EP0946789B1 - Verfahren zum durchführen von chemischen reaktionen in einer elektrochemischen zelle - Google Patents

Verfahren zum durchführen von chemischen reaktionen in einer elektrochemischen zelle Download PDF

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EP0946789B1
EP0946789B1 EP97951949A EP97951949A EP0946789B1 EP 0946789 B1 EP0946789 B1 EP 0946789B1 EP 97951949 A EP97951949 A EP 97951949A EP 97951949 A EP97951949 A EP 97951949A EP 0946789 B1 EP0946789 B1 EP 0946789B1
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EP
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gas
electrodes
liquid
sump
cathode
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Nikola Anastasijevic
Stefan Laibach
Dietrich Werner
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Metallgesellschaft AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/50—Processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/087—Recycling of electrolyte to electrochemical cell

Definitions

  • the invention relates to a method for converting a gas or gas mixture in the presence of an ion-conducting Liquid in an electrochemical cell with at least two electrodes, namely at least one anode and at least one a cathode, with a between the cathode and the anode external DC voltage acts and through the ion-conducting liquid flows a direct current.
  • German Patent 195 04 920 A method of this kind is described in German Patent 195 04 920 described.
  • the electrochemical cell contains one aqueous ammonium sulfide solution, which the Electrode surfaces almost completely covered. Outdoors Gas containing oxygen comes through a Gas diffusion cathode in contact with the solution, whereby Forms ammonium polysulfide as a product.
  • the fluid level in the cell is not arbitrarily high can be chosen because otherwise annoying leaks occur.
  • the current-voltage characteristic of the cell is unfavorable influenced.
  • the invention has for its object the electrochemical Reaction of gases with liquids even in the presence of Catalysts in a cost-effective manner with high sales to be able to perform reliably even at high pressure.
  • This is achieved according to the invention in the method mentioned at the beginning in that a swamp forms in the lower area of the cell the ion-conducting liquid, in which the Immerse electrodes that are at least 20% of the total Surface of at least one of the electrodes outside the Sump in an upper one through which the gas or gas mixture flows Area and that the upper area with the ion-conducting liquid is sprinkled or sprayed, whereby the electrode surface is at least partially wetted, while the gas or gas mixture on the electrode surfaces flows along. In this way, different gases and liquids are reacted. Usually the gas or gas mixture is oxidized or reduced.
  • Electrodes are perpendicular in the Bottom of the ion-conducting liquid, being through this bottom the current flow between the electrodes is secured. Usually 20 - 95% of the total surface will cover at least one of the electrodes are above the sump. One of the It is also possible that either the anode or the Cathode completely covered by the liquid of the sump is.
  • the electrodes can not only plate or be cylindrical, you can also use an electrode as an electroconductive bed or ordered packing by itself contacting, current-conducting elements. Such Filling or packing can also have a coating Have catalyst.
  • a DC voltage is applied, which is chosen in a wide range can be.
  • the voltage between adjacent anodes and Cathodes can be between 0.01 and 100 V, usually these voltages are in the range of 0.1 to 10 V.
  • the gas can first be introduced into the liquid sump in the lower region of the cell and flow upwards, or the gas can be conducted without leading through the sump to the upper region of the cell to the sprayed or sprinkled electrodes.
  • the gas can be used to introduce a component for the reaction to be carried out in the cell, for example oxygen or hydrogen.
  • a component for the reaction to be carried out in the cell for example oxygen or hydrogen.
  • air, O 2 , H 2 S, NH 3 , SO 2 , SO 3 or a synthesis gas mixture (CO + H 2 ) or also mixtures of these gases can be passed into the cell as the gas.
  • the ion-conducting liquid in the cell which also serves as an electrolyte, it will usually be about an organic or inorganic solution or around a melt act.
  • the electrodes can be made of different materials consist of, for example, metal alloys,
  • Electrode material itself does not have a catalytic effect Catalyst, for example, as a coating on an electric conductive carrier can be applied. That way you can both cathodes and anodes for different reactions be specially trained. It is also possible that Consume electrodes during the conversion and as so-called sacrificial electrodes act. If you are with carbon-rich electrodes works, it may be appropriate be to hydrophobize the surface of what is known in Way by partially covering the surface with Polytetrafluoroethylene succeeds.
  • the desired product of implementation in the cell can be found in the liquid withdrawn from the cell or in the withdrawn liquid Exhaust gas or both in the exhaust gas and in the Liquid.
  • the separation and concentration of the Product then takes place in a manner known per se.
  • the regulation of the desired implementation or implementations takes place e.g. B. by varying the gas and / or liquid supply as well as the current flow in the cell and from outside applied electrical voltage. You can also do that Measure the redox potential in the electrolyte sump and as Use control variable.
  • the electrochemical cell is in a liquid and gas tight housing (1) and has a Anode (2) and a cathode (3).
  • the two electrodes are with an external DC voltage source, not shown connected.
  • the liquid serves as an electrolyte, it is partly circulated and for this purpose through the line (7), the pump (8), the Return line (9) and the distributor (10) returned and from sprayed on top of the electrodes.
  • Part of the liquid is withdrawn as a product through line (12) and leads Circulate fresh liquid through line (13).
  • one of the electrodes is in it Case the cathode (3a), as a liquid and gas permeable Bulk or pack formed, the elements have electrically conductive contact with each other.
  • the anode (2) is formed by a horizontal plate that extends completely in the swamp (4).
  • the surface (5) of the Bottom extends to the lower area of the cathode (3a).
  • the Gas is supplied through line (15) and the other parts the arrangement they already have together with FIG. 1 explained meaning.
  • the anode is replaced by several vertical, parallel plates (2a) formed, the lower Area into the liquid sump (4).
  • the cathode (3) is a horizontal plate located in the sump (4) educated.
  • the remaining parts of the arrangement in FIG. 3 have already been explained together with FIG Circulation pump (8) was shown in Figure 3 for simplification omitted.
  • the horizontal section of Figure 4 are vertical anode plates (2a) can also be seen.
  • the anode can also be used as form several concentric cylinders (2b), the bottom and are open at the top and are partially in the electrolyte sump. in the Such a cell can otherwise correspond to FIG. 3 be trained. Deviating from the illustration in FIG. 3 up to 6 the electrical positive pole can be drawn to the anode and the negative pole is placed on the drawn cathode, without otherwise changing the cell.
  • Figure 6 shows a cell with bipolar electrodes, which as parallel, vertical plates can be formed and stand between the end anode (2) and the end cathode (3). Deviating from this, bipolar electrodes can also be used as concentric cylinder be formed. The remaining parts of the Arrangements according to FIG. 6 have already been carried out together with FIG. 1 explained.
  • FIG. 7 there is one in the housing (1) Gas diffusion cathode (3b), to which a liquid-free Gas space (17) belongs.
  • the gas is through line (15a) fed and withdrawn through line (15b).
  • some of the gas comes through the porous structure of the Gas diffusion cathode (3b) in contact with the electrolyte which is in the sump (4) and from the distributor (10) is sprayed.
  • Inside the structure of the cathode (3b) comes it so to the contact between gas and liquid without disruptive amounts of gas or liquid the cathode structure penetrate completely.
  • the Gas diffusion cathode (3b) from a metal network and one attached to it attached carbon cloth. Are advantageous the fibers of the carbon cloth at least partially hydrophobized, as is also known.
  • the anode is horizontal and in the sump (5) arranged fully submerged, it consists of a Circular disc made of expanded titanium, activated with platinum is, the diameter is 100 mm and the thickness is 1 mm.
  • the cathode is replaced by 8 parallel, vertical plates of 90 mm Height and 50 mm width formed, which is a distance of 4 mm have and which are electrically connected to each other.
  • the cathode plates are made of expanded titanium, which with Platinum is activated.
  • the cathode plates dip 20 mm into the Electrolyte sump.
  • the container (1) is made of glass.
  • the cathode plates are sprinkled with an aqueous solution from above, which contains 5 g NaOH and 6.3 g Na 2 SO 3 per liter and has a temperature of 50 ° C.
  • Air is supplied through line (15) and the exhaust air from line (11) is partly returned to line (15).
  • the amount of the recycle gas is 450 Nl / h, fresh air is added to the recycle gas in an amount of 100 Nl / h.
  • the gas is fed into the sump (4) 10 mm below the liquid level (5), the amount of liquid in circulation is 4 1, the aim of the process is the oxidation of sulfite ions to sulfate ions.
  • FIG. 2 One works in the laboratory with an apparatus according to FIG. 2, whereby the anode (2) through a circular graphite fleece of 100 mm Diameter and a thickness of 25 mm is formed extends horizontally in the sump (4) of the glass container (1).
  • the cathode (3a) is replaced by four Graphite fleece layers with a total height of 100 mm, being at the lower and upper ends of the cathode Stabilizing a polypropylene network is located.
  • the cathode (3a) is immersed 20 mm deep in the sump (4), the diameter the cathode is just like the inside diameter of the Container (1) 120 mm.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umsetzen eines Gases oder Gasgemisches in Gegenwart einer ionenleitenden Flüssigkeit in einer elektrochemischen Zelle mit mindestens zwei Elektroden, nämlich mindestens einer Anode und mindestens einer Kathode, wobei zwischen der Kathode und der Anode eine von außen angelegte elektrische Gleichspannung wirkt und durch die ionenleitende Flüssigkeit ein Gleichstrom fließt.
Ein Verfahren dieser Art ist im deutschen Patent 195 04 920 beschrieben. Hierbei enthält die elektrochemische Zelle eine wäßrige Ammoniumsulfid-Lösung, welche die Elektroden-Oberflächen praktisch vollständig bedeckt. Freien Sauerstoff enthaltendes Gas kommt durch eine Gasdiffusionskathode mit der Lösung in Kontakt, wobei sich Ammoniumpolysulfid als Produkt bildet. Hierbei zeigt es sich, daß der Flüssigkeitsstand in der Zelle nicht beliebig hoch gewählt werden kann, weil sonst störende Undichtigkeiten auftreten. Ferner wird durch einen hohen Flüssigkeitsstand die Strom-Spannungs-Charakteristik der Zelle ungünstig beeinflußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrochemische Umsetzung von Gasen mit Flüssigkeiten auch in Gegenwart von Katalysatoren auf kostengünstige Weise mit hohen Umsätzen betriebssicher auch bei hohem Druck durchführen zu können. Erfindungsgemäß gelingt dies beim eingangs genannten Verfahren dadurch, daß sich im unteren Bereich der Zelle ein Sumpf aus der ionenleitenden Flüssigkeit befindet, in welchen die Elektroden eintauchen, daß sich mindestens 20 % der gesamten Oberfläche mindestens einer der Elektroden außerhalb des Sumpfes in einem vom Gas oder Gasgemisch durchströmten oberen Bereich befinden und daß der obere Bereich mit der ionenleitenden Flüssigkeit berieselt oder besprüht wird, wobei man die Elektrodenoberfläche mindestens teilweise benetzt, während das Gas oder Gasgemisch an der Elektrodenoberflächen entlangströmt. Auf diese Weise können unterschiedliche Gase und Flüssigkeiten zur Reaktion gebracht werden. Üblicherweise wird dabei das Gas oder Gasgemisch oxidiert oder reduziert.
Alle oder zumindest ein Teil der Elektroden steht senkrecht im Sumpf der ionenleitenden Flüssigkeit, wobei durch diesen Sumpf der Stromfluß zwischen den Elektroden gesichert wird. Zumeist werden sich 20 - 95 % der gesamten Oberfläche mindestens einer der Elektroden oberhalb des Sumpfes befinden. Eine der Möglichkeiten ist auch, daß entweder die Anode oder die Kathode vollständig von der Flüssigkeit des Sumpfes bedeckt ist. Die Elektroden können nicht nur platten- oder zylinderförmig ausgebildet sein, man kann eine Elektrode auch als stromleitende Schüttung oder geordnete Packung von sich berührenden, stromleitenden Elementen ausbilden. Eine solche Schüttung oder Packung kann zusätzlich eine Beschichtung mit Katalysator aufweisen.
Zwischen der Anode und der Kathode der Zelle wird von außen eine Gleichspannung angelegt, die in weitem Bereich gewählt werden kann. Die Spannung zwischen benachbarten Anoden und Kathoden kann zwischen 0,01 und 100 V liegen, üblicherweise liegen diese Spannungen im Bereich von 0,1 bis 10 V.
Ein großer Teil der gesamten Elektrodenoberfläche befindet sich außerhalb des Flüssigkeitssumpfes und wird von der als Elektrolyt dienenden Flüssigkeit besprüht oder berieselt. Gleichzeitig kommt das in die Zelle geleitete Gas in Kontakt mit den Oberflächen der Elektroden, die sich außerhalb des Sumpfes befinden. Hierbei ist es nicht wichtig, in welche Richtung das Gas strömt. Das Gas kann zunächst in den unteren Bereich der Zelle in den Flüssigkeitssumpf eingeleitet werden und aufwärts strömen oder aber man leitet das Gas, ohne es durch den Sumpf zu führen, in den oberen Bereich der Zelle zu den besprühten oder berieselten Elektroden. Mit dem Gas kann eine Komponente für die in der Zelle durchzuführende Umsetzung, zum Beispiel Sauerstoff oder Wasserstoff, herangeführt werden. Somit kann man als Gas zum Beispiel Luft, O2, H2S, NH3, SO2, SO3 oder ein Synthesegas-Gemisch (CO + H2) oder auch Gemische dieser Gase in die Zelle leiten.
Bei der in der Zelle befindlichen ionenleitenden Flüssigkeit, die auch als Elektrolyt dient, wird es sich üblicherweise um eine organische oder anorganische Lösung oder um eine Schmelze handeln.
Die Elektroden können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, sie können zum Beispiel aus Metallegierungen,
Mischoxiden oder kohlenstoffhaltig ausgebildet sein. Wenn das Elektrodenmaterial nicht selbst katalytisch wirkt, kann ein Katalysator zum Beispiel als Beschichtung auf einem elektrisch leitenden Träger aufgebracht werden. Auf diese Weise können sowohl Kathoden als auch Anoden für verschiedene Reaktionen speziell ausgebildet werden. Möglich ist ferner, daß sich Elektroden während der Umsetzung verbrauchen und als sogenannte Opfer-Elektroden wirken. Wenn man mit kohlenstoffreichen Elektroden arbeitet, kann es zweckmäßig sein, deren Oberfläche zu hydrophobisieren, was in bekannter Weise durch teilweises Bedecken der Oberfläche mit Polytetrafluorethylen gelingt.
Wenn man die Zelle in mehrere Reaktionsräume mit teilweisem Flüssigkeitsaustausch unterteilen will, kann man dies durch ein Diaphragma oder auch mehrere Diaphragmen erreichen, die in an sich bekannter Weise porös und flüssigkeitsdurchlässig sind. Eine weitere Möglichkeit der Unterteilung besteht darin, ionenselektive Membranen zu verwenden, die ebenfalls an sich bekannt sind.
Das gewünschte Produkt der Umsetzung in der Zelle kann sich in der aus der Zelle abgezogenen Flüssigkeit oder im abgezogenen Abgas oder aber auch sowohl im Abgas als auch in der Flüssigkeit befinden. Die Abtrennung und Konzentrierung des Produkts erfolgt dann in an sich bekannter Weise.
Die Regelung der erstrebten Umsetzung oder Umsetzungen erfolgt z. B. durch Variieren der Gas- und/oder Flüssigkeitszufuhr sowie auch durch den Stromfluß in der Zelle und die von außen angelegte elektrische Spannung. Ferner kann man das Redox-Potential im Elektrolytsumpf messen und als Regelungsgröße verwenden.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine erste Variante der elektrochemischen Zelle in schematischer Darstellung,
Fig. 2
eine zweite Variante der Zelle,
Fig. 3
eine dritte Variante der Zelle,
Fig. 4
einen horizontalen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5
den horizontalen Schnitt durch eine Zelle ähnlich Fig. 3,
Fig. 6
eine Zelle mit bipolaren Elektroden und
Fig. 7
eine Zelle mit einer Gasdiffusionselektrode.
Gemäß Figur 1 befindet sich die elektrochemische Zelle in einem flüssigkeits- und gasdichten Gehäuse (1) und weist eine Anode (2) und eine Kathode (3) auf. Die beiden Elektroden sind mit einer äußeren, nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden. Im unteren Bereich der Zelle befindet sich ein Flüssigkeitssumpf (4), dessen Flüssigkeitsoberfläche durch eine gestrichelte Linie (5) angedeutet ist. Die Flüssigkeit dient als Elektrolyt, sie wird teilweise im Kreis geführt und zu diesem Zweck durch die Leitung (7), die Pumpe (8), die Rückleitung (9) und den Verteiler (10) zurückgeführt und von oben auf die Elektroden gesprüht. Einen Teil der Flüssigkeit zieht man als Produkt durch die Leitung (12) ab und führt dem Kreislauf frische Flüssigkeit durch die Leitung (13) zu. Ein Gas oder ein Gasgemisch führt man in der Leitung (15) heran und läßt es zunächst in den Sumpf (4) eintreten, bevor es aufwärts zwischen den besprühten Elektroden strömt, wobei die gewünschte Reaktion stattfindet. Abgas entfernt man aus dem Gehäuse (1) durch die Leitung (11). Je nach der Art der Umsetzung kann dieses Gases ebenfalls als Produkt betrachtet werden.
Wie in Figur 1 zu sehen ist, befindet sich nur der untere Teil der Elektroden (2) und (3) im Elektrolytsumpf (4), wobei durch diesen Sumpf zwischen den Elektroden ein Strom fließen kann. Mindestens 20 % der gesamten Oberfläche der Elektroden befindet sich oberhalb des Sumpfes (4), wobei diese Oberflächen durch die vom Verteiler (10) ausgehenden Flüssigkeitströpfchen mindestens teilweise benetzt werden. Gleichzeitig strömt das aus der Leitung (15) kommende Gas oder Gasgemisch aufwärts entlang der benetzten Elektrodenoberflächen. Zumeist werden sich 20 bis 95 % der gesamten Oberfläche der Elektroden oberhalb des Sumpfes (4) befinden.
Bei der Zelle der Figur 2 ist eine der Elektroden, in diesem Fall die Kathode (3a), als flüssigkeits- und gasdurchlässige Schüttung oder Packung ausgebildet, wobei die Elemente untereinander elektrisch leitenden Kontakt haben. Die Anode (2) wird durch eine horizontale Platte gebildet, die sich vollständig im Sumpf (4) befindet. Die Oberfläche (5) des Sumpfes reicht bis zum unteren Bereich der Kathode (3a). Die Gaszufuhr erfolgt durch die Leitung (15) und die übrigen Teile der Anordnung haben die bereits zusammen mit Figur 1 erläuterte Bedeutung.
Bei der Zelle der Figur 3 wird die Anode durch mehrere vertikale, parallel Platten (2a) gebildet, deren unterer Bereich in den Flüssigkeitssumpf (4) hineinreicht. Die Kathode (3) ist als horizontale, im Sumpf (4) befindliche Platte ausgebildet. Die übrigen Teile der Anordnung der Figur 3 wurden bereits zusammen mit Figur 1 erläutert, die Kreislaufpumpe (8) wurde in Figur 3 zur Vereinfachung weggelassen. Im Horizontalschnitt der Figur 4 sind die vertikalen Anodenplatten (2a) ebenfalls zu sehen. Abweichend von Figur 3 und 4 kann man die Anode auch als mehrere konzentrische Zylinder (2b) ausbilden, die unten und oben offen sind und teilweise im Elektrolytsumpf stehen. Im übrigen kann eine solche Zelle entsprechend Figur 3 ausgebildet sein. Abweichend von der Darstellung in den Fig. 3 bis 6 kann der elektrische Pluspol an die gezeichnete Anode und der Minuspol an die gezeichnete Kathode gelegt werden, ohne die Zelle ansonsten zu verändern.
Figur 6 zeigt eine Zelle mit bipolaren Elektroden, die als parallele, vertikale Platten ausgebildet sein können und zwischen der Endanode (2) und der Endkathode (3) stehen. Abweichend davon können bipolare Elektroden auch als konzentrische Zylinder ausgebildet sein. Die übrigen Teile der Anordnung gemäß Figur 6 wurden bereits zusammen mit Figur 1 erläutert.
Gemäß Figur 7 befindet sich im Gehäuse (1) eine Gasdiffusionskathode (3b), zu der ein flüssigkeitsfreier Gasraum (17) gehört. Das Gas wird durch die Leitung (15a) zugeführt und durch die Leitung (15b) abgezogen. Im Gasraum (17) kommt ein Teil des Gases durch die poröse Struktur der Gasdiffusionskathode (3b) mit dem Elektrolyten in Kontakt, der sich im Sumpf (4) befindet und aus dem Verteiler (10) versprüht wird. Innerhalb der Struktur der Kathode (3b) kommt es so zum Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit ohne daß aber störende Mengen an Gas oder Flüssigkeit die Kathodenstruktur völlig durchdringen. In an sich bekannter Weise kann die Gasdiffusionskathode (3b) aus einem Metallnetz und einem daran befestigten Kohlenstofftuch bestehen. Vorteilhafterweise sind die Fasern des Kohlenstofftuchs zumindest teilweise hydrophobisiert, wie es ebenfalls bekannt ist.
Beispiel 1:
Im Labor wird mit einer Anordnung entsprechend Fig. 3 gearbeitet, doch wird die dort beschriebene Kathode (3) nun zur Anode. Die Anode ist horizontal liegend und im Sumpf (5) voll eingetaucht angeordnet, sie besteht aus einer Kreisscheibe aus Titan-Streckmetall, das mit Platin aktiviert ist, der Durchmesser beträgt 100 mm und die Dicke 1 mm. Die Kathode wird durch 8 parallele, vertikale Platten von 90 mm Höhe und 50 mm Breite gebildet, die einen Abstand von 4 mm haben und die miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Kathodenplatten bestehen aus Titan-Streckmetall, das mit Platin aktiviert ist. Die Kathodenplatten tauchen 20 mm in den Elektrolytsumpf ein. Der Behälter (1) ist aus Glas.
Die Kathodenplatten werden mit einer wäßrigen Lösung von oben berieselt, die pro Liter 5 g NaOH und 6,3 g Na2SO3 enthält und eine Temperatur von 50°C aufweist. Durch die Leitung (15) wird Luft zugeführt und die Abluft der Leitung (11) teilweise zur Leitung (15) zurückgeführt. Die Menge des Kreislaufgases beträgt 450 Nl/h, Frischluft wird in einer Menge von 100 Nl/h dem Kreislaufgas zugemischt. Die Gaszufuhr in den Sumpf (4) erfolgt 10 mm unter dem Flüssigkeitsspiegel (5), die im Umlauf befindliche Flüssigkeitsmenge beträgt 4 1, das Ziel des Verfahrens ist die Oxidation von Sulfitionen zu Sulfationen.
Ein erster Versuch erfolgte mit einem Strom von 1A, zur Kontrolle wurde ein zweiter Versuch stromlos durchgeführt, und schließlich arbeitete man in einem dritten Versuch ganz ohne Elektroden. Nach einer Versuchsdauer von jeweils 2 Stunden waren folgende Anteile der Sulfitionen zu Sulfationen oxidiert:
1. Versuch 66 Gew.-%
2. Versuch 17 Gew.-%
3. Versuch 5 Gew.-%
Beispiel 2:
Man arbeitet im Labor mit einer Apparatur gemäß Fig. 2, wobei die Anode (2) durch ein kreisförmiges Grafitvlies von 100 mm Durchmesser und einer Dicke von 25 mm gebildet wird, das sich horizontal im Sumpf (4) des Glasbehälters (1) erstreckt. Die Kathode (3a) wird durch vier übereinander liegende Grafitvlieslagen mit einer Gesamthöhe von 100 mm gebildet, wobei sich am unteren und oberen Ende der Kathode zur Stabilisierung ein Polypropylennetz befindet. Die Kathode (3a) ist 20 mm tief in den Sumpf (4) eingetaucht, der Durchmesser der Kathode beträgt ebenso wie der Innendurchmesser des Behälters (1) 120 mm.
Eine wäßrige Lösung von 4,2 g/l NaOH und 8,5 g/l Na2SO3 wird in einer Menge von 4 1 im Umlauf gehalten und auf die Kathode (3a) gesprüht, die Begasung erfolgt wie im Beispiel 1. Ebenso wie im Beispiel 1 werden drei verschiedene Versuche von jeweils 2 Stunden Dauer durchgeführt und folgende Ergebnisse bezüglich des Anteils der zu Sulfationen oxidierten Sulfitionen gefunden:
1. Versuch (Strom 1A) 47 Gew.-%
2. Versuch (stromlos) 9 Gew.-%
3. Versuch (ohne Elektroden) 3 Gew.-%

Claims (6)

  1. Verfahren zum Umsetzen eines Gases oder Gasgemisches in Gegenwart einer ionenleitenden Flüssigkeit in einer elektrochemischen Zelle mit mindestens zwei Elektroden, nämlich mindestens einer Anode und mindestens einer Kathode, wobei zwischen der Kathode und der Anode eine von außen angelegte elektrische Gleichspannung wirkt und durch die ionenleitende Flüssigkeit ein Gleichstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß sich im unteren Bereich der Zelle ein Sumpf aus der ionenleitenden Flüssigkeit befindet, in welchen die Elektroden eintauchen, daß sich mindestens 20 % der gesamten Oberfläche mindestens einer der Elektroden außerhalb des Sumpfes in einem vom Gas oder Gasgemisch durchströmten oberen Bereich befinden und daß der obere Bereich mit der ionenleitenden Flüssigkeit berieselt oder besprüht wird, wobei man die Elektrodenoberfläche mindestens teilweise benetzt, während das Gas oder Gasgemisch an der Elektrodenoberflächen entlangströmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas oder Gasgemisch im Kontakt mit der Flüssigkeit und den Elektroden oxidiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas oder Gasgemisch im Kontakt mit der Flüssigkeit und den Elektroden reduziert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich 20 bis 95 % der gesamten Oberfläche mindestens einer der Elektroden oberhalb des Sumpfes aus der ionenleitenden Flüssigkeit befinden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mindestens eines Teils der Elektroden katalytisch wirksam ausgebildet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode als Gasdiffusionselektrode ausgebildet ist, wobei die Gasdiffusionselektrode einerseits mit einer vom Gas oder Gasgemisch durchströmten Gaskammer in Kontakt steht und die andere Seite der Elektrode mit der Flüssigkeit berieselt oder besprüht wird.
EP97951949A 1996-12-02 1997-11-21 Verfahren zum durchführen von chemischen reaktionen in einer elektrochemischen zelle Expired - Lifetime EP0946789B1 (de)

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