ES2678268T3 - Celda de electrólisis de soluciones alcalinas - Google Patents

Abstract

Celda para electrólisis de soluciones alcalinas dividida por una membrana de intercambio de cationes en un compartimento anódico y uno catódico, consistiendo dicho compartimento anódico en una cámara de líquido delimitada por una pared anódica y por dicha membrana y llena de un electrolito alcalino que consiste en una solución acuosa de sosa cáustica a una concentración del 10 al 45 % en peso, conteniendo dicho compartimento anódico un ánodo adecuado para el desprendimiento de oxígeno y comprendiendo medios para alimentar y para descargar dicho electrolito alcalino, consistiendo dicho compartimento catódico en una cámara de gas delimitada por una pared catódica y por dicha membrana, conteniendo dicho compartimento catódico un cátodo de difusión de gas en contacto íntimo con dicha membrana a través de una capa activada catalíticamente que contiene platino, siendo adecuado dicho cátodo de difusión de gas para la percolación de una película de electrolito procedente del compartimento anódico, en donde dicho cátodo de difusión de gas está provisto de una capa porosa adecuada para el transporte de gas, en donde dicha capa activada catalíticamente de dicho cátodo de difusión de gas es una capa hidrófila adecuada para la percolación de dicha película de electrolito, en donde dicho cátodo de difusión de gas comprende además una capa hidrófoba externa adecuada para facilitar la liberación de hidrógeno a la cámara catódica de gas.

Description

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DESCRIPCION

Celda de electrolisis de soluciones alcalinas Campo de la invencion

La invencion se refiere a una celda electroqulmica, con referencia particular a una celda de electrolisis de sosa o potasa caustica con production catodica de hidrogeno y production anodica de oxlgeno.

Antecedentes de la invencion

La produccion de hidrogeno y oxlgeno por electrolisis de soluciones acuosas se conoce ampliamente en la tecnica. Las tecnologlas basadas en electrolisis de soluciones acidas o alcalinas se han empleado en el pasado, prefiriendose en gran medida la ultima debido a la menor agresividad de los electrolitos, lo que permite una selection mas amplia de materiales metalicos para su fabrication. La electrolisis de soluciones alcalinas, tales como sosa o potasa caustica, se realiza en celdas divididas por diafragmas semi-permeables a presion atmosferica desde hace setenta anos a escala industrial. Como se sabe, los diafragmas usados habitualmente presentan diversas limitaciones en terminos de condiciones de proceso, que son inadecuadas para un funcionamiento presurizado en condiciones de seguridad y para una operation con alta densidad de corriente, por ejemplo por encima de 3 kA/m3. Ademas, para simplificar el proceso, el electrolito en la salida del compartimento catodico, cuyo pH tenderla a aumentar bajo el efecto de la reaction catodica, tiene que combinarse con el electrolito en la salida del compartimento anodico, cuyo pH tiende inversamente a disminuir, antes de reciclarlo a la celda. El hidrogeno y oxlgeno disueltos en estos dos flujos de salida, aunque en una cantidad limitada, terminan mezclandose, disminuyendo de esta manera la pureza de los productos finales: desde un punto de vista comercial esto se considera particularmente crltico para el hidrogeno producido.

En un intento de superar tales limitaciones, se desarrollo en un momento posterior una generation de celdas electrollticas denominadas "PEM" o "SPE" (respectivamente de "Membrana de Intercambio de Protones" o "Electrolito de Pollmero Solido", por sus siglas en ingles) capaces de electrolizar agua pura, basadas en el uso de membranas de intercambio de iones, catalizadas adecuadamente en las dos caras, para separar dos compartimentos que consisten en camaras de gas; membranas de intercambio de iones, de hecho, son capaces de soportar diferenciales de presion de unos pocos bares y pueden funcionar a una densidad de corriente mucho mayor, que en casos extremos puede alcanzar valores de aproximadamente 25 kA/m2. Tambien las celdas PEM/SPE presentan no obstante algunos inconvenientes importantes, especialmente asociados con dificultades en el diseno de celdas de gran tamano en ausencia de un electrolito altamente conductor capaz de compensar las tolerancias constructivas y preservar la continuidad electrica local. Por esa razon, se considera en general que la potencia maxima que puede instalarse para esta clase de tecnologla es del orden unos pocos kW.

Se ha identificado por tanto la necesidad de proporcionar una tecnologla electrolltica para la produccion de hidrogeno y oxlgeno que supere las limitaciones de la tecnica anterior, acoplando una alta pureza de productos con la capacidad de operar a una alta densidad de corriente a gran escala.

El documento US 2010/288647 describe una celda de electrolisis para la electrolisis de agua pura donde un compartimento se llena con agua, mientras el otro compartimento esta predominantemente exento de agua en forma llquida.

El documento US 5.650.058 describe una celda de electrolisis donde tanto el compartimento anodico como el catodico son compartimentos esencialmente gaseosos que usan un electrodo de deslizamiento capilar para transportar el agua pura suministrada en el lado del anodo hacia abajo en la region hidrofila estrecha del electrodo de deslizamiento capilar.

El documento WO2011/04343 A1 describe un dispositivo para la produccion electrolltica de hidrogeno a partir de una solution acuosa alcalina, que comprende semi-celdas anodica y catodica separadas por una membrana de intercambio de aniones cuya superficie en contacto con la semi-celda catodica es un conjunto de membrana- electrodo (MEA), y la solucion alcalina esta presente solo en la semi-celda anodica.

Sumario de la invencion

Se exponen diversos aspectos de la invencion en las reivindicaciones adjuntas.

En un aspecto, la invencion se refiere a una celda para electrolisis de soluciones alcalinas subdividida por una membrana de intercambio de cationes en un compartimento anodico y un compartimento catodico, consistiendo el compartimento anodico en una camara de llquido alimentada con un electrolito alcalino, normalmente sosa o potasa caustica, delimitada por una pared anodica y la membrana y que contiene un anodo adecuado para el desprendimiento de oxigeno; el compartimento catodico que consiste en una camara de gas delimitada por una pared catodica y la membrana y que contiene un catodo de difusion de gas, que esta en contacto Intimo con la

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membrana a traves de una capa hidrofila activada con un catalizador para el desprendimiento de hidrogeno. Dentro del catodo de difusion de gas, percola una pellcula de electrolito procedente del compartimento anodico. En el presente contexto, el termino camara de llquido se usa para designar un compartimento sustancialmente lleno de un electrolito en fase llquida y camara de gas designa un compartimento sustancialmente lleno con gas -en concreto hidrogeno producido por la reaccion- en donde una fase llquida esta presente solo como pellcula fina de electrolito que permea a traves de la membrana desde la camara de llquido y que percola a lo largo de la estructura de catodo, o como maximo en forma de gotitas aisladas dentro de la fase gaseosa. Por catodo de difusion de gas en el presente documento, no obstante, se entiende un electrodo provisto de una capa porosa, adecuada para el transporte de gas, normalmente obtenido partiendo de telas carbono o metalicas, metales sinterizados, papel de carbono y similares, normalmente provistos de una o mas capas de difusion que consisten en mezclas de polvos de metalocarbon y aglutinantes polimericos, opcionalmente sinterizados. Tales capas o parte de las mismas pueden catalizarse adecuadamente. Los electrodos de esta clase normalmente se alimentan con reactantes gaseosos, por ejemplo para conseguir reduccion de oxlgeno u oxidacion de hidrogeno en celdas de combustible o en celdas de electrolisis despolarizadas, pero en el contexto de la presente invencion se observo que es posible obtener un funcionamiento excelente de los electrodos de difusion de gas alimentados con electrolito alcalino para conseguir el desprendimiento de hidrogeno catodico. Se asegura una percolacion efectiva de una pellcula de electrolito dentro del catodo de difusion de gas por la presencia de al menos una capa de difusion con suficientes caracterlsticas hidrofilas. El grado de hidrofilia o hidrofobia de las capas difusivas puede ajustarse, como se sabe en la tecnica, actuando sobre la razon de componentes hidrofilos (por ejemplo, polvos carbonosos o metalicos) a hidrofobos (por ejemplo aglutinantes polimericos); puede usarse tambien una selection adecuada de diferentes polvos de carbono para ajustar la hidrofilia de las capas de electrodo. En la celda de acuerdo con la invencion, el electrolito se hace circular mediante medios de alimentation y descarga adecuados en el compartimento anodico unicamente, dentro del cual esta presente un anodo para desprendimiento electrolltico de oxlgeno, que normalmente consiste en un sustrato de nlquel revestido con pellculas que contienen catalizadores basados en oxidos metalicos, por ejemplo pertenecientes a la familia de las espinelas o perovskitas. El compartimento catodico no esta implicado en la circulation del electrolito en fase llquida. La circulation del electrolito llquido en un compartimento solo tiene la ventaja de que no requiere el remezclado de un catolito y un anolito a la salida de la celda para ajustar el pH, con importantes consecuencias sobre la pureza de los productos gaseosos, aparte de la simplification evidente de la celda y la ingenierla del sistema. Una ventaja adicional es la posibilidad de conseguir, como el proceso electrolltico global, la electrolisis de agua acoplando un electrolito alcalino, que no supone ningun problema particular de corrosion, a una membrana de intercambio de cationes, que resultaba demasiado compleja desde un punto de vista de ingenierla del sistema con las celdas de la tecnica anterior, que tenlan una circulacion de electrolito en ambos compartimentos. El uso de una membrana de intercambio de cationes como separador, absolutamente atlpica en electrolisis de soluciones alcalinas, supone una potenciacion adicional de la separation del gas incluso en condiciones presurizadas, lo que permite el funcionamiento con diferenciales de presion significativos entre un compartimento y otro, lo que contribuye a optimizar la eficiencia global. Entre los efectos positivos en la ingenierla del sistema de la circulacion de electrolito llquido en un unico compartimento, puede mencionarse tambien la elimination sustancial de corrientes parasitas en el lado del catodo (hidrogeno que sale sustancialmente separado de la fase llquida, que se descarga de un modo discontinuo) y la regulation termica simplificada, que puede llevarse a cabo actuando sobre la temperatura del anolito unicamente, como sera evidente para un experto en la materia. Por otro lado, la celda de acuerdo con la invencion presenta tambien ventajas indudables con respecto a las celdas de tipo PEM/SPE, puesto que la presencia de un electrolito llquido altamente conductor permite el funcionamiento con tolerancias de construction menos restrictivas, compensando para las zonas donde el contacto electrico local es mas crltico.

El catodo de difusion de gas esta provisto de una capa hidrofila catalizada en contacto directo con la membrana y una capa hidrofoba externa adecuada para favorecer la liberation de producto gaseoso. Esto puede tener la ventaja de mejorar los fenomenos de transporte de masas, permitiendo que el electrolito llquido acceda facilmente a los sitios catallticos y proporcionando al gas con una trayectoria de salida preferente, mientras se minimiza la fuga de gotitas de electrolito al interior de la camara de gas. La camara hidrofoba puede estar tambien no catalizada. En una realization, el catodo de difusion de gas se activa, al menos en la capa hidrofila, con un catalizador que contiene platino. El platino es particularmente adecuado para el desprendimiento de hidrogeno catodico a partir de soluciones alcalinas en terminos de actividad y estabilidad; como una alternativa, es posible usar catalizadores basados en otros elementos tales como paladio, rodio o iridio.

En una realizacion, la membrana de intercambio de cationes es una membrana sulfonica monocapa no reforzada del tipo comunmente empleado para aplicaciones en celda de combustible. Los inventores observaron que las membranas no reforzadas incluso de espesor reducido, con tal de que soportaran adecuadamente mediante un diseno mecanico adecuado, muestran altos rendimientos en las condiciones de proceso indicadas incluso cuando funcionan con un electrolito alcalino. Esto tiene la ventaja de permitir el uso de un tipo de membrana caracterizado por una calda ohmica reducida y un coste relativamente moderado con respecto a las membranas sulfonicas monocapa equipadas con un refuerzo interno, tlpicas de aplicaciones industriales con electrolitos alcalinos, dando lugar a tensiones de celda significativamente superiores. Se observan ventajas similares en comparacion con membranas de intercambio de aniones usadas en ocasiones en aplicaciones industriales, con el beneficio adicional de una eficiencia electrica mucho mayor y mejores propiedades en terminos de separacion de anolito y catolito, con consecuencias obvias sobre la pureza del producto de hidrogeno.

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En una realizacion, el catodo y la pared catodica se ponen en contacto electrico mediante un colector de corriente que consiste en una estructura metalica porosa, opcionalmente una espuma de niquel o acero. Esto puede tener la ventaja de establecer un contacto electrico mediante puntos densamente distribuidos a lo largo de toda la superficie del catodo, lo que tendria una conductividad superficial bastante baja cuando se obtiene a partir de un sustrato carbonoso, no siendo compensada adecuadamente tal ausencia de conductividad por la presencia de un electrolito de soporte; al mismo tiempo, esta clase de elementos colectores de corriente puede garantizar un soporte mecanico igualmente bien distribuido a cargas mecanicas reducidas, que contribuye a la proteccion de la membrana de intercambio de cationes incluso en condiciones de presurizacion diferencial entre los dos compartimentos de la celda.

En una realizacion, el anodo para desprendimiento de oxigeno consiste en un sustrato fabricado de una malla de niquel o acero o una lamina expandida o perforada, opcionalmente activada, con un revestimiento catalitico. El niquel y el acero son materiales usados normalmente para compartimentos catodicos de electrolizadores de membrana industrial; las condiciones particulares de la composicion de electrolito hicieron posible, mediante el diseno de celda de acuerdo con la invencion, permitir su uso tambien para el compartimento anodico, simplificando la construccion de la celda. En una realizacion, el anodo para desprendimiento de oxigeno se situa en contacto directo con la membrana, para eliminar la caida ohmica asociada con el electrolito dentro del hueco de anodo a membrana.

En una realizacion, tambien el anodo para desprendimiento de oxigeno se pone en contacto electrico con la pared anodica pertinente mediante un colector de corriente que consiste en una estructura metalica porosa, opcionalmente una espuma de niquel o acero, similarmente al colector divulgado para el lado del catodo, que contribuye adicionalmente a un soporte mecanico optimo del paquete membrana/catodo. El dimensionado del colector anodico puede ser diferente de el del colector catodico, especialmente en terminos de porosidad y de densidad de los puntos de contacto puesto que, por un lado, la circulacion de un electrolito liquido puede verse favorecida por estructuras mas abiertas y permeables, y por otro lado, la presencia de tal electrolito y la naturaleza metalica del electrodo disminuye la necesidad de distribuir el contacto electrico de una manera extremadamente densa. Un dimensionado optimo de los colectores de corriente descritos anteriormente puede permitir el posicionamiento del anodo en contacto directo con la membrana, soportando esta ultima de una manera adecuada mientras limitan sustancialmente el riesgo de perforacion o u otro tipo de dano de la misma, por ejemplo por abrasion.

En otro aspecto, la invencion se refiere a un electrolizador de soluciones alcalinas que consiste en una disposicion modular de celdas como se ha descrito anteriormente en el presente documento, conectadas electricamente a traves de las paredes anodica y catodica de acuerdo con una configuracion bipolar o monopolar, es decir, en serie o en paralelo.

En otro aspecto, la invencion se refiere a un proceso electrolitico que comprende alimentar un electrolito que consiste en una solucion de hidroxido de metal alcalino, tal como sosa o potasa caustica, al compartimento anodico de una celda como se ha descrito anteriormente en el presente documento, con percolacion de una pelicula de electrolito dentro de la capa hidrofila del catodo correspondiente; suministrar corriente electrica directa tras la conexion del compartimento catodico al polo negativo y del compartimento anodico al polo positivo de un rectificador u otro suministro de potencia directo; extraer electrolito agotado que contiene oxigeno disuelto del compartimento anodico y el hidrogeno producido en la pelicula de percolacion de electrolito en forma de gas separado previamente.

El electrolito de proceso consiste en una solucion acuosa de sosa caustica del 10 al 45 % en peso de concentracion, mas preferentemente con una concentracion del 15 al 35 % en peso; esto puede tener al ventaja de conseguir una eficiencia de proceso optima mientras que se preserva adecuadamente la integridad de la membrana de intercambio de cationes.

Algunas implementaciones que ejemplifican la invencion se describiran ahora con referencia a la figura adjunta, que tiene el unico fin de ilustrar la disposicion reciproca de los diferentes elementos con respecto a dichas implementaciones particulares de la invencion; en particular, los elementos no necesariamente estan dibujados a escala.

Breve descripcion de la figura

La figura 1 muestra una vista en seccion lateral de una celda de electrolisis de acuerdo con la invencion.

Descripcion detallada de la figura

La figura 1 muestra una vista en seccion lateral de una celda de electrolisis subdividida mediante una membrana 100 de intercambio de cationes en un compartimento anodico y un compartimento catodico; el compartimento anodico consiste en una camara de liquido delimitada en el lado opuesto de la membrana 100 por una pared anodica 200; dentro del compartimento anodico, un anodo 300 que consiste en un sustrato fabricado de una malla u otra estructura metalica porosa esta presente en contacto directo con la membrana 100 o separado de la misma como mucho por un hueco predefinido muy pequeno del orden de magnitud de unos pocos milimetros. El contacto

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electrico entre el anodo 300 y la pared anodica 200 correspondiente se consigue mediante un colector 600 de corriente anodica que consiste en una estructura metalica porosa, por ejemplo una espuma o estera de niquel o acero. El compartimento anodico esta equipado con un medio de alimentacion 400 y de descarga 401 de electrolito de proceso, por ejemplo sosa o potasa caustica. La figura muestra la alimentacion de electrolito desde la parte superior y la descarga desde la parte inferior, pero la celda puede operar tambien alimentando el electrolito de abajo a arriba. En el compartimento anodico, se produce oxigeno 500 y se descarga en forma de burbujas con una fase de electrolito. El compartimento catodico consiste en una camara de gas delimitada en el lado opuesto de la membrana 100 por una pared catodica 210; se dispone un catodo 310 de difusion de gas en contacto intimo con la membrana 100, por ejemplo por presion en caliente u otra tecnica conocida. El contacto electrico entre el catodo 310 de difusion de gas y la pared catodica 210 se consigue mediante un colector 610 de corriente catodica que consiste en una estructura metalica porosa, preferentemente una espuma de niquel o acero. El compartimento catodico esta libre de medios para circulacion de electrolito; el producto catodico consiste en hidrogeno 510 que se desprende dentro del catodo 310 de difusion de gas y, por tanto, se descarga separado previamente de la fase liquida. Este ultimo a su vez se descarga como un pequeno flujo discontinuo (no mostrado) de la parte inferior del compartimento catodico. La celda ilustrada comprende tambien un sistema de junta (no mostrado) y un medio de apriete, por ejemplo tirantes distribuidos a lo largo del perimetro de las paredes anodica y catodica (no mostrados). Quedara claro para un experto en la materia que las celdas que se han descrito anteriormente en el presente documento son adecuadas para emplearlas como elementos modulares de un electrolizador. A modo de ejemplo, un electrolizador en configuracion bipolar, que consiste en una pila de celdas conectadas en serie electrica, puede obtenerse montando las celdas de manera que cada una de las paredes de celda intermedias actue al mismo tiempo que la pared anodica de una celda y que la pared catodica de una celda adyacente, de acuerdo con un diseno de filtro-prensa ampliamente conocido en la tecnica.

Los siguientes ejemplos se incluyen para demostrar realizaciones particulares de la invencion, cuya realizacion practica se ha verificado en gran medida en el intervalo de valores reivindicado. Los expertos en la materia apreciaran que las composiciones y tecnicas divulgadas en los ejemplos que siguen representan composiciones y tecnicas descubiertas por los inventores que funcionan bien en la practica de la invencion; sin embargo, los expertos en la materia, a la luz de la presente divulgacion, podran apreciar que pueden hacerse muchos cambios en las realizaciones especificas que se divulgan y obtener aun un resultado similar o analogo sin alejarse del alcance de la invencion.

Ejemplo

Se montaron dos electrolizadores, uno compuesto de ocho y el otro de cuatro celdas del tipo ilustrado en la figura, que tenian un area de electrodo de 63 cm2, conectados mutuamente en serie electrica y montados en una configuracion bipolar de filtro-prensa. Las paredes que delimitaban los diferentes compartimentos de celda se obtuvieron de una hoja de niquel. Como el colector de corriente anodico se uso una malla de niquel fabricada de cuatro capas de alambres entrelazados y superpuestos con un espesor no comprimido de 2 mm y como el colector de corriente catodica se uso una espuma de niquel de 1 mm de grosor. Los anodos se fabricaron de una malla de niquel, se activaron con una capa fina de catalizador que contenia mezclas de oxidos de lantano, cobalto y niquel, montadas en contacto intimo con la membrana. El catodo de difusion de gas se fabrico de una tela de carbono activado con una capa hidrofila que consistia en un 20 % en peso de catalizador basado en platino soportado sobre negro de carbono de alta area superficial, empapado con una dispersion de ionomero perfluorado sulfatado Nafion® de DuPont, depositado sobre la tela de carbono por pulverizacion, a una carga de Pt total de 0,5 mg/cm2. En el lado de la capa hidrofila opuesto a la membrana se deposito una capa hidrofoba tambien por pulverizacion, obtenida a partir de una mezcla de un negro de carbono de baja area superficial y PTFE, en una proporcion en peso 1:1. El catodo de difusion de gas se recubrio con a una membrana sulfonica monocapa de Nafion® fabricada por DuPont y se prenso en frio bajo el efecto de apriete de la celda. Para alcanzar las condiciones de equilibrio mas pronto, los inventores han verificado tambien la posibilidad del prensado en caliente del catodo y la membrana previamente al montaje de la celda.

Los electrolizadores se hicieron funcionar en dos campanas de ensayo de 3000 horas, una en potasa caustica y la otra en sosa caustica, variando la concentration de electrolito (hasta el 45 % en peso de alcali), la densidad de corriente (hasta el 9,5 kA/m2) y la presion catodica (de 1 a 2 bar absoluto). En todos estos ensayos, se produjo un hidrogeno de pureza comparable a uno obtenible con un electrolizador de agua pura PEM/SPE. Los rendimientos en terminos de tension de la celda estan completamente alineados con las expectativas tambien a presion atmosferica y concentracion de electrolito moderada: trabajando con un 20 % de sosa caustica en condiciones atmosfericas por ejemplo, se obtuvo una tension estable de 1,95 V a 9,5 kA/m2.

Contraejemplo

Se monto un electrolizador de cuatro celdas similar al del ejemplo anterior excepto que se sustituyo el catodo de difusion de gas por una malla de niquel activada con un revestimiento galvanico de platino a 5 g/m2 montada en contacto intimo con la membrana. Se repitio la campana de ensayo del ejemplo previo trabajando solo a presion atmosferica, puesto que la presurizacion de las celdas con dos mallas metalicas en contacto con las dos caras de las membranas se considera demasiado peligroso para la integridad de esta ultima. Trabajando con un 20 % de sosa

caustica, se obtuvo una tension estable de 2,34 V a 9,5 kA/m2.

La descripcion previa no pretende limitar la invencion, que puede usarse de acuerdo con las diferentes realizaciones sin alejarse de los alcances de la misma, y cuya extension esta definida unicamente por las reivindicaciones 5 adjuntas.

A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones de la presente solicitud, el termino "comprende" y variaciones del mismo tales como "que comprende" y "comprendiendo" no pretenden excluir la presencia de otros elementos, componentes o etapas de proceso adicionales.

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El analisis de documentos, actas, materiales, dispositivos, artlculos y similares se incluyen en esta memoria descriptiva unicamente con el fin de proporcionar un contexto para la presente invencion. No se sugiere o representa que ningunas o todas estas materias formaran parte de la base de la tecnica anterior o fueran de conocimiento general comun en el campo pertinente para la presente invencion antes de la fecha de prioridad de cada 15 reivindicacion de esta solicitud.

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   REIVINDICACIONES

   1. Celda para electrolisis de soluciones alcalinas dividida por una membrana de intercambio de cationes en un compartimento anodico y uno catodico, consistiendo dicho compartimento anodico en una camara de llquido delimitada por una pared anodica y por dicha membrana y llena de un electrolito alcalino que consiste en una solucion acuosa de sosa caustica a una concentracion del 10 al 45 % en peso, conteniendo dicho compartimento anodico un anodo adecuado para el desprendimiento de oxlgeno y comprendiendo medios para alimentar y para descargar dicho electrolito alcalino, consistiendo dicho compartimento catodico en una camara de gas delimitada por una pared catodica y por dicha membrana, conteniendo dicho compartimento catodico un catodo de difusion de gas en contacto Intimo con dicha membrana a traves de una capa activada catallticamente que contiene platino, siendo adecuado dicho catodo de difusion de gas para la percolacion de una pellcula de electrolito procedente del compartimento anodico,

   en donde dicho catodo de difusion de gas esta provisto de una capa porosa adecuada para el transporte de gas, en donde dicha capa activada catallticamente de dicho catodo de difusion de gas es una capa hidrofila adecuada para la percolacion de dicha pellcula de electrolito,

   en donde dicho catodo de difusion de gas comprende ademas una capa hidrofoba externa adecuada para facilitar la liberacion de hidrogeno a la camara catodica de gas.
2. 2. La celda de acuerdo con la reivindicacion 1 en donde dicha membrana de intercambio de cationes es una membrana sulfonica monocapa no reforzada.
3. 3. La celda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicho catodo de difusion de gas y dicha pared catodica estan puestos en contacto electrico mediante un colector de corriente que consiste en una estructura metalica porosa, opcionalmente una espuma de nlquel o acero.
4. 4. La celda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicho anodo adecuado para desprendimiento de oxlgeno y dicha pared anodica estan puestos en contacto electrico mediante un colector de corriente que consiste en una estructura metalica porosa, opcionalmente una espuma o una estera de nlquel o acero.
5. 5. La celda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicho anodo adecuado para desprendimiento de oxlgeno consiste en un sustrato fabricado de una malla de nlquel o acero, o una hoja expandida o perforada, opcionalmente activada con un revestimiento catalltico, en contacto directo con dicha membrana.
6. 6. Electrolizador de soluciones alcalinas que consiste en una disposition modular de celdas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, conectadas electricamente a traves de dichas paredes anodica y catodica de acuerdo con una configuration bipolar o monopolar.
7. 7. Proceso de electrolisis en una celda de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende las siguientes etapas simultaneas o secuenciales:

   - alimentar un electrolito, que consiste en una solucion acuosa de sosa caustica a una concentracion del 10 al 45 % en peso, a dicho compartimento anodico, con percolacion de una pellcula de electrolito dentro de dicho catodo de difusion de gas;

   - conectar dicho compartimento catodico al polo negativo y dicho compartimento anodico al polo positivo de una unidad de potencia, con suministro posterior de corriente electrica continua;

   - desprender catodicamente hidrogeno dentro de dicha pellcula de electrolito y descargar dicho hidrogeno desde dicho compartimento catodico;

   - desprender oxlgeno sobre la superficie de dicho anodo;

   - extraer de dicho compartimento anodico el electrolito agotado que contiene oxlgeno disuelto.