EP4144888A1 - Method for producing alkaline metal alcaholates in an electrolysis cell - Google Patents

Method for producing alkaline metal alcaholates in an electrolysis cell Download PDF

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EP4144888A1
EP4144888A1 EP21195064.7A EP21195064A EP4144888A1 EP 4144888 A1 EP4144888 A1 EP 4144888A1 EP 21195064 A EP21195064 A EP 21195064A EP 4144888 A1 EP4144888 A1 EP 4144888A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
electrolytic cell
solution
solid electrolyte
interior
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21195064.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philip Heinrich REINSBERG
Michael Horn
Rüdiger TEUFERT
Marc Weiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Functional Solutions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Functional Solutions GmbH filed Critical Evonik Functional Solutions GmbH
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Priority to PCT/EP2022/073149 priority patent/WO2023030917A1/en
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    • C25B3/07Oxygen containing compounds
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    • C25B9/21Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms two or more diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an alkali metal alkoxide solution L 1 in an electrolytic cell E which comprises at least one cathode chamber K K , at least one anode chamber K A and optionally a middle chamber K M located in between.
  • F has the surface O F , and a part O A/MK of this surface O F contacts the interior space I KM or the interior space I KA directly, and a part O KK of this surface O F contacts the interior space I KK directly.
  • the surface O A/MK and/or the surface O KK comprises at least part of a surface O F ⁇ .
  • O F ⁇ results from a pre-treatment step in which F is produced from an AFK F' with the surface O F ' .
  • the surface O F ′ is removed by etching with an etchant ⁇ AFK from F′, and the AFK F with the surface O F comprising the surface O F ⁇ formed by the etching is obtained.
  • Electrolysis to produce the alkali metal alkoxides with F instead of F' results in improved conductivity, which means that a lower voltage can be used at a constant current density.
  • the electrochemical production of alkali metal alkoxide solutions is an important industrial process that is used, for example, in DE 103 60 758 A1 , the U.S. 2006/0226022 A1 and the WO 2005/059205 A1 is described.
  • the principle of this process is reflected in an electrolytic cell in whose anode chamber there is a solution of an alkali salt, for example common salt or NaOH, and in whose cathode chamber there is the alcohol in question or a low-concentration alcoholic solution of the alkali metal alcoholate in question, for example sodium methoxide or sodium ethoxide.
  • the cathode compartment and the anode compartment are separated by a ceramic which conducts the alkali metal ion used, for example NaSICON or an analog for potassium or lithium.
  • a ceramic which conducts the alkali metal ion used, for example NaSICON or an analog for potassium or lithium.
  • chlorine is formed at the anode - if a chloride salt of the alkali metal is used - and hydrogen and alcohol ions are formed at the cathode.
  • the charge equalization takes place in that alkali metal ions from the central chamber into the cathode chamber via the ceramic that is selective for them hike.
  • the charge equalization between the middle chamber and the anode chamber takes place through the migration of cations when using cation exchange membranes or the migration of anions when using anion exchange membranes or through the migration of both types of ions when using non-specific diffusion barriers. This increases the concentration of the alkali metal alcoholate in the cathode chamber and the concentration of the sodium ions in the anolyte
  • WO 2014/008410 A1 describes an electrolytic process for the production of elemental titanium or rare earths. This process is based on the fact that titanium chloride is formed from TiO 2 and the corresponding acid, this reacts with sodium alcoholate to form titanium alcoholate and NaCl and is finally converted electrolytically to form elemental titanium and sodium alcoholate.
  • WO 2007/082092 A2 and WO 2009/059315 A1 describe processes for the production of biodiesel in which triglycerides are first converted into the corresponding alkali metal triglycerides with the aid of alcoholates electrolytically produced via NaSICON and in a second step are converted into glycerol and the respective alkali metal hydroxide with electrolytically produced protons.
  • a disadvantage of the electrolytic cells described in the prior art is that the resistance of the solid electrolyte ceramics used therein is relatively high. As a result, the specific energy consumption of the electrolytically produced materials increases and the energy-specific data (current, voltage) of the cell also deteriorate. Eventually the whole process becomes economically unviable.
  • the object of the present invention was therefore to provide a process for preparing an alkali metal alkoxide solution in an electrolytic cell which does not have this disadvantage.
  • a further disadvantage of conventional electrolytic cells in this technical field results from the fact that the solid electrolyte is not stable over the long term with respect to aqueous acids. This is problematic insofar as the pH drops in the anode chamber during electrolysis as a result of oxidation processes (for example when halogens are produced by disproportionation or by oxygen formation). These acidic conditions attack the NaSICON solid electrolyte, so the process cannot be used on an industrial scale.
  • Various approaches have been described in the prior art to address this problem.
  • WO 2012/048032 A2 and US 2010/0044242 A1 describe, for example, electrochemical processes for the production of sodium hypochlorite and similar chlorine compounds in such a three-chamber cell.
  • the cathode chamber and the middle chamber of the cell are separated by a cation-permeable solid electrolyte such as NaSICON.
  • the middle chamber is supplied with solution from the cathode chamber, for example.
  • the US 2010/0044242 A1 also describes in Figure 6 that solution from the middle compartment can be mixed with solution from the anode compartment outside the compartment to obtain sodium hypochlorite.
  • the DE 42 33 191 A1 describes the electrolytic production of alcoholates from salts and alcoholates in multi-chamber cells and stacks of several cells.
  • the WO 2008/076327 A1 describes a process for preparing alkali metal alkoxides.
  • a three-chamber cell is used, the middle chamber of which is filled with alkali metal alkoxide (see, for example, paragraphs [0008] and [0067] of WO 2008/076327 A1 ).
  • WO 2009/073062 A1 A similar arrangement is described in WO 2009/073062 A1 .
  • this arrangement has the disadvantage that the alkali metal alkoxide solution, which is consumed as a buffer solution and is continuously contaminated, is the desired product.
  • the central chamber is separated from the anode chamber by a diffusion barrier and from the cathode chamber by an ion-conducting ceramic. It occurs during electrolysis thus unavoidable for the formation of pH gradients and dead volumes. This can damage the ion-conducting ceramic and consequently increase the voltage requirement of the electrolysis and/or lead to breakage of the ceramic.
  • a further object of the present invention was therefore to provide an improved process for the electrolytic production of alkali metal alkoxide. This should not have the aforementioned disadvantages and should in particular ensure improved protection of the solid electrolyte against the formation of the pH gradient and more economical use of the educts compared to the prior art.
  • Fig. 1A shows an alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19>, as provided according to step (i).
  • This has a surface O F ' ⁇ 190>.
  • the surface O F ' ⁇ 190> comprises two sub-areas, in Fig. 1A these are the opposite surfaces denoted by the references ⁇ 191> and ⁇ 192>, of which the rear ⁇ 192> is covered.
  • the AFK F' ⁇ 19> will, as in Fig 1B shown, arranged in a process chamber ⁇ 90> opposite a nozzle ⁇ 40> such that the surface portion ⁇ 191> faces it while the surface portion ⁇ 192> faces away from it.
  • Fig. 1C shows the step of contacting with the etchant ⁇ ⁇ 30>, an aqueous acidic HCl solution (pH 5.5).
  • ⁇ ⁇ 30> is applied to the surface O F ' ⁇ 190> with the nozzle ⁇ 40>.
  • AFK is removed as particle ⁇ 185> from F' ⁇ 19>.
  • This method step gives an AFK F ⁇ 18> whose surface O F ⁇ 180> comprises a partial surface O A/MK ⁇ 181> facing the nozzle ⁇ 40> and a partial surface O KK ⁇ 182> facing away from the nozzle ⁇ 40> .
  • O A/MK ⁇ 181> in turn comprises a partial area O F ⁇ ⁇ 183>, which was formed by etching AFK from F' ⁇ 19>.
  • an aqueous alkaline NaOH solution (pH 14) can then be sprayed on in order to neutralize the acidic aqueous solution and specifically end the etching process so that no further pieces of AFK ⁇ 185> are removed from F'.
  • Fig. 1D shows the AFK F ⁇ 18> obtained in this way.
  • This has a surface O F ⁇ 180>.
  • the surface O F ⁇ 180> includes the two partial areas O A/MK ⁇ 181> and O KK ⁇ 182>.
  • F ⁇ 18> corresponds to F' ⁇ 19> or the surface O F ⁇ 180> corresponds to the surface O F ' ⁇ 190> with the difference that O A/MK ⁇ 181> includes the partial area O F ⁇ ⁇ 183>.
  • S MF that is the mass-related specific surface area S M of the AFK F ⁇ 18>
  • S MF ' that is the mass-related specific surface area S M of the AFK F' ⁇ 19>.
  • the Figure 2A shows an embodiment not according to the invention based on an electrolytic cell E, which is a two-chamber cell.
  • the electrolytic cell E comprises a cathode chamber K K ⁇ 12> and an anode chamber K A ⁇ 11>.
  • the anode chamber K A ⁇ 11> comprises an anodic electrode E A ⁇ 113> in the interior I KA ⁇ 112>, an inlet Z KK ⁇ 110> and an outlet A KA ⁇ 111>.
  • the cathode chamber K K ⁇ 12> comprises a cathodic electrode E K ⁇ 123> in the interior I KK ⁇ 122>, an inlet Z KK ⁇ 120> and an outlet A KK ⁇ 121>.
  • the electrolytic cell E is delimited by an outer wall W A ⁇ 80>.
  • the interior I KK ⁇ 122> is also separated from the interior I KA ⁇ 112> separated.
  • the NaSICON solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19> extends over the entire depth and height of the two-chamber cell E .
  • the NaSICON solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19> contacts the two inner spaces I KK ⁇ 122> and I KA ⁇ 112> directly via the partial surfaces ⁇ 192> and ⁇ 191>, so that
  • Sodium ions can be conducted from one interior to the other through the NaSICON solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19>.
  • the respective alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19> or F ⁇ 18> is arranged in the respective electrolytic cell in such a way that the darkened area in Figures 1 A or 1 D is visible in Figures 2 A and 2 B faces the viewer.
  • An aqueous solution of sodium chloride L 3 ⁇ 23> with pH 10.5 is added counter to gravity into the interior I KA ⁇ 112> via the inlet Z KA ⁇ 110>.
  • a solution of sodium methoxide in methanol L 2 ⁇ 22> is fed into the interior space I KK ⁇ 122> via the inlet Z KK ⁇ 120>.
  • a voltage is applied between the cathodic electrode E K ⁇ 123> and the anodic electrode E A ⁇ 113>.
  • methanol in the electrolyte L 2 ⁇ 22> is reduced to methoxide and H 2 (CH 3 OH + e - ⁇ CH 3 O - + 1 ⁇ 2 H 2 ).
  • Sodium ions diffuse from the interior I KA ⁇ 112> through the NaSICON solid electrolyte F ⁇ 18> into the interior I KK ⁇ 122>.
  • FIG. 2B shows an embodiment of the method according to the invention.
  • the electrolytic cell E ⁇ 1> corresponds to that in Fig. 2A shown arrangement with the difference that a NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> with the surface O F ⁇ 180> pretreated with the method according to Figures 1 A to 1 D is used as the partition wall W ⁇ 16>.
  • F ⁇ 18> has a partial surface O KK ⁇ 182> directly contacting the interior space I KK ⁇ 122> and a partial surface O A/MK ⁇ 181> directly contacting the interior space I KA ⁇ 112>.
  • the NaSICON solid electrolyte F ⁇ 18> is obtained from the NaSICON solid electrolyte F' ⁇ 19> by the process shown in Figures 1 A to 1 D and, in contrast to F' ⁇ 19>, has the partial area O F ⁇ ⁇ 183>, which has formed on the partial surface O A/MK ⁇ 181> as a result of the treatment in step (ii).
  • the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> has a larger mass-related specific surface area S MF than that ( S MF' ) of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19>. This leads to better conductivity, that is, to a Reducing the voltage at the same current during electrolysis, which leads to energy savings.
  • FIG. 3A shows a further embodiment of the method according to the invention.
  • the three-chamber electrolytic cell E ⁇ 1> comprises a cathode chamber K K ⁇ 12>, an anode chamber K A ⁇ 11> and a middle chamber K M ⁇ 13> located therebetween.
  • the anode chamber K A ⁇ 11> comprises an anodic electrode E A ⁇ 113> in the interior I KA ⁇ 112>, an inlet Z KK ⁇ 110> and an outlet A KA ⁇ 111>.
  • the cathode chamber K K ⁇ 12> comprises a cathodic electrode E K ⁇ 123> in the interior I KK ⁇ 122>, an inlet Z KK ⁇ 120> and an outlet A KK ⁇ 121>.
  • the middle chamber K M ⁇ 13> comprises an interior space I KM ⁇ 132>, an inlet Z KM ⁇ 130> and an outlet A KM ⁇ 131>.
  • the interior space I KA ⁇ 112> is connected to the interior space I KM ⁇ 132> via the connection V AM ⁇ 15>.
  • the electrolytic cell E ⁇ 1> is delimited by an outer wall W A ⁇ 80>.
  • the interior I KK ⁇ 122> is also separated from the interior I KM ⁇ 132> by a partition wall W ⁇ 16>, which consists of a disk of a NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> that is selectively permeable for sodium ions and has the surface O F ⁇ 180> separated.
  • This has a partial surface O KK ⁇ 182> directly contacting the interior space I KK ⁇ 122> and a partial surface O A/MK ⁇ 181> directly contacting the interior space I KM ⁇ 132>.
  • F ⁇ 18> extends over the entire depth and height of the three-chamber cell E ⁇ 1>.
  • F ⁇ 18> is obtained from the NaSICON solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19> by an etching process which corresponds to that shown in Figures 1A to 1D and, in contrast to F' ⁇ 19>, has the partial region O F ⁇ ⁇ 183> , which has formed on the partial surface O A/MK ⁇ 181> as a result of method step (ii).
  • the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> shown is the surface O F ⁇ ⁇ 183> in the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> obtained by method step (ii).
  • step (ii) which increases the mass-related specific surface S MF even further. This more extensive processing is thus achieved by etching more extensively, and by processing F' ⁇ 19> on both sides.
  • the NaSICON solid electrolyte F ⁇ 18> has an even larger mass-related specific surface area S MF than that ( S MF' ) of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' ⁇ 19>. This leads to a further improvement in conductivity.
  • the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> contacts the two inner spaces I KK ⁇ 122> and I KM ⁇ 132> directly, so that sodium ions can be conducted from one inner space to the other through the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18>.
  • the interior I KM ⁇ 132> of the middle chamber K M ⁇ 13> is additionally separated from the interior I KA ⁇ 112> of the anode chamber KA ⁇ 11> by a diffusion barrier D ⁇ 14>.
  • the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> and the diffusion barrier D ⁇ 14> extend over the entire depth and height of the three-chamber cell E ⁇ 1>.
  • the diffusion barrier D ⁇ 14> is a cation exchange membrane (sulfonated PTFE).
  • connection V AM ⁇ 15> is formed outside the electrolytic cell E ⁇ 1>, in particular by a tube or hose, the material of which can be selected from rubber, metal or plastic.
  • liquid can be conducted from the interior I KM ⁇ 132> of the central chamber K M ⁇ 13> into the interior I KA ⁇ 112> of the anode chamber KA ⁇ 11> outside the three-chamber cell E ⁇ 1>.
  • connection V AM ⁇ 15> connects an outlet A KM ⁇ 131>, which breaks through the outer wall WA ⁇ 80> of the electrolytic cell E ⁇ 1> at the bottom of the central chamber K M ⁇ 13>, with an inlet Z KA ⁇ 110>, which breaks through the outer wall W A ⁇ 80> of the electrolytic cell E at the bottom of the anode chamber K A ⁇ 11>.
  • An aqueous solution of sodium chloride L 3 ⁇ 23> with pH 10.5 is added via the inlet Z KM ⁇ 130> in the same direction as gravity into the interior I KM ⁇ 132> of the central chamber K M ⁇ 13>.
  • the interior space I KM ⁇ 132 is formed by the connection V AM ⁇ 15>, which is formed between the outlet A KM ⁇ 131> of the central chamber K M ⁇ 13> and an inlet Z KA ⁇ 110> of the anode chamber KA ⁇ 11>> of the middle chamber K M ⁇ 13> connected to the interior I KA ⁇ 112> of the anode chamber K A ⁇ 11>.
  • Sodium chloride solution L 3 ⁇ 23> is conducted through this connection V AM ⁇ 15> from interior I KM ⁇ 132> to interior I KA ⁇ 112>.
  • a solution of sodium methoxide in methanol L 2 ⁇ 22> is fed into the interior space I KK ⁇ 122> via the inlet Z KK ⁇ 120>.
  • a voltage is applied between the cathodic electrode E K ⁇ 123> and the anodic electrode E A ⁇ 113>.
  • methanol in the electrolyte L 2 ⁇ 22> is reduced to methoxide and H 2 (CH 3 OH + e - ⁇ CH 3 O - + 1 ⁇ 2 H 2 ).
  • Sodium ions diffuse from the interior I KM ⁇ 132> of the middle chamber K M ⁇ 103> through the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> into the interior I KK ⁇ 122>.
  • the acidity would damage the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18>, but is limited to the anode chamber K A ⁇ 11> by the arrangement in the three-chamber cell and is thus kept away from the NaSICON solid electrolyte ceramic F ⁇ 18> in the electrolytic cell E ⁇ 1>. This increases their lifespan considerably.
  • the Figure 3B shows a further embodiment of the method according to the invention. This is carried out in an electrolysis cell E ⁇ 1>, which is of the type shown in Figure 3 A shown electrolytic cell corresponds to E ⁇ 1> with the following difference:
  • the connection V AM ⁇ 15> from the interior I KM ⁇ 132> of the middle chamber K M ⁇ 13> to the interior I KA ⁇ 112> of the anode chamber K A ⁇ 11> is not outside, but through a perforation in the diffusion barrier D ⁇ 14> formed within the electrolytic cell E ⁇ 1>.
  • This perforation can be introduced into the diffusion barrier D ⁇ 14> subsequently (e.g. by stamping, drilling) or can already be present in the diffusion barrier D ⁇ 14> from the outset due to the production thereof (eg in the case of textile fabrics such as filter cloths or metal fabrics).
  • “AFK” alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic
  • step (i) The AFK F′ provided in step (i) is subjected to step (ii) in the method according to the invention, and after step (ii) the AFK F with the surface O F is obtained. Since F is essentially obtained from F' by removing a portion of AFK from F' in step (ii) to arrive at F, F' and F have essentially the same chemical structure.
  • any solid electrolyte through which cations, in particular alkali cations, more preferably sodium cations, can be transported from I AK to I KK or from I MK to I KK can be used as the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F', and in particular also F.
  • Such solid electrolytes are known to those skilled in the art and, for example, in DE 10 2015 013 155 A1 , in the WO 2012/048032 A2 , paragraphs [0035], [0039], [0040], in the US 2010/0044242 A1 , paragraphs [0040], [0041], in which DE 10360758 A1 , paragraphs [014] to [025].
  • NaSICON LiSICON
  • KSICON KSICON
  • a sodium ion conductive solid electrolyte ceramic F' is preferred, with this even more preferably having a NaSICON structure.
  • NaSICON structures that can be used according to the invention are also, for example Anantharamulu N, Koteswara Rao K, Rambabu G, Vijaya Kumar B, Radha Velchuri, Vithal M, J Mater Sci 2011, 46, 2821-2837 described.
  • the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' has a NaSICON structure of the formula M I 1+2w+x-y+z M II w M III x Zr IV 2-wxy M V y (SiO 4 ) z (PO 4 ) 3-z on.
  • M I is selected from Na + , Li + , preferably Na + .
  • M II is a divalent metal cation, preferably selected from Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , more preferably selected from Co 2+ , Ni 2+ .
  • M III is a trivalent metal cation, preferably selected from Al 3+ , Ga 3+ , Sc 3+ , La 3+ , Y 3+ , Gd 3+ , Sm 3+ , Lu 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , more preferably selected from Sc 3+ , La 3+ , Y 3+ , Gd 3+ , Sm 3+ , particularly preferably selected from Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ .
  • M V is a pentavalent metal cation, preferably selected from V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ .
  • w, x, y, z are real numbers, where 0 ⁇ x ⁇ 2, 0 ⁇ y ⁇ 2, 0 ⁇ w ⁇ 2, 0 ⁇ z ⁇ 3, and where w, x, y, z are so chosen become that 1 + 2w + x - y + z ⁇ 0 and 2 - w - x - y ⁇ 0.
  • the solid electrolyte ceramics F′ and F which conduct alkali cations have the same structure.
  • step (ii) of the method according to the invention part of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' is removed by etching the surface O F ' with an etchant ⁇ .
  • the etchant A is preferably an acidic aqueous solution.
  • an alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F with the surface O F is obtained, the surface O F differing from the surface O F in at least a partial area O F ⁇ and the surface O F comprising the surfaces O A / MK and O KK , where O A/MK and/or O KK comprise at least part of O F ⁇ .
  • etchant A also referred to as “pickling agent” or “etchant liquid”.
  • etchant liquid an acid or an oxidizing liquid is used as the etchant ⁇ .
  • An aqueous, acidic solution is particularly preferably used as the etchant A. These are particularly suitable because of the easy handling of such solutions and because of the acid sensitivity of the AFK.
  • step (ii) part of F' is removed by the etching process AFK.
  • AFK AFK
  • is an acidic aqueous solution
  • this can be controlled, for example, via the pH of this acidic aqueous solution.
  • Acidic aqueous solution means that the pH of this solution is ⁇ pH 7.
  • the pH of the aqueous acidic solution is then preferably ⁇ 6.9, more preferably ⁇ 6.5, even more preferably ⁇ 6.0, even more preferably ⁇ 5.6, even more preferably ⁇ 5.0, even more preferably ⁇ 4.0, even more preferably ⁇ 2.0, more preferably ⁇ 1.0, more preferably ⁇ 0.5.
  • the pH of the aqueous acidic solution is then in the range 0.5 to 6.9, more preferably in the range 0.5 to 6.0, even more preferably in the range 1.0 to 5.5, more preferably in the range 1.0 to 5.0, more preferably in the range 1.0 to 4.0, more preferably in the range 1.0 to 3.0.
  • the temperature of the etchant A in step (ii) is preferably 10°C to 90°C, preferably 30°C to 70°C, more preferably 40°C to 60°C.
  • the aqueous acidic solution is in particular a solution of an acid selected from the group of inorganic acids and organic acids, preferably selected from the group of inorganic acids.
  • Typical organic acids are formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid.
  • the acid is preferably selected from the group consisting of H 2 SO 4 , HNO 3 , methanesulfonic acid, hydrogen halides, in particular HCl, HBr. HCl, H 2 SO 4 are particularly preferred.
  • the duration over which the surface O F ' is etched with the etchant A, in particular the acidic aqueous solution, is in particular >1 min, preferably more than 30 min, preferably more than 60 min, even more preferably more than 120 min.
  • the etching of the surface O F ' with the etchant ⁇ can be carried out by contacting the surface O F ' with the etchant ⁇ , for example by completely or partially immersing AFK F' in the etchant ⁇ or by complete or partial spraying of F' with the etchant ⁇ .
  • the entire surface O F ' can be treated. This is possible, for example, by first etching a part of the surface O F ' in a first sub-step, in particular making contact with ⁇ and removing AFK from this part of the surface O F ' , and then in a second sub-step that in the first sub-step uncontacted side of F' is contacted with ⁇ and AFK is removed there.
  • the entire surface O F ' is treated according to step (ii) and the surface O F of the obtained AFK F is completely different from O F ' , ie O F and O F ⁇ are identical.
  • only part of the surface O F ′ can also be treated in step (ii). This is possible, for example, by only making contact with A on a part of the surface O F ' of F and AFK being removed only on this part of the surface O F ' .
  • part of the surface O F ′ can also be covered with a template, so that only part of the surface O F ′ is removed from that in step (ii). In this case, an AFK F will be obtained, whose surface O F is still partially identical to the surface O F ' of F' and differs in part O F ⁇ from O F ' .
  • the shape of is O F ⁇ , as long as O F ⁇ is only at least partially encompassed by O A/MK and/or O KK , not further limited.
  • O F ⁇ can form a contiguous subregion on the surface O F .
  • O F ⁇ can be formed by several unconnected partial areas on the surface O F so that their shape is pronounced of the shape of the black spots (corresponds to O F ⁇ ) on the white coat (corresponds to O F ) of the dog breed "Dalmatian".
  • step (ii) If the entire surface O F ' is treated according to step (ii), the surface O F of the resulting AFK F differs completely from O F ' , ie O F and O F ⁇ are identical.
  • step (ii) of the method according to the invention can be terminated in that the etchant ⁇ is removed from the surface O F of F, for example by washing it off with water.
  • step (ii) of the method according to the invention the etching of the surface O F ' with the etchant ⁇ is terminated in that after the etching of the surface O F ' with the etchant ⁇ the surface O F of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F with a neutral (pH 7) or alkaline (pH > 7) aqueous solution is contacted.
  • An alkaline aqueous solution is preferably used, which preferably has a pH in the range from 7.1 to 14.0, more preferably in the range from 8.0 to 14.0, even more preferably in the range from 9.0 to 14.0, even more preferably in the range from 10.0 to 14.0, even more preferably in the range from 11.0 to 14.0 , more preferably in the range 12.0 to 14.0, even more preferably in the range 13.0 to 14.0, even more preferably in the range 13.5 to 14.0.
  • the pH of the aqueous alkaline solution is preferably >7.1, more preferably >7.5, even more preferably >8.0, even more preferably >9.0, even more preferably >10.0, even more preferably >11.0, even more preferably >12.0 more preferably at > 13.0, even more preferably at > 13.5.
  • the aqueous alkaline solution is in particular an aqueous solution of a base selected from the group consisting of inorganic bases, in particular alkali metal hydroxides, preferably NaOH, KOH.
  • step (ii) can be done by contacting the AFK F with the aqueous alkaline solution, for example by completely or partially immersing AFK F in the aqueous alkaline solution or by fully or partially spraying F with the aqueous alkaline solution can be carried out.
  • step (ii) i.e. after part of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' has been removed by etching the surface O F ' with an etchant ⁇ , the etching of the surface O F ' with the etchant ⁇ being preferably ended in that after etching the surface O F ' with the etchant ⁇ the surface O F of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F was contacted with a neutral (pH 7) or alkaline (pH > 7) aqueous solution, an AFK F with the surface O F is then obtained . This is then placed in the electrolytic cell E in step (iii).
  • step (ii) precedes step (iii) and electrolytic process steps (iv-a) or (iv- ⁇ ) and thus takes place outside an electrolytic cell E.
  • the AFK F' is not subjected to step (iii) and (iv-a) or (iv- ⁇ ) while carrying out step (ii).
  • step (ii) preferably not the AFK F′, but only the AFK F obtained after step (ii) according to step (iii) is arranged in an electrolysis cell E and subjected to step (iv-a) or (iv- ⁇ ).
  • the surprising advantage of the present invention is that through step (ii) an AFK F is obtained, compared to the in step (ii) used AFK F 'when used in the Electrolytic cell E according to step (iii) and step (iv-a) or (iv- ⁇ ) has a higher conductivity.
  • S MF ' is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' before step (ii) is carried out and where S MF is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F after it has been carried out of step (ii).
  • S MF ' is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F after it has been carried out of step (ii).
  • the comparison of the mass-related specific surfaces S MF' and S MF ie the examination of the condition whether S MF' ⁇ S MF , can be determined using methods known to those skilled in the art for measuring the BET (Brunauer-Emmett-Teller) surface area, as long as both AFK F and F' are measured under the same conditions. Even if the ratio of the two parameters S MF' and S MF is determined under different measurement conditions, the ratio S MF / S MF' measured under certain measurement conditions will essentially be the same as the ratio S MF / S MF' measured under other measurement conditions.
  • BET Brunauer-Emmett-Teller
  • the mass-related specific surface areas are carried out via BET measurements according to ISO 9277:2010 with N 2 (purity 99.99% by volume) as the adsorbent at 77.35 K.
  • Quantachrome NOVA 2200e Quantachrome Instruments.
  • Sample preparation degassing of the sample at 60 °C at 1 Pa.
  • the evaluation is carried out in particular using the static volumetric method (according to point 6.3.1 of the ISO 9277:2010 standard).
  • the ratio S MF ' and S MF ie the quotient S MF / S MF ' : S MF / S MF' ⁇ 1.01, preferably S MF / S MF' ⁇ 1.1, preferably S MF / S MF' ⁇ 1.5, preferably S MF / S MF' ⁇ 2.0, preferably S MF / S MF' ⁇ 3.0, preferably S MF / S MF' ⁇ 5.0, preferably S MF / S MF' ⁇ 10, more preferably S MF / S MF' ⁇ 20, more preferably S MF / S MF' ⁇ 50, more preferably S MF / S MF' ⁇ 100, more preferably S MF / S MF' ⁇ 150, more preferably S MF / S MF' ⁇ 200, more preferably S MF / S MF' ⁇ 500, more preferably S MF /
  • the quotient S MF / S MF' is in the range from 1.01 to 1000, preferably in the range from 1.1 to 800, more preferably in the range from 1.5 to 600, more preferably in the range from 2.0 to 500, more preferably in the range of 3.0 to 400, more preferably in the range of 5.0 to 300, more preferably in the range of 15 to 250, more preferably in the range of 180 to 220.
  • step (iii) of the process according to the invention the AFK F obtained in step (ii) is arranged in an electrolysis cell E.
  • the electrolytic cell E comprises at least one anode chamber K A and at least one cathode chamber K K and optionally at least one intermediate chamber K M .
  • This also includes electrolytic cells E which have more than one anode chamber K A and/or more than one cathode chamber K K and/or more than one middle chamber K M .
  • Such electrolytic cells, in which these chambers are joined together in a modular manner, are, for example, in DD 258 143 A3 and the U.S. 2006/0226022 A1 described.
  • the electrolytic cell E comprises an anode chamber K A and a cathode chamber K K and optionally a middle chamber K M located in between.
  • the electrolytic cell E usually has an outer wall W A .
  • the outer wall W A is in particular made of a material selected from the group consisting of steel, preferably rubberized steel, plastic, in particular Telene ® (thermosetting polydicyclopentadiene), PVC (polyvinyl chloride), PVC-C (post-chlorinated polyvinyl chloride), PVDF (polyvinylidene fluoride ) is selected.
  • W A can be perforated in particular for inlets and outlets.
  • Within W A then lie the at least one anode chamber K A , the at least one cathode chamber K K and, in the embodiments in which the electrolytic cell E comprises such, the at least one intermediate chamber K M .
  • the cathode chamber K K has at least one inlet Z KK , at least one outlet A KK and an interior space I KK , which includes a cathodic electrode E K .
  • the interior I KK of the cathode chamber K K is separated by the partition W from the interior I KA of the anode chamber K A if the electrolytic cell E does not include a central chamber K M .
  • the partition W includes the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, and F then directly contacts the interior I KK via the surface O KK and the interior I KA via the surface O A/MK .
  • the interior I KK of the cathode chamber K K is separated by the partition W from the interior I KM of the middle chamber K M if the electrolytic cell E comprises at least one middle chamber K M .
  • the partition W includes the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, and F then directly contacts the interior I KK via the surface O KK and the interior I KM via the surface O A/MK .
  • the partition wall W includes the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F.
  • the feature "partition wall” means that the partition wall W is liquid-tight. This means in particular that the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F enclosed by the partition wall completely separates the interior I KK and the interior I KM or the interior I KK and the interior I KA from one another, or comprises several alkali cation-conducting solid electrolyte ceramics which, for example, adjoin one another without gaps.
  • Direct contact means for the arrangement of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramics in the partition wall W and in the electrolytic cell E as well as for the surfaces O KK and O A/MK that there is an imaginary path from I KK to I AK or from I KK to I MK , which leads completely from I KK via O KK through F to O A/MK and finally in I AK or I MK .
  • At least 1% of the surface O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 1% of the surface O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 10% of the surface area O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 10% of the surface area O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 25% of the surface area O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 25% of the surface area O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 40% of the surface area O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 40% of the surface area O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 50% of the surface O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 50% of the surface O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 60% of the surface O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 60% of the surface O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 70% of the surface area O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 70% of the surface area O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 80% of the surface area O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 80% of the surface area O KK is formed by O F ⁇ .
  • At least 90% of the surface O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, at least 90% of the surface O KK is formed by O F ⁇ .
  • 100% of the surface O A/MK is formed by O F ⁇ and/or, in particular and, 100% of the surface O KK is formed by O F ⁇ .
  • the cathode chamber K K includes an interior space I KK , which in turn includes a cathodic electrode E K .
  • a cathodic electrode E K Any electrode familiar to a person skilled in the art that is stable under the conditions of the method according to the invention can be used as such a cathodic electrode E K .
  • This electrode E K can be selected from the group consisting of mesh wool, three-dimensional matrix structure or "balls”.
  • the cathodic electrode E K comprises in particular a material which is selected from the group consisting of steel, nickel, copper, platinum, platinized metals, palladium, palladium supported on carbon, titanium. E K preferably comprises nickel.
  • the cathode chamber K K also includes an inlet Z KK and an outlet A KK .
  • the inlet Z KK and the outlet A KK are attached to the cathode chamber K K that the liquid flowing through the interior I KK of the cathode chamber K K the cathodic Electrode E K contacted. This is the prerequisite for the solution L 1 being obtained at the outlet A KK when the process according to the invention is carried out when the solution L 2 of an alkali metal alcoholate XOR in the alcohol ROH is passed through the interior I KK of the cathode chamber K K .
  • the inlet Z KK and the outlet A KK can be attached to the electrolytic cell E by methods known to those skilled in the art, for example through bores in the outer wall W A and corresponding connections (valves) that simplify the introduction and removal of liquid.
  • the anode chamber K A has at least one inlet Z KA , at least one outlet A KA and an interior space I KA , which includes an anodic electrode E A .
  • the interior space I KA of the anode chamber K A is separated from the interior space I KM of the center chamber K M by a diffusion barrier D if the electrolytic cell E includes a central chamber K M .
  • the electrolytic cell E does not include a middle chamber K M , the interior space I KA of the anode chamber K is separated by the partition wall W from the interior space I KK of the cathode chamber K K .
  • the anode chamber K A includes an interior space I KA , which in turn includes an anodic electrode E A .
  • Any electrode familiar to a person skilled in the art that is stable under the conditions of the method according to the third aspect of the invention can be used as such an anodic electrode E A .
  • Such are in particular in WO 2014/008410 A1 , paragraph [024] or DE 10360758 A1 , paragraph [031].
  • This electrode E A can consist of one layer or of several planar, mutually parallel layers, each of which can be perforated or expanded.
  • the anodic electrode E A comprises in particular a material which is selected from the group consisting of ruthenium oxide, iridium oxide, nickel, cobalt, nickel tungstate, nickel titanate, noble metals such as platinum in particular, which is deposited on a carrier such as titanium or Kovar® (an iron/nickel/ Cobalt alloy, in which the individual proportions are preferably as follows: 54% by mass iron, 29% by mass nickel, 17% by mass cobalt) is supported.
  • Other possible anode materials are, in particular, stainless steel, lead, graphite, tungsten carbide, titanium diboride.
  • the anodic electrode E A preferably comprises a titanium anode (RuO 2 +IrO 2 /Ti) coated with ruthenium oxide/iridium oxide.
  • the anode chamber K A also includes an inlet Z KA and an outlet A KA .
  • the inlet Z KA and the outlet A KA are attached to the anode chamber K A in such a way that the liquid makes contact with the anodic electrode E A as it flows through the interior space I KA of the anode chamber K A .
  • This is the prerequisite for the solution L 4 being obtained at the outlet A KA when the method according to the invention is carried out if the solution L 3 of a salt S is passed through the interior space I KA of the anode chamber KA .
  • the inlet Z KA and the outlet A KA can be attached to the electrolytic cell E by methods known to those skilled in the art, eg through bores in the outer wall W A and corresponding connections (valves) that simplify the introduction and removal of liquid.
  • the inflow Z KA can also lie within the electrolytic cell, for example as a perforation in the diffusion barrier D .
  • the electrolytic cell E preferably has a central chamber K M .
  • the optional middle chamber K M is located between the cathode chamber K K and the anode chamber K A .
  • the interior space I KA of the anode chamber K A is separated from the interior space I KM of the center chamber K M by a diffusion barrier D if the electrolytic cell E includes a central chamber K M .
  • a KM is then also connected to the inlet Z KA by a connection V AM , so that liquid can be conducted from I KM into I KA through the connection V AM .
  • the interior I KM of the optional central chamber K M is separated from the interior I KA of the anode chamber K A by a diffusion barrier D and from the interior I KK of the cathode chamber K K by the partition wall W.
  • any material which is stable under the conditions of the method according to the invention and which prevents or slows down the transfer of protons from the liquid in the interior I KA of the anode chamber K A to the interior I KM of the optional middle chamber K M can be used for the diffusion barrier D.
  • a non-ion-specific dividing wall or a membrane permeable to specific ions is used as the diffusion barrier D.
  • the diffusion barrier D is preferably a non-ion-specific partition.
  • the material of the non-ion-specific partition wall is in particular selected from the group consisting of fabric, in particular textile fabric or metal fabric, glass, in particular sintered glass or glass frits, ceramic, in particular ceramic frits, membrane diaphragms, and is selected particularly preferably a textile fabric or metal fabric, particularly preferably a textile fabric.
  • the textile fabric preferably comprises plastic, more preferably a plastic selected from PVC, PVC-C, polyvinyl ether (“PVE”), polytetrafluoroethylene (“PTFE”).
  • the diffusion barrier D is a “membrane that is permeable to specific ions”
  • the respective membrane favors the diffusion of certain ions through it compared to other ions.
  • specific ion permeable membranes also favor the diffusion of certain ions having one charge type through them over other ions of the same charge type.
  • the diffusion barrier D is a “membrane permeable to specific ions”, the diffusion barrier D is in particular an anion-conducting membrane or a cation-conducting membrane.
  • anion-conducting membranes are those which selectively conduct anions, preferably selectively specific anions. In other words, they favor the diffusion of anions through them over that of cations, especially over protons, more preferably they additionally favor the diffusion of certain anions through them over the diffusion of other anions through them.
  • cation-conducting membranes are those which selectively conduct cations, preferably selectively specific cations. In other words, they favor the diffusion of cations through them over that of anions, more preferably they additionally favor the diffusion of certain cations through them over the diffusion of other cations through them, much more preferably cations where there is are not protons, more preferably sodium cations, over protons.
  • “Favour the diffusion of certain ions X over the diffusion of other ions Y” means in particular that the diffusion coefficient (unit m 2 /s) of the ion species X at a given Temperature for the membrane in question by a factor of 10, preferably 100, preferably 1000 higher than the diffusion coefficient of the ionic species Y for the membrane in question.
  • the diffusion barrier D is a “membrane that is permeable to specific ions”, it is preferably an anion-conducting membrane because this prevents the diffusion of protons from the anode chamber K A into the middle chamber K M particularly well.
  • a membrane which is selective for the anions comprised by the salt S is used as the anion-conducting membrane.
  • Such membranes are known to those skilled in the art and can be used by them.
  • the salt S is preferably a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X, more preferably a halide.
  • Halides are fluorides, chlorides, bromides, iodides. The most preferred halide is chloride.
  • a membrane selective for halides preferably chloride, is preferably used as the anion-conducting membrane.
  • Anion-conducting membranes are for example by MA Hickner, AM Herring, EB Coughlin, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics 2013, 51, 1727-1735 , by CG Arges, V Ramani, PN Pintauro, Electrochemical Society Interface 2010, 19, 31-35 , in WO 2007/048712 A2 as well as on Page 181 of the textbook by Volkmar M. Schmidt Electrochemical Process Engineering: Fundamentals, Reaction Engineering, Process Optimization, 1st edition (October 8, 2003 ) described.
  • they have covalently bonded functional groups selected from -NH 3 + , -NRH 2 + , -NR 3 + , more preferably selected from -NH 3 + , -NR 3 + , even more preferably -NR 3 + .
  • the diffusion barrier D is a cation-conducting membrane, it is in particular a membrane that is selective for the cations comprised by the salt S.
  • the diffusion barrier D is even more preferably an alkali cation-conducting membrane, even more preferably a potassium and/or sodium ion-conducting membrane, most preferably a sodium ion-conducting membrane.
  • Cation-conducting membranes are described, for example, in Page 181 of the textbook by Volkmar M. Schmidt Electrochemical Process Engineering: Fundamentals, Reaction Engineering, Process Optimization, 1st edition (October 8, 2003 ).
  • organic polymers which are selected in particular from polyethylene, polybenzimidazoles, polyetherketones, polystyrene, polypropylene or fluorinated membranes such as polyperfluoroethylene, preferably polystyrene, polyperfluoroethylene, are even more preferably used as the cation-conducting membrane, with these covalently bonded functional groups selected from -SO 3 - , -COO - , -PO 3 2- , -PO 2 H - , preferably -SO 3 - , (described in DE 10 2010 062 804 A1 , U.S. 4,831,146 ) carry.
  • Neosepta® membranes are described, for example, by SA Mareev, D.Yu. Butylskii, ND Pismenskaya, C Larchet, L Dammak, VV Nikonenko, Journal of Membrane Science 2018, 563, 768-776 .
  • a cation-conducting membrane is used as the diffusion barrier D, this can be, for example, a polymer functionalized with sulfonic acid groups, in particular of the following formula P NAFION , where n and m independently of one another are an integer from 1 to 10 6 , more preferably an integer from 10 to 10 5 , more preferably is an integer from 10 2 to 10 4 .
  • the optional middle chamber K M also includes an inlet Z KM and an outlet A KM . This makes it possible to add liquid, such as solution L 3 , to the interior space I KM of the middle chamber K M , and to transfer liquid therein, such as solution L 3 , to the anode chamber K A .
  • the inlet Z KM and the outlet A KM can be attached to the electrolytic cell E by methods known to those skilled in the art, for example through bores in the outer wall W A and corresponding connections (valves) that simplify the introduction and removal of liquid.
  • the drain A KM can also be within the electrolytic cell, for example as a perforation in the diffusion barrier D.
  • the outlet A KM is connected to the inlet Z KA by a connection V AM in such a way that liquid can be conducted from I KM into I KA through the connection V AM ,
  • Outflow A KM at the bottom of the middle chamber K M means in particular that the outflow A KM is attached to the electrolytic cell E in such a way that the solution L 3 leaves the middle chamber K M in the same direction as gravity.
  • Inlet Z KA at the bottom of the anode chamber K A means in particular that the inlet Z KA is attached to the electrolytic cell E in such a way that the solution L 3 enters the anode chamber K A counter to the force of gravity.
  • Feed Z KM at the top O EM of the central chamber K M means in particular that the feed Z KM is attached to the electrolytic cell E such that the solution L 3 enters the central chamber K M in the same direction as gravity.
  • Outflow A KA on the top O EA of the anode chamber K A means in particular that the outflow A KA is attached to the electrolytic cell E in such a way that the solution L 4 leaves the anode chamber K A against the force of gravity.
  • This embodiment is particularly advantageous and therefore preferred if the outlet A KM is formed through the base of the central chamber K M and the inlet Z KA is formed through the base of the anode chamber K A .
  • This arrangement makes it particularly easy to discharge gases formed in the anode chamber K A with L 4 from the anode chamber K A in order to then separate them further.
  • connection V AM is formed outside the electrolytic cell E, in particular Z KM and A KM are arranged on opposite sides of the outer wall W A of the central chamber K M (i.e. Z KM on the bottom and A KM on the top O EM of the electrolytic cell E or vice versa) and Z KA and A KA are arranged on opposite sides of the outer wall W A of the anode chamber K A (i.e. Z KA on the bottom and A KA on the top O EA of the electrolytic cell E), as is particularly the case in Figure 3A is shown. Due to this geometry , L 3 must flow through the two chambers K M and K A .
  • Z KA and Z KM can be formed on the same side of the electrolytic cell E, with A KM and A KA then automatically also being formed on the same side of the electrolytic cell E.
  • Z KA and Z KM can be formed on opposite sides of the electrolytic cell E, with A KM and A KA then automatically also being formed on opposite sides of the electrolytic cell E.
  • connection V AM is formed inside the electrolytic cell E, this can be ensured in particular by having one side ("side A") of the electrolytic cell E, which is the top O E , the inlet Z KM and comprises the outlet A KA and the diffusion barrier D extends from this side ("side A") into the electrolytic cell E, but not all the way to the side A opposite ("side B") of the electrolytic cell E, where it then it is the bottom of the electrolytic cell E, and it is 50% or more of the height of the three-chamber cell E, more preferably 60% to 99% of the height of the three-chamber cell E, even more preferably 70% to 95% of the height of the three-chamber cell E, even more preferably 80% to 90% of the height of the three-chamber cell E, even more preferably 85% of the height of the three-chamber cell E spans.
  • Bottom of the electrolytic cell E is, according to the invention, the side of the electrolytic cell E through which a solution (e.g. L 3 at A KM in Figure 3A) in the same direction as gravity exits the electrolytic cell E or the side of the electrolytic cell E through which a solution (e.g. L 2 at Z KK in Figures 2 A, 3 A and 3 B and L 3 at A KA in Figures 2 A, 2 B and 3 A) of the electrolytic cell E is fed against gravity.
  • a solution e.g. L 3 at A KM in Figure 3A
  • a solution e.g. L 2 at Z KK in Figures 2 A, 3 A and 3 B and L 3 at A KA in Figures 2 A, 2 B and 3 A
  • top O E of the electrolytic cell E is the side of the electrolytic cell E through which a solution (e.g. L 4 at A KA and L 1 at A KK in all figures) escapes from the electrolytic cell E against the force of gravity or the side of the Electrolytic cell E, through which a solution (eg L 3 at Z KM in Figures 3 A and 3 B) is fed to the electrolytic cell E in the same direction as gravity.
  • a solution e.g. L 4 at A KA and L 1 at A KK in all figures
  • the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that the solid electrolyte ceramic F, which conducts alkali cations and is enclosed by the dividing wall W, makes direct contact with the interior space I KK via the surface O KK .
  • the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that when the interior space I KK is completely filled with solution L 2 , the solution L 2 contacts the surface O KK of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F enclosed by the dividing wall W ( ie wetted), so that ions (eg alkali metal ions such as sodium, lithium) from the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which is surrounded by the partition W, can enter the solution L 2 via the surface O KK .
  • ions eg alkali metal ions such as sodium, lithium
  • the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that the solid electrolyte ceramic F, which is included in the dividing wall W and which conducts alkali cations, makes direct contact with the interior space I KA via the surface O A/MK .
  • the partition wall W borders on the interior space I KA of the anode chamber K A .
  • the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that when the interior I KA is completely filled with solution L 3 , the solution L 3 then covers the surface O A / MK of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F surrounded by the dividing wall W contacted (ie wetted), so that ions (eg alkali metal ions such as sodium, lithium) from the solution L 3 can enter the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which is covered by the partition W, via the surface O A / MK .
  • ions eg alkali metal ions such as sodium, lithium
  • the partition W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that the solid electrolyte ceramic F, which conducts alkali cations, is contained in the partition W, the interior space I KM over the surface O A/MK directly contacted.
  • the partition wall W borders on the interior space I KM of the central chamber K M .
  • the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that when the interior space I KM is completely filled with solution L 3 , the solution L 3 then covers the surface O A/MK of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F surrounded by the dividing wall W contacted (ie wetted), so that ions (eg alkali metal ions such as sodium, lithium) from the solution L 3 can enter the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which is covered by the partition W, via the surface O A / MK .
  • ions eg alkali metal ions such as sodium, lithium
  • the present invention relates to a process for preparing a solution L 1 of an alkali metal alkoxide XOR in the alcohol ROH, where X is an alkali metal cation and R is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms.
  • the process is carried out in an electrolytic cell E.
  • R is preferably selected from the group consisting of n-propyl, iso -propyl, ethyl, methyl, more preferably selected from the group consisting of ethyl, methyl. Most preferably R is methyl.
  • the steps ( ⁇ 1), ( ⁇ 2), ( ⁇ 3) running simultaneously are carried out.
  • step ( ⁇ 1) a solution L 2 comprising the alcohol ROH, preferably comprising an alkali metal alkoxide XOR and alcohol ROH, is passed through I KK .
  • O KK comprises at least part of O F ⁇
  • the solution L 2 contacts the surface O F ⁇ directly.
  • the solution L 2 then contacts the entire surface O F ⁇ encompassed by O KK directly.
  • the solution L 2 is preferably free of water.
  • “free of water” means that the weight of the water in the solution L 2 based on the weight of the alcohol ROH in the solution L 2 (mass ratio) is ⁇ 1:10, more preferably ⁇ 1:20, even more preferably ⁇ 1:100 , more preferably ⁇ 0.5:100.
  • the mass fraction of XOR in the solution L 2 is in particular >0 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, even more preferably at 10 to 20% by weight, more preferably at 10 to 15% by weight, most preferably at 13 to 14% by weight, most preferably at 13% by weight.
  • the mass ratio of XOR to alcohol ROH in the solution L 2 is in particular in the range from 1:100 to 1:5, more preferably in the range from 1:25 to 3:20, even more preferably in the range 1:12 to 1:8, more preferably at 1:10.
  • step ( ⁇ 2) a neutral or alkaline, aqueous solution L 3 of a salt S comprising X as a cation is passed through I KA .
  • O A/MK comprises at least part of O F ⁇
  • the solution L 3 contacts the surface O F ⁇ directly.
  • the solution L 3 then directly contacts the entire surface O F ⁇ encompassed by O A/MK .
  • L 3 contacts at least part of the surface O F ⁇ directly, and in the cases where O A/MK only comprises a portion of the surface O F ⁇ , L 3 directly contacts at least a portion of the portion of the surface O F ⁇ comprised by O A/MK .
  • L 3 contacts the whole surface O F ⁇ directly, and in cases where O A/MK only a part of the surface O F ⁇ comprises, L 3 directly contacts the entire part of the surface O F ⁇ comprised by O A/MK .
  • the salt S is preferably a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X, more preferably a halide.
  • Halides are fluorides, chlorides, bromides, iodides. The most preferred halide is chloride.
  • the pH of the aqueous solution L 3 is ⁇ 7.0, preferably in the range from 7 to 12, more preferably in the range from 8 to 11, even more preferably from 10 to 11, most preferably at 10.5.
  • the mass fraction of the salt S in the solution L 3 is preferably in the range > 0 to 20% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, even more preferably 10 to 20% by weight %, most preferably at 20% by weight, based on the total solution L 3 .
  • step ( ⁇ 3) a voltage is then applied between E A and E K .
  • the charge source is known to those skilled in the art and is typically a rectifier that converts alternating current into direct current and can generate certain voltages via voltage converters.
  • the area of the solid electrolyte that contacts the anolyte in the interior I KA is in particular 0.00001 to 10 m 2 , preferably 0.0001 to 2.5 m 2 , more preferably 0.0002 to 0.15 m 2 , even more preferably 2.83 cm 2 .
  • both O A/MK and O KK comprise part of the surface O F ⁇ .
  • Step ( ⁇ 3) of the method is then even more preferably carried out if the interior space I KA is at least loaded with L 3 and the interior space I KK is loaded with L 2 at least to the extent that L 3 and L 2 Partition W covered surface O F ⁇ of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F contact directly.
  • the surface O F ⁇ obtained by the treatment in step (ii) takes part within both surfaces O A / MK and O KK in the electrolysis process and the advantageous properties of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which result in an increase in conductivity and thereby reflect an increase in current at the same voltage, have a particularly positive effect.
  • step (a3) The fact that charge transport takes place between E A and E K in step (a3) implies that I KK and I KA are loaded simultaneously with L 2 and L 3 , respectively, in such a way that they extend the electrodes E A and E K so far cover that the circuit is closed.
  • step ( ⁇ 1) and step ( ⁇ 2) are carried out continuously and voltage is applied in accordance with step ( ⁇ 3).
  • the solution L 1 is obtained at the outlet A KK , the concentration of XOR in L 1 being higher than in L 2 .
  • the concentration of XOR in L 1 is preferably 1.01 to 2.2 fold, more preferably 1.04 to 1.8 fold, even more preferably 1077 to 1.4 fold, even more preferably 1077 to 1077 fold 1.08-fold higher than in L 2 , most preferably 1,077-fold higher than in L 2 , more preferably with the mass fraction of XOR in L 1 and in L 2 being in the range 10 to 20% by weight, even more preferably 13 to 14% by weight.
  • the concentration of the cation X in the aqueous solution L 3 is preferably in the range from 3.5 to 5 mol/l, more preferably 4 mol/l.
  • the concentration of the cation X in the aqueous solution L 4 is more preferably 0.5 mol/l lower than that of the aqueous solution L 3 used in each case.
  • steps ( ⁇ 1) to ( ⁇ 3) of the process are carried out at a temperature of 20°C to 70°C, preferably 35°C to 65°C, more preferably 35°C to 60°C, even more preferably 35°C to 50 °C and a pressure of 0.5 bar to 1.5 bar, preferably 0.9 bar to 1.1 bar, more preferably 1.0 bar.
  • hydrogen is typically produced in the interior I KK of the cathode chamber K K , which hydrogen can be removed from the cell via the outlet A KK together with the solution L 1 .
  • the mixture of hydrogen and solution L 1 can then be separated by methods known to those skilled in the art.
  • the alkali metal compound used is a halide, in particular chloride, chlorine or another halogen gas can form, which can be removed from the cell via the outlet A KK together with the solution L 4 .
  • oxygen and/or carbon dioxide can also be formed, which can also be removed.
  • the mixture of chlorine, oxygen and/or CO 2 and solution L 4 can then be separated by methods known to those skilled in the art.
  • the gases chlorine, oxygen and/or CO 2 have been separated from the solution L 4 , these can be separated from one another by methods known to those skilled in the art.
  • steps ( ⁇ 1), ( ⁇ 2), ( ⁇ 3) are carried out simultaneously.
  • the electrolytic cell E comprises at least one middle chamber K M , and then the steps ( ⁇ 1), ( ⁇ 2), ( ⁇ 3) running simultaneously are carried out.
  • step ( ⁇ 1) a solution L 2 comprising the alcohol ROH, preferably comprising an alkali metal alkoxide XOR and alcohol ROH, is passed through I KK .
  • O KK comprises at least part of O F ⁇
  • the solution L 2 contacts the surface O F ⁇ directly.
  • the solution L 2 then contacts the entire surface O F ⁇ encompassed by O KK directly.
  • the solution L 2 is preferably free of water.
  • “free of water” means that the weight of the water in the solution L 2 based on the weight of the alcohol ROH in the solution L 2 (mass ratio) is ⁇ 1:10, more preferably ⁇ 1:20, even more preferably ⁇ 1:100 , more preferably ⁇ 0.5:100.
  • the mass fraction of XOR in the solution L 2 is in particular >0 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, even more preferably at 10 to 20% by weight, more preferably at 10 to 15% by weight, most preferably at 13 to 14% by weight, most preferably at 13% by weight.
  • the mass ratio of XOR to alcohol ROH in the solution L 2 is in particular in the range from 1:100 to 1:5, more preferably in the range from 1:25 to 3:20, even more preferably in the range 1:12 to 1:8, more preferably at 1:10.
  • step ( ⁇ 2) a neutral or alkaline aqueous solution L 3 of a salt S comprising X as a cation is passed through I KM , then over V AM , then through I KA .
  • the solution L 3 contacts the surface O F ⁇ directly.
  • the solution L 3 then directly contacts the entire surface O F ⁇ encompassed by O A/MK .
  • L 3 contacts the whole surface O F ⁇ directly, and in cases where O A/MK only a part of the surface O F ⁇ comprises, L 3 directly contacts the entire part of the surface O F ⁇ comprised by O A/MK .
  • the salt S is preferably a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X, more preferably a halide.
  • Halides are fluorides, chlorides, bromides, iodides. The most preferred halide is chloride.
  • the pH of the aqueous solution L 3 is ⁇ 7.0, preferably in the range from 7 to 12, more preferably in the range from 8 to 11, even more preferably from 10 to 11, most preferably at 10.5.
  • the mass fraction of the salt S in the solution L 3 is preferably in the range > 0 to 20% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, even more preferably 10 to 20% by weight %, most preferably at 20% by weight, based on the total solution L 3 .
  • step ( ⁇ 3) a voltage is then applied between E A and E K .
  • the charge source is known to those skilled in the art and is typically a rectifier that converts alternating current into direct current and can generate certain voltages via voltage converters.
  • This can be determined by a person skilled in the art by default.
  • the area of the solid electrolyte that contacts the anolyte in the interior I KM of the middle chamber K M is in particular 0.00001 to 10 m 2 , preferably 0.0001 to 2.5 m 2 , more preferably 0.0002 to 0.15 m 2 , even more preferably 2.83 cm 2 .
  • both O A/MK and O KK comprise part of the surface O F ⁇ .
  • Step ( ⁇ 3) of the method is then even more preferably carried out when the interior space I KM is at least loaded with L 3 and the interior space I KK is loaded with L 2 at least to the extent that L 3 and L 2 Partition W covered surface O F ⁇ of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F contact directly.
  • the surface O F ⁇ obtained by the treatment in step (ii) takes part within both surfaces O A / MK and O KK in the electrolysis process and the advantageous properties of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which result in an increase in conductivity and thereby reflect an increase in current at the same voltage, have a particularly positive effect.
  • step ( ⁇ 3) The fact that charge transport takes place between E A and E K in step ( ⁇ 3) implies that I KK , I KM and I KA are simultaneously charged with L 2 and L 3 , respectively, in such a way that they connect the electrodes E A and E Cover K so far that the circuit is closed.
  • step ( ⁇ 1) and step ( ⁇ 2) are carried out continuously and voltage is applied in accordance with step ( ⁇ 3).
  • the solution L 1 is obtained at the outlet A KK , the concentration of XOR in L 1 being higher than in L 2 .
  • the concentration of XOR in L 1 is preferably 1.01 to 2.2 fold, more preferably 1.04 to 1.8 fold, even more preferably 1077 to 1.4 fold, even more preferably 1077 to 1077 fold 1.08-fold higher than in L 2 , most preferably 1,077-fold higher than in L 2 , more preferably with the mass fraction of XOR in L 1 and in L 2 being in the range 10 to 20% by weight, even more preferably 13 to 14% by weight.
  • the concentration of the cation X in the aqueous solution L 3 is preferably in the range from 3.5 to 5 mol/l, more preferably 4 mol/l.
  • the concentration of the cation X in the aqueous solution L 4 is more preferably 0.5 mol/l lower than that of the aqueous solution L 3 used in each case.
  • steps ( ⁇ 1) to ( ⁇ 3) of the process are carried out at a temperature of 20°C to 70°C, preferably 35°C to 65°C, more preferably 35°C to 60°C, even more preferably 35°C to 50 °C and a pressure of 0.5 bar to 1.5 bar, preferably 0.9 bar to 1.1 bar, more preferably 1.0 bar.
  • hydrogen is typically produced in the interior I KK of the cathode chamber K K , which hydrogen can be discharged from the cell together with the solution L 1 via the outlet A KK .
  • the mixture of hydrogen and solution L 1 can then be separated by methods known to those skilled in the art.
  • the alkali metal compound used is a halide, in particular chloride, chlorine or another halogen gas can form, which can be removed from the cell via the outlet A KK together with the solution L 4 .
  • oxygen and/or carbon dioxide can also be formed, which can also be removed.
  • the mixture of chlorine, oxygen and/or CO 2 and solution L 4 can then be separated by methods known to those skilled in the art.
  • the gases chlorine, oxygen and/or CO 2 have been separated from the solution L 4 , these can be separated from one another by methods known to those skilled in the art.
  • Steps ( ⁇ 1) to ( ⁇ 3) of the method according to the invention protect the acid-labile solid electrolyte from corrosion without having to sacrifice alcoholate solution from the cathode space as a buffer solution, as in the prior art. These process steps are therefore more efficient than those in
  • WO 2008/076327 A1 described procedure in which the product solution is used for the middle chamber, which reduces the overall turnover.
  • NM Sodium methylate
  • the electrolytic cell consisted of three chambers, as in Figure 3A shown.
  • the connection between the middle and anode chamber was made by a hose that was attached to the bottom of the electrolytic cell.
  • the anode compartment and middle compartment were separated by a 33 cm 2 cation exchange membrane (Asahi Kasei, sulfonic acid groups on polymer).
  • the cathodes and middle chamber were separated by a ceramic of the NaSICON type with an area of 33 cm 2 .
  • the ceramic had a chemical composition of the formula Na 3.4 Zr 2.0 Si 2.4 P 0.6 O 12 .
  • the NaSICON ceramic used in Comparative Example 1 was cut from the same block together with another ceramic of the same dimensions.
  • the anolyte was transferred to the anode compartment through the middle compartment.
  • the flow rate of the anolyte was 1 l/h, that of the catholyte was 1 l/h.
  • the temperature was 60°C.
  • the voltage was changed in a range from 0 to 8 V and the current was recorded.
  • Comparative example 1 is repeated with a two-chamber cell comprising only an anode and a cathode chamber, the anode chamber being separated from the cathode chamber by the ceramic of the NaSICON type.
  • the arrangement corresponds to that in Figure 2 A shown.
  • this electrolytic cell does not contain a center chamber.
  • the other NaSICON ceramic cut from the same block as that used in Comparative Example 1 is subjected to an etching process as follows: The ceramic is first placed in 2 MH 2 SO 4 at 60° C. for 2 hours. The solution is gently mixed with a stirrer. The plate is then rinsed with water and placed in an NaOH bath (20% by weight).
  • the ceramic can also be built directly into the electrolytic cell, which is then operated with NaOH as the anolyte for 4 hours.
  • the mass-related specific surface of the NaSICON ceramic increases by a factor of ⁇ 200.
  • Comparative example 2 is repeated using an electrolytic cell in which the solid electrolyte ceramic treated in accordance with example 1 according to the invention is used.
  • a voltage that is significantly lower than that in comparative example 2 is required for the same current intensity.
  • the etching of the NaSICON ceramic and the exposure of the surfaces resulting from the treatment on the interior spaces of the anode chamber or middle chamber and the cathode chamber surprisingly increase the conductivity of the solid electrolyte.
  • the use of the three-chamber cell in the method of the invention also prevents corrosion of the solid electrolyte while at the same time not sacrificing an alkali metal alkoxide product for the center chamber and keeping the voltage constant.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallalkoholatlösung L1 in einer Elektrolysezelle E, die mindestens eine Kathodenkammer KK , mindestens eine Anodenkammer KA und gegebenenfalls eine dazwischen liegende Mittelkammer KM umfasst.The present invention relates to a method for producing an alkali metal alkoxide solution L 1 in an electrolytic cell E which comprises at least one cathode chamber K K , at least one anode chamber K A and optionally a central chamber K M located in between.

Der Innenraum IKK der Kathodenkammer KK ist durch eine Trennwand W umfassend mindestens eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik (= ,,AFK") F (z.B. NaSICON) vom Innenraum IKA der Anodenkammer KA bzw. in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E eine Mittelkammer KM umfasst, vom Innenraum IKM der Mittelkammer KM abgetrennt. F hat die Oberfläche OF , und ein Teil OA/MK dieser Oberfläche OF kontaktiert den Innenraum IKM bzw. den Innenraum IKA direkt, und ein Teil OKK dieser Oberfläche OF kontaktiert den Innenraum IKK direkt.The interior I KK of the cathode chamber K K is separated by a partition wall W comprising at least one alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic (= "AFK") F (e.g. NaSICON) from the interior I KA of the anode chamber K A or in cases where the electrolytic cell E has a Middle chamber K M , separated from the inner space I KM of the middle chamber K M. F has the surface O F and a part O A/MK of this surface O F contacts the inner space I KM or the inner space I KA directly, and a part O KK of this surface O F contacts the interior I KK directly.

Die Oberfläche OA/MK und/oder die Oberfläche OKK umfasst mindestens einen Teil einer Oberfläche O FΔ . O ergibt sich aus einem Vorbehandlungsschritt, in dem F aus einer AFK F' mit der Oberfläche OF' hergestellt wird.The surface O A/MK and/or the surface O KK comprises at least part of a surface O F Δ . O results from a pre-treatment step in which F is produced from an AFK F' with the surface O F' .

Dazu wird durch Ätzen der Oberfläche OF' mit einem Ätzmittel Ä AFK von F' abgetragen, und die AFK F mit der Oberfläche OF umfassend die durch das Ätzen ausgebildete Oberfläche O erhalten.For this purpose, the surface O F ′ is removed by etching with an etchant Ä AFK of F ′ , and the AFK F with the surface O F comprising the surface O formed by the etching is obtained.

Bei der Elektrolyse zur Herstellung der Alkalimetallalkoholate mit F anstatt von F' ergibt sich eine verbesserte Leitfähigkeit, wodurch bei konstanter Stromdichte eine geringere Spannung verwendet werden kann.

Figure imgaf001
Electrolysis to produce the alkali metal alkoxides with F instead of F' results in improved conductivity, which means that a lower voltage can be used at a constant current density.
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallalkoholatlösung L1 in einer Elektrolysezelle E, die mindestens eine Kathodenkammer KK , mindestens eine Anodenkammer KA und gegebenenfalls eine dazwischen liegende Mittelkammer KM umfasst.The present invention relates to a method for producing an alkali metal alkoxide solution L 1 in an electrolytic cell E which comprises at least one cathode chamber K K , at least one anode chamber K A and optionally a middle chamber K M located in between.

Der Innenraum IKK der Kathodenkammer KK ist durch eine Trennwand W umfassend mindestens eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik (= "AFK") F (z.B. NaSICON) vom Innenraum IKA der Anodenkammer KA bzw. in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E eine Mittelkammer KM umfasst, vom Innenraum IKM der Mittelkammer KM abgetrennt. F hat die Oberfläche OF , und ein Teil OA/MK dieser Oberfläche OF kontaktiert den Innenraum IKM bzw. den Innenraum IKA direkt, und ein Teil OKK dieser Oberfläche OF kontaktiert den Innenraum IKK direkt.The interior I KK of the cathode chamber K K is separated by a partition W comprising at least one alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic (= "AFK") F (e.g. NaSICON) from the interior I KA of the anode chamber K A or in cases where the electrolytic cell E is a middle chamber Includes K M , separated from the interior I KM of the middle chamber K M . F has the surface O F , and a part O A/MK of this surface O F contacts the interior space I KM or the interior space I KA directly, and a part O KK of this surface O F contacts the interior space I KK directly.

Die Oberfläche OA/MK und/oder die Oberfläche OKK umfasst mindestens einen Teil einer Oberfläche O . O ergibt sich aus einem Vorbehandlungsschritt, in dem F aus einer AFK F' mit der Oberfläche O F' hergestellt wird.The surface O A/MK and/or the surface O KK comprises at least part of a surface O . O results from a pre-treatment step in which F is produced from an AFK F' with the surface O F ' .

Dazu wird durch Ätzen der Oberfläche O F' mit einem Ätzmittel Ä AFK von F' abgetragen, und die AFK F mit der Oberfläche OF umfassend die durch das Ätzen ausgebildete Oberfläche O erhalten.For this purpose, the surface O F is removed by etching with an etchant Ä AFK from F′, and the AFK F with the surface O F comprising the surface O formed by the etching is obtained.

Bei der Elektrolyse zur Herstellung der Alkalimetallalkoholate mit F anstatt von F' ergibt sich eine verbesserte Leitfähigkeit, wodurch bei konstanter Stromdichte eine geringere Spannung verwendet werden kann.Electrolysis to produce the alkali metal alkoxides with F instead of F' results in improved conductivity, which means that a lower voltage can be used at a constant current density.

1. Hintergrund der Erfindung1. Background of the Invention

Die elektrochemische Herstellung von Alkalimetallalkoholatlösungen ist ein wichtiger industrieller Prozess, der beispielsweise in der DE 103 60 758 A1 , der US 2006/0226022 A1 und der WO 2005/059205 A1 beschrieben ist. Das Prinzip dieser Verfahren spiegelt sich in einer Elektrolysezelle wider, in deren Anodenkammer sich die Lösung eines Alkalisalzes, beispielsweise Kochsalz oder NaOH, und in deren Kathodenkammer sich der betreffende Alkohol oder eine niedrig konzentrierte alkoholische Lösung des betreffenden Alkalimetallalkoholates, beispielsweise Natriummethanolat oder Natriumethanolat, befinden. Die Kathodenkammer und die Anodenkammer sind durch eine das eingesetzte Alkalimetallion leitende Keramik getrennt, beispielsweise NaSICON oder ein Analogon für Kalium oder Lithium. Bei Anlegen eines Stroms entstehen an der Anode - wenn ein Chloridsalz des Alkalimetalls eingesetzt wird - Chlor und an der Kathode Wasserstoff und Alkoholationen. Der Ladungsausgleich erfolgt dadurch, dass Alkalimetallionen aus der Mittelkammer in die Kathodenkammer über die für sie selektive Keramik wandern. Der Ladungsausgleich zwischen Mittelkammer und Anodenkammer erfolgt durch die Wanderung von Kationen bei Einsatz von Kationenaustauschermembranen oder die Wanderung von Anionen bei Einsatz von Anionenaustauschermembranen oder durch Wanderung beider lonenarten bei Einsatz nichtspezifischer Diffusionsbarrieren. Dadurch erhöht sich die Konzentration des Alkalimetallalkoholats in der Kathodenkammer und es erniedrigt sich die Konzentration der Natriumionen im Anolyten.The electrochemical production of alkali metal alkoxide solutions is an important industrial process that is used, for example, in DE 103 60 758 A1 , the U.S. 2006/0226022 A1 and the WO 2005/059205 A1 is described. The principle of this process is reflected in an electrolytic cell in whose anode chamber there is a solution of an alkali salt, for example common salt or NaOH, and in whose cathode chamber there is the alcohol in question or a low-concentration alcoholic solution of the alkali metal alcoholate in question, for example sodium methoxide or sodium ethoxide. The cathode compartment and the anode compartment are separated by a ceramic which conducts the alkali metal ion used, for example NaSICON or an analog for potassium or lithium. When a current is applied, chlorine is formed at the anode - if a chloride salt of the alkali metal is used - and hydrogen and alcohol ions are formed at the cathode. The charge equalization takes place in that alkali metal ions from the central chamber into the cathode chamber via the ceramic that is selective for them hike. The charge equalization between the middle chamber and the anode chamber takes place through the migration of cations when using cation exchange membranes or the migration of anions when using anion exchange membranes or through the migration of both types of ions when using non-specific diffusion barriers. This increases the concentration of the alkali metal alcoholate in the cathode chamber and the concentration of the sodium ions in the anolyte decreases.

NaSICON-Festelektrolyte werden auch bei der elektrochemischen Herstellung anderer Verbindungen eingesetzt:
WO 2014/008410 A1 beschreibt ein elektrolytisches Verfahren zur Herstellung von elementarem Titan oder Seltenen Erden. Dieses Verfahren beruht darauf, dass Titanchlorid aus TiO2 und der entsprechenden Säure gebildet wird, dieses mit Natriumalkoholat zum Titaniumalkoholat und NaCl reagiert und schließlich elektrolytisch zu elementarem Titan und Natriumalkoholat umgesetzt wird.
NaSICON solid electrolytes are also used in the electrochemical production of other compounds:
WO 2014/008410 A1 describes an electrolytic process for the production of elemental titanium or rare earths. This process is based on the fact that titanium chloride is formed from TiO 2 and the corresponding acid, this reacts with sodium alcoholate to form titanium alcoholate and NaCl and is finally converted electrolytically to form elemental titanium and sodium alcoholate.

WO 2007/082092 A2 und WO 2009/059315 A1 beschreiben Verfahren zur Herstellung von Biodiesel, in denen mithilfe von über NaSICON elektrolytisch hergestellten Alkoholaten zunächst Triglyceride in die entsprechenden Alkalimetalltriglyceride überführt werden und in einem zweiten Schritt mit elektrolytisch erzeugten Protonen zu Glycerin und dem jeweiligen Alkalimetallhydroxid umgesetzt werden. WO 2007/082092 A2 and WO 2009/059315 A1 describe processes for the production of biodiesel in which triglycerides are first converted into the corresponding alkali metal triglycerides with the aid of alcoholates electrolytically produced via NaSICON and in a second step are converted into glycerol and the respective alkali metal hydroxide with electrolytically produced protons.

Ein Nachteil der im Stand der Technik beschriebenen Elektrolysezellen besteht allerdings darin, dass der Widerstand der darin verwendeten Festelektrolytkeramiken relativ hoch ist. Dadurch erhöht sich der spezifische Energieverbrauch der elektrolytisch hergestellten Materialien, und es verschlechtern sich auch die energiespezifischen Daten (Strom, Spannung) der Zelle. Schließlich wird der gesamte Prozess ökonomisch unrentabel.A disadvantage of the electrolytic cells described in the prior art, however, is that the resistance of the solid electrolyte ceramics used therein is relatively high. As a result, the specific energy consumption of the electrolytically produced materials increases and the energy-specific data (current, voltage) of the cell also deteriorate. Eventually the whole process becomes economically unviable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalimetallalkoholatlösung in einer Elektrolysezelle zur Verfügung zu stellen, das diesen Nachteil nicht aufweist.The object of the present invention was therefore to provide a process for preparing an alkali metal alkoxide solution in an electrolytic cell which does not have this disadvantage.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Elektrolysezellen auf diesem technischen Gebiet ergibt sich daraus, dass der Festelektrolyt nicht gegenüber wässrigen Säuren langzeitstabil ist. Dies ist insofern problematisch, als während der Elektrolyse in der Anodenkammer der pH durch Oxidationsprozesse sinkt (zum Beispiel bei Herstellung von Halogenen durch Disproportionierung oder durch Sauerstoffbildung). Diese sauren Bedingungen greifen den NaSICON-Festelektrolyten an, so dass das Verfahren nicht großtechnisch eingesetzt werden kann. Um diesem Problem zu begegnen, wurden im Stand der Technik verschiedene Ansätze beschrieben.A further disadvantage of conventional electrolytic cells in this technical field results from the fact that the solid electrolyte is not stable over the long term with respect to aqueous acids. This is problematic insofar as the pH drops in the anode chamber during electrolysis as a result of oxidation processes (for example when halogens are produced by disproportionation or by oxygen formation). These acidic conditions attack the NaSICON solid electrolyte, so the process cannot be used on an industrial scale. Various approaches have been described in the prior art to address this problem.

So wurden im Stand der Technik Dreikammerzellen vorgeschlagen. Solche sind auf dem Gebiet der Elektrodialyse bekannt, zum Beispiel US 6,221,225 B1 .Thus, three-chamber cells have been proposed in the prior art. Such are known in the field of electrodialysis, for example US 6,221,225 B1 .

WO 2012/048032 A2 und US 2010/0044242 A1 beschreiben beispielsweise elektrochemische Verfahren zur Herstellung von Natriumhypochlorit und ähnlichen Chlorverbindungen in einer solchen Dreikammerzelle. Die Kathodenkammer und die mittlere Kammer der Zelle werden dabei durch einen für Kationen durchlässigen Festelektrolyten wie zum Beispiel NaSICON getrennt. Um diesen vor dem sauren Anolyten zu schützen, wird der Mittelkammer beispielsweise Lösung aus der Kathodenkammer zugeführt. Die US 2010/0044242 A1 beschreibt außerdem in Abbildung 6, dass Lösung aus der mittleren Kammer mit Lösung aus der Anodenkammer außerhalb der Kammer vermischt werden kann, um Natriumhypochlorit zu erhalten. WO 2012/048032 A2 and US 2010/0044242 A1 describe, for example, electrochemical processes for the production of sodium hypochlorite and similar chlorine compounds in such a three-chamber cell. The cathode chamber and the middle chamber of the cell are separated by a cation-permeable solid electrolyte such as NaSICON. In order to protect this from the acidic anolyte, the middle chamber is supplied with solution from the cathode chamber, for example. The US 2010/0044242 A1 also describes in Figure 6 that solution from the middle compartment can be mixed with solution from the anode compartment outside the compartment to obtain sodium hypochlorite.

Auch für die Herstellung oder Reinigung von Alkalimetallalkoholaten wurden solche Zellen im Stand der Technik vorgeschlagen.Such cells have also been proposed in the prior art for the production or purification of alkali metal alkoxides.

So beschreibt die US 5,389,211 A ein Verfahren zur Reinigung von Alkoholatlösungen, in denen eine Dreikammerzelle eingesetzt wird, in welcher die Kammern durch kationenselektive Festelektrolyten oder auch nichtionische Trennwände voneinander abgegrenzt sind. Die Mittelkammer wird als Pufferkammer eingesetzt, um zu verhindern, dass sich die gereinigte Alkoxid- oder Hydroxidlösung aus der Kathodenkammer mit der verunreinigten Lösung aus der Anodenkammer mischt.That's how she describes it US 5,389,211A a process for the purification of alcoholate solutions in which a three-chamber cell is used, in which the chambers are separated from one another by cation-selective solid electrolytes or non-ionic partitions. The center compartment is used as a buffer compartment to prevent the purified alkoxide or hydroxide solution from the cathode compartment from mixing with the contaminated solution from the anode compartment.

Die DE 42 33 191 A1 beschreibt die elektrolytische Gewinnung von Alkoholaten aus Salzen und Alkoholaten in Mehrkammerzellen und Stapeln aus mehreren Zellen.The DE 42 33 191 A1 describes the electrolytic production of alcoholates from salts and alcoholates in multi-chamber cells and stacks of several cells.

Die WO 2008/076327 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallalkoholaten. Dabei wird eine Dreikammerzelle eingesetzt, deren Mittelkammer mit Akalimetallalkoholat gefüllt ist (siehe zum Beispiel Absätze [0008] und [0067] der WO 2008/076327 A1 ). Dadurch wird der die Mittelkammer und die Kathodenkammer abtrennende Festelektrolyt vor der in der Anodenkammer befindlichen Lösung, die bei der Elektrolyse saurer wird, geschützt. Eine ähnliche Anordnung beschreibt die WO 2009/073062 A1 . Diese Anordnung hat allerdings den Nachteil, dass es sich bei der Alkalimetallalkoholatlösung, welche als Pufferlösung verbraucht und kontinuierlich kontaminiert wird, um das gewünschte Produkt handelt. Ein weiterer Nachteil des in der WO 2008/076327 A1 beschriebenen Verfahrens ist, dass die Bildung des Alkoholats in der Kathodenkammer von der Diffusionsgeschwindigkeit der Alkalimetallionen durch zwei Membranen bzw. Festelektrolyten abhängt. Dies führt wiederum zu einer Verlangsamung der Bildung des Alkoholats.The WO 2008/076327 A1 describes a process for preparing alkali metal alkoxides. A three-chamber cell is used, the middle chamber of which is filled with alkali metal alkoxide (see, for example, paragraphs [0008] and [0067] of WO 2008/076327 A1 ). This protects the solid electrolyte separating the middle chamber and the cathode chamber from the solution in the anode chamber, which becomes more acidic during the electrolysis. A similar arrangement is described in WO 2009/073062 A1 . However, this arrangement has the disadvantage that the alkali metal alkoxide solution, which is consumed as a buffer solution and is continuously contaminated, is the desired product. Another disadvantage of the in the WO 2008/076327 A1 The method described is that the formation of the alcoholate in the cathode chamber depends on the diffusion rate of the alkali metal ions through two membranes or solid electrolytes. This in turn slows down the formation of the alcoholate.

Ein weiteres Problem ergibt sich durch die Geometrie der Dreikammerzelle. Die Mittelkammer ist in einer solchen Kammer durch eine Diffusionsbarriere von der Anodenkammer und durch eine ionenleitende Keramik von der Kathodenkammer abgetrennt. Während der Elektrolyse kommt es damit unvermeidlich zur Ausbildung von pH-Gradienten und zu Totvolumina. Dies kann die ionenleitende Keramik schädigen und infolgedessen den Spannungsbedarf der Elektrolyse erhöhen und/oder zum Bruch der Keramik führen.Another problem arises from the geometry of the three-chamber cell. In such a chamber, the central chamber is separated from the anode chamber by a diffusion barrier and from the cathode chamber by an ion-conducting ceramic. It occurs during electrolysis thus unavoidable for the formation of pH gradients and dead volumes. This can damage the ion-conducting ceramic and consequently increase the voltage requirement of the electrolysis and/or lead to breakage of the ceramic.

Während dieser Effekt in der gesamten Elektrolysekammer stattfindet, ist der Abfall des pH-Wertes besonders kritisch in der Mittelkammer, da diese von der ionenleitenden Keramik begrenzt wird. An der Anode und der Kathode werden üblicherweise Gase gebildet, sodass es in diesen Kammern zumindest bis zu einem gewissen Grad zur Durchmischung kommt. Eine solche Durchmischung findet dagegen in der Mittelkammer nicht statt, so dass sich in ihr der pH-Gradient ausbildet. Dieser unerwünschte Effekt verstärkt sich dadurch, dass die Sole im Allgemeinen relativ langsam durch die Elektrolysezelle gepumpt wird.While this effect takes place throughout the electrolysis chamber, the drop in pH is particularly critical in the middle chamber, as this is bounded by the ion-conducting ceramic. Gases are usually formed at the anode and the cathode, so that there is at least a certain degree of mixing in these chambers. On the other hand, such mixing does not take place in the middle chamber, so that the pH gradient develops in it. This undesirable effect is amplified by the fact that the brine is generally pumped relatively slowly through the electrolytic cell.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, ein verbessertes Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Alkalimetallalkoholat zur Verfügung zu stellen. Dieses soll die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen und insbesondere einen verbesserten Schutz des Festelektrolyten vor der Ausbildung des pH-Gradienten sowie einen gegenüber dem Stand der Technik sparsameren Einsatz der Edukte gewährleisten.A further object of the present invention was therefore to provide an improved process for the electrolytic production of alkali metal alkoxide. This should not have the aforementioned disadvantages and should in particular ensure improved protection of the solid electrolyte against the formation of the pH gradient and more economical use of the educts compared to the prior art.

2. Kurzbeschreibung der Erfindung2. Summary of the Invention

Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.The objects according to the invention are achieved by the method according to claim 1.

3. Abbildungen3. Pictures

Die Abbildungen zeigen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The figures show preferred embodiments of the method according to the invention.

3.1 Abbildungen 1 A bis 1 D3.1 Figures 1A to 1D

Die Abbildungen 1 A (= "Fig. 1 A"), 1 B (= "Fig. 1 B"), 1 C (= "Fig. 1 C"), und 1 D (= "Fig. 1 D") illustrieren die Schritte (i) und (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens.The figures 1 A (= " 1 A"), 1 B (= " 1 B"), 1 C (= " 1 C"), and 1 D (= " 1 D") illustrate steps (i) and (ii) of the method according to the invention.

Fig. 1 A zeigt eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F' <19>, wie sie gemäß Schritt (i) bereitgestellt wird. Diese weist eine Oberfläche O F' <190> auf. Die Oberfläche O F' <190> umfasst beispielsweise zwei Teilbereiche, in Fig. 1 A sind dies die mit den Bezugszeichen <191> und <192> bezeichneten gegenüberliegenden Flächen, von denen die hintere <192> verdeckt ist. Fig. 1A shows an alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F'<19>, as provided according to step (i). This has a surface O F ' <190>. For example, the surface O F ' <190> comprises two sub-areas, in Fig. 1A these are the opposite surfaces denoted by the references <191> and <192>, of which the rear <192> is covered.

Die AFK F' <19> wird, wie in Fig 1 B gezeigt, in einer Prozesskammer <90> gegenüber einer Düse <40> so angeordnet, dass der Oberflächenteilbereich <191> dieser gegenüberliegt, während der Oberflächenteilbereich <192> von ihr abgewandt ist.The AFK F'<19> will, as in Fig 1B shown, arranged in a process chamber <90> opposite a nozzle <40> such that the surface portion <191> faces it while the surface portion <192> faces away from it.

Fig. 1 C zeigt den Schritt des Kontaktierens mit dem Ätzmittel Ä <30>, einer wässrigen sauren HCl-Lösung (pH 5.5). Mit der Düse <40> wird Ä <30> auf die Oberfläche O F' <190> aufgebracht. Dadurch wird AFK als Teilchen <185> von F' <19> abgetragen. Fig. 1C shows the step of contacting with the etchant Ä <30>, an aqueous acidic HCl solution (pH 5.5). Ä <30> is applied to the surface O F ' <190> with the nozzle <40>. As a result, AFK is removed as particle <185> from F'<19>.

Durch diesen Verfahrensschritt wird ein AFK F <18> erhalten, dessen Oberfläche OF <180> eine der Düse <40> zugewandten Teiloberfläche OA/MK <181> und eine von der Düse <40> abgewandte Teiloberfläche OKK <182> umfasst. OA/MK <181> umfasst wiederum einen Teilbereich O <183>, der sich dadurch gebildet hat, dass mittels Ätzen AFK von F' <19> abgetragen wurde.This method step gives an AFK F <18> whose surface O F <180> comprises a partial surface O A/MK <181> facing the nozzle <40> and a partial surface O KK <182> facing away from the nozzle <40> . O A/MK <181> in turn comprises a partial area O <183>, which was formed by etching AFK from F'<19>.

Optional kann danach eine wässrige alkalische NaOH-Lösung (pH 14) aufgesprüht werden, um die saure wässrige Lösung zu neutralisieren und den Ätzvorgang gezielt zu beenden, so dass keine weiteren Stücke AFK <185> von F' abgetragen werden.Optionally, an aqueous alkaline NaOH solution (pH 14) can then be sprayed on in order to neutralize the acidic aqueous solution and specifically end the etching process so that no further pieces of AFK <185> are removed from F'.

Fig. 1 D zeigt die so erhaltene AFK F <18>. Diese weist eine Oberfläche OF <180> auf. Die Oberfläche OF <180> umfasst die beiden Teilbereiche OA/MK <181> und OKK <182>. F <18> entspricht F' <19> bzw. die Oberfläche OF <180> entspricht der Oberfläche O F' <190> mit dem Unterschied, dass OA/MK <181> den Teilbereich O <183> umfasst. Aufgrund dieses Teilbereichs O <183> ist SMF , das ist die massenbezogene spezifische Oberfläche SM der AFK F <18>, größer als S MF', das ist die massenbezogene spezifische Oberfläche SM der AFK F' <19>. Fig. 1D shows the AFK F <18> obtained in this way. This has a surface O F <180>. The surface O F <180> includes the two partial areas O A/MK <181> and O KK <182>. F <18> corresponds to F'<19> or the surface O F <180> corresponds to the surface O F ' <190> with the difference that O A/MK <181> includes the partial area O <183>. Due to this partial area O <183>, S MF , that is the mass-related specific surface area S M of the AFK F <18>, is greater than S MF ' , that is the mass-related specific surface area S M of the AFK F'<19>.

3.2 Abbildungen 2 A und 2 B3.2 Figures 2A and 2B

Die Abbildung 2 A (= "Fig. 2 A") zeigt eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform anhand einer Elektrolysezelle E, bei der es sich um eine Zweikammerzelle handelt.The Figure 2A (= " 2 A") shows an embodiment not according to the invention based on an electrolytic cell E, which is a two-chamber cell.

Die Elektrolysezelle E umfasst eine Kathodenkammer KK <12> und eine Anodenkammer KA <11>.The electrolytic cell E comprises a cathode chamber K K <12> and an anode chamber K A <11>.

Die Anodenkammer KA <11> umfasst eine anodische Elektrode EA <113> im Innenraum IKA <112>, einen Zulauf ZKK <110> und einen Ablauf AKA <111>.The anode chamber K A <11> comprises an anodic electrode E A <113> in the interior I KA <112>, an inlet Z KK <110> and an outlet A KA <111>.

Die Kathodenkammer KK <12> umfasst eine kathodische Elektrode EK <123> im Innenraum IKK <122>, einen Zulauf ZKK <120> und einen Ablauf AKK <121>.The cathode chamber K K <12> comprises a cathodic electrode E K <123> in the interior I KK <122>, an inlet Z KK <120> and an outlet A KK <121>.

Die Elektrolysezelle E wird von einer Außenwand WA <80> begrenzt.The electrolytic cell E is delimited by an outer wall W A <80>.

Der Innenraum IKK <122> ist außerdem durch eine Trennwand W <16>, die aus einer Scheibe einer für Natriumionen selektiv permeablen NaSICON-Festelektrolytkeramik F' <19> mit einer Oberfläche O F' <190> besteht, vom Innenraum IKA <112> abgetrennt. Die NaSICON-Festelektrolytkeramik F' <19> erstreckt sich über die gesamte Tiefe und Höhe der Zweikammerzelle E. Die NaSICON-Festelektrolytkeramik F' <19> kontaktiert die beiden Innenräume IKK <122> und IKA <112> direkt über die Teiloberflächen <192> bzw. <191>, so dassThe interior I KK <122> is also separated from the interior I KA <112> separated. The NaSICON solid electrolyte ceramic F' <19> extends over the entire depth and height of the two-chamber cell E . The NaSICON solid electrolyte ceramic F' <19> contacts the two inner spaces I KK <122> and I KA <112> directly via the partial surfaces <192> and <191>, so that

Natriumionen vom einen in den anderen Innenraum durch die NaSICON-Festelektrolytkeramik F' <19> geleitet werden können. In den Abbildungen 2 A und 2 B wird die jeweilige alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F' <19> bzw. F <18> so in der jeweiligen Elektrolysezelle angeordnet, dass die in Abbildungen 1 A bzw. 1 D angedunkelte Fläche in den Abbildungen 2 A und 2 B zum Betrachter gewandt ist.Sodium ions can be conducted from one interior to the other through the NaSICON solid electrolyte ceramic F' <19>. In Figures 2 A and 2 B, the respective alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' <19> or F <18> is arranged in the respective electrolytic cell in such a way that the darkened area in Figures 1 A or 1 D is visible in Figures 2 A and 2 B faces the viewer.

Eine wässrige Lösung von Natriumchlorid L3 <23> mit pH 10.5 wird über den Zulauf ZKA <110> entgegen der Schwerkraft in den Innenraum IKA <112> gegeben.An aqueous solution of sodium chloride L 3 <23> with pH 10.5 is added counter to gravity into the interior I KA <112> via the inlet Z KA <110>.

Über den Zulauf ZKK <120> wird eine Lösung von Natriummethanolat in Methanol L2 <22> in den Innenraum IKK <122> geleitet.A solution of sodium methoxide in methanol L 2 <22> is fed into the interior space I KK <122> via the inlet Z KK <120>.

Es wird dabei eine Spannung zwischen der kathodischen Elektrode EK <123> und der anodischen Elektrode EA <113> angelegt. Dadurch wird im Innenraum IKK <122> Methanol im Elektrolyten L2 <22> zu Methanolat und H2 reduziert (CH3OH + e- → CH3O- + ½ H2). Natriumionen diffundieren dabei vom Innenraum IKA <112> durch den NaSICON-Festelektrolyten F <18> in den Innenraum IKK <122>. Insgesamt erhöht sich dadurch die Konzentration von Natriummethanolat im Innenraum IKK <122>, wodurch eine methanolische Lösung von Natriummethanolat L1 <21> erhalten wird, deren Konzentration an Natriummethanolat gegenüber L2 <22> erhöht ist.A voltage is applied between the cathodic electrode E K <123> and the anodic electrode E A <113>. As a result, in the interior I KK <122>, methanol in the electrolyte L 2 <22> is reduced to methoxide and H 2 (CH 3 OH + e - → CH 3 O - + ½ H 2 ). Sodium ions diffuse from the interior I KA <112> through the NaSICON solid electrolyte F <18> into the interior I KK <122>. Overall, this increases the concentration of sodium methoxide in the interior I KK <122>, as a result of which a methanolic solution of sodium methoxide L 1 <21> is obtained, the concentration of sodium methoxide being higher than that of L 2 <22>.

Im Innenraum IKA <112> findet die Oxidation von Chloridionen zu molekularem Chlor statt (Cl- → ½ Cl2 + e-). Am Ablauf AKA <111> wird eine wässrige Lösung L4 <24> erhalten, in der der Gehalt an NaCl gegenüber L3 <23> verringert ist. Chlorgas Cl2 bildet in Wasser gemäß der Reaktion Cl2 + H2O → HOCl + HCl hypochlorige Säure und Salzsäure, welche mit weiteren Wassermolekülen sauer reagieren. Die Acidität schädigt die NaSICON-Festelektrolytkeramik F' <19>.In the interior I KA <112> the oxidation of chloride ions to molecular chlorine takes place (Cl - → ½ Cl 2 + e - ). At the outflow A KA <111>, an aqueous solution L 4 <24> is obtained in which the NaCl content is reduced compared to L 3 <23>. Chlorine gas Cl 2 forms hypochlorous acid and hydrochloric acid in water according to the reaction Cl 2 + H 2 O → HOCl + HCl, which react acidically with other water molecules. The acidity damages the NaSICON solid electrolyte ceramic F' <19>.

Abbildung 2 B (= "Fig. 2 B") zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Elektrolysezelle E <1> entspricht der in Fig. 2 A gezeigten Anordnung mit dem Unterschied, dass eine mit dem Verfahren entsprechend den Abbildungen 1 A bis 1 D vorbehandelte NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> mit der Oberfläche OF <180> als Trennwand W <16> genutzt wird. F <18> weist eine den Innenraum IKK <122> direkt kontaktierende Teiloberfläche OKK <182> und eine den Innenraum IKA <112> direkt kontaktierende Teiloberfläche OA/MK <181> auf. Der NaSICON-Festelektrolyt F <18> wird durch das in Abbildungen 1 A bis 1 D dargestellte Verfahren aus dem NaSICON-Festelektrolyten F' <19> erhalten und weist im Unterschied zu F' <19> den Teilbereich O <183> auf, der sich durch die Behandlung in Schritt (ii) an der Teiloberfläche OA/MK <181> ausgebildet hat. Dadurch hat die NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> eine größere massenbezogene spezifische Oberfläche SMF als jene (SMF' ) der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' <19>. Dies führt zu einer besseren Leitfähigkeit, das heißt zu einer Verminderung der Spannung bei gleicher Stromstärke während der Elektrolyse, was zu einer Energieeinsparung führt. Figure 2B (= " 2 B") shows an embodiment of the method according to the invention. The electrolytic cell E <1> corresponds to that in Fig. 2A shown arrangement with the difference that a NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> with the surface O F <180> pretreated with the method according to Figures 1 A to 1 D is used as the partition wall W <16>. F <18> has a partial surface O KK <182> directly contacting the interior space I KK <122> and a partial surface O A/MK <181> directly contacting the interior space I KA <112>. The NaSICON solid electrolyte F <18> is obtained from the NaSICON solid electrolyte F'<19> by the process shown in Figures 1 A to 1 D and, in contrast to F'<19>, has the partial area O <183>, which has formed on the partial surface O A/MK <181> as a result of the treatment in step (ii). As a result, the NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> has a larger mass-related specific surface area S MF than that ( S MF' ) of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F'<19>. This leads to better conductivity, that is, to a Reducing the voltage at the same current during electrolysis, which leads to energy savings.

3.3 Abbildungen 3 A und 3 B3.3 Figures 3A and 3B

Die Abbildung 3 A (= "Fig. 3 A") zeigt eine weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The Figure 3A (= " 3 A") shows a further embodiment of the method according to the invention.

Sie zeigen das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Elektrolysezelle E <1>, bei der es sich um eine Dreikammerzelle handelt.They show the method according to the invention using an electrolytic cell E<1>, which is a three-chamber cell.

Die Dreikammerelektrolysezelle E <1> umfasst eine Kathodenkammer KK <12>, eine Anodenkammer KA <11> und eine dazwischen liegenden Mittelkammer KM <13>.The three-chamber electrolytic cell E <1> comprises a cathode chamber K K <12>, an anode chamber K A <11> and a middle chamber K M <13> located therebetween.

Die Anodenkammer KA <11> umfasst eine anodische Elektrode EA <113> im Innenraum IKA <112>, einen Zulauf ZKK <110> und einen Ablauf AKA <111>.The anode chamber K A <11> comprises an anodic electrode E A <113> in the interior I KA <112>, an inlet Z KK <110> and an outlet A KA <111>.

Die Kathodenkammer KK <12> umfasst eine kathodische Elektrode EK <123> im Innenraum IKK <122>, einen Zulauf ZKK <120> und einen Ablauf AKK <121>.The cathode chamber K K <12> comprises a cathodic electrode E K <123> in the interior I KK <122>, an inlet Z KK <120> and an outlet A KK <121>.

Die Mittelkammer KM <13> umfasst einen Innenraum IKM <132>, einen Zulauf ZKM <130> und einen Ablauf AKM <131>. Der Innenraum IKA <112> ist mit dem Innenraum IKM <132> über die Verbindung VAM <15> verbunden.The middle chamber K M <13> comprises an interior space I KM <132>, an inlet Z KM <130> and an outlet A KM <131>. The interior space I KA <112> is connected to the interior space I KM <132> via the connection V AM <15>.

Die Elektrolysezelle E <1> wird von einer Außenwand WA <80> begrenzt.The electrolytic cell E <1> is delimited by an outer wall W A <80>.

Der Innenraum IKK <122> ist außerdem durch eine Trennwand W <16>, die aus einer Scheibe einer für Natriumionen selektiv permeablen NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> mit der Oberfläche OF <180> besteht, vom Innenraum IKM <132> abgetrennt. Diese weist eine den Innenraum IKK <122> direkt kontaktierende Teiloberfläche OKK <182> und eine den Innenraum IKM <132> direkt kontaktierende Teiloberfläche OA/MK <181> auf. F <18> erstreckt sich über die gesamte Tiefe und Höhe der Dreikammerzelle E <1>. F <18> wird durch ein Ätzverfahren, welches dem in Abbildungen 1 A bis 1 D dargestellten entspricht, aus der NaSICON-Festelektrolytkeramik F' <19> erhalten und weist im Unterschied zu F' <19> den Teilbereich O <183> auf, der sich durch den Verfahrensschritt (ii) an der Teiloberfläche OA/MK <181> ausgebildet hat. Im Unterschied zu der in Abbildung 2 B gezeigten NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> ist die durch den Verfahrensschritt (ii) erhaltene Oberfläche O <183> in der NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> gemäß Abbildung 3 A größer. Zusätzlich wurde in Schritt (ii) nicht nur die Teiloberfläche OA/MK <181>, sondern auch Teiloberfläche OKK <182> behandelt, was die massenbezogene spezifische Oberfläche SMF noch weiter erhöht. Diese ausgedehntere Bearbeitung wird demnach durch großflächigeres Ätzen erreicht, und dadurch, dass F' <19> auf beiden Seiten bearbeitet wird.The interior I KK <122> is also separated from the interior I KM <132> by a partition wall W <16>, which consists of a disk of a NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> that is selectively permeable for sodium ions and has the surface O F <180> separated. This has a partial surface O KK <182> directly contacting the interior space I KK <122> and a partial surface O A/MK <181> directly contacting the interior space I KM <132>. F <18> extends over the entire depth and height of the three-chamber cell E <1>. F <18> is obtained from the NaSICON solid electrolyte ceramic F'<19> by an etching process which corresponds to that shown in Figures 1A to 1D and, in contrast to F'<19>, has the partial region O <183> , which has formed on the partial surface O A/MK <181> as a result of method step (ii). In contrast to the in Figure 2B The NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> shown is the surface O <183> in the NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> obtained by method step (ii). Figure 3A greater. In addition, not only the partial surface O A/MK <181> but also partial surface O KK <182> was treated in step (ii), which increases the mass-related specific surface S MF even further. This more extensive processing is thus achieved by etching more extensively, and by processing F'<19> on both sides.

Dadurch hat der NaSICON-Festelektrolyt F <18> eine noch größere massenbezogene spezifische Oberfläche SMF als jene (SMF' ) der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' <19>. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Leifähigkeit.As a result, the NaSICON solid electrolyte F <18> has an even larger mass-related specific surface area S MF than that ( S MF' ) of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F'<19>. This leads to a further improvement in conductivity.

Die NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> kontaktiert die beiden Innenräume IKK <122> und IKM <132> direkt, so dass Natriumionen vom einen in den anderen Innenraum durch die NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> geleitet werden können.The NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> contacts the two inner spaces I KK <122> and I KM <132> directly, so that sodium ions can be conducted from one inner space to the other through the NaSICON solid electrolyte ceramic F <18>.

Der Innenraum IKM <132> der Mittelkammer KM <13> ist zusätzlich wiederum durch eine Diffusionsbarriere D <14> vom Innenraum IKA <112> der Anodenkammer KA <11> abgetrennt. Die NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> und die Diffusionsbarriere D <14> erstrecken sich über die gesamte Tiefe und Höhe der Dreikammerzelle E <1>. Die Diffusionsbarriere D <14> ist eine Kationenaustauschermembran (sulfoniertes PTFE).The interior I KM <132> of the middle chamber K M <13> is additionally separated from the interior I KA <112> of the anode chamber KA <11> by a diffusion barrier D <14>. The NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> and the diffusion barrier D <14> extend over the entire depth and height of the three-chamber cell E <1>. The diffusion barrier D <14> is a cation exchange membrane (sulfonated PTFE).

In der Ausführungsform gemäß Abbildung 3 A wird die Verbindung VAM <15> außerhalb der Elektrolysezelle E <1> ausgebildet, insbesondere durch ein Rohr oder Schlauch, dessen Material aus Gummi, Metall oder Kunststoff ausgewählt sein kann. Durch die Verbindung VAM <15> kann Flüssigkeit aus dem Innenraum IKM <132> der Mittelkammer KM <13> in den Innenraum IKA <112> der Anodenkammer KA <11> außerhalb der Dreikammerzelle E <1> geleitet werden. Die Verbindung VAM <15> verbindet einen Ablauf AKM <131>, der am Boden der Mittelkammer KM <13> die Außenwand WA <80> der Elektrolysezelle E <1> durchbricht, mit einem Zulauf ZKA <110>, der am Boden der Anodenkammer KA <11> die Außenwand WA <80> der Elektrolysezelle E durchbricht.In the embodiment according to Figure 3A the connection V AM <15> is formed outside the electrolytic cell E <1>, in particular by a tube or hose, the material of which can be selected from rubber, metal or plastic. Through the connection V AM <15>, liquid can be conducted from the interior I KM <132> of the central chamber K M <13> into the interior I KA <112> of the anode chamber KA <11> outside the three-chamber cell E <1>. The connection V AM <15> connects an outlet A KM <131>, which breaks through the outer wall WA <80> of the electrolytic cell E <1> at the bottom of the central chamber K M <13>, with an inlet Z KA <110>, which breaks through the outer wall W A <80> of the electrolytic cell E at the bottom of the anode chamber K A <11>.

Eine wässrige Lösung von Natriumchlorid L3 <23> mit pH 10.5 wird über den Zulauf ZKM <130> gleichgerichtet mit der Schwerkraft in den Innenraum IKM <132> der Mittelkammer KM <13> gegeben. Durch die Verbindung VAM <15>, die zwischen dem Ablauf AKM <131> der Mittelkammer KM <13> und einem Zulauf ZKA <110> der Anodenkammer KA <11> ausgebildet ist, ist der Innenraum IKM <132> der Mittelkammer KM <13> mit dem Innenraum IKA <112> der Anodenkammer KA <11> verbunden. Natriumchloridlösung L3 <23> wird durch diese Verbindung VAM <15> vom Innenraum IKM <132> in den Innenraum IKA <112> geleitet.An aqueous solution of sodium chloride L 3 <23> with pH 10.5 is added via the inlet Z KM <130> in the same direction as gravity into the interior I KM <132> of the central chamber K M <13>. The interior space I KM <132 is formed by the connection V AM <15>, which is formed between the outlet A KM <131> of the central chamber K M <13> and an inlet Z KA <110> of the anode chamber KA <11>> of the middle chamber K M <13> connected to the interior I KA <112> of the anode chamber K A <11>. Sodium chloride solution L 3 <23> is conducted through this connection V AM <15> from interior I KM <132> to interior I KA <112>.

Über den Zulauf ZKK <120> wird eine Lösung von Natriummethanolat in Methanol L2 <22> in den Innenraum IKK <122> geleitet.A solution of sodium methoxide in methanol L 2 <22> is fed into the interior space I KK <122> via the inlet Z KK <120>.

Es wird dabei eine Spannung zwischen der kathodischen Elektrode EK <123> und der anodischen Elektrode EA <113> angelegt. Dadurch wird im Innenraum IKK <122> Methanol im Elektrolyten L2 <22> zu Methanolat und H2 reduziert (CH3OH + e- → CH3O- + ½ H2). Natriumionen diffundieren dabei vom Innenraum IKM <132> der Mittelkammer KM <103> durch die NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> in den Innenraum IKK <122>. Insgesamt erhöht sich dadurch die Konzentration von Natriummethanolat im Innenraum IKK <122>, wodurch eine methanolische Lösung von Natriummethanolat L1 <21> erhalten wird, deren Konzentration an Natriummethanolat gegenüber L2 <22> erhöht ist.A voltage is applied between the cathodic electrode E K <123> and the anodic electrode E A <113>. As a result, in the interior I KK <122>, methanol in the electrolyte L 2 <22> is reduced to methoxide and H 2 (CH 3 OH + e - → CH 3 O - + ½ H 2 ). Sodium ions diffuse from the interior I KM <132> of the middle chamber K M <103> through the NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> into the interior I KK <122>. Overall, this increases the Concentration of sodium methoxide in the interior I KK <122>, giving a methanolic solution of sodium methoxide L 1 <21>, the concentration of sodium methoxide in which is increased compared to L 2 <22>.

Im Innenraum IKA <112> findet die Oxidation von Chloridionen zu molekularem Chlor statt (Cl- → ½ Cl2 + e-). Am Ablauf AKA <111> wird eine wässrige Lösung L4 <24> erhalten, in der der Gehalt an NaCl gegenüber L3 <23> verringert ist. Chlorgas Cl2 bildet in Wasser gemäß der Reaktion Cl2 + H2O → HOCI + HCl hypochlorige Säure und Salzsäure, welche mit weiteren Wassermolekülen sauer reagieren. Die Acidität würde die NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> schädigen, wird aber durch die Anordnung in der Dreikammerzelle auf die Anodenkammer KA <11> begrenzt und somit in der Elektrolysezelle E <1> von der NaSICON-Festelektrolytkeramik F <18> ferngehalten. Dadurch erhöht sich deren Lebensdauer beträchtlich.In the interior I KA <112> the oxidation of chloride ions to molecular chlorine takes place (Cl - → ½ Cl 2 + e - ). At the outflow A KA <111>, an aqueous solution L 4 <24> is obtained in which the NaCl content is reduced compared to L 3 <23>. Chlorine gas Cl 2 forms hypochlorous acid and hydrochloric acid in water according to the reaction Cl 2 + H 2 O → HOCl + HCl, which reacts acidically with other water molecules. The acidity would damage the NaSICON solid electrolyte ceramic F <18>, but is limited to the anode chamber K A <11> by the arrangement in the three-chamber cell and is thus kept away from the NaSICON solid electrolyte ceramic F <18> in the electrolytic cell E <1>. This increases their lifespan considerably.

Die Abbildung 3 B (= "Fig. 3 B") zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses wird in einer Elektrolysezelle E <1> durchgeführt, welche der in Abbildung 3 A dargestellten Elektrolysezelle E <1> mit dem folgenden Unterschied entspricht:
Die Verbindung VAM <15> vom Innenraum IKM <132> der Mittelkammer KM <13> zum Innenraum IKA <112> der Anodenkammer KA <11> wird nicht außerhalb, sondern durch eine Perforation in der Diffusionsbarriere D <14> innerhalb der Elektrolysezelle E <1> gebildet. Diese Perforation kann in die Diffusionsbarriere D <14> nachträglich (etwa durch Stanzen, Bohren) eingeführt werden oder schon aufgrund der Herstellung der Diffusionsbarriere D <14> von Vorneherein in dieser vorliegen (z.B. bei textilen Geweben wie Filtertüchern oder Metallgeweben).
The Figure 3B (= " 3 B") shows a further embodiment of the method according to the invention. This is carried out in an electrolysis cell E <1>, which is of the type shown in Figure 3 A shown electrolytic cell corresponds to E <1> with the following difference:
The connection V AM <15> from the interior I KM <132> of the middle chamber K M <13> to the interior I KA <112> of the anode chamber K A <11> is not outside, but through a perforation in the diffusion barrier D <14> formed within the electrolytic cell E <1>. This perforation can be introduced into the diffusion barrier D<14> subsequently (e.g. by stamping, drilling) or can already be present in the diffusion barrier D<14> from the outset due to the production thereof (eg in the case of textile fabrics such as filter cloths or metal fabrics).

Wie in der Ausführungsform gemäß Abbildung 3 A ist nicht nur die Teiloberfläche OA/MK <181>, sondern auch Teiloberfläche OKK <182> behandelt, was die massenbezogene spezifische Oberfläche SMF noch weiter erhöht. O <183> ist allerdings geringer als in der Ausführungsform gemäß Abbildung 3 A.As in the embodiment according to Figure 3A not only the partial surface O A/MK <181>, but also partial surface O KK <182> is treated, which further increases the mass-related specific surface area S MF . However, O <183> is smaller than in the embodiment according to FIG Figure 3A .

4. Detaillierte Beschreibung der Erfindung4. Detailed Description of the Invention 4.1 Schritt (i)4.1 Step (i)

In Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik (= "AFK") F' mit der Oberfläche OF' bereitgestellt.In step (i) of the method according to the invention, an alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic (=“AFK”) F′ with the surface O F′ is provided.

Die in Schritt (i) bereitgestellte AFK F' wird im erfindungsgemäßen Verfahren dem Schritt (ii) unterzogen, und im Anschluss an Schritt (ii) wird die AFK F mit der Oberfläche OF erhalten. Da F im Wesentlichen dadurch aus F' erhalten wird, dass von F' in Schritt (ii) ein Teil AFK abgetragen wird, um zu F zu gelangen, haben F' und F im Wesentlichen die gleiche chemische Struktur.The AFK F′ provided in step (i) is subjected to step (ii) in the method according to the invention, and after step (ii) the AFK F with the surface O F is obtained. Since F is essentially obtained from F' by removing a portion of AFK from F' in step (ii) to arrive at F, F' and F have essentially the same chemical structure.

Als alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F', und insbesondere auch F, kommt jeder Festelektrolyt in Frage, durch welchen Kationen, insbesondere Alkalikationen, noch bevorzugter Natriumkationen, von IAK in IKK bzw. von IMK in IKK transportiert werden können. Solche Festelektrolyten sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in der DE 10 2015 013 155 A1 , in der WO 2012/048032 A2 , Absätze [0035], [0039], [0040], in der US 2010/0044242 A1 , Absätze [0040], [0041], in der DE 10360758 A1 , Absätze [014] bis [025] beschrieben. Sie werden kommerziell unter dem Namen NaSICON, LiSICON, KSICON vertrieben. Eine natriumionenleitende Festelektrolytkeramik F' ist bevorzugt, wobei dieser noch bevorzugter eine NaSICON-Struktur aufweist. Erfindungsgemäß einsetzbare NaSICON-Strukturen werden außerdem beispielsweise von N. Anantharamulu, K. Koteswara Rao, G. Rambabu, B. Vijaya Kumar, Velchuri Radha, M. Vithal, J Mater Sci 2011, 46, 2821-2837 beschrieben.Any solid electrolyte through which cations, in particular alkali cations, more preferably sodium cations, can be transported from I AK to I KK or from I MK to I KK can be used as the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F', and in particular also F. Such solid electrolytes are known to those skilled in the art and, for example, in DE 10 2015 013 155 A1 , in the WO 2012/048032 A2 , paragraphs [0035], [0039], [0040], in the US 2010/0044242 A1 , paragraphs [0040], [0041], in which DE 10360758 A1 , paragraphs [014] to [025]. They are sold commercially under the names NaSICON, LiSICON, KSICON. A sodium ion conductive solid electrolyte ceramic F' is preferred, with this even more preferably having a NaSICON structure. NaSICON structures that can be used according to the invention are also, for example Anantharamulu N, Koteswara Rao K, Rambabu G, Vijaya Kumar B, Radha Velchuri, Vithal M, J Mater Sci 2011, 46, 2821-2837 described.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F', und insbesondere auch F, eine NaSICON-Struktur der Formel MI 1+2w+x-y+z MII w MIII x ZrIV 2-w-x-y MV y (SiO4)z (PO4)3-z auf.In a preferred embodiment, the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F', and in particular also F, has a NaSICON structure of the formula M I 1+2w+x-y+z M II w M III x Zr IV 2-wxy M V y (SiO 4 ) z (PO 4 ) 3-z on.

MI ist dabei ausgewählt aus Na+, Li+, bevorzugt Na+.M I is selected from Na + , Li + , preferably Na + .

MII ist dabei ein zweiwertiges Metallkation, bevorzugt ausgewählt aus Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Co2+, Ni2+, bevorzugter ausgewählt aus Co2+, Ni2+.M II is a divalent metal cation, preferably selected from Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , more preferably selected from Co 2+ , Ni 2+ .

MIII ist dabei ein dreiwertiges Metallkation, bevorzugt ausgewählt aus Al3+, Ga3+, Sc3+, La3+, Y3+, Gd3+, Sm3+, Lu3+, Fe3+, Cr3+, bevorzugter ausgewählt aus Sc3+, La3+, Y3+, Gd3+, Sm3+, besonders bevorzugt ausgewählt aus Sc3+, Y3+, La3+.M III is a trivalent metal cation, preferably selected from Al 3+ , Ga 3+ , Sc 3+ , La 3+ , Y 3+ , Gd 3+ , Sm 3+ , Lu 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , more preferably selected from Sc 3+ , La 3+ , Y 3+ , Gd 3+ , Sm 3+ , particularly preferably selected from Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ .

MV ist dabei ein fünfwertiges Metallkation, bevorzugt ausgewählt aus V5+, Nb5+, Ta5+.M V is a pentavalent metal cation, preferably selected from V 5+ , Nb 5+ , Ta 5+ .

Die römischen Indizes I, II, III, IV, V geben die Oxidationszahlen an, in der die jeweiligen Metallkationen vorliegen.The Roman indices I, II, III, IV, V indicate the oxidation numbers in which the respective metal cations are present.

w, x, y, z sind reelle Zahlen, wobei gilt, dass 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y < 2, 0 ≤ w < 2, 0 ≤ z < 3, und wobei w, x, y, z so gewählt werden, dass gilt 1 + 2w + x - y + z ≥ 0 und 2 - w - x - y ≥ 0.w, x, y, z are real numbers, where 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y < 2, 0 ≤ w < 2, 0 ≤ z < 3, and where w, x, y, z are so chosen become that 1 + 2w + x - y + z ≥ 0 and 2 - w - x - y ≥ 0.

Die NaSICON-Struktur hat dabei erfindungsgemäß noch bevorzugter eine Struktur der Formel Na(1 +v)Zr2SivP(3 ― v)O12, wobei v eine reelle Zahl ist, für die 0 ≤ v ≤ 3 gilt. Am bevorzugtesten gilt v = 2.4According to the invention, the NaSICON structure more preferably has a structure of the formula Na( 1 +v )Zr 2 Si v P (3−v) O 12 , where v is a real number for which 0≦v≦3 applies. Most preferably v = 2.4

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramiken F' und F die gleiche Struktur auf. 4.2 Schritt (ii) In a preferred embodiment of the method according to the invention, the solid electrolyte ceramics F′ and F which conduct alkali cations have the same structure. 4.2 Step (ii)

In Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' durch Ätzen der Oberfläche O F' mit einem Ätzmittel Ä abgetragen.In step (ii) of the method according to the invention, part of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' is removed by etching the surface O F ' with an etchant Ä.

Das Ätzmittel Ä ist bevorzugt eine saure wässrige Lösung.The etchant A is preferably an acidic aqueous solution.

Dadurch wird eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F mit der Oberfläche OF erhalten, wobei sich die Oberfläche OF in mindestens einem Teilbereich O von der Oberfläche O F' unterscheidet und wobei die Oberfläche OF die Oberflächen OA/MK und OKK umfasst, wobei OA/MK und/oder OKK mindestens einen Teil von O umfassen.As a result, an alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F with the surface O F is obtained, the surface O F differing from the surface O F in at least a partial area O and the surface O F comprising the surfaces O A / MK and O KK , where O A/MK and/or O KK comprise at least part of O .

4.2.1 Ätzen der Oberfläche4.2.1 Etching the surface OO F' F ' mit einem Ätzmittel Äwith an etchant Ä

"Ätzen der Oberfläche O F' mit einem Ätzmittel Ä" kann auf jede dem Fachmann geläufige Methode erfolgen."Etching the surface O F ' with an etchant Ä" can be carried out using any method familiar to the person skilled in the art.

Als Ätzmittel Ä (auch als "Beize" oder "Ätzflüssigkeit" bezeichnet) können dem Fachmann geläufige Mittel eingesetzt werden. Insbesondere wird als Ätzmittel Ä eine Säure oder eine oxidierende Flüssigkeit eingesetzt.Agents familiar to the person skilled in the art can be used as etchant A (also referred to as “pickling agent” or “etchant liquid”). In particular, an acid or an oxidizing liquid is used as the etchant Ä.

Besonders bevorzugt wird als Ätzmittel Ä eine wässrige, saure Lösung eingesetzt. Diese sind aufgrund der einfachen Handbarkeit solcher Lösungen und aufgrund der Säureempfindlichkeit der AFK besonders geeignet.An aqueous, acidic solution is particularly preferably used as the etchant A. These are particularly suitable because of the easy handling of such solutions and because of the acid sensitivity of the AFK.

In Schritt (ii) wird durch den Ätzvorgang AFK teilweises von F' abgetragen.In step (ii), part of F' is removed by the etching process AFK.

Das Ausmaß, in dem AFK von F' abgetragen wird, kann von Fachmann über die Auswahl des Ätzmittels Ä und über die Zeit, die es auf F' einwirken gelassen wird, gesteuert werden. In der bevorzugten Ausführungsform, in dem das Ätzmittel, Ä eine saure wässrige Lösung ist, kann dies zum Beispiel über den pH-Wert dieser sauren wässrigen Lösung gesteuert werden.The extent to which AFK is removed from F' can be controlled by those skilled in the art through the choice of etchant λ and the time that F' is exposed to it. In the preferred embodiment, where the etchant, λ is an acidic aqueous solution, this can be controlled, for example, via the pH of this acidic aqueous solution.

"Saure wässrige Lösung" bedeutet, dass der pH-Wert dieser Lösung < pH 7 ist."Acidic aqueous solution" means that the pH of this solution is < pH 7.

Der pH-Wert der wässrigen sauren Lösung liegt dann bevorzugt bei < 6.9, bevorzugter bei < 6.5, noch bevorzugter bei < 6.0, noch bevorzugter bei < 5.6, noch bevorzugter bei < 5.0, noch bevorzugter bei < 4.0, noch bevorzugter bei < 2.0, noch bevorzugter bei < 1.0, noch bevorzugter bei < 0.5.The pH of the aqueous acidic solution is then preferably <6.9, more preferably <6.5, even more preferably <6.0, even more preferably <5.6, even more preferably <5.0, even more preferably <4.0, even more preferably <2.0, more preferably <1.0, more preferably <0.5.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt der pH-Wert der wässrigen sauren Lösung dann im Bereich 0.5 bis 6.9, bevorzugter im Bereich 0.5 bis 6.0, noch bevorzugter im Bereich 1.0 bis 5.5, noch bevorzugter im Bereich 1.0 bis 5.0, noch bevorzugter im Bereich 1.0 bis 4.0, noch bevorzugter im Bereich 1.0 bis 3.0.In another preferred embodiment, the pH of the aqueous acidic solution is then in the range 0.5 to 6.9, more preferably in the range 0.5 to 6.0, even more preferably in the range 1.0 to 5.5, more preferably in the range 1.0 to 5.0, more preferably in the range 1.0 to 4.0, more preferably in the range 1.0 to 3.0.

Die Temperatur des Ätzmittels Ä in Schritt (ii) beträgt bevorzugt 10 °C bis 90 °C, bevorzugt 30 °C bis 70 °C, bevorzugter 40 °C bis 60 °C.The temperature of the etchant A in step (ii) is preferably 10°C to 90°C, preferably 30°C to 70°C, more preferably 40°C to 60°C.

Die wässrige saure Lösung ist insbesondere eine Lösung einer Säure ausgewählt aus der Gruppe der anorganischen Säuren und organischen Säuren, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der anorganischen Säuren.The aqueous acidic solution is in particular a solution of an acid selected from the group of inorganic acids and organic acids, preferably selected from the group of inorganic acids.

Typische organische Säuren sind Ameisensäure, Essigsäure, Trifluoressigsäure.Typical organic acids are formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid.

Bevorzugt wird die Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H2SO4, HNO3, Methansulfonsäure, Halogenwasserstoffen, insbesondere HCl, HBr. Besonders bevorzugt sind HCl, H2SO4.The acid is preferably selected from the group consisting of H 2 SO 4 , HNO 3 , methanesulfonic acid, hydrogen halides, in particular HCl, HBr. HCl, H 2 SO 4 are particularly preferred.

Die Dauer, über die die Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä, insbesondere der sauren wässrigen Lösung geätzt wird, beträgt insbesondere > 1 min, bevorzugt mehr als 30 min, bevorzugt mehr als 60 min, noch mehr bevorzugter mehr als 120 min.The duration over which the surface O F ' is etched with the etchant A, in particular the acidic aqueous solution, is in particular >1 min, preferably more than 30 min, preferably more than 60 min, even more preferably more than 120 min.

Das Ätzen der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä, insbesondere der sauren wässrigen Lösung, kann durch Kontaktieren der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä durchgeführt werden, beispielsweise durch vollständiges oder teilweises Eintauchen von AFK F' im Ätzmittel Ä oder durch vollständiges oder teilweises Besprühen von F' mit dem Ätzmittel Ä.The etching of the surface O F ' with the etchant Ä, in particular the acidic aqueous solution, can be carried out by contacting the surface O F ' with the etchant Ä, for example by completely or partially immersing AFK F' in the etchant Ä or by complete or partial spraying of F' with the etchant Ä.

Beim Ätzen der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä gemäß Schritt (ii) kann die gesamte Oberfläche O F' behandelt werden. Dies ist möglich, in dem zum Beispiel zunächst in einem ersten Unterschritt ein Teil der Oberfläche O F' geätzt wird, insbesondere mit Ä kontaktiert und AFK an diesem Teil der Oberfläche O F' abgetragen wird, und danach in einem zweiten Unterschritt die im ersten Unterschritt nicht kontaktierte Seite von F' mit Ä kontaktiert wird und dort AFK abgetragen wird. In dieser Ausführungsform wird die gesamte Oberfläche O F' gemäß Schritt (ii) behandelt, und die Oberfläche OF des erhaltenen AFK F unterscheidet sich vollständig von OF', das heißt OF und O sind identisch.When etching the surface O F ' with the etchant Ä according to step (ii), the entire surface O F ' can be treated. This is possible, for example, by first etching a part of the surface O F ' in a first sub-step, in particular making contact with Ä and removing AFK from this part of the surface O F ' , and then in a second sub-step that in the first sub-step uncontacted side of F' is contacted with Ä and AFK is removed there. In this embodiment, the entire surface O F ' is treated according to step (ii) and the surface O F of the obtained AFK F is completely different from O F ' , ie O F and O are identical.

Alternativ und bevorzugt kann in Schritt (ii) auch nur ein Teil der Oberfläche O F' behandelt werden. Dies ist zum Beispiel möglich, in dem nur ein Teil der Oberfläche O F' von F mit Ä kontaktiert und AFK nur an diesem Teil der Oberfläche O F' abgetragen wird. Zusätzlich kann ein Teil der Oberfläche O F' auch mit einer Schablone abgedeckt werden, so dass nur ein Teil der Oberfläche O F' von den in Schritt (ii) abgetragen wird. In diesem Fall wird ein AFK F erhalten, deren Oberfläche OF noch teilweise mit der Oberfläche OF' von F' identisch ist und sich im Teil O von O F' unterscheidet.Alternatively and preferably, only part of the surface O F can also be treated in step (ii). This is possible, for example, by only making contact with A on a part of the surface O F ' of F and AFK being removed only on this part of the surface O F ' . In addition, part of the surface O F can also be covered with a template, so that only part of the surface O F is removed from that in step (ii). In this case, an AFK F will be obtained, whose surface O F is still partially identical to the surface O F ' of F' and differs in part O from O F ' .

In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der nur ein Teil der Oberfläche O F' in Schritt (ii) behandelt wird und sich die Oberfläche OF des erhaltenen AFK F nicht vollständig, sondern nur teilweise von O F' unterscheidet, ist die Form von O , solange O nur mindestens teilweise von OA/MK und/oder OKK umfasst ist, nicht weiter begrenzt. Zum Beispiel kann O einen zusammenhängenden Teilbereich auf der Oberfläche OF ausbilden. Alternativ kann O durch mehrere nicht miteinander verbundene Teilbereiche auf der Oberfläche OF ausgebildet sein, so dass deren Form an die Form der schwarzen Tupfen (entspräche O ) auf dem weißen Fell (entspräche OF ) der Hunderasse "Dalmatiner" erinnert.In the embodiment of the present invention, in which only a part of the surface O F ' is treated in step (ii) and the surface O F of the obtained AFK F is not completely but only partially different from O F ' , the shape of is O , as long as O is only at least partially encompassed by O A/MK and/or O KK , not further limited. For example , O can form a contiguous subregion on the surface O F . Alternatively, O can be formed by several unconnected partial areas on the surface O F so that their shape is reminiscent of the shape of the black spots (corresponds to O ) on the white coat (corresponds to O F ) of the dog breed "Dalmatian".

Wenn die gesamte Oberfläche O F' gemäß Schritt (ii) behandelt wird, unterscheidet sich die Oberfläche OF des erhaltenen AFK F vollständig von OF' , das heißt OF und O sind identisch.If the entire surface O F ' is treated according to step (ii), the surface O F of the resulting AFK F differs completely from O F ' , ie O F and O are identical.

Es ist bevorzugt, dass die Oberfläche O F' der AFK F' so in Schritt (ii) behandelt wird, dass die durch das Ätzen ausgebildete Fläche O in der resultierenden AFK F mindestens einen der Oberflächenteile OA/MK und OKK umfasst, bevorzugt beide umfasst. Ganz besonders bevorzugt ist, dass der durch das Ätzen ausgebildete Teil O der Oberfläche OF mit mindestens einem der Teile OA/MK , OKK (O = OA/MK oder O = OKK ) zusammenfällt. Noch bevorzugter fällt der durch das Ätzen ausgebildete Teil O der Oberfläche OF mit beiden Teilen OA/MK , OKK (O = OA/MK + OKK ) zusammen.It is preferred that the surface O F ' of the AFK F' is treated in step (ii) in such a way that the area O formed by the etching in the resulting AFK F comprises at least one of the surface parts O A / MK and O KK , preferably includes both. It is very particularly preferred that the part O of the surface O F formed by etching coincides with at least one of the parts O A/MK , O KK ( O = O A/MK or O = O KK ). More preferably, the part O of the surface O F formed by etching coincides with both parts O A/MK , O KK ( O = O A/MK + O KK ).

Der Ätzvorgang in Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch beendet werden, dass das Ätzmittel Ä von der Oberfläche OF von F entfernt wird, zum Beispiel in dem es mit Wasser abgewaschen wird.The etching process in step (ii) of the method according to the invention can be terminated in that the etchant Ä is removed from the surface O F of F, for example by washing it off with water.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Schrittes (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ätzen der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä dadurch beendet, dass nach dem Ätzen der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä die Oberfläche OF der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F mit einer neutralen (pH 7) oder alkalischen (pH > 7) wässrigen Lösung kontaktiert wird.In a preferred embodiment of step (ii) of the method according to the invention, the etching of the surface O F ' with the etchant Ä is terminated in that after the etching of the surface O F ' with the etchant Ä the surface O F of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F with a neutral (pH 7) or alkaline (pH > 7) aqueous solution is contacted.

Bevorzugt wird eine alkalische wässrige Lösung eingesetzt, die bevorzugt einen pH-Wert im Bereich 7.1 bis 14.0, bevorzugter im Bereich 8.0 bis 14.0, noch bevorzugter im Bereich 9.0 bis 14.0, noch bevorzugter im Bereich 10.0 bis 14.0, noch bevorzugter im Bereich 11.0 bis 14.0, noch bevorzugter im Bereich 12.0 bis 14.0, noch bevorzugter im Bereich 13.0 bis 14.0, noch bevorzugter im Bereich 13.5 bis 14.0, aufweist.An alkaline aqueous solution is preferably used, which preferably has a pH in the range from 7.1 to 14.0, more preferably in the range from 8.0 to 14.0, even more preferably in the range from 9.0 to 14.0, even more preferably in the range from 10.0 to 14.0, even more preferably in the range from 11.0 to 14.0 , more preferably in the range 12.0 to 14.0, even more preferably in the range 13.0 to 14.0, even more preferably in the range 13.5 to 14.0.

Dadurch wird die ätzende Wirkung des Ätzmittels Ä auf die AFK gestoppt.This stops the caustic effect of the etchant Ä on the AFK.

Der pH-Wert der wässrigen alkalischen Lösung liegt bevorzugt bei > 7.1, bevorzugter bei > 7.5, noch bevorzugter bei > 8.0, noch bevorzugter bei > 9.0, noch bevorzugter bei > 10.0, noch bevorzugter bei > 11.0, noch bevorzugter bei > 12.0, noch bevorzugter bei > 13.0, noch bevorzugter bei > 13.5.The pH of the aqueous alkaline solution is preferably >7.1, more preferably >7.5, even more preferably >8.0, even more preferably >9.0, even more preferably >10.0, even more preferably >11.0, even more preferably >12.0 more preferably at > 13.0, even more preferably at > 13.5.

Die wässrige alkalische Lösung ist insbesondere eine wässrige Lösung einer Base ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganische Basen, insbesondere Alkalimetallhydroxide, bevorzugt NaOH, KOH.The aqueous alkaline solution is in particular an aqueous solution of a base selected from the group consisting of inorganic bases, in particular alkali metal hydroxides, preferably NaOH, KOH.

Das Beenden des Ätzvorgangs in der bevorzugten Ausführungsform des Schrittes (ii) kann durch Kontaktieren der AFK F mit der wässrigen alkalischen Lösung geschehen, beispielsweise durch vollständiges oder teilweises Eintauchen von AFK F in der wässrigen alkalischen Lösung oder durch vollständiges oder teilweises Besprühen von F mit der wässrigen alkalischen Lösung durchgeführt werden.The termination of the etching process in the preferred embodiment of step (ii) can be done by contacting the AFK F with the aqueous alkaline solution, for example by completely or partially immersing AFK F in the aqueous alkaline solution or by fully or partially spraying F with the aqueous alkaline solution can be carried out.

Im Anschluss an Schritt (ii), das heißt nachdem ein Teil der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' durch Ätzen der Oberfläche O F' mit einem Ätzmittel Ä abgetragen wurde, wobei bevorzugt das Ätzen der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä dadurch beendet wurde, dass nach dem Ätzen der Oberfläche O F' mit dem Ätzmittel Ä die Oberfläche OF der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F mit einer neutralen (pH 7) oder alkalischen (pH > 7) wässrigen Lösung kontaktiert wurde, wird dann eine AFK F mit der Oberfläche OF erhalten. Diese wird dann in Schritt (iii) in der Elektrolysezelle E angeordnet.Subsequent to step (ii), i.e. after part of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' has been removed by etching the surface O F ' with an etchant Ä, the etching of the surface O F ' with the etchant Ä being preferably ended in that after etching the surface O F ' with the etchant Ä the surface O F of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F was contacted with a neutral (pH 7) or alkaline (pH > 7) aqueous solution, an AFK F with the surface O F is then obtained . This is then placed in the electrolytic cell E in step (iii).

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geht der Schritt (ii) dem Schritt (iii) und den elektrolytischen Verfahrensschritten (iv-a) bzw. (iv-β) voraus und findet somit außerhalb einer Elektrolysezelle E statt.In a preferred embodiment of the present invention, step (ii) precedes step (iii) and electrolytic process steps (iv-a) or (iv-β) and thus takes place outside an electrolytic cell E.

In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die AFK F' während der Durchführung des Schritts (ii) nicht dem Schritt (iii) und (iv-a) bzw. (iv-β) unterworfen.In this preferred embodiment, the AFK F' is not subjected to step (iii) and (iv-a) or (iv-β) while carrying out step (ii).

Bevorzugt wird demnach nicht die AFK F', sondern erst die im Anschluss an Schritt (ii) erhaltene AFK F gemäß Schritt (iii) in einer Elektrolysezelle E angeordnet und dem Schritt (iv-a) bzw. (iv-β) unterworfen.Accordingly, preferably not the AFK F′, but only the AFK F obtained after step (ii) according to step (iii) is arranged in an electrolysis cell E and subjected to step (iv-a) or (iv-β).

4.2.2 Zunahme der massenbezogenen spezifischen Oberfläche4.2.2 Increase in the mass-related specific surface

Der überraschende Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch den Schritt (ii) eine AFK F erhalten wird, die gegenüber der in Schritt (ii) eingesetzten AFK F' beim Einsatz in der Elektrolysezelle E gemäß Schritt (iii) und Schritt (iv-a) bzw. (iv-β) eine höhere Leitfähigkeit aufweist.The surprising advantage of the present invention is that through step (ii) an AFK F is obtained, compared to the in step (ii) used AFK F 'when used in the Electrolytic cell E according to step (iii) and step (iv-a) or (iv-β) has a higher conductivity.

Insbesondere gilt, dass SMF' < SMF , wobei SMF' die massenbezogene spezifische Oberfläche SM der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' vor Durchführung des Schrittes (ii) ist und wobei SMF die massenbezogene spezifische Oberfläche SM der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F nach Durchführung des Schrittes (ii) ist. Das bedeutet, dass sich die massenbezogene spezifische Oberfläche SM der dem Schritt (ii) unterworfenen AFK F' während der Durchführung des Schrittes (ii) von SMF' zu SMF in der erhaltenen AFK F vergrößert.In particular, it applies that S MF ' < S MF , where S MF ' is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' before step (ii) is carried out and where S MF is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F after it has been carried out of step (ii). This means that the mass-related specific surface area S M of the AFK F' subjected to step (ii) increases during the performance of step (ii) from S MF' to S MF in the AFK F obtained.

Die massenbezogene spezifische Oberfläche SM meint die Oberfläche A, die ein Material pro Masse m aufweist (SM = A/m, Einheit m2/kg).The mass-related specific surface S M means the surface A that a material has per mass m ( S M = A/m, unit m 2 /kg).

Der Vergleich der massebezogenen spezifischen Oberflächen SMF' und SMF , d.h. die Prüfung der Bedingung, ob SMF' < SMF , kann mit dem Fachmann bekannten Verfahren zur Messung der BET (Brunauer-Emmett-Teller)-Oberfläche bestimmt werden, solange beide AFK F und F' unter den gleichen Bedingungen gemessen werden. Auch wenn das Verhältnis der beiden Parameter SMF' und SMF bei unterschiedlichen Messbedingungen bestimmt wird, wird das unter bestimmten Messbedingungen gemessene Verhältnis SMF / SMF' im Wesentlichen gleich sein mit unter anderen Messbedingungen gemessene Verhältnis SMF / SMF' .The comparison of the mass-related specific surfaces S MF' and S MF , ie the examination of the condition whether S MF' < S MF , can be determined using methods known to those skilled in the art for measuring the BET (Brunauer-Emmett-Teller) surface area, as long as both AFK F and F' are measured under the same conditions. Even if the ratio of the two parameters S MF' and S MF is determined under different measurement conditions, the ratio S MF / S MF' measured under certain measurement conditions will essentially be the same as the ratio S MF / S MF' measured under other measurement conditions.

In sbesondere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die massenbezogenen spezifischen Oberflächen über BET-Messungen nach ISO 9277:2010 mit N2 (Reinheit 99.99 vol.-%) als Adsorbens bei 77.35 K durchgeführt.In particular, within the scope of the present invention, the mass-related specific surface areas are carried out via BET measurements according to ISO 9277:2010 with N 2 (purity 99.99% by volume) as the adsorbent at 77.35 K.

Gerät: Quantachrome NOVA 2200e, Quantachrome Instruments.Device: Quantachrome NOVA 2200e, Quantachrome Instruments.

Probenvorbereitung: Entgasung der Probe bei 60 °C bei 1 Pa. Die Auswertung wird insbesondere über das statisch volumetrische Verfahren (gemäß Punkt 6.3.1 der Norm ISO 9277:2010) vorgenommen.Sample preparation: degassing of the sample at 60 °C at 1 Pa. The evaluation is carried out in particular using the static volumetric method (according to point 6.3.1 of the ISO 9277:2010 standard).

Für das Verhältnis SMF' und SMF , d.h. den Quotienten SMF / SMF' gilt in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
SMF / SMF' ≥ 1.01, bevorzugt SMF / SMF' ≥ 1.1, bevorzugt SMF / SMF' ≥ 1.5, bevorzugt SMF / SMF' ≥ 2.0, bevorzugt SMF / SMF' ≥ 3.0, bevorzugt SMF / SMF' ≥ 5.0, bevorzugt SMF / SMF' ≥ 10, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 20, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 50, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 100, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 150, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 200, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 500, bevorzugter SMF / SMF' ≥ 1000.
In a preferred embodiment of the present invention, the following applies to the ratio S MF ' and S MF , ie the quotient S MF / S MF ' :
S MF / S MF' ≥ 1.01, preferably S MF / S MF' ≥ 1.1, preferably S MF / S MF' ≥ 1.5, preferably S MF / S MF' ≥ 2.0, preferably S MF / S MF' ≥ 3.0, preferably S MF / S MF' ≥ 5.0, preferably S MF / S MF' ≥ 10, more preferably S MF / S MF' ≥ 20, more preferably S MF / S MF' ≥ 50, more preferably S MF / S MF' 100, more preferably S MF / S MF' ≥ 150, more preferably S MF / S MF' ≥ 200, more preferably S MF / S MF' ≥ 500, more preferably S MF / S MF' ≥ 1000.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt, dass der Quotient SMF / SMF' im Bereich von 1.01 bis 1000, bevorzugt im Bereich von 1.1 bis 800, bevorzugter im Bereich von 1.5 bis 600, bevorzugter im Bereich von 2.0 bis 500, bevorzugter im Bereich von 3.0 bis 400, bevorzugter im Bereich von 5.0 bis 300, bevorzugter im Bereich von 15 bis 250, bevorzugter im Bereich von 180 bis 220, liegt.In another preferred embodiment of the present invention, the quotient S MF / S MF' is in the range from 1.01 to 1000, preferably in the range from 1.1 to 800, more preferably in the range from 1.5 to 600, more preferably in the range from 2.0 to 500, more preferably in the range of 3.0 to 400, more preferably in the range of 5.0 to 300, more preferably in the range of 15 to 250, more preferably in the range of 180 to 220.

4.3 Schritt (iii)4.3 Step (iii)

In Schritt (iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt (ii) erhaltene AFK F in einer Elektrolysezelle E angeordnet.In step (iii) of the process according to the invention, the AFK F obtained in step (ii) is arranged in an electrolysis cell E.

4.3.1 Elektrolysezelle E 4.3.1 Electrolytic cell E

Die Elektrolysezelle E umfasst mindestens eine Anodenkammer KA und mindestens eine Kathodenkammer KK und gegebenenfalls mindestens eine dazwischen liegende Mittelkammer KM . Dies umfasst auch Elektrolysezellen E, welche mehr als eine Anodenkammer KA und/oder mehr als eine Kathodenkammer KK und/oder mehr als eine Mittelkammer KM aufweisen. Solche Elektrolysezellen, in denen diese Kammern modulartig aneinandergefügt werden, sind beispielsweise in der DD 258 143 A3 und der US 2006/0226022 A1 beschrieben.The electrolytic cell E comprises at least one anode chamber K A and at least one cathode chamber K K and optionally at least one intermediate chamber K M . This also includes electrolytic cells E which have more than one anode chamber K A and/or more than one cathode chamber K K and/or more than one middle chamber K M . Such electrolytic cells, in which these chambers are joined together in a modular manner, are, for example, in DD 258 143 A3 and the U.S. 2006/0226022 A1 described.

Die Elektrolysezelle E umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Anodenkammer KA und eine Kathodenkammer KK und gegebenenfalls eine dazwischen liegende Mittelkammer KM .In a preferred embodiment of the invention, the electrolytic cell E comprises an anode chamber K A and a cathode chamber K K and optionally a middle chamber K M located in between.

Die Elektrolysezelle E weist üblicherweise eine Außenwand WA auf. Die Außenwand WA ist insbesondere aus einem Material, welches aus der Gruppe bestehend aus Stahl, bevorzugt gummiertem Stahl, Kunststoff, der insbesondere aus Telene ® (duroplastischem Polydicyclopentadien), PVC (Polyvinylchlorid), PVC-C (nachchloriertes Polyvinylchlorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid) ausgewählt ist. WA kann insbesondere für Zuläufe und Abläufe durchbrochen sein. Innerhalb von WA liegen dann die mindestens eine Anodenkammer KA , die mindestens eine Kathodenkammer KK und in den Ausführungsformen, in denen die Elektrolysezelle E eine solche umfasst, die mindestens eine dazwischen liegende Mittelkammer KM .The electrolytic cell E usually has an outer wall W A . The outer wall W A is in particular made of a material selected from the group consisting of steel, preferably rubberized steel, plastic, in particular Telene ® (thermosetting polydicyclopentadiene), PVC (polyvinyl chloride), PVC-C (post-chlorinated polyvinyl chloride), PVDF (polyvinylidene fluoride ) is selected. W A can be perforated in particular for inlets and outlets. Within W A then lie the at least one anode chamber K A , the at least one cathode chamber K K and, in the embodiments in which the electrolytic cell E comprises such, the at least one intermediate chamber K M .

4.3.1.1 Kathodenkammer KK 4.3.1.1 Cathode chamber K K

Die Kathodenkammer KK weist mindestens einen Zulauf ZKK , mindestens einen Ablauf AKK und einen Innenraum IKK , der eine kathodische Elektrode EK umfasst, auf.The cathode chamber K K has at least one inlet Z KK , at least one outlet A KK and an interior space I KK , which includes a cathodic electrode E K .

Der Innenraum IKK der Kathodenkammer KK ist durch die Trennwand W vom Innenraum IKA der Anodenkammer KA abgetrennt, falls die Elektrolysezelle E keine Mittelkammer KM umfasst.The interior I KK of the cathode chamber K K is separated by the partition W from the interior I KA of the anode chamber K A if the electrolytic cell E does not include a central chamber K M .

Die Trennwand W umfasst die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F, und F kontaktiert dann den Innenraum IKK über die Oberfläche OKK und den Innenraum IKA über die Oberfläche OA/MK direkt.The partition W includes the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, and F then directly contacts the interior I KK via the surface O KK and the interior I KA via the surface O A/MK .

Der Innenraum IKK der Kathodenkammer KK ist durch die Trennwand W vom Innenraum IKM der Mittelkammer KM abgetrennt, falls die Elektrolysezelle E mindestens eine Mittelkammer KM umfasst.The interior I KK of the cathode chamber K K is separated by the partition W from the interior I KM of the middle chamber K M if the electrolytic cell E comprises at least one middle chamber K M .

Die Trennwand W umfasst die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F, und F kontaktiert dann den Innenraum IKK über die Oberfläche OKK und den Innenraum IKM über die Oberfläche OA/MK direkt.The partition W includes the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, and F then directly contacts the interior I KK via the surface O KK and the interior I KM via the surface O A/MK .

4.3.1.1.1 Trennwand W4.3.1.1.1 Partition W

Die Trennwand W umfasst die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F. Das Merkmal "Trennwand" bedeutet, dass die Trennwand W flüssigkeitsdicht ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die von der Trennwand umfasste alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F den Innenraum IKK und den Innenraum IKM bzw. den Innenraum IKK und den Innenraum IKA vollständig voneinander abtrennt, oder mehrere alkalikationenleitende Festelektrolytkeramiken umfasst, die z.B. lückenlos aneinander anschließen.The partition wall W includes the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F. The feature "partition wall" means that the partition wall W is liquid-tight. This means in particular that the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F enclosed by the partition wall completely separates the interior I KK and the interior I KM or the interior I KK and the interior I KA from one another, or comprises several alkali cation-conducting solid electrolyte ceramics which, for example, adjoin one another without gaps.

Jedenfalls existieren in der Trennwand W keine Lücken, durch welche wässrige Lösung, alkoholische Lösung, Alkohol oder Wasser von IKK in IAK bzw. von IKK in IMK oder umgekehrt fließen könnte.In any case, there are no gaps in the partition W through which aqueous solution, alcoholic solution, alcohol or water could flow from I KK to I AK or from I KK to I MK or vice versa.

"Direkt kontaktieren" bedeutet für die Anordnung der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramiken in der Trennwand W und in der Elektrolysezelle E sowie für die Oberflächen OKK und OA/MK , dass es einen gedachten Weg von der IKK in IAK bzw. von IKK in IMK gibt, der vollständig von IKK über OKK durch F zu OA/MK und schließlich in IAK bzw. IMK führt."Direct contact" means for the arrangement of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramics in the partition wall W and in the electrolytic cell E as well as for the surfaces O KK and O A/MK that there is an imaginary path from I KK to I AK or from I KK to I MK , which leads completely from I KK via O KK through F to O A/MK and finally in I AK or I MK .

Es ist bevorzugt, dass mindestens 1 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet werden und/oder, insbesondere und, mindestens 1 % der Oberfläche OKK von O gebildet werden.It is preferred that at least 1% of the surface O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 1% of the surface O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 10 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 10 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 10% of the surface area O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 10% of the surface area O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 25 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 25 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 25% of the surface area O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 25% of the surface area O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 40 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 40 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 40% of the surface area O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 40% of the surface area O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 50 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 50 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 50% of the surface O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 50% of the surface O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 60 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 60 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 60% of the surface O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 60% of the surface O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 70 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 70 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 70% of the surface area O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 70% of the surface area O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 80 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 80 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 80% of the surface area O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 80% of the surface area O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden mindestens 90 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, mindestens 90 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, at least 90% of the surface O A/MK is formed by O and/or, in particular and, at least 90% of the surface O KK is formed by O .

Noch bevorzugter werden 100 % der Oberfläche OA/MK von O gebildet und/oder, insbesondere und, 100 % der Oberfläche OKK von O gebildet.Even more preferably, 100% of the surface O A/MK is formed by O and/or, in particular and, 100% of the surface O KK is formed by O .

Dies ist vorteilhaft, da dadurch die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche von F, die am erfindungsgemäßen Verfahren [Schritte (iv-a) bzw. (iv-β)] teilnimmt, das heißt durch welche der lonenfluss bei der Elektrolyse stattfindet, besonders groß ist.This is advantageous because the surface of F treated according to the invention, which takes part in the method according to the invention [steps (iv-a) or (iv-β)], ie through which the ion flow takes place during the electrolysis, is particularly large.

4.3.1.1.2 Kathodische Elektrode EK 4.3.1.1.2 Cathodic electrode E K

Die Kathodenkammer KK umfasst einen Innenraum IKK , der wiederum eine kathodische Elektrode EK umfasst. Als solche kathodische Elektrode EK kommt jede dem Fachmann geläufige Elektrode in Frage, die unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens stabil ist. Solche sind insbesondere in WO 2014/008410 A1 , Absatz [025] oder DE 10360758 A1 , Absatz [030] beschrieben. Diese Elektrode EK kann aus der Gruppe bestehend aus Maschenwolle, dreidimensionale Matrixstruktur oder "Kugeln" ausgewählt sein. Die kathodische Elektrode EK umfasst insbesondere ein Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Nickel, Kupfer, Platin, platinierte Metalle, Palladium, auf Kohle geträgertes Palladium, Titan. Bevorzugt umfasst EK Nickel.The cathode chamber K K includes an interior space I KK , which in turn includes a cathodic electrode E K . Any electrode familiar to a person skilled in the art that is stable under the conditions of the method according to the invention can be used as such a cathodic electrode E K . Such are in particular in WO 2014/008410 A1 , paragraph [025] or DE 10360758 A1 , paragraph [030]. This electrode E K can be selected from the group consisting of mesh wool, three-dimensional matrix structure or "balls". The cathodic electrode E K comprises in particular a material which is selected from the group consisting of steel, nickel, copper, platinum, platinized metals, palladium, palladium supported on carbon, titanium. E K preferably comprises nickel.

4.3.1.1.3 Zulauf ZKK und Ablauf AKK 4.3.1.1.3 Inlet Z KK and outlet A KK

Die Kathodenkammer KK umfasst auch einen Zulauf ZKK und einen Ablauf AKK . Dies ermöglicht es, dem Innenraum IKK der Kathodenkammer KK Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Lösung L2 , zuzufügen und darin befindliche Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Lösung L1 , zu entfernen. Der Zulauf ZKK und der Ablauf AKK sind dabei so an der Kathodenkammer KK angebracht, dass die Flüssigkeit beim Durchströmen des Innenraums IKK der Kathodenkammer KK die kathodische Elektrode EK kontaktiert. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Ablauf AKK die Lösung L1 erhalten wird, wenn die Lösung L2 eines Alkalimetallalkoholats XOR im Alkohol ROH durch den Innenraum IKK der Kathodenkammer KK geleitet wird.The cathode chamber K K also includes an inlet Z KK and an outlet A KK . This makes it possible to add liquid, such as solution L 2 , to the inner space I KK of the cathode chamber K K and to remove liquid, such as solution L 1 , located therein. The inlet Z KK and the outlet A KK are attached to the cathode chamber K K that the liquid flowing through the interior I KK of the cathode chamber K K the cathodic Electrode E K contacted. This is the prerequisite for the solution L 1 being obtained at the outlet A KK when the process according to the invention is carried out when the solution L 2 of an alkali metal alcoholate XOR in the alcohol ROH is passed through the interior I KK of the cathode chamber K K .

Der Zulauf ZKK und der Ablauf AKK können nach dem Fachmann bekannten Verfahren an der Elektrolysezelle E angebracht werden, z.B. durch Bohrungen in der Außenwand WA und entsprechenden Anschlüssen (Ventilen), die die Ein- bzw. Ausleitung von Flüssigkeit vereinfachen.The inlet Z KK and the outlet A KK can be attached to the electrolytic cell E by methods known to those skilled in the art, for example through bores in the outer wall W A and corresponding connections (valves) that simplify the introduction and removal of liquid.

4.3.1.2 Anodenkammer KA 4.3.1.2 Anode chamber K A

Die Anodenkammer KA weist mindestens einen Zulauf ZKA , mindestens einen Ablauf AKA und einem Innenraum IKA , der eine anodische Elektrode EA umfasst, auf.The anode chamber K A has at least one inlet Z KA , at least one outlet A KA and an interior space I KA , which includes an anodic electrode E A .

Der Innenraum IKA der Anodenkammer KA ist, falls die Elektrolysezelle E eine Mittelkammer KM umfasst, durch eine Diffusionsbarriere D vom Innenraum IKM der Mittelkammer KM abgetrennt.The interior space I KA of the anode chamber K A is separated from the interior space I KM of the center chamber K M by a diffusion barrier D if the electrolytic cell E includes a central chamber K M .

Falls die Elektrolysezelle E keine Mittelkammer KM umfasst, ist der Innenraum IKA der Anodenkammer K durch die Trennwand W vom Innenraum IKK der Kathodenkammer KK abgetrennt.If the electrolytic cell E does not include a middle chamber K M , the interior space I KA of the anode chamber K is separated by the partition wall W from the interior space I KK of the cathode chamber K K .

4.3.1.2.1 Anodische Elektrode EA 4.3.1.2.1 Anodic Electrode E A

Die Anodenkammer KA umfasst einen Innenraum IKA , der wiederum eine anodische Elektrode EA umfasst. Als solche anodische Elektrode EA kommt jede dem Fachmann geläufige Elektrode in Frage, die unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung stabil ist. Solche sind insbesondere in WO 2014/008410 A1 , Absatz [024] oder DE 10360758 A1 , Absatz [031] beschrieben. Diese Elektrode EA kann aus einer Schicht bestehen oder aus mehreren planen, zueinander parallelen Schichten bestehen, die jeweils perforiert oder expandiert sein können. Die anodische Elektrode EA umfasst insbesondere ein Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rutheniumoxid, Iridiumoxid, Nickel, Kobalt, Nickelwolframat, Nickeltitanat, Edelmetalle wie insbesondere Platin, welches auf einem Träger wie Titan oder Kovar ® (einer Eisen/Nickel/Kobalt-Legierung, in denen die einzelnen Anteile bevorzugt wie folgt sind: 54 Massen-% Eisen, 29 Massen-% Nickel, 17 Massen-% Cobalt) geträgert ist. Weitere mögliche Anodenmaterialien sind insbesondere Edelstahl, Blei, Graphit, Wolframcarbid, Titandiborid. Bevorzugt umfasst die anodische Elektrode EA eine mit Rutheniumoxid/ Iridiumoxid beschichtete Titananode (RuO2 + IrO2 / Ti).The anode chamber K A includes an interior space I KA , which in turn includes an anodic electrode E A . Any electrode familiar to a person skilled in the art that is stable under the conditions of the method according to the third aspect of the invention can be used as such an anodic electrode E A . Such are in particular in WO 2014/008410 A1 , paragraph [024] or DE 10360758 A1 , paragraph [031]. This electrode E A can consist of one layer or of several planar, mutually parallel layers, each of which can be perforated or expanded. The anodic electrode E A comprises in particular a material which is selected from the group consisting of ruthenium oxide, iridium oxide, nickel, cobalt, nickel tungstate, nickel titanate, noble metals such as platinum in particular, which is deposited on a carrier such as titanium or Kovar® (an iron/nickel/ Cobalt alloy, in which the individual proportions are preferably as follows: 54% by mass iron, 29% by mass nickel, 17% by mass cobalt) is supported. Other possible anode materials are, in particular, stainless steel, lead, graphite, tungsten carbide, titanium diboride. The anodic electrode E A preferably comprises a titanium anode (RuO 2 +IrO 2 /Ti) coated with ruthenium oxide/iridium oxide.

4.3.1.2.2 Zulauf ZKA und Ablauf AKA 4.3.1.2.2 Inlet Z KA and outlet A KA

Die Anodenkammer KA umfasst auch einen Zulauf ZKA und einen Ablauf AKA . Dies ermöglicht es, dem Innenraum IKA der Anodenkammer KA Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Lösung L3 , zuzufügen und darin befindliche Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Lösung L4 , zu entfernen. Der Zulauf ZKA und der Ablauf AKA sind dabei so an der Anodenkammer KA angebracht, dass die Flüssigkeit beim Durchströmen des Innenraums IKA der Anodenkammer KA die anodische Elektrode EA kontaktiert. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Ablauf AKA die Lösung L4 erhalten wird, wenn die Lösung L3 eines Salzes S durch den Innenraum IKA der Anodenkammer KA geleitet wird.The anode chamber K A also includes an inlet Z KA and an outlet A KA . This makes it possible to add liquid, such as solution L 3 , to the interior space I KA of the anode chamber K A and to remove liquid, such as solution L 4 , located therein. The inlet Z KA and the outlet A KA are attached to the anode chamber K A in such a way that the liquid makes contact with the anodic electrode E A as it flows through the interior space I KA of the anode chamber K A . This is the prerequisite for the solution L 4 being obtained at the outlet A KA when the method according to the invention is carried out if the solution L 3 of a salt S is passed through the interior space I KA of the anode chamber KA .

Der Zulauf ZKA und der Ablauf AKA können nach dem Fachmann bekannten Verfahren an der Elektrolysezelle E angebracht werden, z.B. durch Bohrungen in der Außenwand WA und entsprechenden Anschlüssen (Ventilen), die die Ein- bzw. Ausleitung von Flüssigkeit vereinfachen. Der Zulauf ZKA kann in bestimmten Ausführungsformen, in denen die Elektrolysezelle E eine Mittelkammer KM umfasst, auch innerhalb der Elektrolysezelle liegen, beispielsweise als Perforation in der Diffusionsbarriere D.The inlet Z KA and the outlet A KA can be attached to the electrolytic cell E by methods known to those skilled in the art, eg through bores in the outer wall W A and corresponding connections (valves) that simplify the introduction and removal of liquid. In certain embodiments in which the electrolytic cell E comprises a central chamber K M , the inflow Z KA can also lie within the electrolytic cell, for example as a perforation in the diffusion barrier D .

4.3.1.3 Optionale Mittelkammer KM 4.3.1.3 Optional center chamber K M

Die Elektrolysezelle E weist bevorzugt eine Mittelkammer KM auf. Die optionale Mittelkammer KM liegt zwischen Kathodenkammer KK und Anodenkammer KA .The electrolytic cell E preferably has a central chamber K M . The optional middle chamber K M is located between the cathode chamber K K and the anode chamber K A .

Der Innenraum IKA der Anodenkammer KA ist, falls die Elektrolysezelle E eine Mittelkammer KM umfasst, durch eine Diffusionsbarriere D vom Innenraum IKM der Mittelkammer KM abgetrennt. AKM ist dann außerdem durch eine Verbindung VAM mit dem Zulauf ZKA verbunden, so dass durch die Verbindung VAM Flüssigkeit aus IKM in IKA geleitet werden kann.The interior space I KA of the anode chamber K A is separated from the interior space I KM of the center chamber K M by a diffusion barrier D if the electrolytic cell E includes a central chamber K M . A KM is then also connected to the inlet Z KA by a connection V AM , so that liquid can be conducted from I KM into I KA through the connection V AM .

4.3.1.3.1 Diffusionsbarriere D4.3.1.3.1 Diffusion barrier D

Der Innenraum IKM der optionalen Mittelkammer KM ist durch eine Diffusionsbarriere D vom Innenraum IKA derAnodenkammer KA abgetrennt und durch die Trennwand W vom Innenraum IKK der Kathodenkammer KK abgetrennt.The interior I KM of the optional central chamber K M is separated from the interior I KA of the anode chamber K A by a diffusion barrier D and from the interior I KK of the cathode chamber K K by the partition wall W.

Für die Diffusionsbarriere D kann jedes Material genutzt werden, welches unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens stabil ist und den Übergang von Protonen von der im Innenraum IKA derAnodenkammer KA befindlichen Flüssigkeit in Innenraum IKM der optionalen Mittelkammer KM verhindert oder verlangsamt.Any material which is stable under the conditions of the method according to the invention and which prevents or slows down the transfer of protons from the liquid in the interior I KA of the anode chamber K A to the interior I KM of the optional middle chamber K M can be used for the diffusion barrier D.

Als Diffusionsbarriere D wird insbesondere eine nicht ionenspezifische Trennwand oder eine für spezifische Ionen durchlässige Membran verwendet. Bevorzugt handelt es sich bei der Diffusionsbarriere D um eine nicht ionenspezifische Trennwand.In particular, a non-ion-specific dividing wall or a membrane permeable to specific ions is used as the diffusion barrier D. The diffusion barrier D is preferably a non-ion-specific partition.

Das Material der nicht ionenspezifischen Trennwand ist insbesondere aus der Gruppe bestehend aus Gewebe, wobei es sich insbesondere um textiles Gewebe oder Metallgewebe handelt, Glas, wobei es sich insbesondere um gesintertes Glas oder Glasfritten handelt, Keramik, insbesondere keramische Fritten, Membrandiaphragmas ausgewählt, und ist besonders bevorzugt ein textiles Gewebe oder Metallgewebe, besonders bevorzugt ein textiles Gewebe. Das textile Gewebe umfasst bevorzugt Kunststoff, bevorzugter einen Kunststoff ausgewählt aus PVC, PVC-C, Polyvinylether ("PVE"), Polytetrafluorethylen ("PTFE").The material of the non-ion-specific partition wall is in particular selected from the group consisting of fabric, in particular textile fabric or metal fabric, glass, in particular sintered glass or glass frits, ceramic, in particular ceramic frits, membrane diaphragms, and is selected particularly preferably a textile fabric or metal fabric, particularly preferably a textile fabric. The textile fabric preferably comprises plastic, more preferably a plastic selected from PVC, PVC-C, polyvinyl ether ("PVE"), polytetrafluoroethylene ("PTFE").

Handelt es sich bei der Diffusionsbarriere D um eine "für spezifische Ionen durchlässige Membran", so bedeutet dies erfindungsgemäß, dass die jeweilige Membran die Diffusion bestimmter Ionen durch sie hindurch gegenüber anderen Ionen begünstigt. Insbesondere sind damit Membranen gemeint, die die Diffusion durch sie hindurch von Ionen einer bestimmten Ladungsart gegenüber entgegengesetzt geladenen Ionen begünstigen. Noch bevorzugter begünstigen für spezifische Ionen durchlässige Membranen außerdem die Diffusion bestimmter Ionen mit einer Ladungsart gegenüber anderen Ionen derselben Ladungsart durch sie hindurch.If the diffusion barrier D is a “membrane that is permeable to specific ions”, this means according to the invention that the respective membrane favors the diffusion of certain ions through it compared to other ions. In particular, this means membranes that favor the diffusion through them of ions of a certain type of charge compared to oppositely charged ions. More preferably, specific ion permeable membranes also favor the diffusion of certain ions having one charge type through them over other ions of the same charge type.

Ist die Diffusionsbarriere D eine "für spezifische Ionen durchlässige Membran", handelt es sich insbesondere bei der Diffusionsbarriere D um eine anionenleitende Membran oder um eine kationenleitende Membran.If the diffusion barrier D is a “membrane permeable to specific ions”, the diffusion barrier D is in particular an anion-conducting membrane or a cation-conducting membrane.

Anionenleitende Membranen sind erfindungsgemäß solche, die selektiv Anionen, bevorzugt selektiv bestimmte Anionen leiten. In anderen Worten begünstigen sie die Diffusion von Anionen durch sie hindurch gegenüber der von Kationen, insbesondere gegenüber Protonen, noch bevorzugter begünstigen sie zusätzlich die Diffusion von bestimmten Anionen durch sie hindurch gegenüber der Diffusion anderer Anionen durch sie hindurch.According to the invention, anion-conducting membranes are those which selectively conduct anions, preferably selectively specific anions. In other words, they favor the diffusion of anions through them over that of cations, especially over protons, more preferably they additionally favor the diffusion of certain anions through them over the diffusion of other anions through them.

Kationenleitende Membranen sind erfindungsgemäß solche, die selektiv Kationen, bevorzugt selektiv bestimmte Kationen leiten. In anderen Worten begünstigen sie die Diffusion von Kationen durch sie hindurch gegenüber der von Anionen, noch bevorzugter begünstigen sie zusätzlich die Diffusion von bestimmten Kationen, durch sie hindurch gegenüber der Diffusion anderer Kationen durch sie hindurch, noch viel mehr bevorzugter von Kationen, bei denen es sich nicht um Protonen handelt, noch bevorzugter um Natriumkationen handelt, gegenüber Protonen.According to the invention, cation-conducting membranes are those which selectively conduct cations, preferably selectively specific cations. In other words, they favor the diffusion of cations through them over that of anions, more preferably they additionally favor the diffusion of certain cations through them over the diffusion of other cations through them, much more preferably cations where there is are not protons, more preferably sodium cations, over protons.

"Begünstigen die Diffusion bestimmter Ionen X gegenüber der Diffusion anderer Ionen Y" bedeutet insbesondere, dass der Diffusionskoeffizient (Einheit m2/s) der Ionenart X bei einer gegebenen Temperatur für die betreffende Membran um den Faktor 10, bevorzugt 100, bevorzugt 1000 höher ist als der Diffusionskoeffizient der Ionenart Y für die betreffende Membran."Favour the diffusion of certain ions X over the diffusion of other ions Y" means in particular that the diffusion coefficient (unit m 2 /s) of the ion species X at a given Temperature for the membrane in question by a factor of 10, preferably 100, preferably 1000 higher than the diffusion coefficient of the ionic species Y for the membrane in question.

Handelt es sich bei der Diffusionsbarriere D um eine "für spezifische Ionen durchlässige Membran", so ist es bevorzugt eine anionenleitende Membran, denn diese verhindert besonders gut die Diffusion von Protonen aus der Anodenkammer KA in die Mittelkammer KM .If the diffusion barrier D is a “membrane that is permeable to specific ions”, it is preferably an anion-conducting membrane because this prevents the diffusion of protons from the anode chamber K A into the middle chamber K M particularly well.

Als anionenleitende Membran wird insbesondere eine solche eingesetzt, die für die vom Salz S umfassten Anionen selektiv ist. Solche Membranen sind dem Fachmann bekannt und können von ihm eingesetzt werden.In particular, a membrane which is selective for the anions comprised by the salt S is used as the anion-conducting membrane. Such membranes are known to those skilled in the art and can be used by them.

Das Salz S ist bevorzugt ein Halogenid, Sulfat, Sulfit, Nitrat, Hydrogencarbonat oder Carbonat von X, noch bevorzugter ein Halogenid.The salt S is preferably a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X, more preferably a halide.

Halogenide sind Fluoride, Chloride, Bromide, Jodide. Das bevorzugteste Halogenid ist Chlorid.Halides are fluorides, chlorides, bromides, iodides. The most preferred halide is chloride.

Bevorzugt wird als anionenleitende Membran eine für Halogenide, bevorzugt Chlorid, selektive Membran eingesetzt.A membrane selective for halides, preferably chloride, is preferably used as the anion-conducting membrane.

Anionenleitende Membranen sind beispielsweise von M.A. Hickner, A.M. Herring, E.B. Coughlin, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics 2013, 51, 1727-1735 , von C.G. Arges, V. Ramani, P.N. Pintauro, Electrochemical Society Interface 2010, 19, 31-35 ,
in WO 2007/048712 A2 sowie auf Seite 181 des Lehrbuchs von Volkmar M. Schmidt Elektrochemische Verfahrenstechnik: Grundlagen, Reaktionstechnik, Prozessoptimierung, 1. Auflage (8. Oktober 2003 ) beschrieben.
Anion-conducting membranes are for example by MA Hickner, AM Herring, EB Coughlin, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics 2013, 51, 1727-1735 , by CG Arges, V Ramani, PN Pintauro, Electrochemical Society Interface 2010, 19, 31-35 ,
in WO 2007/048712 A2 as well as on Page 181 of the textbook by Volkmar M. Schmidt Electrochemical Process Engineering: Fundamentals, Reaction Engineering, Process Optimization, 1st edition (October 8, 2003 ) described.

Noch bevorzugter werden demnach als anionenleitende Membran organische Polymere, welche insbesondere aus Polyethylen, Polybenzimidazolen, Polyetherketonen, Polystyrol, Polypropylen oder fluorierten Membranen wie Polyperfluorethylen, bevorzugt Polystyrol, ausgewählt sind, eingesetzt, wobei diese kovalent gebunden funktionelle Gruppen ausgewählt aus -NH3 +, -NRH2 +, -NR3 +, =NR+;-PR3 +, wobei es sich bei R um Alkylgruppen mit bevorzugt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen handelt, oder andere kationische Gruppen aufweisen. Bevorzugt weisen sie kovalent gebundene funktionelle Gruppen, ausgewählt aus -NH3 +, -NRH2 +, -NR3 +, bevorzugter ausgewählt aus -NH3 +, -NR3 +, noch bevorzugter -NR3 +, auf.Organic polymers, which are selected in particular from polyethylene, polybenzimidazoles, polyetherketones, polystyrene, polypropylene or fluorinated membranes such as polyperfluoroethylene, preferably polystyrene, are therefore even more preferably used as anion-conducting membrane, with these covalently bonded functional groups selected from -NH 3 + , - NRH 2 + , -NR 3 + , =NR + ;-PR 3 + , where R is an alkyl group preferably having 1 to 20 carbon atoms, or other cationic groups. Preferably they have covalently bonded functional groups selected from -NH 3 + , -NRH 2 + , -NR 3 + , more preferably selected from -NH 3 + , -NR 3 + , even more preferably -NR 3 + .

Wenn die Diffusionsbarriere D eine kationenleitende Membran ist, handelt es sich insbesondere um eine Membran, die für die vom Salz S umfassten Kationen selektiv ist. Noch bevorzugter ist die Diffusionsbarriere D eine alkalikationenleitende Membran, noch mehr bevorzugter eine kaliumund/oder natriumionenleitende Membran, am bevorzugtesten eine natriumionenleitende Membran. Kationenleitende Membranen sind beispielsweise beschrieben auf Seite 181 des Lehrbuchs von Volkmar M. Schmidt Elektrochemische Verfahrenstechnik: Grundlagen, Reaktionstechnik, Prozessoptimierung, 1. Auflage (8. Oktober 2003 ).If the diffusion barrier D is a cation-conducting membrane, it is in particular a membrane that is selective for the cations comprised by the salt S. The diffusion barrier D is even more preferably an alkali cation-conducting membrane, even more preferably a potassium and/or sodium ion-conducting membrane, most preferably a sodium ion-conducting membrane. Cation-conducting membranes are described, for example, in Page 181 of the textbook by Volkmar M. Schmidt Electrochemical Process Engineering: Fundamentals, Reaction Engineering, Process Optimization, 1st edition (October 8, 2003 ).

Noch bevorzugter werden demnach als kationenleitende Membran organische Polymere, welche insbesondere aus Polyethylen, Polybenzimidazolen, Polyetherketonen, Polystyrol, Polypropylen oder fluorierten Membranen wie Polyperfluorethylen, bevorzugt Polystyrol, Polyperfluorethylen, ausgewählt sind, eingesetzt, wobei diese kovalent gebunden funktionelle Gruppen ausgewählt aus -SO3 -, -COO-, -PO3 2-, -PO2H-, bevorzugt -SO3 -, (beschrieben in DE 10 2010 062 804 A1 , US 4,831,146 ) tragen.Accordingly, organic polymers, which are selected in particular from polyethylene, polybenzimidazoles, polyetherketones, polystyrene, polypropylene or fluorinated membranes such as polyperfluoroethylene, preferably polystyrene, polyperfluoroethylene, are even more preferably used as the cation-conducting membrane, with these covalently bonded functional groups selected from -SO 3 - , -COO - , -PO 3 2- , -PO 2 H - , preferably -SO 3 - , (described in DE 10 2010 062 804 A1 , U.S. 4,831,146 ) carry.

Dies kann zum Beispiel ein sulfoniertes Polyperfluorethylen (Nafion ® mit CAS-Nummer: 31175-20-9) sein. Diese sind dem Fachmann beispielsweise aus der WO 2008/076327 A1 , Absatz [058], US 2010/0044242 A1 , Absatz [0042] oder der US 2016/ 0204459 A1 bekannt und unter dem Handelsnamen Nafion ®, Aciplex ® F, Flemion ®, Neosepta ®, Ultrex ®, PC-SK ® erwerblich. Neosepta®-Membranen sind beispielsweise beschrieben von S.A. Mareev, D.Yu. Butylskii, N.D. Pismenskaya, C. Larchet, L. Dammak, V.V. Nikonenko, Journal of Membrane Science 2018, 563, 768-776 .This can be, for example, a sulfonated polyperfluoroethylene ( Nafion® with CAS number: 31175-20-9). These are the expert, for example, from WO 2008/076327 A1 , paragraph [058], US 2010/0044242 A1 , paragraph [0042] or the U.S. 2016/0204459 A1 known and commercially available under the trade names Nafion® , Aciplex® F, Flemion® , Neosepta® , Ultrex® , PC- SK® . Neosepta ® membranes are described, for example, by SA Mareev, D.Yu. Butylskii, ND Pismenskaya, C Larchet, L Dammak, VV Nikonenko, Journal of Membrane Science 2018, 563, 768-776 .

Wird eine kationenleitende Membran als Diffusionsbarriere D eingesetzt, kann dies beispielsweise ein mit Sulfonsäuregruppen funktionalisiertes Polymer, insbesondere der folgenden Formel PNAFION, wobei n und m unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 106, bevorzugter eine ganze Zahl von 10 bis 105, noch bevorzugter eine ganze Zahl von 102 bis 104 ist, sein.

Figure imgb0001
If a cation-conducting membrane is used as the diffusion barrier D, this can be, for example, a polymer functionalized with sulfonic acid groups, in particular of the following formula P NAFION , where n and m independently of one another are an integer from 1 to 10 6 , more preferably an integer from 10 to 10 5 , more preferably is an integer from 10 2 to 10 4 .
Figure imgb0001

4.3.1.3.2 Zulauf ZKM und Ablauf AKM 4.3.1.3.2 Inlet Z KM and outlet A KM

Die optionale Mittelkammer KM umfasst auch einen Zulauf ZKM und einen Ablauf AKM . Dies ermöglicht es, dem Innenraum IKM der Mittelkammer KM Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Lösung L3 , zuzufügen, und darin befindliche Flüssigkeit, wie zum Beispiel die Lösung L3 , in die Anodenkammer KA zu überführen.The optional middle chamber K M also includes an inlet Z KM and an outlet A KM . This makes it possible to add liquid, such as solution L 3 , to the interior space I KM of the middle chamber K M , and to transfer liquid therein, such as solution L 3 , to the anode chamber K A .

Der Zulauf ZKM und der Ablauf AKM können nach dem Fachmann bekannten Verfahren an der Elektrolysezelle E angebracht werden, z.B. durch Bohrungen in der Außenwand WA und entsprechenden Anschlüssen (Ventilen), die die Ein- bzw. Ausleitung von Flüssigkeit vereinfachen. Der Ablauf AKM kann auch innerhalb der Elektrolysezelle liegen, beispielsweise als Perforation in der Diffusionsbarriere D. The inlet Z KM and the outlet A KM can be attached to the electrolytic cell E by methods known to those skilled in the art, for example through bores in the outer wall W A and corresponding connections (valves) that simplify the introduction and removal of liquid. The drain A KM can also be within the electrolytic cell, for example as a perforation in the diffusion barrier D.

4.3.1.3.3 Verbindung VAM 4.3.1.3.3 Connection V AM

In der Elektrolysezelle E ist der Ablauf AKM durch eine Verbindung VAM mit dem Zulauf ZKA so verbunden, dass durch die Verbindung VAM Flüssigkeit aus IKM in IKA geleitet werden kann,In the electrolytic cell E, the outlet A KM is connected to the inlet Z KA by a connection V AM in such a way that liquid can be conducted from I KM into I KA through the connection V AM ,

Die Verbindung VAM kann innerhalb der Elektrolysezelle E und/oder außerhalb der Elektrolysezelle E ausgebildet sein, und ist bevorzugt innerhalb der Elektrolysezelle ausgebildet.

  1. 1) Ist die Verbindung VAM innerhalb der Elektrolysezelle E ausgebildet, wird sie bevorzugt durch mindestens eine Perforation in der Diffusionsbarriere D gebildet. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann bevorzugt, wenn als Diffusionsbarriere D eine nicht ionenspezifische Trennwand, insbesondere ein Metallgewebe oder textiles Gewebe eingesetzt wird. Dieses fungiert als Diffusionsbarriere D und weist aufgrund der Webeigenschaften von vorneherein Perforationen und Lücken auf, die als Verbindung VAM fungieren.
  2. 2) Die folgend beschriebene Ausführungsform ist insbesondere dann bevorzugt, wenn als Diffusionsbarriere D eine für spezifische Ionen durchlässige Membran eingesetzt wird: In dieser Ausführungsform ist die Verbindung VAM außerhalb der Elektrolysezelle E ausgebildet, wobei sie bevorzugt durch eine außerhalb der Elektrolysezelle E verlaufende Verbindung von AKM und ZKA gebildet wird, insbesondere dadurch, dass vom Innenraum der Mittelkammer IKM ein Ablauf AKM , bevorzugt am Boden der Mittelkammer KM , wobei noch bevorzugter der Zulauf ZKM an der Oberseite OEM der Mittelkammer KM ist, gebildet wird, und ein Zulauf ZKA in den Innenraum IKA der Anodenkammer KA , bevorzugt am Boden der Anodenkammer KA , gebildet wird, und diese durch eine Leitung, beispielsweise ein Rohr oder ein Schlauch, der bevorzugt ein Material ausgewählt aus Gummi, Kunststoff umfasst, verbunden sind. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da der Ablauf AKA erfindungsgemäß an der Oberseite OEA der Anodenkammer KA ausgebildet.
The connection V AM can be formed inside the electrolytic cell E and/or outside the electrolytic cell E, and is preferably formed inside the electrolytic cell.
  1. 1) If the connection V AM is formed within the electrolytic cell E, it is preferably formed by at least one perforation in the diffusion barrier D. This embodiment is particularly preferred when a non-ion-specific dividing wall, in particular a metal fabric or textile fabric, is used as the diffusion barrier D. This acts as a diffusion barrier D and, due to the weaving properties, has perforations and gaps from the outset, which act as a connection V AM .
  2. 2) The embodiment described below is particularly preferred when a membrane permeable to specific ions is used as the diffusion barrier D: In this embodiment, the connection V AM is formed outside the electrolytic cell E, and it is preferably formed by a connection running outside of the electrolytic cell E A KM and Z KA is formed, in particular in that an outlet A KM is formed from the interior of the middle chamber I KM , preferably at the bottom of the middle chamber K M , with the inlet Z KM even more preferably being at the top O EM of the middle chamber K M and an inlet Z KA into the interior I KA of the anode chamber K A , preferably at the bottom of the anode chamber K A , is formed, and this through a line, for example a pipe or hose, which is preferably a material selected from rubber, plastic includes, are connected. This is particularly advantageous because the outlet A KA is formed according to the invention on the upper side O EA of the anode chamber K A .

"Ablauf AKM am Boden der Mittelkammer KM " bedeutet insbesondere, dass der Ablauf AKM so an der Elektrolysezelle E angebracht ist, dass die Lösung L3 die Mittelkammer KM gleichgerichtet mit der Schwerkraft verlässt."Outflow A KM at the bottom of the middle chamber K M " means in particular that the outflow A KM is attached to the electrolytic cell E in such a way that the solution L 3 leaves the middle chamber K M in the same direction as gravity.

"Zulauf ZKA am Boden der Anodenkammer KA " bedeutet insbesondere, dass der Zulauf ZKA so an der Elektrolysezelle E angebracht ist, dass die Lösung L3 in die Anodenkammer KA entgegen der Schwerkraft eintritt."Inlet Z KA at the bottom of the anode chamber K A " means in particular that the inlet Z KA is attached to the electrolytic cell E in such a way that the solution L 3 enters the anode chamber K A counter to the force of gravity.

"Zulauf ZKM an der Oberseite OEM der Mittelkammer KM " bedeutet insbesondere, dass der Zulauf ZKM so an der Elektrolysezelle E angebracht ist, dass die Lösung L3 in die Mittelkammer KM gleichgerichtet mit der Schwerkraft eintritt."Feed Z KM at the top O EM of the central chamber K M " means in particular that the feed Z KM is attached to the electrolytic cell E such that the solution L 3 enters the central chamber K M in the same direction as gravity.

"Ablauf AKA an der Oberseite OEA der Anodenkammer KA " bedeutet insbesondere, dass der Ablauf AKA so an der Elektrolysezelle E angebracht ist, dass die Lösung L4 die Anodenkammer KA entgegen der Schwerkraft verlässt."Outflow A KA on the top O EA of the anode chamber K A " means in particular that the outflow A KA is attached to the electrolytic cell E in such a way that the solution L 4 leaves the anode chamber K A against the force of gravity.

Diese Ausführungsform ist dabei besonders vorteilhaft und deshalb bevorzugt, wenn der Ablauf AKM durch den Boden der Mittelkammer KM , und der Zulauf ZKA durch den Boden der Anodenkammer KA , ausgebildet wird. Durch diese Anordnung ist es besonders einfach möglich, in der Anodenkammer KA gebildete Gase mit L4 aus der Anodenkammer KA abzuleiten, um diese dann weiter abzutrennen.This embodiment is particularly advantageous and therefore preferred if the outlet A KM is formed through the base of the central chamber K M and the inlet Z KA is formed through the base of the anode chamber K A . This arrangement makes it particularly easy to discharge gases formed in the anode chamber K A with L 4 from the anode chamber K A in order to then separate them further.

Wenn die Verbindung VAM außerhalb der Elektrolysezelle E ausgebildet ist, sind insbesondere ZKM und AKM an gegenüberliegenden Seiten der Außenwand WA der Mittelkammer KM angeordnet (also z.B. ZKM am Boden und AKM an der Oberseite OEM der Elektrolysezelle E oder umgekehrt) und ZKA und AKA an gegenüberliegenden Seiten der Außenwand WA der Anodenkammer KA angeordnet (also ZKA am Boden und AKA an der Oberseite OEA der Elektrolysezelle E), wie es insbesondere in Abbildung 3 A gezeigt ist. Durch diese Geometrie muss L3 die beiden Kammern KM und KA durchströmen. Dabei können ZKA und ZKM an derselben Seite der Elektrolysezelle E ausgebildet sein, wobei dann automatisch auch AKM und AKA an derselben Seite der Elektrolysezelle E ausgebildet sind. Alternativ können ZKA und ZKM an gegenüberliegenden Seiten der Elektrolysezelle E ausgebildet sein, wobei dann automatisch auch AKM und AKA an gegenüberliegenden Seiten der Elektrolysezelle E ausgebildet sind.
3) Wenn die Verbindung VAM innerhalb der Elektrolysezelle E ausgebildet ist, kann dies insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass eine Seite ("Seite A") der Elektrolysezelle E, bei der es sich um die Oberseite OE handelt, den Zulauf ZKM und den Ablauf AKA umfasst und die Diffusionsbarriere D ausgehend von dieser Seite ("Seite A") sich in die Elektrolysezelle E erstreckt, aber nicht ganz bis zur der der Seite A gegenüberliegenden Seite ("Seite B") der Elektrolysezelle E, bei der es dann sich um den Boden der Elektrolysezelle E handelt, reicht und dabei 50 % oder mehr der Höhe der Dreikammerzelle E, bevorzugter 60 % bis 99 % der Höhe der Dreikammerzelle E, noch bevorzugter 70 % bis 95 % der Höhe der Dreikammerzelle E, noch mehr bevorzugter 80 % bis 90 % der Höhe der Dreikammerzelle E, noch viel mehr bevorzugter 85 % der Höhe der Dreikammerzelle E durchspannt. Dadurch dass die Diffusionsbarriere D die Seite B der Dreikammerzelle E nicht berührt, entsteht so ein Spalt zwischen Diffusionsbarriere D und dem Behältnis BE auf Seite B der Dreikammerzelle E. Der Spalt ist dann die Verbindung VAM . Durch diese Geometrie muss L3 die beiden Kammern KM und KA vollständig durchströmen.
If the connection V AM is formed outside the electrolytic cell E, in particular Z KM and A KM are arranged on opposite sides of the outer wall W A of the central chamber K M (i.e. Z KM on the bottom and A KM on the top O EM of the electrolytic cell E or vice versa) and Z KA and A KA are arranged on opposite sides of the outer wall W A of the anode chamber K A (i.e. Z KA on the bottom and A KA on the top O EA of the electrolytic cell E), as is particularly the case in Figure 3A is shown. Due to this geometry , L 3 must flow through the two chambers K M and K A . In this case, Z KA and Z KM can be formed on the same side of the electrolytic cell E, with A KM and A KA then automatically also being formed on the same side of the electrolytic cell E. Alternatively, Z KA and Z KM can be formed on opposite sides of the electrolytic cell E, with A KM and A KA then automatically also being formed on opposite sides of the electrolytic cell E.
3) If the connection V AM is formed inside the electrolytic cell E, this can be ensured in particular by having one side ("side A") of the electrolytic cell E, which is the top O E , the inlet Z KM and comprises the outlet A KA and the diffusion barrier D extends from this side ("side A") into the electrolytic cell E, but not all the way to the side A opposite ("side B") of the electrolytic cell E, where it then it is the bottom of the electrolytic cell E, and it is 50% or more of the height of the three-chamber cell E, more preferably 60% to 99% of the height of the three-chamber cell E, even more preferably 70% to 95% of the height of the three-chamber cell E, even more preferably 80% to 90% of the height of the three-chamber cell E, even more preferably 85% of the height of the three-chamber cell E spans. The fact that the diffusion barrier D does not touch side B of the three-chamber cell E creates a gap between the diffusion barrier D and the container B E on side B of the three-chamber cell E. The gap is then the connection V AM . Due to this geometry , L 3 must flow completely through the two chambers K M and K A .

Diese Ausführungsformen gewährleisten am besten, dass am säureempfindlichen Festelektrolyten die wässrige Salzlösung L3 vorbeiströmt, bevor diese mit der anodischen Elektrode EA in Kontakt kommt, wodurch es zur Bildung von Säuren kommt.These embodiments best ensure that the aqueous salt solution L 3 flows past the acid-sensitive solid electrolyte before it comes into contact with the anodic electrode E A , as a result of which acids are formed.

"Boden der Elektrolysezelle E" ist erfindungsgemäß die Seite der Elektrolysezelle E, durch die eine Lösung (z.B. L3 bei AKM in Abbildung 3 A) gleichgerichtet mit der Schwerkraft aus der Elektrolysezelle E austritt bzw. die Seite der Elektrolysezelle E, durch die eine Lösung (z.B. L2 bei ZKK in Abbildungen 2 A, 3 A und 3 B und L3 bei AKA in Abbildungen 2 A, 2 B und 3 A) der Elektrolysezelle E entgegen der Schwerkraft zugeführt wird."Bottom of the electrolytic cell E" is, according to the invention, the side of the electrolytic cell E through which a solution (e.g. L 3 at A KM in Figure 3A) in the same direction as gravity exits the electrolytic cell E or the side of the electrolytic cell E through which a solution (e.g. L 2 at Z KK in Figures 2 A, 3 A and 3 B and L 3 at A KA in Figures 2 A, 2 B and 3 A) of the electrolytic cell E is fed against gravity.

"Oberseite OE der Elektrolysezelle E" ist erfindungsgemäß die Seite der Elektrolysezelle E, durch die eine Lösung (z.B. L4 bei AKA und L1 bei AKK in allen Abbildungen) entgegen der Schwerkraft aus der Elektrolysezelle E austritt bzw. die Seite der Elektrolysezelle E, durch die eine Lösung (z.B. L3 bei ZKM in Abbildungen 3 A und 3 B) der Elektrolysezelle E gleichgerichtet mit der Schwerkraft zugeführt wird.According to the invention, "top O E of the electrolytic cell E" is the side of the electrolytic cell E through which a solution (e.g. L 4 at A KA and L 1 at A KK in all figures) escapes from the electrolytic cell E against the force of gravity or the side of the Electrolytic cell E, through which a solution (eg L 3 at Z KM in Figures 3 A and 3 B) is fed to the electrolytic cell E in the same direction as gravity.

4.3.1.4 Anordnung der Trennwand W in der Elektrolysezelle E4.3.1.4 Arrangement of the partition wall W in the electrolytic cell E

Die Trennwand W ist in der Elektrolysezelle E so angeordnet, dass die von der Trennwand W umfasste alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F den Innenraum IKK über die Oberfläche OKK direkt kontaktiert.The dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that the solid electrolyte ceramic F, which conducts alkali cations and is enclosed by the dividing wall W, makes direct contact with the interior space I KK via the surface O KK .

Dies bedeutet, dass die Trennwand W in der Elektrolysezelle E so angeordnet ist, dass, wenn der Innenraum IKK mit Lösung L2 vollständig gefüllt ist, dass die Lösung L2 die Oberfläche OKK der von der Trennwand W umfassten alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F kontaktiert (also benetzt), so dass Ionen (z.B. Alkalimetallionen wie Natrium, Lithium) aus der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F, die von der Trennwand W umfasst wird, über die Oberfläche OKK in die Lösung L2 eintreten können.This means that the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that when the interior space I KK is completely filled with solution L 2 , the solution L 2 contacts the surface O KK of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F enclosed by the dividing wall W ( ie wetted), so that ions (eg alkali metal ions such as sodium, lithium) from the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which is surrounded by the partition W, can enter the solution L 2 via the surface O KK .

Zusätzlich ist die Trennwand W in den Ausführungsformen, in denen die Elektrolysezelle E keine Mittelkammer KM umfasst, so in der Elektrolysezelle E angeordnet, dass die von der Trennwand W umfasste alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F den Innenraum IKA über die Oberfläche OA/MK direkt kontaktiert.In addition, in the embodiments in which the electrolytic cell E does not include a central chamber K M , the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that the solid electrolyte ceramic F, which is included in the dividing wall W and which conducts alkali cations, makes direct contact with the interior space I KA via the surface O A/MK .

Dies bedeutet Folgendes: in den Ausführungsformen, in denen die Elektrolysezelle E keine Mittelkammer KM umfasst, grenzt die Trennwand W an den Innenraum IKA der Anodenkammer KA .This means the following: in the embodiments in which the electrolytic cell E does not include a central chamber K M , the partition wall W borders on the interior space I KA of the anode chamber K A .

In diesen Ausführungsformen ist die Trennwand W in der Elektrolysezelle E so angeordnet, dass, wenn der Innenraum IKA mit Lösung L3 vollständig gefüllt ist, die Lösung L3 dann die Oberfläche OA/MK der von der Trennwand W umfassten alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F kontaktiert (also benetzt), so dass Ionen (z.B. Alkalimetallionen wie Natrium, Lithium) aus der Lösung L3 in die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F, die von der Trennwand W umfasst wird, über die Oberfläche OA/MK eintreten können.In these embodiments, the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that when the interior I KA is completely filled with solution L 3 , the solution L 3 then covers the surface O A / MK of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F surrounded by the dividing wall W contacted (ie wetted), so that ions (eg alkali metal ions such as sodium, lithium) from the solution L 3 can enter the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which is covered by the partition W, via the surface O A / MK .

Zusätzlich ist die Trennwand W in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E mindestens eine Mittelkammer KM umfasst, so in der Elektrolysezelle E angeordnet, dass die von der Trennwand W umfasste alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F den Innenraum IKM über die Oberfläche OA/MK direkt kontaktiert.In addition, in cases where the electrolytic cell E comprises at least one central chamber K M , the partition W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that the solid electrolyte ceramic F, which conducts alkali cations, is contained in the partition W, the interior space I KM over the surface O A/MK directly contacted.

Dies bedeutet Folgendes: in den Ausführungsformen, in denen die Elektrolysezelle E mindestens eine Mittelkammer KM umfasst, grenzt die Trennwand W an den Innenraum IKM der Mittelkammer KM .This means the following: in the embodiments in which the electrolytic cell E comprises at least one central chamber K M , the partition wall W borders on the interior space I KM of the central chamber K M .

In diesen Ausführungsformen ist die Trennwand W in der Elektrolysezelle E so angeordnet, dass, wenn der Innenraum IKM mit Lösung L3 vollständig gefüllt ist, dass die Lösung L3 dann die Oberfläche OA/MK der von der Trennwand W umfassten alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F kontaktiert (also benetzt), so dass Ionen (z.B. Alkalimetallionen wie Natrium, Lithium) aus der Lösung L3 in die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F, die von der Trennwand W umfasst wird, über die Oberfläche OA/MK eintreten können.In these embodiments, the dividing wall W is arranged in the electrolytic cell E in such a way that when the interior space I KM is completely filled with solution L 3 , the solution L 3 then covers the surface O A/MK of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F surrounded by the dividing wall W contacted (ie wetted), so that ions (eg alkali metal ions such as sodium, lithium) from the solution L 3 can enter the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which is covered by the partition W, via the surface O A / MK .

4.4 Erfindungsgemäße Verfahrensschritte4.4 Process steps according to the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft in ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung L1 eines Alkalimetallalkoholats XOR im Alkohol ROH, wobei X ein Alkalimetallkation ist und R ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist. Das Verfahren wird in einer Elektrolysezelle E durchgeführt.The present invention relates to a process for preparing a solution L 1 of an alkali metal alkoxide XOR in the alcohol ROH, where X is an alkali metal cation and R is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms. The process is carried out in an electrolytic cell E.

Bevorzugt ist X aus der Gruppe bestehend aus Li+, K+, Na+, bevorzugter aus der Gruppe bestehend aus K+, Na+ ausgewählt. Am bevorzugtesten ist X = Na+.Preferably X is selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , more preferably from the group consisting of K + , Na + . Most preferably X = Na + .

R ist bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus n-Propyl, iso-Propyl, Ethyl, Methyl ausgewählt, bevorzugter aus der Gruppe bestehend aus Ethyl, Methyl ausgewählt. Am bevorzugtesten ist R Methyl.R is preferably selected from the group consisting of n-propyl, iso -propyl, ethyl, methyl, more preferably selected from the group consisting of ethyl, methyl. Most preferably R is methyl.

4.4.1 Verfahrensschritte in einer Elektrolysezelle E ohne Mittelkammer KM4.4.1 Process steps in an electrolytic cell E without a central chamber KM

In den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E keine Mittelkammer KM umfasst, werden die gleichzeitig ablaufenden Schritt (α1), (α2), (α3) durchgeführt.In the cases in which the electrolytic cell E does not include a middle chamber K M , the steps (α1), (α2), (α3) running simultaneously are carried out.

4.4.1.1 Schritt (α1)4.4.1.1 Step (α1)

Im Schritt (α1) wird eine Lösung L2 umfassend den Alkohol ROH, bevorzugt umfassend ein Alkalimetallalkoholat XOR und Alkohol ROH, durch IKK geleitet. In den Fällen, in denen OKK mindestens einen Teil von O umfasst, kontaktiert die Lösung L2 die Oberfläche O dabei direkt. Insbesondere kontaktiert die Lösung L2 dann die gesamte von OKK umfasste Oberfläche O direkt.In step (α1), a solution L 2 comprising the alcohol ROH, preferably comprising an alkali metal alkoxide XOR and alcohol ROH, is passed through I KK . In cases where O KK comprises at least part of O , the solution L 2 contacts the surface O directly. In particular, the solution L 2 then contacts the entire surface O encompassed by O KK directly.

Dies bedeutet, dass in den Fällen, in denen OKK die ganze Oberfläche O umfasst, L2 mindestens einen Teil der Oberfläche O , direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OKK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L2 mindestens einen Teil des von OKK umfassten Teils der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means that in the cases where O KK covers the whole surface O , L 2 directly contacts at least a part of the surface O , and in the cases where O KK covers only a part of the surface O , L 2 directly contacts at least part of the part of the surface O comprised by O KK .

Dies bedeutet bevorzugt, dass in den Fällen, in denen OKK die ganze Oberfläche O umfasst, L2 die ganze Oberfläche O direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OKK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L2 den gesamten von OKK umfassten Teil der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means preferably that in the cases where O KK covers the whole surface O , L 2 contacts the whole surface O directly, and in the cases where O KK covers only part of the surface O , L 2 directly contacts the entire part of the surface O encompassed by O KK .

Die Lösung L2 ist bevorzugt frei von Wasser. "Frei von Wasser" bedeutet erfindungsgemäß, dass das Gewicht des Wassers in der Lösung L2 bezogen auf das Gewichts des Alkohols ROH in der Lösung L2 (Massenverhältnis) ≤ 1 : 10, bevorzugter ≤ 1 : 20, noch bevorzugter ≤ 1 : 100, noch bevorzugter ≤ 0.5 : 100 ist.The solution L 2 is preferably free of water. According to the invention, “free of water” means that the weight of the water in the solution L 2 based on the weight of the alcohol ROH in the solution L 2 (mass ratio) is ≦1:10, more preferably ≦1:20, even more preferably ≦1:100 , more preferably ≤ 0.5:100.

Umfasst die Lösung L2 XOR, so liegt der Massenanteil von XOR in der Lösung L2, bezogen auf die gesamte Lösung L2, insbesondere bei > 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt bei 5 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter bei 10 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter bei 10 bis 15 Gew.-%, am bevorzugtesten bei 13 bis 14 Gew.-%, am allerbevorzugtesten bei 13 Gew.-%.If the solution L 2 comprises XOR, the mass fraction of XOR in the solution L 2 , based on the entire solution L 2 , is in particular >0 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, even more preferably at 10 to 20% by weight, more preferably at 10 to 15% by weight, most preferably at 13 to 14% by weight, most preferably at 13% by weight.

Umfasst die Lösung L2 XOR, so liegt in der Lösung L2 insbesondere das Massenverhältnis von XOR zu Alkohol ROH im Bereich 1 : 100 bis 1 : 5, bevorzugter im Bereich 1 : 25 bis 3 : 20, noch bevorzugter im Bereich 1 : 12 bis 1 : 8, noch bevorzugter bei 1 : 10.If the solution L 2 includes XOR, the mass ratio of XOR to alcohol ROH in the solution L 2 is in particular in the range from 1:100 to 1:5, more preferably in the range from 1:25 to 3:20, even more preferably in the range 1:12 to 1:8, more preferably at 1:10.

4.2.1.2 Schritt (α2)4.2.1.2 Step (α2)

In Schritt (α2) wird eine neutrale oder alkalische, wässrige Lösung L3 eines Salzes S umfassend X als Kation durch IKA geleitet. In den Fällen, in denen OA/MK mindestens einen Teil von O umfasst, kontaktiert die Lösung L3 die Oberfläche O dabei direkt. Insbesondere kontaktiert die Lösung L3 dann die gesamte von OA/MK umfasste Oberfläche O direkt.In step (α2), a neutral or alkaline, aqueous solution L 3 of a salt S comprising X as a cation is passed through I KA . In cases where O A/MK comprises at least part of O , the solution L 3 contacts the surface O directly. In particular, the solution L 3 then directly contacts the entire surface O encompassed by O A/MK .

Dies bedeutet, dass in den Fällen, in denen OA/MK die ganze Oberfläche O umfasst, L3 mindestens einen Teil der Oberfläche O , direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OA/MK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L3 mindestens einen Teil des von OA/MK umfassten Teils der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means that in the cases where O A/MK encompasses the whole surface O , L 3 contacts at least part of the surface O directly, and in the cases where O A/MK only comprises a portion of the surface O , L 3 directly contacts at least a portion of the portion of the surface O comprised by O A/MK .

Dies bedeutet bevorzugt, dass in den Fällen, in denen OA/MK die ganze Oberfläche O umfasst, L3 die ganze Oberfläche O direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OA/MK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L3 den gesamten von OA/MK umfassten Teil der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means preferably that in cases where O A/MK encompasses the whole surface O , L 3 contacts the whole surface O directly, and in cases where O A/MK only a part of the surface O comprises, L 3 directly contacts the entire part of the surface O comprised by O A/MK .

Das Salz S ist bevorzugt ein Halogenid, Sulfat, Sulfit, Nitrat, Hydrogencarbonat oder Carbonat von X, noch bevorzugter ein Halogenid.The salt S is preferably a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X, more preferably a halide.

Halogenide sind Fluoride, Chloride, Bromide, Jodide. Das bevorzugteste Halogenid ist Chlorid.Halides are fluorides, chlorides, bromides, iodides. The most preferred halide is chloride.

Der pH der wässrigen Lösung L3 ist dabei ≥ 7.0, bevorzugt im Bereich 7 bis 12, bevorzugter im Bereich 8 bis 11, noch bevorzugter 10 bis 11, am bevorzugtesten bei 10.5.The pH of the aqueous solution L 3 is ≧7.0, preferably in the range from 7 to 12, more preferably in the range from 8 to 11, even more preferably from 10 to 11, most preferably at 10.5.

Der Massenanteil des Salzes S in der Lösung L3 liegt dabei bevorzugt im Bereich > 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugter bei 5 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter bei 10 bis 20 Gew.-%, am bevorzugtesten bei 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Lösung L3 .The mass fraction of the salt S in the solution L 3 is preferably in the range > 0 to 20% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, even more preferably 10 to 20% by weight %, most preferably at 20% by weight, based on the total solution L 3 .

4.2.1.3 Schritt (α3)4.2.1.3 step (α3)

Im Schritt (α3) wird dann eine Spannung zwischen EA und EK angelegt.In step (α3), a voltage is then applied between E A and E K .

Dadurch kommt es zu einem Stromtransport von der Ladungsquelle zur Anode, zu einem Ladungstransport über Ionen zur Kathode und schließlich zu einem Stromtransport zurück zur Ladungsquelle. Die Ladungsquelle ist dem Fachmann bekannt und ist typischerweise ein Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und über Spannungsumwandler bestimmte Spannungen erzeugen kann.This leads to a current transport from the charge source to the anode, to a charge transport via ions to the cathode and finally to a current transport back to the charge source. The charge source is known to those skilled in the art and is typically a rectifier that converts alternating current into direct current and can generate certain voltages via voltage converters.

Dies hat wiederum folgende Konsequenzen:

  • am Ablauf AKK wird die Lösung L1 erhalten, wobei die Konzentration von XOR in L1 höher ist als in L2,
  • am Ablauf AKA wird eine wässrige Lösung L4 von S erhalten, wobei die Konzentration von S in L4 geringer ist als in L3 .
This in turn has the following consequences:
  • at the outlet A KK the solution L 1 is obtained, the concentration of XOR in L 1 being higher than in L 2 ,
  • at the outlet A KA an aqueous solution L 4 of S is obtained, the concentration of S in L 4 being lower than in L 3 .

Im Schritt (α3) des Verfahrens wird insbesondere eine solche Spannung angelegt, dass so ein Strom fließt, so dass die Stromdichte (= Verhältnis des Stroms, der zur Elektrolysezelle fließt, zur Fläche des Festelektrolyten, die den im Innenraum IKA befindlichen Anolyten kontaktiert) im Bereich von 10 bis 8000 A/ m2 liegt, bevorzugter im Bereich von 100 bis 2000 A/ m2 liegt, noch bevorzugter im Bereich von 300 bis 800 A/ m2, noch bevorzugter bei 494 A/ m2 liegt. Dies kann vom Fachmann standardmäßig bestimmt werden. Die Fläche des Festelektrolyten, die den im Innenraum IKA befindlichen Anolyten kontaktiert beträgt insbesondere 0.00001 bis 10 m2, bevorzugt 0.0001 bis 2.5 m2, bevorzugter 0.0002 bis 0.15 m2, noch bevorzugter 2.83 cm2.In step (α3) of the method, such a voltage is applied in particular that a current flows such that the current density (= ratio of the current flowing to the electrolytic cell to the Area of the solid electrolyte that contacts the anolyte in the interior I KA ) is in the range from 10 to 8000 A/m 2 , more preferably in the range from 100 to 2000 A/m 2 , even more preferably in the range from 300 to 800 A/m 2 , more preferably 494 A/m 2 . This can be determined by a person skilled in the art by default. The area of the solid electrolyte that contacts the anolyte in the interior I KA is in particular 0.00001 to 10 m 2 , preferably 0.0001 to 2.5 m 2 , more preferably 0.0002 to 0.15 m 2 , even more preferably 2.83 cm 2 .

Es ist bevorzugt, dass sowohl OA/MK als auch OKK einen Teil der Oberfläche O umfassen. Der Schritt (α3) des Verfahrens wird dann noch bevorzugter durchgeführt, wenn der Innenraum IKA mindestens so weit mit L3 beladen ist und der Innenraum IKK mit L2 mindestens so weit beladen ist, dass L3 und L2, die von der Trennwand W umfasste Oberfläche O der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F direkt kontaktieren. Dies ist bevorzugt, da dadurch die durch die Behandlung in Schritt (ii) erhaltene Oberfläche O innerhalb beider Oberflächen OA/MK und OKK am Elektrolyseprozess teilnimmt und die vorteilhaften Eigenschaften der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F, die sich in einer Erhöhung der Leitfähigkeit und dadurch eine Zunahme der Stromstärke bei gleicher Spannung niederschlagen, besonders positiv auswirken.It is preferred that both O A/MK and O KK comprise part of the surface O . Step (α3) of the method is then even more preferably carried out if the interior space I KA is at least loaded with L 3 and the interior space I KK is loaded with L 2 at least to the extent that L 3 and L 2 Partition W covered surface O of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F contact directly. This is preferred because the surface O obtained by the treatment in step (ii) takes part within both surfaces O A / MK and O KK in the electrolysis process and the advantageous properties of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which result in an increase in conductivity and thereby reflect an increase in current at the same voltage, have a particularly positive effect.

Die Tatsache, dass in Schritt (a3) ein Ladungstransport zwischen EA und EK stattfindet, impliziert, dass IKK und IKA gleichzeitig mit L2 bzw. L3 so beladen sind, dass sie die Elektroden EA und EK so weit bedecken, dass der Stromkreislauf geschlossen ist.The fact that charge transport takes place between E A and E K in step (a3) implies that I KK and I KA are loaded simultaneously with L 2 and L 3 , respectively, in such a way that they extend the electrodes E A and E K so far cover that the circuit is closed.

Das ist insbesondere dann der Fall, wenn kontinuierlich ein Flüssigkeitsstrom von L3 durch IKA und ein Flüssigkeitsstrom von L2 durch IKK geleitet wird und der Flüssigkeitsstrom von L3 die Elektrode EA und der Flüssigkeitsstrom von L2 die Elektrode EK mindestens teilweise, bevorzugt vollständig bedeckt.This is particularly the case when a liquid flow is continuously passed from L 3 through I KA and a liquid flow from L 2 through I KK and the liquid flow from L 3 passes the electrode E A and the liquid flow from L 2 passes the electrode E K at least partially , preferably completely covered.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, also Schritt (α1) und Schritt (α2) kontinuierlich durchgeführt und dabei gemäß Schritt (α3) Spannung angelegt.In a further preferred embodiment, the method is carried out continuously, ie step (α1) and step (α2) are carried out continuously and voltage is applied in accordance with step (α3).

Nach Durchführung des Schrittes (α3) wird am Ablauf AKK die Lösung L1 erhalten, wobei die Konzentration von XOR in L1 höher ist als in L2 . Wenn L2 schon XOR umfasste, ist die Konzentration von XOR in L1 bevorzugt um das 1.01 bis 2.2-fache, bevorzugter um das 1.04 bis 1.8-fache, noch bevorzugter um das 1.077 bis 1.4-fache, noch mehr bevorzugter um das 1.077 bis 1.08-fache höher als in L2, am bevorzugtesten um das 1.077-fache höher als in L2, wobei noch bevorzugter dabei der Massenanteil von XOR in L1 und in L2 im Bereich 10 bis 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugter 13 bis 14 Gew.-% liegt.After step (α3) has been carried out, the solution L 1 is obtained at the outlet A KK , the concentration of XOR in L 1 being higher than in L 2 . If L 2 already comprised XOR, the concentration of XOR in L 1 is preferably 1.01 to 2.2 fold, more preferably 1.04 to 1.8 fold, even more preferably 1077 to 1.4 fold, even more preferably 1077 to 1077 fold 1.08-fold higher than in L 2 , most preferably 1,077-fold higher than in L 2 , more preferably with the mass fraction of XOR in L 1 and in L 2 being in the range 10 to 20% by weight, even more preferably 13 to 14% by weight.

Am Ablauf AKA wird eine wässrige Lösung L4 von S erhalten, wobei die Konzentration von S in L4 geringer ist als in L3 .At outlet A KA an aqueous solution L 4 of S is obtained, the concentration of S in L 4 being lower than in L 3 .

Die Konzentration des Kations X in der wässrigen Lösung L3 liegt bevorzugt im Bereich 3.5 bis 5 mol/l, bevorzugter 4 mol/l. Die Konzentration des Kations X in der wässrigen Lösung L4 ist bevorzugter 0.5 mol/l geringer als jene der jeweils eingesetzten wässrigen Lösung L3 .The concentration of the cation X in the aqueous solution L 3 is preferably in the range from 3.5 to 5 mol/l, more preferably 4 mol/l. The concentration of the cation X in the aqueous solution L 4 is more preferably 0.5 mol/l lower than that of the aqueous solution L 3 used in each case.

Insbesondere werden die Schritte (α1) bis (α3) des Verfahrens bei einer Temperatur von 20 °C bis 70 °C, bevorzugt 35 °C bis 65 °C, bevorzugter 35 °C bis 60 °C, noch bevorzugter 35 °C bis 50 °C und einem Druck von 0.5 bar bis 1.5 bar, bevorzugt 0.9 bar bis 1.1 bar, bevorzugter 1.0 bar durchgeführt.In particular, steps (α1) to (α3) of the process are carried out at a temperature of 20°C to 70°C, preferably 35°C to 65°C, more preferably 35°C to 60°C, even more preferably 35°C to 50 °C and a pressure of 0.5 bar to 1.5 bar, preferably 0.9 bar to 1.1 bar, more preferably 1.0 bar.

Bei der Durchführung der Schritte (α1) bis (α3) des Verfahrens entsteht im Innenraum IKK der Kathodenkammer KK typischerweise Wasserstoff, der über den Ablauf AKK aus der Zelle zusammen mit der Lösung L1 abgeführt werden kann. Die Mischung aus Wasserstoff und Lösung L1 kann dann in einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Fachmann bekannten Verfahren aufgetrennt werden. Im Innenraum IKA der Anodenkammer KA , wenn es sich bei der eingesetzten Alkalimetallverbindung um ein Halogenid, insbesondere Chlorid handelt, kann Chlor oder ein anderes Halogengas entstehen, welches über den Ablauf AKK aus der Zelle zusammen mit der Lösung L4 abgeführt werden kann. Daneben kann auch Sauerstoff oder/und Kohlendioxid entstehen, was ebenso abgeführt werden kann. Die Mischung aus Chlor, Sauerstoff und/oder CO2 und Lösung L4 kann dann in einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Fachmann bekannten Verfahren aufgetrennt werden. Genauso kann dann nach Abtrennung der Gase Chlor, Sauerstoff und/oder CO2 von der Lösung L4 diese nach dem Fachmann bekannten Verfahren voneinander abgetrennt werden.When carrying out steps (α1) to (α3) of the method, hydrogen is typically produced in the interior I KK of the cathode chamber K K , which hydrogen can be removed from the cell via the outlet A KK together with the solution L 1 . In a particular embodiment of the present invention, the mixture of hydrogen and solution L 1 can then be separated by methods known to those skilled in the art. In the interior I KA of the anode chamber K A , if the alkali metal compound used is a halide, in particular chloride, chlorine or another halogen gas can form, which can be removed from the cell via the outlet A KK together with the solution L 4 . In addition, oxygen and/or carbon dioxide can also be formed, which can also be removed. In a particular embodiment of the present invention, the mixture of chlorine, oxygen and/or CO 2 and solution L 4 can then be separated by methods known to those skilled in the art. Likewise, after the gases chlorine, oxygen and/or CO 2 have been separated from the solution L 4 , these can be separated from one another by methods known to those skilled in the art.

4.4.2 Verfahrensschritte in einer Elektrolysezelle E mit Mittelkammer4.4.2 Process steps in an electrolytic cell E with a central chamber KK MM

In den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E mindestens eine Mittelkammer KM umfasst, werden die gleichzeitig ablaufenden Schritte (β1), (β2), (β3) durchgeführt.In cases in which the electrolytic cell E comprises at least one central chamber K M , steps (β1), (β2), (β3) are carried out simultaneously.

Es ist bevorzugt, dass die Elektrolysezelle E mindestens eine Mittelkammer KM umfasst, und dann die gleichzeitig ablaufenden Schritte (β1), (β2), (β3) durchgeführt werden.It is preferred that the electrolytic cell E comprises at least one middle chamber K M , and then the steps (β1), (β2), (β3) running simultaneously are carried out.

4.4.2.1 Schritt (β1)4.4.2.1 Step (β1)

Im Schritt (β1) wird eine Lösung L2 umfassend den Alkohol ROH, bevorzugt umfassend ein Alkalimetallalkoholat XOR und Alkohol ROH, durch IKK geleitet. In den Fällen, in denen OKK mindestens einen Teil von O umfasst, kontaktiert die Lösung L2 die Oberfläche O dabei direkt. Insbesondere kontaktiert die Lösung L2 dann die gesamte von OKK umfasste Oberfläche O direkt.In step (β1), a solution L 2 comprising the alcohol ROH, preferably comprising an alkali metal alkoxide XOR and alcohol ROH, is passed through I KK . In cases where O KK comprises at least part of O , the solution L 2 contacts the surface O directly. In particular, the solution L 2 then contacts the entire surface O encompassed by O KK directly.

Dies bedeutet, dass in den Fällen, in denen OKK die ganze Oberfläche O umfasst, L2 mindestens einen Teil der Oberfläche O , direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OKK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L2 mindestens einen Teil des von OKK umfassten Teils der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means that in the cases where O KK covers the whole surface O , L 2 directly contacts at least part of the surface O , and in the cases where O KK only part of the Surface O includes, L 2 at least a part of the part of the surface O KK covered by O contacted directly.

Dies bedeutet bevorzugt, dass in den Fällen, in denen OKK die ganze Oberfläche O umfasst, L2 die ganze Oberfläche O direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OKK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L2 den gesamten von OKK umfassten Teil der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means preferably that in the cases where O KK covers the whole surface O , L 2 contacts the whole surface O directly, and in the cases where O KK covers only part of the surface O , L 2 directly contacts the entire part of the surface O encompassed by O KK .

Die Lösung L2 ist bevorzugt frei von Wasser. "Frei von Wasser" bedeutet erfindungsgemäß, dass das Gewicht des Wassers in der Lösung L2 bezogen auf das Gewichts des Alkohols ROH in der Lösung L2 (Massenverhältnis) ≤ 1 : 10, bevorzugter ≤ 1 : 20, noch bevorzugter ≤ 1 : 100, noch bevorzugter ≤ 0.5 : 100 ist.The solution L 2 is preferably free of water. According to the invention, “free of water” means that the weight of the water in the solution L 2 based on the weight of the alcohol ROH in the solution L 2 (mass ratio) is ≦1:10, more preferably ≦1:20, even more preferably ≦1:100 , more preferably ≤ 0.5:100.

Umfasst die Lösung L2 XOR, so liegt der Massenanteil von XOR in der Lösung L2, bezogen auf die gesamte Lösung L2, insbesondere bei > 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt bei 5 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter bei 10 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter bei 10 bis 15 Gew.-%, am bevorzugtesten bei 13 bis 14 Gew.-%, am allerbevorzugtesten bei 13 Gew.-%.If the solution L 2 comprises XOR, the mass fraction of XOR in the solution L 2 , based on the entire solution L 2 , is in particular >0 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, even more preferably at 10 to 20% by weight, more preferably at 10 to 15% by weight, most preferably at 13 to 14% by weight, most preferably at 13% by weight.

Umfasst die Lösung L2 XOR, so liegt in der Lösung L2 insbesondere das Massenverhältnis von XOR zu Alkohol ROH im Bereich 1 : 100 bis 1 : 5, bevorzugter im Bereich 1 : 25 bis 3 : 20, noch bevorzugter im Bereich 1 : 12 bis 1 : 8, noch bevorzugter bei 1 : 10.If the solution L 2 includes XOR, the mass ratio of XOR to alcohol ROH in the solution L 2 is in particular in the range from 1:100 to 1:5, more preferably in the range from 1:25 to 3:20, even more preferably in the range 1:12 to 1:8, more preferably at 1:10.

4.4.2.2 Schritt (β2)4.4.2.2 Step (β2)

In Schritt (β2) wird eine neutrale oder alkalische, wässrige Lösung L3 eines Salzes S umfassend X als Kation durch IKM, dann über VAM, dann durch IKA geleitet. In den Fällen, in denen OA/MK mindestens einen Teil von O umfasst, kontaktiert die Lösung L3 die Oberfläche O dabei direkt. Insbesondere kontaktiert die Lösung L3 dann die gesamte von OA/MK umfasste Oberfläche O direkt.In step (β2), a neutral or alkaline aqueous solution L 3 of a salt S comprising X as a cation is passed through I KM , then over V AM , then through I KA . In cases where O A/MK comprises at least part of O , the solution L 3 contacts the surface O directly. In particular, the solution L 3 then directly contacts the entire surface O encompassed by O A/MK .

Dies bedeutet, dass in den Fällen, in denen OA/MK die ganze Oberfläche O umfasst, L3 mindestens einen Teil der Oberfläche O , direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OA/MK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L3 mindestens einen Teil des von OA/MK umfassten Teils der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means that in cases where O A/MK encompasses the whole surface O , L 3 directly contacts at least part of the surface O , and in cases where O A/MK only part of the surface O , L 3 directly contacts at least part of the part of the surface O comprised by O A/MK .

Dies bedeutet bevorzugt, dass in den Fällen, in denen OA/MK die ganze Oberfläche O umfasst, L3 die ganze Oberfläche O direkt kontaktiert, und in den Fällen, in denen OA/MK nur einen Teil der Oberfläche O umfasst, L3 den gesamten von OA/MK umfassten Teil der Oberfläche O direkt kontaktiert.This means preferably that in cases where O A/MK encompasses the whole surface O , L 3 contacts the whole surface O directly, and in cases where O A/MK only a part of the surface O comprises, L 3 directly contacts the entire part of the surface O comprised by O A/MK .

Das Salz S ist bevorzugt ein Halogenid, Sulfat, Sulfit, Nitrat, Hydrogencarbonat oder Carbonat von X, noch bevorzugter ein Halogenid.The salt S is preferably a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X, more preferably a halide.

Halogenide sind Fluoride, Chloride, Bromide, Jodide. Das bevorzugteste Halogenid ist Chlorid.Halides are fluorides, chlorides, bromides, iodides. The most preferred halide is chloride.

Der pH der wässrigen Lösung L3 ist dabei ≥ 7.0, bevorzugt im Bereich 7 bis 12, bevorzugter im Bereich 8 bis 11, noch bevorzugter 10 bis 11, am bevorzugtesten bei 10.5.The pH of the aqueous solution L 3 is ≧7.0, preferably in the range from 7 to 12, more preferably in the range from 8 to 11, even more preferably from 10 to 11, most preferably at 10.5.

Der Massenanteil des Salzes S in der Lösung L3 liegt dabei bevorzugt im Bereich > 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugter bei 5 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter bei 10 bis 20 Gew.-%, am bevorzugtesten bei 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Lösung L3 .The mass fraction of the salt S in the solution L 3 is preferably in the range > 0 to 20% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, even more preferably 10 to 20% by weight %, most preferably at 20% by weight, based on the total solution L 3 .

4.4.2.3 Schritt (β3)4.4.2.3 Step (β3)

Im Schritt (β3) wird dann eine Spannung zwischen EA und EK angelegt.In step (β3), a voltage is then applied between E A and E K .

Dadurch kommt es zu einem Stromtransport von der Ladungsquelle zur Anode, zu einem Ladungstransport über Ionen zur Kathode und schließlich zu einem Stromtransport zurück zur Ladungsquelle. Die Ladungsquelle ist dem Fachmann bekannt und ist typischerweise ein Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und über Spannungsumwandler bestimmte Spannungen erzeugen kann.This leads to a current transport from the charge source to the anode, to a charge transport via ions to the cathode and finally to a current transport back to the charge source. The charge source is known to those skilled in the art and is typically a rectifier that converts alternating current into direct current and can generate certain voltages via voltage converters.

Dies hat wiederum folgende Konsequenzen:

  • am Ablauf AKK wird die Lösung L1 erhalten, wobei die Konzentration von XOR in L1 höher ist als in L2,
  • am Ablauf AKA wird eine wässrige Lösung L4 von S erhalten, wobei die Konzentration von S in L4 geringer ist als in L3 .
This in turn has the following consequences:
  • at the outlet A KK the solution L 1 is obtained, the concentration of XOR in L 1 being higher than in L 2 ,
  • at the outlet A KA an aqueous solution L 4 of S is obtained, the concentration of S in L 4 being lower than in L 3 .

Im Schritt (β3) des Verfahrens wird insbesondere eine solche Spannung angelegt, dass so ein Strom fließt, so dass die Stromdichte (= Verhältnis des Stroms, der zur Elektrolysezelle fließt, zur Fläche des Festelektrolyten, die den im Innenraum IKM befindlichen Anolyten kontaktiert) im Bereich von 10 bis 8000 A/ m2 liegt, bevorzugter im Bereich von 100 bis 2000 A/ m2 liegt, noch bevorzugter im Bereich von 300 bis 800 A/ m2, noch bevorzugter bei 494 A/ m2 liegt. Dies kann vom Fachmann standardmäßig bestimmt werden. Die Fläche des Festelektrolyten, die den im Innenraum IKM der Mittelkammer KM befindlichen Anolyten kontaktiert beträgt insbesondere 0.00001 bis 10 m2, bevorzugt 0.0001 bis 2.5 m2, bevorzugter 0.0002 bis 0.15 m2, noch bevorzugter 2.83 cm2.In step (β3) of the method, such a voltage is applied in particular that a current flows such that the current density (= ratio of the current flowing to the electrolytic cell to the area of the solid electrolyte that contacts the anolyte I KM located in the interior) is in the range of 10 to 8000 A/m 2 , more preferably in the range of 100 to 2000 A/m 2 , even more preferably in the range of 300 to 800 A/m 2 , even more preferably 494 A/m 2 . This can be determined by a person skilled in the art by default. The area of the solid electrolyte that contacts the anolyte in the interior I KM of the middle chamber K M is in particular 0.00001 to 10 m 2 , preferably 0.0001 to 2.5 m 2 , more preferably 0.0002 to 0.15 m 2 , even more preferably 2.83 cm 2 .

Es ist bevorzugt, dass sowohl OA/MK als auch OKK einen Teil der Oberfläche O umfassen. Der Schritt (β3) des Verfahrens wird dann noch bevorzugter durchgeführt, wenn der Innenraum IKM mindestens so weit mit L3 beladen ist und der Innenraum IKK mit L2 mindestens so weit beladen ist, dass L3 und L2, die von der Trennwand W umfasste Oberfläche O der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F direkt kontaktieren. Dies ist bevorzugt, da dadurch die durch die Behandlung in Schritt (ii) erhaltene Oberfläche O innerhalb beider Oberflächen OA/MK und OKK am Elektrolyseprozess teilnimmt und die vorteilhaften Eigenschaften der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F, die sich in einer Erhöhung der Leitfähigkeit und dadurch eine Zunahme der Stromstärke bei gleicher Spannung niederschlagen, besonders positiv auswirken.It is preferred that both O A/MK and O KK comprise part of the surface O . Step (β3) of the method is then even more preferably carried out when the interior space I KM is at least loaded with L 3 and the interior space I KK is loaded with L 2 at least to the extent that L 3 and L 2 Partition W covered surface O of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F contact directly. This is preferred because the surface O obtained by the treatment in step (ii) takes part within both surfaces O A / MK and O KK in the electrolysis process and the advantageous properties of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F, which result in an increase in conductivity and thereby reflect an increase in current at the same voltage, have a particularly positive effect.

Die Tatsache, dass in Schritt (β3) ein Ladungstransport zwischen EA und EK stattfindet, impliziert, dass IKK, IKM und IKA gleichzeitig mit L2 bzw. L3 so beladen sind, dass sie die Elektroden EA und EK so weit bedecken, dass der Stromkreislauf geschlossen ist.The fact that charge transport takes place between E A and E K in step (β3) implies that I KK , I KM and I KA are simultaneously charged with L 2 and L 3 , respectively, in such a way that they connect the electrodes E A and E Cover K so far that the circuit is closed.

Das ist insbesondere dann der Fall, wenn kontinuierlich ein Flüssigkeitsstrom von L3 durch IKM, VAM und IKA und ein Flüssigkeitsstrom von L2 durch IKK geleitet wird und der Flüssigkeitsstrom von L3 die Elektrode EA und der Flüssigkeitsstrom von L2 die Elektrode EK mindestens teilweise, bevorzugt vollständig bedeckt.This is particularly the case when a liquid stream is continuously passed from L 3 through I KM , V AM and I KA and a liquid stream from L 2 through I KK and the liquid stream from L 3 passes the electrode E A and the liquid stream from L 2 the electrode E K at least partially, preferably completely covered.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, also Schritt (β1) und Schritt (β2) kontinuierlich durchgeführt und dabei gemäß Schritt (β3) Spannung angelegt.In a further preferred embodiment, the process is carried out continuously, ie step (β1) and step (β2) are carried out continuously and voltage is applied in accordance with step (β3).

Nach Durchführung des Schrittes (β3) wird am Ablauf AKK die Lösung L1 erhalten, wobei die Konzentration von XOR in L1 höher ist als in L2 . Wenn L2 schon XOR umfasste, ist die Konzentration von XOR in L1 bevorzugt um das 1.01 bis 2.2-fache, bevorzugter um das 1.04 bis 1.8-fache, noch bevorzugter um das 1.077 bis 1.4-fache, noch mehr bevorzugter um das 1.077 bis 1.08-fache höher als in L2, am bevorzugtesten um das 1.077-fache höher als in L2, wobei noch bevorzugter dabei der Massenanteil von XOR in L1 und in L2 im Bereich 10 bis 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugter 13 bis 14 Gew.-% liegt.After step (β3) has been carried out, the solution L 1 is obtained at the outlet A KK , the concentration of XOR in L 1 being higher than in L 2 . If L 2 already comprised XOR, the concentration of XOR in L 1 is preferably 1.01 to 2.2 fold, more preferably 1.04 to 1.8 fold, even more preferably 1077 to 1.4 fold, even more preferably 1077 to 1077 fold 1.08-fold higher than in L 2 , most preferably 1,077-fold higher than in L 2 , more preferably with the mass fraction of XOR in L 1 and in L 2 being in the range 10 to 20% by weight, even more preferably 13 to 14% by weight.

Am Ablauf AKA wird eine wässrige Lösung L4 von S erhalten, wobei die Konzentration von S in L4 geringer ist als in L3 .At outlet A KA an aqueous solution L 4 of S is obtained, the concentration of S in L 4 being lower than in L 3 .

Die Konzentration des Kations X in der wässrigen Lösung L3 liegt bevorzugt im Bereich 3.5 bis 5 mol/l, bevorzugter 4 mol/l. Die Konzentration des Kations X in der wässrigen Lösung L4 ist bevorzugter 0.5 mol/l geringer als jene der jeweils eingesetzten wässrigen Lösung L3 . Insbesondere werden die Schritte (β1) bis (β3) des Verfahrens bei einer Temperatur von 20 °C bis 70 °C, bevorzugt 35 °C bis 65 °C, bevorzugter 35 °C bis 60 °C, noch bevorzugter 35 °C bis 50 °C und einem Druck von 0.5 bar bis 1.5 bar, bevorzugt 0.9 bar bis 1.1 bar, bevorzugter 1.0 bar durchgeführt.The concentration of the cation X in the aqueous solution L 3 is preferably in the range from 3.5 to 5 mol/l, more preferably 4 mol/l. The concentration of the cation X in the aqueous solution L 4 is more preferably 0.5 mol/l lower than that of the aqueous solution L 3 used in each case. In particular, steps (β1) to (β3) of the process are carried out at a temperature of 20°C to 70°C, preferably 35°C to 65°C, more preferably 35°C to 60°C, even more preferably 35°C to 50 °C and a pressure of 0.5 bar to 1.5 bar, preferably 0.9 bar to 1.1 bar, more preferably 1.0 bar.

Bei der Durchführung der Schritte (β1) bis (β3) des Verfahrens entsteht im Innenraum IKK der Kathodenkammer KK typischerweise Wasserstoff, der über den Ablauf AKK aus der Zelle zusammen mit der Lösung L1 abgeführt werden kann. Die Mischung aus Wasserstoff und Lösung L1 kann dann in einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Fachmann bekannten Verfahren aufgetrennt werden. Im Innenraum IKA der Anodenkammer KA , wenn es sich bei der eingesetzten Alkalimetallverbindung um ein Halogenid, insbesondere Chlorid handelt, kann Chlor oder ein anderes Halogengas entstehen, welches über den Ablauf AKK aus der Zelle zusammen mit der Lösung L4 abgeführt werden kann. Daneben kann auch Sauerstoff oder/und Kohlendioxid entstehen, was ebenso abgeführt werden kann. Die Mischung aus Chlor, Sauerstoff und/oder CO2 und Lösung L4 kann dann in einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Fachmann bekannten Verfahren aufgetrennt werden. Genauso kann dann nach Abtrennung der Gase Chlor, Sauerstoff und/oder CO2 von der Lösung L4 diese nach dem Fachmann bekannten Verfahren voneinander abgetrennt werden.When carrying out steps (β1) to (β3) of the method, hydrogen is typically produced in the interior I KK of the cathode chamber K K , which hydrogen can be discharged from the cell together with the solution L 1 via the outlet A KK . In a particular embodiment of the present invention, the mixture of hydrogen and solution L 1 can then be separated by methods known to those skilled in the art. In the interior I KA of the anode chamber K A , if the alkali metal compound used is a halide, in particular chloride, chlorine or another halogen gas can form, which can be removed from the cell via the outlet A KK together with the solution L 4 . In addition, oxygen and/or carbon dioxide can also be formed, which can also be removed. In a particular embodiment of the present invention, the mixture of chlorine, oxygen and/or CO 2 and solution L 4 can then be separated by methods known to those skilled in the art. Likewise, after the gases chlorine, oxygen and/or CO 2 have been separated from the solution L 4 , these can be separated from one another by methods known to those skilled in the art.

4.4.2.4 Zusätzliche Vorteile der Schritte (β1) bis (β3)4.4.2.4 Additional advantages of steps (β1) to (β3)

Diese Durchführung der Schritte (β1) bis (β3) bringen noch weitere überraschende Vorteile, die im Lichte des Standes der Technik nicht zu erwarten waren. Durch die Schritte (β1) bis (β3) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der säurelabile Feststoffelektrolyt vor Korrosion geschützt, ohne dass dabei wie im Stand der Technik Alkoholatlösung aus dem Kathodenraum als Pufferlösung geopfert werden muss. Damit sind diese Verfahrensschritte effizienter als die inCarrying out steps (β1) to (β3) brings other surprising advantages which were not to be expected in the light of the prior art. Steps (β1) to (β3) of the method according to the invention protect the acid-labile solid electrolyte from corrosion without having to sacrifice alcoholate solution from the cathode space as a buffer solution, as in the prior art. These process steps are therefore more efficient than those in

WO 2008/076327 A1 beschriebene Vorgehensweise, in der die Produktlösung für die Mittelkammer verwendet wird, was den Gesamtumsatz schmälert. WO 2008/076327 A1 described procedure in which the product solution is used for the middle chamber, which reduces the overall turnover.

5. Beispiele5. Examples 5.1 Vergleichsbeispiel 15.1 Comparative example 1

Natriummethylat (NM) wurde über einen kathodischen Prozess hergestellt, wobei in der Anodenkammer 20 Gew.-%-ige NaCl-Lösung (in Wasser) und in der Kathodenkammer 10 Gew.-%-ige methanolische NM-Lösung zugeführt werden. Dabei bestand die Elektrolysezelle aus drei Kammern, wie in Abbildung 3 A gezeigt.Sodium methylate (NM) was produced via a cathodic process, with 20% by weight NaCl solution (in water) being fed into the anode chamber and 10% by weight methanolic NM solution being fed into the cathode chamber. The electrolytic cell consisted of three chambers, as in Figure 3A shown.

Die Verbindung zwischen Mittel- und Anodenkammer wurde durch einen Schlauch, der am Boden der Elektrolysezelle angebracht war, hergestellt. Die Anodenkammer und mittlere Kammer waren durch eine 33 cm2 Kationenaustauschermembran (Asahi Kasei, Sulfonsäuregruppen auf Polymer) getrennt. Kathoden und Mittelkammer waren durch eine Keramik vom Typ NaSICON mit einer Fläche von 33 cm2 getrennt. Die Keramik hatte eine chemische Zusammensetzung der Formel Na3.4Zr2.0Si2.4P0.6O12.The connection between the middle and anode chamber was made by a hose that was attached to the bottom of the electrolytic cell. The anode compartment and middle compartment were separated by a 33 cm 2 cation exchange membrane (Asahi Kasei, sulfonic acid groups on polymer). The cathodes and middle chamber were separated by a ceramic of the NaSICON type with an area of 33 cm 2 . The ceramic had a chemical composition of the formula Na 3.4 Zr 2.0 Si 2.4 P 0.6 O 12 .

Die im Vergleichsbeispiel 1 verwendete NaSICON-Keramik wurde vor Anordnung in der Zelle zusammen mit einer weiteren, gleich dimensionierten, Keramik aus demselben Block geschnitten.Before being placed in the cell, the NaSICON ceramic used in Comparative Example 1 was cut from the same block together with another ceramic of the same dimensions.

Der Anolyt wurde durch die mittlere Kammer in die Anodenkammer überführt. Die Durchflussrate des Anolyten betrug 1 l/h, jene des Katholyten betrug 1 l/h. Die Temperatur betrug 60 °C.The anolyte was transferred to the anode compartment through the middle compartment. The flow rate of the anolyte was 1 l/h, that of the catholyte was 1 l/h. The temperature was 60°C.

Die Spannung wurde in einem Bereich von 0 bis 8 V verändert und die Stromstärke dabei aufgezeichnet.The voltage was changed in a range from 0 to 8 V and the current was recorded.

Es wurde außerdem beobachtet, dass sich in der Mittelkammer über längere Zeit ein pH-Gradient ausbildete, was auf die Wanderung der Ionen zu den Elektroden im Zuge der Elektrolyse und die Ausbreitung der an der Anode in Folgereaktionen gebildeten Protonen zurückzuführen ist. Diese lokale Erhöhung des pH-Wertes ist unerwünscht, da er den Festelektrolyten angreifen kann und gerade bei sehr langen Laufzeiten zur Korrosion und Bruch des Festelektrolyten führen kann.It was also observed that a pH gradient formed in the middle chamber over a longer period of time, which can be attributed to the migration of the ions to the electrodes in the course of the electrolysis and the propagation of the protons formed at the anode in subsequent reactions. This local increase in the pH value is undesirable since it can attack the solid electrolyte and can lead to corrosion and breakage of the solid electrolyte, especially over very long running times.

5.2 Vergleichsbeispiel 25.2 Comparative example 2

Das Vergleichsbeispiel 1 wird mit einer Zweikammerzelle umfassend nur eine Anoden- und eine Kathodenkammer, wobei die Anodenkammer durch die Keramik vom Typ NaSICON von der Kathodenkammer getrennt ist, wiederholt. Die Anordnung entspricht der in Abbildung 2 A gezeigten. Somit enthält diese Elektrolysezelle keine Mittelkammer.Comparative example 1 is repeated with a two-chamber cell comprising only an anode and a cathode chamber, the anode chamber being separated from the cathode chamber by the ceramic of the NaSICON type. The arrangement corresponds to that in Figure 2 A shown. Thus, this electrolytic cell does not contain a center chamber.

Dies schlägt sich in einer noch schnelleren Korrosion der Keramik im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 nieder, was zu einem schnelleren Anstieg der Spannungskurve führt, wenn die Elektrolyse bei konstanter Stromstärke über eine definierte Zeit betrieben werden soll.This is reflected in even more rapid corrosion of the ceramic compared to Comparative Example 1, which leads to a faster increase in the voltage curve if the electrolysis is to be operated at a constant current intensity over a defined time.

5.3 Erfindungsgemäßes Beispiel 15.3 Example 1 according to the invention

Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt.Comparative example 1 is repeated.

Dazu wird die andere NaSICON-Keramik, die aus demselben Block wie die in Vergleichsbeispiel 1 verwendete geschnitten wurde, einem Ätzverfahren wie folgt unterzogen:
Die Keramik wird zunächst in 2 M H2SO4 bei 60 °C für 2 Stunden eingelegt. Dabei wird die Lösung mithilfe eines Rührers leicht durchmischt. Anschließend wird die Platte mit Wasser abgespült und in ein NaOH-Bad (20 Gew.-%) eingelegt.
To do this, the other NaSICON ceramic cut from the same block as that used in Comparative Example 1 is subjected to an etching process as follows:
The ceramic is first placed in 2 MH 2 SO 4 at 60° C. for 2 hours. The solution is gently mixed with a stirrer. The plate is then rinsed with water and placed in an NaOH bath (20% by weight).

Alternativ kann die Keramik auch direkt in die Elektrolysezelle eingebaut werden, welche dann mit NaOH als Anolyten für 4 h betrieben wird.Alternatively, the ceramic can also be built directly into the electrolytic cell, which is then operated with NaOH as the anolyte for 4 hours.

Die massenbezogene spezifische Oberfläche der NaSICON-Keramik vergrößert sich dabei um den Faktor ~ 200.The mass-related specific surface of the NaSICON ceramic increases by a factor of ~ 200.

Danach wird das Elektrolyseverfahren gemäß Vergleichsbeispiel 1 wiederholt, wobei die Oberflächen, die sich an der Keramik ausbilden, die Innenräume der Kathoden- und Mittelkammer kontaktieren.Thereafter, the electrolysis process of Comparative Example 1 is repeated, with the surfaces formed on the ceramic contacting the interiors of the cathode and center chambers.

Es wird festgestellt, dass bei gleicher Stromstärke wie in Vergleichsbeispiel 1 über die Dauer der Elektrolyse eine signifikant geringere Spannung angelegt werden muss.It is found that with the same current intensity as in Comparative Example 1, a significantly lower voltage has to be applied over the duration of the electrolysis.

5.4 Erfindungsgemäßes Beispiel 25.4 Example 2 according to the invention

Vergleichsbeispiel 2 wird wiederholt, wobei eine Elektrolysezelle verwendet wird, in der die entsprechend dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 behandelte Festelektrolytkeramik eingesetzt wird. Auch hier ist eine gegenüber dem Vergleichsbeispiel 2 signifikant verringerte Spannung bei gleicher Stromstärke nötig.Comparative example 2 is repeated using an electrolytic cell in which the solid electrolyte ceramic treated in accordance with example 1 according to the invention is used. Here, too, a voltage that is significantly lower than that in comparative example 2 is required for the same current intensity.

5.5 Ergebnis5.5 Outcome

Durch das Ätzen der NaSICON-Keramik und die Exposition der sich durch die Behandlung ergebenen Oberflächen an den Innenräumen der Anodenkammer bzw. Mittelkammer und der Kathodenkammer erhöht sich überraschend die Leitfähigkeit des Festelektrolyten.The etching of the NaSICON ceramic and the exposure of the surfaces resulting from the treatment on the interior spaces of the anode chamber or middle chamber and the cathode chamber surprisingly increase the conductivity of the solid electrolyte.

Durch die Verwendung der Dreikammerzelle im erfindungsgemäßen Verfahren wird außerdem die Korrosion des Festelektrolyten verhindert, wobei gleichzeitig kein Alkalimetallalkoholatprodukt für die Mittelkammer geopfert werden muss und die Spannung konstant gehalten wird. Diese Vorteile, die schon aus dem Vergleich der beiden Vergleichsbeispiele 1 und 2 ersichtlich sind, unterstreichen den überraschenden Effekt des Einsatzes der Elektrolysezelle umfassend mindestens eine Mittelkammer in dem erfindungsgemäßen Verfahren.The use of the three-chamber cell in the method of the invention also prevents corrosion of the solid electrolyte while at the same time not sacrificing an alkali metal alkoxide product for the center chamber and keeping the voltage constant. These advantages, which can already be seen from the comparison of the two comparative examples 1 and 2, underline the surprising effect of using the electrolytic cell comprising at least one middle chamber in the process according to the invention.

6. Referenzzeichen in den Abbildungen6. Reference marks in the figures

Komponentecomponent Abkürzungabbreviation Referenzzeichen in AbbildungenReference marks in figures Elektrolysezelleelectrolytic cell EE <1><1> Anodenkammeranode chamber KA K A <11><11> ZulaufIntake ZKA Z KA <110><110> AblaufSequence AKA A KA <111><111> Innenrauminner space IKA I KA <112><112> anodische Elektrodeanodic electrode EA E A <113><113> Kathodenkammercathode chamber KK K K <12><12> ZulaufIntake ZKK Z KK <120><120> AblaufSequence AKK A KK <121><121> Innenrauminner space IKK I KK <122><122> kathodische Elektrodecathodic electrode EK E K <123><123> Mittelkammercenter chamber KM K M <13><13> ZulaufIntake ZKM Z KM <130><130> AblaufSequence AKM AKM <131><131> Innenrauminner space IKM I KM <132><132> Diffusionsbarrierediffusion barrier DD <14><14> VerbindungConnection VAM VAM <15><15> Trennwandpartition wall WW <16><16> Festelektrolytkeramik nach dem Schritt (ii)Solid electrolyte ceramic after step (ii) Ff <18><18> abgestäubte Teilchen der Festelektrolytkeramik F atomized particles of the solid electrolyte ceramic F <185><185> Oberfläche von F surface of F OF O F <180><180> Teilbereich von OF , der in der Elektrolysezelle E den Innenraum IKM der Mittelkammer KM bzw. den Innenraum IKA der Anodenkammer KA direkt kontaktiertSection of O F which in the electrolytic cell E directly contacts the interior I KM of the middle chamber K M or the interior I KA of the anode chamber K A OA/MK OA/MK <181><181> Teilbereich von OF , der in der Elektrolysezelle E den Innenraum IKK der Kathodenkammer KK direkt kontaktiertSection of O F that contacts the interior I KK of the cathode chamber K K in the electrolytic cell E directly OKK O KK <182><182> Teilbereich von OF , der sich durch Ätzen in Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens ausbildet; durch diesen Teilbereich unterscheidet sich OF von OF' Portion of O F formed by etching in step (ii) of the method according to the invention; O F differs from O F' through this sub-area O O <183><183> Festelektrolytkeramik vor dem Schritt (ii)solid electrolyte ceramic before step (ii) F'F' <19><19> Oberfläche von F' surface of F' OF' O F' <190><190> Teilbereich von OF' Part of O F' <191><191> Teilbereich von OF' Part of O F' <192><192> Alkalimetallalkoholats XOR im Alkohol ROHAlkali metal alkoxide XOR in alcohol ROH L1 L1 <21><21> Lösung umfassend den Alkohol ROHSolution comprising the alcohol ROH L2 L2 <22><22> neutrale oder alkalische, wässrige Lösung eines Salzes S umfassend X als Kationneutral or alkaline, aqueous solution of a salt S comprising X as a cation L3 L3 <23><23> wässrige Lösung von S, wobei [S] L4 < [S] L3 .aqueous solution of S, where [ S ] L4 < [ S ] L3 . L4 L4 <24><24> Ätzmittelcaustic ÄÄ <30><30> Düsejet <40><40> Außenwandouter wall WA WA <80><80> Prozesskammer für ÄtzbehandlungProcess chamber for etching treatment <90><90>

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung einer Lösung L1 <21> eines Alkalimetallalkoholats XOR im Alkohol ROH in einer Elektrolysezelle E <1>, wobei X ein Alkalimetallkation ist und R ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist,
umfassend die folgenden Schritte: (i) eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F' <19> mit der Oberfläche OF' <190> wird bereitgestellt; (ii) ein Teil der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' <19> wird durch Ätzen der Oberfläche OF' <190> mit einem Ätzmittel Ä <30> abgetragen, wodurch eine alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F <18> mit der Oberfläche OF <180> erhalten wird, wobei sich die Oberfläche OF <180> in mindestens einem Teilbereich O <183> von der Oberfläche OF' <190> unterscheidet,
und wobei die Oberfläche OF <180> die Oberflächen OA/MK <181> und OKK <182> umfasst, wobei OA/MK <181> und/oder OKK <182> mindestens einen Teil von O <183> umfassen,
(iii) und die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F <18> in einer Elektrolysezelle E <1>, die mindestens eine Anodenkammer KA <11>, mindestens eine Kathodenkammer KK <12> und gegebenenfalls mindestens eine dazwischen liegende Mittelkammer KM <13> umfasst,
wobei die mindestens eine Anodenkammer KA <11> - mindestens einen Zulauf ZKA <110>, - mindestens einen Ablauf AKA <111>, - und einen Innenraum IKA <112> mit einer anodischen Elektrode EA <113> umfasst, wobei die mindestens eine Kathodenkammer KK <12> - mindestens einen Zulauf ZKK <120>, - mindestens einen Ablauf AKK <121>, - und einen Innenraum IKK <122> mit einer kathodischen Elektrode EK <123> umfasst, und wobei in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E <1> mindestens eine Mittelkammer KM <13> umfasst, diese - mindestens einen Zulauf ZKM <130>, - mindestens einen Ablauf AKM <131>, - und einen Innenraum IKM <132> umfasst,
und wobei dann IKA <112> und IKM <132> durch eine Diffusionsbarriere D <14> voneinander abgetrennt sind, und AKM <131> durch eine Verbindung VAM <15> mit dem Zulauf ZKA <110> verbunden ist, so dass durch die Verbindung VAM <15> Flüssigkeit aus IKM <132> in IKA <112> geleitet werden kann,
so angeordnet wird, dass in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E <1> keine Mittelkammer KM <13> umfasst, IKA <112> und IKK <122> durch eine Trennwand W <16> umfassend die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F <18> voneinander abgetrennt sind, wobei F <18> den Innenraum IKK <122> über die Oberfläche OKK <182> und den Innenraum IKA <112> über die Oberfläche OA/MK <181> direkt kontaktiert, in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E <1> mindestens eine Mittelkammer KM <13> umfasst, IKK <122> und IKM <132> durch eine Trennwand W <16> umfassend die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F <18> voneinander abgetrennt sind, wobei F <18> den Innenraum IKK <122> über die Oberfläche OKK <182> und den Innenraum IKM <132> über die Oberfläche OA/MK <181> direkt kontaktiert, (iv-α) und dann in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E <1> keine Mittelkammer KM <13> umfasst, die folgenden, gleichzeitig ablaufenden Schritte (α1), (α2), (α3) durchgeführt werden: (α1) eine Lösung L2 <22> umfassend den Alkohol ROH wird durch IKK <122> geleitet, wobei, wenn OKK <182> mindestens einen Teil von O <183> umfasst, die Lösung L2 <22> die Oberfläche O <183> direkt kontaktiert, (α2) eine neutrale oder alkalische, wässrige Lösung L3 <23> eines Salzes S umfassend X als Kation wird durch IKA <112> geleitet, wobei, wenn OA/MK <181> mindestens einen Teil von O <183> umfasst, die Lösung L3 <23> die Oberfläche O <183> direkt kontaktiert, (α3) zwischen EA <113> und EK <123> wird Spannung angelegt, (iv-β) und in den Fällen, in denen die Elektrolysezelle E <1> mindestens eine Mittelkammer KM <13> umfasst, die folgenden, gleichzeitig ablaufenden Schritte (β1), (β2), (β3) durchgeführt werden: (β1) eine Lösung L2 <22> umfassend den Alkohol ROH wird durch IKK <122> geleitet, wobei, wenn OKK <182> mindestens einen Teil von O <183> umfasst, die Lösung L2 <22> die Oberfläche O <183> direkt kontaktiert, (β2) eine neutrale oder alkalische, wässrige Lösung L3 <23> eines Salzes S umfassend X als Kation wird durch IKM <132>, dann über VAM <15>, dann durch IKA <112> geleitet, wobei, wenn OA/MK <181> mindestens einen Teil von O <183> umfasst, die Lösung L3 <23> die Oberfläche O <183> direkt kontaktiert, (β3) zwischen EA <113> und EK <123> wird Spannung angelegt, wodurch am Ablauf AKK <121> die Lösung L1 <21> erhalten wird, wobei die Konzentration von XOR in L1 <21> höher ist als in L2 <22>,
und wodurch am Ablauf AKA <111> eine wässrige Lösung L4 <24> von S erhalten wird, wobei die Konzentration von S in L4 <24> geringer ist als in L3 <23>.
Process for preparing a solution L 1 <21> of an alkali metal alkoxide XOR in the alcohol ROH in an electrolytic cell E <1>, where X is an alkali metal cation and R is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms,
comprising the following steps: (i) an alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' <19> with the surface O F' <190> is provided; (ii) a part of the alkali cation conductive solid electrolyte ceramic F' <19> is removed by etching the surface O F' <190> with an etchant λ <30>, thereby obtaining an alkali cation conductive solid electrolyte ceramic F <18> with the surface O F <180> where the surface O F <180> differs from the surface O F' <190> in at least one partial area O <183>,
and wherein the surface O F <180> comprises the surfaces O A/MK <181> and O KK <182>, where O A/MK <181> and/or O KK <182> at least a portion of O <183 > include
(iii) and the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F <18> in an electrolytic cell E <1>, which comprises at least one anode chamber K A <11>, at least one cathode chamber K K <12> and optionally at least one intermediate chamber K M <13> ,
wherein the at least one anode chamber K A <11> - at least one inlet Z KA <110>, - at least one sequence A KA <111>, - and an interior space I KA <112> with an anodic electrode E A <113>, wherein the at least one cathode chamber K K <12> - at least one inlet Z KK <120>, - at least one sequence A KK <121>, - and an interior space I KK <122> with a cathodic electrode E K <123>, and where in the cases where the electrolytic cell E <1> comprises at least one central chamber K M <13>, this - at least one inlet Z KM <130>, - at least one sequence A KM <131>, - and an interior space I KM <132> includes,
and in which case I KA <112> and I KM <132> are separated from one another by a diffusion barrier D <14>, and A KM <131> is connected to the inlet Z KA <110> by a connection V AM <15>, so that liquid can be conducted from I KM <132> to I KA <112> through the connection V AM <15>,
is arranged so that in cases where the electrolytic cell E <1> does not include a middle chamber K M <13>, I KA <112> and I KK <122> are separated from one another by a partition wall W <16> comprising the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F <18> , where F <18> directly contacts the interior I KK <122> via the surface O KK <182> and the interior I KA <112> via the surface O A/MK <181>, in cases where the electrolytic cell E <1> comprises at least one central chamber K M <13>, I KK <122> and I KM <132> are separated from one another by a partition wall W <16> comprising the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F <18> where F <18> directly contacts the interior I KK <122> via the surface O KK <182> and the interior I KM <132> via the surface O A/MK <181>, (iv-α) and then, in cases where the electrolytic cell E <1> does not include a central chamber K M <13>, the following steps (α1), (α2), (α3) are carried out simultaneously: (α1) a solution L 2 <22> comprising the alcohol ROH is passed through I KK <122>, whereby if O KK <182> comprises at least part of O <183>, the solution L 2 <22> die surface O <183> directly contacts, (α2) a neutral or alkaline aqueous solution L 3 <23> of a salt S comprising X as a cation is passed through I KA <112>, where if O A/MK <181> at least a part of O <183> the solution L 3 <23> directly contacts the surface O <183>, (α3) voltage is applied between E A <113> and E K <123>, (iv-β) and in those cases in which the electrolytic cell E <1> comprises at least one central chamber K M <13>, the following steps (β1), (β2), (β3) are carried out simultaneously: (β1) a solution L 2 <22> comprising the alcohol ROH is passed through I KK <122>, where if O KK <182> comprises at least part of O <183>, the solution L 2 <22> the surface O <183> directly contacts, (β2) a neutral or alkaline aqueous solution L 3 <23> of a salt S comprising X as a cation is passed through I KM <132>, then through V AM <15>, then through I KA <112>, where if O A/MK <181> comprises at least part of O <183>, the solution L 3 <23> directly contacts the surface O <183>, (β3) voltage is applied between E A <113> and E K <123>, whereby the solution L 1 <21> is obtained at the outlet A KK <121>, the concentration of XOR in L 1 <21> being higher than in L 2 <22>,
and whereby an aqueous solution L 4 <24> of S is obtained at outlet A KA <111>, the concentration of S in L 4 <24> being lower than that in L 3 <23>.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei gilt: SMF' < SMF, wobei S MF' die massenbezogene spezifische Oberfläche S M der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F' vor Durchführung des Schrittes (ii) ist und wobei S MF die massenbezogene spezifische Oberfläche S M der alkalikationenleitenden Festelektrolytkeramik F nach Durchführung des Schrittes (ii) ist.Method according to claim 1, wherein the following applies: S MF ' < S MF , where S MF ' is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting solid electrolyte ceramic F' before step (ii) is carried out and S MF is the mass-related specific surface area S M of the alkali cation-conducting Solid electrolyte ceramic F after performing step (ii). Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Quotient SMF/ SMF' ≥ 1.01.Method according to claim 2, wherein the quotient S MF / S MF' ≥ 1.01. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens 1 % der Oberfläche OA/MK <181> von O <183> gebildet werden und/oder mindestens 1 % der Oberfläche OKK <182> von O <183> gebildet werden.Method according to any one of claims 1 to 3, wherein at least 1% of the surface area O A/MK <181> is formed by O <183> and/or at least 1% of the surface area O KK <182> is formed by O <183> become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die alkalikationenleitende Festelektrolytkeramik F' <19> eine Struktur der Formel:

         MI 1+2w+x-y+z MII w MIII x ZrIV 2-w-x-y MV y (SiO4)z (PO4)3-z

aufweist, wobei MI ausgewählt aus Na+, Li+ ist, MII ein zweiwertiges Metallkation ist, MIII ein dreiwertiges Metallkation ist, MV ein fünfwertiges Metallkation ist, die römischen Indizes I, II, III, IV, V die Oxidationszahlen angeben, in der die jeweiligen Metallkationen vorliegen,
und w, x, y, z reelle Zahlen sind, wobei gilt, dass 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y < 2, 0 ≤ w < 2, 0 ≤ z < 3, und wobei w, x, y, z so gewählt werden, dass 1 + 2w + x - y + z ≥ 0 und 2 - w - x - y ≥ 0 gilt.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkali cation-conductive solid electrolyte ceramic F' <19> has a structure of the formula:

M I 1+2w+x-y+z M II w M III x Zr IV 2-wxy M V y (SiO 4 ) z (PO 4 ) 3-z

having, where M I is selected from Na + , Li + , M II is a divalent metal cation, M III is a trivalent metal cation, M V is a pentavalent metal cation, the Roman indices I, II, III, IV, V indicate the oxidation numbers in which the respective metal cations are present,
and w, x, y, z are real numbers, where 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y < 2, 0 ≤ w < 2, 0 ≤ z < 3, and w, x, y, z so be chosen such that 1 + 2w + x - y + z ≥ 0 and 2 - w - x - y ≥ 0.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei X aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+ ausgewählt ist.A method according to any one of claims 1 to 5, wherein X is selected from the group consisting of Li + , Na + , K + . Verfahren nach Anspruch 6, wobei X = Na+ ist.A method according to claim 6, wherein X = Na + . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei S ein Halogenid, Sulfat, Sulfit, Nitrat, Hydrogencarbonat oder Carbonat von X ist.A method according to any one of claims 1 to 7, wherein S is a halide, sulfate, sulfite, nitrate, bicarbonate or carbonate of X. Verfahren nach Anspruch 8, wobei S ein Chlorid von X ist.A method according to claim 8, wherein S is a chloride of X. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei R aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl ausgewählt ist.A method according to any one of claims 1 to 9, wherein R is selected from the group consisting of methyl, ethyl. Verfahren nach Anspruch 10, wobei R = Methyl ist.A method according to claim 10, wherein R = methyl. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Elektrolysezelle E <1> keine Mittelkammer KM <13> umfasst.A method according to any one of claims 1 to 11, wherein the electrolytic cell E <1> does not comprise a central chamber K M <13>. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Elektrolysezelle E <1> mindestens eine Mittelkammer KM <13> umfasst.The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the electrolytic cell E <1> comprises at least one central chamber K M <13>. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verbindung VAM <15> innerhalb der Elektrolysezelle E <1> ausgebildet ist.The method of claim 13, wherein the connection V AM <15> is formed within the electrolytic cell E <1>. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verbindung VAM <15> außerhalb der Elektrolysezelle E <1> ausgebildet ist.The method according to claim 13, wherein the connection V AM <15> is formed outside the electrolytic cell E <1>.
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