrodes constituées par des plaques métalliques pleines(1) appelées"plaques-électrodes" et par des plaques grillagées ou perforées(5,6) appelées "pré-électrodes", parallèles aux plaques-électrodes et séparées de celles-ci par des languettes d'entretoisement(7), les pré-électrodes enserrant pour chaque cellule un diaphragme(4), caractérisé en ce que ses pré-électrodes sont équipées de bandes pleines(61,62,63) toutes parallèles entre elles et parallèles à la direction de soudure(F), en ce que chaque languette d'entretoisement (72) a une forme de S et est soudée d'une part à la pré-électrode associée sur une bande pleine(62) de celle-ci et d'autre part à la plaque-électrode associée de manière à laisser un léger décalage(J) avec la languette(71) située de manière quasi-continue sur la face opposée de ladite plaque-électrode, et en ce que les languettes d'entretoisement sont disposées en quinconce, vues dans un plan parallèle aux électrodes.
2. Electrolyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pré-électrode(6)est constituée par un ensemble de carreaux (601, 602,etc...) dont au moins un côté est parallèle à la direction de soudure (F).
3.Electrolyseur selon la revendication 1 ou la revendication 2,caractérisé en ce que chacune de ses plaques-électrodes(2) est constituée par des bandes métalliques(201 à 208) parallèles à la direction de soudure(F) et raboutées par soudure selon ladite direction(F).
4. Electrolyseur selon les revendications 2 et 3.caractérisé en ce que lesdites bandes(201 à 208) constituant chaque plaque-électrode(2) ont chacune, à l'exception des bandes extrêmes(201 et 208) une largeur substantiellement égale à la hauteur desdits carreaux(601, 602,etc...).
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EP0076747B1 EP0076747B1 (fr) 1985-08-07

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